Mit ihren rotierenden Schaufelrädern wirbeln Tretboote, eine viel genutzte Attraktion an Flüssen und Seen, den Untergrund auf und stören somit die Lebenswelt im Flachwasser. Eine Lösung könnte der Flossenantrieb sein, der strömungstechnisch günstig ist und das Wasser weniger verwirbelt.

Auf der diesjährigen Industrie-Messe in Hannover präsentierte das auch mit Bionik befaßte Zoologische Institut der Universität des Saarlandes in Saarbrücken ein entsprechendes Modell (links). Als Vorbild diente nicht die senkrecht stehende Schwanzflosse von Fischen, sondern die waagrecht stehende von Walen, weil deren Schlag sich leichter technisch umsetzen läßt: Das Antriebsblatt schwingt, bewegt über einen Hebel, von oben nach unten und zurück. Ein auf der Tretkurbelwelle exzentrisch umlaufender Bolzen bewegt sich dazu in der ovalen Nut des Schwinghebels (rechts).

Die langsame zyklische Tretbewegung der menschlichen Beine kann gut in eine Flossenbewegung mit ebenfalls zyklischem Kraft- und Geschwindigkeitsverlauf umgesetzt werden – besser sogar als die schnelle Rotation eines Elektro- oder Verbrennungsmotors. Die Flosse aus Faserverbundwerkstoffen ist elastisch, biegt sich also leicht beim Schlag und erzeugt so den strömungstechnisch günstigen Anstellwinkel.

Wie üblich ist das Tretboot als Katamaran konzipiert. Das 30 Zentimeter lange und 20 Zentimeter breite, von einem Elektromotor betriebene Demonstrationsmodell erwies, daß das Konzept realisierbar ist, aber noch grundlegende Probleme zu lösen sind. So ergaben sich bei der gewählten Geometrie des Rumpfes und dem großen Abstand zwischen Flosse und Querachse Stampfbewegungen mit einer Eigenfrequenz von drei Drehschwingungen pro Sekunde. Flossengebundene Wirbel tragen zudem bei der horizontalen Flossenstellung nicht zum Schub bei, sondern erzeugen auf- und abtreibende Kräfte, die das Stampfen weiter verstärken können. Ein gutes Schwimmverhalten ergab sich in den Vorversuchen deshalb nur bei einem Schlag pro Sekunde; die maximale Geschwindigkeit des Modells beträgt dann eine halbe Bootslänge pro Sekunde. Durch Optimierung der Rumpfkonstruktion und der Antriebsanordnung dürften sich diese Probleme lösen lassen. (K.-D.L.)


Aus: Spektrum der Wissenschaft 8 / 1995, Seite 72
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