Der Schwanzhammer fällt in die Kategorie der Fallhämmer.
Er ist zweifellos der imposanteste (und lauteste) Teil der Anlage.
Seine einzelnen Teile sind:
- Der Hammerkopf oder Bär. Er hat an der Unterseite einen breiten Spalt, in den das obere Gesenke (der obere Sattel) eingesetzt ist.
- Darunter der Amboß oder das untere Gesenk, in das der untere Sattel eingestzt ist.
- Der Amboß ist in einem mächtigen, in der Erde fixierten Holzklotz (Schabat) eingelassen
- Der Hammerstiel heißt Helm, in etwa 2/3 seiner Länge quer dazu eine am Hammergerüst fixierte Achse (Wagring), um die sich Helm und Hammer drehen können (ein Freiheitsgrad). Am Ende in Richtung zum Grindelbaum ist ein massiver Dorn befestigt (Schwanz)
- Der Grindelbaum liefert die Kraft vom Wasserrad. Er ist von einem Pröllring umgeben, der eine Art von Zähnen (Grindeln) aufweist, die auf den Dorn auftreffen und den Helm anhebt, der dann, wenn er wieder freigegeben ist, auf das Werkstück herunterfällt.
- Die Grindeln drücken den Hammerhelm nach unten, die Gegenkraft würde den Grindelbaum anheben, so daß dieser besonders massiv sein muß.
Anders als bei der 2000er Renovierung wurde das Fluder wieder auf eine Höhe von ca 80cm gebracht, so dass eine Wassermenge von etwa 5m³ zur Verfügung steht. Das Fluder stellt dem darunterliegenden Wasserrad für den Schwanzhammer die nötigen großen Wassermengen über eine längere Zeit zur Verfügung.
Das ist deshalb nötig, weil zur Bewegung des Schwanzhammers ein riesiges Drehmoment erforderlich ist, geschätzt über 5000 Nm: Gewichtsvektor etwa [0,0,2500 N] senkrecht nach unten, Abstandsvektor in Richtung Hammerstiel etwa [0,2m,0], Drehmomentvektor =Vektorprodukt der beiden in Richting Drehachse = [5000 Nm,0,0] was einigen „großen“ Tesla oder einigen Dutzend kleinerer PKW entspricht, vom 2CV gar nicht zu reden (20 N).
Eine genaue Methode zur Berechnung kann nachgelesen werden:
“Handbuch der Mechanik, Band 3 von František Josef Gerstner 1834”
Eine andere Art der Fallhämmer ist der Aufwurfhammer: bei ihm greifen die Erteln direkt vor dem Bär an den Helm und heben ihn hoch.
Weitere Details siehe HIER; inkl. einem Drehmomentrechner für verschiedene Abmessungen.
Berechnungen zeigen, dass ein gut konstruiertes oberschlächtiges Wasserrad durchaus einen Wirkungsgrad von 80% haben kann (zum Vergleich: Dieselmotor 40%, Benzinmotor 30%, Dampflokomotive 15%). Der Grund dafür ist u.a. der, dass die Verbrennungskraftmotoren eben hauptsächlich (unerwünschte) Wärme erzeugen und nur nebenbei mechanische Energie.