Das Problem des Windkraftschiffes.Wenn auch die nachfolgenden Zeilen noch keine erschöpfende Darstellung der neuen Erfindung Flettners, namentlich in zahlenmäßiger Hinsicht geben, so dürfte doch unseren Lesern die faßliche Erläuterung der Grundlagen willkommen sein.Die Schriftleitung. Von Wilhelm Buchmann. BUCHMANN, Das Problem des Windkraftschiffes. Ueber das eigentliche Wesen der jüngsten, aufsehenerregenden Erfindung Anton Flettners, des Windkraftschiffes, ist trotz der zahlreichen Pressenachrichten bisher so gut wie nichts in die breite Oeffentlichkeit gedrungen. Selbst in Kreisen von Fachleuten tappt man vielfach noch im Dunkeln und man hört die widersprechendsten Ansichten und Erklärungsversuche. Und doch ist die Sache einfach, wenn man sich die physikalischen Grundlagen vor Augen hält. Den äußeren Aufbau des Versuchschiffes, des Motorschoners „Buckau“, das von der Friedr. Krupp A.-G. – Germaniawerft Kiel, nach Flettners Ideen umgebaut wurde, zeigt im wesentlichen unser Bild 1: Textabbildung Bd. 339, S. 221 Abb. 1. Ueber dem glatten, 60 Meter langen Rumpf erheben sich auf dem Deck an Stelle der Masten zwei 15,6 m hohe, völlig glatte, senkrecht stehende Metallzylinder von 2,8 m Durchmesser. Sie sind aus 1 mm starkem Stahlblech hergestellt, und können von in ihrem Inneren angeordneten, verhältnismäßig kleinen Elektromotoren von je 11 kW um je einen aus dem Rumpf aufsteigenden Mast, um den sie gelagert sind, gedreht werden. Das Gewicht beider Hohlwalzen mit ihren Lagermasten beträgt trotz des massigen Eindrucks nur etwa den fünften Teil der bisher für ein gleich großes Schiff notwendigen Takelung. Außer einem Steuerstand sind keine weiteren Aufbauten vorhanden. Das Schiff gewährt also einen gänzlich ungewohnten, fremdartigen Anblick. Eine Maschinenanlage im Inneren des Schiffes erzeugt den notwendigen Strom für die Elektromotoren, die von einem einzigen Mann auf der Kommandobrücke mit Leichtigkeit beliebig gesteuert werden können. Wie wirkt nun die Einrichtung? Zum Verständnis betrachten wir den im Bild 2 in Draufsicht gezeichneten Zylinder. Angenommen, der Zylinder steht still und es trifft ihn ein Luftstrom in der Richtung der großen Pfeile. Die Luft staut sich dann an der Vorderseite und strömt an beiden Seiten um den Zylinder in Richtung der kleinen Pfeile herum. Auf der Vorderseite entsteht dadurch ein Ueberdruck und auf der Rückseite ein Unterdruck, der eine saugartige Wirkung auf den Zylinder ausübt. Infolge dieser beiden Kräfte, die in der gleichen Richtung wirken, sucht sich der Zylinder in der Richtung des Pfeiles B zu bewegen. Nun wollen wir uns den Zylinder schnell links herum gedreht denken und zwar mit größerer Umfangsgeschwindigkeit als die Windgeschwindigkeit (Bild 3). Auch die Zylinder des Versuchsschiffes laufen mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit von etwa 15 Metern in der Sekunde um, das ist bedeutend mehr als die gewöhnlich herrschenden Windgeschwindigkeiten, da 15 Meter in der Sekunde schon Sturm bedeutet. Die den Zylinder umgebende Luft haftet an seiner Oberfläche, genau so, wie z.B. Zigarrenrauch auf einer Tischplatte oder Nebel an Bäumen oder Bergen. Die Luftschichten rings um den Zylinder nehmen nun infolge der molekularen Reibung an dessen Umdrehung teil und zwar um so mehr, je näher sie sich am Zylinderumfang befinden. Hierin und in der Schnelligkeit der Umdrehung liegt das ganze Geheimnis der Erfindung. Betrachten wir nun das Bild 3 genauer, in dem die Verhältnisse der Klarheit wegen übertrieben dargestellt sind. Der Wind trifft dabei auf einen schnell umlaufenden Luftring. Auf der ganzen linken Seite und noch einem Teil der rechten oberen Seite wird der Wind von der kreisenden Luft mitgerissen- und er muß von dieser Luft beschleunigt werden. Hierdurch entsteht aber eine sehr hohe Luftverdünnung, ein Unterdruck, der um so größer wird, je größer der Unterschied zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders und der Windgeschwindigkeit ist. Der Zylinder wird also sozusagen in der Richtung des Pfeiles D angesaugt. Eine ähnliche Beobachtung kann man an einem Wasser- oder Luftstrahl und einem an einem Zwirnsfaden hängenden Korken oder dergleichen machen. Nähert man den Korken dem Strahl, und versucht man ihn dann fortzuziehen, so bleibt er infolge der Saugwirkung der vom Strahl mitgerissenen Luft seitlich am Strahl kleben. Auch die auf einem Luft- oder Wasserstrahl tanzende Kugel beruht auf der gleichen Erscheinung. Auf der anderen Seite des Zylinders wirkt nun aber die mitgerissene Luft der Windströmung entgegen. Hier staut sich daher die Luft und ihr Druck steigt bis zur Höhe des Staudrucks an, der nicht vor- oder rückwärts, sondern nur nach der Seite abfließen kann. Einem Ausweichen nach rechts setzen die ständig vom Wind und dem kreisenden Luftring zuströmenden Luftteilchen Widerstand entgegen und so bildet sich ein schräg rechts vom Zylinder stehendes Druckpolster. Diesem Druck sucht der Zylinder etwa in der Richtung des Pfeiles S auszuweichen. Auf den Zylinder wirken also zwei Kräfte: auf der einen Seite wird er angesaugt (Pfeil D), auf der anderen Seite dagegen gedrückt (Pfeil S). Der Unterdruck spielt dabei die bedeutend größere Rolle. Diese beiden Kräfte ergänzen sich und wirken in der Richtung des Pfeiles B. Der Zylinder wird sich also in dieser Richtung fortbewegen wollen. Damit sind die Grundzüge der Erfindung gegeben. Textabbildung Bd. 339, S. 222 Abb. 2. Setzen wir unseren Zylinder jetzt auf ein Schiff, wie das Bild 4 zeigt, so wird sich dieses vorwärts bewegen müssen. Kommt der Wind von der anderen Seite, so muß man die Drehrichtung natürlich umkehren, denn sonst würde es rückwärts fahren. Das Schiff kann sehr spitz gegen den Wind gestellt werden, da die Vortriebsrichtung äußerst günstig liegt, viel steiler, als dies beim gewöhnlichen Segelschiff der Fall ist. Das Kreuzen geht daher auch fast ohne einen Geschwindigkeitsverlust sehr schnell und sanft vor sich. Beim Ueberluvgehen wird der Zylinder gebremst und in der anderen Richtung wieder beschleunigt. Textabbildung Bd. 339, S. 222 Abb. 3. Textabbildung Bd. 339, S. 222 Abb. 4. Man sieht, daß sich das Problem bereits mit einem einzigen Zylinder lösen läßt. Das Versuchschiff hat nun aber deren zwei. Damit kann nicht nur die doppelte Leistung erzielt werden, sondern man hat das Schiff auch noch besser in der Hand, ja, man kann es ganz ohne Ruder steuern. Läßt man nämlich z.B. en vorderen Zylinder schnell umlaufen, während der hintere stillsteht, so wird, wie unser Bild 5 zeigt, dieser vom Wind in der Richtung B1 fortgedrückt, d.h., das Schiff schwenkt mit der Spitze gegen den Wind. Läßt man den hinteren Zylinder nun langsam anlaufen und dann immer schneller, so wandert die verschwenkende Kraft im Pfeilsinne herum, bis beim Gleichlauf mit dem Vorderzylinder beide Kräfte B wieder in der gleichen Richtung wirken. Will man die Spitze vom Wind abdrehen, so muß man den Vorderzylinder verzögern. Textabbildung Bd. 339, S. 223 Abb. 5. Ein außerordentlicher Vorteil liegt gegenüber dem gewöhnlichen Segler darin, daß das Schiff z.B. bei Gefahr ohne abzudrehen auf schnellstem Wege abgestoppt, ja sogar rückwärts bewegt werden kann, indem die Zylinderdrehrichtung einfach umgekehrt wird. Beim Fahren mit dem Winde sind die Verhältnisse etwa genau so günstig wie beim Segelschiff; obwohl dieses seine ganze große Segelfläche annähernd quer zum Winde stellen und ihn fast restlos ausnutzen kann, hat die Erfahrung gezeigt, daß es die verhältnismäßig schmalen Zylinder bei richtig gewählter Drehzahl gestatten, mit gleich guter Wirkung den Rückenwind zum Vortrieb heranzuziehen. Die zum Antrieb der beiden Zylinder notwendigen Motoren haben im Verhältnis zu der guten Windausnutzung, die nach den Versuchserfahrungen etwa das 10- bis 15fache gegenüber einem gleichgroßen Segelschiff beträgt, nur sehr wenig Leistung aufzuwenden. Sie haben in der Hauptsache nur die Beschleunigungsarbeit beim Anlassen der Zylinder zu leisten und die Luft- und Lagerreibung zu überwinden. Die erzielbaren Betriebsersparnisse werden sehr hoch bewertet. Die Versuche mit der „Burkau“ sind noch nicht abgeschlossen. Sollten die weiteren Ergebnisse die auf das Schiff gesetzten Hoffnungen bestätigen, so würde ein neuer Zeitabschnitt für die Segelschiffahrt anbrechen. Dabei könnten solche Anlagen für sich allein oder als wesentliche Bestandteile von Schraubenschiffen gebraucht werden. Dem deutschen Erfinder, Anton Flettner, gebührt das unbestrittene Verdienst, mit seiner überraschenden Neuerung dem Schiffswesen einen aussichtsvollen Weg gewiesen zu haben.