Unter Wasser

Der Traum des Menschen, länger zu tauchen als es die menschliche Lunge ermöglicht, ist mindestens genauso alt wie der Traum vom Fliegen. In einer Kapsel wie ein Fisch im Meer zu schwimmen – das versuchten die Menschen schon in der Antike und im Mittelalter. Der Italiener Roberto Valturio zeichnete im Jahr 1472 eine U-Boot-Skizze, die der äußeren Form heutiger U-Boote schon sehr nahekommt. Im Jahr 1851 startete der deutsche Erfinder Wilhelm Bauer einen Tauchversuch mit seinem Brandtaucher. Es ist das erste moderne U-Boot, das der Erfinder nach seinen Plänen bei der Maschinenfabrik und Eisengießerei Schwefel & Howaldt in Kiel bauen ließ. Seit 1959 baut mtu Motoren für U-Boote, die in allen Meeren der Welt auf Tauchkurs gehen. Doch wie bewegt sich ein U-Boot? Wie wird ein U-Boot gebaut und wie funktioniert ein Dieselmotor unter Wasser? MTU-U-Boot-Experte Arndt von Drathen und Dr. Ute Arriens von Thyssen-Krupp Marine Systems geben Antworten darauf.

Woher bekommt der Motor Luft und wo gehen die Abgase hin?

Das Ladeaggregat des U-Boots kann nur bei Schnorchelfahrt betrieben werden, denn der Motor braucht Luft für die Verbrennung des Kraftstoffs. Das U-Boot fährt dazu wenige Meter unter der Wasseroberfläche. Die Luft für den Dieselmotor wird über den sogenannten Schnorchel angesaugt und gelangt so in den Maschinenraum zum Motor. Damit das U-Boot unentdeckt bleibt, sollte die Schnorchelfahrt jedoch so kurz wie möglich sein. Die Abgase werden unterhalb der Wasseroberfläche vom Motor ins Wasser gedrückt. Pro Meter Wassersäule oberhalb des Abgasaustritts muss ein zusätzlicher Abgasdruck von 100 Millibar vom Motor erzeugt werden, damit kein Wasser in den Motor laufen kann. Das funktioniert nur mit einem speziellen von mtu entwickelten Ladeluftsystem.

Wie wird ein U-Boot angetrieben?

Bei U-Booten mit diesel-elektrischem Antrieb treibt ein Dieselmotor ein Ladeaggregat an. Das Aggregat funktioniert dann wie ein Ladegerät und lädt die Batterien mit elektrischem Strom. Mit diesem Strom wird der Propellermotor angetrieben, der wiederum den Propeller rotieren lässt. Neben U-Booten mit Dieselmotoren oder Brennstoffzellen gibt es auch Atom-U-Boote mit einem Nuklearreaktor zur Stromerzeugung.

Wie funktioniert ein Brennstoffzellen-System für U-Boote?

ThyssenKrupp Marine Systems hat als einziger Anbieter eines außenluftunabhängigen Brennstoffzellen-Antriebs schon zahlreiche Anlagen erfolgreich in Betrieb genommen. Für einen solchen zusätzlichen Energieerzeuger benötigt das U-Boot flüssigen Sauerstoff und Wasserstoff an Bord. Beides wird den Brennstoffzellen zugeführt, die daraus elektrischen Strom produzieren. Das ist wie die Elektrolyse, die man aus dem Schulunterricht kennt – nur umgekehrt. Neben dem erzeugten elektrischen Strom bleibt als Abfallprodukt reines Wasser übrig.

Wie lange kann ein U-Boot auf Tauchfahrt bleiben?

U-Boote mit diesel-elektrischem Antrieb müssen in der Regel alle paar Tage auftauchen, damit das Ladeaggregat betrieben und die Batterien wieder geladen werden können. Doch mit einem speziellen Brennstoffzellen-System können U-Boote auch länger auf Tauchkurs bleiben. Der Rekord – durch ein U-Boot der HDW Klasse 212A aufgestellt – liegt bisher bei 14 Tagen. Falls ein U-Boot nicht mehr auftauchen kann, muss die Überlebenszeit für die Besatzung aufgrund einer Vorschrift mindestens sechs Tage betragen.

Wie funktioniert der Schnorchel bei starkem Seegang?

Bei starkem Wellengang schließt ein Deckel kurzzeitig die Schnorchelöffnung, damit kein Wasser über den Schnorchel in das U-Boot läuft. In dieser kurzen Zeit dient das Luftvolumen im U-Boot als Puffer zur Luftversorgung des Motors.

Wie lange dauert der Bau eines U-Bootes?

Im Gegensatz zu Überwasserschiffen bewegen sich U-Boote dreidimensional im Raum und im Vergleich zu Flugzeugen müssen sie auch ohne Antrieb im Wasser schweben können. Neben dieser technischen Herausforderung kommen noch eine Vielzahl von Lebenserhaltungs-, Kommunikations-, und Navigationssystemen beim Bau mit dazu. Alles muss auf engstem Raum integriert werden. Jeder U-Boot-Typ muss daher sehr sorgfältig konstruiert und geplant werden. Die Abstimmungsarbeit zwischen Kunde, Werft und Lieferanten kann Jahre in Anspruch nehmen, bevor die Werft mit dem ebenfalls einige Jahre dauernden Bau der Boote beginnen kann. Die Vorbereitung für die Entwicklung des 4000er-U-Bootaggregates von mtu hat zwei Jahre in Anspruch genommen und die Entwicklung bis zur ersten Auslieferung an den Kunden wird nach fünf Jahren abgeschlossen sein.