U-Boot

Ein U-Boot ist ein Boot, das tauchen, unter Wasser fahren und wieder auftauchen kann, wann seine Besatzung es will: Es nimmt Wasser in Tanks auf, um schwerer zu werden, und drückt es hinaus, um leichter zu werden. Cornelis Drebbel erprobte ab etwa 1620 in der Themse das erste Boot, von dem berichtet wird, dass es unter Wasser fuhr, ein gedecktes Ruderboot, das mit gefettetem Leder abgedichtet war.

Was es ist

Ein U-Boot ist ein Fahrzeug, das unter die Oberfläche tauchen, unter Wasser fahren und wieder auftauchen kann, wann seine Besatzung es beschließt. Ein Boot schwimmt, weil es weniger wiegt als das Wasser, das es ganz eingetaucht verdrängen würde. Zum Tauchen muss ein U-Boot so schwer werden wie dieses Wasser oder etwas schwerer, zum Auftauchen muss es wieder leichter werden, ohne seine Form zu ändern. Das gelingt, indem es Wasser in Tanks einlässt und wieder hinausdrückt.

Ein U-Boot braucht außerdem einen Rumpf, der dicht bleibt und nicht zusammengedrückt wird, wenn das Wasser mit der Tiefe stärker presst, einen Antrieb und eine Steuerung unter Wasser und Luft für die Besatzung. Die ersten U-Boote wurden gerudert oder mit Händen und Füßen angetrieben, hatten nur die eingeschlossene Luft an Bord und blieben höchstens einige Stunden unten. Spätere fuhren mit Motoren und Batterien, und ein Atom-U-Boot erzeugt seine Luft selbst und kann viel länger getaucht bleiben.

Der Brandtaucher, 1850 in Kiel von Wilhelm Bauer mit der Maschinenfabrik Schweffel & Howaldt gebaut, war ein frühes U-Boot mit Muskelantrieb. Sein Rumpf aus genieteten Platten, geformt wie ein feister Seehund, hatte kleine Fenster, oben eine Luke und am Heck Schraube und Ruder. Innen liefen zwei Männer in zwei mannshohen Treträdern, die die Schraube drehten, während ein dritter steuerte. Zum Tauchen ließ man Wasser in den unteren Rumpf, und Schwengelpumpen mit Hebeln leerten ihn wieder. Ein gusseisernes Gewicht, das sich vor und zurück schieben ließ, hielt das Boot waagerecht. Beim Metall gehen die Quellen auseinander: Eisenblech nach den meisten Darstellungen, Stahl nach dem Deutschen Museum.

Wie es funktioniert

Das Gewicht des U-Boots und das Gewicht des verdrängten Wassers entscheiden, ob es steigt oder sinkt. An der Oberfläche sind seine Tauchtanks voller Luft. Bei vielen modernen Booten liegen diese Tanks zwischen dem starken Druckkörper, in dem die Besatzung lebt, und einer dünneren Außenhülle. Jeder Tank hat oben Entlüftungsventile und unten Öffnungen.

Zum Tauchen öffnen sich die Entlüftungen oben an den Tauchtanks: Die Luft entweicht und von unten flutet das Meer hinein.

Zum Tauchen öffnet die Besatzung die Entlüftungen. Die Luft entweicht nach oben, Wasser strömt durch die unteren Öffnungen ein, und das Boot sinkt ein, bis es etwa so viel wiegt wie das verdrängte Wasser. Dann werden kleinere Trimmtanks an Bug und Heck eingestellt, indem man Wasser zwischen ihnen oder nach außenbords pumpt, damit das Boot weder steigt noch sinkt und waagerecht liegt. Die Tiefenruder, kurze Flossen am Bug oder am Turm und am Heck, neigen das fahrende Boot nach oben oder unten, ein wenig wie Flügel. Zum Auftauchen werden die Entlüftungen geschlossen und Druckluft aus festen Flaschen in die Tanks geblasen. Sie drückt das Wasser durch die unteren Öffnungen hinaus, und das Boot steigt.

Das Wasser presst umso stärker, je tiefer das Boot fährt: etwa eine Atmosphäre mehr je 10 m Meerwasser. Der Druckkörper muss diesem Druck auf jedem Quadratzentimeter standhalten, und er ist im Querschnitt rund, weil ein Zylinder oder eine Kugel die Last gleichmäßig verteilt. Wandstärke und Werkstoff bestimmen, wie tief das Boot tauchen kann. Frei bewegliches Wasser im Boot ist eine eigene Gefahr: Es läuft zum tieferen Ende und verstärkt die Neigung. So geschah es beim Tauchversuch des Brandtaucher am 1. Februar 1851, als Wasser eindrang, zum Heck lief und das Trimmgewicht mitrutschte.

Ein Motor, der seine Luft aus der Atmosphäre ansaugt, kann in einem geschlossenen Rumpf unter Wasser nicht laufen. Die ersten Boote nutzten Muskelkraft. Ab etwa 1900 hatten die meisten über Wasser einen Benzinmotor, später einen Diesel, der auch die Batterien lud, und unter Wasser einen Elektromotor. Seit dem Zweiten Weltkrieg erlaubte der Schnorchel, ein über die Wellen ausgefahrenes Rohr für die Zuluft und eines für die Abgase, die Diesel getaucht auf Sehrohrtiefe zu betreiben. Ein Kernreaktor braucht überhaupt keine Luft, und die Atemluft der Besatzung wird dann an Bord erzeugt.

So geht’s

Blasen in den Schlauch drückt das Wasser durch die Löcher unten hinaus, und das Modell steigt.

Eine Plastikflasche ergibt ein funktionierendes Modell eines Tauchtanks. Nehmen Sie eine saubere Plastikflasche mit Verschluss, einige Münzen oder flache Unterlegscheiben, wasserfestes Klebeband, Knetmasse und ein Stück biegsamen Kunststoffschlauch oder einen langen Trinkhalm. Lassen Sie einen Erwachsenen mit der Spitze einer Schere oder einem kleinen Handbohrer eine Reihe kleiner Löcher entlang einer Seite der Flasche machen. Kleben Sie die Münzen entlang derselben Seite fest. Diese Seite wird die Unterseite: Das Gewicht hält sie unten, und die Löcher lassen das Wasser unten ein und aus.

Machen Sie in den Verschluss ein Loch, gerade groß genug für den Schlauch, stecken Sie ihn hindurch und dichten Sie ringsum mit Knetmasse ab. Schieben Sie den Schlauch so weit hinein, dass sein inneres Ende an der oberen Flaschenwand liegt, wo sich die Luft sammeln wird. Schrauben Sie den Verschluss auf.

Legen Sie die Flasche mit den Löchern nach unten in eine Badewanne, eine tiefe Schüssel oder ein durchsichtiges Becken voll Wasser und lassen Sie Wasser durch die Löcher einströmen, während die Luft durch den Schlauch entweicht. Die Flasche füllt sich und sinkt. Blasen Sie dann sanft in den Schlauch. Die Luft sammelt sich oben, das Wasser wird durch die Löcher unten hinausgedrückt, und das Modell steigt. Lassen Sie die Luft wieder aus dem Schlauch, und es sinkt. Nehmen Sie Münzen hinzu oder weg, bis die leere Flasche schwimmt und die geflutete gerade eben sinkt. Eine Münze zum Verschluss oder zum Boden hin zu verschieben, neigt das Modell, wie es ein Trimmgewicht tut.

Sicherheit: Arbeiten Sie in Wasser, das nicht tiefer ist als eine Schüssel oder Badewanne, und beaufsichtigen Sie kleine Kinder in der Nähe von Wasser immer. Überlassen Sie das Schneiden des Kunststoffs einem Erwachsenen. Blasen Sie in den Schlauch, saugen Sie aber nie Wasser hindurch. Halten Sie elektrische Geräte vom Wasser fern. Bauen Sie nie etwas, das einen Menschen unter Wasser tragen soll, und schließen Sie nie jemanden in einen geschlossenen Behälter im oder am Wasser ein.

Geschichte und Entwicklung

Im Jahr 1578 beschrieb der Engländer William Bourne in einem Buch über Erfindungen ein Boot, das sinken und steigen sollte, indem es sein Volumen änderte: Teile sollten mit Schrauben ein- und ausgefahren und mit Leder abgedichtet werden. Er lieferte keine Zeichnung, und das Boot wurde nie gebaut. Der niederländische Erfinder Cornelis Drebbel, der in London für Jakob I. arbeitete, baute das erste Boot, von dem berichtet wird, dass es unter Wasser fuhr. Etwa von 1620 bis 1624 erprobte er es in der Themse: ein gedecktes Ruderboot, mit gefettetem Leder abgedichtet. Zeugen beschrieben es, doch keine Zeichnung und keine Notiz Drebbels ist erhalten, und seine genaue Bauweise ist unbekannt.

Im Jahr 1776, während des Amerikanischen Unabhängigkeitskriegs, steuerte Sergeant Ezra Lee David Bushnells Einmann-Boot Turtle in den Hafen von New York. Sein Fahrer drehte zwei Schrauben mit Hand oder Fuß, ließ zum Tauchen über ein Ventil Wasser in den Boden des Rumpfs ein und pumpte es zum Auftauchen wieder hinaus. Sein Versuch gegen das britische Flaggschiff HMS Eagle scheiterte. Am 1. Februar 1851 sank Wilhelm Bauers Brandtaucher bei einem Tauchversuch im Kieler Hafen mit dem Heck voran, je nach Bericht in 15 bis 18 m Tiefe. Bauer und seine beiden Begleiter, der Zimmermann Friedrich Witt und der Schmied Wilhelm Thomsen, warteten Stunden, während Wasser eindrang, bis der Druck innen dem Druck außen glich und sie die Luke öffnen und nach oben schwimmen konnten. Der Rumpf wurde 1887 gehoben und steht heute im Militärhistorischen Museum der Bundeswehr in Dresden.

Die Holland von 1900 fuhr über Wasser mit einem Benzinmotor und getaucht mit einem Elektromotor.

Am 17. Februar 1864 versenkte die konföderierte H. L. Hunley als erstes U-Boot ein feindliches Kriegsschiff, die USS Housatonic, und ging kurz darauf mit ihrer Besatzung verloren. John Hollands Holland VI, 1897 vom Stapel gelaufen, fuhr über Wasser mit einem Benzinmotor, der auch die Batterien lud, und unter Wasser mit einem Elektromotor. Die Marine der Vereinigten Staaten kaufte sie am 11. April 1900 und stellte sie im Oktober als USS Holland in Dienst. Später ersetzten Dieselmotoren die Benzinmotoren in den amerikanischen U-Booten. Am 17. Januar 1955 meldete die USS Nautilus, das erste U-Boot mit Kernreaktor, dass sie mit Atomkraft in Fahrt sei.