Die Größen der Technik

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George Stephenson

George Stephenson wird am 9. Juni 1781 etwas außerhalb des Kohlengräberdorfes Wylam am Tyne, 8 englische Meilen westlich von Newcastle entfernt, geboren. Sein Vater Robert ist einst mit seinen Eltern aus Schottland eingewandert und hat die aus Ovingham stammende Färberstochter Bella Carr geheiratet. George ist das zweite von 6 Kindern. Der Vater arbeitet als Heizer der Pumpmaschine des Kohlenbergwerkes – alle Bewohner von Wylam arbeiten für das Kohlenbergwerk – und kann keinen Schulunterricht bezahlen. Der kleine George spielt mit seinen Geschwistern vor dem Haus und sieht tagein, tagaus die Kohlenwagen, die von Pferden auf dem Holzschienenweg am Haus vorbeigezogen werden.

Als er 8 Jahre alt ist, zieht die Familie einige Meilen weiter östlich nach Dewley Burn um, und der kleine George beginnt sein Arbeitsleben als Hüterbub bei einer Witwe, was ihm ausreichend Zeit lässt, zusammen mit seinem Freund Tom Thirlaway aus Lehm und Schierlingsstängeln Dampfmaschinen nachzubauen. Sein Tageslohn vervierfacht sich auf 8 Pence, als er zum Maschinenpferdtreiber des Kohlenbergwerks Black Callerton aufsteigt. Später wird er seinem Vater als Heizergehilfe beigegeben und versteckt sich immer, wenn der Besitzer vorbeikommt, in der Furcht, als zu klein für diese Arbeit empfunden zu werden. Stolz ist er auf seinen Tageslohn von einem Shilling (das entspricht 12 Pence), den er mit etwa 14 Jahren nach seiner Beförderung zum zweiten Heizer erhält.

Wieder ist die Kohlengrube erschöpft, wieder zieht die Familie einige Meilen weiter, diesmal Richtung Süden, nach Jolly ´s Close, wo der Herzog von Northumberland die neue Kohlengrube „Duke´s Winnin“ eröffnet. Nun arbeiten alle 4 Brüder beim Kohlenwerk, die beiden größeren als zweite Heizer, die beiden jüngeren als Karrenschieber oder Unratklauber.

George wird mit 15 Jahren zum ersten Heizer ernannt und erfüllt seinen Traum, Maschinenbursche zu werden, bereits mit 17 Jahren. Seine verantwortungsvolle Aufgabe ist es nun, für die volle Einsatzkraft und Tauglichkeit der Pumpmaschine (sie dient dazu, das Grubenwasser zu heben) zu sorgen und Veränderungen und Reparaturen vorzunehmen, wenn es nötig ist. So lernt er die Funktionsweise dieser Maschinen sehr genau kennen und verdient sich durch Wissbegier und genaues Arbeiten den Respekt seiner Kollegen und Vorgesetzten.

Wir schreiben das Jahr 1799. Bei Napoléons Ägypten-Expedition wird der Stein von Rosetta gefunden, der erste amerikanische Präsident George Washington stirbt, Beethoven schreibt seine erste Symphonie, in Berlin wird die Bau-Akademie eröffnet, und der 19jährige George Stephenson lernt beim schottischen Pfarrvikar Andreas Robertson in der Abendschule gegen wöchentlich 4 Pence lesen und schreiben.

Stephenson ist nun zum Bremser aufgestiegen, das sind die Leute, die für die Führigkeit der Seile verantwortlich sind, an dem die großen Weidenkörbe befestigt sind, in denen die Kohle aus dem Schacht heraufgezogen wird. Daneben arbeitet er als Flickschuster und kann dadurch so viel Geld beiseite legen, dass er in Willington Quay einen bescheidenen Hausstand einrichten kann. Dort heiratet er im November 1802 Fanny Henderson, und dort kommt auch sein Sohn Robert auf die Welt. Zu etwas mehr Wohlstand kommt der Bremser Stephenson durch das Anfertigen neuer Schuhe, durch Leistenschneiden und durch das Reparieren und Reinigen kaputter Uhren.

Seinen Ruf als Ingenieur und Erfinder gründet er wenige Jahre später in Killingworth, wo er, wiederum als Bremser, im dortigen West-Moor-Werk arbeitet und jeden Samstag seine Maschine auseinandernimmt und wieder zusammenbaut, zur Pflege, Reinigung und zum Verständnis. Dort wird ein neuer Schacht abgeteuft, und das Grubenwasser soll mit einer Maschine Necomen´scher Bauart von Smeaton gehoben werden, aber die Pumpe tut nicht, was sie sollt. Dem kleinen Bremser Stephenson gelingt, was keinem der herbeigeholten Ingenieure gelungen ist: die Maschine so zu verändern und umzubauen, dass sie ihre Arbeit tut. Von da weg ist Stephenson immer wieder als Maschinenarzt in der ganzen Umgegend gefragt, obwohl die gelernten Ingenieure und Mechaniker auf ihn herabsehen. 1812 wird Stephenson bei einem Jahresgehalt (früher waren seine Gehälter pro Woche berechnet) von 100 Pfund zum Maschinenmacher und Ingenieur des Killingworther Kohlenwerkes angestellt.
Die ersten brauchbaren Versuche einer fahrbaren Dampfmaschine macht Richard Trevithick 1803 im westlichsten Zipfel von Cornwall, und er sorgt auch dafür, dass dies im ganzen Lande bekannt wird: Mit einer zweiten Lokomotive namens "Catch me who can" eröffnet er 1808 in London eine Art Zirkus, wo gegen Eintritt die Maschine vorgeführt wird; auch eine Fahrt ist im Eintrittspreis inbegriffen. So kommt die Kunde von mobilen Dampfmaschinen auch in Stephensons Geburtsort Wylam, wo der Grubenbesitzer Christopher Blackett nacheinander drei Lokomotiven kauft oder bauen lässt. Die Idee, Lokomotiven anstelle von Pferden zum Ziehen der Kohlenzüge zu verwenden, war vor allem wirtschaftlich motiviert: Durch die napoleonischen Kriege und die Kontinentalsperre (eine von Napoleon verfügte Wirtschaftsblockade über die britischen Inseln 1806 – 1814) ist nämlich das Futter für die Zugpferde sehr teuer geworden. Die ersten beiden Lokomotiven verkauft Blackett sofort wieder oder lässt sie zu stationären Dampfmaschinen umbauen.

Die dritte Lokomotive kann zwar auf dem nun gusseisernen Schienenweg bis zu zehn kohlenbeladene Wagen ziehen, also zehn mal mehr als ein Pferd, aber es kommt dermaßen häufig zu Brüchen der Schienen oder der Maschine, dass sie immer von mehreren Pferden und ihren Führern begleitet werden muss, die gegebenenfalls die Ladung übernehmen können. Die Ersparnis durch Maschineneinsatz ist also nicht wirklich gegeben, und die Leute sprechen von der Lokomotive als einer wahren Pest.

Die Lokomotive aber, von der hier die Rede ist, ist die berühmte „Puffing Billy“, gebaut von Blacketts Aufseher William Hedley, der später noch zwei weitere ähnliche Lokomotiven baut, die Wylam Dilly und die Lady Mary. Die beiden ersten Maschinen waren bis in die 1860er Jahre in der Wylamer Kohlengrube im Einsatz und sind beide heute noch in Museen ausgestellt. Hedley kommt das Verdienst zu, durch gezielte Experimente gültig bewiesen zu haben, dass die Adhäsion zwischen einer glatten Schiene und einem glatten Rad ausreichend ist.

Die Versuche, die Schnittstelle zwischen Rad und Schiene zu optimieren, sind mannigfaltig, wenn auch nicht immer zukunftsträchtig: William Chapman in Heaton setzt die ganze Lokomotive auf eine eiserne Gliederkette, die er dann extern antreiben lässt. Dieser Versuch führt jedoch nicht zu optimalen Ergebnissen. John Blenkinsop in Coxlodge hingegen baut eine Maschine, die auf gezähnten Schienen fährt, weil er nicht glaubt, dass die Haftreibung für einen Antrieb auf glatten Schienen ausreichend sein würde. Diese Antriebsweise ist eine Zeit lang üblich. Auch die Salamanca, 1812 von Matthew Murray für die Middleton-Leeds-Linie gebaut, fährt auf gezähnten Schienen. Sogar Stephensons erste Lokomotive fährt zunächst auf gezähnten Schienen.

Stephenson schaut sich alle diese Lokomotiven in seiner Umgebung an und kommt zu dem Schluss, dass alle deutliches Verbesserungspotential haben. Darauf richtet er nun seinen Sinn. 1813 erhält er vom Pächter der Killingworther Kohlengrube, Lord Ravensworth, die Erlaubnis, das Geld und die Arbeiter, sich an den Bau einer funktionstüchtigen Lokomotive zu machen. Stephenson nutzt all seine Erfahrungen und Beobachtungen an anderen Maschinen und konstruiert zeichnerisch eine verbesserte Version alles je Dagewesenen. Als Erfinder der praktischen Lokomotive kann seine Leistung mit Fug und Recht mit der von James Watt auf dem Gebiete der praktischen Kondensationsmaschine verglichen werden.

Die erste Lokomotive Stephenson´scher Bauart hat am 25. Juli 1814 ihre Jungfernfahrt. Zwar läuft seine Reisemaschine, wie er sie nennt, ganz ordentlich, kann aber keinen ökonomischen Vorteil gegenüber einer pferdebetriebenen Bahn bieten, und auch was das Tempo betrifft, ist sie mit ihren 4 Meilen pro Stunde, das sind etwa 6,5 km, dem Pferdebetrieb nicht überlegen. Noch dazu strömt sie den Abwärmedampf unter so großer Lärmentwicklung aus, dass sich alles Lebendige in weitem Umkreis schreckt. Von einer gerichtlichen Klage bedroht, beschließt Stephenson, den bereits durch den Zylinder geflossenen Dampf nicht sofort in die Atmosphäre abzulassen, sondern erst durch ein Vertikalrohr in den Schornstein umzulenken. Durch dieses Gebläse nun wird die Brenntemperatur höher und daher die Verbrennung im Kessel beschleunigt, was eine größere Fahrtgeschwindigkeit bewirkt.

Stephenson benennt seine erste Lokomotive von anfänglich „Mylord“ auf „Blücher“ um, nach dem preußischen General, der in England wegen seines Einsatzes bei Waterloo gegen Napoléon die größte Wertschätzung genießt, und baut im Laufe der Zeit 16 immer weiter verbesserte Modelle, mit denen er dann auch Edward Pease davon überzeugt, seine Stockton-Darlington-Strecke, die mehrere Kohlengruben mit dem Hafen verbindet, nicht wie damals üblich mit Pferden auf Holztrams, sondern mit Lokomotiven auf Eisenbahnen (die Fahr-Bahn muss aus Eisen sein, um die schweren Maschinen tragen zu können) zu betreiben. Die Geleise werden dort nach der von John Birkinshaw 1820 patentierten Methode von 15 Fuß langen gewalzten (nicht gegossenen) Schienen verlegt und das Gefälle möglichst niedrig gehalten. Stephenson rechnet nämlich aus, dass auf ebener Strecke die Kraft von einem pound (454 g) ausreicht, um eine Tonne zu ziehen, bei einer Steigung von 0,5 % jedoch schon die doppelte Kraft nötig ist.

Die Trassierung von Eisenbahnen orientiert sich zunächst an Kanälen - etwaige Steigungen werden dort durch Schleusen bewältigt. In ähnlich kurzem Wege verlegt, werden hier Eisenbahnsteigungen durch stationäre Dampfmaschinen und Seile bewältigt. Diese Methode wird „Schiefe Ebene“ genannt. So ist es auch bei der ersten Eisenbahnlinie von Stephenson in der Grafschaft Durham der Fall, einer 13 km langen Grubenbahn zwischen Hetton und Sunderland, etwas südlich von Newcastle. Bei den Steigungen ist die Bahn zweigleisig ausgebaut: die Rolle, die durch externe Dampfkraft die leeren Wagen hinaufzieht, lässt gleichzeitig volle auf der anderen Seite herunter – die Lok bleibt allein unten stehen.
1823 George Stephenson gründet gemeinsam mit seinem Sohn Robert und weiteren Gesellschaftern die erste Lokomotivenbaugesellschaft der Welt. Vorteil ist, dass sie nun ihre Maschinen mit extra zu diesem Zweck beschäftigten Arbeitern bauen können und nicht den Bergwerksschmied und andere Grubenarbeiter damit befassen müssen. Sie eröffnen die Stockton-Darlington-Strecke mit der „Locomotion Nr. 1“ im September 1825.

Die Strecke ist auf gemischten Betrieb eingestellt: einerseits dampfmaschinenbetriebene Züge, andererseits pferdegezogene. Und gleichzeitig einerseits für Güter, andererseits für Personen, wobei die Personen wegen des Lärms und der Abgase der Dampfmaschinen ausschließlich von Pferden gezogen werden. Es ist die erste öffentliche Bahnstrecke auch für Personen – bis jetzt waren Bahnstrecken in Kohlengruben nur für den Gütertransport gebaut worden, und die Schienen halfen den Pferden, den Rollwiderstand auf dem sumpfigen Boden von Northumberland so zu minimieren, dass ein Pferd statt 1 Tonne Gewicht auf einem ungepflasterten Weg 10 Tonnen auf Tramschienen ziehen konnte.

Die „Locomotion“ ist heute noch in Darlington zu sehen. Nachdem sie als Lokomotive ausrangiert wurde, versah sie noch jahrelang als stationärer Pumpantrieb in einem Kohlenwerk ihren Dienst und stand dann gute 80 Jahre im Bahnhof von Darlington, bevor sie ins 1975 gegründete Darlington Railway Centre and Museum überstellt wurde.

Die Bezeichnung „Lokomotive“ kommt vom englischen "locomotive engine" und setzt sich zusammen aus dem lateinischen "locus" für Ort und dem englischen "motion" für Bewegung aus lat. movere für bewegen.

Der Name George Stephenson ist in erster Linie verbunden mit der berühmten Rocket, einer Lokomotive, die den Wettbewerb von Rainhill gewinnt. Dabei geht es um eine Ausschreibung für die Strecke zwischen Liverpool und Manchester, immerhin 56 km. Liverpool ist der wichtigste Hafen der Umgegend, Manchester das Zentrum der Baumwollverarbeitung – es gibt kein höheres Verkehrsaufkommen in ganz England als zwischen diesen beiden Städten, und dies wird warenmäßig vorwiegend über den Bridgewater Canal abgewickelt, ein Kanal, aus dem sein Besitzer einen jährlichen Profit von 100.000 Pfund an Benützungsgebühren zieht. Deshalb soll als kostengünstigere Alternative eine Eisenbahn gebaut werden. George Stephenson wird mit der Trassierung beauftragt. Die Strecke wird von Anfang an durchgehend zweigleisig geführt und verfügt über eine Reihe von Kunstbauten wie Tunnels und Viadukte. Wegen des schwierigen Geländes schwanken die Gesellschafter der Liverpool & Manchester Railway, ob die Eisenbahn mit Lokomotiven oder stationär betriebenen Dampfkesseln (Stichwort „Schiefe Ebene“) betrieben werden soll. Stephenson schlägt einen Wettbewerb vor, um herauszufinden, ob Lokomotiven die Strecke bewältigen können. Die Wettbewerbsbedingungen sind hart: Höchstgewicht, Höchstverbrauch, Höchstherstellungspreis, Sicherheitsstandards, Mindestgeschwindigkeit und Mindestzugkraft sind definiert. Der Wettbewerb dauert mehrere Tage und findet im Oktober 1829 statt. 10 Lokomotiven sind angemeldet, 5 erscheinen. Eine muss disqualifiziert werden: in der „Cycloped“ befinden sich anstelle einer Dampfmaschine zwei Pferde, die ein Laufband bedienen. Eine weitere erreicht nur Schrittgeschwindigkeit, und die beiden ernsthaften Mitbewerber „Novelty“ und „Sans Pareil“ stehen den Wettbewerb wegen technischer Probleme nicht durch, so dass die „Rocket“ gewinnt.

Anfänglich war noch nicht entschieden, ob man bei Lokomotiven das Wasser durch Rohre durch einen Heizkessel, oder ob man Heizrohre durch einen Kessel mit Wasser führen soll. Beide Varianten werden zunächst gebaut. Die Rocket hat nicht nur ein einzelnes Flammenrohr, sondern führt gleich 25 dünne kupferne Rohre durch einen mit Wasser gefüllten Kessel, so dass die Heizfläche vervielfacht wird und mehr Dampf die beiden schräg stehenden Kolbenzylinder rascher antreibt.

Stephensons Verdienst für die Entwicklung der Eisenbahn ist es, die günstigen Konstruktionselemente anderer Erfinder zusammenzufassen und mit eigenen Verbesserungen zu vereinen, so dass der dadurch entstandene Lokomotiventyp für die weitere Entwicklung der Eisenbahnen auf der ganzen Welt bestimmend wird und sich sowohl die Kessel- als auch die Triebwerkskonstruktion im wesentlichen bis ans Ende der Dampflok-Ära hält.

Aufgrund seines großen Erfolges wird George Stephenson Chefingenieur bei mindestens vier weiteren englischen Eisenbahnstrecken. Außerdem wird er als Berater zum Thema Eisenbahnbau vom belgischen König eingeladen und dort auch zum Ritter geschlagen. Eine mehrfach angetragene englische Ritterwürde lehnt er ab: „I have no flourishes to my name, either before or after, and I think it will be as well if you merely say “George Stephenson”.”

Stephenson war drauf und dran, wie auch seine Schwester Anne nach Amerika auszuwandern. Der Plan ist nur daran gescheitert, dass er die Überfahrt nicht zahlen konnte. Denn er gehört zu jenen jungen Männern, die für die Miliz in den Koalitionskriegen gegen Napoleon ausgehoben werden, kann jedoch gegen viel Geld einen Ersatzmann stellen, das ihm dann für die Auswanderung fehlt.

George Stephenson prägt nicht nur das Eisenbahnwesen, sondern erfindet auch eine Grubensicherheitslampe, experimentiert gegen Ende seines Lebens mit landwirtschaftlichen Dünge- und Zuchtversuchen und führt bei seinen eigenen Arbeitern eine Art Sozialkasse ein, mit der der Schulbesuch der Arbeiterkinder gesichert wird.

Die Mutter seines einzigen Sohnes Robert stirbt schon sehr früh. Stephenson heiratet Elizabeth Hindmarsh, als Robert schon erwachsen ist. George Stephenson stirbt am 12. August 1848 kurz nach seiner dritten Verehelichung in seinem einige Jahre zuvor erworbenen Landsitz Tapton-House bei Chesterfield.