TEIL C

MUSKELKRAFT

Die erste nichtfossile Energiequelle, die uns Menschen im wortwörtlichen Sinne am nächsten ist, ist unsere eigene Muskelkraft. Solange es Menschen gab und gibt, stand und steht sie uns zur Verfügung – und es ist wirklich beachtlich, was man mit dem Viertel PS plus Intelligenz alles erreichen kann. Es soll nicht vergessen werden, daß so gut wie alle Bauwerke der Welt mittels dieser Energieressource geschaffen wurden, und bis vor wenigen Generationen auch jedes andere Produkt der Menschheit.

Tatsächlich geht es aber noch tiefer, denn jeder Atemzug erfolgt mittels Muskelkraft, ebenso wie jedes gesprochene Wort, jeder gesungene Ton und jeder Liebesakt. Dabei ist menschliche Energie im Gegensatz zu Sonnen- und Windenergie immer verfügbar, unabhängig von der Jahreszeit oder der Tageszeit. Im Gegensatz zu Sonnenkollektoren, Windturbinen, Batterien usw. muß der Mensch nicht in einer Fabrik hergestellt werden – und im Gegensatz zu allen anderen Energiequellen wächst die menschliche Energie mit dem Wachstum der Bevölkerung.

Um den Kreis zu schließen: auch jedes handgeschriebene oder getippte Wort verdankt seine Existenz der Muskelkraft – die ich hiermit als Königin aller Energieformen küre. Rein intuitiv wage ich sogar zu behaupten, daß die Gesamtmenge der durch Muskelkraft erzeugte Energie höher ist, als die der technischen Umsetzungen – vielleicht kann das jemand einmal nachrechnen und melden.

Eine Grafik des Zoologen und Bionikers Werner Nachtigall aus dem Jahr 1985 veranschaulicht, welche menschliche Tätigkeiten und Bezug zur Stoffwechselleistung die höchsten Wirkungsgrade erzielen – wobei es kaum verwundert, daß insbesondere das Radfahren und Kurbeln ziemlich gut dastehen.

Das Thema der muskelbetriebenen Boote und Fahrzeuge - d.h. im Grunde Ruderboote sowie Fahrräder aller Art - ist inzwischen umfangreich und gut dokumentiert worden, so daß ich es hier nicht mehr ausführlich zu präsentieren brauche. Unter den entsprechenden Stichworten findet man im Netz genügend Informationen darüber. Besondere Bauweisen und innovative Technologien werden dagegen in den entsprechenden Absätzen detailliert behandelt (s.u.).

Als weiteres sehr frühes Beispiel aus dem Bereich der muskelgestützten Fortbewegung seien die Schlittschuhe genannt, von denen aus Tierknochen hergestellte Exemplare, die Archäologen aus europäischen Seen gefischt haben, auf ein Alter von bis zu 4.000 Jahren geschätzt werden. Einige Franzosen sollen zu Beginn des letzten Jahrhunderts sogar 20.000 Jahre alte Knochenkufen entdeckt haben, ein bislang aber noch umstrittener Fund.

Und was ein paar Muskelprotze zu leisten imstande sind, belegt ein erfolgreicher Europarekord, den sechs Letten anläßlich des jährlichen Stadtfests der Hauptstadt Riga im August 2013 aufstellen, als sie allein mit ihrer Körperkraft eine 254 Tonnen schwere Diesellokomotive 11,76 m weit durch das dortige Eisenbahnmuseum ziehen.

In meinen Augen viel interessanter, weil auch sehr viel anspruchsvoller, ist dagegen der sogenannte Muskelflug, der sich gegenwärtig in Flugzeuge, Hubschrauber und Luftschiffe unterteilen läßt. Auf die Entwicklungen in diesem Bereich werde ich weiter unten als erstes zu sprechen kommen.

Allgemein gesehen gibt es sehr viele Umsetzungen der Muskelenergie, die stark nutzen- bzw. energieorientiert sind.

Zu den bekannteren gehören die sogenannten Dynamotaschenlampen, die vom Anfang des 20. Jahrhunderts stammen, als die frühen Batterien noch nicht lageunabhängig betrieben werden konnten. Für den Antrieb ihres Generators existieren verschiedene Verfahren.

Besonders gebräuchlich sind kleine Handkurbeln (s.u.) – sowie Hebel, die in die Leuchte eingebaut sind und periodisch niedergedrückt werden müssen um ein Schwungrad in Rotation zu versetzen, das dann über einen kurzen Zeitraum den elektrischen Generator antreibt und die Glühbirne aufleuchten läßt.

Das hier abgebildete frühe Modell ist während des Zweiten Weltkriegs in den besetzten Niederlanden von der Firma Philips hergestellt worden – aufgrund der Lackierung vermutlich für die Deutsche Wehrmacht.

Ein späteres Modell ist die sogenannte Magneto-Taschenlampe, die um das Jahr 1935 herum auf den Markt kommt.

Es gibt diese (Preß-)Taschenlampen-Modelle noch heute – ich habe sie selbst mehrfach genutzt. Es ist allerdings ermüdend, damit für längere Zeit Strom zu erzeugen, da während des Gebrauchs kontinuierlich ,gepumpt’ werden muß.

Ein Produkt, das inzwischen samt seinem Unternehmen nicht mehr auffindbar ist, ist der Aladdin Power hand generator der 1997 gegründeten Firma Aladdin Power Inc. aus Tampa, Florida, der erstmals im März 2002 in der Presse vorgestellt wird und 60 $ kostet.

Mit ihm sollen nicht nur Mobiltelefone sondern auch CB-Funkgeräte, Rettungsleuchten, wiederaufladbare CD-Player, Radios, Kassettenrecorder usw. aufgeladen werden können.

Das Gerät verfügt über ein Notfall-Licht und eine Anschlußmöglichkeit an den Zigarettenanzünder im Auto (sofern ein solcher noch vorhanden ist). Daneben bietet das Unternehmen mit dem E Stepcharger einen größeren Stromwandler an, der mit dem Fuß getreten wird. Solche Systeme werden unter Treten und Tanzen beschrieben (s.u.).

Im Februar 2007 wird das Konzept einer abgewandelten Taschenlampen-Version gezeigt, die der Industriedesigner Adam Groshong aus dem kanadischen Edmonton entwickelt hat.

Sein Pocket Pump Flashlight hat drei LEDs, die mit Strom versorgt werden, indem man periodisch auf das Ende der Taschenlampe drückt, ähnlich wie beim herumklicken mit einem Kugelschreiber tut.

Diese Bewegung bringt im Inneren der Taschenlampe einen kleinen Generator zum drehen. Mit jeweils 30 Sekunden Klicken erntet die Taschenlampe genug Energie, um zwei Minuten lang zu leuchten. Anschalten tut sich das Gerät selbständig, da es auf beiden Seiten über zwei Aluminiumplatten verfügt, sodaß sich der Schaltkreis schließt, wenn diese Platten in Kontakt mit der Haut kommen. Ein Laterne-Modus erlaubt es der Taschenlampe aber auch zu leuchten, wenn der Benutzer sie nicht in der Hand hält.

Interessanterweise taucht die Technik im Oktober 2013 erneut auf – diesmal allerdings nicht zum Erzeugen von Licht, sondern zum Laden eines iPhone.

Der Prototyp des Mipwr Dynamo, dessen Patentanmeldung 2014 veröffentlicht wird (US-Nr. 20140152241), stammt von der Designschmiede Mipwr LLC von Bobby Panos und Karl Lee aus Arlington Heights, Illinois.

Der vollständig in seiner Schutzhülle integrierte Dynamo ist mit einem 400 mA Li-Ion-Akku ausgestattet, der Strom für zwei Stunden bietet und durch die periodische Drückbewegung der Hand auf den ansonsten verdeckten Druckhebel nachgeladen werden kann. Nach Angaben der Designer soll eine Minute pumpen bis zu 30 Sekunden Sprechzeit erlauben.

Vielleicht ist dieses Verhältnis der Grund dafür, daß eine Kickastarter-Kampagne, mit welcher die Produktion des Mipwr finanziert werden, gründlich schief geht: Statt das erhoffte Finanzierungsziel von 78.000 $ zu erreichen, finden sich nur 126 Unterstützer, die zusammen gerade mal 4.504 $ aufbringen. Und dies, obwohl das Produkt zu einem Einführungspreis von nur 25 $ angeboten wird.

Weitere Antriebsformen sind Pedale und Kurbeln, aufgezogene Federn und Seilzüge mit Schwungrädern, die jeweils ausführlich in eigenen Absätzen behandelt werden, sowie die lineare Induktion (Faraday-Taschenlampe oder shake flashlight), die unter Treten und Tanzen behandelt wird.

Den oben genannten Prioritäten folgend ist dieses Kapitel daher wie folgt unterteilt:

 

Muskelkraft-Flugzeuge
Muskelkraft-Hubschrauber
Muskelkraft-Luftschiffe
Muskelkraft-Luftkissenfahrzeuge

Pumpen und Wassertransport

Pedalbetriebene Geräte
Kurbelbetriebene Geräte
One Laptop per Child (OLPC)

Federbetriebene Geräte
Seilzugbetriebene Geräte

Rucksack und Laufschuhe
Kniegenerator und Prothesen
Treten und Tanzen
Sport und Spiel

Reifen und Räder

Über und unter Wasser

Weitere Innovationen

Im Laufe der Zeit werden sicherlich noch weitere Unterkapitel hinzukommen, denn das Ganze schreitet mit Riesenschritten voran ... und dies wortwörtlich per Muskelkraft!

Muskelkraft-Flugzeuge

Die Vorstellung, die sich mindestens bis zur Dädalus-Legende zurückverfolgen läßt, daß man alleine mit menschlicher Muskelkraft fliegen kann, wird auch in neuerer Zeit verfolgt – und mit zunehmend besseren Bedingungen, die Idee auch umzusetzen.

Eine Liste der entsprechenden Versuche, die auf Wikipedia einsehbar ist (human-powered aircraft), kann einen ersten Eindruck vom Umfang der Bestrebungen vermitteln, ist jedoch inhaltlich äußerst bescheiden. Außerdem macht es kaum Spaß, eine Liste zu lesen. Besser wird die Geschichte des Muskelflugs in der Online-Publikation Human Powered Flying von Chris Roper dokumentiert, dem Entwickler eines Muskelflugzeugs namens Jupiter Anfang der 1970er Jahre sowie eines pedalbetriebenen Luftkissenfahrzeugs  (s.u.), von dessen Seite viele der hier präsentierten Informationen und Fotos stammen.

Nicht berücksichtigt werden alle Formen von Gleitern – angefangen von den Versuchen des Magiers Simon zu Zeiten des Kaisers Nero (67 n. Chr.), über die Schwebeflüge des Arabers bin Farnas (875) und des deutschen Berblinger (der ,Schneiders von Ulm’ 1811) sowie Otto Lilienthal (1894) bis hin zu den heutigen ausgereiften Delta- und Drachengleitern –, da diese keinen Muskelantrieb nutzen, sondern alleine Schwerkraft und Thermik.

In der folgenden Übersicht werden die Hintergründe, Protagonisten und angewandten Technologien viorgestellt – und natürlich auch die erzielten Erfolge. Für den deutschkundigen Leser empfiehlt sich für einen noch tieferen Blick in die technischen Anfänge das 1936 erschienene und antiquarisch erhältliche Buch Flug durch Muskelkraft von Hans-Georg Schulze und Willi Stiasny, eine wahre Fundgrube.

Von dem in Wien lebenden Schweizer Uhrmacher Jakob Degen existiert eine 1807 entworfene und veröffentlichte technische Illustration, die die Ansicht und den horizontalen Schnitt eines von Menschenhand angetriebenen Ornithopters mit einem Paar herzförmiger, verstrebter und beweglicher Flügel zeigt, die durch Arme und Beine betätigt werden. Degen macht im April 1808 seine ersten, einigermaßen erfolgreichen Flüge mit Hilfe eines Gegengewichts in der Halle der Winterreitschule der Spanischen Hofreitschule in Wien.

Im November desselben Jahres gibt er zwei Freiluftvorführungen mit seiner Flugmaschine im Wiener Prater, wobei er einen kleinen, mit Wasserstoff gefüllten Ballon als Aufstiegshilfe verwendet. Später tritt Degen drei mal in Paris auf, und es ist auch bekannt, daß er mit seinem Apparat Berlin besuchte. Diese Versuche endeten in der Regel jedoch mit einem Fehlschlag, der sogar mit Personenschäden einherging.

Das erste bekannte von Menschenhand angetriebene Fluggerät, das in Amerika gebaut und geflogen wird, ist das im Jahr 1873 von James Henry Gatling in North Carolina entworfene und konstruierte Flugzeug Turkey Buzzard, das über klappbare dreieckigen Flügel verfügt, die mit Drähten bewegt werden können.

Außerdem besitzt es handgekurbelte Motoren mit gebläseartigen Holzflügeln vor jeder Tragfläche. Diese blasen Luft an die Unterseite der Flügel, um das Flugzeug in der Luft zu halten, bis der nötige Schwung erreicht wird. Der fertige Apparat ist etwa 5,5 m lang und hat eine Spannweite von 4,3 m.

James ist übrigens der Bruder von Richard Jordan Gatling, dem Erfinder des berüchtigten Maschinengewehrs.

Im Sommer und Herbst 1873 führt Gatling eine Reihe von Boden- und Flugversuchen durch, und Augenzeugen des ersten und einzigen Fluges der Maschine berichten darüber, wie er mit Händen und Armen wild an den Kurbeln seiner Propeller drehend von einer Plattform glitt, die sich etwa 30 m über dem Boden befindet. Er sinkt schnell, was eher auf einen Gleitflug als einen angetriebenen Flug schließen läßt. Jedenfalls wird die Maschine dabei schwer beschädigt, und Gatling führt nie die notwendigen Reparaturen durch, um weitere Flüge zu unternehmen.

Gatling wird im September 1879 auf seinem Grundstück ermordet, während das in einer Scheune gelagerte Flugzeug 1905 durch ein Feuer zerstört wird. Einige Enthusiasten in Murfreesboro bauen Jahrzehnte später eine, wie sie glauben, originalgetreue Nachbildung der Flugmaschine, die heute im Landwirtschafts- und Transportmuseum in Murfeesboro ausgestellt wird.

Aus dem Jahr 1893 ist ein Muskel-Flieger bekannt, der als erster Versuch in Kuba gilt, Flugzeuge zu produzieren. Damals sprach Jose Marti, der Führer der kubanischen Unabhängigkeit, den Agronom und Journalisten Arturo Comas Pons an, eine Flugmaschine aus Stahl und Aluminium zu schaffen, „um sie für Kriegszwecke einsetzbar zu machen“ – konkret, um Bomben aus der Luft auf die spanischen Truppen abzuwerfen.

Pons baut ein kleines Modell für Flugversuche, das auch erfolgreich ist, doch Gelder für eine Ausführung in Originalgröße gibt es keine. Von dem Velocípedo Aéreo gibt es nur eine recht grobe Skizze.

Ein Rudolph Kosch in Cleveland, Ohio, patentiert und baut 1896 eine experimentelle, von Menschen angetriebene Maschine für die Luftnavigation, die in mehreren Zeitschriften in den USA und in Europa veröffentlicht wird. In einem französischen Artikel vom Oktober wird sie als ‚un hélicoptère à ailes battantes‘ bezeichnet – also als ein Hubschrauber mit schlagenden Flügeln (DE-Nr. 89860). Auch das britische Patent trägt den Titel ‚Man-powered helicopter‘ (GB-Nr. 9129).

Gemäß Léopold Desmarest hatte Kosch bereits im August 1895 eine velozipedähnliche Version seines muskelbetriebenen Hubschraubers mit leicht konischen, fast flachen Blättern entwickelt. Mehr darüber konnte ich bislang nicht herausfinden.

Nicht vergessen werden sollte ein in Buffalo, New York, gebautes, pedalbetriebenes Cycloplane (o. Cycleplane) von Clark und Fitzwilliams im Jahr 1910. Das Fluggerät hat eine Länge von 4,87 m, eine Spannweite von 4,57 m, ein Gewicht von etwa 25 kg und eine Flügelfläche von rund 9,2 m².

Die Flügel, das vordere Höhenruder und die hintere Ebene mit dem Seitenruder werden alle mit Hebeln am Rahmen gesteuert. Es wird behauptet, daß Flüge von 30 m mit einem 54 kg schweren Piloten gemacht wurden. Leider konnte ich bislang keine weiteren Informationen über diese Pioniertat finden.

An dieser Stelle sei auch noch an einige Vorläufer erinnert, deren Flugapparate manchmal auch als von Menschenhand angetrieben bezeichnet werden – obwohl es sich eigentlich um Gleiter handelt, und der menschliche Antrieb sich auf den kurzen Sprint vor dem Absprung begrenzt. Der bekannteste Vertreter diesr Zunft ist wohl der Gleiter von Otto Lilienthal aus dem Jahr 1891.

Ebenfalls um das Jahr 1910 herum wird von Melville M. Murrell aus Morrinsville, Tennessee, ein Ornithopter gebaut. Murrell hatte bereits 1877 einen von Menschenhand angetriebenen Ornithopter patentiert und holt nun, als die ersten motorisierte Flugmaschinen entwickelt werden, seine alten Zeichnungen hervor, nimmt einige Änderungen vor und baut ein neues Fluggerät. Im Gegensatz zu seinem ursprünglichen Modell hat das neue eine feste Tragfläche, und die mit Lamellen versehenen Schlagflügel liefern nun den Vorwärtsschub.

Murrell befestigt die Maschine an einem Seil entlang eines Hügels und spannt sie an ein Maultier, um sie in die Luft zu bringen. Das Seil hat eine Art Auslöser, so daß das Flugzeug, wenn es eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, in die Luft geschleudert wird.

Die Entwicklung bekommt einen starken Schub, als Robert Peugeot im Jahr 1912 in Frankreich einen Preis in Höhe von 10.000 Francs für den ersten ausschließlich muskelbetriebenen Flug über eine Entfernung von 10 m und in einer Höhe von 1 m ausschreibt. Dieser weltweit erste Wettbewerb für mannbetriebene Luftfahrzeuge hat ein enormes Werbepotential für die Firma Peugeot.

Es gibt viele Versuche, von denen auch das abgebildete Foto einer Aviette stammt, wie die ambitionierten Luftfahrräder damals genannt werden. Schon für die erste Runde im Juni gibt 1912 es 198 Anmeldungen, obwohl dann nur 23 Teilnehmer auftauchen, von denen es aber keiner schafft tatsächlich abzuheben.

Da Peugeot klar ist, daß ein solcher Wettbewerb ein Rohrkrepierer ist, lobt sein Unternehmen einen weiteren Preis in Höhe von 1.000 Francs aus – für denjenigen dem es gelingt, über zwei Schnüre in 1 m Entfernung voneinander und 10 cm über dem Boden zu fliegen – weshalb der Wettbewerb als Dezimeter-Preis bekannt wird.

Bereits im Juli gelingt es dem berühmten Radrennfahrer Gabriel Poulain, der sein Rennrad mit Flügeln ausgestattet hat, 3,6 m in der Luft zurückzulegen – sowie 3,3 m im zweiten Lauf in umgekehrter Richtung.

Der erste Peugeot-Preis kann jedoch neun Jahre lang nicht beansprucht werden, und im Jahre 1920 werden die Regeln durch einen zusätzlichen Flug in der entgegengesetzten Richtung ergänzt, um jede Begünstigung durch Wind auszugleichen. Und wieder ist es Poulain, der im Juli 1921 in Bois de Boulogne bei Paris mit einer neuen Aviette antritt, die von der Firma Avions Farman gebaut worden war.

Die Poulain-Farman-Maschine ist ein Doppeldecker mit einer (oberen) Spannweite von 6 m, einer Flügelfläche von 12,08 m², und einem Gesamtgewicht von 17 kg. Einen Propeller oder besondere aerodynamische Steuerungen gibt es nicht. Poulain, der selbst 75 kg wiegt, tritt ordentlich in die Pedale – um bei einer Geschwindigkeit von etwas mehr als 46 km/h den Anstellwinkel des Flügels leicht zu verändern und sich über den Boden zu erheben.

Unter den Augen von Robert Peugeot fliegt er eine Strecke von 11,98 m bei einer Höhe von 1,5 m, und gewinnt die 10.000 Francs, worüber sogar die New York Times auf der Titelseite berichtet. Kurz nach der Unterzeichnung von Poulains Scheck kündigt Peugeot einen zweiten Preis in Höhe von 200.000 France für den ,nächsten Schritt’ an, doch ich habe bislang noch keine Details darüber gefunden, was dies zur Folge hatte - oder ob dieser Wettbewerb überhaupt stattgefunden hat.

Trotz dieser Sachlage wird in den Quellen als weltweit erstes, erfolgreiches vom Menschen betriebenes Flugzeug das im Jahre 1923 von W. Frederick Gerhardt, dem Leiter der Abteilung Luftfahrttechnik an der Universität von Michigan (andere Quellen: Luftfahrtingenieur auf dem Flugplatze McCook Field), gemeinsam mit E. L. Pratt in ihrer Freizeit entwickelte und von den Mitarbeitern der Flugversuchsabteilung des McCook Field in Dayton, Ohio, zusammengebaute Cycleplane bezeichnet. Was anfänglich insgeheim in einer Scheune geschieht. Erst später wird eine Genehmigung  für die Endmontage und die Lagerung des Flugzeugs in einem Hubschrauberhangar erteilt.

Das Konzept sieht die Aufrechterhaltung eines stabilen Horizontalflugs vor, allein mit Menschenkraft. Hierfür erhält das Cyleplane mit einer Spannweite von 12,2 m sieben schmale Flügel von 46 cm Breite, weshalb das Flugzeug auch ,Septiplane’ genannt wird. Zwei der Flügel sind an den kleinen, aus Holz und Stoff hergestellten Rumpf befestigt, während die anderen fünf auf eine Höhe von fast 4,5 m darüber gestapelt sind. Der Pilot im offenen Cockpit betätigt mit Fahrradpedalen einen großen zweiflügeligen Propeller von gut 3,5 m Durchmesser.

Seinen ersten Flug macht das Flugzeug im Juli 1923. Während der anfänglichen Flugtests wird das Cyleplane von einem Kraftfahrzeug geschleppt und in die Luft gezogen, wo Gerhardt in der Lage ist, für kurze Zeit stabile, ebene Flüge aufrecht zu erhalten. Beim einzigen dokumentierten Abheben alleine mit Muskelkraft schafft das Fluggerät einen Katzensprung von 6,1 m, bei dem es kurz ein Höhe von 0,61 m erreicht. Allerdings gibt es keine unabhängige Bestätigung darüber.

In Erinnerung bleibt das Cycleplane aufgrund der Aufnahmen einer Filmwochenschau, wo zu sehen ist wie die sieben Flügeln des Flugzeugs kollabieren, während das Flugzeug selbst auf den Boden gedrückt wird und umgekippt.

Einen belegten Anspruch auf den ersten muskelbetriebenen Flug kann Gerhardt erst 1936 erheben, als sein Gyro-Cycle, im Grunde ein Zweiblattrotor mit einem darunter hängenden Fahrrad, von der Tretkraft der olympischen Fechterin Johanna de Tuscon tatsächlich in die Luft gebracht wird, wenn auch nur ein paar Zoll. Leider ist es bislang nicht gelungen, nähere Details darüber herauszufinden.

Bereits 1929 baut der deutsche Ingenieur und Flugzeugkonstrukteur Alexander Martin Lippisch, der mit seiner Konstruktion Ente im Juni 1928 den ersten bemannten Raketenflug über eine Strecke ca. 1,5 km hatte durchführen lassen und später mit der Messerschmitt Me 163 das erste serienmäßig gebaute Raketenflugzeug entwickelt, ein muskelbetriebenes Schwingflügler-Flugzeug (Ornithopter) mit einer Spannweite von 9 – 10 m namens Schwinguin.

Das 50 kg schwere Fluggerät, das mittels einer elastischen Schnur gestartet wird und dessen jeweils 4,5 kg schwere, Triebschwingen genannte Flügel durch die Beine bewegt werden, wird von Alexander Schleicher in Poppenhausen gebaut. Der Flieger soll von Hans Werner Krause pilotiert eine Entfernung von etwa 300 m zurückgelegt haben. Sehr bekannt werden zwei kleine Versionen mit Spannweiten von 70 cm und schmalem Silhouettenrumpf sowie 1,14 m Spannweite und Kastenrumpf, die als Modelle bald weite Verbreitung finden.

An dieser Stelle ist ein kurzer Rückblick auf die bisherige Entwicklung dieser Flugtechnologie angebracht, die schon 1.000 vor Christus von den Assyrern dargestellt wird: als Gott Aššur, der in einem geflügelten Wagen oder Ornithopter auf die Jagt geht.

Erste erfolgreiche Ornithopter-Modelle demonstriert der französische Erfinder, Elektroingenieur und Chemiker Gustave Trouvé im Jahr 1870 vor der Französischen Akademie der Wissenschaften. Ein mechanischer Vogel, dessen Flügel mit Hilfe einer raschen Zündfolge von Revolverpatronen bewegt werden, legt einen Flug von damals unerhörten 80 m zurück.

Beginnend in den 1870er Jahren baut auch der englische Luftfahrt-Pionier E. P. Frost, der später Präsident der Aeronautical Society wird, durch Dampfmaschinen angetriebene Ornithopter, die er dann in den 1900er Jahren mit Verbrennungsmotoren ausstattet, ohne sie allerdings zum fliegen zu kriegen – obwohl sich eine seiner Maschinen im Jahr 1904 kurz vom Boden gehoben haben soll.

Um 1890 baut der britisch-australische Ingenieur Lawrence Hargrave verschiedene durch Gummibänder, Federn, Dampf und Preßluft angetriebene Ornithopter-Modelle, und auch der deutsche Luftfahrtpionier Karl Wilhelm Otto Lilienthal verfolgt nach seinem erfolgreichen Gleitflug 1894 die Schlagflügeltechnik zur Weiterentwicklung seiner Flugleistungen, wozu er er leichte Kohlensäuremotoren erprobt.

Ein Muskelflugzeug zu entwickeln versucht im Jahr 1930 auch der sowjetrussische Künstler Wladimir Jewgrafowitsch Tatlin mit seiner Ornithopter-Konstruktion namens Letatlin, die aussieht wie ein Vogel. Der Schwingflügler wird zwischen 1932 und 1934 mehrfach in Moskau ausgestellt, über tatsächliche Flugversuche ist aber nichts überliefert.

In den 1940er Jahren werden die frei fliegenden Vogel- bzw. Triebflügelmodelle des deutschen Biologen Erich von Holst bekannt, und im Juni 1942 macht Adalbert Schmid in München-Laim einen muskelbetriebenen Ornithopter-Flug über eine Entfernung von 900 m, wobei er über den größten Teil des Fluges eine Höhe von 20 m erreicht.

Seine ab 1919 entwickelte 60 kg schwere Maschine hat eine (feste) Spannweite von 12,6 m sowie zwei vom Menschen angetriebene klappende Zusatzflügel von je 3,2 m Länge. Im Gegensatz zur traditionellen Auf- und Ab-Bewegung anderer Ornithopter-Pioniere bevorzugt Schmid für diese Flügel eine Art Drehbewegung, welche die Spannweiten-Reduktion beim Aufwärtshub eines Vogelflügels imitiert.

Als er sein Flugzeug später mit einem 3 PS Motorrad-Motor von Sachs ausstattet, gelingen ihm sogar Flüge bis zu 15 Minuten Dauer. Bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h. Die Weiterarbeit wird aufgrund der Kriegssituation jedoch unterbrochen. Erst um 1947 baut Schmid einen zweiten Ornithopter, der als Zweisitzer mit einem 10-PS-Motor ausgestattet in der Lage ist, eine geschätzte Geschwindigkeit von 100 - 120 km/h zu erreichen. Mit dem Muskelflug scheint sich der Erfinder aber nicht weiter beschäftigt zu haben.

Auf dem Titelbild des US-Magazins Science and Mechanics vom Januar 1932 ist ein pedalbetriebenes Fluggerät abgebildet, das auf dem Patent eines Cycle Glider eines Joseph Szakacs aus Lincoln in Nebraska basiert (US-Nr. 1.777.941, angemeldet 1930). Der hypothetische Flieger erinnert an die damals populäre Idee motorisierter Einräder, wobei die Muskelversion zum Start von mehreren Mann gezogen gezogen werden soll.

Bereits 1934 erkennt der Berliner Oberingenieur und Erfinder Engelbert Zaschka, ein deutscher Hubschrauberpionier, der 1928 auch den ersten zerlegbaren und faltbaren Kleinwagen entwickelt und konstruiert hatte (und mit diesen sogar die oberste Plattform des Berliner Funkturms erklimmt!), daß für einen Flug mit Muskelkraft eine große Flügelspannweite von entscheidender Bedeutung ist.

Der Konstukteur stattet seine Eindecker-Konstruktion, das Zaschka Muskelkraft-Flugzeug (Zaschka Human-Power Aircraft o., Zaschka-HPA) daher mit einem rund 20 m langen, schmalen und drahtgestützten Flügel aus, während der Rahmen aus Stahlrohren besteht. Bei Flugversuchen im Juli 1934 in Tempelhof erreicht er ohne fremde Starthilfe Schwebeflüge von 20 m Länge, ansonsten wird das Flugzeug von bis zu vier Männern auf seine nominale Fluggeschwindigkeit beschleunigt.

Im Jahr 1935 wird durch den Ingenieur, Luftfahrtpionier sowie Gründer der Zeitschrift Flugsport (1908) Carl Oskar Ursinus innerhalb der Polytechnischen Gesellschaft Frankfurt das Institut für Muskelflug gegründet, das auch einen Preis für den ersten Flug in Deutschland über einen Kurs von 1 km Länge ausschreibt - seine Arbeit aber im Zuge des zweiten Weltkriegs einstellen muß.

Der so gut wie einzige Anwärter auf den Preis ist das Muskelkraftflugzeug HV-1 MUFLI, das zwischen 1933 und 1935 von den Dipl.-Ingenieuren der Junkers-Flugzeugwerke in Dessau Helmut Haeßler und Franz Villinger entworfen und in den Werkstätten der Fliegerortsgruppe Halle gebaut wird.

Das Flugzeug, das weitestgehend die damals bekannten Prinzipien des Segelflugbaues kopiert, ist allerdings nicht eigenstartfähig, da die Ingenieure bei Voruntersuchungen zu falschen Resultaten hinsichtlich der vom Menschen aufbringbaren Leistung gekommen waren. Weshalb es mit einem Gummiseil katapultiert werden muß.

Im August 1935 erreicht der Segelflieger Karl Dünnebeil auf dem Flughafen Frankfurt-Rebstock im Geradeausflug und bei einer Flugzeit von 23 Sekunden eine Flugweite von 235 m.

Ein weiterer deutscher Ingenieur und Erfinder, Hans Heindrich Friedrich Seehase, der mit seinem 1923 angemeldeten und praktisch umgesetzten Patent vermutlich der erste Drachengleitschirmflieger der Welt ist (DE-Nr. 398388), unternimmt 1936 Testflüge in einem von ihm entwickelten Muskelkraft-Flugzeug MD 2, mit dem er Flüge von bis zu 90 m absolviert. Auch er möchte an dem Wettbewerb des Instituts teilnehmen. Da die Versuche kurz vor Beginn des Krieges aber als ,militärisch unwichtig’ betrachtet werden, erhält Seehase keine weitere Starterlaubnis für Plätze mit festem Belag.

Dies ist ausgesprochen schade, denn das Fluggerät weist einige Besonderheiten auf, deren Weiterentwicklung sicherlich nutzvoll gewesen wäre. So wird für den Antrieb des Propellers ein räumlicher Kurbelantrieb gewählt, dessen Achsen sich bei 90° kreuzen und der einen Propellerwirkungsgrad von 0,975 erreicht. Die Flügelstruktur besteht aus Rohren aus einer Aluminiumlegierung mit weit voneinander abstehenden Rippen und einer Gewebeabdeckung, um das Gewicht zu verringern, sogar auf Kosten eines erhöhten Luftwiderstands.

Ein Modell im Maßstab 1:5 und mit einer Spannweite von 250 cm wird im phanTECHNIKUM in Wismar ausgestellt, das sich der Technikgeschichte Mecklenburg-Vorpommerns widmet.

Ebenfalls aus dem Jahr 1936 wird von einem muskelbetriebenen Flugzeug namens Pedaliante berichtet, das von Enea Bossi und Vittorio Bonomi gebaut wird und auch einen vollständig menschenbetriebenen Flug absolviert. Das Fluggerät wird deshalb ,Pedal-Gleiter’ genannt, weil es die Konfiguration und Konstruktion eines konventionellen Gleiters verwendet – mit einer Spannweite von 17,7 m, einer Fläche von 23,2 m² und einem Leergewicht von 100 kg. Dazu besitzt es zwei Propeller mit Durchmessern von rund 2 m.

Der italienisch-amerikanische Luftfahrtpionier und Raumfahrtingenieur Bossi hatte 1932 von einem Flugzeug gehört, das nur von einem 1 PS (0,75 kW) Motor angetrieben erfolgreich geflogen sei, was ihn dazu veranlaßt, die minimale Leistung zu berechnen, die ein muskelbetriebens Flugzeug bräuchte, um zu fliegen, wbei er auf einen Wert von etwa 0,94 PS (0,70 kW) kommt. Experimente mit einem professionellen Radfahrer, die Bossi während einer Reise nach Philadelphia durchführt, bestätigten, daß die Geschwindigkeit, um den notwendigen Auftrieb erhalten, tatsächlich erreichbar ist.

Bei einem zweiten Experiment, das Bossi während einer Reise nach Paris mit einem von ihm entwickelten propellergetriebenen Fahrrad durchführen läßt, erreicht der Testfahrer eine Geschwindigkeit von 37 km/h, doch die Kreiselwirkung des Propellers erzeugt so viel Drehmoment, daß das Fahrrad instabil wird. Woraus Bossi irrtümlicherweise schließt, daß ein erfolgreiches Flugzeug zwei gegenläufige Propeller benötigt, damit sich die Wirkungen des Drehmoments gegenseitig aufheben.

Nachdem das deutsche Institut für Muskelflug seinen Preis ausgeschrieben hat, zieht auch die italienische Regierung nach und lobt einen Preis von 100.000 Lire für den ersten 1 km weiten Muskelflug eines italienischen Staatsbürgers aus. Obwohl sich Bossi bewußt ist, daß er aufgrund seiner amerikanischen Staatsbürgerschaft keine Chance hat, den Preis zu erhalten, beschließt er trotzdem, ein entsprechendes Flugzeug zu entwerfen und von dem italienischen Segelflugzeug-Hersteller Vittorio Bonomi bauen zu lassen.

Als Pilot wird Emilio Casco ausgewählt, ein Major der italienischen Armee, der auch als sehr starker Radfahrer bekannt ist. Nach mehreren Wochen der Versuche Anfang 1936 gelingt ihm mit der Pedaliante ein 91,4 m weiter Flug - vollständig aus eigener Kraft. Nach Installation eines Startkatapults, der das Fluggerät auf eine Höhe von 9 m hebt, von wo aus es pedalbetrieben auf bis 18 m Höhe steigt, gelingen im September bereits Flüge von mehreren hundert Metern Länge.

Im März 1937 schafft es Casco auf dem Flughafen Cinisello in der Nähe von Mailand eine Strecke von 1 km abzufliegen, allerdings nach einem - den Regeln des Wettbewerbs zufolge unzulässigen - Katapultstart, weshalb der Weltrekord für muskelbetriebenen Flug auch nicht den ausgeschriebenen Preis gewinnt. Im Folgejahr absolviert die Pedaliante noch rund 80 Flüge, und mehr als die Hälfte davon sogar ohne die Hilfe des Katapults.

Ebenfalls im Jahr 1937 entwirft und baut in der damaligen UdSSR Boris Ivanovich Cheranovsky einen experimentellen muskelbetriebenen Ornithopter, dem er den Namen Chyeranovskii BICh-18 Muskulyot (oder Cheranovsky BICh-18) gibt. Der Flugzeugkonstrukteur hatte bereits 1924 mit den BICh-1 und BICh-2 Gleitern die weltweit ersten flugfähigen Nurflügler entwickelt.

Die leichte Doppeldecker-Holzkonstruktion des 4,48 m langen und 72 kg schweren BICh-18 besitzt zwei jeweils 8 m weite Flügelpaare, die durch Muskelkraft bewegt werden. Die Flügelfläche beträgt jeweils 10 m², das maximale Startgewicht 130 kg. Seinen Erstflug im August macht der Flieger, von R. A. Pischuchev gesteuert, wie ein Segelflugzeug – d.h. mit verriegelten Flügeln und durch ein Seil gestartet. Doch schon beim vierten Test werden die Flügel von den Pedalen betrieben und ein Gleitflug von 430 m erreicht. Über der Fortgang dieses Projekt ließ sich bislang leider nichts herausfinden.

Hauptsächlich kriegsbedingt sind aus den 1940er Jahren keinerlei Aktivitäten bekannt – und erst 1958 wird auf der Hannover Messe ein manntragendes Schlagfluggerät namens Schwan 1 gezeigt, das von dem Dipl.-Ing. Walter Filter ab 1955 entwickelt worden war. Das Patent ,Flugzeug mit Schwingfluegeln’ erhält der Erfinder 1959 (DE-Nr. 1064816, angemeldet 1956).

Um die Verwindung zu erleichtern, ist die geschlossene Tragfläche in Form einer gestaffelten Flügelspitzeaufgefächert, wobei der Anstellwinkelausschlag der als einzelne Tragflächen ausgebildeten sechs ,Federn, kontrollierbar ist, indem sich diese um ihre Längsachse drehen lassen.

Der einsitzige Prototyp hat einen Abschlepphaken unter der Nase und wird wie ein Segelflugzeug geschleppt, doch nach der Freigabe kann der Insasse mit seiner Beinmuskelkraft den Mechanismus betätigen, der die äußeren Abschnitte der beiden Außenflügel flattern läßt, um dem Segelflugzeug beim Mangel an thermischer Aktivität mehr Auftrieb zu verschaffen und die Wirkung der Schwerkraft zu verzögern.

Anderen Quellen zufolge besitzt das rund 285 kg schwere und 5,2 m lange Flugzeug mit seiner Spannweite von 13 m einen Motor mit 4 PS, sei aber nie tatsächlich geflogen.

Neben dem Schwan 1 wird noch eine zwei Version (Schwan 2) gebaut, die heute im Luftfahrtmuseum Hannover-Laatzen besichtigt werden kann. Auch dieses Modell ist nie geflogen, da es keine Genehmigung der Bundesluftfahrtbehörde erhält.

Filter plante ursprünglich, nachdem sich das Prinzip im Flug bewiesen hatte, als nächstes einen 15 m langen Zweisitzer Mk 2 zu entwickeln, gefolgt von einem Sechssitzer Mk 3 mit 20 m Länge. Beide Maschinen sollten allerdings motorbetrieben sein, sind dann aber sowieso nicht gebaut worden.

 

Weiter mit den Muskelkraft-Flugzeugen...