Erfindung der Kreiselstabilisatoren

Schlick`s Schiffskreisel breit

Der Schlick’sche Schiffskreisel

Der Schiffskreisel wurde vor 111 Jahren erfunden. Die ersten Forschungen zur Beseitigung von Schiffsschwingungen mithilfe von Kreiseln gehen auf den 1840 in Grimma bei Leipzig geborenen Ernst Otto Schlick zurück. Die am 6. September 1904 zum Patent angemeldete und als „Gyroskopische Schlingerbremse“ von Schlick und später als „Schlick`scher Schiffskreisel“ bezeichnete Vorrichtung, konnte Schlingerbewegungen der Schiffe mindern. Im Versuchsboot mit 60 t Gewicht lagerte ein 480 kg schwerer Kreisel in kardanischer Aufhängung. Bei Ruhelage des Schiffes stand die wagerechte Kreiselachse quer (senkrecht) zur Längsrichtung des Schiffes und wurde durch eine Dampfturbine in sehr schnelle Umdrehungen versetzt. Je schwerer der Kreisel, um so größeren Widerstand setzte er einer Lageveränderung des Schiffes entgegen. Ein schwach gebremster Kreisel wirkte um so besser auf die Minderung der Schiffsbewegung als ein frei schwingender. Man übertrug die Kreiselwirkung durch hydraulische (Glyzerin-) Bremsen und Bandbremsen auf den Schiffskörper.  Dadurch setzte das Schiff dem Anprall der Wellen, die es ins Schlingern bringen wollen, den Widerstand entgegen, den der Kreisel gegen Änderung seiner Achsenlage ausübt. Die bevorstehenden Versuche mit großen Seeschiffen sollten erweisen, dass der Kreisel imstande ist, die Wohnlichkeit der Handelsdampfer (Überwindung der Seekrankheit) und, was Schlick wichtiger einschätzte, die Treffsicherheit der Schiffsgeschütze auf Kriegsschiffen im Seegange zu erhöhen. Schlick war zwar von der Funktion, nicht aber der Verwertungsfähigkeit  überzeugt, denn der Schlick`sche Kreisel war mit Dampfantrieb recht komplex.

Kreiselkompass_Anschütz

Kreiselkompass der Firma Anschütz; geschnitten

Hermann Anschütz-Kämpfe studierte Medizin und Kunstgeschichte und unternahm nach seinem Studium einige Reisen ans Mittelmeer und in die Arktis und beschäftigte sich durch die Freundschaft mit dem österreichischen Polarforscher Julius von Payer mit dem Plan, mit einem U-Boot den Nordpol zu erreichen. Um das Vorhaben zu realisieren, musste er einen Kompass haben, welcher durch den Stahlrumpf des Schiffes nicht abgelenkt wird.  Dazu erfand er auf Basis des von Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger 1817 erfundenen und Léon Foucault 1852 konstruierten Gyroskop den Kreiselkompass, welcher aus einem schnell rotierenden Kreisel in einer kardanischen Aufhängung besteht. Das Drehmoment wirkt so lange ein, wie die Drehrichtung nicht nach Norden zeigt. Somit richtet sich der Kompass nach Norden aus. 1902 entwickelte Anschütz den Einkreiselkompass, 1907 den wesentlich zuverlässigeren Zweikreiselkompass und 1911 gemeinsam mit Maximilian Schuler den Dreikreiselkompass, welcher auch keine Schlingerfehler (Kompassabweichungen durch Schiffsbewegungen nach Stürmen) mehr aufwies. Das brachte Anschütz & Co. erhebliche Nachfrage, zunächst aus der Handelsmarine und später sprunghaft durch den 1914 ausgebrochenen Ersten Weltkrieg durch die Reichsmarine. Mit dem Erfolg des Kreiselkompasses begannen sich auch andere dafür zu interessieren, welche sich ein lukratives Geschäft versprachen.

Albert_Einstein_und_Hermann_Anschütz-Kaempfe

Anschütz und Einstein beim Segeln in Kiel

Dazu gehörte der amerikanische Erfinder und Unternehmer Elmer Ambrose Sperry. Sperry traf Anschütz am 18. Juni 1909 in Kiel, um über eine Lizenzfertigung für Kreiselkompasse in den USA zu verhandeln. Sperry hatte zwar gute Kontakte zur US-Marine, verlangte aber 20 % Provision vom Verkaufspreis und bezeichnete die Anschütz-Patente als anfechtbar. Am 19. April 1910 gründete er die Sperry Gyroscope Company und bewarb sich um Aufträge der Marinen. Als der Sperry-Kompass in England und später in Deutschland eingeführt wurde, erhob Anschütz & Co. Klage wegen Patentverletzung. Zur Gerichtsverhandlung am 5. Januar 1915 wurde als Gutachter Albert Einstein bestimmt. Einstein wirkte bei seinen mündlichen Stellungnahmen schlecht vorbereitet und verwickelte sich in Widersprüche, so dass das Gericht ein schriftliches Gutachten von Einstein anforderte. Daraufhin legte Albert Einstein am 06. Februar ein ausführliches Gutachten vor, welches für Anschütz enttäuschend ausfiel, weil es hervorbrachte, dass dieser wegen unklarer Formulierungen in der Patentschrift die wesentliche Neuerung gegenüber älteren Apparaten gar nicht richtig herausgestellt hatte. Einstein legte aber Wert darauf, den Sperry-Kreisel nicht nur zu begutachten, sondern auch zu testen und Experimente damit vorzunehmen, so dass Einstein am 7. August ein zweites Gutachten vorlegte: „Der gelieferte Sperry-Kreisel fällt … in den Schutzbereich der Anschütz Patente“. Sperry wurde es daraufhin untersagt, Kreiselkompasse herzustellen und in den Verkehr zu bringen. Zwischen Anschütz und Einstein entwickelte sich nach dem Gerichtsurteil eine enge Freundschaft.

Elmer Ambrose Sperry

Elmer Ambrose Sperry

Sperry zog sich zunächst unterlegen  von der Herstellung der Kreiselkompasse zurück, doch dem unstillbaren Enthusiasmus des Yankees tat das keinen Abbruch. Er hatte bereits 1911 mit Versuchen und Testläufen des Gyroskops auf dem Schiff „Princess Anne“ begonnen.  Nach erfolgreicher Erprobungsfahrt baute die US-Marine  Sperry`s Gyroskope in die Kriegsschiffe USS Delaware und USS Drayton ein. In den Zerstörer  U.S.S. Worden wurde ein Kreiselstabilisator mit 7 Tonnen Gewicht eingebaut.  Dieser verband das Wirkprinzip des Schiffskreisels von Schlick mit dem einfacheren elektrischen Antrieb des Kompasskreisels von Anschütz zum Sperry Gyroskope zur Stabilisierung von Schiffen. Doch ein Kreisel hält ein Schiff auch in extremen Positionen fest, so dass die Stabilisatoren ausgerechnet bei Sturm ausgeschaltet werden mussten.  Statt dem gesamten Schiff wurden nur die Feuerleitanlagen gyroskopisch stabilisiert. Sperry konnte mit seinen M2-Feuerleitanlagen alle Schlachtschiffe der amerikanischen Marine ausrüsten. Eine weitere Erfindung war mit „Metal Mike“ ein Autopilot, welcher ständig Richtungsabweichungen prüfte und das Schiff auf Kurs hielt. Sperry beteiligte sich außerdem an der Entwicklung von Dynamos, Minen-Ausrüstung, elektrischen Autos und vielem mehr und hielt bei seinem Tod im Jahr 1930 Rechte an 360 Patenten. Sein Sohn Lawrence Sperry war begeisterter Pilot und entwickelte unter anderem den künstlichen Horizont für den Allwetterflug und den Autopilot für Flugzeuge ebenfalls auf Basis des Gyroskops.

Quellen: Einstein, Anschütz und der Kieler Kreiselkompass, History of Sperry Marine, Wikipedia
Bildquellen: www.depatisnet.dpma.de, Wikipedia (Sperry, Anschütz, Kompass (GNU:  Stahlkocher))