U-Boot

U-Boote oder Unterseeboote sind spezielle Schiffe, die für Fahrten unter Wasser gebaut sind. Aufgrund ihrer Konstruktion können sie im Wasser schwimmen, unter Wasser schweben, sinken oder steigen. Erreicht wird das durch spezielle Tauchzellen oder Tauchtanks, in denen sich als Ballast Wasser veränderlicher Menge befindet.

Historisches

Erste Tauchboote oder Unterwasserboote wurden schon im 17. Jahrhundert gebaut. So konstruierte angeblich bereits 1622 der niederländische Naturforscher CORNELIUS DREBBEL ein Boot, das durch Ruderer angetrieben wurde.
1776 baute der US-amerikanische Marine-Ingenieur DAVID BUSHNELL das U-Boot "Turtle", ein schildkrötenartiges Boot, das für einen Mann vorgesehen war und mit einem Handpropeller angetrieben wurde.
Im Auftrag NAPOLEONs entwickelte der amerikanische Ingenieur ROBERT FULTON innerhalb von 3 Jahren ein zigarrenförmiges U-Boot, das 1800 fertiggestellt wurde und den Namen "Nautilus" erhielt. Das 1-Mann-Boot war 6,48 m lang und 1,94 m breit. Es wurde durch eine handbetriebene Schraube angetrieben und verfügte bereits über ein Tiefenruder zur Veränderung der Tauchtiefe.
1850 konstruierte der deutsche Ingenieur WILHELM BAUER die ersten deutschen Unterseeboote, die "Brandtaucher".
1863 lief in Frankreich das erste U-Boot mit Motorantrieb vom Stapel. Das 420-t-Boot wurde unter Wasser mit einem pressluftbetriebenen Kolbenmotor und über Wasser mit einer Dampfmaschine angetrieben.
1906 läuft bei der Germaniawerft in Kiel das Unterseeboot U 1 vom Stapel. Es ist das erste U-Boot für die deutsche Marine und ist für 30 m Tauchtiefe ausgelegt. Dieses Boot wird intensiv erprobt und ist Grundlage für den Bau weiterer U-Boote, die im Ersten Weltkrieg in größerer Anzahl eingesetzt werden, vor allem von deutscher Seite.

Für Kriegszwecke wurden in Vorbereitung des 2. Weltkrieges in den dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts neue U-Boote entwickelt. Insgesamt wurden bis 1945 allein in Deutschland etwa 1150 U-Boote gebaut, 820 gelangten zum Einsatz, davon gingen 718 verloren. Der U-Boot-Krieg wurde vor allem gegen die Handelsschifffahrt geführt.

1954 wurde in den USA das erste Unterseeboot mit Kernreaktorantrieb in Betrieb genommen. Die "Nautilus" war 98 m lang und 8,5 m breit, erreichte unter Wasser maximal 20 Knoten und hatte 109 Mann Besatzung. 1958 untertauchte dieses U-Boot erstmals die nordpolare Eiskappe. In der Folgezeit wurden auch in der Sowjetunion atombetriebene U-Boote gebaut.

Heute existieren neben dieselbetriebenen kleineren U-Booten, von denen einige wenige für Forschungszwecke genutzt werden, eine ganze Reihe amerikanischer, russischer, britischer und französischer Atom-U-Boote, die mit Atomraketen ausgerüstet sind und die monatelang unter Wasser bleiben können. Mehrere dieser Atom-U-Boote (amerikanische und russische) sind gesunken.

Aufbau und Wirkungsweise

Bild 4 zeigt den Aufbau eines U-Bootes. Hauptteil ist der Druckkörper mit einem meist kreisförmigen Querschnitt. In diesem Druckkörper befindet sich alles, was gegen den Wasserdruck geschützt werden muss einschließlich der Wohn- und Aufenthaltsräume für die Besatzung. Der Druckkörper ist meist doppelwandig, damit bei einer Beschädigung der äußeren Hülle nicht sofort Wasser in die Innenräume dringt. Der Innenraum ist in Sektionen untergliedert, die durch Schotte wasserdicht voneinander abgeschlossen werden können. Vorn und hinten sind Tauchzellen angeordnet. In sie kann Wasser hineingelassen oder herausgeblasen werden. Ein Turm auf dem Rumpf dient als Einstieg und bei Überwasserfahrt als Bedienungs- und Beobachtungsstand. Am Bug und Heck angebrachte Tiefenruder ermöglichen die Veränderung der Tauchtiefe. Sie funktionieren ähnlich wie die Höhenruder von Flugzeugen. Als Antrieb nutzt man Dieselmotoren mit direktem Antrieb der Schraube, Elektromotoren (durch einen Dieselmotor wird ein Generator angetrieben, der die notwendige Elektroenergie erzeugt) oder Kernreaktoren (Erzeugung von Heißdampf, Antrieb von Turbinen und Generatoren).

Die Wirkungsweise eines U-Bootes beruht auf dem archimedischen Prinzip: Die Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft der verdrängten Wassermenge. Je nach den Bedingungen kann sich das U-Boot unterschiedlich bewegen.

Schwimmen: Wenn die Tauchzellen leer sind, sich also Luft in ihnen befindet, ist die Gewichtskraft des Bootes kleiner als die verdrängte Wassermenge. Das U-Boot schwimmt demzufolge an der Oberfläche und ragt z. T. aus dem Wasser.

Abtauchen: Durch Öffnen von Ventilen dringt von unten Wasser in die Tauchzellen und presst die Luft heraus. Das U-Boot wird schwerer als das von ihm verdrängte Wasser und sinkt demzufolge.

Schnorchelfahrt: Die Tauchzellen werden nur so weit mit Wasser gefüllt, bis sich das Boot unmittelbar unter der Wasseroberfläche befindet. Mit einem ausfahrbaren Sehrohr oder Periskop kann die Umgebung beobachtet werden. Über einen Schnorchel gelangt Luft ins Boot. Dieselbetriebene Boote können ihre Batterien aufladen.

Tauchfahrt: Eine Tauchfahrt erfolgt meist in einer bestimmten Tiefe. Das U-Boot schwebt dabei. Die Tauchzellen müssen demzufolge so gefüllt sein, dass die Auftriebskraft gleich der Gewichtskraft des Bootes ist. Die Lagestabilisierung erfolgt durch Regel- oder Trimmzellen, die Veränderung der Tiefe durch die Tiefenruder. Welche maximale Tiefe möglich ist, hängt vom Bau des Bootes ab. Das Forschungs-U-Boot "Trieste" erreichte eine Tiefe von etwa 11 000 m.

Auftauchen: Das U-Boot wird zunächst mithilfe der Tiefenruder bis unmittelbar zur Oberfläche gelenkt. Erst dann wird das Wasser in den Tauchzellen mit Druckluft ausgeblasen. Dadurch verringert sich die Gewichtskraft des Bootes. Es wird leichter als das von ihm verdrängte Wasser und schwimmt.