Robert Fultons Nautilus: Die Technik des ersten modernen U-Boots

In der Geschichte der Technik verbinden viele Menschen den Namen Robert Fulton vor allem mit der kommerziellen Dampfschifffahrt. Doch diese Entwicklung war für den US-Amerikaner ursprünglich nur ein Nebenprojekt. Sein eigentliches Interesse galt einer Technologie, die unter der Wasseroberfläche operierte. Fulton wollte das Ende der großen Seemächte herbeiführen. Sein Werkzeug dafür war die Nautilus, ein Fahrzeug, das bereits vor über 200 Jahren viele Merkmale moderner U-Boote vorwegnahm.

Der Weg vom Künstler zum Konstrukteur

Robert Fulton wurde am 14. November 1765 in Pennsylvania geboren. Nach dem frühen Tod seines Vaters wuchs er unter der Obhut seiner Mutter auf, die ihm den Besuch einer Privatschule ermöglichte. Dort fielen zwei Dinge auf: Sein Talent für das Zeichnen und seine Begabung für mechanische Abläufe. Mit 17 Jahren zog er nach Philadelphia und arbeitete als Kunstschaffender. Er malte Landschaften und Miniaturen. 1786 reiste er nach London, um dort Kunst zu studieren. Doch der Lebensunterhalt als Maler war unsicher.

Während seines Aufenthalts in England beobachtete er die wissenschaftlichen Fortschritte seiner Zeit genau. Sein Interesse an der Mechanik verdrängte die Kunst schließlich ganz. 1793 gab er die Malerei auf. Er schloss sich Projekten für den Kanalbau an. Fulton erfand Mechanismen zum Heben von Booten und schrieb Abhandlungen über den Freihandel. Im Jahr 1797 reiste er nach Frankreich. Paris war zu dieser Zeit ein Zentrum für politische und technische Umbrüche. Fulton sah dort die Chance, seine Vision eines „freien Ozeans“ zu verwirklichen.

Ziel: Vorherrschaft der europäischen Flotten brechen

Seine Motivation war politischer Natur. Er wollte die Vorherrschaft der großen europäischen Flotten brechen. In einem Brief vom 20. November 1798 erklärte er seine Sichtweise:

„… ein Freihandel oder, mit anderen Worten, ein freier Ozean, ist für Amerika besonders wichtig. Ich würde jeden fragen, ob nicht alle Schwierigkeiten Amerikas in diesem Krieg auf die Seestreitkräfte Europas und die lizenzierte Plünderung auf dem Ozean zurückzuführen sind?“

Und weiter: „Wie soll Amerika dies dann verhindern? Sicherlich nicht durch den Versuch, eine Flotte aufzubauen, die es mit den Flotten Europas aufnehmen kann, sondern wenn möglich, indem es die europäischen Flotten unbrauchbar macht.“

Die technische Konstruktion der Nautilus

Fulton war überzeugt, dass Kriege enden würden, wenn man die Ursachen dafür neutralisierte. Er suchte nach einem Weg, Sprengladungen unbemerkt unter feindliche Schiffe zu bringen. Er orientierte sich an den Arbeiten von David Bushnell. Dieser hatte bereits Jahre zuvor mit einem Tauchboot experimentiert. Fulton erkannte dessen Leistungen an und baute auf diesen Prinzipien auf.

Nach langen Verhandlungen mit der französischen Regierung begann er 1800 in Paris mit dem Bau. Die Nautilus hatte eine zigarrenförmige Gestalt. Sie war etwa 6,48 m lang und hatte einen Durchmesser von rund 1,96 m. Das Skelett bestand aus Eisenrippen. Darüber befestigte Fulton eine Außenhaut aus Kupferplatten. Als Ballast diente ein hohler Eisenkiel. Dieser war 4,72 m lang und etwa 0,52 m tief.

So tauchte das U-Boot ab

Um unterzutauchen, wurde Wasser in diesen Tank eingelassen. Die Besatzung flutete den Tank so weit, bis das Boot nur noch etwa 4 bis 5 kg Auftrieb besaß. In diesem Zustand genügte eine kleine Menge Wasser, die mittels einer Pumpe kontrolliert wurde, um das Fahrzeug sinken oder steigen zu lassen.

Fulton nutzte zur Tiefenmessung ein Gerät, das er Bathometer nannte. Es bestand aus einem Glasrohr, das unten offen und oben geschlossen war. Der Wasserspiegel im Rohr veränderte sich je nach Außendruck. Das zeigte der Besatzung die aktuelle Tiefe an.

Fulton beschrieb seinen konstruktiven Ansatz so: „… den Mechanismus nachahmen, mit dem Fische sich im Wasser fortbewegen … die Schwimmblase ersetzen, die durch ihre spontanen Kontraktionen und Dilatationen das Volumen des Fisches vergrößert und verkleinert und ihn an die Oberfläche steigen oder auf den Grund sinken lässt. …“

Antrieb und Steuerung unter Wasser

Für den Vortrieb unter der Oberfläche sorgte ein Schraubenpropeller mit einem Durchmesser von 1,34 m. Jedes der beiden Blätter war an der Spitze etwa 0,67 m breit. Zwei Personen bedienten diesen Propeller über Handkurbeln und ein Getriebe. Fulton erwartete hohe Drehzahlen von bis zu 240 Umdrehungen pro Minute. In der Praxis erreichte die Nautilus unter Wasser jedoch nur eine Geschwindigkeit von etwa 3,7 km/h.

Wenn sich das Boot an der Oberfläche befand, nutzte Fulton einen Mast mit einem fächerförmigen Segel. Dieser Mechanismus erinnerte an chinesische Dschunken. Das Segel ließ sich vollständig vom Inneren aus einklappen und in einen Schlitz im Deck versenken. Unter Segeln war die Nautilus etwa 8,3 km/h schnell.

Die Steuerung erfolgte über ein herkömmliches Ruder am Heck. Es war 1,0 m lang und 0,5 m tief. Eine Besonderheit waren die Hydroplanes. Diese horizontalen Flossen halfen dabei, die Nautilus auf einer konstanten Tiefe zu halten. Sie ließen sich in einem Bogen von 15 Grad verstellen. Fulton ergänzte das System durch einen vertikalen Propeller unter dem Kiel, um die Stabilität beim Tauchen zu erhöhen. Da es noch keine Periskope gab, beobachtete die steuernde Person die Umgebung durch dicke Glasfenster in einer kleinen Kupferkuppel am Bug.

Innovation bei der Luftversorgung

Ein kritischer Faktor war die Atemluft im Inneren des Bootes. Fachleute schätzten das Luftvolumen im Rumpf auf etwa 6 m³. Das reichte aus, um vier Personen und zwei kleine Kerzen etwa drei Stunden lang zu versorgen. Fulton wollte die Einsatzzeit jedoch deutlich verlängern. Er entwickelte eine für die damalige Zeit fortschrittliche Lösung: einen Druckluftspeicher.

Es handelte sich um eine Kupferkugel mit einem Volumen von etwa 28 Litern. Mit einer Handpumpe erhöhten zwei Personen den Druck in der Kugel auf etwa 14 bar. Durch das schrittweise Ablassen dieser Luft konnte das U-Boot bis zu sechs Stunden unter Wasser bleiben, ohne auftauchen zu müssen.

Um den Sauerstoffverbrauch weiter zu senken, ließ Fulton zudem ein kleines Glasfenster mit einem Durchmesser von 3,8 cm in das Deck einbauen. Das einfallende Licht war hell genug, um die Uhrzeit abzulesen. So konnte die Besatzung bei Tageslicht auf Kerzen verzichten.

Die Bewaffnung: Das System der „Kadaver“

Die Nautilus war als Waffenträger konzipiert. Sie transportierte sogenannte „Kadaver“. Das waren Kupferzylinder, die mit Schießpulver gefüllt waren. Fulton experimentierte mit verschiedenen Ladungsgrößen, von 9 kg bis zu 90 kg Pulver. Ursprünglich wollte er die Mine mit einer Art Harpune am Rumpf des Gegners befestigen. Er nannte diese Vorrichtung das „Horn der Nautilus“.

Später änderte er das Verfahren. Er plante, unter dem feindlichen Schiff hindurchzutauchen und die Mine an einer 180 m langen Leine hinter sich herzuziehen. Die Leine wurde durch eine Öse an der Kuppel geführt. Wenn das U-Boot das Schiff passierte, sollte die Mine gegen den gegnerischen Rumpf stoßen und durch Kontakt explodieren.

Testfahrten und technische Mängel

Im Sommer 1800 begannen die ersten Testfahrten in der Seine bei Paris. Fulton und eine Begleitung blieben 20 Minuten unter Wasser. Später verlegte er die Versuche nach Le Havre im Norden Frankreichs. Hier erreichte er eine Tiefe von 7,6 m. Er stellte fest, dass Kompasse unter Wasser ebenso zuverlässig funktionierten wie an der Oberfläche.

Am 11. August 1801 demonstrierte er die Wirkung seiner Minen in Brest. Ein rund 12 m langes Segelboot wurde als Ziel verankert. Fulton rammte es mit einer 9 kg schweren Pulverladung. Die Explosion zerstörte das Zielschiff vollständig. Dennoch zeigten sich technische Probleme. Nach dem Winter stellte Fulton starke Rostschäden fest. An vielen Stellen waren Eisenbolzen statt Kupfer- oder Messingteilen verwendet worden. Zudem war das Boot bei Strömung schwer zu steuern.

Das politische Scheitern der Nautilus

Trotz der technischen Erfolge stieß Fulton auf massiven Widerstand. Die französische Marineführung zeigte wenig Begeisterung. Viele Offiziere lehnten diese Art der Kriegführung als unritterlich ab. Admiral Decrès, der französische Marineminister, war ein Gegner des Projekts. Er entließ Fulton barsch:

„Gehen Sie, Sir, Ihre Erfindung mag den Algeriern und Korsaren nützen, aber Sie sollten wissen, dass Frankreich den Ozean noch nicht aufgegeben hat.“

Auch Napoleon Bonaparte verlor das Vertrauen. Fulton konnte die Nautilus im Herbst 1801 nicht mehr vorführen, da sie undicht war. Er hatte sie bereits zerlegt und wertvolle Teile verkauft. Napoleon bezeichnete ihn daraufhin als Betrüger und Scharlatan. Die französische Regierung weigerte sich zudem, die Besatzung als reguläre Soldaten anzuerkennen. Fulton befürchtete, seine Leute könnten als Piraten hingerichtet werden.

Nach dem Scheitern in Frankreich versuchte Fulton, seine Erfindung den Briten anzubieten. Er reiste 1804 nach London. Die britische Admiralität beobachtete seine Fortschritte mit Sorge. Sie zahlte ihm 800 Pfund für die Entwicklung eines zweiten Modells. Doch nach dem Sieg bei Trafalgar im Jahr 1805 war die britische Vorherrschaft auf See gesichert. Die Admiralität sah keine Notwendigkeit mehr für eine Waffe, die ihre eigene Flotte gefährden könnte. 1806 kehrte Fulton frustriert in die Vereinigten Staaten zurück.

Ein technisches Fazit

Robert Fulton war mit der Nautilus seiner Zeit technologisch weit voraus. Er betrachtete das U-Boot nicht nur als Defensivwaffe, sondern als Teil einer größeren Strategie. Er plante bereits größere Boote von 11 m Länge für eine achtköpfige Besatzung. Diese sollten 20 Tage auf See bleiben können.

Seine Konstruktion nutzte Prinzipien der Hydrodynamik und der Luftspeicherung, die erst ein Jahrhundert später Standard wurden. Fulton kombinierte Handantrieb, Ballasttanks und Tiefensteuerung zu einem funktionstauglichen System. Sein Misserfolg lag weniger an der Mechanik als an der mangelnden Akzeptanz durch die politische und militärische Führung. Die Nautilus bewies jedoch, dass der Mensch den Raum unter der Meeresoberfläche technologisch erobern konnte.