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Die Welt der Technik Jules Vernes: Fahrzeuge - Der „lenkbare“ Ballon Victoria |
Jules Verne Zitate sind rechts im Text wie gewohnt in blau dargestellt.
Henry Cavendish (Geb. am 10. Oktober 1731 in Nizza, gestorben am 10. März 1810 in Derbyshire / England). Er entdeckte Wasserstoff und Stickstoff und erforschte deren Eigenschaften. Weiterhin erforschte er die Zusammensetzung der Atmosphäre. Er gab dem Wasserstoff den Namen Hydrogen. (Bildquelle unbekannt)
Jean-François Pilâtre de Rozier (1756 bis 15. Juni 1785) Professor der Physik und Chemie in Reims. Er war gemeinsam mit dem Marquis d'Arlande der erste Ballonfahrer, gleichzeitig war er das erste Opfer der Luftfahrt. Bildausschnitt aus /4/.
Francesco Zambeccari (1752 bis 21.9.1812) Offizier, Gelehrter und Aeronaut. Er ging als besonders waghalsiger Pionier in die Geschichte der Ballonfahrt ein. Bildausschnitt: © Biblioteca Universitaria Bologna
Für die Recherche von weiteren Personen im Umfeld von Jules Verne
empfehle ich das
Quellenangaben, und vielleicht der Reiz etwas mehr darüber zu lesen? /1/ Thomas Ostwald: Jules Verne – Leben und Werk, Verlag A. Graff, Braunschweig 1978, 1982; Zitat Seite 20 /2/ Siegfried Augustin: Vision und Realität in Jules Verne Handbuch von Heinrich Pleticha (Herausgeber); 1992 Edition Stuttgart im VS Verlagshaus Stuttgart GmbH; Buch Nr. 05950 1; Zitat Seite 268 ff. /3/ Bernhard Krauth: Vierundzwanzig Minuten im Ballon; Originaltext von Jules Verne, Ersterscheinung 1873 im Journal d'Amiens; Übersetzt und kommentiert von B. Krauth, zitiert aus: Nautilus Nr. 3, Dezember 2002, Zeitschrift des Jules Verne Clubs Berlin; Seite 8 ff. /4/ Paul Wider: Menschen und Ballone – Dokumentation zur Geschichte der Ballonluftfahrt in Süddeutschland un der deutschsprechenden Schweiz; Bechtle Verlag Esslingen – München 1993; ISBN 3-7628-0516-4; Zitat Seite 51 /5/ Frank Franke: Ballone – Fahren mit dem Erdwind; Umschau Buchverlag Breidenstein GmbH, Frankfurt am Main 1993; ISBN 3-524-66030-4; Zitat Seite 119 /6/ ebenda, Seite 124 /7/ Jules Verne: „Fünf Wochen im Ballon“, A. Weichert Verlag Berlin, ca. 1920; Zitat Seite 19 ff. /8/ ebenda, Seite 51 /9/ ebenda, Seite 36 /9/ LE MONDE ILLUSTRE; Paris 20 Juli 1867; Ausgabe Nummer 556; Bildzitat von Seite 48; CF /6944/ Besonderer Dank gilt Garmt de Vries
von der Universität Utrecht / Niederlande, der mich mit der
Zuarbeit Kapazitive
Berechnung der Bunsenbatterie Fergussons unterstützte. Ein
Dankeschön auch an Prof. F. Stuhlpfarrer
(BRG Graz / Österreich) |
In seinen Voyages Extraordinaires, oder Reiseromanen wie sie früher auch im deutschsprachigen Raum genannt wurden, geht es natürlich oft um die Fragen der Fortbewegung. Konsequent nutzen die Helden Vernes alle damalig verfügbaren Möglichkeiten, wobei Verne in seiner Kreativität noch ergänzende Varianten „erfand“. Unter der Rubrik FAHRZEUGE darf natürlich eines nicht fehlen: Der Ballon. Eine besondere Variante die der Phantasie Vernes entsprang, ist der „lenkbare“ Ballon VICTORIA (Vehicles: The „manoeuvrable“ balloon >Victoria<) Der Traum vom lenkbaren Ballon
Es ist
nicht einfach das Thema „Verne und Ballonfahren“ niederzuschreiben.
Denn wo soll man beginnen? Die Faszination des Gedankens die Erde zu
verlassen und sich in das Luftmeer zu begeben, hatte Verne
schon früh
erfasst. So griff er in einer Kurzgeschichte 1851 eine wahre
Begebenheit aus der damaligen Luftfahrt auf, die er zu der
Geschichte
Aber Nadars Ballon war nur Inspiration – als technisches Vorbild im Roman konnte er nicht dienen, denn die Grundidee war zu verschieden. Am 4. Oktober 1863 konnte Nadars Gigant seine erste Fahrt unternehmen. Die Dimensionen des Gefährts waren gewaltig: Die Riesenhülle konnte 6000 Kubikmeter fassen und weiter ist in /2/ zu lesen: „Nadar startete mit seinem Ballon, dessen Gondel 1,2 Tonnen wog und 12 Passagiere aufnehmen konnte – nebst einer kleinen Druckerei zur Anfertigung von Flugblättern.“ Trotz des großen Publikumsinteresses war das Projekt nach seiner zweiten Fahrt, die haarscharf an einer Katastrophe vorbeischrammte, zu Ende. Kommerziell trug sich das Vorhaben nicht. Gigantismus allein schien nicht der überzeugendste Lösungsansatz zu sein ... (Bild links: Aufstieg des Nadarschen Ballons in Brüssel am 26. September 1864. Quelle: /5/ Seite 129 und Bild unten: Aufstieg des Ballons in Paris 1867 /9/) Allgemein wird das Thema Jules Verne und Ballone / Luftschiffe gern als kausale Einheit gesehen. Richtigerweise taucht das „Objekt“ Ballon in mehreren Romanen Vernes, und meist mit viel Detailkenntnis geschildert, auf. Ist er deshalb auch ein Ballonspezialist oder gar ein erfahrener Ballonfahrer? In der Praxis hat man Verne nur einmal in der Luft gesehen. Diese denkwürdige Luftreise fand am 29. September 1873 mit dem Ballon Météore, zusammen mit dem berühmten Aéronauten Eugéne Godard über Amiens statt. Vernetypisch wurde das Ereignis in der Kurzgeschichte Vierundzwanzig Minuten im Ballon festgehalten (Fakten aus /3/). Aber wenden wir uns wieder dem technischen Lösungsansatz des Romans Fünf Wochen im Ballon zu. Wir
erinnern uns: Der Roman sollte alle Puzzlesteine erforschter Regionen
der Expeditionen Nord- und Mittelafrikas, besonders auch die Mühen um
die Erforschung der Nilquellen, ideal vereinen. Als geeignetes
Verkehrsmittel dazu, natürlich auch als Sinnbild des technischen
Fortschritts, bot sich der Ballon an. Dabei musste aber im Roman eine
für damalige Verhältnisse riesige Distanz bei der Überquerung des
Kontinents überwunden werden. Neben der Entfernung musste sich Verne
natürlich auch eines der Grundprobleme der Ballonfahrt annehmen: Der
völligen Abhängigkeit des Ballons von vorhandenen Luftströmungen.
Unterstützt wurde das Unternehmen durch die ständig von Ost nach West
über Afrika wehenden Passatwinde. Aber Luftströmungen lassen sich nur
effektiv nutzen, wenn man diese wahlweise auch in den
unterschiedlichsten Höhen suchen kann. Gleichzeitig ist durch die Länge
der geplanten Expedition auch zwangsweise das Landen und Starten des
Ballons mehrmals vorzusehen.
Doch
genau diesem Prinzip des Gasfüllens und Gasablassens wollte Verne nicht
folgen. Innovativ setzte er auf ein anderes physikalisches Prinzip. Der
Ausgangspunkt der Idee Fergussons (Vernes) ist es gewesen, dass der
Gasvorrat im Ballon konstant bleibt: „Meine
Auf- und Abstiegsmittel bestehen einzig und allein in der Ausdehnung
oder Verdichtung des im Innern des Luftschiffes eingeschlossenen Gases
durch Anwendung verschiedener Temperaturen.“ /8/. Im
Klartext: Durch Erwärmung des Gasvorrates sollte ein Aufsteigen erwirkt
werden. Eine Ballonfahrt ohne Gasverlust kann man idealisiert im Roman
gelten lassen. Das dieses Wunschdenken nicht völlig unmöglich ist,
zeigt die folgende Qualitätseinschätzung der damaligen Ballone in einer
zeitgenössischen Auswertung des Einsatzes französischer Fluggeräte:
„Man erfährt, dass die französischen Militärballone nur relativ selten
und dann auch nur wenig nachgefüllt werden mussten, was für die
Qualität des verwendeten Hüllenmaterials spricht.“ (So beschrieben
1851, gefunden in /4/).
Ein weiteres Element der Konstruktion des Ballons Victoria war die doppelten Ballonhülle, auch Ballonet genannt. Diese Lösung wurde bereits von Ballonpionier Jean Baptiste Meusnier im Jahre 1793 vorgeschlagen. Später kam dieser Erfindung besonders bei Prallluftschiffen ein große Bedeutung zu, denn sie diente zum Volumenausgleich und damit zur Formerhaltung des Ballons / Luftschiffes bei unterschiedlichen Höhen und Drücken. Bei der Beschreibung des Ballons unserer Akteure, wird die Idee allerdings dem Erfindungsreichtum Fergussons zugeschrieben: „Doktor Fergusson war es nun nach langem Studium gelungen, durch eine sinnreiche Anordnung die Vorteile von zwei Ballons zu vereinigen, ohne ihre Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Er baute zwei Ballons von ungleicher Größe und schloss den einen in den anderen ein.“/9/ Auch die von Verne gewählte Kombination von Gasballon und Aufheizung war nicht so neu und es gab dazu sogar tragische Beispiele: Nach der erfolgreichen Kanalüberquerung mit dem Ballon von England nach Frankreich am 7. Januar 1785 durch Blanchard, gab es kurz darauf einen Nachahmer der Aktion, dies war Pilâtre de Rozier (siehe Bild und Erläuterungen links): „Dieser hatte weiterhin den Ehrgeiz, mit seinem Kombinationsballon aus Wasserstoff und Aufheizvorrichtung den Kanal in umgekehrter Himmelsrichtung zu meistern. ... Er stürzte schon kurz nach dem Start, nachdem seine Konstruktion in der Luft explodiert war, ab und starb an der Unglücksstelle.“/5/. Der
Italiener Francesco Zambeccari (siehe Bild und
Erläuterungen links) wartete 1803 mit einer verbesserten Roziere auf:
„Er baute tatsächlich den kombinierten Typ von Wasserstoffballon und
einem darunter befindlichen heizbaren Aggregat in Form eines
Spiritusbrenners. Die beiden gefährlichen Elemente Feuer und
Wasserstoff trennte er durch eine Eisenplatte. Ihn ereilte zwar nicht
wie Rozier das Schicksal einer Explosion, doch wurde ihm der
mitgeführte Spiritus zum Verhängnis. (der Spiritusvorrat
entzündete sich bei der Landung – Anmerkung A.F.) ... Sein
Resümee: Der Heizapparat funktioniert gefahrlos, seine Wirkung war aber
schlecht kontrollierbar.“ /6/ Zambeccari schätzte ein, dass sich die
Heißluftröhre im Wasserstoffballon bewährt hatte. Bei weiteren
Versuchen und erneuten Bränden im Ballon stürzte er 1812 tödlich ab,
was für erneute Schlagzeilen sorgte. Blaues Bild links:
So stellte sich der Illustrator Klaus Ensikat in der Ausgabe Fünf
Wochen im Ballon des Verlages Neues Leben Berlin 1975 den
Ballon Victoria
vor. Wie man an diesen Fakten erkennt, mussten die vorhandenen Puzzlesteine nur zusammengesetzt werden und nach einer technischen Optimierung gab es die Lösung a la Fergusson. Da man den Schwachpunkt der Lösung Zambeccaris schnell erkannte, es waren die leicht entflammbaren Spiritusvorräte, konnte man dies in Publikationen bestimmt nachlesen. So versuchte Verne eine sichere Lösung zur Aufheizung seines Traggases einzusetzen. Es sollte ein gut steuerbarer Brenner sein, der wohldosiert den Wärmehaushalt regulieren konnte. Wie müssen wir uns nun die Realisierung vorstellen? Zur technischen Umsetzung gibt es die berühmten 5 Kästen auf dem Ballon Victoria, die folgende Funktion innehaben: Noch
ohne Aufzählung der Kästen:
Das Herzstück der Anlage, eine Bunsenbatterie, der
Lieblingsspannungsquelle Jules Vernes. Siehe dazu auch meine Beiträge:
Kasten 2: Auffangbehälter für Sauerstoff am Ausgang Kasten 1 Kasten 3: Der doppelt so große Wasserstoffbehälter, ebenfalls verbunden mit Kasten 1 Kasten 4: Der aus Kasten 2 und 3 eingespeiste und mit allerlei Stellventilen versehene, 21 Kubikfuß große Mischkasten, in dem das Knallgasgemisch herstellt wird. Am oberen Ende befindet sich ein Platinrohr mit einem Hahn. Diese Konstruktion wird von Verne als Knallgasgebläse bezeichnet, welches eine Hitze eines Schmiedefeuers erreichen soll. Auch heute gibt es dafür praktische Anwendungen: Im Schneidbrenner oder als erste Treibstufe im Space-Shuttle. Kasten 5: Von Kasten 4 führen bedingt biegsame Rohre in den sogenannten Heizkasten. Hier verbrennt das Knallgas und es erhitzt eine Spirale, die vom Wasserstoff des Ballons mit dem Prinzip einer Schwerkraftheizung druchflossen wird. Dadurch kann eine Erwärmung des Traggases erreicht werden – der Ballon steigt. Alles in allem: Eine rundherum perfekte Apparatur. Alle Elemente lassen sich funktionell in die Praxis umsetzen. Aber dringen wir ein wenig in die Problematik ein: Kann man wirklich mit einer Batterie und einem Tank voller Wasser größere Reisen unternehmen? Dieser Frage hat sich ein Spezialist angenommen und hier sind die Ergebnisse:Kapazitive Berechnungen der Bunsenbatterie nach Angaben Jules Vernes, vom Physiker und Vernian Garmt de Vries (von mir aus dem Englischen Übersetzt und ergänzt) Am Ende des 10. Kapitels sagt Dr. Fergusson: „Meine 25 Gallonen Wasser bedeuten demnach für mich 636 Stunden Luftfahrt oder ein weniges über 26 Tage.“ Dies bedeutet, dass in 636 Stunden der Wasserstoff und der Sauerstoff von 25 Gallonen Wasser verbrannt wird. Für eine vorsichtige Schätzung der Batterieleistung nehmen wir an, dass die 25 Gallonen Wasser in den gleichen 636 Stunden durch Elektrolyse gespalten werden müssen. 25 Gallonen Wasser sind ungefähr 94,6 Liter mit einer Masse von 94,5 kg. Wasser hat eine molare Masse von 18,02 g/mol, also enthalten Fergussons 25 Gallonen 5236 mol Wasser. Für die Elektrolyse von 1 mol Wasser muss eine Energie von 237,1 kJ von einer Batterie geliefert werden. Für die Elektrolyse von 25 Gallonen Wasser benötigt man also 1,24 GJ (1.240.000.000 Joule!). Wenn die Batterie diese Menge Energie gleichbleibend über den Verlauf von 636 Stunden (das sind 2.289.600 Sekunden) liefern soll, dann muss sie kontinuierlich über diesen Zeitraum eine Leistung von 542 Watt abgeben. Bei der Elektrolyse von 5236 mol Wasser werden 10.472 mol von Elektronen durch den Stromkreis bewegt. Zusammen haben diese eine Ladung von 1,01 GC (1.010.000.000 Coulomb). Wenn diese Ladung mit einem gleichbleibend Wert während der 636 Stunden anliegen soll, dann fließt ein Strom von 441 Ampere! Die benötigte Spannung können wir nach der Formel P=V*I finden. Mit den oben genannten Werten ergibt sich eine Spannung von 1,2 Volt. Obwohl die Spannung von 1,2 Volt ziemlich angemessen ist, ist der Strom von 441 Ampere doch ziemlich unwahrscheinlich. Doch die ursprüngliche Frage lautete: Wie lange könnte die Batteriekapazität reichen? Nehmen wir die Leistung der oben errechneten 542 Watt an. Nun müssen wir ermitteln, wie viel Energie die Batterie speichern kann. In Kapitel 7 wird gesagt, dass „dieser Apparat so sinnreich kombiniert wurde, dass er nicht mehr als 700 Pfund wog, inklusive der 25 Gallonen Wasser die ein besonderer Kasten enthielt“. So kann die eigentliche Batterie nicht schwerer als 200 Kg gewesen sein. Eine moderne NiCd (Nickelkadmium) Batterie hat eine Energiedichte von ungefähr 50 Wh/kg (180 kJ/kg). Dies gibt uns ein sehr großzügiges oberes Limit für die Energiespeicherung in Fergussons Bunsenbatterie, die 36 MJ (Megajoule) lieferte. Wenn diese Batterie kontinuierlich 542 W liefern müsste, dann würde sie nach rund 66.000 Sekunden, oder etwas mehr als 18 Stunden erschöpft sein. Zusammenfassend: Wo auf der Erde fand Fergusson solch eine bemerkenswerte Bunsenbatterie? Soweit die Ausführungen von Garmt de Vries. Vernes Trugschluss lag also in der Energiebilanz seiner Lösung. Nur zusätzliches Wasser allein bringt noch keine Energiereserven hervor. Eigentlich schade: Ein wesentliches Problem unserer Zeit währe ideal gelöst. Aber können wir das technische Dilemma einer möglichen Eins-zu-Eins-Umsetzung Verne zum Vorwurf machen? Um einen völlig anderen Vergleich im SciFi-Genre zu bemühen: Ist denn die technische Undurchführbarkeit des Beamens im SciFi-Epos Raumschiff Enterprise ein Makel an der Story? Warum sollte man nur nüchterne Zahlen oder eine 100 prozentig machbare Umsetzung gelten lassen? – Die Phantasie verleiht doch unseren Gedanken Flügel ... und so gelangen Generationen von Lesern mit Dr. Fergusson und seinen Freunden immer an das Ziel der Afrikaüberquerung. NACH OBEN - SEITENANFANG |
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Copyright © Andreas Fehrmann – 04/2003, letzte Aktualisierung: 26. April 2021