TEIL C

MUSKELKRAFT

TretmÜhlen (1)

Die Aufstellung der Reifen und Räder wäre nicht komplett, wenn sie nicht auch die großem Tretmühlen (o. Treträder, Laufräder) mit ihren zumeist waagrechten Rotationsachsen umfassen würde, die in der griechischen und römischen Welt ausgiebig als Antrieb für Mühlen und insbesondere für Hebe-Vorrichtungen eingesetzt werden und hierzu die Körperkraft von Menschen oder Tieren nutzen. Einige Historiker gehen davon aus, daß derartige Techniken sogar über 4.000 Jahre alt sind. Zudem werde ich hier auch die in neuerer Zeit aufgetretenen Laufbänder behandeln.

Kernstück einer Tretmühle sind ein oder mehrere übermannshohe hölzerne Treträder mit einem Durchmesser von 3 - 5 m, die auf einer schweren, horizontalen Holzachse angebracht sind und zumeist acht Holz-Speichen auf jeder Seite haben - ähnlich dem, was wir heute in wesentlich kleinerem Maßstab als Hamsterrad kennen.

Die ersten Kräne scheinen im späten 6. oder frühen 5. Jahrhundert v. Chr. im antiken Griechenland aufgekommen zu sein. Sie bestehen im Grunde aus einem über eine Rolle geführten Seil. Die Römer, eifrige Erbauer großer Denkmäler, übernehmen die Technologie und entwickeln sie weiter – so auch, indem sie diese mit Tretmühlen verbinden um große Lasten zu heben.

Ein römischer Polyspastos-Kran mit drei mal fünf Rollen, der von vier Männern auf beiden Seiten einer Winde bedient wird, kann 3.000 kg heben. Wird die Seilwinde jedoch durch ein Tretrad ersetzt, verdoppelt sich die maximale Hebekraft auf 6.000 kg – und dies mit nur der Hälfte Mannschaft, da das Tretrad aufgrund seines größeren Durchmessers eine wesentlich größere Übersetzung besitzt.

Die hier abgebildete Reproduktion eines 10 m hohen Polyspastos mit einem fast 4 m hohen Laufrad, als dessen  Vorlage das Grabrelief einer römischen Bauindustriellenfamilie dient, auf dem ein solches Gerät teilweise zu sehen ist, kann in Bonn besichtigt werden – er steht passend auf einer Grünanlage an der Römerstraße, Ecke Augustusring. Betrieben wurde ein derartiger Kran von einer sechsköpfigen Mannschaft: einem Aufseher, einem Steuermann, zwei Antreibern und zwei Bremsern.

Tretmühlen werden zudem häufig in Bergwerken und zur landwirtschaftlichen Entwässerung verwendet, wobei das umgekehrte oberschlächtige Wasserrad als eine römische Neuerung gilt, um Wasser aus Untertageanlagen zu entfernen. Zum ersten Mal detailliert beschrieben wird das Tretrad in dem ca. 25 v. Chr. veröffentlichten Werk De Architectura des römischen Architekten und Ingenieurs Vitruv.

In der anonymen Kriegsschrift De Rebus Bellicis aus dem Jahr 368 oder 369 n. Chr. werden Tretmühlen sogar für den Antrieb eines Schiffes vorgeschlagen, dessen Schaufelräder von Ochsen an Bord gedreht werden. Ob es zu einer Umsetzung des Vorschlags in der römischen Marine gekommen ist, ist jedoch unwahrscheinlich. Die hier abgebildete Miniatur stammt aus der Oxforder Handschrift der Notitia dignitatum von 1436.

Philippe Fleury und Sophie Madeleine von der französischen Université de Caen Basse-Normandie veröffentlichen 2012 übrigens eine virtuelle 3D-Rekonstruktion der römischen Maschine, die in der Literatur unter dem Namen Liburna bekannt ist, nach dem illyrischen Volksstamm der Liburner.

Nach dem Niedergang des Weströmischen Reiches verschwindet die Verwendung der aufwendigen Kräne in Europa für mehr als 800 Jahre, bevor es im späten 12. Jahrhundert wieder Aufzeichnungen über Kräne mit Winden gibt. Der erste Hinweis auf ein Tretrad (magna rota) erscheint um 1225 in der Literatur in Frankreich, gefolgt von einer bebilderten Darstellung in einem Manuskript von wahrscheinlich ebenfalls französischer Herkunft aus dem Jahr 1240.

Die früheste Verwendungen von Hafenkränen ist aus Utrecht im Jahr 1244, Antwerpen 1263, Brugge 1288 und Hamburg im Jahr 1291 dokumentiert. Diese Kräne bestehen zwecks Zeitgewinn zumeist aus Doppeltreträdern, die an beiden Seiten eines drehbaren Turms befestigt sind.

Hier zu sehen ist ein Kran aus dem 15. Jahrhundert im Hafen von Mecheln in Belgien, der von dem flämischen Architekten Jan II Keldermans gebaut wurde. Der Kran wurde erst 1887 abgerissen, weshalb es auch noch ein Foto davon gibt – auf dem man aber auch sieht, daß er schon länger nicht mehr in Betrieb war.

Besonders verbreitet ist der Einsatz von Treträdern beim Bau der mittelalterlichen Kathedralen ab dem 13. Jahrhundert, wo Tretradkräne als Einzel- oder Doppelräder in die Dachkonstruktion integriert werden. Auf mittelalterlichen Baustellen gelten die Windenknechte als hoch- bis höchstbezahlte Arbeitskräfte, wobei in und an einem Ladekran zwischen 15 und mehr als 20 Mann arbeiten.

Bis 1868 befand sich auf dem bis dahin unvollendeten Südturm des Kölner Doms in Deutschland noch ein durch Treträder angetriebener Baukran, der vermutlich um 1350 entstanden ist, zwei Tretmühlen beinhaltete und im Grunde wie ein moderner Turmdrehkran funktionierte. Beendet wird der Dombau übrigens erst 1880. Hier abgebildet ist ein ähnliches System aus der Kathedrale von Canterbury in England.

In Frankreich kommen große Tretrad-Kräne ab dem 13., und in England erst ab dem 14. Jahrhundert wieder zu Einsatz – also etwas später als Windmühlen und Wasserräder. Wer sich selbst an der authentischen Nachbildung eines mittelalterlichen Tretrad-Krans versuchen möchte, dem sei das Projekt Guédelon im Burgund, Frankreich, empfohlen, wo ein Team von fünfzig Handwerkern seit 1997 ein Schloß des 13. Jahrhunderts mit genau den gleichen Techniken und Materialien baut, wie sie zu jener Zeit verwendet wurden. Das Projekt soll etwa 2022 abgeschlossen werden.

Im ausgehenden 13. Jahrhundert werden in Mitteleuropa vor allem im Bergbau zudem muskelbetriebene Göpel als Förderanlagen verwendet, die später auch in der Landwirtschaft zur Bewegung landwirtschaftlicher Maschinen zum Einsatz kommen. Eine der frühsten Darstellungen eines Pferdegöpels mit Getriebe und über Rollen laufenden Zugseilen stammt aus der Zeit um 1430 von dem italienischen Ingenieur Taccola.

Diese Göpel, die aus einer, zumeist vertikalen Hauptwelle bestehen, welche mittels langer Hebel in Drehung versetzt wird, werden betrieben, indem Mensch oder Tier im Kreis läuft (und nicht innerhalb eines Rades).

Spätestens ab dem 16. Jahrhundert wird mit dem horizontalen Tretrad eine weitere Form muskelkraftbetriebener Maschinen verwendet: Hier greifen die menschlichen Kraftwerke einen feststehenden Balken und nutzen ihre Beine um die Drehscheibe unter ihren Füßen in Bewegung zu versetzen. Ähnliche Versionen werden auch für Zugtiere gemacht.

Der Antrieb von im Bergbau eingesetzten Göpeln erfolgt meist mittels Pferdekraft – und in der Landwirtschaft werden Pferdegöpel noch in der 1. Hälfte des 20. Jahrhunderts zum Antrieb von Dreschmaschinen eingesetzt. Doch auch andere Tiere werden zur Arbeit herangezogen.

Aus dem Jahr 1550 stammt die Abbildung einer von zwei Ziegen betriebenen Tretmühle, die im Deutschen Museum in München zu sehen ist. Es ist allerdings fraglich, ob die beiden relativ kleinen Tiere tatsächlich in der Lage gewesen sind, den rechts oben sichtbaren Mahlstein der Erzmühle anzutreiben.

Spätestens seit dem 16. Jahrhundert werden Pferde zum Antrieb von Maschinen eingesetzt. Entsprechende stationäre Systeme werden 1556 von dem deutschen Wissenschaftler Georgius Agricola (eigentlich: Georg Pawer bzw. Bauer) in seinem Hauptwerk De re metallica libri XII veranschaulicht und beschrieben, sowie 1588 von dem italienischen Ingenieur Agostino Ramelli, der u.a. das sogenannte Bücherrad erfand, eine Lesemaschine, die heute als ein Vorläufer des Hypertext verstanden wird, sowie kreiskolbenartige Wasserpumpen, welche als Urahnen des Wankelmotors angesehen werden.

Bereits in den 1500er Jahren werden in Großbritannien Hunde in Laufräder gesteckt, um Bratspieße zu drehen. Hierfür wird sogar eine besondere Rasse gezüchtet, die passend Turnspit Dog (Spießdrehhund) genannt wird. Diese Hunde, die auch als Kitchen Dog, Cooking Dog, Underdog und Vernepator Cur bekannt sind, werden zum ersten Mal im Jahre 1576 von Johannes Caius, königlicher Arzt von Elizabeth I, in seinem Buch Of English Dogs als eigene Rasse mit dem Namen Turnespete eingestuft. Von Linné verleiht ihr später den wissenschaftlichen Namen canis vertigus, was wörtlich übersetzt ,schwindliger Hund’ bedeutet.

Ein derartiger ist an bzw. in seinem runden Arbeitspltz auf einer Illustration des im Jahr 1800 erschienenen Buches Remarks on a Tour to North and South Wales: in the year 1797 von Henry Wigstead zu sehen. Ihren Ruhestand durften die Turnspit Dogs dann oft als Haustiere von Königin Victoria verbringen.

Spätere Umsetzungen stammen z.B. von J. A. und H. A. Pitts, die sich 1834 ein Endlos-Pferdelaufband patentieren lassen, das sie anschließend produzieren und auch selbst als Energielieferant für Drescher einsetzen; von E. Brigg aus Fort Covington, New York, der im gleichen Jahr ebenfalls ein Pferdelaufband patentiert; sowie von M. Davenport aus Phillips, Maine, dessen patentiertes Holzzahn-Riemenlaufband aus dem Jahr 1835 stammt.

Eine Nähmaschine, die von einer horizontalen Hunde-Tretmühle angetrieben wird, soll um das Jahr 1874 herum in England patentiert worden sein, gleichwohl die Abbildung eher die Skizze eines unpraktischen Schemas ist, anstatt eine Zeichnung der realen Maschine. Der kleine Mops wird es alleine kaum geschafft haben, das erforderliche Drehmoment aufzubringen, um den Apparat in Bewegung zu setzen. Immerhin ist die Anbindung für einen zweiten Hund vorgesehen, was einen ausgewogenen Antrieb erlauben würde – mit etwas größeren Tieren.

Ähnliche Nähmaschinen werden in den 1880er Jahren auch von anderen patentiert, so von einem M. Richards aus Paris, Hersteller von Militäruniformen, sowie von dem Deutschen Heinrich Feldt aus Hamburg (Reichspatent Nr. 46050). Nicholas Potter aus Troy, Pennsylania, erhält wiederum zwischen 1871 und 1881 sogar drei Patente für seine Hunde-Laufbänder namens Enterprise Dog Power, welche er zum Antrieb von Butterschleudern, Schleifsteinen, Ventilatoren, Maisschälern u.ä. vermarktet (noch nicht verifiziert). Insbesondere aus den USA sind aber noch sehr viele weitere Patente zu finden, in denen Hunde- und Pferde-Tretmühlen für die verschiedensten Anwendungsbereiche zum Einsatz kommen.

Aus dieser Zeit stammt auch die Photographie eines dreirädrigen Fahrzeugs, dessen beide Haupträder aus nichts anderem als Hunde-Tretmühlen bestehen.

Das Gefährt namens Cynsophere soll zwischen 1875 und 1880 durch einen französischen Ingenieur entworfen und gebaut worden sein, dem es sogar gelingt, dafür eine entsprechende ,Betriebsgenehmigung’ der Französischen Gesellschaft zur Verhinderung von Tierquälerei zu bekommen.

Ein ähnliches Gefährt, bei dem die Hunde allerdings im Vorderrad laufen, sei von einem Herrn Mey aus Buffalo in den USA bereits 1870 erfunden worden – ohne daß es damals aber zu einem Bau gekommen ist.

Vermutlich wesentlich weniger anstrengend für die Hunde ist der Betrieb kleinerer Maschinen, wie der Hundegöpel in Form eines Laufbandes, der dazu diente, das Rührwerk in einem Butterfaß anzutreiben. Das frühe Beispiel für die Mechanisierung der Landwirtschaft wird im Museumsdorf Cloppenburg ausgestellt und ist auch auf der Seite des Landschaftsverbands Westfalen-Lippe zu sehen.

Das ,Pferd des kleinen Mannes’ führte als Antriebskraft für Gerätschaften auf Höfen manchmal ein ganzes Hundeleben im Laufrad oder auf dem Laufband – und noch bis ins 20. Jahrhundert liefern der Metzger oder der Milchmann ihre Waren oft mit dem Hundefuhrwerk aus. Allgemein bekannt – und auch heute noch in Gebrauch – ist der Einsatz von Hunden um Schlitten durch Schnee und über’s Eis zu ziehen.

Von Pferden betriebene Boote werden in den 1600er und 1700er Jahren von verschiedenen europäischen Erfindern entwickelt und in einigen Fällen sogar getestet. So ist aus den 1730ern ein französischer Erfinder namens Maurice, Compte de Saxe bekannt, der an der praktischen Umsetzung eines Pferd-betriebenen Paddelboots gearbeitet haben soll. Im großen Stil durchsetzen tut sich die Antriebsform in Europa aber nicht.

Interessant ist in diesem Zusammenhang die Geschichte des Schiffes Experiment, einer von acht Pferden betriebenen Fähre, deren Antriebsmechanismus nebst Schraubenpropeller im Jahr 1801 von David Grieve erfunden wird – dessen komplette Patentaufzeichnungen allerdings 1836 bei einem Feuer im US-Patentamt unwiederbringlich verloren gehen. Hier wiedergegeben ist die Zeichnung eines ähnlichen Bootes unbekannter Herkunft, das von sechs Pferden angetrieben wird und etwa aus dem Jahr 1827 stammen soll.

Gebaut wird das etwa 30 m lange und 6,1 m breite zwölf-Tonnen-Boot von David Wilkinson (o. Varnum), je nach Quelle, zwischen 1807 und 1809. Da die Planung der Konstruktion aber zu wenig Zeit investiert wird und auch die Montage des Mechanismus und der damit verbundenen Teile durch einen Ephraim Southworth nur mangelhaft erfolgt, verwundert es nicht, daß bereits die Jungferntestfahrt der Experiment im Juni 1809 in einem Fiasko endet.

Nachdem es mit einer Gruppe von Herren von der Großloge des Staates New York an Bord von Providence, Rhode Island, aus startet und mit Hilfe der Flut in Fahrtrichtung sowie Rückenwind auf dem Lake Champlain eine Spitzengeschwindigkeit von vier Knoten erreicht, wird das Dorf Pawtuxet ansteuert, wo die Ankunft groß gefeiert wird. Auf der Rückfahrt treibt ein Windstoß das Schiff aber auf eine Wattfläche, was seinen Untergang verursacht.

Da Wilkinsons Unternehmen Aktien verkauft hatte, um Geld für den Bau zu sammeln, und die Kredite nun nicht zurückzahlen kann, werden die Reste des Bootes und alle damit verbundenen Posten auf Geheiß von Gläubigern bzw. Investoren durch den Sheriff beschlagnahmt und verkauft, während Wilkinson dem Ruin preisgegeben wird.

Die Experiment ist deshalb wichtig, weil sie als Vorläufer des öffentlichen Verkehrs auf Flüssen sowie einer Reihe von pferdebetriebenen Booten gilt, vor allem Fähren, die bald darauf für mehr als ein halbes Jahrhundert entlang der Ostküste der Vereinigten Staaten im Einsatz sind. Zudem war das Schiff aufmerksam durch den in Berlin geborenen Daniel French untersucht worden, der die Zeichnungen für Robert Fultons North River Steamboat (o.Clermont) anfertigt, dem ersten kommerziell erfolgreich eingesetzten Dampfschiff der Welt.

Die Entwicklung läßt sich trotzdem nicht aufhalten und schon ab 1814 kommen auf dem Lake Champlain und dem Hudson River pferdebetriebene Fähren zum Einsatz. Da für den Laufkreis der Pferde auf dem Deck sehr viel Platz benötigt wird, werden sie anfangs als Doppelrumpfboote (Katamarane) ausgeführt – was für die meisten Fährdienstbetreiber aber zu teuer ist. Außerdem gibt es immer wieder Probleme mit schwindligen Pferden.

Die Lösung besteht aus horizontalen Tretmühlen, wie sie in den USA zum ersten Mal im Jahr 1817 patentiert werden und bei denen das Tier an Ort und Stelle geht, während sich das Rad unter den Hufen dreht. Von 1819 datiert das ähnliche Patent des Vater-und-Sohn-Erfinderpaars Barnabas und John C. Langdon aus Troy, New York, das in den nächsten zwei Jahrzehnten die Pferde-Bootsantriebe dominiert. Durch die Platzierung des Rades unter dem Deck und dem Herausschneiden von Öffnungen, die gerade groß genug für die Pferde sind, bietet die Technik der Langdons viel mehr nutzbare Platz an Deck und erlaubt sogar den Bau billigerer Einrumpf-Pferdefähren.

In den 1820er Jahren verbreitet sich diese Art der Fortbewegung auch auf den Flüssen Ohio und Mississippi, den Great Lakes und  mehreren anderen Flüssen und Seen im Nordosten des Landes, wobei dieser Schiffstyp im Allgemeinen nur für Fahrten von wenigen Meilen genutzt wird. zwischen 1826 und ca. 1860 sind auf dem Lake Champlain schätzungsweise zehn Pferde-Boote im Einsatz, über deren Auslegung, Bau und Maschinen aber nicht viel bekannt ist.

Aufklärung bringt das gut erhaltene Wrack einer von Pferden betriebene Fähre, das im Herbst 1983 von Jim Kennard und Scott Hill in einer Wassertiefe von 15,24 m in der Burlington Bay in Vermont gefunden wird. Der Rumpf der um 1830 gebauten Fähre ist 18,4 m lang und 4,6 m breit, während das Deck 19 m in der Länge und 7,2 m in der Breite mißt. Die Eclipse soll im Jahre 1847 zerstört worden sein, als eine Deckladung von Rindern den Zusammenbruch der Brücke über dem Tretrad verursacht.

1989 wird das Wrack vom Bundesstaat Vermont als historische Fundstätte freigegeben, worauf noch im selben Jahr eine archäologische Kampagne beginnt, die von Museen und Universitäten gesponsert wird. Ein später angefertigtes Modell bietet zusammen mit seiner Funktionszeichnung einen guten Eindruck von der hier umgesetzten Technologie, wobei auch zu sehen ist, daß die Pferde in entgegengesetzten Richtungen liefen, wenn die Fähre im Betrieb war.

Einem anderen Bericht zufolge soll es sich bei dem Wrack womöglich um das ,überlegene Pferde-Boot’ Eagle handeln (superior horse boat eagle), das ebenfalls das horizontale Design verwendet und im Jahr 1841 pro Tag drei Fahrten zwischen Basin Harbor, Vermont, und Westport in New York absolviert, eine kurze Überfahrt von etwa drei Meilen. Bis zum Ende der pferdebetriebenen Fähren um 1900 scheint sich dann aber das Laufband-Design durchgesetzt zu haben.

Doch nun werden auch wieder Menschen in Tretmühlen gesteckt – und zwar unfreiwillig. Sir William Cubit, ein britischer Bauingenieur, Maschinenschlosser und Sohn eines Müllers, den die müßig herumliegenden Gefangenen in den Gefängnissen stören, schlägt im Jahr 1817 oder 1818 ein Laufrad für diese vor, um einerseits ihre Untätigkeit zu ,heilen’ und andererseits mit ihrer Muskelkraft nützliche Arbeit zu leisten.

Die Idee ist so erfolgreich, daß es nicht lange dauert, bis in 44 Gefängnissen des Königreiches diese Form der Zwangsarbeit praktiziert wird, bei welcher die Gefangenen Korn mahlen oder Wasser pumpen, indem sie täglich acht Stunden lang die 24 Speichen eines großen Schaufelrades hinauf klettern. Eines der ersten Gefängnisse, das 1821 eine derartige Tretmühle installiert, ist das Brixton-Gefängnis in London.

Zwischen 1822 und 1824 wird ein ähnliches Laufrad in einem eigens dafür errichteten Haus im Bellevue-Gefängnis außerhalb von New York eingesetzt. Die Gefangenen haben die Mühle täglich zehn Stunden lang zu treten (mit Pausen von 20 Minuten pro Stunde), wobei sie zudem noch von höhnischen Zuschauern beobachtet werden können. Der Gefängniswärter James Hardie beschreibt im Jahr 1824, daß es mit dem Gerät gelingt, sogar die trotzigsten Insassen zu ,zähmen’ - wobei nicht  die Schwere der Arbeit, sondern die eintönige Beständigkeit der Tretmühle ihren Terror darstellt.

Und auch in den britischen Kolonien müssen Sträflinge in den Tretmühlen arbeiten. Zwei solcher Mühlen, zynisch als ,dancing academies’ bezeichnet, werden ab 1823 in Sydney zum Antrieb von Getreidemühlen eingesetzt. Auch Frauen werden dazu verurteilt, in den Tretmühlen zu arbeiten, und selbst auf Schwangerschaften wird keine Rücksicht genommen. Da die Mühlen großen Profit abwerfen, werden bald darauf sechs weitere in Betrieb genommen, auf denen die Arbeitszeit bis zu zwölf Stunden täglich beträgt. Einem Bericht aus dem Jahr 1850 zufolge verweigern 28 Sträflinge die Arbeit in der Tretmühle und ziehen den Tod durch Erhängen vor.

Daß es auch später noch derartige Laufräder gibt, beweist ein Foto von 1895 aus dem Pentonville-Gefängnis in England. Abgeschafft werde sie erst im Jahr 1898, als sie die Meinung durchsetzt, daß ihr Gebrauch zu grausam sei.

 

Weiter mit den Tretmühlen...