Abbildung 7: Kronprinzessin Cecilie II, NDL (Quelle Wikipedia, Anonymous)

 

Gustav Bauer -  Dampfmaschinen, Turbinen und Transformatoren

 

Karl-Heinz Hochhaus

 

(Dieser Beitrag wurde von mir im Juli 2020 im Schiffsingenieur-Journal veröffentlicht)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abbildung 1: Dr. Gustav Bauer Quelle (Wikipedia, K.-H. Hochhaus)

 

 

 

 

1. Einführung

 

Gustav Bauer, der nach dem Tod seiner Mutter seinen Namen in Gustav Bauer-Schlichtegroll änderte war ein Maschinenbauingenieur, der Antriebsmaschinen für Schiffe , sowohl von riesigen Dampfmaschinen als auch von Dampfturbinen und Dieselmotoren konstruierte. Er wurde von der Technischen Hochschule München mit der Ehrendoktorwürde als Dr.-Ing. E. h. ausgezeichnet und die Schiffbautechnische Gesellschaft verlieh ihm für seine Verdienste 1916 die silberne Denkmünze und 1925 außerdem mit der goldenen Denkmünze ihre höchste Auszeichnung. Am 1. Oktober 1944 wurde ihm das Adlerschild des Deutschen Reiches mit der Prägung DEM GROSSEN / DEUTSCHEN SCHIFFS/ MASCHINENBAUER verliehen.

 

Abbildung 2: 1904, neue Hellinge der Vulcan Werft (Quelle Wikipedia, Brück & Sohn Kunstverlag)

 

2. Schule und Ausbildung

Gustav Bauer wurde 1871 in München geboren. Sein Vater war der Mathematikprofessor Gustav Bauer und seine Mutter, Amalie Bauer war eine geborene von Schlichtegroll

 

Er absolvierte 1888 sein Abitur an einem humanistischen Gymnasium in München und begann an der Ludwig-Maximilians-Universität München. ein Medizinstudium.1890 wechselte er an die Technische Hochschule München und studierte bis 1894 Maschinenbau. Als Diplom-Ingenieurs verblieb er an der Hochschule und 1895 folgte seine Promotion zum Dr. phil., da der Grad des Doktor-Ingenieurs im Königreich Bayern erst im Januar 1901 eingeführt wurde.

 

 

 

 

 

 

Abbildung 3: Kaiser Wilhelm der Große, NDL (Quelle Wikipedia, unbekannter Maler)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Norddeutscher Lloyd (NDL) und AG Vulcan, Stettin 

 

Ab April 1895 fuhr er für 6 Monate als Schiffsingenieur-Assistent auf Dampfschiffen des NDLs und beschäftigte sich an Bord intensiv mit dem Betrieb von Dampfmaschinen. Im Oktober 1895 begann Bauer auf Vermittlung vom NDL als junger Ingenieur auf der AG Vulcan Werft (Abb. 2) in Stettin-Bredow. Die 1851 als Früchtenicht & Brock gegründete Werft wurde 1857 in die Stettiner Maschinenbau AG Vulcan umgewandelt. Die am Rande Deutschlands gelegene bisher wenig bekannte Werft erreichte mit dem Bau des Panzerschiffes Preußen für die Kaiserliche Marine 1873 den nationalen Durchbruch und errang 1878 mit der Ablieferung der doppelt so großen Panzerkorvette Sachsen höchste Anerkennung [2]. 1882 wurde an die Hapag mit der Rugia das erste größere in Deutschland gebaute Handelsschiff abgeliefert. Die Zufriedenheit der Hapag zeigt die 1887 erfolgte Bestellung des Doppelschraubendampfers Auguste Victoria (6.668 BRT, 20 kn), sie gilt als der erste deutsche Schnelldampfer mit zwei Schrauben. Mit diesen Schiffen entwickelte sich der Vulcan zu einer der angesehensten deutschen Großschiffswerften.

 

 

Bisher waren deutsche Reedereien auf britische Werften fixiert. Höhepunkte dieser frühen Entwicklung vom Vulcan war die Ablieferung von Kaiser Wilhelm der Große (Abb. 3) an den NDL, die 1897 als erstes deutsches Schiff das Blaue Band für die schnellste Atlantiküberfahrt gewann [2]. Diese Werft war zu dieser Zeit die bedeutendste Schiff- und Maschinenbau-Anstalt im Deutschen Reich. Die Fahrgastschiffe und auch die Marineschiffe hatten 1905 Größen und besonders Tiefgänge erreicht, mit denen sie auch mit Hilfe von „Kamelen“ die untere Oder nicht mehr befahren konnten. Daher wurde in Hamburg ein Zweigbetrieb errichtet, der 1909 den Betrieb aufnahm.

 

 

 

 

 

 

 

 

Abbildung 4: Eine der beiden Hauptmaschinen der Kronprinzessin Cecilie II, NDL (Quelle Wikipedia, unbekannter Fotograf)

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Dampfmaschinen

Der Vulcan wurde bis 1910 vom Schiffbauingenieur Rudolph Haack geprägt, der 1856 bei der Werft begann [2].  Gustav Bauer wurde 1902 zum Oberingenieur und Prokurist ernannt und 1906 Stellvertreter vom Leiter des Maschinenbaus Justus Flohr. Diese Werft war zu dieser Zeit die bedeutendste Schiff- und Maschinenbau-Anstalt im Deutschen Reich. Flohr hatte mehrere Jahre auf den berühmten schottischen Werften am Clyde praktische Erfahrungen im Bau von Zweifach- und Dreifach-Dampfmaschinen gesammelt, die er ab 1883 beim Stettiner Vulcan anwenden konnte. 1889 wurde Flohr zum Oberingenieur und 1892 zum stellvertretenden Direktor ernannt. Er war für die Konstruktion der riesigen Vierfachexpansionsmaschen für die Kaiser-Klasse des Norddeutschen Lloyds verantwortlich. Sie bestand aus dem Schnelldampfer Kaiser Kaiser Wilhelm der Große (1897) , Kronprinz Wilhelm (1901), Wilhelm II (1903) und Kronprinzessin Cecilie II (1907) verantwortlich. 1909 wurde er Vorsitzender des Direktoriums des gesamten Unternehmens, also auch für die neue Hamburger Werft.

 

 

 

 

 

 

 

 

Abbildung 5:  Hauptmaschine der der Kaiser Wilhelm II, HD- und MD-Zylinder (Foto Dr. Hochhaus aus [3])

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Für die Konstruktion der Kessel- und Maschinenanlagen der Kronprinzessin Cecilie II war Bauer verantwortlich. Hier wurden die größte Kolben-Dampfmaschinenanlagen (Abb. 4) eingebaut, die in einem Schiff gearbeitet haben. Je zwei Vierfach-Expansionsmaschinen wurden konstruktiv hinter einander geschaltet und leisteten 23.000 PS. Jede Kurbelwelle besaß sechs Kurbeln, die von übereinander und hintereinander geschalteten Zylindern (Abb. 5, 6) angetrieben wurden Diese Antriebsmaschine stellt den letzten und technisch bedeutendsten Höhepunkt in der Dampfmaschinentechnik an Bord großer Transatlantikdampfer dar. Zwei dieser riesigen Maschinen der Kronprinzessin Cecilie (s. Abb. 7) mit insgesamt 46.000 PS wirkten auf zwei Vierblattpropeller, womit der Schnelldampfer maximal 23,6 Knoten erreichte [3].

 

 

 

 

 

 

Abbildung 6:  Hauptmaschine der der Kaiser Wilhelm II, ND-Zylinder (Foto Dr. Hochhaus aus [3])

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die vier Schiffe der zeichneten sich durch Größe, Eleganz, Geschwindigkeit und technische Höchstleistungen aus. Für die Konstruktion der der Kessel- und Maschinenanlage der Kronprinzessin Cecilie war Bauer verantwortlich. Hier wurde die größte Kolbendampfmaschinenanlage eingebaut, die je in einem Schiff gearbeitet hat. Sie leistete mit je zwei Vierfach-Expansionsmaschinen mit je 23.000 PS insgesamt 46.000 PS und wirkte auf zwei Vierblattpropeller, womit der Schnelldampfer maximal 23,6 Knoten erreichte. Diese Antriebsmaschine stellt den letzten und technisch bedeutendsten Höhepunkt in der Dampfmaschinentechnik an Bord großer Transatlantikdampfer dar. Jede der beiden Kurbelwellen der Kronprinzessin Cecilie besaß sechs Kurbeln, die von übereinander und hintereinandergeschalteten Zylindern angetrieben wurden.

 

Diese Antriebsmaschine stellt den letzten und technisch bedeutendsten Höhepunkt in der Dampfmaschinentechnik an Bord großer Transatlantikdampfer dar. Zwei dieser riesigen Maschinen der Kronprinzessin Cecilie (s. Abb. 7) mit insgesamt 46.000 PS wirkten auf zwei Vierblattpropeller, womit der Schnelldampfer maximal 23,6 Knoten erreichte [3].

 

 

 Abbildung 8: Kleiner Kreuzer Lübeck im Dock, hier mit 8 Propeller (aus [5]).

 

 5. Turbinen

 

Der kleine Kreuzer Lübeck (Abb. 8) entstand unter Bauers Verantwortung. Es war der erste Auftrag für ein Schiff mit Turbinenantrieb, es erhielt zwei Parsons Turbinen von BBC mit insgesamt 14.000 PS und wurde 1905 an die Kaiserliche Marine abgeliefert. Aufgrund des sogenannten „Turbinenproblems“, die hohen Turbinendrehzahlen konnten aufgrund fehlender standfester Zahnradgetriebe nicht auf die optimalen niedrigen Propellerdrehzahlen untersetzt werden, wurden über den Zeitraum von 1,5 Jahren verschiedene Versuche im Vergleich mit dem baugleichen Kreuzer Hamburg durchgeführt. Darüber berichteten Bauer [4] und Walter Boveri [5] vor der STG. In der Erprobungsphase wurden die vier Wellen auch mit je zwei Propeller, also insgesamt 8 Propeller ausgestattet (Abb. 8).

 

 

 Abbildung 9: Hapag Seebäderschiff Kaiser mit Curtis-AEG-Turbinen, 1905 vom Vulcan abgeliefert (Quelle Wikipedia, unbekannter Fotograf)

 

Die Kaiser (Abb. 9) war das erste zivile deutsche Schiff mit Turbinenantrieb und wurde 1905 vom Vulcan an die Hapag abgeliefert, die es als Seebäderdampfer beschäftigte [2]. Da die zwei Curtis-AEG-Turbinen mit der Nennleistung von 3000 PS direkt auf die beiden Propeller wirkten, hatte die Gesamtanlage einen schlechten Wirkungsgrad. Das Turbinenproblem wurde von Hermann Föttinger, der nach dem Studium und Promotion beim Vulcan arbeitete und hier den Torssionsindikator entwickelte, später mit dem hydrodynamischen Wandler, dem sogenannten Föttinger Transformator, gelöst [6].

 

1902 publizierte Bauer das „Handbuch der Berechnung und Konstruktion der Schiffsmaschinen und Kessel“, das in mehrere Sprachen übersetzt wurde. Aufgrund der anschaulichen Darstellung von Theorie und Praxis entwickelte es sich schnell zum Standardwerk und wurde bis 1941 in mehreren Auflagen zuletzt unter dem Titel „Der Schiffsmaschinenbau“ verlegt.

 

Abbildung 10: Imperator (Quelle Wikipedia, unbekannter Fotograf)

 

6. AG Vulcan, Hamburg 

1908 wechselte Bauer zum Vulcan-Zweigbetrieb AG Vulcan Hamburg, der 1905 als Großwerft zum Bau der seinerzeit größten Schiffe gegründet wurde und Mitte 1909 den Betrieb aufnahm. 1911 wurde Bauer als Nachfolger Flohrs zum Maschinenbaudirektor in Stettin und Hamburg ernannt.

 

 

 

 

Im Juni 1910 wurde hier der Kiel der Imperator gelegt, die im Mai 1912 vom Stapel lief und ein Jahr später in den Dienst gestellt wurde (Abb.10). Es war zu dieser Zeit das größte Schiff der Welt und Typschiff für die später bei Blohm & Voss gebauten Schwesterschiffe Vaterland und Bismarck. 46 Dampfkessel produzierten den Dampf für die vier Parsons-Turbinen nach AEG-Lizenz mit je 15.500 PS, die vom Vulcan gebaut wurden. Mit vier Festpropeller erreichte der Imperator bei der Nennleistung von insgesamt 62.000 PS eine Geschwindigkeit von 23 Knoten [2].

 

Bis zum 1. Weltkrieg hatten der Vulcan Stettin und Hamburg rund 350 Schiffe abgeliefert, in den Kriegsjahren rund 150 Kriegsschiffe, vorwiegend Torpedoboote, Kreuzer und U-Boote. Ab 1921 begann die Nachkriegsproduktion mit Frachtschiffen und Kombischiffen wie die Cap Norte für die Hamburg Süd. Es folgte mangels Aufträge eine schwierige Zeit für den Schiffbau und Bauer versuchte, die Existenz des Vulcans mit Aufträgen für den Maschinenbau über Wasser zu halten. 1926 wurde das Hamburger Werk an die Deschimag verkauft, die den Betrieb als Deschimag, Werk Vulcan weiterführte. 1929 wurde es an die Howaldtswerke verkauft, deren Werk Hamburg 1968 in die HDW aufging und 1986 stillgelegt wurde.

 

 

 

Abbildung 11: Bauer-Wach Turbine (Quelle Wikipedia, Elab)

 

7. Vulcan-Kupplung und Bauer-Wach Abdampfturbinen

 

Bauer förderte Hermann Föttinger, der nach seinem Elektrotechnikstudium 1899 beim Vulcan begann, als Konstrukteur arbeitete und später als Leiter des Versuchswesens auch die Erprobung und Einführung von Dampfturbinen durchführte. 1904 promovierte Föttinger in München mit einer Dissertation über die experimentelle Bestimmung des Drehmomentes von großen Schiffsmaschinen und entwickelte den Torsionsindikator, der es erstmals ermöglichte, die an die Schiffsschraube abgegebene Leistung während des Betriebes zu messen [6]. In dieser Zeit beschäftigte er sich auch mit dem Turbinenproblem und als Lösung entstand der Föttinger-Transformator, der 1905 patentiert wurde. Dabei handelt es sich um die Zusammenfassung einer Pumpe und einer Turbine in einem Bauteil. Zwischen beiden befindet sich ein feststehendes Leitrad. Im Gegensatz dazu kommt die Föttinger-Kupplung ohne Leitrad aus, sie wurde 1905 vom Vulcan patentiert [6].

 

Mit dem hydraulischen Getriebe bzw. mit der hydraulischen Kupplung erfolgt auch eine Entkopplung von Schwingungen im Antriebssystem. Die Entwicklung des Föttinger Transformators zu einer praktischen Schiffsanwendung wurde seinerzeit durch den Krieg unterbrochen und danach von Bauer und Föttinger fortgesetzt. In Verbindung mit inzwischen standfesten Zahnradgetrieben entstand das Vulcan-Getriebe, das auf vielen deutschen und ausländischen Handelsschiffen und besonders auf vielen Schiffen der Marine erfolgreich eingebaut wurden.

 

Mit dem Verkauf des Hamburger Vulcans wechselte Bauer zur Deschimag und 1926 entwickelte er mit Hans Wach bei der Werft Joh. C. Tecklenborg in Wesermünde die Bauer-Wach-Abdampfturbine (Abb. 11). Dabei wurde das Prinzip der Vulcan-Kupplung auch bei dieser Kombination von Kolbendampfmaschine, Dampfturbine, hydraulischer Kupplung und Zahnradgetriebe angewendet. Turbinen nach diesem System nutzen die Druckdifferenz aus dem restlichen Dampfdruck des Niederdruckzylinders der Dampfmaschine und dem Unterdruck des Kondensators [6]. Durch dieses Prinzip wird der Wirkungsgrad der Dampfmaschine erheblich verbessert.

 

 

 

 

Abbildung 12: Kombischiff Gneisenau, 1935 von der AG Weser an den NDL abgeliefert (Quelle Wikipedia, unbekannter Fotograf)

 

 

8. Deschimag AG Weser

 

Durch die Integration der Vulkan-Werften in die Deschimag, einen Zusammenschluss von acht norddeutschen Werften, verlegte er seine berufliche Tätigkeit nach Bremen zur AG Weser. Dort wurde er 1927 von dieser Gesellschaft zum technischen Generaldirektor ernannt und wurde Mitglied des Vorstands. Hier übernahm er die Leitung bei Entwurf, Konstruktion und Bau der gesamten Kessel- und Maschinenanlage des Schnelldampfers Bremen, der nach der Indienststellung 1929 bereits auf der ersten Reise das Blaue Band gewann.

 

9. Hochdruck-Dampfanlagen

 

In den folgenden Jahren war Bauer u. a. maßgeblich an der Entwicklung von Hochdruck-Dampfanlagen beteiligt, deren Umsetzung bei der AG Weser beim Bau der Ostasien-Schiffen Gneisenau (Abb 12) und Scharnhorst erfolgte. Diese Schiffe und die im selben Fahrtgebiet eingesetzte Potsdam von Blohm & Voss waren die weltweit ersten Handelsschiffe, auf denen zum Antrieb Hochdruck-Dampfanlagen mit Zwangsdurchlauf-Kesseln der Bauart Benson eingesetzt wurden. Diese Technologie wurde anschließend auch auf Marineschiffen anderer deutscher Werften übertragen und stand im Wettbewerb zu den doppelt wirkenden Dieselmotoren, die im Vergleich zu den Hochdruck-Dampfanlagen einen geringeren spezifischen Treibstoffverbrauch aufwiesen. Die Ernennung zum Generaldirektor der Deschimag führte dazu, dass ihm neben dem Maschinenbau auch der Schiffbau unterstellt wurde.1946 schied er aus dem Vorstand der Deschimag/AG Weser aus, blieb dem Unternehmen aber bis zu seinem Tod 1953 als technischer Berater verbunden [1].

 

 

 

 

 

Abbildung 13: Versuchsschiff Föttinger Transformator

 

 

 

10. Zusammenfassung

 

Der Ingenieur Gustav Bauer hat nach seinem Maschinenbau-Studium und Promotion als Schiffsingenieur-Assistent auf Schiffen des NDL praktische Erfahrungen mit Dampfmaschinen gesammelt. Bei seinen anschließenden Tätigkeiten beim Stettiner Vulcan konstruierte er anfangs Kessel und Kolbendampfmaschinen bis zu den höchsten Leistungen. Trotz seiner mit den Beförderungen wachsenden Verantwortung fand er Zeit zu wissenschaftlichen Untersuchungen. Davon zeugen viele Patentanmeldungen, Vorträge, Veröffentlichungen in Form von Aufsätzen und mehrere Fachbücher. Einige wurden in mehrere Sprachen übersetzt und als Standardwerk bis 1941 aufgelegt. Seine Zusammenarbeit mit Föttinger war außerordentlich erfolgreich und führte neben dem Versuchsschiff Herman Föttinger (Abb. 13) zu verschiedenen schiffstechnischen Anwendungen.  Ein Teil dieser Erkenntnisse wurde sehr erfolgreich in die Praxis umgesetzt und patentiert Die Entwicklung des Föttinger Transformators und die Konstruktion der Bauer-Wach-Abdampfturbine sind dafür gute Beispiele.

 

11. Literatur

 

[1] Eike Lehmann: 100 Jahre Schiffbautechnische Gesellschaft – Teil 2 Biographien zur Geschichte des Schiffbaus, 1999 Berlin Springer

 

[2] Arnold Kludas: Die Geschichte der deutschen Passagierschiffahrt, 4 Bände, 1994 Weltbild Verlag

 

[3] N. N.: Der DoppelschraubendampferKaiser Wilhelm II; Sonderdruck der VDI Zeitschrift 1903

 

[4] Walter Bauer: Über moderne Turbinen für Kriegsschiffe; in STG-Jahrbuch 1911, Seite 301

 

[5] Walter Boveri: Die Verwendung der Parsons-Turbine als Schiffsmaschine; in STG-Jahrbuch 1907, Seite 85

 

[6] Hermann Föttinger: Eine neue Lösung des Schiffsturbinenproblems; in STG-Jahrbuch 1910, Seite 157

 

[7] N. N.: Abdampfturbinen System Bauer-Wach; 1935 Deschimag Bremen, Hausdruckerei