Nicht immer kam der Dieselmotor oder die Dampfmaschine zur Anwendung. Noch seltener als der Ottomotor wurde die Gasturbine verwendet. Da es aber auch ein thermischer Antrieb ist, müssen wir uns diese Lösung ansehen. Grosse Erfolge erzielte man mit Gasturbinen bei der Luftfahrt und in Kraftwerken, denn diese erbringen eine sehr hohe Leistung und diese kann oft ausgenutzt werden. Daher heisse ich Sie in der Welt der Turbinen willkommen.

Bevor wir die wenigen Lösungen der Eisenbahn anhand eines Musters ansehen, sehen wir die Modelle der Luftfahrt kurz an. Die Gasturbine ist dort nur ein Teil des Trieb-werkes.

Bei den Mantelstromtriebwerken wird ein Teil der Luft an der Turbine vorbei geführt. So kann diese gekühlt werden und es wird erst noch ein grösserer Schub erzeugt. Hub-schrauber nutzen die Gasturbine jedoch direkt mechanisch und das ist die Lösung der Eisenbahn.

Dabei gilt jedoch, dass Gasturbinen trotz dem Namen nicht mit Gas betrieben werden müssen. Der Treibstoff wird hier verbrannt und die Abgase für den Betrieb genutzt. Daher werden die entstehenden Gase zusammen mit der Wärme genutzt.

Die Turbine wird dadurch in Drehung gebracht und das will man letztlich, denn so kann man etwas in Bewegung setzen. Bei der Luftfahrt wurde damit ein Ventilator, oder ein Propeller angetrieben.

Als grosser Vorteil der Gasturbine gilt, dass hier die Leis-tung gleichmässiger in Kraft umgewandelt wird, wie das bei Motoren der Fall ist.

So lange der Gasstrom vorhanden ist, dreht sich die Tur-bine und das ist letztlich auch der Grund für den grossen Erfolg bei den Flugzeugen. Jedoch stellt sich die Frage, ob man denn wirklich immer Gase benutzen muss. Man könnte ja auch mit Dampf arbeiten, denn der hat ähnliche Eigenschaften.

Dampfturbinen sind mit Dampf betriebene Gasturbinen. Auch sie waren bei den Eisenbahnen sehr selten im Einsatz, jedoch können diese Turbinen in thermischen Kraftwerken verwendet werden. Das ist zum Beispiel bei mit Kohle betriebenen Modellen der Fall. Es gibt dabei nur wenige Unterschiede und uns fehlt eigentlich nur noch ein Beispiel der Eisenbahn. Denn es gab sie wirklich die Lokomotive mit Dampfturbine.

Ich verbleibe dabei in der Schweiz, denn diese Exoten weltweit zu suchen ist recht schwer. Das Modell stand bei den Schweizerischen Bundes-bahnen SBB im Einsatz und es war eine Versuchs-lokomotive.

Sie wurde als Baureihe B 3/5 geführt und sie wurde mit der Nummer 1801 versehen. Es war kein Neu-bau, denn das Fahrzeug entstand 1919 durch Umbau einer Dampflokomotive der Reihe B 3/4. Ursprüng-lich trug diese die Nummer 1578.

Wirklich eine lange Zeit konnte sich die Dampf-turbine bei den Bahnen aber nicht halten. Diese besondere Lokomotive mit quer eingebauter Turbine wurde bereits wieder im Jahre 1924 ausrangiert. Die beschlossene Elektrifizierung der Strecken machte solchen Sonderlingen zu schaffen, denn sie waren oft das erste, das auf den Schrott geworfen wurde. Damit können wir die Dampfturbine bereits wieder vergessen und uns der Gasturbine zuwenden.

Aber halt, was ist denn so eine Turbine? Man hört viel davon und wirklich viel weiss man nicht, denn man kommt diese nur selten zu sehen. Nach den Einbau arbeiten diese oft mehrere Jahre und während dem Betrieb möchte ich nicht in der Nähe sein, denn da geht wirklich die Post ab. Sehen wir uns den Aufbau von Turbinen genauer an, denn sie sind spannend, weil der Bau wirklich keine leichte Aufgabe für die Arbeiter ist.

Die Turbine: Bei Turbinen wird mit der Hilfe eines fliessenden Mediums eine Welle in Drehung verbracht. Einfachere Modelle sind die Muster nach Pelton, Francis und anderen, die in Flusskraftwerken verwendet werden. Turbinen, die mit Gasen, oder mit Dampf betrieben werden, müssen anders aufgebaut werden. Man benötigt mehr Fläche um die Kraft auf die Welle zu übertragen und dabei muss das Gas vorbeiströmen können.

Bei der auf dem Bild gezeigten Turbine handelt es sich nur um den rotierenden Teil. Dieser wird einfach ausgedrückt in einem Rohr eingebaut. Wir haben eine der meisten Bauformen erhalten.

Es handelt sich um eine axiale Turbine, die sehr einfach gebaut werden kann. Durch den Kanal in dem sich der Rotor befindet, muss nun das Gas, oder der Dampf strö-men. Da sich der Querschnitt verringert, ändert sich die Geschwindigkeit.

Sofern Sie sich mit der Dampfmaschine befasst haben, haben Sie vermutlich auch den Injektor kennen gelernt. Dort wird der Dampf in einer Verengung beschleunigt und dieses Prinzip nutzt man hier.

Der Unterdruck sorgte dafür, dass mehr Luft angezogen wird und sich die Turbine schneller drehen kann. Bei der Luftfahrt wird so beschleunigt. Jedoch müssen wir uns noch diese zahlreich vorhandenen Lamellen ansehen.

Fachlich werden diese Lamellen als Schaufel bezeichnet. Sie sind dabei speziell geformt und die Form ist von den Flügeln der Propeller abgeleitet.

Bedingt durch den geschwungenen Aufbau sehen diese Bauteile aus, wie übliche Schaufeln und daher diese Bezeichnung. Dank dem Aufbau kann das Gas, oder der Dampf besser daran vorbeifliessen, denn man will diesen ja so gut es geht ausnutzen und das geht ganz gut.

Bei der auf dem Bild zu sehenden Turbine sind einige Schaufeln ausgebrochen. Das zeigt, wie gross die Belastung ist, denn durch den entstehenden Unterdruck werden diese regelrecht aus dem Rotor gerissen. Das noch mit der Fliehkraft kombiniert lässt die Kräfte erahnen. So ein Defekt kann durchaus zur Zerstörung der Turbine führen. Für uns wird es nun aber Zeit, das Muster für die Gasturbine kennen zu lernen.

Die Lokomotive: In der Schweiz hängt die Geschichte der Gasturbine an einer Lokomotive. Wenn wir die Gasturbinen bei den Eisenbahnen weltweit suchen vergrössert sich die Auswahl auf einige Maschinen, die aber selten mehr als Versuche absolvierten.

Das Problem war, dass die Dieselmotoren dank einer Turbine besser funktionierten. Sie haben ihn ver-mutlich schon kennen gelernt, es ist der Turbolader.

Niemand würde heute bei der Diesellokomotive eine Gasturbine einbauen. Früher war das anders, denn die Gasturbine bot sehr viel Leistung und war daher um 1940 den Motoren weit überlegen. Damit Sie sich ein Bild machen können, erwähne ich hier die Leistung der ersten und einzigen Gasturbine die in einer schweizerischen Lokomotive eingebaut wurde. Die Leistung der Turbine lag damals bei sagenhaften 9 000 PS.

Warum die Lokomotive davon nur noch 2 200 PS nutzen konnte, erfahren Sie in den folgenden Abschnitten. Aber bedenken Sie, diese Gasturbine hatte diese Leistung im Jahre 1941, also zu einer Zeit, wo man nicht so leistungsfähige Dieselmotoren kannte, wie heute. Ach ja, eines muss ich zu der Lokomotive noch erwähnen, denn sie hörte auf die Bezeichnung Am 4/6 mit der Nummer 1101 und sie war die erste Lokomotive mit einer Gasturbine. Das natürlich weltweit gesehen.

Doch kommen wir zur Gasturbine. Diese benötigte die gleichen Grundstoffe wie ein Dieselmotor. Das wären Luft und Kraftstoff und auch hier nicht viel mehr. Bei der Gasturbine wurde der Treibstoff aber nicht in einem Zylinder verbrannt, sondern er wurde zur Erzeugung von Wärme genutzt und künstlich entflammt. Daher lohnt es sich, wenn wir die Unterschiede zum Dieselmotor schnell ansehen. Nur so lernen wir die Unterschiede kennen.

Unterschiede zum Dieselmotor: Die für die Verbrennung benötigte Luft wird von einem Kompressor angezogen und durch diesen verdichtet. Wir kennen hier also keinen Abgasturbolader und verdichten die Luft mit einem Kompressor.

Um es gleich zu erklären, 7 800 PS der Gasturbine gehen hier wieder verloren, denn der Kompressor versetzt die Luft in sehr hohen Druck. Das war für den Betrieb der Turbine wichtig.

Die vom Kompressor verdichtete Luft wird nun nicht weiter aufbereitet. Es gibt daher keine Ladeluftkühlung. Das wäre kontraproduktiv, denn man wollte heisse Luft und die konnte nicht heiss genug sein.

Der Grund war einfach, denn man wollte den Diesel nicht in einem geschlossenen Zylinder verbrennten. Stattdessen sollten die heissen Ab-gase der Verbrennung genutzt werden. Daher musste die Luft zusätzlich erwärmt werden.

Die durch den Kompressor verdichtete und erwärmte Luft wird den Luftvorwärmerrohren zugeführt. Diese Rohre hatten die Aufgabe die Wärme der heissen Abgase an die Luft zu übergeben.

Wir kennen das Prinzip dieser Rohre, denn es handelt sich hier um einen einfachen Wärmetauscher. Von einem Kühler sind wir aber weit ent-fernt, denn nun wird geheizt und zwar die Luft für die Turbine.

Erst nach den Luftvorwärmerohren gelangte die sehr heisse unter Druck stehende Luft zur Brennkammer, wo der künstlich gezündete Treibstoff die Luft zusätzlich erwärmt und diese dabei noch einmal beschleunigt wird. Wir werden diese später noch etwas genauer ansehen, denn die Brennkammer sorgte dafür, dass man etwa anderen Treibstoff verwenden konnte. Das beschleunigt und erhitzte Gas wurde nun in der Turbine genutzt.

Eine Aufbereitung der Abgase gab es nicht und die Gas-turbine benötigte auch keinen Schalldämpfer, doch dazu mehr bei der Funktion. Sie sehen, dass der Weg der Luft komplett umgekehrt abläuft.

Zwar verdichtet man die Luft auch hier, danach wird sie aber erhitzt und nicht mehr gekühlt. Da es bei der Gas-turbine keine Explosionen gab, war der Schall leiser und wurde von den Leuten eher als heulen wahrgenommen.

Ein Effekt, den die Dampfturbine akustisch auch von der Dampfmaschine unterseiden liess. Turbinen haben daher einen ganz eigenen Sound, der am Flughafen gut zu hören ist.

Auch wenn ein grosser Teil der Wärme wieder an die frische Luft abgegeben wird, traten sehr heisse Abgase aus. Daher traten diese über der Lokomotive aus. Auch bei den Gasturbinen werden diese sehr heiss.

Daher sollte man sich nicht hinter einem Triebwerk auf-halten. Das ist nicht ratsam, da alleine die Luftströmung so gross ist, das wir umgeweht würden. Jedoch sollten wir uns die Funktion der Turbine ansehen.

Funktion der Gasturbine: Wir haben den Weg der Ver-brennungsluft schon kennen gelernt. Diese wurde verdich-tet und vorgeheizt und das galt teilweise auch für den Kraftstoff. Da wir nun einen Brenner und keinen Motor haben, kann hier Heizöl verwendet werden. Da keine Steuer erhoben wird, ist dieses billig und das war sehr wichtig, denn eine Gasturbine ist ausgesprochen durstig und das ergäbe bei Dieselöl sehr hohe Kosten.

Der Kraftstoff und somit das verwendete Heizöl, wurde in der Brennkammer künstlich gezündet. Der Treibstoff verbrannte dabei mit der vom Kompressor zugeführten Luft. Da nun eine stetige Flamme entstand, wurde die immer frisch zuströmende Luft weiter erhitzt und der Sauerstoff verbrannt. Dabei wurden die entstehenden Abgase in der Brennkammer weiter beschleunigt und nun der eigentlichen Gasturbine zugeführt.

Der Brenner, welcher der Brennkammer den Namen gab, war ausgerichtet worden. Es wurde in jedem Punkt darauf geachtet, dass die Luft beschleunigt wurde.

Auch wenn bei unserem Muster Heizöl verwendet wurde, in der Brennkammer kann nun alles ver-brannt werden. Das können auch Gase sein.

Der Name kommt von den beschleunigten und erhitzen Gasen, daher gibt es keinen Unterschied, auch wenn der Treibstoff geändert wird.

Die heissen Abgase wurden durch Räder mit den Schaufeln gedrückt und dabei noch einmal be-schleunigt. Durch die auf die Schaufeln wirkenden Kräfte begann die Turbine sich zu drehen.

Bei der Lokomotive wurde mit dieser Drehung der Turbine der Kompressor und auch ein Generator angetrieben. Jedoch kann das besser an einem Flugzeug erklärt werden, denn die Mantelstrom-triebwerke haben die gleiche Gasturbine.

Hier erzeugen die Abgase aus der Gasturbine einen nach vorne gerichteten Schub. Jedoch treibt diese einen Ventilator an. Dessen Luft wird zu einem Teil der Turbine zugeführt. Jedoch strömt ein grosser Teil der Luft an dieser vorbei und erzeugt ebenfalls einen Schub. Da hier alle Kraft dem Vorschub dient, haben diese Triebwerke eine sehr hohe Leistung und die reicht um ein Flugzeug in der Luft zu halten.

Nach der Gasturbine gelangten die Abgase zu den Luftvorwärmerrohren, wo sie die Luft vom Kompressor vorwärmten. Danach erhitzten die heissen Abgase noch den Kraftstoff. Nun war die Arbeit getan und die Abgase gelangten durch eine Öffnung ohne weitere Nachbereitung in die Umwelt. Viel mehr kann eigentlich nicht zur Funktion der Gasturbine gesagt werden, denn sie war wirklich simpel einfach, denn Kühlungen gab es auch nicht.

Leistung der Gasturbine: Die Leistung einer Gastur-bine ist sehr hoch. So hatte die Gasturbine, die bei der vorgestellten Lokomotive verwendet wurde, eine Leistung, die bei 9 000 PS lag.

Elektrische Maschinen erreichten diese hohen Wer-te nur mit gigantischen Lokomotiven wie der Baureihe Re 6/6. Trotzdem konnte hier diese gigan-tische Leistung nicht voll ausgenutzt werden. Das führte zu einem schlechten Wirkungsgrad.

Der grösste Teil der Leistung ging für die Verdich-tung der Luft verloren. Der Kompressor musste die Luft sehr hoch verdichten. Daher hatte er eine Leis-tung, die letztlich nur noch 2 200 PS für den Antrieb übrig liess.

Nur, was waren 1941 diese 2 200 PS der Lokomo-tive wert? Dazu müssen wir eine vergleichbare Maschine mit einem Dieselmotor aus der damaligen Zeit suchen. Meine Wahl fiel auf die Lokomotive vom Typ Am 4/4.

Die zum vergleich genommene Lokomotive mit Dieselmotor hatte rund die halbe Leistung und war daher damals schon eine sehr leistungsfähige Die-sellokomotive. Auch wenn sie damit im Rückstand lag, hatte sie einen Vorteil. Der Verbrauch beim Treibstoff war deutlich geringer als bei Gasturbine. Diese war wirklich durstig und die Betriebskosten trotz dem Heizöl immer noch höher, als bei einem Dieselmotor, der sparsam ist.

Da beim Starten die Gasturbine zuerst auf Touren kommen muss, dauert es relativ lange, bis sie die volle Leistung entwickelte. Der Grund findet sich im Abbau, denn der langsam drehende Kompressor erzeugt nur einen geringen Druck und die Abgase sind noch kühl und erwärmen die Luft noch nicht so. Das heisst, die Gasturbine muss zuerst vorgewärmt werden und dies erfolgt mit zunehmendem Betrieb. Sie beginnt sich daher immer schneller zu drehen.

Besonders aufgefallen ist die Gasturbine der vorge-stellten Lokomotive jedoch durch ihren Sound. Wäh-rend bei Motoren eher knatternde oder knurrende Geräusche erwartet werden können, glänzt die Gasturbine durch ein leises pfeifen.

Das wurde mit zunehmender Drehzahl immer lauter und so zu einem Heulen überging. So heulte die Lokomotive durch die Gegend. Diese Geräusche kennen Sie, denn die Turbinen bei der Luftfahrt haben immer noch diese Geräusche.

Damit man die Gasturbine nicht beim Rangieren in den Bahnhöfen starten musste, baute man einen Hilfsdiesel ein. Das ist ein normaler Dieselmotor, der für diesen Zweck eingebaut wurde. Die Lokomotive konnte daher zwischen der Gasturbine und dem Dieselmotor des Hilfsdiesels wählen. Hilfsdiesel kommen heute sogar bei elektrischen Lokomotiven zum Einsatz. Sie ermöglichen dort Fahrten ohne Fahrleitung.

Doch die erste Lokomotive mit einem Hilfsdiesel hatte eine Gasturbine. Da wir mit dem Dieselmotor wieder einen Motor haben, musste die vorgestellte Lokomotive auch noch Dieselöl mitführen, denn wir wissen mittlerweile, das für deren Treibstoffe Steuern erhoben werden. Auch das machte es nicht leicht, besonders wenn aus Versehen auch bei der Gasturbine Dieselöl statt Heizöl in den Tank gefüllt wurde.

Die weiteren Unterschiede beim Starten und regeln der Gasturbine im Vergleich zum Dieselmotor sind im nachfolgenden Kapitel berücksichtigt. Jedoch können Sie mir jetzt schon glauben, eine Gasturbine wurde kaum geregelt und so lässt sich dann nur noch eine Lösung beim effektiven Antrieb vermuten. Aber auch das behandeln wird noch. Doch wie heisst es in Autorennen immer wieder? «Gentlemen starten Sie die Motoren».