Archiv der Kategorie: Technik

Technik – Fluch und Segen zugleich. Setzen wir sie zum Wohlergehen der Menschen ein!

Bernd Sternal

Große Entdecker und Erfinder – Julius Albert, der Erfinder des Drahtseils

Mehrere Jahrhunderte lang war der Bergbau Haupterwerb im Harz sowie in vielen weiteren Regionen weltweit. Im Harz wurden insbesondere die verschiedensten Erze gewonnen und brachten den Harzer Orten Arbeit und Wohlstand. Aber die Erzvorkommen wurden weniger, die Schächte mussten immer tiefer ins Gebirge getrieben werden. Das verursachte Kosten, die den Bergbau nicht nur in der Harzregion zunehmend unwirtschaftlich machten. Ein wichtiger Kostenfaktor in der Zeit um 1800 waren Seile. Sie mussten vielfältig im Bergbau eingesetzt werden. Jahrhundertelang waren diese Seile zunächst aus Hanf, die später, nach entsprechenden technologischen Fortschritten in der Stahlverarbeitung, durch Kettenseile abgelöst wurden. Die Hanfseile unterlagen einem enormen Verschleiß, die Kettenseile waren verschleißfester, hatten aber ein riesiges Gewicht. So war das Gewicht eines Kettenseiles von 400 m Länge fünfmal so groß wie das einer mit Erz gefüllten Lore. Zudem bestanden enorme Gefahren bei den Kettenseilen, denn wenn ein Glied zerstört wurde, war das ganze Seil unbrauchbar und im Einsatzfall des Schachtes drohte es zu reißen: mit enormen Konsequenzen.
Eine technische Lösung, die das Gewicht des Hanfseils und die Tragfähigkeit und Verschleißfestigkeit des Kettenseils vereinte, wäre für den Harzer Bergbau und den Bergbau allgemein eine revolutionäre Lösung gewesen.

Porträt des Drahtseilerfinders Julius Albert, Zeichnung von Unbekannt, 19. Jahrhundert
Porträt des Drahtseilerfinders Julius Albert, Zeichnung von Unbekannt, 19. Jahrhundert

Dem Oberbergrat Julius Albert gelang es gemeinsam mit dem Bergschmied Mummenthey nach vielen Versuchen, Experimenten und Berechnungen das erste Drahtseil aus Eisen herzustellen. Aus drei Litzen zu je vier Drähten, drehten die beiden Erfinder ein Seil, das sechsmal mehr Tragkraft hatte als ein Hanfseil und viermal mehr als ein Kettenseil, welches jedoch achtmal schwerer war als das Drahtseil. Erste Praxisversuche wurden erfolgreich im Februar 1834 in der Grube Caroline (Clausthal-Zellefeld) durchgeführt. Heute werden die Albertschen Drahtseile weltweit in allen denkbaren Branchen eingesetzt.
Im Vorfeld dieser Entwicklung stellte Albert umfangreiche Belastungsforschungen an, wozu er eine Testmaschine konstruierte und baute. Er fand heraus, dass neben der Last vor allem die Häufigkeit der Beanspruchung für die Materialermüdung maßgebend ist. Mit Albert begann die systematische Erforschung der Schwingfestigkeit noch vor August Wöhler, nach dem der Wöhlerversuch, ein Versuch zur Ermittlung der Dauerschwingfestigkeit, benannt wurde .
Der Erfinder Wilhelm August Julius Albert stammte aus Hannover, wo er am 24. Januar 1787 geboren wurde. Sein Vater war Bürgermeister in der Neustadt von Hannover. Nach der Schule begann Albert in an der Universität Göttingen Rechtswissenschaften zu studieren, wechselte dann jedoch in das Bergfach über. Nach Abschluss seines Studiums im Jahr 1806 erhielt Albert seine erste Anstellung als Auditor bei den Berg- und Forstämtern der Harzer Bergstädte Clausthal und Zellerfeld. Schnell machte er Kariere und war ab 1808 als Bergschreiber tätig. 1809 berief ihn der von Napoleon eingesetzte Bergbau-Generalinspekteur, Ingenieur Antoine-Marie Héron de Villefosse, zum Ingenieur en Chef und Divisions-Secretär bei der Harz-Division. Zusammen mit Villefosse erarbeitete Albert die Beschreibung über den Mineralienreichtum des bergmännischen Harzes. 1814 wurde er zum Zehntner in Clausthal ernannt, was eine Art Finanzbeamten des Landesherrn für den Bergbau entsprach. 1817 erhielt Albert den Titel eines Bergrates verliehen und wurde zudem Expedient der Berghauptmannschaft. In dieser Position war er für den Absatz der Bergbauprodukte zuständig. Ab 1821 oblag ihm auch die Administration der Münze in Clausthal; 1825 wurde er Oberbergrat. Nach dem Tode von Friedrich Otto Burchard von Reden wurde Albert 1836 dessen Nachfolger als hannoverscher Berghauptmann und leitete damit das Berg-, Hütten- und Forstwesen im welfischen Teil des Harzes. 1841 wurde er zum außerordentlichen Mitglied des Staatsrates im Königreich Hannover berufen.




Alber war ein großer Förderer und Initiator, insbesondere für die Berg- und Forstschule in Clausthal, sowie des Knappschaftswesens im Oberharz. Unter einer Bergknappschaft wird ein organisatorischer Zusammenschluss in einem Bergwerk oder in einem Revier verstanden, der die Arbeitnehmerinteressen vertritt. Zudem war eine neue Feuerordnung auf Alberts Wirken zurück zu führen. Gemeinsam mit Berghauptmann von Reden beauftragte er den Berggeschworenen Georg Ludwig Dörell eine neue Fahrkunst zu bauen und im Spiegelthaler-Richtschacht zu erproben. Diese Bergbau-Innovation basierte auf einem Modell des Kunstjungen Lichtenberg und wurde ein großer Erfolg, der den Bergbau revolutionierte und bald europaweit Furore machte.
In der Nacht vom 15. bis 16. September 1844 wurde Clausthal durch eine Feuersbrunst heimgesucht. Albert wirkte in dieser Nacht persönlich bei der Bekämpfung des Feuers mit und erlitt wegen Überanstrengung einen gesundheitlichen Zusammenbruch. 22 Monate später verstarb er. Die Beisetzungsfeier erfolgte unter Anteilnahme der Oberharzer Bevölkerung in einem Festumzug mit Fackelträgern und den Würdenträgern der Stadt. Etwa 500 Bergleute mit Grubenlichtern, darüber hinaus Wald- und Hüttenarbeiter mit Fackeln, standen dabei Spalier.
Alberts Grabstätte auf dem Alten Friedhof in Clausthal wurde 1934 im Zuge der 100-Jahr-Feier zur Erfindung des Drahtseils zu einem kleinen Mausoleum umgestaltet. In Clausthal-Zellerfeld trägt die „Oberbergrat-Albert-Schule“ seinen Namen. Wilhelm August Julius Albert ging durch seine Leistungen und Erfindungen in die Technikgeschichte ein.

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Bereits 1823 hatte der französische Ingenieur Marc Seguin Seile mit parallel liegenden Stahldrähten verwendet. Jedoch konnten diese Drahtseile viele Anforderungen nicht erfüllen, so war ein Aufrollen der Seile kaum möglich und auch die Tragfähigkeit war nur mäßig. Julius Albert entwickelte daher das geschlagene Seil, bei dem die einzelnen Drähte zu Litzen und mehrere Litzen dann zu einem Seil verdreht – also geschlagen – werden. Alberts Erfindung, Entwicklung und Konstruktion des im Gleichschlag (auch Albertschlag) hergestellten Drahtseils wird bis heute angewendet.

Oumuamua – Asteroid oder Alien-Raumschiff?

Es war am 19. Oktober 2017, als Astronomen auf Hawaii mit ihrem Teleskop Pan-Starrs-1 ein zigarrenförmiges Objekt entdeckten, das sich auf einer scheinbar ungewöhnlichen Bahn durch unser Sonnensystem bewegte.
Das Himmelsobjekt wurde 1I/2017 U1 „Oumuamua“ genannt (hawaiianisch für Botschafter) und schien interstellaren Ursprungs zu sein (aus den Tiefen des Weltalls, außerhalb unseres Sonnensystems kommend).

1I/ʻOumuamua, A/2017 U1 am 25. Oktober 2017. Autor: NASA/JPL-Caltech, Quelle: Wikipedia
1I/ʻOumuamua, A/2017 U1 am 25. Oktober 2017.
Autor: NASA/JPL-Caltech, Quelle: Wikipedia

Oumuamua tangierte am 5. August 2017 die Umlaufbahn des Mars, am 15. August erstmals die der Erde, Ende August trat das Objekt – nach dem Überschreiten der Umlaufbahn des Merkur – direkt in den interplanetaren Raum der Sonne ein. Am 9. September verließ Oumuamua diesen Raum wieder, überquerte am 7. Oktober erneut die Erdumlaufbahn um am 28. Oktober über die Umlaufbahn des Mars unser Sonnensystem wieder zu verlassen.
Die Wissenschaft stand vor einem Rätsel. Was war dieser Himmelskörper der gut fotografiert etwa 400 m lang und Zigarrenförmig erscheint: ein Komet, ein Asteroid oder gar ein „Alien-Raumschiff“? Man war sich nicht einig.
Schnell kamen erste Hypothesen auf: Danach könnte der Himmelskörper aus einem Doppelsternensystem ausgeschleudert worden sein „oder aber der nahe Kontakt mit einem großen Exoplaneten katapultierte ihn aus seinem Heimatsystem heraus.“
Zum Zeitpunkt der Erstsichtung war das Objekt etwa 33 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Was war das? Die Forscher konnten keinen für einen Kometen typischen Schweif ausmachen. Jedoch war der mysteriöse Himmelskörper auch sehr klein und weit entfernt. Es folgten Berechnungen und Hypothesen, die alle nicht weiterbrachten.
Aus der Reflexion der Oberfläche wurde abgeleitet, das Oumuamua eine Oberfläche aus rötlichem, organischem Material oder aus Eisen besitzt. Zudem: Für einen Kometen war er sehr klein und hätte in Sonnennähe wohl auch verglühen müssen. Auch seine Bahn war sehr ungewöhnlich; jetzt verlässt er unser Sonnensystem auf einer ungebundenen Bahn.
Es konnte beobachtet werden, dass dieser Himmelskörper sich um sich selbst dreht. Zudem fand man keine Erklärung für seine seltsame Bahn, die nicht durch die Schwerkraft erklärt werden kann.
Schnell wurden besonders im Internet über extraterrestrische Herkunft fabuliert. Jedoch Signale künstlicher Herkunft konnten nicht empfangen werden.
Zahlreiche Wissenschaftler und auch Pseudowissenschaftler aus aller Welt kreierten in der Folge ihre Hypothesen. So konnte und kann man sich die merkwürdig hohe Geschwindigkeit und Beschleunigung des Himmelskörpers nicht erklären.
Astrophysik ist eine Wissenschaft, der nur wenige Normalbürger folgen können, weshalb ich hier auch nicht ausführlich auf entsprechende Theorien eingehen möchte.
Dennoch, Oumuamua wird als erstes beobachtetes interstellares Objekt angesehen. Ich verstehe zwar den Ehrgeiz der Wissenschaft, dessen Herkunft zu ermitteln, doch diese Versuche sind nur Hypothesen und die bringen uns nicht wirklich weiter. Leider lebt jedoch die moderne Wissenschaft davon, sich bestmöglich zu verkaufen.
Oumuamua ist auf und davon – in den Weiten des Universums -, wir werden ihn wohl nie wiedersehen und somit seine Herkunft wohl auch nicht aufklären können.
Dennoch gibt es zu ihm neue, spektakuläre Nachrichten aus einem der angesehensten Forschungseinrichtungen der Welt: In der ersten Novemberwoche 2018 sorgt eine Veröffentlichung von Harvard-Astronomen für viel Aufregung.
Die renommierten Astrophysiker Abraham Loeb und Shmuel Baily von der Harvard University in den USA haben ein Jahr lang alle verfügbaren Daten zu Oumuamua geprüft und untersucht und sind zu einer gewagten und spektakulären These gekommen. Die ungewöhnliche Form und Größe des Objektes, seine unerwartete Geschwindigkeit sowie vor allem das erstaunlich niedrige Verhältnis von der Masse zur Oberfläche des Himmelsobjektes, lassen sich laut Meinung der Forscher nur erklären, wenn Oumuamua ein Sonnensegel ist. Nach Auffassung der Harvard Forscher, die nicht bestreiten, dass auch eine natürliche Entstehung des Objektes denkbar wäre, handelt es sich bei dem Objekt nicht um einen Kometen oder Asteroiden, sondern um ein Objekt „künstlichen Ursprungs“. Damit vermuten die Forscher, dass eine außerirdische Intelligenz dieses „Lichtsegel“ in All geschossen haben.
Die Forscher gehen sogar soweit, dass sie vermuten Oumuamua könnte ein außerirdischer Spion sein. Jedoch konnten keinerlei Radiowellen gemessen werden, die darauf schließen lassen, dass Informationen versendet oder empfangen wurden. Was jedoch bei dem hohen technologischen Entwicklungsstand einer solchen außerirdischen Lebensform nicht unbedingt verwunderlich wäre.




Leider sind jedoch die verfügbaren Daten zu Oumuamua bisher zu wenig aussagekräftig, um daraus fundierte Erkenntnisse gewinnen zu können. Daher gibt es auch gleich heftige Kritik an der Harvard-Veröffentlichung. Jedoch bietet sie auch eine breite Plattform für weitere Forschungen und insbesondere aber auch für ideologielose Diskussionen über mögliche außerirdische Lebensformen.
Oder ist das alles nur ein PR- und Geldbeschaffungs-Gag. Die beiden Wissenschaftler und ihre Team sind am Breakthrough-Project »Starshot« (deutsch Durchbruch Sternenschuss) beteiligt. Dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhaben ist Bestandteil der Breakthrough Initiatives und verfolgt als Projektziel die Konzepterstellung einer unbemannten interstellaren Raumfahrtmission. Finanziert wird es zunächst mit 100 Millionen Dollar des russischstämmigen, amerikanischen Internetmilliardärs Juri Milner.
Sollte die Harvard-Veröffentlich wirklich nur ein PR-Projekt von Baily und Loeb sein, was ich nicht einzuschätzen vermag, so haben sie damit der Wissenschaft jedoch einen Bärendienst erwiesen der zudem die Glaubwürdigkeit wissenschaftlicher Veröffentlichungen weiter diskreditieren würde.

Große Entdecker und Erfinder: Friedrich Schell – der Dynamiterfinder

Alle Welt kennt, schätzt und verehrt den schwedischen Erfinder Alfred Nobel (1833-1896). Sein Vater war der schwedische Ingenieur und Industrielle Immanuel Nobel. Nobel studierte Chemie und Physik, interessierte sich aber wohl mehr für englische Literatur und Geisteswissenschaften, was dem Vater sehr missfiel. Er schickte ihn ins Ausland und der junge Alfred besuchte die USA, Deutschland und Frankreich. In Paris lernte er dabei Ascanio Sobrero kennen, der drei Jahre zuvor das Nitroglycerin entdeckt hatte, es jedoch aufgrund seiner Gefährlichkeit für nicht praxistauglich hielt.
Nobel begann sich für Nitroglycerin zu interessieren und verfolgte die Vision es als Sprengstoff in der Technik einzusetzen. Zwischen 1860 und 1864 experimentierte er unter anderem im Ruhrgebiet in Dortmund auf der dortigen Zeche Dorstfeld mit Sprengstoffen im Bergbau. Um Nitroglycerin mit größerer Sicherheit zur Explosion bringen zu können, entwickelte er 1863 die Initialzündung. Durch diese wird ein Explosivstoff mit Hilfe eines Initialsprengstoffs zur Detonation gebracht; es war eine Erfindung von Nobel. Dennoch waren Nobels Versuche und Experimente nicht von Erfolg gekrönt.
Zurück in Schweden experimentierte er weiter, jedoch kam es zu mehreren unkontrollierten Explosionen. Bei einer Explosion 1864, bei der sein Laboratorium zerstört wurde, kamen sein Bruder Emil und vier weitere Personen ums Leben. Daraufhin verboten die schwedischen Behörden den weiteren Umgang mit Nitroglycerin innerhalb Schwedens. Nobel wich nach Deutschland aus und baute ein Versuchslabor bei Krümmel, nahe Hamburg. Doch auch dort gelang ihm der technische Durchbruch nicht.
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Nitroglycerin ist ein farbloser, geruchsloser und schwer wasserlöslicher Salpetersäuretriester, der stark stoß- und erschütterungsempfindlich ist. Umgangssprachlich wird Nitroglycerin auch als „Sprengöl“ bezeichnete, dass bereits bei einem Fallhammerversuch mit einem 2-kg-Fallhammer aus einem Zentimeter Höhe explodiert. Die Flüssigkeit wird dabei in extrem kurzer Zeit vollständig in gasförmige Produkte umgewandelt, was zu einer massiven Volumenausdehnung führt, die wir als Explosion bezeichnen.
Bereits ab 1632 wurde in Europas damals größtem Bergbaugebiet, dem Harz, das Sprengverfahren eingeführt. Zunächst mit Schwarzpulver als Sprengmittel – als Schießen bezeichnet – revolutionierte es den Abbau. Aber dieses Schießen war auch teuer und vor allem sehr gefährlich. Nachdem das Bohrloch mit Schwarzpulver gefüllt war, wurde es mit einem Schließpflock verschlossen, was man „besetzen“ nannte. Dieser Holzpflock wurde in das Bohrloch geschlagen, um das Schwarzpulver zu verdichten. Bei diesen notwendigen Vorarbeiten kam es häufig zu unkontrollierten Zündungen, was dann immer Verletzte oder Tote zur Folge hatte.
1647 kam der Harzer Bergmann Karl Zumbe auf die Idee die Bohrlöcher mit einem Lehm-Ton-Gemisch zu verschließen. Dieses Verfahren wurde als „Lettenbesatz“ bezeichnet. Letten sind eisenoxidreiche Schiefertone, die diesem Verfahren ihren Namen gaben. Nun war es ohne mechanische Gewalt möglich das Bohrloch zu verschließen und das Pulver zu verdichten, was zu einer erheblichen Abnahme der Unfälle führte. Dieses Verfahren wurde zuerst in der Clausthaler Grube „Englische Treue“ eingeführt und später für alle Gruben vorgeschrieben. Zusätzlich begann man das Pulver in Lederhülsen zu füllen um es vor Feuchtigkeit zu schützen. Bei besonders feuchten Bohrlöchern wurden die Lederhülsen durch geleimte oder gewachste Papierhülsen ersetzt.
Diese Verfahren wurde, ständig leicht verbessert, über etwa zwei Jahrhunderte angewandt. Dann jedoch kam Friedrich Schell und revolutionierte den Abbau erneut. Schell wurde am 8. Juli 1818 in Clausthal geboren. Über seine Familie und seine Ausbildung ist fast nichts bekannt. Jedoch ist überliefert, dass er als einfacher Pocher im Oberharzer Bergbau seine Laufbahn begann. Es ist anzunehmen, dass Schell ein sehr engagierter Bergmann war und wohl auch das er an der Clausthaler Bergakademie ein Studium absolvierte. Um das Jahr 1860 trat Schell als Berggeschworener und Bergrat der Berginspektion Silbernaal-Grund in Erscheinung.

Schnitt durch eine Dynamitstange
Schnitt durch eine Dynamitstange

Sein damaliger Vorgesetzte, Oberbergrat Hermann Koch, pflegte freundschaftliche Beziehungen zu Alfred Nobel. Dieser stellte in seiner Krümmeler Firma Nitroglycerin her, transportierte es in kleinen Flaschen in den Oberharz und machte damit zusammen mit Koch Anfang der 1860er Jahre erste Sprengversuchen in Oberharzer Steinbrüchen. Das in Bohrlöcher hineingegossene und mit einer Pulverpatrone zur Explosion gebrachte „Sprengöl“ lieferte verblüffende Ergebnisse. Doch schon bald ereigneten schwere Unfälle. Diese waren hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass sich ein Teil des flüssigen Sprengstoffs in Gesteinsklüfte verlief und das spätere Bohrarbeiten dann diese „Ölreste“ zur Explosion brachten. Auch in die Bohrungen eingesetzte Metallhülsen verbesserten die Situation nicht.
Oberbergrat Koch soll daraufhin Bergrat Schell beauftragt haben dieses Problem zu lösen. Dieser hatte die Idee das gefährliche „Sprengöl“ zu binden, damit es kontrollierter gehandhabt werden konnte. Schell kannte die Gefährlichkeit des Sprengöls und nahm Versuche mit verschiedenen Bindemitteln vor. Letztlich bewährte sich Pochsand – stark zerkleinerte Erze -, den er in Papphülsen füllte und diese Patrone mit Nitroglycerin tränkte. Das Problem war beseitigt und Friedrich Schell konnte sich als Erfinder der Sprengpatrone, die später Dynamit genannt wurde, ansehen.




In früheren Zeiten wurde mitunter Oberbergrat Koch als Erfinder angesehen. Jedoch kann der Auftraggeber zur Lösung eines technischen Problems nicht als Erfinder angesehen werden, sondern nur die Person, durch die eine technische Lösung erarbeitet wurde.
Nachdem die Sprengpatronen erfolgreich in den Oberharzer Bergwerken eingesetzt wurden, informierte Koch seinen Freund Nobel. Der kam erneut in den Harz um Schells Lösung zu begutachten. Nobel soll von Schells Lösung begeistert gewesen sein. Ob Schell und sein Vorgesetzter Koch keine Ambitionen zu einer Patentanmeldung hatten, oder ob ihnen einfach nur die Tragweite der Erfindung nicht klar war, wissen wir nicht.
Anders war das bei Alfred Nobel, der wohl die Bedeutung der Schellschen Erfindung sofort erkannt hatte.
Nobel tauschte dann den Pochsand gegen Kieselgur, das bezüglich seiner Grobporigkeit in der Lage war das Sprengöl noch besser aufzusaugen. Die Legende allerdings besagt, dass dieser Austausch allein auf einem Zufall beruhte. Wie dem auch sei: Nobel erkannte die Vorzüge dieser breiigen Masse, nannte sie „Dynamit“ und meldete sie weltweit zum Patent an.
Ob Friedrich Schell durch seine Erfindung weitere Anerkennung erfahren hatte, ist nicht bekannt. Jedoch war er ein sehr akribischer Mann, der viel Verantwortung übernahm und dem das Wohl seiner Bergleute sehr am Herzen lag.
Im Jahr 1864 veröffentlichte Schell das Buch „Die Unglücksfälle in den oberharzischen Bergwerken“, dass für die Zeit des 19. Jahrhunderts ein außergewöhnliches Werk darstellte und bis heute eine bedeutende Quelle für die Bergbaugeschichte darstellt.
Bergrat Friedrich Schell starb am 10. September 1889 in Hannover.
Da der Bedarf an einem sichereren und trotzdem wirkungsvollen Sprengstoff zu dieser Zeit groß war, konnte Nobel durch seine Erfindung schnell ein großes Vermögen aufbauen. Seine Firmen lieferten Nitroglycerin-Produkte nach Europa, Amerika und Australien. Nobel selbst reiste ständig, um seine Produkte zu verkaufen. Er besaß über 90 Dynamit-Fabriken in aller Welt.
Nobels Reichtum wurde damit erklärt, dass er das Mittel gefunden habe, „mehr Menschen schneller als jemals zuvor zu töten“. Alfred Nobel war über diese Darstellung entsetzt und begann sich obsessiv mit der Frage zu beschäftigen, wie ihn die Nachwelt sehen würde.
Da Nobel kinderlos blieb, veranlasste er, dass mit seinem Vermögen von etwa 31,2 Millionen Kronen eine Stiftung gegründet werden sollte. Ein Jahr vor seinem Tod setzte er in Anwesenheit einiger Freunde, aber ohne Anwalt, am 27. November 1895 sein Testament auf. Den größten Teil seines Vermögens, ungefähr 94 % des Gesamtvermögens, führte er der Stiftung zu: der Stiftung des Nobelpreises.