Strömungsgetriebenes Seilschiff

Ein strömungsgetriebenes Seilschiff nutzt den Fluss selbst, um stromaufwärts zu fahren. Schaufelräder an seinen Bordwänden werden von der Strömung gedreht, und ihre Welle wickelt ein stromaufwärts verankertes Seil auf, sodass sich das Boot gegen die Strömung zieht. Der sienesische Ingenieur Mariano di Jacopo, genannt Taccola, skizzierte solche Boote in Handschriften der 1430er- und 1440er-Jahre, und in den 1820er-Jahren veröffentlichten französische Autoren Theorien des Aquamoteurs. Ein verwandtes Fahrzeug, die Gierseilfähre, überquert einen Fluss an einem Seil allein mit der Kraft der Strömung.

Was es ist

Ein Boot, das einen Fluss hinauffährt, muss die Strömung überwinden, mit Rudern, mit Segeln oder vom Ufer aus von Menschen oder Pferden getreidelt. Das strömungsgetriebene Seilschiff gewinnt seine Kraft aus eben der Strömung, gegen die es fährt. An jeder Seite des Rumpfes hängt ein Schaufelrad wie das Rad einer Schiffsmühle, und beide Räder sitzen auf einer gemeinsamen Welle quer durch das Boot. Ein langes Seil ist stromaufwärts verankert, etwa an einem zweiten Seil, das quer über den Fluss gespannt ist, und mehrmals um die Welle geschlungen.

Die Strömung dreht die Räder, die Welle wickelt das Seil auf, und das Boot zieht sich zum Anker hin. Das freie Ende des Seils verlässt die Welle auf der Seite stromabwärts und schleppt hinter dem Boot her, wo ein kleiner Schwimmer es straff hält.

Wie es funktioniert

Ein mehrmals um einen Pfosten geschlungenes Seil hält eine schwere Last, solange man leicht an seinem freien Ende zieht.

Die unteren Schaufeln jedes Rades tauchen in den Fluss, und die Strömung drückt sie stromabwärts, so wie sie die Schaufeln eines unterschlächtigen Wasserrades bewegt. Die Räder drehen die Welle, und das Seil vom Anker, das von unten auf die Welle läuft, wird aufgewickelt. Ein Seil, das mehrmals um eine Welle liegt, rutscht nicht durch, solange sein freies Ende mit einem kleinen Zug gehalten wird. Deshalb schleppt das freie Ende zu einem Schwimmer, den die Strömung stromabwärts zieht. In Taccolas Fassung ohne Schwimmer zog der Bootsmann selbst am freien Ende.

Die Strömung drückt nicht nur auf die Räder, sondern auch auf den Rumpf und will das Boot flussabwärts tragen. Dass das Boot trotzdem stromaufwärts fährt, liegt daran, dass die Räder viel größer sind als die Welle. Wie ein langer Hebel vervielfacht ein Rad mit großem Halbmesser, das eine Welle mit kleinem Halbmesser dreht, die Kraft des Wassers auf seine Schaufeln, sodass der Zug am Seil den Druck der Strömung auf den Rumpf übertreffen kann. Das Boot gewinnt Kraft auf Kosten der Geschwindigkeit: Bei jeder Umdrehung der Räder kommt es nur um die Seillänge voran, die eine Umdrehung der Welle aufwickelt, und es kriecht viel langsamer stromaufwärts, als das Wasser fließt.

So geht’s

Ein Modell in einer Dachrinne zeigt ein Boot, das mit der Kraft einer Wasserströmung gegen diese Strömung fährt. Man braucht ein Stück Kunststoffdachrinne von etwa 1,5 m Länge mit Endkappen, einen Gartenschlauch, einen Block Styropor von etwa 10 cm mal 6 cm mal 3 cm, einen Holzspieß, zwei Kunststoffflaschendeckel, festen Kunststoff aus einer Flasche, kräftigen Faden, eine Reißzwecke, einen kleinen Korken, Klebstoff, eine Schere, ein Cuttermesser und einen Erwachsenen als Helfer.

Das fließende Wasser dreht die Räder, und der Spieß wickelt den Faden auf und zieht das Boot stromaufwärts.

Bauen Sie zwei Schaufelräder, indem Sie um jeden Flaschendeckel sechs kleine Kunststoffschaufeln von etwa 2 cm mal 2 cm kleben. Schneiden Sie nahe dem Bug einen Schlitz von oben nach unten ganz durch den Block, etwa 3 cm breit und 1,5 cm lang, sodass an jeder Seite 1,5 cm Styropor stehen bleiben. Stecken Sie den Spieß quer durch beide Seiten des Blocks, sodass er den Schlitz überspannt und sich frei dreht, und befestigen Sie an jedem Ende ein Rad, sodass die unteren Schaufeln ins Wasser tauchen, wenn der Block schwimmt. Legen Sie die Rinne draußen mit ganz leichtem Gefälle auf den Boden, nehmen Sie die untere Endkappe ab und lassen Sie den Schlauch sanft in das obere Ende laufen. Befestigen Sie den Faden mit der Reißzwecke an der oberen Endkappe, führen Sie ihn unter dem Bug hindurch und von unten in den Schlitz, und wickeln Sie ihn dort viermal so um den freien Teil des Spießes, dass der von stromaufwärts kommende Faden von unten aufläuft. Lassen Sie das freie Ende durch den Schlitz wieder austreten und binden Sie den Korken daran, sodass er stromabwärts schleppt. Setzen Sie das Boot ins Wasser: Die Strömung dreht die Räder, und das Boot arbeitet sich langsam stromaufwärts. Rutscht es zurück, drehen Sie den Schlauch etwas weiter auf oder machen Sie die Schaufeln größer.

Geschichte und Entwicklung

Eine Gierseilfähre fährt an einem Seil hinüber; ihr Rumpf steht schräg, damit die Strömung sie zum anderen Ufer drückt.

Der sienesische Ingenieur Mariano di Jacopo, genannt Taccola, zeichnete Boote, die sich mit der Strömung stromaufwärts winden. In einer Zeichnung hält ein oberhalb quer über den Fluss gespanntes Seil ein zweites Seil, das zum Boot geführt und um die Welle seiner Schaufelräder gewickelt ist; in einer anderen hält ein Schwimmer, der hinter dem Boot am Seil hängt, dieses straff. Franz Maria Feldhaus und Massimo Corradi datieren diese Zeichnungen übereinstimmend in die 1430er- und 1440er-Jahre. Feldhaus sah denselben Gedanken schon in einem Boot mit Seitenrädern im Bellifortis Konrad Kyesers um 1405, während Corradi Kyesers Räder als von Menschen über eine Kurbelwelle bewegt beschreibt.

In Frankreich wurde die Idee als Aquamoteur wieder aufgegriffen, ein Boot, das allein durch die Strömung flussaufwärts fährt, und in den 1820er-Jahren veröffentlichten französische Autoren Theorien und Studien zu solchen Booten.

Ein verwandtes Fahrzeug nutzt die Strömung, um einen Fluss zu überqueren. Um 1511–1513 zeichnete Leonardo da Vinci eine Fähre, die bei Vaprio nahe Mailand Ochsen über die Adda brachte. Solche Gierseilfähren hängen an einem Seil, das quer über den Fluss gespannt ist. Der Fährmann stellt den Rumpf mit dem Ruder schräg zur Strömung; das Wasser drückt auf den schrägen Rumpf und das Ruder, das Seil nimmt den stromabwärts gerichteten Teil dieses Drucks auf, und der Rest bewegt die Fähre hinüber. Andersherum gestellt, bringt dieselbe Strömung sie zurück. Eine solche Fähre überquert die Adda zwischen Imbersago und Villa d’Adda bis heute ohne Motor.