U-Boot-Klasse XXI
| XXI-Klasse | |
|---|---|
 Konstruktionszeichnung | |
| Übersicht | |
| Typ | Zweihüllen-Hochsee-U-Boot |
| Einheiten | insgesamt offiziell in Dienst : 118 Nutzer:
|
| Bauwerft |
Blohm & Voss, Hamburg |
| Bestellung | 6. November 1943 |
| Dienstzeit |
1944–1982 |
| Verbleib | Bis auf Wilhelm Bauer alle Boote versenkt oder verschrottet. |
| Technische Daten | |
| Die Daten beziehen sich auf Standardwerte und können bei jeder Einheit abweichen. | |
| Verdrängung |
1.621 ts leer |
| Länge |
76,7 m |
| Breite |
6,6 m |
| Höhe |
7,7 m + 3,6 m (Turmhöhe) |
| Tiefgang |
Konstruktion: 5,77 m |
| Tauchtiefe | 133 Meter (Gebrauchstauchtiefe) 220 Meter (Gefechtstauchtiefe) |
| Besatzung |
57 bzw. 58 |
| Antrieb | |
| Geschwindigkeit |
Überwasser:
Getaucht:
(max. erreichte Geschwindigkeiten auf U 3503, U 3506 bzw. U 3507) |
| Reichweite |
Überwasser:
Getaucht:
15.100 sm bei 10 kn bei Schnorchelfahrt. |
| Bewaffnung |
6 Bugtorpedorohre mit |
.svg?lang=de){kind=small}
.svg?lang=de){kind=small}
Die U-Boot-Klasse XXI, offiziell Typ XXI genannt, war eine deutsche U-Boot-Klasse, die von 1944 bis 1945 gebaut wurde.
Diese Boote waren die weltweit modernsten ihrer Zeit und wurden wegen ihrer großen Akkumulatoranlage, mit der sie sehr viel länger als andere zeitgenössische Typen unter Wasser operieren konnten, als Elektro-U-Boote oder Elektroboote bezeichnet. Durch ihre Batteriekapazität und die Elektromotoren, die mehr Leistung als die Dieselmotoren aufwiesen, erreichten die Boote unter Wasser eine höhere Geschwindigkeit als an der Oberfläche. Sie waren mit einem Schnorchel ausgerüstet und dafür ausgelegt, fast ständig unter Wasser zu fahren. Dadurch waren sie die ersten echten U-Boote, anders als alle bisherigen, die im Grunde nur tauchfähige Torpedoboote darstellten. Sie wurden am Ende des Krieges in Sektionsbauweise am „Fließband“ gebaut. Trotzdem kamen sie nicht mehr zum Fronteinsatz. Wegen seiner revolutionären Eigenschaften leitete gerade der Typ XXI einen Paradigmenwechsel der U-Boot-Waffen aller Nationen ein.
Geschichte
Die völkerrechtlichen Doktrinen des Kreuzerkrieges zwangen dem U-Boot im Ersten Weltkrieg eine Überwasserkriegführung auf. Handelsschiffe waren aufgetaucht zu stoppen und zu durchsuchen. Nach der Überprüfung wurden gegnerische Schiffe versenkt oder als Prise genommen, neutralen Schiffen ohne Banngut aber war die Weiterfahrt zu gestatten. Die Unterwassereigenschaften traten zurück, so dass sich ein Tauchboot etablierte, das mit seinen Dieselmaschinen über Wasser die üblichen Handelsschiffe einholen und sich nur beim Auftreten von stärkeren, schnelleren Überwasserkriegsschiffen durch einfaches Wegtauchen in Sicherheit brachte. Folgerichtig hatte das typische U-Boot einen stärkeren Antrieb für die Über- als für die Unterwasserfahrt, eine offene Brücke zur Beobachtung des Seeraums und war mit Kanonen und Torpedos bewaffnet. Diese Vorgaben bestimmten die Konstruktionen der U-Boot-Typen aller Nationen bis zum Zweiten Weltkrieg. Nach Wiedereinführung des Konvoi-Systems und der Sonarpeilung von U-Booten (ASDIC) waren nur wenige Militärs vom potentiellen Erfolg des Einsatzes von U-Booten überzeugt (Nimitz, Dönitz). Tatsächlich war der Zweite Weltkrieg ein Beweis der Wirksamkeit der U-Boot-Waffe und führte zu grundlegenden Änderungen der Militärdoktrinen.
Vorgeschichte
Zu Kriegsbeginn erzielten die wenigen konventionellen Tauchboote der Kriegsmarine relativ große Erfolge. Das Hauptamt Kriegsschiffbau (K-Amt) des Oberkommando der Marine (OKM) wollte daher keine Werftkapazitäten für neue Entwicklungen wie Walters Projekt eines U-Bootes mit Walter-Antrieb bereitstellen. Eine erfolgreiche Probefahrt des Versuchsbootes V 80 in der Schlei-Mündung, bei der das Boot eine Unterwassergeschwindigkeit von 27 Knoten erreichte, änderte nichts an der Einstellung des K-Amtes. Admiral Werner Fuchs, der Chef des K-Amtes, erteilte lediglich einen Konstruktionsauftrag für das Projekt V-300, einem größeren Versuchs-U-Boot, an die Germaniawerft. Walter wollte wegen der höheren Kapazitäten bei Blohm & Voss bauen, wurde aber übergangen. Nach fast zwei Jahren Konstruktionsarbeit, bei denen Walter immer wieder Zugeständnisse machen musste, veranlassten er und Dipl.-Ing. Waas vom K-Amt am 14. November 1941 eine Vorführung des V 80 in der Bucht von Hela. Anwesende Beobachter sollten Großadmiral Raeder, Dönitz und Fuchs sein. Dönitz wurde jedoch seitens des OKM nicht eingeladen. Raeder zeigte reges Interesse, Fuchs jedoch sah keine Notwendigkeit in einem neuen Bootstyp, der nach seinen bisherigen Erfahrungen jahrelange Planungs- und Entwicklungsarbeiten bedeuten und daher nicht kriegsentscheidend sein würde. Im Ergebnis wurde am 18. Februar 1942 ein Bauauftrag an die Germaniawerft (U 791) erteilt, jedoch nie durchgeführt.
Walter wandte sich im Januar 1942 nunmehr direkt an Dönitz, der sich von Anfang an für die Walter-Entwicklungen interessiert hatte und deren Potential erkannte. Dönitz unterstrich die Notwendigkeit hoher Unterwassergeschwindigkeit vor den Überwassereigenschaften trotz der damals aktuellen großen Erfolge seiner U-Boote und brachte sein Bedauern zum Ausdruck, zur Vorführung in Hela nicht eingeladen gewesen zu sein. Dank intensiver Gespräche zwischen Walter, Waas und Dönitz bekam das Walter-Projekt mehr Gewicht bei der Seekriegsleitung (SKL). Nach einem nicht erfüllbaren Auftrag an die Lübecker Flender-Werke wurden bei Blohm & Voss und der Germaniawerft ab Mitte 1942 statt der geforderten Null-Serie von sechs lediglich zwei kleine Walter Boote mit 220 Tonnen (Wa201, später Typ XVII B) und ebenfalls zwei kleine Walter-Boote (WK 202, später Typ XVII G) beauftragt und gebaut. Bei Blohm & Voss nahm Dipl.-Ing. Illies die Entwicklung auf. Anregungen aus der Luftfahrt und Windkanäle wurden für die Formgebung herangezogen, so dass etwa drei Monate später ein brauchbarer Grundentwurf zustande kam.
Dönitz bestand außerdem auf der Neukonstruktion eines schnellen atlantikfähigen U-Bootes (später Typ XVIII), welches nach einer Bewerbung der Deutschen Werke AG in Kiel gebaut werden sollte. Dieser Typ sollte etwa 800 Tonnen Verdrängung haben, über Wasser etwa 15 Knoten und unter Wasser etwa 26 Knoten an Geschwindigkeit erreichen. Die Bootsform sollte dem hydrodynamisch gut durchgeformten kleinen Walter-Typ Wa 201 entsprechen. Das Fischprofil mit ovalem Querschnitt für die Aufnahme der Mipolamsäcke mit Wasserstoffperoxid (H2O2) unter dem kreisförmigen Druckkörper, die Stabilisierungsflossen aufgrund der ranken Form sowie die stromlinienförmige, geschlossene Brücke stellten eine radikale Abkehr von bisherigen Entwürfen dar. Die weitreichenden konstruktiven Aufgaben der Neuentwicklungen stellten die Firma Walter vor gravierende personelle Probleme. Eine von Waas angeregte Abkommandierung von erfahrenen Frontoffizieren als ständige Berater der Konstrukteure und zur Betreuung des Probebetriebes wurde vom OKM immer wieder abgelehnt. Erneut kam es im Juni 1942 zu Gesprächen zwischen Walter, Waas und Dönitz, Admiral Kleikamp (K-Amt) und Gutjahr (Leiter Torpedoamt). Dönitz stellte sofort die Leitenden Ingenieure Heep und Gabler auf Kriegsdauer ab. Beide hatten anschließend großen Anteil an der Entwicklung und Verbesserung aller neuen U-Boot-Typen.
Trotz dieser Gespräche, die das Walter-Projekt endlich vorantrieben, waren das OKM und insbesondere das K-Amt nicht bereit, die Breitenentwicklung zur Serienreife zu veranlassen. Daraufhin wandte sich Dönitz im Herbst 1942 direkt an Hitlers Marineadjutanten Karl-Jesco von Puttkamer. Am 28. September 1942 befahl Hitler einen Vortrag in der Reichskanzlei, an dem Keitel, Raeder, Dönitz, Fuchs und Waas teilnahmen. Durch die Ausführungen von Dönitz und Waas kam es jetzt tatsächlich zur Wende in der Anschauung des OKM über die U-Boot-Entwicklung.
Planung
Da der neuartige Walter-Antrieb nicht rechtzeitig die Serienreife erlangte und das notwendige Wasserstoffperoxid als Sauerstoffträger nicht in ausreichender Menge zur Verfügung stand (es mussten circa 300 Tonnen/Tag für die gesamte U-Bootflotte hergestellt werden), legte Marinebaudirektor Oelfken (Referent von Bröking) im April oder Mai 1943 in Anwesenheit der „konventionellen“ U-Boot-Konstrukteure Schürer und Bröking dem Chef des K-Amtes einen überschlagsmäßigen Entwurf des Typs XXI nach dem bewährten Konzept mit dieselelektrischem Antrieb auf der Basis des Typs XVIII vor. Er führte hierzu aus: „Wenn wir ein so großes Boot bauen wollen und so viel Raum zur Verfügung haben, können wir auch mit der konventionellen Maschinenanlage sehr viel mehr erreichen als bisher. Wenn außerdem auf die Unterwassereigenschaften sehr viel mehr Wert gelegt wird, können wir natürlich einen konventionellen Antrieb anders auslegen als in der Vergangenheit“.
Die Bootsform des Typs XXI wurde im Wesentlichen von der bereits geschleppten Rumpfform des geplanten großen Hochsee-U-Boottyps XVIII mit Walter-Antrieb übernommen. Zur Unterbringung einer größeren Akkumulatoren-Anlage war ein 8-förmiger Querschnitt des Druckkörpers über fast die gesamte Länge des Bootes vorgesehen. Bereits dieser Entwurf versprach mit 4000 PS eine Unterwassergeschwindigkeit von 18 Knoten. Im Laufe der Planungen wuchs das Boot schließlich auf eine Größe von 1600 Tonnen. Dönitz akzeptierte trotz seiner Bedenken wegen dieser Größe den Entwurf als Ersatz für den Typ IX am 13. Juni 1943. Seiner Auffassung nach waren mangels Aufklärung durch die Luftwaffe mit kleineren Booten dichtere Suchpostenstreifen möglich. Die kritische Lage im U-Boot-Krieg, dem die bisherigen Typen kaum noch gewachsen waren, und die unsichere Serienreife und Treibstoffversorgung der geplanten neuen U-Boot-Klasse XVIII mit Walter-Antrieb gab schließlich den Ausschlag für die Sofort-Lösung Typ 'XXI'.
Die Walter-Boote sollten innen einen drucktechnisch idealen kreisförmigen Druckkörperquerschnitt haben. Der davon abweichende 0-förmige Querschnitt ihrer äußeren Hülle war dadurch bedingt, dass der Treibstoff für den Walter-Antrieb zwischen Druckkörper und äußerer Hülle dem Wasserdruck ausgesetzt gelagert werden konnte. Im Widerspruch dazu konnten die vergrößerten Batterien des Typs XXI nur innerhalb eines Druckkörpers angeordnet werden. Hierfür wäre ein etwas größerer, aber weiterhin kreisförmiger Druckkörperquerschnitt günstiger gewesen. Dies hätte aber zusätzliche Entwicklungszeit für neue Schleppversuche und Konstruktion einer neuen äußeren Hülle erfordert, was zu einem Zeitverlust von ca. 6 Monaten geführt hätte. Der deshalb in die unpassende Außenschiffsform des Typs XVIII hinein konstruierte 8-förmige Druckkörper hat einige Nachteile:
- Die Festigkeitsberechnung ist deutlich schwieriger und wurde aus Zeitmangel z.T. durch Abschätzungen ersetzt.
- Bei gleichem Gewicht geringere Festigkeit und Tauchtiefe bzw. unnötig hohes Gewicht.
- Größere Angriffs- und Ortungsfläche.
- Höherer Strömungswiderstand, dadurch geringere Geschwindigkeit und Reichweite.
- Geringere Auf- und Abtriebskräfte der Tiefensteuerung.
- Erhöhte Ansprüche an die Tiefe der Hafenanlagen.
- Geringere Breite, dadurch leicht auseinander laufende Antriebswellen.
Alle vom Typ XXI abgeleiteten Nachkriegsbauten hatten deshalb wieder kreisförmige Druckkörperquerschnitte. In Deutschland war eine Vergrößerung des Druckkörperdurchmessers während des Krieges nicht erwünscht. Sie hätte größere Blechstärken erfordert und damit zu Fertigungsschwierigkeiten geführt. Das führte dazu, dass auch bei manchen Nachfolgeentwürfen am Konzept des 8-förmigen Druckkörpers festgehalten wurde. [1]
Die auseinander laufenden Antriebswellen haben den Vorteil, dass die Ruderlage bei Ausfall einer Hauptmaschine kaum geändert werden muss, um den Kurs zu halten. Zudem konnten trotz der geringen Schiffsbreite große Propeller mit gutem Wirkungsgrad und geringen Propellergeräuschen verwendet werden. Ein Nachteil ist, dass der Kurs bei Versagen der Ruderanlage durch unterschiedliche Propellerdrehzahlen Backbord/Steuerbord kaum geändert werden kann. Um eine möglichst ablösungsfreie Heckform zu erhalten, war nur ein einzelnes, vergrößertes Seitenruder vorhanden, das außerhalb der Propellerströme lag. Dieses erzeugt bei geringer Fahrt entsprechend geringe Ruderkräfte. Die alten Typen hatten dagegen im Interesse höherer Manövrierfähigkeit hinter jedem der beiden Propeller ein Seitenruder. Diese können bereits bei geringer Geschwindigkeit starke Ruderkräfte erzeugen, sobald die Propeller mit höherer Drehzahl laufen.
Der Kupfer-Mangel in Deutschland hatte für die Konstruktion einige Konsequenzen. Viele unverzichtbare Hilfsantriebe (Seitenruder, Tiefenruder, Periskope, Flaktürme) arbeiteten mit Drucköl und einem zentralen Elektroantrieb statt auf die Einzelsysteme verteilten Elektromotoren. Da ein Teil des Druckölsystems außen am Druckkörper verlief (Tiefenruder, Flaktürme), konnte bei Beschädigungen Meerwasser in dieses System eindringen. Daraufhin wurde die Druckölanlage geändert. Die alten Boote und Nachkriegsbauten haben im Normalfall – aufgrund besseren Wirkungsgrades, höherer Ausfallsicherheit und der voneinander unabhängigen Antriebsleistung – elektrische Hilfsantriebe.
Da sich die Detail-Konstrukteure aus Geheimhaltungsgründen nicht untereinander abstimmen konnten, war die interne Anordnung mancher Systeme wartungs- und reparaturunfreundlich. Andererseits hat die strikte Geheimhaltung das Gesamtprojekt gut vor gezielten Luftangriffen auf kritische Fertigungsstätten geschützt.
Am 8. Dezember 1943 meldete das zentrale Konstruktionsbüro "Ingenieur-Büro Glückauf" (IBG) in Blankenburg (Harz) den Abschluss der Konstruktions- und Fertigungszeichnungen. Der Vorschlag von Admiral Werner Fuchs, die fertige Konstruktion vom K-Amt überprüfen zu lassen, wurde wegen des dafür erforderlichen Zeitaufwandes von 3 bis 4 Wochen abgelehnt. Zur Zeitersparnis wurde auf den Bau eines Prototyps, mit dessen Fertigstellung erst im Oktober 1944 zu rechnen war, verzichtet. Statt dessen wurde sofort mit der Großserienfertigung begonnen. Auftretende Probleme sollten nach Ablieferung der ersten U-Boote, die für die Erprobung und Ausbildung vorgesehen waren, behoben werden.
Technische Neuerungen
Der Typ XXI war für schnelle und ausdauernde Unterwasserfahrt konzipiert und standardmäßig mit einem Schnorchel ausgerüstet, um die Aufenthaltszeit an der Oberfläche minimieren und verdeckt vor Aufklärungsflugzeugen und U-Jagd-Schiffen, die mit Radar versehen waren, operieren zu können.
Das Boot konnte mit den Haupt-E-Motoren schnell oder mit den Schleichmotoren langsam und leise seinen Standort verändern, dadurch den meisten U-Jagdgruppen ausweichen oder sich unentdeckt vor Geleitzüge setzen.
Tarn- und Abwehrmittel wie Bolde, ortungsabweisende Gummiüberzüge auf dem Schnorchelkopf, geplante Scheinziele, Zerstörerraketen sowie Horchtorpedos sollten Entdeckung und Verfolgung des Bootes erheblich erschweren.
Neue FuMB- und FuMO-Anlagen (FunkMessBeobachtungs- und FunkMessOrtungsanlagen) versprachen eine frühe Erkennung des gegnerischen Radars bzw. gegnerischer Schiffe und Flugzeuge, so dass einem Angriff früh und schnell ausgewichen werden konnte.
Neue Sonartechnik (S-Anlage) ermöglichte, den Gegner aktiv zu orten und sollte später erlauben, Torpedos auch aus 50–60 Meter Tiefe nach Ortungslage zu schießen. Mit dem Torpedo-Schnellladesystem konnten alle Torpedos an einem Geleitzug mit hoher Trefferwahrscheinlichkeit verschossen werden.
Das Boot war auf häufigen Unterwasseraufenthalt ausgerichtet. Es hatte entsprechende Versorgungsanlagen sowie eine Schwebeanlage und automatische Tiefensteuerung.
Unterwasserbetrieb
Die Mannschaft wurde mit frischer Luft aus einer Lufttrocknungsanlage, zwei Lufterneuerungsgeräten und dem Naszogengerät versorgt. Die Lufttrocknungsanlage der Firma BBC bestand aus einem Wärmetauscher und einer Kühlanlage, deren abgeschiedenes Wasser in die Waschwasserzellen geleitet wurde. Die Lufterneuerungsanlagen enthielten im Wesentlichen losen Atemkalk zur Bindung von Kohlendioxid. Zusätzlich konnte aus 30 Flaschen mit jeweils 50 Liter Sauerstoff der Sauerstoff im Boot ergänzt werden. Aus 25 Patronen „IG-Briketts“, in denen Sauerstoff chemisch fest gebunden war, konnte aus dem Naszogengerät in der Zentrale weiter Sauerstoff freigesetzt werden.
Der Sauerstoffvorrat konnte eine Versorgung von mehr als 400 Stunden unter Wasser sicherstellen.
Die Batteriekapazität wurde zum Vorgängertyp VIIc erheblich vergrößert.
Erstmalig auf deutschen U-Booten war in der Sektion 6 (vorderer Wohnraum) eine Nasszelle eingebaut, die drei Waschbecken, eine Warmwasserdusche und zwei WCs enthielt. Das Abwasser wurde in Fäkalientanks entsorgt, so dass die Benutzung der Anlage auch im getauchten Zustand möglich war. Ein weiteres WC befand sich in der Sektion 1.
Die mittschiffs in der Sektion 5 gelegene Kombüse war mit einem dreiplattigen Elektroherd, eingebautem Wasserkochkessel, zwei Spülbecken mit Warmwassererzeuger, Kühlschrank und Vorratsschränken ausgestattet. Unter der Kombüse waren Vorrats- und Kühlräume samt Tiefkühlraum eingebaut, die über einen Niedergang zu erreichen waren.
War bei vorherigen Bootstypen eine Koje für zwei Mann vorgesehen, verfügte nun fast jedes der 57 (Stamm-) Besatzungsmitglieder über eine eigene der insgesamt 47 Kojen mit UV-Strahler als Sonnenlichtersatz. Die 24 Mannschaftskojen waren über dem Akkuraum I in Sektion 4, Kommandant, Leitender Ingenieur und die vier Kojen der Offiziere, sowie die der fünf Oberfeldwebel und die zwölf Unteroffizierskojen in Sektion 6 über dem Akkuraum II untergebracht.
Ortungs- und Nachrichtensysteme
Funktechnische Anlagen
Die Ausstattung des Funkraums entsprach im Wesentlichen der Ausstattung der Typen VII und IX des Jahres 1944:
- FT-Peilanlage mit ausfahrbarem Peilrahmen an der Steuerbordseite der Brücke (auch für Längstwellenempfang unter Wasser geeignet)
- Kurzwellenempfänger T8K44 „Köln“ mit dem Peilvorsatz PV187 „Preßkohle“ 1,5-3 MHz zur Einpeilung des Geleitzugsprechverkehrs
- Peil-Überlagerungsempfänger T3Pl Lä38 (Telefunken) für 15-33 kHz und 70-1.260 kHz
- Kreiselkompasstochter sowie Peilrahmenantrieb
- 1 Sender 200 W für 3-23 MHz
- 1 Sender 40 W für 3-16,5 MHz
- 1 Sender 150 W für Langwelle
- 1 Sender/Empfänger 10 W auf UKW (Sprechfunk)
- 1 Allwellenempfänger 15-20.000 kHz
- Schlüsselanlage „Enigma“ mit dem Schlüssel „M4“ (geplant „M5“).
- Kurzzeichengeber für „Kurier-Verfahren“
Die Stromversorgung erfolgte durch die Funkschalttafel mit Wechsel- und Gleichstrom sowie einem Sendeumformer von 1,5 kW im Hilfsmaschinenraum. Von der verwendeten Stabantenne wurde eine geringere Leistungsfähigkeit als von den langen Netzabweiser-Antennen der früheren U-Boote erwartet. Sie konnte dafür auf Sehrohrtiefe bis über die Wasseroberfläche ausgefahren werden.
Funkmessgerät „Hohentwiel“
Das Funkmessgerät Hohentwiel (Radar) U oder U1 (Fu Mo 61 oder 65) der C. Lorenz AG ermöglichte die aktive Ortung von Luft- und Seezielen bei Überwasserfahrt. Bei Unterwasserfahrt konnte es nicht verwendet werden. Die Sendeleistung betrug 40 kW, die Frequenz 556 MHz = 54 cm Wellenlänge. Die Entfernungsmessgenauigkeit betrug 10 % des Messwertes, die Peilgenauigkeit +-1,5 bis 2°. Wegen der geringen Einbauhöhe waren die durchschnittlichen Ortungsreichweiten relativ gering: Zerstörer 4 bis 5 km, 1500 BRT Handelsschiff 6 km, 6000 BRT Handelsschiff 10 km, Luftziele 9 bis 40 km. Das Gerät wurde zudem durch die spätere Abstützung des Nachtluftzielsehrohrs im Bereich von 18° bis 50° abgeschattet.
Horchanlage „Balkon“
Die passive akustische Horchanlage „Balkon“ verfügte über 2 × 24 bogenförmig unter dem Bug angeordnete Membran-Kristall-Hydrophone. Die Empfindlichkeit eines Kristalls betrug etwa 0.1 mV/µBar. Die Auswahl der Peilrichtung erfolgte rein elektronisch über einen Signal-Laufzeit-Kompensator der Atlas-Werke. Die Horchanlage hatte eine durchschnittliche Peilgenauigkeit von +-1° bei einer maximalen Abweichung von +-1.5°. Die Horchreichweiten waren stark vom sog. Schallwetter im Wasser abhängig. Unter günstigen Bedingungen konnten mit dem bereits bei früheren Booten vorhandenem Gruppenhorchgerät Einzelschiffe bis 20 km und Geleitzüge bis 100 km Entfernung entdeckt werden. Die passiven deutschen Horchanlagen waren damit amerikanischen und britischen überlegen. Die in der Praxis erreichbaren Entfernungen waren jedoch geringer.
Bei der Planung des Typs XXI wurde völlig übersehen, dass die hohe Unterwassergeschwindigkeit auch höhere Anforderungen an die akustische Gestaltung der Horchanlage und des Rumpfes stellen würde. Erst Anfang 1944 stellte der BdU Forderungen nach Horchmöglichkeiten auch bei der vorgesehenen Höchstgeschwindigkeit von 18 kn.
Eine bei höheren Geschwindigkeiten ablösungsfreiere Version der Horchanlage wurde ab dem 5. XXI-Boot eingebaut. Erprobungen mit U 2511 ergaben eine Horchfahrtgrenze von 9 kn. U 2506 erreichte vor Pillau bei 80 Metern Wassertiefe, 11 kn und Seegang 4 gegen das mit 10 kn laufende Zielschiff Donau eine Horchreichweite von 8000 m. Bei diesen Versuchen wurden prasselnde Störspitzen beobachtet. U 3504 erreichte unter ungünstigen Horchbedingungen vor Hela bei 80 Metern Wassertiefe, 11 kn und Seegang 2 gegen das mit 10 kn laufende Zielschiff Donau eine Horchreichweite von 4000 m. Auf U 3003 wurden Ende Februar 1945 Versuche mit einer besser verkleideten Horchanlage vorgenommen, die ohne Störspitzen bei 15.5 kn eine Horchreichweite von 3000 bis 4000 m zumindest in Vorausrichtung erlaubte. Wegen des Kriegsendes kam es nicht mehr zum Einbau bei weiteren Typ XXI-Booten.
SU-Anlage „Nibelung“
Das aktive akustische Horizontal-Lot „Nibelung“, das mit wenigen Impulsen Richtung, Entfernung und ungefähre Geschwindigkeit des Gegners ermitteln konnte, ermöglichte das „Programmschießen“ ohne Sehrohrkontrolle. Die Schallwellen wurden mit 4,4 kW auf etwa 15 kHz mit einer Impulslänge vom 20 ms über magnetostriktive Schwinger ausgesandt und das Echo von einer speziellen Rechenmaschine (Torpedorechner) verarbeitet. Die errechneten Einstellungen wurden fortlaufend elektromechanisch auf die Torpedos übertragen, wobei lageunabhängige Torpedos (LuTs) aus max. 20 Metern Tiefe abgeschossen werden konnten (am Schuss aus 50 m bzw. aus 100 m wurde noch gearbeitet). Sender und Empfänger waren im vordersten Teil des Turms hydrodynamisch ablösungsfrei untergebracht. Die Schwingerbasis konnte um +-150° aus der Vorausrichtung nach jeder Seite gedreht werden. Der Lotbereich betrug beiderseits etwa +-110°, bei kleinen Fahrtstufen +-140°, der maximale Peilfehler 1,5°. Abhängig von den Wasserverhältnissen betrug die Peilentfernung bei langsamer Tauchfahrt und größeren Schiffen 5 bis 10 km. Es wurde eine Entfernungsmessgenauigkeit von +-2% des Messwertes erwartet. Eine Peilung war auch bei Schnorchelfahrt möglich.
Der Empfänger arbeitete nach der Phasenmethode mit Summen- und Differenzverfahren. Die Ausgangsspannungen des Empfängers wurden über Transformatoren den Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre DG-9 (Braunsche Röhre) zugeführt, auf der nun ein schräger Strich erschien, der durch Drehen der Basis senkrecht gestellt werden konnte. Diese Peilung „Null“ ergab mit minimal drei Impulsen Richtung und Entfernung des Ziels. Mit dem Hörzusatz war durch den Dopplereffekt die relative Geschwindigkeit des Ziels messbar. Die ersten Anlagen wurden ab Ende 1944 eingebaut. Es gab nur vereinzelt technische Defekte, die ab Januar 1945 behoben waren.
Sehrohre
Der Typ XXI sollte ursprünglich je ein verlängertes Angriffs- und Nachtluftzielsehrohr mit einer optischen Länge von 9 m erhalten. Bei den Erprobungen zeigte sich jedoch, dass sie nur bis 5 kn schwingungsfrei blieben, ab 6 kn war keine Zielmöglichkeit mehr vorhanden. Deshalb wurde bei den meisten Booten das bisherige Standard-Angriffssehrohr mit 7,5 Metern optische Länge eingebaut, das bis 8,5 kn schwingungsfrei war. Das für die Schnorchelfahrt wichtige Nachtluftzielsehrohr wurde zusätzlich durch ein 1,4 Meter langes Führungsrohr, das fest mit dem Sehrohrblock verbunden war, abgestützt. Die damit verbundene Abschattung des eigenen Funkmeßgerätes von 18° bis 50° wurde in Kauf genommen, da der Überwassereinsatz des Typs XXI inzwischen an Bedeutung verloren hatte.
Die Ausfahrgeschwindigkeit betrug bei vollem Öldruck beim Angriffssehrohr 0,54 m/s und beim Nachtluftzielsehrohr 1,04 m/s. Das Schwenken dauerte ohne Rundblick 5 Sekunden und mit Rundblick 34 Sekunden pro Umdrehung.
Abwehr- und Tarnmittel
Gegen feindliche Sonarortung war eine Boldschleuse für Täuschkörper vorgesehen, über die mit Calciumhydrid gefüllte Büchsen ausgestoßen wurden. Diese so genannten Bolde schweben im Wasser und erzeugen dabei Blasen aus Wasserstoff, die ein Scheinziel vortäuschen. Die in der Wilhelm Bauer installierte Boldschleuse ist jedoch ein britisches, erst nach Kriegsende entwickeltes Fabrikat.
Dazu kam „Sieglinde“, ein Geräuschtäuschkörper, der nach Art und Stärke ein sechs Knoten schnell fahrendes U-Boot vortäuschen sollte. Dieser wurde von U 2511 auf dessen Feindfahrt mitgeführt.
Da nur ein Einsatz unter Wasser vorgesehen war, waren nur der Schnorchel sowie die Sehrohre Radarziele. Der große Schnorchelkopf erhielt deshalb einen reflexionsmindernden Gummiüberzug mit dem Tarnnamen „Schornsteinfeger“, der den Radarquerschnitt auf etwa 30% reduzierte.
Vorgesehen waren des Weiteren:
- ein Scheinziel „Thetis US“, welches an der Wasseroberfläche eine Radarreflexion erzeugen sollte,
- „Siegmund“, ein Knallkörper, der durch Mehrfachexplosionen gegnerische Sonargeräte „verstopfen“ sollte,
- „Ursel“, ein Raketensystem zur Verteidigung gegen feindliche Zerstörer. Vorgesehen war ein Feststoffraketentorpedo von 1,8 Meter Länge und 80 Kilogramm Gewicht, der 15 Kilogramm Sprengstoff tragen sollte, um bei 60 Knoten auf 300 Metern ein etwa fünf Quadratmeter großes Leck erzielen zu können. Da das Projekt „Ursel“ aber nicht serienreif wurde, erhielten die Boote stattdessen eine Werkstatt mit einer Drehbank eingebaut.
Bewaffnung
Torpedoanlage
Sechs Torpedorohre, je drei übereinander, mit größerem Durchmesser als das Torpedokaliber von 53,3 Zentimetern (entspricht 21 Zoll) waren im Bug angeordnet. Im Gegensatz zum Kolbenausstoß früherer deutscher U-Boottypen lagen beim Typ XXI die Torpedos auf Führungsschienen in den Rohren und wurden mit Druckluft ausgestoßen. Damit die Luft nach dem Schuss nicht an die Wasseroberfläche entweichen konnte, waren die Rohre um 2° nach unten geneigt. Die Betätigung der Mündungsklappen erfolgte hydraulisch, notfalls per Hand. Nach dem Schuss drückte das von außen eindringende Wasser die Luft zurück und über ein Ausgleichsventil in die Torpedountertriebszellen. Mit dem Gewichtsausgleich schlossen sich die Mündungsklappen automatisch. Die Reservetorpedos ruhten auf sechs Lagerarmpaaren. Die vier oberen Paare hatten je drei, die zwei unteren Paare je zwei Torpedolager. Ein Torpedolager befand sich außerdem unter den Flurplatten.
Bei längeren Feindfahrten mussten allerdings drei Lagerplätze freigehalten werden, um die Torpedos aus den Rohren ziehen und warten zu können. Dadurch konnten dann nur 20 Torpedos mitgeführt werden. Der Quertransport der Torpedos auf einem Lagerarm geschah durch Gleitwangen, die durch lange, elektrisch betriebene Schraubspindeln bewegt werden konnten. Das Nachladen von Torpedos aus den Lagerarmen erfolgte ebenfalls durch E-Spillmotoren. Das Nachladen von sechs Torpedos aus der Schnellladestellung dauerte 5 (oder 15) Minuten, die nächste Ladung benötigte etwa weitere 15 (oder 19) Minuten.
Damit hätte ein einzelnes Typ-XXI-Boot innerhalb relativ kurzer Zeit 18 Torpedos auf einen Geleitzug abschießen können, wobei eine theoretische Trefferquote von 95 % mit LUT-Torpedos bei Schiffen über 60 m Länge ermittelt worden war.
Für LUT-Torpedos war im Bugraum eine besondere Einstellvorrichtung untergebracht, um nach den Angaben der SU-Anlage aus max. 20 m Tiefe schießen zu können (aufgrund der vorhandenen Torpedorohre und Ausstoßvorrichtungen nicht tiefer möglich). Jedoch wurde intensiv an einem sogenannten OT I-Schuss gearbeitet (Schusstiefen aus bis zu 50 m). Geplant war der OT II-Schuss mit Schusstiefen aus bis zu 100 m.
Für Elektrotorpedos (ETo) gab es drei Umformer zur Nachladung der Akkumulatoren. Über den Torpedorohren waren zwei Schussempfänger montiert, über welche die vom Torpedorechner bestimmten Vorhaltewerte elektromechanisch in die Torpedos eingespeist wurden.
In den Torpedorohren sollten theoretisch auch insgesamt 18 TMB- beziehungsweise 12 TMC-Minen mitgeführt werden, dann jedoch mit nur 14 Torpedos auf den Lagern. Jedoch wurde bis Kriegsende keine Minenausstoßvorrichtung fertig, so dass die Minen dann nur mit Druckluft, also mit einem starken Luftschwall, hätten ausgestoßen werden können. Tatsächlich lief jedoch kein XXIer jemals mit Minen aus.
Flaktürme
Aufgrund von Forderungen des BdU nach Flakbewaffnung hatte der Typ XXI zwei mit 17 mm Panzerstahl geschützte drehbare Flaktürme auf dem Hauptturm vor und hinter der Brücke. Die Brücke war ebenfalls mit 17 mm Panzerstahl geschützt. Der druckfeste Teil des Hauptturms bestand aus 40 mm Panzerstahl.
Ursprünglich waren 2 × 2 3-cm Flak M 44 der Waffenfabrik Brünn der Skoda-Werke vorgesehen, die hydraulisch dem Zielgerät folgen sollten und nach einem amerikanischen Erprobungsbericht bei U 2513 und U 3008 auch vorhanden waren. Die Bereitschaftsmunition in 2 wasserdichten Tanks pro Turm beinhaltete je 2 × 250 Schuss. Der gesamte Munitionsvorrat betrug 3.800 Schuss. Wegen Problemen mit der Druckfestigkeit konnten von der 3-cm Flak nur wenige Versuchsmuster abgeliefert werden und es wurden herkömmliche 2 × 2-cm-Flak 38 M II mit je 800 Schuss Bereitschaftsmunition in 2 Munitionsbehältern und insgesamt 3.450 Schuss Munition eingebaut. Deren Feuergeschwindigkeit betrug 450 Schuss/Minute.
Der Seitenrichtbereich der Flaktürme betrug +-170°, der Höhenrichtbereich -10° bis +90°. Die Drehgeschwindigkeit betrug bei vollem Öldruck 43 °/s, die Höhenrichtgeschwindigkeit 50 °/s.
Der Wert der Flaktürme war umstritten, da sie eine wesentliche Erhöhung von Wasserwiderstand und Tonnage des Bootes nach sich zogen. Die Zugänglichkeit war nicht gut, ihre Besetzung verzögerte ein späteres Alarmtauchen erheblich. Dennoch wurden mit ihnen gegen Kriegsende einige Abschüsse erzielt.
Antriebsanlage
Die Antriebsanlage bestand aus zwei Dieselmotoren, den beiden Haupt-E-Maschinen und den beiden E-Schleichmotoren sowie den zugehörigen Kupplungen, Getrieben und Hilfsmaschinen und 6 Teilbatterien von je 62 Akkuzellen.
Schnorchelanlage
Bereits 1939 hatte die niederländische Marine mit Schnorcheln (snuiver) auf den Booten O 19 und O 20 erfolgreich experimentiert. Nach der Besetzung der Niederlande wurden Snuiverboote ausgewertet, aber seitens des UAK nicht weiter erwogen, da die Meinung vorherrschte, diese Technik sei im rauhen Atlantik nicht einsetzbar.
Mit Schreiben vom 19. Mai 1943 an Dönitz schlug Walter erneut einen Schnorchel vor. Entscheidend für die praktische Realisierbarkeit war seine neue Idee, die Luft für den Betrieb der Dieselmotoren beim Unterschneiden des Schnorchels durch Seegang kurzzeitig aus dem Bootsinneren zu saugen. Dies führt, je nach Seegang, Maschinenleistung, Bootsgröße und Druckabfall bis zum Abschalten der Diesel zu einer zusätzlichen Belastung der Besatzung durch Luftdruckschwankungen im Bootsinneren. Diese wurde aufgrund der Gefahr durch mit Radar ausgerüstete Flugzeuge und Überwassereinheiten in Kauf genommen.
Nunmehr war es möglich, in ca. 16 Metern Tiefe (Unterkante Kiel) mit den Dieselmotoren zu fahren, die Batterien zu laden, das Boot mit frischer Luft zu versorgen und dennoch weitgehend unentdeckt zu bleiben. U 977 und U 978, zwei Boote vom Typ VII C mit an Deck niederlegbaren Schnorchelmasten, waren 66 bzw. 68 Tage unter Wasser.
Als Gegenmaßnahme zur technischen Verbesserung des alliierten Radars, mit dem ab Herbst 1944 auch ein Schnorchelkopf oder Sehrohr geortet werden konnte, wurde der Schnorchelkopf mit einem geriffelten Gummiüberzug „Schornsteinfeger“ versehen. Es wurde erwartet, dass ein so getarnter Schnorchel mit cm-Radar auf eine Entfernung von maximal 5 km geortet werden konnte. Das Radarecho verringerte sich bei der gewählten Ausführung im Bereich von 3 bis 20 cm Wellenlänge auf eine Restreflexion von durchschnittlich 10 %.
Zur Warnung vor gegnerischer Radarortung befand sich auf dem Schnorchelkopf eine druckfeste dm-Antenne "Bali 1", die einen Frequenzumfang von 100-400 MHz = 75-300 cm Wellenlänge hatte. Dies begrenzte den Einsatzbereich des Warnempfängers "Borkum", der einen sehr großen Frequenzumfang hatte. Eine vollwertige Beobachtungsmöglichkeit fremder cm-Radarortung bei Schnorchelfahrt war erst für Nachfolgeprojekte vorgesehen.
Der Schnorchel konnte mit einem Druckluftmotor in 2,7 Minuten ausgefahren und in 1,5 Minuten eingefahren werden. Der Druckluftmotor war bei Benutzung extrem laut, in der Zentrale wurden 95-116 Phon gemessen. Für den Notfall war ein Handantrieb vorhanden.
Die Schnorchelanlage hatte aufgrund ihrer beiden kreisförmigen Rohre einen relativ großen Wasserwiderstand. Da im Bereich von 6.5 bis 8.5 kn starke Schwingungen auftraten, wurden für ihren Betrieb nur Fahrstufen zwischen 0 und 5.5 kn (Batterieladung) und 9 bis 10.5 kn (Marschfahrt) zugelassen.
Die Querschnitte der erst nach Abschluss der Bootskonstruktion eingeplanten Schnorchelanlage waren für die verbaute Motorleistung zu klein dimensioniert. Sie betrugen für Zuluft nur 43 % und für Abgas nur 55 % der Werte für Überwasserfahrt. Bei den Erprobungen ergaben sich daraus erhebliche Probleme mit Leistung und Abgastemperatur (maximal zulässig waren 600 °C) der Dieselmotoren wegen zu großem Ansaugunterdruck und zu großem Abgasgegendruck. Bei normalem Schnorchelbetrieb betrug der Unterdruck im Boot 64 mb und der Abgasgegendruck 0,35 Atü.
Dieselmotoren
Die beiden MAN M6V 40/46 basieren auf dem 8 Zylinder-Motor M8V 40/46, der für das sogenannte Spanienboot E1 im Jahr 1926 vom Ingenieurskantoor voor Scheepsbouw (IvS) vorgeschlagen wurde. Die 6 Zylinder der Bauart 40/46 wurden schon auf U 27 (Typ VII A) eingebaut. Die USS Cachalot wurde 1933 mit 9 Zylinder-Motoren der überarbeitet Baureihe 40/46 ausgerüstet. Der M6V war ein einfachwirkender (nicht umsteuerbarer) 6-Zylinder-Viertaktmotor mit 400 mm Zylinderdurchmesser und 460 mm Kolbenhub. Das Leistungsgewicht betrug 14,4 kg/PS. Das zum Betrieb der Diesel erforderliche Treiböl gelangte durch Seewasserdruck aus den Bunkern in die beiden Tagestanks über den Dieselmotoren und floss von hier zu den Einspritzpumpen. Die Reinigung des Motoröls erfolgte in einer Zentrifuge. Die Kühlwasser- und Motorölpumpen waren an den Stirnseiten der Motoren angeschlossen.
Mit dem Büchi-Abgasturbolader Vta 450 der BBC Mannheim sollte bei einer Laderdrehzahl von 12.240 U/min eine maximale Leistung von 2 × 2000 PS = 2 × 1471 kW bei 522 U/min erreicht werden. Die Getriebe der Dieselmotoren untersetzten deren Drehzahl im Verhältnis 1,65:1 und waren durch eine hydraulische Vulkankupplung mit einem Schlupf von 2° mit den Motoren gekuppelt. Bei AK-Fahrt drehten sich die Propeller mit 315 U/min. Bei reinem Dieselbetrieb wurden die E-Maschinen und Getriebe mit angehängten Pumpen ständig mitgedreht, da angenommen wurde, dass bei Dieselbetrieb stets Batterieladung mitlief. Deshalb betrug der mechanischen Wirkungsgrad der Diesel an den Antriebswellen nur 88 %.
Mit Aufladung waren bei 2 × 1900 PS = 2 × 1397 kW 15,7 kn erreichbar, ohne Gebläse bei 2 × 1330 PS = 2 × 978 kW 14,8 kn. Mit vollem E-Maschinen-Zusatz erreichte U 3507 über Wasser bei 2 × 2.380 PS = 2 × 1750 kW eine Geschwindigkeit von 18,08 kn.
Die hohe Aufladung machte eine sehr große Ventilüberschneidung von 150° nötig, die eine erhöhte Gegendruckempfindlichkeit ergab. Dadurch konnte bei Schnorchelfahrt der Aufladedruck soweit zurückgehen, dass die Motorleistung stark absank. Auf der Steuerwelle war daher ein zweiter Ventilnockensatz (Schnorcheleinstellung) angebracht, der die Ventilüberschneidung verkleinerte. Dadurch ging die Leistung auf 2 × 1.400 PS = 2 × 1030 kW bei 370 U/min zurück und das Aufladegebläse lief nur noch mit 10.000 U/min. U 3503 erzielte bei Schnorchelfahrt mit beiden Dieselmotoren und Aufladegebläse eine Geschwindigkeit von 10,4 kn.
In der Bordpraxis zeigte sich, dass die Schnorchelleistung auch ohne Aufladung erreicht werden konnte. Da die Überwassereigenschaften nachrangig waren, wurde bei späteren Ausführungen auf den Einbau des Turboladers verzichtet. Die maximale Schnorchelleistung betrug danach 2 × 1200 PS = 2 × 883 kW bei 10,9 kn. In der Praxis konnten jedoch wegen der Sehrohr- und Schnorchelschwingungen 6 kn kaum überschritten werden.
Der Rückgang der Diesel-Leistung bei Schnorchelfahrt war ein erhebliches Problem, dadurch dauerte die Batterieladung mit 6.2 Stunden relativ lange. Da die Geschwindigkeit bei Schnorchelfahrt mit Batterieladung durch beide Diesel (Antrieb mit Schleichfahrtmotoren) maximal 6 kn betrug, dürfte es nach Aufbrauch der Batteriekapazität nicht mehr möglich gewesen sein, einen ablaufenden Geleitzug wieder einzuholen. Nach amerikanischen Erprobungsberichten (U 2513 und U 3008) hatten die Diesel bei Schnorchelfahrt zu hohe Abgastemperaturen. Dies zwang zu einer weiteren Reduzierung ihrer Leistung auf 2 × 862 PS = 2 × 634 kW.
Am 15. Dezember 1944 wurde festgestellt, dass es bereits auf drei Typ XXI-Booten starke Motorschäden durch Bedienungsfehler gegeben hatte. Der Grund war jedes Mal das Ansaugen von Wasser über die Abgasanlage durch Mitdrehen der Diesel bei Rückwärtsfahrt mit E-Maschinen.
Haupt-E-Motoren
Die von SSW entsprechend der Ausschreibung völlig neu entwickelte E-Maschine mit der Typenbezeichnung 2 GU 365/30 „Hertha“ war eine 10-polige fremderregte Nebenschlussmaschine mit Wendepolen, Hilfsreihenschluss- und Kompensationswicklung. Die traditionelle Tandemanordnung zweier Läufer auf einer Welle in einem Gehäuse wurde beibehalten. Dadurch ergaben sich zwei „Motoren“ auf einer Welle, die sowohl parallel als auch in Serie geschaltet werden konnten, um für zwei Fahrtstufen eine verlustlose Regelung zu ermöglichen. Jede Maschine war auch als Generator nutzbar.
Auf dem Prüfstand betrug die maximale Leistung einer „Hertha“ in Parallelschaltung bei 5.500 A Stromaufnahme, 360 V Spannung und einer Drehzahl von 1.675 U/min 1.840 kW. In Serienschaltung gab die Maschine bei 1230 U/min eine Leistung von 730 kW ab. Im Generatorbetrieb wurde auf dem Prüfstand in Parallelschaltung bei 1.550 U/min und 450 V Spannung ein Strom von 4080 A bzw. eine Leistung von 1.840 kW erreicht, in Serienschaltung 1.040 kW.
Die Getriebeuntersetzung betrug 5,079:1, was eine theoretische Höchstdrehzahl von 330 U/min an den Propellern ergibt. Praktisch wurden in der ursprünglichen Ausführung von U 3506 nur 316 U/min erreicht. Die zahlreichen Flut- und Entlüftungsöffnungen in der Außenhülle des Bootes verursachten eine unerwartet starke Erhöhung seines Wasserwiderstandes um ca. 28 %. Auf Flutklappen war verzichtet worden, da die bisherigen U-Boote aus Sicherheitsgründen stets mit offenen Flutklappen fuhren. Auch die Batteriespannung brach bei hohen Entladeströmen von 2 × 5540 A für Höchstfahrt unter die vorgesehenen 2 × 360 Volt auf 2 × 336 ... 305 Volt ein. Deshalb wurde die ursprünglich mit 18 kn für 1 Stunde 40 Minuten konzipierte Unterwassergeschwindigkeit und Reichweite bei Höchstfahrt nicht erreicht.
Bei einer Meilenfahrt unter Wasser auf 20 Meter Tauchtiefe erreichte U 3506 am 8. November 1944 eine Geschwindigkeit von 15,93 kn (Admiralitätskonstante C = 149; Definition mit Geschwindigkeit v in kn, Verdrängung D in ts und Leistung N in WPS).
Nach Verkleinerung der Flutschlitze um zwei Drittel konnte U 3507 am 21. November 1944 17,2 kn (Admiralitätskonstante C = 197) erzielen. In der endgültigen Ausführung wurden die Flutschlitze um ein Drittel auf einen Anteil von 1,98 % der Gesamtoberfläche verkleinert. Damit erzielte U 3507 am 30. November 1944 16,5 kn (Admiralitätskonstante C = 175). Die damit verbundene Widerstandsvermehrung um 15 % in Verbindung mit einer schnellen Tauchzeit von 25 Sekunden wurde als akzeptabler Kompromiss gesehen.
Beim Abhorchen von U 2513 Ende 1946 in den USA wurde festgestellt, dass schon bei 3 kn Fahrt mit Haupt-E-Maschinen das Maschinengeräusch über den Strömungsgeräuschen lag und etwa 72 dB betrug. Die amerikanischen dB-Einheiten stimmen jedoch offensichtlich nicht mit den deutschen dB-Werten überein. Die Geräuschentwicklung lag nur geringfügig über dem Störpegel des verwendeten Horchgeräts von 70 dB. Bei 5 kn wurden bei Sehrohrtiefe 86-86 dB und bei 60-90 m Tauchtiefe 73 dB gemessen. Ab 7 kn flachte die Schalldruckkurve auf Sehrohrtiefe ab, in größerer Tiefe nahm sie stärker zu. Bei 10 kn wurden 100 dB bzw. 86 dB gemessen, bei 15 kn sowohl bei Sehrohrtiefe als auch 60 Metern Tiefe 104 dB. Die Werte schwankten geringfügig um 2 - 4 dB, je nach Richtung des U-Bootes zum Horchgerät. Insgesamt wurde festgestellt, dass das U-Boot wesentlich leiser war als die amerikanischen U-Boote der Fleet-Klasse.
Schleich-E-Motoren
Die beiden ebenfalls von SSW entwickelten Schleichmotoren mit der Bezeichnung GV 323/28 waren 8-polige fremderregte Nebenschlussmotoren mit Hilfsreihenschlusswicklung und Wendepolen. Sie konnten mit 360 V bei 140–256 A Stromaufnahme, 46–83 kW Leistung und 91-190 U/min Motordrehzahl oder 120 V bei 74–245 A Stromaufnahme, 7,6-22 kW Leistung und 91-190 U/min Motordrehzahl betrieben werden. Durch die Leistungslücke waren Geschwindigkeiten zwischen 4,3 und 5 kn nur schlecht zu erreichen.
Die Schleichmotoren waren durch 12 Keilriemen über eine Reibungskupplung bei einer Untersetzung von 2,68:1 mit den Wellen verbunden. Die manuell zu bedienende Reibungskupplung war derartig mit der Hauptkupplung verblockt, dass jeweils nur eine Kupplung eingelegt werden konnte. Die zur Kraftübertragung auf die Propellerwellen genutzten Keilriemen rutschten teilweise durch. Dennoch wurde die vorgesehene Höchstgeschwindigkeit erreicht.
Bei einer Meilenfahrt erzielte U 3506 6,1 kn bei einer Propellerdrehzahl von 123 U/min und ca. 2 × 300 A Stromaufnahme bei 2 × 360 Volt. Bei 82 U/min Propellerdrehzahl betrug die Fahrt noch 4.3 kn, bei 39 U/min 2.0 kn.
Die von den USA übernommenen U-Boote U 2513 und U 3008 wurden umfangreichen Tests unterzogen. Dabei konnte die US-Marine Ende 1946 U 2513 bei Schleichfahrt mit Horchgeräten in einer Entfernung von 220 m nicht einwandfrei orten, während Handelsschiffe selbst in 13 km Entfernung noch zu hören waren. Bei einer Tiefe von über 150 m war eine passive Ortung bei maximaler Schleichfahrt nicht möglich.
Batterieanlage
Die Batterieanlage bestand 2 × (3 × 62) = 372 Bleiakkumulatorzellen des Typs AFA 44 MAL 740W der Akkumulatoren Fabrik A.G. (AFA) mit je 620 kg Masse und einer Gesamtmasse von 236 Tonnen. Die Kapazität pro Zelle betrug 11.300 Amperestunden (Ah) bei 20-stündiger Entladung mit 565 Ampere (A), 9170 Ah bei 5-stündiger Entladung mit 1834 A und 6840 Ah bei 1.5 stündiger Entladung mit 4560 A. Die Entladeschlussspannung lag zwischen 1,65 Volt/Einzelzelle bei 4560 A Entladestrom und 1,80 Volt/Einzelzelle bei 565 A Entladestrom. Bezugstemperatur sind 30 °C.
Die Batteriespannung brach bei hohen Entladeströmen von 2 × 5540 A für Höchstfahrt unter die vorgesehenen 2 × 360 Volt (=1,94 Volt/Zelle) auf 2 × 336 ... 305 Volt (=1,81 ... 1,64 Volt/Zelle) ein. Die Batterieanlage war bereits nach einer bis 1 Stunde 20 Minuten Höchstfahrt statt geplanter 1 Stunde 40 Minuten Höchstfahrt entladen. Bei geringerer Strombelastung durch mittlere und kleine Fahrtstufen entsprach die Entladedauer dagegen den Erwartungen.
Bei einer mittleren Entladespannung von 2,0 Volt pro Zelle beträgt die rechnerische Gesamtspeicherkapazität 8,4 Megawattstunden. Die Energiedichte liegt mit 35,6 Wattstunden pro Kilogramm im für andere deutsche U-Boote und Bleiakkumulatoren üblichen Bereich. Der wesentliche Unterschied ist die absolute Größe der Batterieanlage. Die Batteriezellen waren in 2 × 3 = 6 gleichgroßen Teilbatterien über zwei Decks verteilt. Die Unterteilung in je 3 Backbord und Steuerbord Teilbatterien erlaubte die verlustlose Reduzierung der Versorgungsspannungen der Schleichfahrt-E-Motoren von 360 auf 120 Volt. Die Anker der Haupt-E-Motoren wurden dagegen nur mit 360 Volt aus allen Backbord bzw. Steuerbord Teilbatterien versorgt. Ihre bis 2 × 15 = 30 A pro Motor verbrauchenden Erregerwicklungen wurden über Regler aus den mittleren Teilbatterien gespeist. Auch die Erregerwicklungen der Schleichfahrtmotoren wurden aus diesen Teilbatterien versorgt. Die elektrischen Hilfsmaschinen arbeiteten mit 120 Volt aus unterschiedlichen Teilbatterien.
Die Wiederaufladung der Backbord bzw. Steuerbord Teilbatterien konnte nur in Reihe erfolgen. Die getrennte Wiederaufladung einzelner Teilbatterien war nicht möglich. Deshalb musste der Strombedarf der Hilfsmaschinen im Betrieb abgestimmt auf die Teilbatterien verteilt werden. Die Wiederaufladung begann in der ersten Ladestufe mit einer Stromstärke von je 2040 A bis zu einer Ladespannung von 2 × 446 Volt = 2,40 Volt/Zelle. In der zweiten Ladestufe verringerte sich die Stromstärke bei gleichbleibender Spannung auf 510 A. In der dritten Ladestufe wurde mit konstant 510 A Strom bis zu einer Spannung von 2.7 Volt/Zelle geladen.
Wegen der besonders bei Schnorchelfahrt geringen Diesel-Leistung dauerte die Wiederaufladung einer zu 90 % entladenen Batterie mit Schnorchel bis zum Abschluss der zweiten Ladestufe 6,2 Stunden. Bei Erprobungen an der Pier (Landstromversorgung war möglich) wurden dagegen Ladezeiten von 2,5 Stunden für die ersten beiden Ladestufen erreicht. Für die dritte Ladestufe, die zum Erhalt der Kapazität in gewissen Zeitabständen notwendig war, wurde mit weiteren 2,4 Stunden Ladezeit gerechnet, was bei Schnorchelfahrt eine volle Ladezeit von 8,6 Stunden ergibt.
Die Batteriezellen scheiden bei Aufladung und starker Entladung Knallgas ab, ein explosionsfähiges Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff. In Luft wird Wasserstoff ab einem Anteil von 4 Volumenprozent explosionsfähig. Bei vier Booten kam es vor Kriegsende und bei U 3017 nach Kriegsende (unter britischem Kommando) zu Batterieexplosionen. In zwei Fällen war die Ursache ein zu hoch aufgefüllter Säurestand der Batteriezellen, der später zur Blockierung ihrer Entlüftung führte. Bei U 2507 Funkenschlag am Batterieablüfter. Bei U 3002 der bei Feuchtigkeit nicht funktionierende Wasserstoff-Filter des Batterieumwälzlüfters und Undichtigkeiten am Antriebsmotor des Lüfters. Dieser wurde deshalb wenig benutzt und später nicht mehr eingebaut. Die Batterieentlüftung konnte bei Schnorchelfahrt auch über die Dieselmotoren erfolgen.
Propeller
Die beiden Hauptwellen liefen nach achtern in einem Winkel von 3,12 ° von der Schiffsmitte auseinander und fielen zu den Stopfbuchsen ca. 200 mm ab. Damit drehten die beiden 2.150 mm durchmessenden Propeller mit genügend Freischlag bis zu 122 U/min geräuschlos. Wegen der auseinander laufenden Antriebswellen konnte der Kurs bei wenig Fahrt oder ausgefallener Ruderanlage durch unterschiedliche Propellerdrehzahlen Backbord/Steuerbord kaum korrigiert werden. Der innere Propeller musste schneller als der äußere laufen, um einen möglichst kleinen Drehkreis zu erhalten. Zum An- und Ablegen war Schlepperhilfe zweckmäßig. Der Wirkungsgrad der Propeller betrug je nach Geschwindigkeit bis zu 52 %.
Ruderanlage
Wegen des einzelnen außerhalb der Propellerströme liegenden Seitenruders war der Drehkreis mit 365 bis 480 Metern fast doppelt so groß wie bei den alten Typen. Diese hatten hinter jedem der beiden Propeller ein Seitenruder und dadurch kleinere Drehkreise als die verfolgenden Zerstörer. Der Typ XXI konnte sich jedoch durch seine hohe Unterwassergeschwindigkeit und Geschwindigkeit bei Schleichfahrt eher den Angriffen von U-Jagdschiffen entziehen. Die Tauchtiefe konnte aufgrund der höheren Geschwindigkeit relativ schnell geändert werden.
Hilfsantriebe (Seitenruder, Tiefenruder, Periskope, Flaktürme)
Undichtigkeiten im hydraulischen System mit teilweise außerhalb des Druckkörpers verlaufenden Leitungen konnten durch Eindringen von Seewasser bis zum Total-Ausfall durch Fressen der Pumpen führen. Später bekamen die Flaktürme deshalb einen eigenen Druckölkreislauf.
Tauchtiefe
Der Typ XXI war für eine Tauchtiefe von 220 Meter und eine rechnerische Zerstörungstauchtiefe von 330 Meter ausgelegt.[2] Der Druckkörper bestand aus mit Aluminium beruhigtem Schiffbaustahl St 52 KM mit 1,06 % Mangan (Mn) und 0.16 % Kohlenstoff (C)-Gehalt. Ab April 1944 wurde in der Eisenerzeugung für den Stahl St 52 eine Erhöhung des Kohlenstoff- und Silizium (Si)-Gehalts angeordnet, um Mangan zu sparen. Bei Bekanntwerden dieser Anordnung im August 1944 wurden mit 3-monatiger Verzögerung Rissbildungen beim Schweißen erwartet. Die Anordnung wurde deshalb sofort aufgehoben. Da die Rückumstellung weitere 3 Monate erforderte, konnte sie frühestens im Frühjahr 1945 wirksam werden. Mitte Februar 1945 wurden beim Typ XXI Schweißrisse festgestellt. Ob es einen Zusammenhang mit der Materialänderung gab, konnte nicht ermittelt werden.[3]
Die Berechnungsgrundlagen der neuen Zweikreisform des Druckkörpers waren wie beim kleinen Schwester-Typ XXIII unsicher. Nur der obere Teil konnte mit genügender Genauigkeit als Kreisdruckkörper aufgefasst und berechnet werden. Beim unteren Teil war dies nicht der Fall, weil die Spanten aus dem oberen Teil sehr weit überschossen und der untere Teil Bodenwrangen besaß. Dieser musste deshalb ohne genaue Berechnungsgrundlagen konstruiert und seine Festigkeit nachträglich erprobt werden.[4]
Die vom 4. bis 6. Januar und 10. bis 12. Februar 1945 durchgeführten Druckversuche mit Modellen im Drucktank der Germaniawerft zeigten, dass die untere Schale des 8-förmigen Druckkörpers der errechneten Zerstörungstiefe nicht standhielt und etwa 10 % weniger fest war als die obere. Bei einer simulierten Tiefe von ca. 300 m begann an den Endschotten der Wanne eine Einbeulung, die bei 315 m zum Bruch führte. Demnach lag die tatsächliche Druckfestigkeit des Typs XXI ca. 10 % unter dem geforderten Wert.
Bei einem Tieftauchversuch von U 2511 am 8. April 1945 wurden beim Überschreiten von 160 m aus einem unteren Akkuraum zunehmende Knistergeräusche wahrgenommen, die nach Ansicht des Versuchsleiters auf eine bevorstehende Beulenbildung hindeuteten. Später wurden sie durch ungefährliche plastische Verformungen von Außenschiffsteilen erklärt. Zusätzlich erfolgte durch eine undichte Schweißnaht im E-Raum ein Wassereinbruch, der nach kurzer Zeit gestoppt werden konnte. Deshalb wurde der Tieftauchversuch bei 170 m abgebrochen. Das stützenlose Torpedoluk war mit 4000 kg/cm² erheblich über die Rechnungswerte bis an die Fließgrenze beansprucht worden. Daraufhin wurden Verstärkungen für alle Boote in Auftrag gegeben, was zu weiteren Verzögerungen führte. Bei folgenden Tauchversuchen mit U 2506 am 26. April 1945 und U 2529 am 8. Mai 1945 wurden jeweils 220 m erreicht. Bei U 2529 wurden auf 140 m Spantdeformationen an einem Innenspant unter dem Turm festgestellt. Die druckfesten Schlauchbootbehälter auf dem Oberdeck implodierten bei beiden Booten in Tiefen zwischen 190 und 220 m.
Die ersten Schüsse waren teilweise unsauber gewalzt. Die 32 Firmen, die unter hohem Zeitdruck die Sektionen vorfertigten, hatten bis auf Hannemann & Co in Lübeck wenig oder keine Erfahrung im U-Boot-Bau. Die beim Druckkörperdurchmesser vorgesehene Toleranz von +-2 mm konnte nicht eingehalten werden und musste deshalb bald nach Anlaufen der Fertigung auf +-2.5 mm vergrößert werden (Plattenstärke 26 mm bis abschnittsweise 18 mm). Zusätzliche Temperaturunterschiede führten trotz Einhaltung der Toleranzen beim Stahlbau zu größeren Abweichungen beim Zusammenbau. Bei nicht zusammenpassenden Sektionen wurden die Druckkörperenden an mehreren Stellen 20 bis 30 cm eingeschnitten und auf das erforderliche Passmaß aufgebogen. Erst dann war das Zusammenschweißen möglich. Dies schwächte den Druckkörper. Er hielt nach einem amerikanischen Bericht vom Juli 1946 dem Wasserdruck in großen Tiefen und Wasserbombenexplosionen in der Nähe nicht stand. Die Deutschen berichteten den amerikanischen Gutachtern nach dem Krieg, dass der Druckkörper bei einer mit einem großen Modell simulierten Tiefe von 270 Metern versagte. Die Briten meldeten Druckkörperversagen bei 240 Metern, weniger als die Zerstörungstiefe der herkömmlichen deutschen U-Boote.[5]
Bau
Nach Fertigstellung der Pläne wurde am 6. November 1943 der Auftrag über die ersten 170 Boote erteilt. Ursprünglich sollten 750 Boote dieser Klasse gebaut werden, wodurch andere Projekte der Kriegsmarine eingeschränkt oder aufgegeben werden mussten. Inzwischen waren alle wichtigen Werften in Bremen (DeSchiMAG/AG Weser, Bremer Vulkan), Hamburg (Blohm & Voss), Kiel (Krupp Germaniawerft) und Danzig (Schichau-Werke) zu Zielen der alliierten Luftoffensive geworden und konnten weder Baukapazitäten noch die Fertigungssicherheit garantieren.
Nach Übergabe der Marinerüstung an Rüstungsminister Albert Speer wurde der seit 1942 bestehende Hauptausschuss Schiffbau (HAS) umgestaltet. Speer berief den Generaldirektor der Magirus-Werke, Otto Merker als Leiter. Merker schlug nach dem Vorbild der im Kraftwagenbau benutzten Fließbandfertigung den Sektionsbau vor, nach dem das Boot im Binnenland in acht einzelnen Rohsektionen vorgefertigt, anschließend in Ausrüstungswerften im Taktverfahren mit Maschinen und Einbauten versehen und schließlich auf Montagewerften zusammengeschweißt werden sollte. Der Bau dauerte etwa einen Monat bei einem monatlichen Ausstoß von 30 Booten. Im Vergleich zu den alten U-Bootstypen verringerte sich die Anzahl der Baustunden von 280 Std/t für den Typ VII C/42 im Herbst 1943 auf 205 Std/t für den Typ XXI im Dezember 1944 bei geplanten 164 Std/t.
Die Ausrichtung der Sektionen auf den Montagewerften erfolgte durch zwei Hauptachsen:
- die schiffbauliche-waffentechnische Hauptachse, die durch Sektion fünf (Zentrale und Turm),
- die Antriebshauptachse, die durch Sektion zwei (E-Motorenraum) festgelegt waren.
Zur präzisen Ausrichtung der Sektionen wurden kleine Löcher in die Schotten gebohrt, durch die vom Bug und vom Heck ein Licht in der Zentrale zu sehen war. Nach präziser Ausrichtung wurden die Druckkörper der Sektionen von je vier Arbeitern diametral mit sieben Nähten in einem Arbeitsgang ohne Unterbrechung in acht Stunden verschweißt.
Die ersten fertigen Sektionen mussten nachgebessert werden, so dass die ersten sechs Boote jeder Werft mangels Typboot zuerst als Schulboote vorgesehen waren. Weitere Verzögerungen traten durch Fehlplanungen auf, da die Konstruktion unter größter Geheimhaltung und daher unter mangelnder praktischer Abstimmung entstanden war. Auch die ständigen Bombenangriffe der Alliierten brachten Verzögerungen mit sich, da Produktionsstätten und Transportwege zeitweise ausfielen und ersetzt beziehungsweise repariert werden mussten. Bei Kriegsende fanden die britischen Truppen noch 28 mehr oder weniger fertige Boote auf den Hellingen vor, dazu eine große Anzahl von Einzelsektionen.
Nach einer Übergangszeit wurden ab 1944 nur noch der Typ XXI und der daraus abgeleitete kleinere Typ XXIII gefertigt. Die Produktion von U-Boot-Tonnage stieg 1944 um mehr als das Vierfache (von 1940 etwa 41.000 t auf 1944 etwa 175.000 t), trotz verstärkter Luftangriffe der Alliierten. Allerdings war das erste am 19. April 1944 bei der Schichau-Werft in Danzig vom Stapel gelassene „Führergeburtstagsboot“ U 3501 wegen des Termins nur mit Holzkeilen provisorisch schwimmfähig gemacht. Es musste sofort in ein Dock eingeschleppt werden. Die gelieferten Sektionen enthielten statt funktionierender Amaturen vielfach Attrappen. Dennoch trafen Glückwunschtelegramme u.a. von Adolf Hitler ein und an für den Stapellauf Verantwortliche wurden Orden verliehen. Die Direktoren der anderen Werften hatten sich geweigert, noch unfertige Boote vom Stapel laufen zu lassen. Die Folge des übereilten Stapellaufs waren Nacharbeiten, die die Indienststellung von U 3501 (ohne Flaktürme, spätere Verwendung als Schulboot und Stromversorger) bis zum 29. Juli 1944 verzögerten. Als Generaldirektor Franz Stapelfeldt von der Deutsche Schiff- und Maschinenbau Aktiengesellschaft wiederholt auf die unrealistischen Terminforderungen hinwies, wurde er seines Postens enthoben.
Die Anzahl der tatsächlich abgelieferten Boote erreichte mit 28 im Dezember 1944 ihren Höhepunkt. Im Januar 1945 verfügte die Kriegsmarine über 418 U-Boote unterschiedlicher Typen, die größte Anzahl überhaupt, von denen 65% zur Ausbildung eingesetzt wurden. 1945 fiel die Produktion der Sektionen ab, da wichtige Zulieferer besetzt waren und das Transportwesen weitgehend unterbrochen oder zerstört war. Im März 1945, zwei Monate vor Kriegsende, wurden fast 40 U-Boote vom Stapel gelassen, die höchste Produktionszahl des ganzen Krieges.
Letztendlich wurden 118 Boote des Typ XXI der Bauwerften
- Blohm & Voss, Hamburg, (Baulose U 2501 – U 2762),
- DeSchiMAG/AG Weser, Bremen, (Baulose U 3001 – U 3295),
- Schichau-Werft, Danzig, (Baulose U 3501 – U 3695)
in Dienst gestellt, davon 62 Boote bis Ende 1944.
Zur Frontreife gelangen u. a. aufgrund der langen Ausbildungszeiten und vieler technischer Probleme nur wenige Boote vor Kriegsende. Admiral Werner Fuchs lehnte deren Abnahme zunächst als frontunbrauchbar ab. Sie mussten erst durch langwierige Umbauten dafür tauglich gemacht werden. Das erste Boot des Typs XXI war nach seiner späteren Einschätzung ab Mai 1945 zum Fronteinsatz klar.
Technische Daten
- Einsatzverdrängung: 1621 Tonnen (Überwasser), 1819 Tonnen (getaucht)
- Zweihüllenbauweise mit 8-förmigem inneren Druckkörper und zwischen beiden Hüllen liegenden Spanten
- Länge: 76,70 m Lüa (Länge über alles), Druckkörper 60,50 Meter
- Breite: 6,60 Meter Büa (Breite über alles), Druckkörper 5,30 Meter
- Tiefgang: 6,62 Meter
- Durchfahrtshöhe: 12 Meter
- Geschwindigkeit(max. Erreicht):
- Überwasser:
- 15,37 Knoten mit Dieselmotoren (U 3507)
- 17,94 Knoten mit Elektromotoren (U 3005)
- 18,08 Knoten mit Diesel- und Elektromotoren (U 3507)
- Unterwasser
- 16,5 Knoten mit Elektromotoren (U 3507)
- 6,1 Knoten mit Schleichelektromotoren (U 3506)
- 10,42 Knoten mit Dieselmotoren auf Schnorchelfahrt (U 3503)
- Überwasser:
(laut Fahrstufentabelle)
- geplante Tauchtiefe:
- 133 Meter (Gebrauchstauchtiefe),
- 220 Meter (Gefechtstauchtiefe),
- 330 Meter (Zerstörungstauchtiefe);
- Tauchzeit 25 Sekunden bei ständig geöffneten Flutklappen und bei 1,98 % Tauchschlitzanteil der Oberfläche.
- Batterieanlage mit 2 × 3 × 62 Einzelzellen des Typs AFA 44 MAL 740 (6 Teilbatterien in zwei Decks) der Akkumulatoren Fabrik A.G. (AFA) mit einem Gewicht von 236 Tonnen und einer Kapazität von 11.300 Amperestunden (Ah) pro Zelle bei 20-stündiger Entladung.
- Admiralitätskonstante C = 149–197
- Fahrbereiche (nach Messungen auf U 3507 im endgültigen Zustand):
- Mit Schleich-E-Maschinen Unterwasserfahrt
- 487 Seemeilen bei 3 Knoten
- 333 Seemeilen bei 5 Knoten
- 256 Seemeilen bei 6 Knoten
- Mit Haupt-E-Maschinen Unterwasserfahrt
- 120 Seemeilen bei 8 Knoten
- 79 Seemeilen bei 10 Knoten
- 26 Seemeilen bei 15 Knoten
- Mit Dieselmotoren Überwasserfahrt
- 15.700 Seemeilen bei 9 Knoten
- 14.100 Seemeilen bei 10 Knoten
- 10.600 Seemeilen bei 12 Knoten
- 5.200 Seemeilen bei 15,6 Knoten
- Mit Dieselmotoren Schnorchelfahrt
- 15.100 Seemeilen bei 6 Knoten
- 10.300 Seemeilen bei 8 Knoten
- Mit Schleich-E-Maschinen Unterwasserfahrt
- Treibölvorrat gesamt 296 Kubikmeter
- Druckluftsystem (205 atü; ca. 20 MPa) zum Ausblasen der Tauchtanks und Frischluftregeneration
- Hochdruck Speichervorrat 7.660 Liter (1.520 m³ Luftvorrat) in 23 Flaschen bei 205 atü
- Niederdruck 12 atü durch Druckminderer zum Betrieb des Schnorchels, der Torpedos etc.
- Erzeugung durch zwei Junkers-Freikolbenverdichter (Typ 4 FK 115) und einem Elektro-Kompressor HK 1,5 der F. Krupp Germaniawerft. Alle Verdichter sind 4-stufig ausgeführt. Leistung der Junkers-Verdichter 10 l/min bei 200 atü bei 7,6 kg Brennstoffverbrauch. Leistung des elektrischen Kompressors 16 l/min bei 200 atü und einer Auffüllzeit von 8 Stunden bei etwa 400 A.
- Druckölsystem (80 atü – ca. 7,9 MPa – zum Betrieb der Flaktürme, der Sehrohre und des Ruders)
- Gesamtölmenge 1.000 Liter
- 2 IMO-Spindelpumpen mit je 100 l/min Förderleistung,
- 2 Ersatzhandpumpen
- 2 Luftdruckflaschen à 325 Liter Inhalt
- Sammel- und Vorratsbehälter mit 120 Liter Inhalt
- Lenzsystem
- 2 doppelt wirkende Kolbenpumpen mit einer Leistung von 24 m³/h gegen 300–400 m Wassersäule bei 180 A Stromaufnahme (Tieflenzpumpen)
- 2 selbstansaugende Kreiselpumpen mit einer Leistung von 70–100 m³/h gegen 10–30 m Wassersäule bei 135 A Stromaufnahme (Flachlenzpumpen)
- Kühlwasserpumpen im E-Maschinenraum in Lenz geschaltet mit einer Leistung von 60 m³/h
- 1 Handlenzpumpe für Notfälle mit einer Leistung von 166 l/min bei 66 Doppelhüben
- Bewaffnung
- 6 Bugtorpedorohre mit max. 23 Torpedos oder 14 Torpedos und 12 TMC- bzw 18 TMB-Minen (geplant)
- 2 × 2-cm-Zwillingsflak C/38 (450 Schuss/min) mit 3.450 Schuss Munition oder 2 × 3-cm-Zwillings-Flak M44 (960 Schuss/min) mit Feuerleitanlage und 3.800 Schuss Munition (geplant)
- Ausstattung
- Lufterneuerungs- und Klimaanlage mit 4.200 m³/h Umluftleistung
- aktives Suchradar FuMO 65 „Hohentwiel U1“, FuMo 391
- passive FuMB Samos, Cypern II, Borkum, Fliege, Mücke
- SU-Anlage Nibelungengerät der AEG mit 5 kW Leistung bei 15 kHz Impulsen mit 20 ms Länge im Gegentaktverfahren mit AS 1000 Senderöhren. Ablösungsfreie Sensorbasis im vordersten Teil des Turms.
- Balkongerät mit 2 × 24 Sensoren in strömungsgünstigem Jankowski-Profil am Kiel für Horchwinkel zwischen 150–210 Grad Peilung auf etwa ein Grad bei 12 Seemeilen bei Einzelfahrern und etwa 60 Seemeilen bei Geleitzügen
- Nahhorchgerät (NHG), um anlaufende Torpedos bei Unterwasserfahrt auf 1.000–2.000 Meter zu orten. Die Bootsgeschwindigkeit durfte bei Überwasserfahrt mit Diesel nicht höher als sechs Knoten liegen, um eine rechtzeitige Warnung zu ermöglichen.
- Täuschkörper
- Unterwassertelefon (UT-Anlage, Frequenz 4.120 Hz)
- Navigation
- Kreiselkompass Anschütz & Co mit 6 Töchtern
- 30 kHz Elac-Echolot mit zwei Bereichen 25 m sowie 1.000 m
- hydraulisch betriebenes monokulares Standsehrohr mit 5140 mm Hublänge und -10 bis +20 Grad Kippwinkel.
- hydraulisch betriebenes lichtstarkes binokulares Luftzielsehrohr mit 6580 mm Hublänge und -10 bis +90 Grad Kippwinkel
- Sicherheits- und Rettungsmittel
- 11 Handakkuleuchten
- 77 Tauchretter
- 6 Kohlensäureschneefeuerlöscher
- 4 Schlauchboote mit jeweils vier Meter Länge
- 1 Arbeitsschlauchboot mit 3,3 Meter Länge
- 57 Einmannrettungsboote
- Luftfallen zum Notausstieg im Zentrale-, Turm-, Kombüsen- und E-Maschinenluk
- Tiefenmesser bis 400 Meter im Heck- und Bugraum, in der Zentrale, im Turm und im Dieselmaschinenraum
- Sollbesatzung: 57 (Mit Bordarzt oder Sanitäts-Maat 58)
- 5 Offiziere (Kommandant, Leitender Ingenieur, Erster Wachoffizier (IWO), Zweiter Wachoffiziere (IIWO), Wach- oder Zusatzingenieur (WI oder ZI)
- 4 Oberbootsleute (Diesel-, E-Maschinist, Obersteuermann, Funkmeister)
- 1 Bootsmann
- 14 Unteroffiziere (2 seem., 8 techn., 2 funktechn., 2 torpedotechn.)
- 33 Mannschaften (12 seem., 16 techn., 3 funktechn., 2 torpedotechn.)
Die Besatzung variierte in der Zusammensetzung, aber auch in der Stärke, da u.a. keine Fronterfahrungen vorlagen oder auf vorhandenes Personal zugegriffen werden musste.
- Baukosten: 5,75 Millionen Reichsmark (3.600 RM/t)
Einsatz im Zweiten Weltkrieg
Zum Fronteinsatz gelangten die ersten U-Boote wegen Verzögerungen bei der Ausbildung der Besatzungen durch Verminung der Ausbildungsräume in der Ostsee und Treibstoffmangel sowie einer Vielzahl technischer Probleme erst in den letzten Kriegstagen. Neben bzw. hinter U 3509 und U 2510 detonierten Grundminen in etwa 50 bzw. 30 m Entfernung. In beiden Fällen blieb der Druckkörper intakt, das Außenschiff und nicht stoßgedämpft eingebaute Hilfsmaschinen und Geräte wurden jedoch teilweise stark beschädigt. Beide Boote blieben manövrierfähig, mussten aber für längere Zeit in ihre Werften. Andere Boote wurden bei Luftangriffen auf Häfen oder im flachen Wasser der Ostsee, wo Tauchen teilweise nicht möglich war, zerstört oder versenkt.
Am 2. Mai 1945 hatte U 2511 auf der ersten Feindfahrt Kontakt mit einem britischen U-Jagdverband, dem es sich durch schnelle Fahrt entzog. Am 4. Mai 1945 gab es nach Angaben des Kommandanten Adalbert Schnee einen weiteren Kontakt zu einem Verband mit dem Schweren Kreuzer HMS Norfolk. Der Angriff auf den Kreuzer wurde kurz vor dem Torpedoschuss abgebrochen, da einige Stunden zuvor ein Angriffsverbot für U-Boote erlassen worden war. Nachweislich sind die Angaben zu dem zweiten Kontakt falsch.[6]
U 3008 („U-Manseck“) hatte nur zwei Stunden nach Erhalt der Kapitulationsnachricht einen britischen Flottenverband mit Kreuzern, Zerstörern und anderen britischen Kriegsschiffen ebensfalls vor den Torpedorohren.
Beide Boote brachen die Feindfahrt befehlsgemäß ab, ohne vom Gegner bemerkt worden zu sein. Auch ein drittes Boot, U 2506, kam noch zur Feindfahrt, brach diese jedoch zweimal wegen technischer Pannen ab.
U 3503 wurde am 6. Mai 1945 um 03.39 Uhr bei Schnorchelfahrt nahe Læsø durch einen Liberator-Bomber angegriffen und ging mit laufenden Dieselmotoren auf Tiefe. Durch Bedienungsfehler gab es starken Druckabfall und Verqualmung im Boot mit teilweisem Ausfall der Besatzung durch Stickoxid-Vergiftung. Das Boot lief unter Wasser mit großer Fahrt vor Göteborg und tauchte dort um 5.00 Uhr auf. Es wurden geringe Schäden durch Schweißnahtrisse an Tauchzellen und Treibölbunkern, eine leichte Ölspur und "draußen" Sperrflüge englischer Bomber festgestellt. Am nächsten Tag ließ sich das Boot in Schweden internieren. Seine Besatzung versenkte es am 8. Mai 1945. 1946 wurde das Boot von der schwedischen Marine gehoben, untersucht und später verschrottet.
Nach der Kapitulation kam es zu einer denkwürdigen Begegnung in Bergen, als Schnee zu seiner Feindfahrt von einer britischen Kommission vernommen wurde. Diese war zuvor auf dem Kreuzer Norfolk gewesen, um in Norwegen die „Geheimnisse der deutschen U-Boote“ zu erforschen. Erst mit der Vorlage seines Kriegstagebuches und den dort eingetragenen Positionsangaben konnte er die ungläubigen Briten davon überzeugen, dass er sich dem Verband unbemerkt auf Schussposition genähert hatte.
Verbleib der Boote im Zweiten Weltkrieg
Die meisten U-Boote wurden am 4. und 5. Mai 1945 in der Operation Regenbogen trotz gegenteiliger Befehle selbstversenkt, da gerade die U-Boot-Besatzungen der Aufhebung des Regenbogen-Befehls nicht trauten. Nur die elf U-Boote in Norwegen und U3008 wurden befehlsgemäß den Alliierten übergeben. Weitere fast fertige oder nur geringfügig beschädigte U-Boote in deutschen Häfen wurden von den Engländern sofort gesprengt; offensichtlich aus Furcht, dass die UdSSR weitere U-Boote als Kriegsbeute beanspruchen könnte.
Nach dem Krieg
Nach dem Krieg wurden einige Boote in den Marinen der UdSSR (U 2529, U 3035, U 3041, U 3515, sowie zwei fast fertige Boote in Danzig) und Frankreichs (U 2518, später „Roland Morillot“) in Dienst gestellt. U 2513 und U 3008 gingen an die US-Marine, England behielt letztlich nur U 3017. Die meisten Boote wurden durch England in der Operation Deadlight nördlich von Irland versenkt. Offensichtlich hatten gerade die Briten erhebliche Probleme mit dem Betrieb des Typ XXI (ungeübte Besatzungen, Batterieexplosion usw.) und daher, aber wohl auch aus politischen Motiven, versenkten sie sehr schnell fast alle ihnen verbliebenen XXIer.
Die Amerikaner verwendeten U 2513 und U 3008 einige Jahre für Testzwecke, U 3008 später, nach einem Leck im unteren Teil des Druckkörpers, als Ersatzteilreserve für U 2513. Der Ausbau der Flaktürme und die Änderung der Turmform reduzierte den Unterwasser-Strömungswiderstand wesentlich. Die für die schnellen Walter-Boote vom Typ XVIII konzipierte Außenhülle und weitere, nicht im Detail bekannte Änderungen erlaubten die kurzzeitige Erhöhung der Unterwassergeschwindigkeit auf 23 kn. Es wurden unter anderem Steuerungssysteme für künftig nuklear angetriebene U-Boote erprobt. Eine Unterwassergeschwindigkeit von 23 kn wurde 1954 mit dem ersten Atom-U-Boot, der USS Nautilus (SSN-571), auch für längere Zeitspannen realisiert. Der Vorschlag zur Verbindung der strömungsgünstigen „Walter-Hülle“ mit dem Kernenergieantrieb stammte vom auch für das Manhattan-Projekt tätigen Physiker Philip Abelson.[7]. Am 21. November 1946 und 5. Dezember 1947 war US-Präsident Harry S. Truman an Bord von U 2513. Die Erfahrungen mit dem Typ XXI hatten einen starken Einfluss auf das GUPPY-Programm, in dem die Amerikaner ihre U-Boot-Flotte nach dem Zweiten Weltkrieg modernisierten. U 2513 wurde 1951 und U 3008 1954 bei Waffentests versenkt. U 2513 liegt immer noch westlich der Inselkette Key West auf dem Meeresgrund, allerdings liegen dort auch bei der Versenkung nicht detonierte Hedgehog-Bomben mit Aufschlagzünder.[8] U 3008 wurde später gehoben und verschrottet.
Das letzte Boot, das außer Dienst gestellt wurde, ist auch das einzige, das als Museumsboot genutzt wird. U 2540 (selbstversenkt am 4. Mai 1945, gehoben im Juni 1957) wurde 1960 in die Bundesmarine als Wilhelm Bauer übernommen und verblieb zunächst bis 1968 in Dienst und wurde dann nochmal von 1970 bis 1982 als Testboot genutzt. Am 14. Dezember 1983 übernimmt die neugegründete Arbeitsgemeinschaft "Technikmuseum U-Boot Wilhelm Bauer e.V." das Boot. Seit 1984 liegt das Boot im Deutschen Schiffahrtsmuseum und wird weiter vom Verein betreut.
Die Boote U 2505, U 3004 und U 3506 lagen bei Kriegsende im teilweise zerstörten Bunker Elbe II der Howaldtswerke Hamburg. Teile der Boote wurden 1949 für die Royal Navy demontiert, verblieben dann aber an ihrem Platz. Ab 1995 wurde im Zuge der Erweiterung des Hamburger Hafens der Bereich mit Sand verfüllt und bis 2004 zu einem Parkplatz umgebaut. Die Boote liegen noch immer im Sand darunter.[9]
Auswirkungen auf den U-Boot-Bau
Die Siegermächte studierten die übergebenen Typ-XXI-Boote sehr genau. Zahlreiche Boote dieses Typs fuhren viele Jahre unter fremder Flagge. Der Typ XXI war richtungsweisend für die Entwicklung neuer U-Boote.
Andere Entwicklungen
Bereits 1938 hatte Japan auf der Marinewerft Kure das kleine Versuchsboot Nr. 71 gebaut, das bei einer Verdrängung von 213 Tonnen 21 Knoten erreichte. Angesichts der anfänglichen Erfolge hatte dieses Boot wie das deutsche Versuchsboot V-80 zunächst wenig Einfluss. Es war außerdem kein gelungener Entwurf und wurde 1940 verschrottet. Nachdem für Japan der U-Boot-Krieg verlustreicher wurde, entstand parallel zum Typ XXI der Elektro-Bootstyp Sen Taka (I 201-I 223) mit 1291 Tonnen Verdrängung, der ebenfalls in Sektionsbauweise hergestellt wurde. Bis August 1945 waren erst drei Boote fertiggestellt. Aufgrund der günstigeren Form und der größeren E-Maschinenleistung wurden bei einem geringeren Fahrbereich 19 Knoten erreicht. In Bewaffnung (vier Torpedorohre) und Technik waren sie weniger entwickelt als der Typ XXI.
Ein weiterer Typ, Sen Taka Sho, wurde 1945 in Serie (29 Einheiten) gebaut und entsprach mit kleinerer Verdrängung (440 ts) als der vorangegangene Typ Sen Taka und geringerer Bewaffnung (2 Torpedorohre, 4 Torpedos) eher dem deutschen Typ XXIII (2 Torpedorohre, 2 Torpedos). Der Fahrbereich unter Wasser lag bei 2 kn bei 100 sm.
Die japanischen Entwicklungen flossen ebenfalls in das amerikanische GUPPY-Programm ein.
Weitere Entwicklungen
Obwohl sich der deutsche U-Boot-Krieg als sehr verlustreich herausgestellt hatte, gewann der strategische Wert der U-Boot-Waffe mehr und mehr an Bedeutung im Kalten Krieg. Auf der Grundlage des Typs XXI wurden U-Boottypen entwickelt, die lange und schnelle Unterwasserfahrten in großen Tauchtiefen absolvieren konnten und schließlich in der Konstruktion von nukleargetriebenen U-Booten gipfelten, die die geforderten langen Tauchzeiten und hohen Geschwindigkeiten erfüllten. Die USA waren bei dieser Entwicklung führend und am 21. Januar 1954 lief das erste atomgetriebene U-Boot, die USS Nautilus vom Stapel.
Die UdSSR entwickelte aus dem Typ XXI die Whiskey-Klasse und Zulu-Klasse, die mehr Robustheit aufwiesen und einfachere Technik enthielten.
Die Französische Marine baute in den 1950er Jahren die Narval-Klasse auf der Grundlage des Typs XXI. Wegen ihrer Größe und der großen Treibstoffvorräte wurden die Boote bei weitreichenden Hochseepatrouillien eingesetzt.
Die Oberon-Klasse ist eine Klasse britischer diesel-elektrischer U-Boote. 13 Boote wurden für die Royal Navy gebaut, 14 weitere Modelle nach Kanada (3 Einheiten, 1965–1968), Australien (6 Einheiten, 1967–1978), Brasilien (3 Einheiten, 1973–1977) und Chile (2 Einheiten, 1976) exportiert. Sie wurde Ende der 1950er Jahre entworfen und war eine modifizierte Porpoise-Klasse, die vom deutschen Typ XXI inspiriert war.
Die US-Marine war aus eigener Erfahrung von der Effektivität und Wirksamkeit der U-Boote überzeugt und kam schnell zu dem Schluss, dass U-Boote in Zukunft eine wichtige strategische Rolle einnehmen würden. Ihr GUPPY-Programm, in das die Erfahrungen mit U 3008 und U 2513 einflossen, führte schließlich zur Entwicklung der USS Albacore, einem Einhüllenboot mit einer glatten und hydrodynamisch gestalteten, tropfenförmigen Außenform. Die ersten einsatzfähigen Boote mit der neuartigen, zunächst überzeugenden Tropfenform waren die amerikanischen Barbel-Boote und kurz darauf auch die Skipjack-Klasse mit Atom-Antrieb. Bei späteren Booten fand ein Übergang von der Tropfenform zur einfacher zu bauenden und heute dominanten Torpedoform statt.
Einheiten
Bauwerft Blohm & Voss, Hamburg:
- U 2501 bis U 2548
- U 2549 bis U 2550 nur Kiellegung
- U 2551 und U 2552
- U 2553 bis U 2564 nur Kiellegung
Bauwerft Weser AG, Bremen:
- U 3001 bis U 3041
- U 3042 und U 3043 nur Kiellegung
- U 3044 bis U 3047
- U 3048 und U 3049 nur Kiellegung
- U 3050 bis U 3051 nur Stapellauf
- U 3052 bis U 3063 nur Kiellegung
Bauwerft Schichau, Danzig:
- U 3501 bis U 3530
- U 3531 bis U 3534 unfertig, keine Übergabefahrt
- U 3535 bis U 3538 Übergabefahrt als sowjetische Beute
- U 3539 bis U 3542 auf Helgen, keine Kiellegung, sowjetische Beute
- U 3543 bis U 3546 auf Helgen, keine Kiellegung, Sektionen vorhanden
- U 3547 bis U 3548 auf Helgen, keine Kiellegung, Sektionen z. T. vorhanden
- U 3549 bis U 3554 Sektionen z. T. vorhanden
Siehe Auch
Literatur
- Eberhard Rössler: U-Boottyp XXI. Bernard & Graefe Verlag
- Eberhard Rössler: Geschichte des deutschen U-Bootbaus Band 2 Bernard & Graefe Verlag
- Eckard Wetzel: U 2540. Karl Müller Verlag
- David Miller: Deutsche Uboote bis 1945
- Wolfgang Frank: Die Wölfe und der Admiral. 3. Auflage. Stallung, 1953
- Siegfried Breyer: Vor 21 Jahren – Neue Entwicklungsrichtung der U-Bootwaffe. Soldat und Technik, 1966
- Cajus Bekker: Kampf und Untergang der Kriegsmarine. Sponholtz, 1953
- José Carlos Violat Bordonau: El submarino del tipo XXI. España, 2005.
- Eberhard Rössler: Die Sonaranlagen der deutschen UBoote, Bernard & Graefe Verlag
- Eberhard Rössler: Die Torpedos der deutschen U-Boote, Mittler Verlag
- Ulrich Gabler: Unterseebootbau, Bernard & Graefe Verlag
- Marine-Arsenal, Sonderband 13, Podzun-Pallas-Verlag, 1996
- Kopien von Original-Unterlagen (Berichte, Dienstvorschriften etc.)
Einzelnachweise
- ↑ Eberhard Rössler: Geschichte des deutschen U-Bootbaus Band 2. Lizenzausgabe für Bechtermünz Verlag im Weltbild Verlag GmbH, Augsburg 1996, ISBN 3-86047-153-8 (Kapitel 11. Die Elektro-Uboot-Projekte XXIX-XXXI).
- ↑ Wetzel, Eckard: U 2540. Das U-Boot beim Deutschen Schiffahrtsmuseum in Bremerhaven. Karl Müller Verlag, Erlangen 1996, ISBN 3-86070-556-3.
- ↑ Eberhard Rössler: U-Boottyp XXIII. 2. erweiterte Auflage. Bernard & Graefe Verlag, Bonn 2002, ISBN 3-7637-6236-1 (Kapitel 2.2.3 Beteiligung der Germaniawerft am Bau des Typs XXIII, Seite 57-58).
- ↑ Eberhard Rössler: Geschichte des deutschen U-Bootbaus Band 2. Lizenzausgabe für Bechtermünz Verlag im Weltbild Verlag GmbH, Augsburg 1996, ISBN 3-86047-153-8 (Kapitel 11.12 Erprobung des Uboottyps XXI 11.121 Druckkörperfestigkeit und Tauchtiefe).
- ↑ Blair, Clay: U-Boot-Krieg. US-Titel Hitler's U-Boat War. Hrsg.: Verlagsgruppe Weltbild GmbH, Augsburg. Lizenzausgabe für Bechtermünz Verlag im Weltbild Verlag GmbH, Augsburg 2004, ISBN 3-8289-0512-9 (Vorwort zu Band 1 und Nachwort zu Band 2).
- ↑ Dieter Hartwig: Großadmiral Karl Dönitz – Legende und Wirklichkeit, Ferdinand Schöningh, Paderborn 2010, ISBN 978-3-506-77027-1, S.118-119
- ↑ [1] Internetquelle zum Vorschlag des Physikers Philip Abelson zur Kombination der „Walter-Hülle“ mit einem Kernenergieantrieb, Abgerufen am 9. August 2010
- ↑ [2] Internetquelle zu amerikanischen Erprobungen mit U 2513. Abgerufen am 9. August 2010
- ↑ Christel Grube, „U-Boot-Bunker in Hamburg“, geschichtsspuren.de (vormals lostplaces.de), 9. April 2008, abgerufen 12. Dezember 2008
Weblinks
- Commons: U-Boot-Klasse XXI – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
- Typ XXI bei uboat.net (englisch)
- Überlegungen zum Einsatz des Typs XXI – Originaldokumente
- Fotobericht über die Wilhelm Bauer (englisch)
- Design und Erprobung des Typs XXI (englisch)
