U-Boot

Ein U-Boot (kurz für Unterseeboot) ist ein Boot, das für die Unterwasserfahrt gebaut wurde. Moderne große U-Boote, die eine Größe von bis zu 35 000 Tonnen haben können, werden auch U-Schiffe genannt.

Mit dem Begriff U-Boot bezeichnet man speziell militärische Unterwassereinheiten. Zivile U-Boote, kommerziell oder für die Forschung, werden meist Tauchboote genannt. Auch die im zweiten Weltkrieg zum Einsatz gekommenen U-Boote werden offiziell als Tauchboote bezeichnet, da sie hauptsächlich aufgetaucht zum Einsatz kamen und während der Unterwasserfahrt wenig leistungsfähig waren.

Im weiteren geht es um militärische U-Boote.

Geschichte

(siehe auch U-Boot-Krieg)

1465: entwarf der Nürnberger Kriegsbaumeister Kyeser ein Tauchboot.
1604: Magnus Pegel beschrieb in einem Buch die Grundgedanken für den Bau eines Tauchbootes.
1691: Der französische Physiker Denis Papin (Professor an der Universität in Marburg), baut im Auftrag des Landgrafen von Hessen ein Tauchboot (1692:Versuch fehlgeschlagen).
1776: Der Amerikaner David Blushnell baut die "Turtle" (Schildkröte), eine Konstruktion aus Eisen und Eichenholz. Sie gilt als erstes Unterwasserfahrzeug. Als Antrieb dienen zwei über Handkurbeln betriebene Schrauben.
1799: Der Bergmeister Joseph von Baader beschreibt eine Konstruktion für ein zwei Mann U-Boot.
1801: Der Amerikaner Robert Fulton entwirft die "Nautilus". Sie besitzt einen Handkurbelantrieb auf eine Schraube, Ruder zur Seiten- und Tiefensteuerung sowie ein Druckluftsystem zur Versorgung der dreiköpfigen Besatzung mit Atemluft. Die "Nautilus" erregt die Aufmerksamkeit Napoleons, gilt aber schließlich für militärische Einsätze als zu langsam.
1850: Der bayrische Artillerie-Unteroffizier Wilhelm Bauer lässt das erste in Deutschland gebaute U-Boot, den so genannten "Brandtaucher", zu Wasser. Der Entwurf wurde unter enormen Kostendruck gebaut, daher wurde sowohl auf Tauchzellen wie auch auf verschiebbare Trimmgewichte verzichtet. Der Tauchvorgang sollte durch das Fluten von Wasser in das Boot erfolgen. Beim ersten Tauchversuch am 1. Februar 1851 in der Kieler Innenförde verschob sich der Ballast nach achtern, das Wasser floß ebenfalls ins Heck, und weil das Boot schon zu schwer war, sank es. Weiteres Wasser drang durch die Nähte der Außenhaut und das Einstiegsluk, und das Boot sank auf ca. 20 Meter Wassertiefe. Die Besatzung wartete in dem auf dem Grund liegenden Boote bis der Druck im Boot so groß war wie der Außendruck, dann ließ sich das Einstiegluk öffnen und die 3 Mann, unter ihnen Wilhelm Bauer, konnten an die Oberfläche auftauchen wo sie gerettet wurden.
Das Original ist im Museum der Bundeswehr in Dresden zu besichtigen. Ein Nachbau steht im Deutschen Museum für Technik im München.
1864: Während des amerikanischen Bürgerkrieges werden mehrere handgetriebene U-Boote gebaut, u.a. die "C.S.S. H. L. Hunley". Diese gilt als das erste U-Boot, welches ein gegnerisches Schiff versenkte, nämlich die "U.S.S Housatonic" (am 17. Febr. 1864). Bei dieser Aktion geht das U-Boot mitsamt seiner achtköpfigen Besatzung verloren.
Im 2. Weltkrieg versenkten deutsche U-Boote mehr als 1000 alliierte Schiffe. Die Verbesserung des Radar und die Dechiffrierung des deutschen Funkcodes brachte 1942 die Wende: Die U-Boote wurden gejagt. Von den 40000 Mann starken U-Boot-Besatzungen starben bis zum Ende des Krieges 28 000 Mann.
Am 21. Januar 1954 läuft das erste atomgetriebene U-Boot, die USS Nautilus (SSN-571), in der USA vom Stapel.
Am 3. August 1958 passiert die USS Nautilus (SSN-571) als wahrscheinlich erstes Wasserfahrzeug den geographischen Nordpol bei einer Tauchfahrt unter der Arktis.
Am 10. April 1963 zerbrach die USS Thresher bei einen Tieftauchversuch, im Atlantik, in 6 Teile. Es wird vermutet das eine Hochdruck leitung platzte und so ein unkontrollierter wasser einbruch erfolgte.
Am 8. März 1968 ereignet sich an Bord des sowjetischen U-Boots K-129 eine Explosion, worauf das U-Boot sank. 98 Mannschaftsmitglieder fanden den Tod. Dies war der Auftakt zum Jennifer-Projekt - der geheime Versuch der CIA, ein U-Boot aus über 5000 Metern Tiefe zu bergen.
Im Mai 1968 verschwand die USS Scorpion bei einer fahrt von Gibraltar nach Norfolk nahe der Azoren. Es gibt verschiedene Spekulationen was passiert sein mag. Beginnent bei dem Rammen bis hin zu einem Torpedo der von selbst anfing zu laufen. Die Aufzeichnungen des Kurses, zeigen das letzteres der Warheit am vermutlich nächsten kommt.
Am 12. August 2000 sinkt das russische U-Boot Kursk (K-141).

Technik

U-Boote unterscheiden sich durch einige Besonderheiten von gewöhnlichen Schiffen: Der Körper schwebt im Wasser. In diesem Fall ist der gesamte Schiffskörper mit der Verdrängung identisch, als grundsätzliche Voraussetzung für den Gleichgewichtszustand muss hierbei das spezifische Gewicht des Schiffskörpers gleich dem des Wassers sein (Archimedisches Prinzip).

Dieser Zustand wird allerdings nie genau erreicht. Einerseits wirken sich selbst kleinste Unterschiede zwischen der U-Boot-Masse und der des verdrängten Wassers aus. Andererseits verändert sich die Dichte des ungebenden Wassers laufend durch Wasseraustausch. Das U-Boot hat also immer eine Tendenz zu steigen oder zu fallen, wenn auch nur sehr langsam. Da diese Tendenzen aber in der Regel sehr gering sind kann das U-Boot - "dynamisch" - also mit Hilfe der waagrechten Tiefenruder seine Tiefe beibehalten oder verändern. Dies funktioniert allerdings nur wenn sich das Boot bewegt.

Schiffsrumpf

Die ersten U-Boote waren "Einhüllenboote" bei denen die Tauchtanks innerhalb des Druckkörpers angebracht waren. Da die Tanks mit dem Außenwasser kommunizieren, müssen ihre Tanks auch druckfest im Bau ausgeführt werden. Aus dem Streben nach guter Seetauglichkeit bei Überwasserfahrt entstand das "Zweihüllenboot", bei den die Tauchtanks außerhalb des Druckkörpers herumgelegt wurden. Das Boot erhält damit eine zweite Hülle, da sie im Tauchzustand innen wie außen unter gleichem Druck steht, braucht sie nicht besonders stark zu sein. Den durch den Brennstoffverbrauch bedingten Gewichtsveränderungen begegnet man dadurch, das man die entleerten Treiböltanks als Tauchtanks benutzt, was auch bei teilweiser Füllung mit Treiböl möglich ist, da dieses auf dem Wasser schwimmt. Die Druckkörper modernen U-Boote halten dem Wasserdruck in ca. 300 Metern Tiefe stand. In Anbetracht der Größe der Ozeane bedeutet das, dass sie eigentlich nur knapp unter der Wasseroberfläche operieren können. Einige sowjetische Atom-U-Boote besitzen Druckkörper aus Titan und sind in der Lage ca. 900 Meter tief zu tauchen. Spezielle zivile Tauchboote sind in der Lage, jeden Punkt des Meeresbodens zu erreichen.

Steuerung

U-Boote müssen in drei Dimensionen manövrieren können

Tauch- und Regelzellen: Tanks, die zur Gewichtserhöhung beim Tauchen mit Wasser und zum Auftauchen mit Luft gefüllt werden. Die Tauchzellen übernehmen dabei die Hauptlast, die verschiedenen Regelzellen dienen zur genaueren Abstimmung und Trimmung im getauchten Zustand. Das füllen der Auftriebszellen wird anblasen genannt.
Untertriebszellen: Aufgabe dieser besonderen Tauchzellen ist, das Gewicht des U-Bootes so schnell wie möglich zu vergrössern, um schnellere Alarmtauchzeiten zu erreichen. Diese betrugen bei Kampfbooten im zweiten Weltkrieg teilweise unter 30 Seklunden. Da die Untertriebszellen keinem großen Wasserdruck ausgesetzt werden konnten, mussten sie, nachdem das Boot unter der Wasseroberfläche verschwand, wieder angeblasen werden. In modernen Atom-U-Booten findet diese Technologie keine Verwendung, da sie in der Regel nur einmal während ihres Einsatzes tauchen müssen und erst nach Monaten wieder auftauchen. Sie benötigen zum tauchen teilweise mehrere Minuten.
Tiefenruder: Sie übernehmen die Feinabstimmung im getauchten Zustand. Die Anordnung der vorderen Tiefenruder variiert bei modern U-Booten sehr stark. Am Turm angebrachte Tiefenruder sind nicht in der Lage, den Tauchvorgang zu unterstützen und erschweren das Auftauchen in vereistem Wasser. Kleine U-Boote haben manchmal eine dynamische Tiefensteuerung, das heißt sie steuern nur mit Tiefenrudern. Diese Technik wird vor allem bei unbemannten U-Booten und im Modellbau verwendet.

Antrieb

Gewöhnliche Schiffsaggregate (Dieselmotoren, Gasturbinen) sind Verbrennungsmotoren und benötigen Luftsauerstoff für den Verbrennungsvorgang. Da im getauchten Zustand keine Luft zur Verfügung steht, kommen luftunabhängige Antriebe zur Anwendung

Elektroantrieb mit Batterie: geeignet für kleine U-Boote, beispielsweise Forschungs-U-Boote.
Diesel-elektrischer Antrieb: Dieselmotoren werden bei Überwasserfahrt zum Antrieb und zum Aufladen von Akkumulator verwendet. Im getauchten Zustand fährt das U-Boot mit Elektromotoren, die von den Akkus gespeist werden.
Brennstoffzellen: Die Entwicklung dieser Technologie begann bereits gegen Ende des zweiten Weltkriegs. Das Interesse, Brennstoffzellen für U-Boote zu benutzen ist also wesentlich älter, als das der Automobilindustrie. Heute stellt diese Antriebsform wohl die fortschrittlichste dar. Sowohl die Unabhängigkeit vom Luftsauerstoff, als auch ein Minimum an beweglichen Teilen (die Geräusche verursachen) und die geringe Betriebstemperatur entsprechen den Anforderungen an moderne U-Boote. Momentan benutzen ausschliesslich deutsche U-Boot-Werften diese Technologie.
Nuklearantrieb: Größere U-Boote können Strom mit einem Atomreaktor erzeugen, der zum Antrieb von Elektromotoren dient. Da durch Elektrolyse auch Sauerstoff aus dem Meerwasser gewonnen werden kann, können U-Boote mit Nuklearantrieb monatelang unter Wasser bleiben.
Stirlingmotor: In einigen U-Booten der schwedischen Marine kommen Außenluft unabhängige Stirlingmotoren zum Einsatz, die durch besondere Laufruhe die Geräuschtarnung verbessern.
Hochkonzentriertes Wasserstoffperoxid: Während des Zweiten Weltkriegs gab es auf deutscher Seite Versuche mit einem Außenluft unabhängigen Antrieb auf der Basis von Sauerstoff abgebenden Substanzen. Es handelt sich um die sog. Walter U-Boote, benannt nach ihrem Konstrukteur Helmuth Walter. Die Boote wurden nie zur Serienreife entwickelt.

Militärische U-Boote

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russisches Patrouillen-U-Boot in Dänemark

Viele Staaten besitzen militärische U-Boote, genaue Daten über die Zahlen sind jedoch oft geheim.

Die Stärke von U-Booten gegenüber Überwasserschiffen liegt darin, dass sie versteckt operieren und nur schwer entdeckt werden können. Da U-Boote nicht optisch erfasst werden können, weil das Meer in größeren Tiefen dunkel ist und Radar unter Wasser nicht funktioniert, können U-Boote auf größere Entfernungen nur akustisch geortet werden, auf kurze Entfernungen auch durch die Erwärmung des Wassers durch den Antrieb oder eine Verzerrung des Magnetfeldes durch die Stahlhülle. Deshalb wird bei der Konstruktion besonders darauf geachtet, dass ein U-Boot so leise wie möglich ist. Dies wird durch den stromlinienförmigen Bootskörper und speziell geformte Schiffsschrauben ermöglicht.

Sensoren

Für die Überwasserfahrt haben U-Boote heute Radar. Zur Orientierung kann, wenn das U-Boot knapp unter der Wasseroberfläche schwimmt, ein Periskop ausgefahren werden, mit dem die Umgebung über Wasser erkundet werden kann. Unter Wasser kann ein U-Boot andere Schiffe nur akustisch orten. Dies kann passiv über Hydrophone (Unterwassermikrophone) oder aktiv über Sonar geschehen, wobei das U-Boot seine Position mit dem Sonar selbst verrät. Passive Sonaranlagen können auch an mehreren hundert Meter langen Kabeln hinter dem U-Boot hergezogen werden (Schleppsonar). Dies vergrössert die Reichweite der Hydrophone erheblich, da durch den Abstand zum Antrieb des U-Bootes die Störgeräusche reduziert werden.

Ortungsschutz

Opanin-Hülle eine aus 4 mm dicke Tarnschicht aus Gummi, die die Schallrückstrahlung von 10 bis 18 kHz bis auf 15% dämpft. Die Wirkung des Schutzmittels ist auch stark abhängig vom Salzgehalt, Luftgehalt und der Temperatur des Seewassers. Ein anderes Schutzmittel besteht im Ausstoßen von Täuschungskörpern. Ein Täuschkörper ist ein Auftriebskörper, der Kalziumhydrid CaH₂ enthält, der vom U-Boot ausgestoßen werden kann. Er schwebt im Wasser und erzeugt dabei Wasserstoffblasen,
CaH₂ + 2 H₂O = Ca(OH)₂ + 2 H₂
die für die Asdic-Ortung ein Scheinziel vortäuschen soll, hinter dem das gefährdete U-Boot ablaufen kann. Ebenso Geräuschbojen (Geräusch eines U-Boot bei Dieselfahrt, Geräusch eines U-Boots auf Schleichfahrt) werden nachgeschleppt. Grundsätzlich gilt, dass ein U-Boot um so schwerer zu orten ist, desto kleiner und leiser es ist. Dieselelektrisch betriebene U-Boote haben deswegen im getauchten Zustand oft Vorteile gegenüber den wesentlich teureren Atom-U-Booten. Der Einzige Vorteil von Atom-U-Booten sind ihre Ausdauer und Geschwindigkeit. Hohe Geschwindigkeiten verringern allerdings die Sensorenreichweite erheblich und vergrößern den Geräuschpegel. Zusätzlich verursacht die hohe Temperatur des Reaktors zahlreiche Probleme. Es sind laute Kühlwasserpumpen nötig, und die Temperatur des Kühlwassers ist sogar durch Satelliten ortbar.

Kommunikation

Die Kommunikation mit getauchten U-Booten ist sehr problematisch. Ausschliesslich die Supermächte verfügen über die Technologie, wenige Daten zwischen U-Booten und Flugzeugen über große Entfernungen auszutauschen, indem beide sehr lange Antennen hinter sich her ziehen. Um große Datenmengen auszutauschen, sind U-Boote gezwungen, sich der Wasseroberfläche zu nähern und sie mit konventionellen Antennenmasten zu durchdringen. Dies wiederum erleichtert ihre Ortbarkeit. Versuche, das Kommunikationsproblem durch satellitengestütze Laser zu lösen wurdern wahrscheinlich nach dem Ende des kalten Krieges aufgegeben. Über sehr kurze Entfernungen können Unterwassertelefone zum Einsatz kommen. Bei zivilen Tauchbooten bietet es sich oft an, auf eine Kabelverbindung zurückzugreifen.

Bewaffnung

Torpedos sind die bekannteste Waffe militärischer U-Boote. Aus den Torpedorohren moderner U-Boote können aber auch Flugkörper gestartet werden. Das gängigste Prinzip hierbei ist, einen Flugkörper, der er auch von Überwasserschiffen aus gestartet werden kann, in einen zylindrischen Container zu verstauen. Dieser Container verlässt das U-Boot auf die gleiche Art uns Weise, wie ein Torpedo und durchstößt die Wasseroberfläche. danach gibt er den Flugkörper frei... Überwiegend werden solche Flugkörper gegen Schiffe verwendet. Es gibt aber auch Flugkörper, die einen Torpedo mit sich führen, der gegen gegnerische U-Boote eingesetzt werden kann. Hierdurch werden wesentlich grössere Reichweiten erreicht, als wenn das gegnerische U-Boot direkt mit Torpedos beschossen würde. Auch Marschflugkörper gegen Landziele können aus Torpedorohren gestartet werden. Allerdings werden sie überwiegend aus senkrechten Startschächten abgefeuert, um die Anzahl der mitgeführten Torpedos nicht reduzieren zu müssen. Balistische Flugkörper werden grundsätzlich aus senkrechten schächten gestartet, da sie wesentlich größere Durchmesser haben, als Torpedos. Überwasserbewaffnungen haben moderen U-Boote nicht, da sie ausschliesslcih unter der Wasseroberfläche Operieren. Die Tatsache, das sich U-Boote nicht gegen U-Jagd-Hubschrauber und Flugzeuge verteidigen können, bedingt die Entwicklung, von Flugabwehrwaffen, die von getauchten U-Booten eingesetzt werden kann. Einsatzbereite Technologien sind aber nicht bekannt.

Arten von U-Booten

Atom-U-Boote können lange Strecken zurücklegen und sind oft sehr groß (bis zu 35.000 Tonnen Verdrängung).

U-Boote für ballistische Atomraketen: Sie dienen der nuklearen Abschreckung.

Angriffs-U-Boote: Sie sind gewöhnlich mit Torpedos bewaffnet, um andere Schiffe anzugreifen. Daneben können sie auch mit Cruise Missiles für den Angriff auf Landziele bestückt sein. Sie sind mit einer Vielzahl von Antriebsformen ausgestattet.

Jagd-U-Boote: Sie dienen der Bekämpfung gegnerischer U-Boote. Jagd-U-Boote stellen die wirkungsvollste Waffe gegen U-Boote mit ballistischen Raketen dar, da sie oft getaucht unter dem Eis operieren. Außerdem ist die Sensorenreichweite getauchter U-Boote weit größer, als die von Überwasserschiffen, oder Flugzeugen. Jagd-U-Boote zeichnen sich vor allem durch ihre hohe Geschwindigkeit aus (bis zu 42 Knoten).

Es gab auch Versorgungs-U-Boote und U-Boottanker, die andere U-Boote auf See mit Nachschub versorgt haben. Auch U-Minenleger kamen zum Einsatz.

Japanische Aufklärungs-U-Boote hatten Flugzeuge an Bord für die Erkundung großer Gebiete.

Zivile U-Boote

US-Forschungs-U-Boot Pisces IV wird von ihrem Versorgungsschiff herabgelassen

Tiefsee-U-Boote dienen Forschungszwecken und können wesentlich tiefer tauchen als militärische U-Boote. Meist sind sie mehr kugelförmig als andere U-Boote und können sich nur beschränkt fortbewegen. Dafür sind sie ideal um im Wasser ab- bzw. aufzusteigen.

Touristen-U-Boote werden vewendet um Touristen die Unterwasserwelt zu erschließen. Sie besitzen große Panorama-Fenster und können daher nicht sehr tief tauchen (nur wenige 10 Meter). Meist werden sie in der Nähe von Riffen eingesetzt.

Unbemannte U-Boote (auch Tauchroboter) dienen vor allem zur Forschung und sind meist Kameras, oft auch mit Greifarmen ausgestattet. Sie können extrem tief tauchen und sind wesentlich kleiner als bemannte U-Boote (da sie keinen Sauerstoffvorrat und keine Passagiere transportieren müssen).

Siehe auch: Schiffstypen

Weblinks

http://www.naval.ca/article/young/nuclearsubmarineaccidents_bymichaelyoung.html