Luftkissenfahrzeug


Luftkissenfahrzeug
Saunders Roe Nautical 4 in Dover im Ruhezustand (das Luftkissengebläse ist abgeschaltet).
Hovercraft fährt auf den Strand
Amerikanisches militärisches Luftkissen-Landungsboot

Ein Luftkissenfahrzeug (engl. Hovercraft [ˈhʌvəɹˌkɹæft] bzw. air-cushion vehicle [ACV], Schwebeboot) ist ein Fahrzeug, das durch ein Luftpolster bzw. Luftkissen getragen wird. Es wird meist als Luftkissenboot für die Fahrt auf dem Wasser eingesetzt und dient zum Güter- und Personentransport, als Expeditionsfahrzeug oder als Hilfsfahrzeug bei Rettungsdiensten und Feuerwehren. Zum Führen ist eine der Fahrzeuggröße entsprechende Fahrerlaubnis für ein Wasserfahrzeug notwendig.

Inhaltsverzeichnis

Entwicklung

1875 meldete der Konstrukteur der ersten Torpedoboote, John Isaac Thornycroft, ein Patent für eine Luftkissentechnik an, setzte dies aber nicht in eine Konstruktion um.

Österreich-Ungarn

Am 2. September 1915 stach das erste voll funktionsfähige Luftkissenboot der Welt in See, das von Dagobert Müller von Thomamühl – einem Angehörigen der k.u.k. Kriegsmarine – entwickelt worden war. Gedacht als „schneller Torpedoträger“ erreichte das Versuchsgleitboot weit über 30 Knoten. Diese Geschwindigkeit wurde durch insgesamt fünf Flugzeugmotoren erreicht, von denen vier die beiden Schrauben antrieben und einer Luft unter den Bootskörper blies.

Die Hauptbewaffnung stellten zwei 35 cm Torpedos dar. Nach umfangreichen Probefahrten wurde das Projekt schließlich aus nicht nachvollziehbaren Gründen 1917 eingestellt (angeblich zu wenig Tragkraft, Einsatz nur bei glatter See, zu ungeschützt). Auch forderte die Luftfahrttruppe ihre wertvollen Motoren zurück, da man sich deren Kauf nicht leisten wollte.

Sowjetunion

Im Jahre 1927 wurden am Polytechnischen Institut am Don in der Sowjetunion Versuche mit einem Luftkissenapparat durchgeführt. Er hatte einen Durchmesser von 80 cm und wurde von einem Elektromotor angetrieben. Entwickelt wurde dieses Modell von W. I. Lewkow. Im Jahre 1934 war Lewkow Professor für angewandte Aerodynamik am Moskauer Institut für Flugzeugbau und führte im Frühjahr einer Sonderkommission, zu der der Aerodynamiker Prof. B. N. Jurjew und der Flugzeugkonstrukteur A. N. Tupolew gehörten, ein bedeutend vergrößertes Modell vor. Darauf hin erhielt er den Auftrag, ein Versuchsfahrzeug zu bauen. Dieses wurde im Jahr 1935 in den Werkstätten des Moskauer Instituts für Flugzeugbau realisiert und unter dem Namen L 1 im Sommer des gleichen Jahres erprobt. Es besaß eine Wasserverdrängung von 1,5 Tonnen, war dreisitzig und war zuletzt mit 140-PS-(103-kW-)Motoren ausgerüstet.

Im Jahre 1937 entstand dann das Luftkissenfahrzeug L5. Es bestand aus Duraluminium und war mit zwei 860-PS-(633-kW-)Flugzeugmotoren ausgestattet. Das Fahrzeug war 24 m lang, 5,35 m breit und hatte eine Wasserverdrängung von 8,6 Tonnen. Bei der Erprobung im Spätherbst des Jahres 1937 in der Koporsker Bucht des Finnischen Meerbusens erreichte es eine Geschwindigkeit von über 70 Knoten (130 km/h). In der Folgezeit entstanden bis zu 15 weitere Fahrzeuge, von denen L 9 und L 11 belegt sind. Die Boote der L-Serie sind alle im Zweiten Weltkrieg zerstört worden und die Weiterentwicklungen wurden während des Krieges eingestellt.

Trotz der guten amphibischen Eigenschaften zu Wasser und zu Lande besaßen diese Fahrzeuge aufgrund der gewählten vorne und hinten offenen Katamaranbauweise eine zu geringe Tragfähigkeit, da der Luftverbrauch sehr hoch und der zum Schweben notwendige Überdruck relativ gering war. Nach dem Krieg arbeitete Lewkow als Chefkonstrukteur für Lufkissenfahrzeuge und starb 1954.

Großbritannien

Im Westen wurde das Luftkissenboot in den 1950er-Jahren durch den britischen Ingenieur Christopher Cockerell entwickelt. In ersten Experimenten mit leeren Blechdosen, einem Föhn und Küchenwaagen bewies er das Luftkissenprinzip. Später ließ er ein 60 cm langes Arbeitsmodell bauen. Im Jahr 1955 ließ er das Gerät patentieren und nannte es Hover Craft. Der besondere technische Kniff dabei war eine doppelwandige Führung des Luftstroms an der Außenkante des Fahrzeugs, so dass dieser an Druck gewann und damit überhaupt in der Lage war, das Fahrzeug mit vergrößerter Effizienz vom Boden abzustoßen. Cockerells Grundversion basierte auf einem vollkommen steifen Körper.

Erste fahrfähige Modelle des Konzepts erwiesen sich als durchweg tauglich. Die Fähigkeit zur Fahrt über Wasser wurde ebenfalls erfolgreich nachgewiesen. Mit Ausnahme der begrenzten Steigungsfähigkeit und der maximalen Hindernisgröße von (je nach Modell) bis zu 25 cm stellte sich das Fahrzeug als für alle Untergründe geeignet heraus, einschließlich Eis und Wüstensand. Einfluss auf die maximale Geschwindigkeit von typisch rund 60 km/h hatte der Untergrund kaum.

1957 führte Cockerell sein Gerät dem britischen Militär vor. Dies war zwar zunächst nicht unmittelbar daran interessiert, so wurde die Seetüchtigkeit bei hohem Wellengang in Frage gestellt. Man stufte es jedoch als ein Objekt der nationalen Geheimhaltung ein, so dass Cockerell seine Erfindung ein Jahr lang nirgends vorführen durfte. Zu Irritationen führte auch, dass das Objekt keiner der etablierten Waffengattungen Marine, Luftwaffe oder Heer eindeutig zugeordnet werden konnte.

Nach der Freigabe (declassification) 1958 konnte er schließlich die National Research Development Corporation, eine von der britischen Regierung finanzierte Organisation, überzeugen, das Gerät für kommerzielle Zwecke zu entwickeln.

Im Frühling 1959 überquerte das erste vollwertige Luftkissenfahrzeug, die SR.N1, den Ärmelkanal bei glatter See.

Eine wesentliche funktionale Komponente der heutigen Bauweise wurde später im Laufe der Erprobung vom britischen Militär hinzugefügt: eine Gummi-Schürze, die das Luftkissen wesentlich besser gegenüber unebenen Untergründen abdichten konnte und so zu geringeren Verlustströmungen und einem größeren Bodenabstand beitrug. Die Nachfolgemodelle wurden von den britischen Streitkräften unter anderem in Langstreckentests über einige hundert Kilometer in der Libyschen Wüste und dem kanadischen Eismeer erfolgreich erprobt. Die Briten besitzen heute eines der wenigen Bataillone mit Luftkissenbooten.

Hovercraft zur Isle of Wight
SR.N4 Hovercraft in Dover

1962 wurde in Großbritannien der erste reguläre Hovercraft-Passagierdienst im Norden von Wales aufgenommen. Wenig später folge eine Verbindung von Portsmouth nach Ryde auf der Isle of Wight, die bis heute von der Reederei Hovertravel bedient wird. 1966 wurden erstmal Verbindungen über den Ärmelkanal von Ramsgate und Dover nach Calais als reiner Passagierdienst angeboten.

Seinen Höhepunkt erreichte der Hovercraftbau in England mit den ab 1968 in Dienst gestellten Luftkissenfahrzeugen des Typs Saunders Roe Nautical 4. Sie waren die größten zivilen Luftkissenfahrzeuge der Welt und gleichzeitig die einzigen Luftkissenfahrzeuge, die neben Passagieren auch Automobile und Busse beförderten. Insgesamt wurden sechs Exemplare gebaut, die ab 1968 die reinen Passagierhovercrafts auf dem Ärmelkanal ablösten. Sie waren bis zum Jahr 2000 zwischen Dover und Calais im Einsatz.

Heute befinden sich zwei dieser Boote im einzigen Hovercraftmuseum der Welt in Lee-on-the-Solent und können dort nach Voranmeldung besichtigt werden. Da die jeweils vier Gasturbinen der Boote verkauft wurden sind sie heute nicht mehr einsatzbereit und sehen aufgrund der hohen Unterhaltskosten einem ungewissen Schicksal entgegen.

Im Bereich der kommerziellen Hovercrafts sind heute zahlreiche Boote von Griffon-Hoverworks im Einsatz. Diese Boote werden sowohl als Fähren (Porthmouth zur Ile of Wight) als auch als SAR Fahrzeuge eingesetzt. Zudem wurden vier Boote des Typs 2400 TD an die britische Marine verkauft, die damit ihre vier aus den Jahre 1993 bis 1995 stammenden 2000 TD ersetzt. Die Boote mit den Seriennummern 026 - 029 standen im Winter 2010/2011 zum Verkauf.

Frankreich

Die französischen Luftkissenfähren, die als eigene Entwicklungslinie unter Beteiligung des Ingenieurs Jean Bertin von der Société d'Etude et de Développement des Aéroglisseurs Marins (SEDAM) entwickelt wurden, werden als Naviplane bezeichnet. Insbesondere bei der Schürzenkonstruktion ging man eigene Wege. Statt einer großen, allerdings letztlich zur Stabilisierung unterteilten Kammer verwendete man zunächst eine Anzahl kleinerer Kammern. Das funktionierende Prinzip wurde schließlich zugunsten der einfacheren und kostengünstigeren englischen Bauweise aufgegeben. Bei den Fähren wurden die nach und nach verschleißenden Schürzen durch andere ersetzt.

Die Fähren wurden für den Fährendienst im Ärmelkanal und an der Küste der Biskaya eingesetzt. Insgesamt wurden drei verschiedene Typen entwickelt. Die N.102 war ein kleines Naviplane für bis zu zwölf Passagiere, die N.300 konnte 90 Passagiere befördern. 1977 wurde die N.500 gebaut, die mit 400 Passagieren und 60 Autos eine ähnliche Kapazität hatte wie die britischen SRN4 Mk III. Bereits zwei Wochen nach der ersten Testfahrt brannte die erste N.500 jedoch nach einer Explosion beim Start aus. Es wurde nur ein weiteres Exemplar gebaut, das von 1978 bis 1983 für die britische Reederei Seaspeed und deren Nachfolger Hoverspeed im Einsatz war. Aufgrund häufiger technischer Defekte wurde sie jedoch nach nur fünf Jahren ausgemustert und 1985 verschrottet. Die Werft SEDAM ging 1982 in Konkurs. Insgesamt wurden nur sechs N.102, zwei N.300 und zwei N500 gebaut, von denen heute keines mehr erhalten ist.

USA

Die US-Marine betreibt ebenfalls mehrere Hovercraft-Staffeln (LCAC), wobei die Fahrzeuge im Wesentlichen herkömmliche Landungsboote ersetzen und somit als Transporter genutzt werden. Für den Antrieb werden Gasturbinen benutzt. Das Fahrzeug wird durch mehrere schwenkbare Luftstrahlen vorangetrieben.

Technik

1. Propeller
2. Luftstrom
3. Turbine
4. Flexible Schürze
Funktionsprinzip des Luftkissenfahrzeugs

Vollhovercraft

Bei diesen Fahrzeugen ist der gesamte Rumpf rundherum mit einer flexiblen Schürze versehen. Durch Gebläse wird ein permanentes Luftkissen im umkleideten Bereich aufgebaut. Auf diesem Luftkissen schwebt das Boot quasi berührungslos über dem Boden oder Wasser, nur die Schürzen liegen bei unebenem Untergrund leicht auf.

Vollhovercrafts können sowohl im Wasser als auch an Land fahren, sie sind amphibisch. Der Antrieb erfolgt mit Propellern oder Impellern im Luftstrom, die Steuerung mit Luftrudern, ähnlich dem Leitwerk bei Flugzeugen.

Bekannte Muster sind:

  • SR.N4 der englischen Fährverbindung von Dover über den Ärmelkanal.
  • Das französische Gegenstück, die Naviplanes, die auch im Küstentransport eingesetzt wurden.
  • Militärische Hovercrafts amerikanischer und die teils weit größeren Landungsboote russischer Produktion.

Verwandte Konzepte

Schienenfahrzeuge

Parallel zu den Experimenten mit Magnetschwebetechnik gab es vor allem in Frankreich die Entwicklung der Luftkissenbahn Aérotrain unter Jean Bertin, zwischen 1965 und 1974. Nach einigen Geschwindigkeitsrekorden wurde das Projekt eingestellt, die meisten Fahrzeuge später durch Brand vernichtet oder abgewrackt. Der aufwändige aufgeständerte Fahrweg aus Beton und die anfängliche Verwendung von Propeller- oder Jet-Antrieb werden als Ursache angeführt, dass die Technik sich nicht durchsetzte.

Neben der Hochgeschwindigkeitsvariante gab es langsamere Fahrzeuge, die schließlich Praxisreife und Anwendung fanden. Zu nennen ist etwa die U-Bahn im österreichischen Serfaus. Die seitliche Schiene dient hier lediglich als Führung, der Zug läuft auf Luftkissen. Den Antrieb der Luftkissenbahn, die wenige Meter unter der Straße entlangläuft, übernimmt – wie bei einer Standseilbahn – ein seitlich verlaufendes Seil.

Bodeneffektgerät

Bodeneffektgeräte sind nur wegen des physikalischen Prinzips den Luftkissenfahrzeugen ähnlich. Sie nutzen den Bodeneffekt, bei dem gegenüber den frei fliegenden Flugzeugen höherer Auftrieb in Bodennähe entsteht, bedingt durch die Luftrolle, die sich unter dem Flügelprofil des Bodeneffektfahrzeuges fortbewegt. Grundsätzlich gilt hier die Unterscheidung zwischen einflügeligen Bodeneffektfahrzeugen, die den Bodeneffekt verlassen können und Flugzeugeigenschaften aufweisen und den Stauflügelfahrzeugen mit Tandem-Flügel-Konstruktionen, die als reine Bodeneffektfahrzeuge den bodennahen Bereich nicht verlassen können. Zu den einflügeligen Bodeneffektflugzeugen zählen die russischen Ekranoplane, die Konstruktionen von Alexander Lippisch, Hanno Fischer und die einfachen Stauflügel.

Von hoher technischer Bedeutung sind die Bodeneffektfahrzeuge nach dem Stauflügelprinzip des Dipl. Ing. Günther W. Jörg, auch Tandem Airfoil Flairboat genannt, die durch Anordnung von zwei Flügelpaaren mit Rumpf und Heckpropeller eine sichere Eigenstabilität und zuverlässige Bedienung innerhalb des Bodeneffektes gewährleisten.

Jörg 1 im Bodeneffektflug

Im Unterschied zu anderen Luftkissenfahrzeugen wie Hovercrafts wird das Luftkissen nicht durch zusätzliche Hilfsmittel (Gebläse) erzeugt, sondern entsteht infolge des Vorwärtschubs ausschließlich durch die spezielle Flügelform und Anordnung. Diese Tandem Airfoil Flairboats können den Bodeneffekt nicht verlassen und sind daher als Schiff bzw. Wasserfahrzeug eingeordnet und zugelassen.

Jörg 1 und Jörg 3 im Hafen

Jörg 2 auf der Nordsee

SES (Surface Effect Ships)

Ein SES ist ein Schiff in Katamaran-Bauweise mit zwei Rümpfen, wobei die Lücke zwischen den beiden Rümpfen an Bug und Heck durch je eine flexible Schürze aus Gummimaterial abgedichtet ist. Mit leistungsstarken Gebläsen wird permanent Luft in den Raum zwischen den Rümpfen und den Schürzen geblasen. Dadurch hebt sich das Boot teilweise aus dem Wasser und beginnt bei schnellerer Fahrt zu gleiten. Der Antrieb eines SES erfolgt mit herkömmlichen Schiffspropellern, die Steuerung mit konventionellen Ruderblättern. Mit SES sind Geschwindigkeiten von bis zu 60 Knoten erzielbar, sie sind jedoch nicht amphibisch. Dieses Konzept wird vereinzelt auch bei Kriegsschiffen verwendet, zum Beispiel bei der norwegischen Skjold- und der russischen Bora-Klasse.

Hoverplattformen

Eine Hoverplattform soll dem Lastentransport dienen, wobei das Luftkissen den Transport auch sperrigster und schwerster Lasten ohne gründlich vorbereiteten Weg ermöglichen soll. Das Konzept wurde bisher nicht realisiert.

Terraplane

Dies ist eine französische Variante eines geländegängigen, teils amphibischen Fahrzeuges auf Rädern oder Ketten mit Luftkissenunterstützung. Die Luftkissen werden direkt durch Turbinen oder Gebläse erzeugt, Düsen unterstützen die Wirkung. Die Schürzen befinden sich zwischen den Ketten bzw. Rädern.

Das interessante Konzept erwies sich als funktionsfähig. Technisch kann man die Entwicklung als Vorgänger der heutigen Hoverplattformen mit externen Zugmitteln ansehen.[1] [2]

Sport

Hovercrafts werden auch zum Sportbetrieb und in Wettbewerben genutzt. Sie haben meist um die 3 Meter Länge und erreichen mehr als 100 km/h; in Deutschland werden sechs Formelklassen gefahren.

Formel 1 Hovercraft Rennboot auf dem Tunisee bei Freiburg im Breisgau

Formel 1 = Keine Beschränkungen bezüglich Hubraum und Motorenzahl

Formel 2 = Keine Beschränkungen bezüglich Motorenzahl - Jedoch Gesamthubraum beschränkt auf max. 600 cm³ 2T / 750 cm³ 4T

Formel 3 = Keine Beschränkungen bezüglich Motorenzahl - Jedoch Gesamthubraum beschränkt auf max. 250 cm³ Die Formel 3 wurde mit der Rennsaison 2008 eingestellt, da in Europa (außer in der UK Serie) nur noch ein Fahrer angetreten war

Formel 50 = Nur ein Motor für Antrieb und Auftrieb, Beschränkungen bei Motortyp (Rotax 503 mit 500 cm³) und original Rotax Auspuffanlage. Motorleistung 54 PS.

Formel 35 = Gesamtleistung aller Motoren maximal 35 PS (wird insb. in UK gefahren)

Formel 25 = Gesamtleistung aller Motoren maximal 25 PS (wurde zuletzt bei der Weltmeisterschaft 2008 in Schweden gefahren. Bei der Weltmeisterschaft 2010 durch die Formel 35 abgelöst)

Formel S = Nur ein Motor für Antrieb und Auftrieb, sonst keine Einschränkungen.

Formel J = Junioren ab 11 Jahren, beschränkte Leistung

Formel N = Sammelgruppe für alle Neulinge - Keine Beschränkungen, jedoch unter ständiger Aufsicht der Rennleitung.

Unfälle

Im Laufe der Geschichte kam es weltweit nur zu zwei nennenswerten Unfällen mit Luftkissenbooten. Beim größeren wurde der Bootskörper eines Luftkissenfahrzeugs vom Typ Saunders Roe Nautical 4 gegen eine Kaimauer gedrückt, so dass durch ein Loch in der Außenhaut vier Personen zu Tode kamen. Im zweiten Fall kenterte ein Luftkissenboot bei schwerem Seegang, so dass die Retter sich entschlossen, den Rumpf aufzutrennen. Als Ergebnis dieser Maßnahme lief der Rumpf mit Wasser voll, wobei fünf Menschen umkamen.

Siehe auch

Weblinks

 Commons: Luftkissenfahrzeug – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

Quellen

  1. http://www.luftkissenzug.de/htm/a_idee.htm
  2. http://aernav.free.fr/Terraplane/Bc4/BC4.html

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