TEIL C

MUSKELKRAFT

Über- und Unterwasser (I)

Der Mensch hat schon vor langem gelernt, sich auf dem Wasser zu bewegen – auf Flößen, in Einbäumen oder Kajaks ... bis hin zu den modernen Schiffen und Bodeneffekt- bzw. Luftkissenbooten. Von letzteren Technologien abgesehen, basiert das Schwimmen auf dem Prinzip der Verdrängung - und über Jahrtausende ist die einzige vom Wind unabhängige Antriebsenergie die der menschlichen Körperkraft. Umgesetzt wird diese mittels Stangen und Rudern.

Die klassischen Trieren (o. Triremen), rudergetriebene Kriegsschiffs des Altertums mit drei gestaffelt angeordneten Reihen von Riemen, sind mit 170 Ruderern besetzt; spätere Galeeren haben sogar noch größere Mannschaften.

Kleine Ruderboote, wie wir sie heute z.B. als Gigs kennen, sind dagegen noch nicht einmal 200 Jahre alt. Ihre Entwicklung beginnt um 1840 und geht einher mit einem neuen Selbstverständnis vom Ruderboot, das schon Anfang des 19. Jahrhunderts an den englischen Universitäten nicht mehr nur als Mittel zur Fortbewegung, sondern auch als Sportgerät begriffen wird.

Versuche, die Ruder durch effektivere Methoden zu ersetzen, lassen sich bis ins späte 4. Jahrhundert n. Chr. zurückverfolgen, als in der anonymen Kriegsschrift De Rebus Bellicis für den Antrieb eines Schiffes von Ochsen betriebene Tretmühlen vorgeschlagen werden, um die Schaufelräder zu drehen. Die hier abgebildete Miniatur stammt aus der Oxforder Handschrift der Notitia dignitatum des Jahres 1436.

Nachweislich umgesetzt wird die Idee erstmals in China zur Zeit der Liu Song-Dynastie, als Admiral Wang Zhen’e seine Flotte im Jahr 418 mit Schaufelrädern ausstattet, um die Qiang-Piraten auf dem Yangtsekiang effektiver bekämpfen zu können.

Später wird der Mathematiker und Astronom Zu Chongzhi (429 – 500) mit einem Schaufelrad-Schiff auf dem Fluß Xinting bekannt, und auch bei der von Admiral Xu Shipu geführten Kampagne der Liang-Dynastie gegen General Hou Jing im Jahr 552 – sowie der 573 erfolgten Belagerung von Liyang durch Admiral Huang Faqiu werden Schaufelrad-Boote eingesetzt, die mit menschlicher Muskelkraft mittels Fuß-Pedalen angetrieben werden.

Ein besonders erfolgreiches Schaufelrad-Kriegsschiff-Design geht auf Prinz Li Gao im Jahr 784 während der Tang-Dynastie zurück, und zur Zeit der Song-Dynastie (960 – 1279) werden ebenfalls Schaufelrad-Schiffe für die Marine gebaut.

Historikern zufolge werden zwischen 1132 und 1183 eine große Anzahl kleiner und großer Schiffe mit bis zu elf Schaufelrädern pro Seite konstruiert, die von Menschenkraft mittelt Tretmühlen im Inneren des Schiffsrumpfes vorangetrieben werden.

Der Chefkonstrukteur in dieser Epoche ist ein gewisser Gao Xuan (Kao Hsüan), der schließlich selbst in die Hände von Piraten fällt und nun auch für diese Schiffe konstruieren muß. Die hier gezeigte Abbildung eines Schiffes mit Schaufelradantrieb stammt aus einer Enzyklopädie von 1726.

In Europa legt der italienische Arzt Guido da Vigevano (ca. 1280 – 1349) im Zuge der Planungen für einen neuen Kreuzzug Illustrationen eines Paddelboots vor, das mittels handgedrehter Kurbeln angetrieben wird.

Einige Quellen sehen in der angebildeten Zeichnung sogar ein muskelbetriebenes Unterseeboot, was sich bislang aber nicht verifizieren ließ.

Auch auf der Zeichnungen eines anonymen Autors der Hussitenkriege (1419 – 1436) ist ein Boot zu sehen, das mit Schaufelrädern an jedem Ende von Männern betrieben wird, die an Kurbeln drehen.

Das Konzept wird um das Jahre 1463 herum durch den italienischen Schriftsteller Roberto Valturio (1405 – 1475) verbessert, dem Autor des 12-bändigen Werkes De re militari (Über die Kriegskunst), der sich ein Schiff mit fünf Antriebssätzen ausdenkt, dessen parallele Kurbeln alle mit einer einzigen Verbindungsstange verbunden sind, um als gemeinsame Energiequelle zu dienen.

Zudem geht auf Valturio auch eine Zeichnung aus dem Jahr 1472 zurück, auf der ein segmentiertes U-Boot mit ebenfalls muskelbetriebenen Schaufeln zu sehen ist. Es ist allerdings nichts darüber bekannt, daß das Konzept auch praktisch verwirklicht wurde.

Die Idee selbst stirbt jedoch nicht, sondern wird später von Valturios Landsmann Francesco di Giorgio (1439 – 1501) übernommen, einem Bildhauer und Maler der Schule von Siena, der auch als Architekt und Architekturtheoretiker aktiv ist. Und auch Leonardo da Vinci entwirft um 1515 ein Ein-Mann-U-Boot, über das ich bislang aber noch keine technischen Details finden konnte.

Als Konstrukteur des ersten manövrierbaren Unterwasserfahrzeugs gilt der aus den Niederlanden stammende, die meiste Zeit seines Lebens aber in England lebende Erfinder, Physiker, Alchemist und Mechaniker Cornelis Jacobszoon Drebbel, der zwischen 1620 und 1624 auf Grundlage der nicht ausgeführten Pläne des englischen Mathematikers William Bourne einige bemerkenswerte Exmplare baut.

Letzterer hatte in seinem 1578 erschienenen Buch Inventions or Devises einen der frühesten aufgezeichneten, ausführlichen Pläne für ein einfaches Tauchboot veröffentlicht, das unter Wasser gerudert werden konnte.

Drebbels erstes, von zeitgenössischen Beobachtern ,Fahrendes Tauchboot’ genanntes Schiff ist im Wesentlichen ein Unterwasser-Ruderboot, das von einem lederbezogenen Holzrahmen umschlossen ist. Es hat Platz für zwölf Ruderer und einige Passagiere, wobei eine Art Schnorchel benutzt wird, um das Innere des Bootes unter Wasser mit Luft zu versorgen.

Mit diesem U-Boot erreicht Drebbel eine Wassertiefe von 3,6 m und soll der Überlieferung zufolge bereits im Jahre 1620 innerhalb von drei Stunden eine 5 km weite Fahrt in der Themse von Greenwich nach Westminster absolviert haben, in einer Tiefe von 5 m.

Später werden zwei weitere, nach demselben Prinzip funktionierende U-Boote in noch größerer Ausführung gebaut. Legenden zufolge soll sogar der englische König Jakob I. mit einem von Drebbels U-Booten mitgefahren sein, um dessen Sicherheit zu demonstrieren.

Das letzte Modell, das 6 Ruder hatte, konnte 16 Passagiere befördern und für 3 Stunden unter Wasser bleiben. Doch trotz des erfolgreichen Funktionsnachweises gelingt es aber nicht, das Interesse der Royal Navy für die Idee zu wecken. Das ist heute anders: Seit dem Mai 2010 wird der hier abgebildete Nachbau des U-Boots im Royal Navy Submarine Museum im britischen Gosport ausgestellt.

Als das erste speziell für den militärischen Einsatz konzipierte Tauchboot der Geschichte gilt das Rotterdammer Schiff (o. Kämpfendes Tauchboot), das im Jahre 1653 durch den Franzosen De Son in Rotterdam, Holland, konstruiert wird. Es ist deshalb hier mit aufgeführt, weil es mittels einer durch Muskelkraft vorgespannten Feder angetrieben wird, welche die beiden Schaufelräder dreht.

Das 22 m lange, 3,6 m hohe und 2,4 m breite Boot hat von der Seite gesehen einen grob rautenförmigen Querschnitt und besitzt einen durch den gesamten Schiffsrumpf führenden massiven Holzbalken mit Eisenbeschlägen an den Enden, der als Rammsporn feindliche Schiffe unter der Wasserlinie leck schlagen und versenken soll, wozu das Boot aber eine ausreichende Geschwindigkeit erreichen muß.

Das Boot ist aber eine Fehlkonstruktion und kommt nie zum praktischen Einsatz. Der bei Tests im Dock gut funktionierende Antriebsmechanismus ist aufgrund des Strömungswiderstandes nämlich nicht in der Lage, das Gefährt auch im und unter Wasser fortzubewegen.

Als ein weiterer, früher Versuch eines muskeletriebenen U-Bootes gilt der Steinhuder Hecht (auch: Schaumburger Hecht), der gleichzeitig das erste in Deutschland gebaute U-Boot darstellt.

Das von dem Ingenieur, Offizier und Militärschullehrer Jakob Chrysostomus Praetorius entworfene Gefährt sieht eine Eichenholzkonstruktion in der Form eines Fisches mit Segeln und einer beweglichen Schwanzflosse vor, die von der Mannschaft – vermutlich mittels Seilzügen – hin und her bewegt werden soll, um den Vortrieb zu erreichen. Eine exakte Erklärung und Bestätigung dafür ließ sich bisher aber nicht finden, wobei die Segel zudem auf einer andere Antriebsform verweisen.

Der Plan soll im Jahr 1762 dem Grafen Wilhelm zu Schaumburg-Lippe vorgetragen, und nach anfänglicher Ablehnung 1772 auf der Inselfestung Wilhelmstein in einer abgespeckten Version auch verwirklicht worden sein. Berichten zufolge sei dieser kleinere, mit nur einer Kanone ausgerüstete Prototyp im Steinhuder Meer zwölf Minuten lang getaucht, wobei er die Insel einmal umrundet haben soll – was allerdings nicht belegt ist.

1775 soll dann ein weiteres Modell gebaut worden sein, doch nach dem Tod des Grafen 1777 verfolgen Wilhelms Nachfolger die submarinen Pläne nicht weiter. Der militärische Zweck des U-Bootes war es, im Fall einer Belagerung der Festung eine Verbindung zu den schaumburg-lippischen Verbündeten Großbritannien, Kur-Braunschweig-Lüneburg und Preußen herzustellen. Immerhin hält die Legende von der ungeheuren Kampfkraft dieses in Wirklichkeit wenig tauglichen Wassergefährts dem Land Schaumburg die kampfbereiten Hessen jahrelang vom Hals.

Ein verkleinertes Modell und Konstruktionspläne des Steinhuder Hechts kann man heutzutage im Militärmuseum auf dem Wilhelmstein bewundern.

Obwohl der französische Physiker Denis Papin bereits im Jahr 1704 das erste Schiff baut, das durch eine Dampfmaschine angetrieben wird, welche mechanisch mit einem Schaufelrad verbunden ist, entwirft der Student des Yale College David Bushnell im Jahr 1775 während des amerikanischen Unabhängigkeitskriegs ein Kampf-U-Boot namens Turtle, das durch handbetriebene Kurbeln vorwärts bewegt wird – vermutlich, weil sich Dampfmaschinen unter Wasser nur schlecht einsetzen lassen.

Das aus Eichenholz und Eisen konstruierte Gefährt ist 2,3 m hoch und in der Mitte 1,8 m breit. Es wird von einem einzelnen Piloten von Hand über zwei Kurbel-Propeller und ein Ruder manövriert. Für einen Angriff soll der Bediener ein Loch in dem Rumpf des feindlichen Schiffes bohren und einen Zeitzünder deponieren, der mit einer Ladung Schießpulver gefüllt ist. Anschließend würde er wie verrückt kurbeln müssen, um schnell genug auf Abstand zu gehen.

Wie sich herausstellt, ist der Rumpf des britischen Kriegsschiffes, das als erstes Ziel der ,Schildkröte’ ausgewählt wird, mit Kupfer beschlagen, weshalb die Mission fehlschlägt, ebenso wie auch zwei spätere Angriffe.

Die Idee besteht allerdings weiter und wird im Jahr 1797 von dem US-amerikanischen Ingenieur Robert Fulton nach Frankreich mitgebracht, um hier U-Boote mit Handkurbelantrieb zum Einsatz gegen die britischen Marine zu bauen.

Im Jahr 1800 steuert Fulton seine Nautilus bei Rouen eigenhändig 17 Minuten lang in 7,5 m Wassertiefe durch die Seine, kann die französische Marine aber trotzdem nicht überzeugen, die Innovation zu übernehmen. Auch ein persönliches Gespräch mit Napoleon ändert daran nichts, das U-Boot gilt für militärische Einsätze als zu langsam.

Ein nachgebautes Schnittmodell in voller Größe ist heutzutage im Marinemuseum Cité de la Mer, in Cherbourg, Frankreich, zu bewundern.

Das vermutlich erste Tretboot der Welt wird 1810 von dem deutscher Ingenieur und Arzt Joseph Freiherr von Baader erfunden. Dieser stell das neuartige Fahrzeug, das wegen seiner auf Kufen ruhenden Konstruktion auch als Wasserschlitten bezeichnet wird, im August in Gegenwart der königlichen Bayerischen Familie vor.

Die Erfindung des Wasserschlittens ist für eine adelige Zielgruppe gedacht, die aufgrund des durch die Konstruktion erhöhten Standpunkts schöne Gegenden genießen oder die Jagd pflegen kann – und dies ohne Personalkosten. Der Wasserschlitten ist zudem zerlegbar und kann so leicht transportiert werden.

Im Jahr 1832 beendet der französische Ingenieur Brutus de Villeroi, Professor für Mathematik und Zeichnen an der Universität Nantes, den Bau eines kleinen U-Boots, das er Nautilus nennt – möglicherweise als Referenz an das o.g. gleichnamige U-Boot von Robert Fulton. Das Wasserfahrzeug, das auch unter dem Namen Bateau Poisson (Fischboot) bekannt wird, ist etwa 320 cm lang, 110 cm breit und 70 cm hoch. Um den Innenraum zu erhellen, ist es mit acht Oberlichtern ausgestattet, dazu existiert eine obere Luke mit einem einziehbaren Turm für die Oberflächennavigation.

Als Antrieb besitzt das muskelbetriebene U-Boot drei Sätze von ,Enten-Fuß-Paddeln’ für die dreiköpfige Besatzung sowie ein großes Ruder.  Um einige Manipulationen außerhalb des Rumpfes zu ermöglichen, hat das Boot zudem Luken mit Lederdichtungen, außerdem gibt es ein kleines Ballastsystem mit Hebeln und Kolben, sowie einen 23 kg schweren Anker.

Erstmals zu Wasser gelassen wird die Nautilus im August 1832 in Fromentine, Noirmoutier, in der Nähe von Nantes, wo sie mehrere Minuten lang in einer Tiefe von 4,5 m verbringt. 1837 kann sie De Villeroi auch Vertretern des Königreichs der Niederlande vorstellen. Mehrere Versuche, seine U-Boot-Designs an die Französische Marine zu verkaufen, bleiben allerdings erfolglos.

Im Jahr 1842 soll de Villeroi angeblich Professor für Zeichnen und Mathematik am Jungpriester-Seminar in Saint-Donatien gewesen sein, wo einer der Schüler Jules Verne hieß – was später zu Spekulationen führt, ob der Roman 20.000 Meilen unter dem Meer von eben dieser Nautilus inspiriert worden sei oder nicht.

Da bislang jedoch noch keine Beweise für Villerois Beschäftigung in Saint-Donatien gefunden wurden, kann die Frage nicht beantwortet werden, ob es je eine direkte Verbindung zwischen den beiden Männern gegeben hat. Sicher ist, daß de Villeroi später einige der ersten operativen U-Boote entwickelt hat, darunter im Jahr 1862 auch das erste U-Boot der United States Navy, den Alligator.

Der deutsche Erfinder und Artillerie-Unteroffizier Sebastian Wilhelm Valentin Bauer entwickelt 1850 angesichts des deutsch-dänischen Kriegs ein Tauchboot mit dem programmatischen Namen Brandtaucher (o. Eiserner Seehund), das über zwei Treträder mit Muskelkraft angetrieben wird.

Der über 8 m lange, 2 m breite und knapp 3,8 m hohe Apparat soll zunächst in der Carlshütte in Büdelsdorf gebaut werden, was wegen mangelnder Kapazitäten später aber zur Maschinenfabrik und Eisengießerei Schweffel & Howaldt in Kiel verlegt wird. Bauer muß die Umsetzung seiner Pläne gegen den massiven Widerstand zeitgenössischer Experten durchsetzen. Außerdem müssen die Entwurfspläne aus Kostengründen drastisch geändert werden, wie z.B. die Verringerung der Wandstärke von 12,5 mm auf 6 mm.

Das U-Boot soll Schiffe, Brücken und Hafenanlagen unterhalb der Wasserlinie angreifen und in Brand setzen. Hierfür soll aus dem Bootsinneren mit Stulpenhandschuhen und Greifarmen ein rund 50 kg schwerer Explosivkörper an den feindlichen Objekten befestigt und zur Sprengung gebracht werden.

Zu einem Einsatz im Krieg kommt es allerdings nie, denn Bauer startet gemeinsam mit dem Zimmermann Friedrich Witt und dem Schmied Thomsen im Februar 1851 zum ersten Tauchversuch in der Kieler Innenförde, obwohl das U-Boot aus Geldmangel unvollkommen ausgerüstet und auch noch nicht richtig fertiggestellt ist.

Als sich der Ballast nach achtern verschiebt und das geflutete Wasser auch ins Heck fließt, sackt das Boot durch, der Rumpf gibt nach und Wasser bricht ein. Die Besatzung kann sich zwar aus eigener Kraft retten, doch das Boot versinkt im Kieler Hafen.

Beim Bau des Kieler Torpedohafens wird der Brandtaucher im Sommer 1887 geborgen und befindet sich heute – als ältestes erhaltenes U-Boot der Welt – im Militärhistorischen Museum der Bundeswehr in Dresden. Ein von Wilhelm Bauer aus dem Jahr 1852 stammendes Funktionsmodell des Tauchbootes kann man im Deutschen Museum in München bewundern.

 

Weiter über und unter dem Wasser...