TEIL C

MUSKELKRAFT

Über- und Unterwasser (III)

Im Juli 1931 meldet das US-Magazin Modern Mechanix – leider ohne der Erfinder zu benennen –, daß von einem geschickten Heimwerker ein winziges ‚Motorboot’ entwickelt worden sei, das mittels einer Handkurbel angetrieben wird.

Auftrieb erhält das Wasserfahrzeug durch kleine Schwimmkörper, die zwischen den Planken angebracht sind.

Aus dem Jahres 1932 stammt das abgebildete Foto eines amphibischen Fahrrads namens Cyclomer, das sich mit einer Belastung von 65 kg über Land und Wasser fahren läßt.

Bei der Bewegung im flüssigen Medium werden die vier kleinen Schwimmer ausgeklappt, die ebenso hohl sind wie die Räder selbst, um das Gefährt zu stabilisieren.

Um im Wasser voranzukommen, besitzt der hintere Kugelreifen eine Anzahl von Flossen, die wie Paddel wirken. Zum Beweis der Funktionsfährigkeit seines Rades durchquert der französische Erfinder E. Fabry damit während einer Ausstellung in Paris ein großes Schwimmbecken.

Der Bericht darüber erschien in der Dezemberausgabe des US-Magazins Popular Science. Über eine Serienproduktion ist nichts bekannt, auch nähere technische Details ließen sich nicht finden.

Die Suche nach genaueren Informationen erwies sich auch im Fall der nächsten Innovation als schwierig. Immerhin ließ sich mit einigen Recherchen folgendes über den Hintergrund herausfinden:

Nachdem der japanische Rechtsanwalt Nonomura, ein Nichtschwimmer, auf einer Seereise schreckliche Erfahrungen gemacht hatte, präsentiert er 1933 – bevor er wieder ein Schiff von Los Angeles in Richtung Japan besteigt – eine lebensrettende Erfindung.

Dabei handelt sich um eine Kombination von zwei übereinander angebrachten, umschnallbaren Rettungsringen, die von Handkurbeln und winzigen Propellern angetrieben werden.

Es ist zwar zu bezweifeln, daß man damit schneller vorankommen kann als mit ein paar kräftigen Schwimmstößen, doch für schiffsbrüchige Nichtschwimmer bietet die Innovation eine sinnvolle Methode, gezielter als mit hilflosem herumpaddeln von der Stelle zu kommen.

Im Jahr 1934 konstruiuert der Bootsbauer Jean-Eugène Canton sein erstes Tretboot, das mit zwei parallelen Schwimmern, einem mittigen Schaufelrad und einem Sitz ausgestattet ist. 1936 registriert er sein ,fortgeschrittenes Navigationsgerät’, in Juan-les-Pins unter dem Namen Pedalo. Manövriert wird durch ein Ruder. 1937 meldet Canton sein Gefährt auch in den USA zum Patent an (US-Nr. 2.165.745, erteilt 1939), das dort zudem als 2-Sitzer-Version erscheint.

Im September 1936 erscheint in dem US-Magazin Popular Science ein Pressebericht über eine Erfindung, die Nichtschwimmern dabei helfen soll, das Schwimmen leichter zu erlernen.

Dank der wachsenden Erschwinglichkeit von Autos haben mehr Amerikaner als je zuvor Zugang zu Pools, Stränden und Badestellen. Besorgt darüber, daß die durchschnittliche Person nicht wirklich schwimmen kann, werden die verschiedensten seltsamen Geräte und Hilfsmittel entwickelt, zu denen auch die sogenannten Propeller Floaties gehören, ein Art Schwimmhilfe, die einen kurbelbetriebenen Propeller besitzt.

Wem diese Innovation zu verdanken ist, ließ sich bisher nicht herausfinden.

Doch auch der klassische Flossenantrieb wird manuell umgesetzt. Aus der Reihe der entsprechenden Erfinder soll hier der kalifornische Berufsfischer Arthur D. Hill Jr. genannt werdem, der zuvor zehn Jahre lang die Bewegungen von Fischen und Vögeln beobachtet hat und im Oktober 1939 mit seiner Entwicklung ebenfalls im Magazin Popular Science vorgestellt wird.

Aus den Bildern und der Beschreibung geht hervor, daß Hill eine erfolgreich funktionierende Kombination von Flügel- und Flossenschlag konstruiert hat, die er anfangs an batteriebetriebenen Modellflugzeugen und -schiffen ausprobiert.

Schließlich gelingt es ihm, mit seiner Konstruktion ein 10 m langes Boot vorwärts zu treiben. Anstatt die Paddel nach vorn und hinten zu bewegen, wie beim üblichen Rudern, wird bei Hills Mechanismus von oben nach unten gepumpt. Dabei soll ein Hub von jeweils 30 cm das Boot um einen Meter vorwärts schieben.

Die Geschichte der vielfältigen Umsetzungen der oben kurz erwähnten Tragflügel-Technologie würde wiederum ein eigenes Buch füllen.

Ihre muskelbetriebene Variante scheint mit dem bayrischen Ingenieur Julius Schuck aus München zu beginnen, über dessen Erfindung mit dem schönen und treffenden Namen Wasserläufer die Öffentlichkeit erstmals 1953 in der Deutschen Tagesschau unterrichtet wird.

Auch bei dieser Hydrofoil-Technologie erfolgt der Antrieb nach dem Prinzip des Flügel- bzw. Flossenschlages (Flapping Wing Propulsion), allerdings ist nur eine seitliche Bewegung möglich, da die beiden parallelen Tragflächen wie Skier angeordnet sind. Der Wasserläufer kann trotzdem als Vorläufer des weiter unten ausführlich behandelten AquaSkipper gelten.

Daß das Interesse an der Technik ganz allgemein zunimmt, wird dadurch belegt, daß beispielsweise die Firma Dynamic Development Inc. in Babylon, New York, eine Tochter der Grumman Aircraft Engineering Corp., im Jahr 1959 mit dem Verkauf ihrer Sea Wings beginnt, seitlich anzubringende Aufsätze für 4 – 5 m lange Motorboote, um aus diesen Tragflügelboote zu machen.

Daß man andererseits aber auch ganz einfach über das Wasser ,skilaufen’ kann, belegt der britische Erfinder M. W. Hulton, der schon 1962 mit einem System namens Sea Shoes recht erfolgreich und selbstbewußt auf dem Grand-Union-Kanal zwischen London und Birmingham herumstakst.

Anschließend ist es längere Zeit ruhig auf der Wasseroberfläche – bis in den USA die sogenannten Kinetische-Skulptur-Geländewagen (Kinetic Sculpture All Terrain Vehicles) auftauchen, mit denen inzwischen im ganzen Land Rennen gefahren werden – durch Schlamm und Wasser, über Sand, Kies und Pflaster. Und selbstverständlich ausschließlich muskelbetrieben.

Die Ursprünge der zum Teil wunderbar komisch gestalteten, amphibischen Maschinen sollen auf den Künstler Hobart Ray Brown aus Ferndale, Kalifornien, zurückgehen, der im Jahre 1969 das Dreirad seines Sohnes Justin in eine hohe, wackelige und leuchtend rote Kreation mit fünf Rädern umbaut, die er Pentacycle nennt.

An dem ersten Rennen über die Hauptstraße von Ferndale während des jährlichen Kunstfestss nehmen bereits zwölf Maschinen teil. Die erfolgreiche Veranstaltung wird 1970 wiederholt und gilt seitdem als ,Triathlon der Kunstwelt’.

In Anerkennung der Anfänge finden die Weltmeisterschaften der Drei-Tages-Rennen inzwischen in Humboldt County statt, wo die Spaß-Vehikel, die manchmal regelrechte Kunstwerke darstellen, einen 60 km Kurs absolvieren müssen, der Wanderdünen, das Durchqueren eines Flusses und einer Bucht, Wattenmeer und sogar heimtückischen Autobahnverkehr umfaßt. Das hier abgebildete Foto stammt von einem Rennen im Jahr 2008.

Ein besonders liebevoll gestaltetes Vehikel namens Spruce Deuce wird extra für die Kinetic Grand-Meisterschaft im Jahr 2012 gebaut - mit Sponsoring der Firma New Belgium Brewing.

Der Zwei-Personen-Apparat entsteht in Handarbeit zum Teil als Holzboot, das von einem Schaufelrad angetrieben wird, und zum Teil als Cabriolet mir Federaufhängung und sogar Scheibenbremsen.

Im Jahr 1969 meldet der Argentinier Ernesto Octavio Moraga aus Buenos Aires das Patent für ein amphibisches Fahrrad an (Cyclo Amphibious), das einen einfachen Dreirad-Rahmen und drei Auftriebskörper verwendet, die sowohl den Auftrieb als auch den Schub liefern.

Flügel an den pedalbetriebenen Rädern treiben das Fahrzeug in einer ähnlichen Weise an, wie ein Schaufelrad (US-Nr. 3.606.856, erteilt 1971).

Auch die ersten muskelbetriebenen Tragflügel-Wasserfahrräder treten in dieser Zeit in Erscheinung, wie der Maritime Flight I, ein Viersitzer aus dem Jahr 1970 von Wynne-Gill aus Miami, Florida; ein Hydrofoil-Boot von James Grogono, das 1975 für mehrere Sekunden tatsächlich abgehoben sein soll; oder der 1983 von Allan Abott und Alec Brooks entworfene und gebaute Flying Fish 1.

Der Einsatz von Tragflächen ermöglicht Geschwindigkeiten auf dem Wasser, die sonst nur von der Königsklasse der muskelgetriebenen Wasserfahrzeuge, dem Achter Ruderer, erreicht werden.

Die Ursache ist in der Physik zu suchen: Bei Booten, deren Rümpfe sich während der Fahrt im Wasser befinden, werden durch die Störung der Wasseroberfläche Wellensysteme erzeugt, deren Energiebedarf um die dritte bis vierte Potenz mit der Bootsgeschwindigkeit wächst.

Bei Tragflächenbooten, deren Rumpf durch die Erzeugung einer dynamischen Auftriebskraft aus dem Wasser gehoben wird, wächst der Widerstand dagegen nur mit der quadratischen Potenz. Dies ermöglicht eine deutlich höhere Geschwindigkeit.

Bei dem Flying Fish 1 handelt es sich um eine Konstruktion aus einem Fahrradrahmen und einem großen Hauptflügel, der 90 % des Auftriebs übernimmt, während ein kleiner Flügel die Höhe kontrolliert und als Lenkung funktioniert. Der Ingenieur Brooks und der Sportmediziner Abbott hatten sich im Jahr 1975 bei der ersten International Human Powered Vehicle Veranstaltung für Landfahrzeuge im kalifornischen Irwindale getroffen, wo sie sich mit selbst entwickelten schlanken Liegerädern an dem 200-Meter-Geschwindigkeitsrennen beteiligten.

Der ab 1982 gemeinsam konstruierte Flying Fish 1 gilt als das erste muskelbetriebene Tragflügel-Wasserfahrrad, das im Juli 1983 auf dem Puddingstone Reservoir in der Nähe von Los Angeles tatsächlich für einige Minuten über das Wasser fliegt. Das Vehikel wird dabei von einem Katapult aus gestartet, der auf einem Schwimmdock befestigt ist.

Der Flying Fish 2 wird dann komplett neu gestaltet und sein Rahmen aus Flugzeug-Stahlrohren konstruiert. Flügel, Streben und Antriebsstrang werden von Hand gebaut mit dem Ziel, die Leistung für einen 2.000-Meter-Kurs zu maximieren. In seinem ersten Rennen auf der EXPO 1986 in Vancouver bricht das Wasserfahrrad den bisherigen, mit einem Ruderboot gesetzten Weltrekord. Für die Strecke benötigt Allan Abott als Pilot 6 Minuten und 39,64 Sekunden (9,37 Knoten, kn).

Im Juli 1987 fährt Steve Hegg den Flying Fish 2 über den olympischen 2.000-Meter-Ruder-Kurs des Long Beach Marine Stadium in einer neuen Weltrekordzeit von 5 Minuten und 48,53 Sekunden (11,15 kn). Ein Rekord, der bis zum Jahr 2013 gehalten wird.

Der Flying Fish 20 wird als eine Verfeinerung des Flying Fish 2 entwickelt, um den DuPont-Preis zu gewinnen, der für das erste muskelbetriebene Wasserfahrzeug ausgelobt wird, das über 200 m eine Geschwindigkeit von 20 Knoten erreicht oder überschreitet. Dabei darf die Windgeschwindigkeit nicht mehr als 3 Knoten betragen. Der Preis wird später allerdings von dem Decavitator des MIT gewonnen (s.u.).

In den Folgejahren beschäftigen sich zunehmend mehr Leute mit menschlich angetriebenen Tragflächenfahrzeugen. Dazu gehören beispielsweise Sid Shutt (Hydroped, 1985), David Owers (Foiled Again, 1986), Mike Mixel (Spirit of Minnesota, 1986) oder Parker McCready (Mutiny on the Boundry Layer, 1986).

Der letzgenannte Versuch ist McCreadys erster, ein Hydrofoil – im Grunde ein umgebauter ‚Flying Fish’ – nun auch mit einem Flossenantrieb anzutreiben, was aufgrund der verlustreichen Mechanik zwischen Fahrradkurbel und schwingendem Flügel jedoch nicht besonders gut funktioniert. Mehr darüber findet sich beim AquaSkipper (s.u.).

Ab 1988 arbeiten drei weitere Teams an der Fortentwicklung der Technik: John Enrietto mit seinem Imperial Racer, Prof. Mark Drela und seine Studenten des Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit ihrem Decavitator (s.u.), sowie die Firma Free Enterprises von James Gilmartin mit dem Hydrofoil-Wasserfahrrad Sabertooth.

1989 steigen mit dem Flying Magic genannten Projekt der Tretboot Ag an der FH Flensburg, sowie dem Pogofoil des bereits erwähnten Parker McCready, zwei weitere Geräte in den internationalen Wettbewerb ein, von denen das letztgenannte wiederum mit einem Flossenschlag-Antrieb ausgestattet ist.

Im Jahr 1990 folgt der Flying Gopher von Art Eardman und einem Studententeam der University of Minnesota, und 1991 die Boote 2nd Wave von Glen Cole, Freedom Foil von Jim Crocker und Mohsen Alhaddad, sowie Hydroped von Sidd Shutt.

An dieser Stelle soll auch auf die langjährige Arbeit der Delft Waterbike Technology (DWT) in den Niederlanden verwiesen werden, die von einer Gruppe junger Meerestechnik-Ingenieure gegründet wird, welche an der Delft University of Technology (TU Delft) studieren. Die Gruppe, Teil der Fachschaft SG William Froude, baut kleine, muskelbetriebene Wasserfahrzeuge, mit denen sie sich an der jährlichen International Waterbike Regatta (IWR) beteiligt (s.u.).

Das erste eigene Tretboot, die Pride of Delft, wird im Jahr 1987 konstruiert und beteiligt sich erstmals 1988 an einer Regatta. Es besteht aus zwei Hobbycat-Rümpfen, mit zwei Fahrrädern dazwischen. Damit wird auf Anhieb die Schnelligkeits-Wettbewerb-Trophäe der Stadt Duisburg für 1.000 m gewonnen.

Nach diversen Verbesserungen fliegt das Boot bei der IWR 1989 zwar über das Wasser, doch das sehr schnelle Tretboot ist auch ziemlich instabil. Im Zuge des Projekts ,Delft Secret’ wird daraufhin ein Liegerad-Tretboot entwickelt und gebaut, das den Namen Flying Colors bekommt. Im Laufe der Folgejahre wird die Flotte ordentlich erweitert: zuerst die Nederwood, 1995 kommt die Waderwood hinzu, 1997 die MacBath, und schließlich der Lancelot im Jahr 1999. Zudem organisiert die DWT das IWR 1998.

Da sich im Jahr 2007 nicht genügend Mitglieder finden, um die DWT fortzusetzen, wird diese vorübergehend aufgelöst – aber schon 2009 von enthusiastischen Erstsemestlern neu gegründet, die bis 2011 die MacBath reparieren und für die aktuelle IWR in Hamburg fit machen. Seit dem Mai 2012 ist die DWT eine offizielle Stiftung. Mit einem neuen Vorstand ist geplant, zwei Boote für die IWR 2015 vorzubereiten.

Die Arbeiten der DWT inspirieren aber auch Studenten der schwedischen Chalmers University in Göteborg, die im Jahr 1990 mit den ersten Skizzen für ein ,fliegendes’ Wasserfahrrad namens AF Chapman II beginnen.

Das entstehende Tragflügel-Wasserfahrrad hat eine Länge von 600 cm, eine Breite von 64 cm ohne, bzw. 240 cm mit Auslegern, sowie einen Tiefgang von 120 cm. Bei einem Leergewicht von 45 kg wird mit dem Propellerantrieb eine Höchstgeschwindigkeit von 10 kn erreicht.

Die AF Chapman II beteiligt sich an vielen und ist ein gern gesehener Gast auf den verschiedenen Turnieren. Als die Teammitglieder ihr Studium absolvieren und auseinandergehen, wird das Boot 1994 der DWT geschenkt, die es nach vielen Jahren auf dem Trockenen wieder renovieren will, um sich damit an der IWR 2016 im Mai in Duisburg zu beteiligen.

Und noch ein Tragflächen-Wasserfahrrad darf nicht vergessen werden: Im Jahr 1999 baut Philipp Müller im Rahmen seiner Industriedesign-Diplomarbeit und in Zusammenarbeit mit dem Schiffbauer Claus Abt den Prototypen SCAFO – ein sehr schnelles muskelbetriebenes Boot, das sicherlich gute Chancen bei Wettbewerben hat.

Das 3,6 m lange und 60 cm breite Wassergefährt wird in nur sechswöchiger Bauzeit realisiert und schafft nach einigen kleinen Modifikationen noch im selben Jahr die ersten Flüge.

Das Boot besitzt einen 2,2 m breiten Hauptflügel, der Tiefgang beträgt 90 cm und das Gewicht 18 kg. Der Fahrer darf höchstens 85 kg wiegen und muß als erforderliche Leistung ca. 250 W aufbringen. Dabei wird der Vortrieb von einem 80 cm Propeller übernommen.

Richtig in Fahrt kommt das Boot dann im Jahr 2000: Mit einem neuen Bugflügel und einer wesentlich effektiveren Steuerung für das Höhenruder kann eine maximale Geschwindigkeit von 23 km/h (12 Kn) erreicht werden, wobei die Abhebegeschwindigkeit ca. 15 km/h beträgt.

Später wird den Name in SCAFOU geändert, eine Firma Scafou Distribution Company Ltd. mit Sitz in Birmingham entsteht, und es bestehen Pläne für eine Serienfertigung. Zu einer Umsetzung dieser Pläne scheint es bislang allerdings nicht gekommen zu sein.

Auf den Seiten der International Hydrofoil Society findet sich eine schier unglaubliche Anzahl von Fotos – darunter auch viele von muskelbetriebenen Gefährten – leider jedoch ohne die zugehörigen zeitlichen und technischen Details. Für weitergehend Interessierte sei die dortige umfangreiche Linkliste empfohlen.

 

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