Patentes
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Montag • 11:30
16.6.2003
Wasserdampf-Luftschiff
Christoph Podewils

Die Entwicklung des Transportluftschiffs Cargolifter ist mit einer ziemlichen Bruchlandung zu Ende gegangen. Man könnte also meinen, dass die Zeiten für Experimente mit der "Leichter-als-Luft-Technik" gerade nicht die besten sind. Was die industrielle Großtechnik angeht, mag das stimmen. An Universitäten aber weht ein anderer Wind und der bringt manchmal merkwürdige Ideen aus früheren Tagen mit, die noch immer darauf warten, verwirklicht zu werden. So war es auch mit einem Ballon-Experiment aus dem Dampfzeitalter.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllgas für Luftfahrzeuge und besteht darin, dass überhitzter Wasserdampf bei einer Temperatur von über 100 Grad darin benutzt wird. Das Füllgas lässt sich namentlich bei Luftschiffen mit Vorteil benutzen.

So steht es in einer Patentschrift des Kaiserlichen Patentamtes aus dem Jahre 1908. Einer Zeit, die wir mit tonnenschweren Dampfmaschinen in Verbindung bringen und nicht mit leichten Flugkonstruktionen. Der Berliner Erfinder Hugo Erdmann hatte sich von diesem scheinbaren Widerspruch befreit. Er wusste, dass Wasserdampf leichter als Luft ist und nach oben steigt. Deshalb eignet er sich, um Zeppeline und Ballone zum Fliegen zu bringen. So wie Helium, Wasserstoff oder Heißluft auch.

Das Problem beim Wasserdampf ist nur, dass er nicht kondensieren darf. Wenn man ne leichte Isolation hätte, dann könnte man das verhindern und dann könnte man die doppelte Tragkraft vom Wasserdampf auch ausnutzen gegenüber Luft.

Erzählt Stefan Skutnik, Student der Luft- und Raumfahrttechnik in Berlin. An der leichten Isolierung haperte es aber rund 100 Jahre lang - die Eiderdaunen, mit denen der Erfinder Hugo Erdmann den heißen Dampf vor der kalten Umgebung schützen wollte, isolierten nicht gut genug. Schnell war der Ballon nass wie ein Waschlappen und blieb am Boden gefesselt. Bis vor kurzem. Denn Studenten an der Technischen Universität Berlin haben einen Dampfballon gebaut, der tatsächlich fliegt. Von der Form her sieht er aus, wie ein normaler Heißluftballon. Seine Farbe aber ist ziemlich ungewöhnlich - silbrig glänzend. Das liegt an seiner neuartigen Hülle - dem Geheimnis des Dampfballons. Der Luft- und Raumfahrtingenieur Alexander Bormann verrät, was es damit auf sich hat.

Wir verfügen seit einigen Wochen über den leichtesten Isolationswerkstoff, den man für solche Zwecke sich denken kann. Das Material aufgebaut aus mehreren Lagen Polyesterfolie, die ist aluminisiert. Man kann es mit Lasagne vergleichen, nur das ist natürlich lange nicht so schwer und Isolationswirkung entsteht einerseits aus der Luftschicht, die sich aufbaut zwischen zwei Lagen und andererseits aus der Reflexionswirkung. In unserem Fall haben wir mindestens fünf Lagen an der dünnsten Stelle, an der dicksten Stelle an der Oberseite des Ballons sind 19 Zentimeter Isolation aufgebracht.

Die verwandeln den Ballon in so etwas wie eine fliegende Thermoskanne. Rund sieben Meter hoch ist sie und mit Seilen am Boden gefesselt - eine Halle ist schließlich kein Flugplatz. Der Dampf für die Ballonhülle kommt natürlich nicht aus einem pfeifenden Teekessel und auch nicht aus einer stampfenden Dampfmaschine. Die Berliner setzen auf moderne Technik. Stefan Skutnik:

Das ist der Dampferzeuger, da wird Wasserstoff und Sauerstoff verbrannt, direkt, das ist eine 3000 Grad heiße Flamme ungefähr und da wird dann mit destilliertem Wasser wird dazu gemischt und das soweit abgekühlt auf die Temperatur, die wir haben wollen, also zwischen 120 und 300 Grad und die geht dann hier durch die isolierte Leitung da, und wenn man den Ballon befüllt, dann da oben, durch diesen Einfüllstutzen hinein.

Trotz der hohen Temperaturen ist der Dampfballon aber kein Energiefresser. Neben dem Dampferzeuger braucht er nur einen ganz kleinen Brenner - sozusagen das Stövchen unter der Thermoskanne, das ausgleichen muss, was an Wärme doch noch durch die Isolierung entwischt. Die Dampftechnik ist dabei so sparsam, dass zehn Mal längere Flüge möglich sind, als mit einem Heißluftballon - bei gleichem Gewicht und der halben Größe. Alexander Bormann:

Helium ist sehr teuer und Heißluft hat ne relativ geringe Tragkraft. Und Dampf ist eigentlich eine Kompromisslösung, derart, dass es lange nicht so kostenaufwendig ist in der Herstellung und es besitzt die doppelte Tragkraft von Heißluft. Durch diesen Gewinn an Tragvermögen kann man ohne Probleme die Isolation, die man natürlich braucht auch wieder wettmachen, das ist Zusatzgewicht und zusätzlich kann man aber auch den Kraftstoffverbrauch reduzieren. Und der ist in diesem Fall etwas zehn Prozent von dem was man bei Heißluftschiffen hat. Und man wird ein ganz anderes Produkt erzeugen mit ganz anderen Eigenschaften am Ende, als den Heißluftballon, den man bisher kennt.

Noch aber gibt es keine Firma, die einen Prototypen bauen will, in dem Menschen mitfliegen können. Das Volumen eines solchen Luftschiffs müsste rund 40 Mal größer sein als bei der Berliner Silberkugel. 1200 Kubikmeter statt 30 Kubikmeter Dampf. Lässt sich das Modellprinzip denn ohne größere Schwierigkeiten auf diese Größe aufblähen? Alexander Bormann:

Ich finde diese Frage ein bisschen früh, weil wir sind jetzt gerade dabei, wir haben jetzt gerade den Schritt gemacht, die letzten Skrupel zu verlieren, dass das Prinzip überhaupt funktioniert und den Übergang bis zu einer Alltagstauglichkeit und zu einer Einsatzreife, das sind sicherlich viele Monate und dann wird man darüber ein besseres Bild haben.

Das mag dazu führen, dass die fliegenden Thermoskannen eines Tages zum gewohnten Anblick am Horizont gehören. So wie heute Heißluftballone. Auch sie haben ihren großen Durchbruch erst in den vergangenen 40 Jahren erlebt - obwohl das Prinzip schon älter als zwei Jahrhunderte ist.
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