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MUSKELKRAFT

AquaSkipper und PowerSwim


All das vorangegangene wird jedoch von einem neuen Ansatz übertrumpft, der nachvollziehbar macht, warum man stets zu den Wurzeln zurückkehren sollte - d.h. zu den physikalischen Ausgangspositionen, um von dort aus neu zu denken. Und eine Flüssigkeit ist nun mal etwas ganz anderes, als ein fester Boden.

Für mich bildet der aus Aluminium und Verbundwerkstoffen gefertigte AquaSkipper das genialste muskelbetriebene Fortbewegungsmittel auf der Wasseroberfläche, das mir gegenwärtig bekannt ist. Zwar kann man auch mit diesem Gerät nicht über das Wasser laufen, aber durch die sehr intelligente Umsetzung von Muskelenergie quasi darüber hinweg springen oder reiten. Und auch dieses Gerät hat eine Vorgeschichte.

Mutiny on the Boundry Layer

Mutiny on the Boundry Layer


Prof. Parker McCready, Mitglied der Abteilung für Ozeanographie der Universität von Washington, arbeitet ab 1986 an einem Wasserfahrzeug, bei der er die Tragflächen-Technologie in Verbindung mit einem schwingenden Flossenantriebs umsetzen will (s.o.).

Sein noch ziemlich kompliziert aufgebautes erstes Gerät namens Mutiny on the Boundry Layer basiert auf einer Katamaran-Struktur mit meterlangen Schwimmern, die sich bei ausreichender Körperleistung aus dem Wasser heben.

Der Vorteil der Schwimmer ist, daß den Nutzer auch bei Stillstand nicht im Wasser versinkt. Aufgrund der verlustreichen Mechanik zwischen Fahrradkurbel und schwingendem Flügel funktioniert das Ganze aber nicht besonders gut.

Im Jahr 1989 präsentiert McCready mit dem Pogofoil eine Weiterentwicklung, bei der auf die Mechanik verzichtet wird. Die zur Fortbewegung erforderliche Energie wird durch rhythmisches ausüben von Druck auf die Stehfläche erbracht - ähnlich der Beinbewegung eines Reiters beim Trab -, wodurch die Kraft direkter auf den Flügel übertragen wird.

Es gibt jedoch keine bestätigten Berichte, daß jemand anderes außer MacCready selbst und seiner Frau das Pogofoil jemals zum Fliegen gebracht hätten.


Ein Jahr zuvor, 1988, hatte der schwedische Strömungsingenieur Alexander Sahlin nach 10-jähriger Arbeit den ersten Prototypen des von ihm entwickelten Trampofoil vorgestellt, der auf dem gleichen Prinzip beruht. Es wird auch unter den Bezeichnungen Hydro-bike, HydroSlide, Hydrothopter und WaterCycles bekannt.

Der Hauptflügel ist 2,90 m breit, das Gesamtgewicht beträgt etwa 12kg, und  der Körper besteht hauptsächlich aus Aluminium und Kohlefaser. Die erreichbare Höchstgeschwindigkeit wird mit rund 24 km/h angegeben.

Sahlin selbst setzt 1997 einen Rekord, als er für eine Strecke von 11,5 km kaum mehr als 30 Minuten braucht.

Wirtschaftlichen Erfolg kann er mit dem Trampofoil jedoch keinen erzielen. Die von ihm gegründete Herstellungsfirma gibt den Verkauf nach wenigen Jahren wieder auf.


Erst die Weiterentwicklung durch Shane Chen, Inaber der US-Firma Inventist Inc., bringt das Gerät letzlich zur Serientauglichkeit - was insbesondere einer Fiberglasfeder in der Gabel zu verdanken ist.

Technische Struktur des Aquaskipper

AquaSkipper (Grafik)

Chen stellt die ausgereifte Version unter dem Namen AquaSkipper erstmals im Jahr 2003 vor, nachdem er sich im Vorjahr ein entsprechendes Patent gesichert hatte.

Der AquaSkipper besteht aus zwei federnd miteinander verbundenen T-Stücken, wobei die Querbalken die Tragflächen darstellen. Das 12 kg wiegende Gerät ist 1,83 m lang und hat eine Spannweite von 2,44 m, bei der es sich um die Breite des hinteren Unterwasser-Querträger-Profils handelt.

Der Auftrieb wird überwiegend durch die Strömung des Wassers über dem hinteren Flügel erzeugt, während der Vortrieb – ähnlich der Schwanzflosse eines Delphins – durch das Auf- und Abgleiten entsteht, für das die auf einer kleinen Plattform stehende Person sorgt, indem sie aus den Oberschenkeln heraus auf und ab wippt.

Der kleine, vordere Tragflügel läßt sich am Gestänge wie ein Fahrradlenker drehen und dient zur Lenkung und Stabilisierung. Außerdem gibt er dem Benutzer Halt.

Das rhythmische Herumhüpfen reicht völlig aus, um mit einem Tempo von bis 30 km/h übers Wasser zu skippen, wobei erfahrene Nutzer direkt vom Steg aus ‚aufsteigen und losreiten’ – und dabei noch nicht einmal naß werden.

Wesentlich für die erfolgreiche Nutzung ist allerdings eine Kombination aus Hüpfen und synchronem Drücken mit den Armen.


In Deutschland wird der AquaSkipper im Mai 2004 auf der internationalen Sportmesse ISPO in München vorgestellt, gewinnt prompt den Preis für das innovativste Produkt und wird zudem mit dem ispo DuPontBrandNewAward ausgezeichnet.

Auf den Markt kommt das Gerät 2005, und obwohl es ab 2006 mehrfach im Fernsehen gezeigt wird, ist es trotzdem noch immer so gut wie unbekannt. Was völlig unverständlich ist, wenn man bedenkt, wie revolutionär diese Umsetzung eigentlich ist.

Cornthwaite auf dem AquaSkipper

Cornthwaite auf AquaSkipper

Ich kann nur empfehlen, einen Blick auf die diversen Clips zu werfen, die es auf der Homepage des AquaSkippers zu sehen gibt. Es ist schon bemerkenswert wie sehr sich ein Sport-Vierer anstrengen muß, um mit dem AquaSkipper Schritt zu halten – wie hier in einem Beitrag auf dem Kinderkanal KiKa zu sehen ist. Und wenn die Meereswellen stark genug sind, kann man mit dem Gerät sogar surfen.


Am 14. September 2007 startet der Profi-Skateboarder Dave Cornthwaite in der Hove Lagoon bei Brighton zum 100 m Rekordversuch auf dem AquaSkipper.

Nach mehreren Läufen gelingt es ihm, mit 21,96 Sekunden den bisherigen Rekord von 27 Sekunden um mehr als 5 Sekunden zu unterbieten.

Nun überlegt er sich, ob es ihm gelingen könnte, hoppelnd den Ärmelkanal zu überqueren.


Leider ohne jeden erklärenden Kommentar ist ein Ende 2009 hochgeladener YouTube-Clip, auf dem der AquaSkipper als Träger eines umfangreichen Aufbaus zu sehen ist.

Der unbekannte, vermutlich russische Bastler, dem die Muskelarbeit anscheinend zu lästig ist, konstruiert ein Tragflächen-Gefährt mit zwei aufblasbaren Schwimmer und Sitz, das von zwei  Luftpropellern angetrieben wird und 27 km/h erreicht.

Gidrofoyl

Gidrofoyl


Ein weiterer Clip mit einem ähnlichen Umbau, der allerdings auf einem vorne herunterklappbaren AquaSkipper sowie einem aufmontierten Elektro-Fahrrad als Motor basiert, wird Mitte 2012 veröffentlicht.

Diese Version namens Gidrofoyl (o. Motovelo Comet?), die nachweislich aus Russland stammt, soll sich mit einer Geschwindigkeit von 25 km/h über das Wasser bewegen können.

In einer späteren Version aus dem Jahr 2016 wird das Gefährt von einem kräftigen Außenborder angetrieben.


Ende 2013 erscheint ein Clip aus den Niederlande, in welchem unter dem Namen WingBike ein Wasserfahrrad zu sehen ist, das mit einem AquaSkipper verschmolzen wurde. Da der Antriebsmechanismus unterhalb der Pedale unter Wasser liegt, sieht es aus, als würde der Fahrer auf einem radlosen Einrad über die flüssige Oberfläche gleiten.

Bei dem Projekt von Steven De Lannoy, der dafür das vergangene Jahr investiert hätte, sei es ziemlich heikel gewesen, den Mechanismus des pedalbetriebenen Tragflügels richtig hinzubekommen. Aus dem abgebildeten Foto ist ersichtlich, daß die Pedale einen kleinen Propeller betreiben – womit das Rad eigentlich zu den Tragflächen-Wasserfahrrädern zählt (s.o.).

Das WingBike ist fast vollständig aus Kohlefaser gebaut und wiegt nur 10 kg. Das größte Problem sei das Gleichgewicht zu halten, da man etwa 1,5 m über den Folien sitzt. Lehnt man sich zu sehr zur Seite, fällt man ins Wasser – bewegt man sich zu langsamen, versinkt man.

Nachdem das erste Modell ziemlich große Tragflächen hat, die zwar ein wenig mit der Balance helfen, aber auch mehr Energie benötigen, um angetrieben zu werden, plant Steven ein neues Designs mit viel kleineren und schnelleren Tragflächen.

Der aktuelle Preis des AquaSkipper beträgt 495 $ (Herbst 2016), er ist zu diesem Zeitpunkt aber nicht lieferbar.

Pumpabike

Pumpabike


Bereits 2004 kommt ein fast identisches Gerät in die Schlagzeilen, das von dem Südafrikaner Mike Puzzey entwickelt worden ist.

Das Grundprinzip des Pumpabike folgt dem des Trampofoil, nur daß der Federmechanismus hier unter der Standfläche eingebaut ist.

Auch in dem Frontflügel befindet sich eine kleine Feder, die mit Hilfe einer aufwendigen Konstruktion zusätzlichen Vortrieb erzeugen soll. Außerdem ist das abgerundete Plastikdesign ohne Ecken besonders gut für Anfänger geeignet.

Mitte 2008 beträgt die unverbindliche Preisempfehlung für das Gerät 999 € (brutto, inkl. Versand).


Inzwischen gibt es auch einige private Entwicklungen, außerdem drängen die ersten Billigimitate nach Europa.

Die Nachahmer versuchen dabei auch zunehmend, ihre eigene Namen durchzusetzen: Im Internet bietet die Firma Tiger Golf Co. Ltd. aus Zhejiang in China den AquaSkipper-Klon  Waterbird zu einem Einzelpreis von 115 $ an – bei einer Mindestmenge von 100 Stück.

Das Unternehmen bezeichnet sich auch als den ursprünglichen Hersteller des Pumpabike in China. Bei diesem wird je nach Bestellmenge eine Preisspanne zwischen 260 $ und 400 $ angegeben. Bei 20 Stück sind beispielsweise 300 $ fällig (Stand 2016).


Bei dem Erfolg dieser Fortbewegungsmethode, die ohne jede komplizierte Mechanik auskommt, kann natürlich nicht ausbleiben, daß auch das Militär Interesse zeigt. So ist im Oktober 2007 zu lesen, daß die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), das Forschungsinstitut des US-Verteidigungsministeriums, gemeinsam mit Ingenieuren der DEKA Research and Development Corp. in Manchester, New Hampshire, dem Labor des weltweit bekannten Segway-Erfinders und Unternehmers Dean Kamen, ein hocheffizientes, muskelbetriebenes Antriebssystem für Kampf- und Aufklärungsschwimmer zu entwickeln.

Die PowerSwim genannte Schwimmkombination, die es den Navy-SEALs und anderen Kampfschwimmern erlauben soll, weitaus schneller und mit weniger Mühe als bisher voranzukommen, besteht auch einem zwischen den Waden eingeklemmten Glasfaserholm, an dem zwei querstehende, schwingende Tragflügel aus Kohlefaser angebracht sind, einer breiten an den Hüften und einer schmaleren an den Füßen. Zudem gibt es eine Feder und ein Seil.

Durch die Bewegung des Unterkörpers und der Beine schwingen die Tragflügel, wobei Wirbel entstehen, die den Schub nach vorne liefern. Delphine können mit Hilfe von Wirbeln aus der Flossenbewegung bis zu 80 % ihrer Energie in eine Vorwärtsbewegung umwandeln – eine Effizienz, an welche die technischen Imitate aber noch lange nicht heranreichen.

Im Gegensatz zu Schwimmflossen, die einen Wirkungsgrad von kaum 3 % aufweisen, soll das PowerSwim die Schwimmgeschwindigkeit immerhin um 150 % steigern können. Die damit erreichbare Höchstgeschwindigkeit liegt bei etwa 4 km/h, was sogar mit Tauchausrüstung funktioniert. Die DARPA hofft, die ersten Prototypen schon Ende des Jahres testen zu können. Bei einer Produktion wird mit geschätzten Kosten von weniger als 500 $ pro Stück gerechnet.

Es ist in den Folgejahren nichts mehr darüber zu hören, bis die Innovation im Oktober 2013 in einem zusammenfassenden Blogeintrag wieder erwähnt wird – in Verbindung mit der Frage, ob die Navy-Taucher sie inzwischen nutzen, oder nicht, die allerdings nicht beantwortet werden kann. In dem Artikel werden aber auch Vorläufer genannt, die mir bislang noch nicht begegnet waren, was eine weitere Recherche erforderlich machte, die zu überraschenden Ergebnissen führte.

Heminger-Patent Grafik

Heminger-Patent (Grafik)


Zu den ältesten dieser Vorläufer gehört wohl der Schwimm-Apparat von Joel Robert Heminger aus Akron, Ohio, den diesen im Jahr 1924 zum Patent anmeldet (Swimming appliance, US-Nr. 1.530.560, erteilt 1925). Dieses System basiert allerdings nicht auf einem Tragflügel, sondern auf einer Art Schwanzflosse, mit welcher die Bewegung eines Fischs nachgeahmt wird.

Die Erfindung scheint jedoch nie umgesetzt worden zu sein – wohl ebensowenig, wie die Patente weiterer Schwimm-Apparate, die für stärkeren Vortrieb sorgen sollen. Als Klappen an den Fesseln befestigt stammen sie z.B. von Hans Beckert aus Dresden (US-Nr. 1.706.974, angemeldet 1927, erteilt 1929) - und als Klapp-Flossen von Erwin J. Roberts aus Newark, New Jersey (US-Nr. 1.896.373, angemeldet 1931, erteilt 1933).


Die konkrete Anwendung von Tragflügeln zum Schwimmen geht zurück auf den Maschinenbau- und Luftfahrtingenieur Calvin A. Gongwer aus Glendora in Südkalifornien, der während des Zweiten Weltkriegs im Bereich der Anti-U-Boot-Kriegsführung arbeitet. Später ist er bei der Firma Aerojet-General Corp. in Azusa, Kalifornien, als Hydrodynamiker tätig.

Gongwer fasziniert aber auch die Nutzung der Muskelkraft für die Bewegung im Wasser. Sein erstes Paar Schwimmflossen soll er bereits im Jahre 1935 gemacht haben. Sein Sohn Robert Gongwer erinnert ihn später an eine pedalbetriebene Schwimmhilfe, die aus nichts mehr als einer Stange mit einem Fahrradsitz, Pedalen, Getriebe und Propeller, mit der man knapp unter der Oberfläche untergetaucht vorankommen soll. Möglicherweise handelt es sich um die Schwimm-Maschine des Amerikaners Richardson aus dem Jahr 1879 (s.o.).

Mitte der 1950er Jahre unternehmen Vater und Sohn mehr als zehn Reisen zum Marineland-of-the-Pazifik, einem damaligen Wasserthemenpark in Los Angeles, nur um Delfine beim schwimmen zu beobachten. Danach werden Unmengen von Papierzeichnungen sowie sehr viele Modelle angefertigt, in kleiner und in voller Größe, bis Gongwer zum Design des Aqueon findet.

Das System beschreibt Gongwer als „Antriebsvorrichtung mit einem vorderen und einem hinteren Tragflügel zur reziproken und alternierenden Schwenkbewegung in entgegengesetzter Richtung um parallele Achsen.“ Die beiden Tragflügel sind durch eine Stange, eine Feder und ein Seil miteinander verbunden. Der Schwimmer hält das Gerät zwischen den Schenkeln oberhalb des hinteren, feststehenden Tragflügels und setzt den vorwärts schwingenden Tragflügel mit einem schlagenden Tritt in Bewegung.

Im Jahr 1960 gründet Gongwer die Firma Innerspace Corp. im kalifornischen Covina, deren Direktor sein Sohn wird, um den Aqueon zu vermarkten. Das erste entsprechende Patent unter dem Titel ,Swimmer’s propulsion device’ beantragt er 1961 (US-Nr. 3.122.759, erteilt 1964).

In einer Reihe von formellen und informellen Demonstrationen wird die offensichtliche Überlegenheit des Geräts bei Geschwindigkeit und Reichweite auf die Probe gestellt. In einem von der US-Navy durchgeführten Test schwimmen zwei Taucher 1.500 Meter weit mit Flossen, was 45 Minuten dauert und beide erschöpft. Der zweite Versuch, zwei Stunden später, wird mit dem Aqueon durchgeführt. Diesmal dauert es nur 24 Minuten, und die Taucher fühlen sich noch immer fit. Die Marine-Kampfschwimmer haben keinem Zweifel mehr an dem militärischen Nutzen der Erfindung.

Ohne selbst Sportler zu sein, macht Gongwer auch eigene Demonstrationen. Im Alter von 53 Jahren schwimmt 1968 er rund 35 km weit von Catalina Island nach Los Angeles Harbor – wobei er auch noch einen Mann auf einem Paddleboard abschleppt. Als er aufgrund fehlerhafter Navigation 13 km weit vom Kurs abkommt, schwimmt Gongwer die zusätzliche Distanz, um vor den Pressekameras in San Pedro an Land zu gehen. Ein paar Jahre später durchschwimmt er mit einem Aqueon den Lake Tahoe. Das erste funktionierende Aqueon wird 1979 verkauft.

Aqueon

Aqueon

Trotz der Demonstrationen und vieler begeisterter Kritiken hat Gongwers Idee beim Pentagon  keinen Erfolg. Zumindest nicht bis 2007, wie oben zu lesen ist. Berichten zufolge war das Aqueon während mehrerer ,Pool-Partys’ bei Gongwer detailliert von Wissenschaftler der DARPA untersucht worden, bevor diese ihr eigenes ,neues’ Konzept erstellten. Doch auch diesmal ohne nachweisbare langfristige Auswirkungen.


Davon unbeeindruckt entwickelt der Gongwer noch diverse weitere Geräte, wie z.B. das Aquaped, eine Art Unterwasser-Liegerad, die dem der Taucher auf dem Bauch liegt und ein Paar abgewinkelte, gegenläufig rotierende Pedale tritt. Für die Firma Aerojet konstruiert er ein Zwei-Mann-Mini-U-Boot mit seltsam aussehenden Flossen, das kurz in einem B-Movie beim Ableben eines Seeungeheuers zu sehen ist.

Gongwer besitzt inzwischen etwa 80 Patente, vor allem für Unterwasservorrichtungen. Als Beispiele seien hier seine Schwimmflossen (,Method of and device for propulsion’, US-Nr. 4.178.128, beantragt 1977, erteilt 1979) sowie ein Bootsantrieb erwähnt, bei dem zwei Stangen, die, vor und zurück bewegt, jeweils einen von zwei senkrechten Tragflügeln in Schwingung versetzen, die beide am Heck installiert sind (,Watercraft propulsion system’, US-Nr. 5.176.094, beantragt 1991, erteilt 1993).

Im Juni 1989 ist er mit 74 Jahren auch der älteste Teilnehmer bei den oben bereits ausführlich behandelten International Submarine Races (ISR). Er hatte bereits in den 1950er Jahren in seiner Garage etwa 15 Kleinst-U-Boote entwickelt – schlanke, zigarrenförmigen Röhren mit lustigen Flossen und innovativen Propellern. Diesmal will er mit seinem Knuckleball bei dem   Rennen mitmachen, einer einzigartigen Arm-betriebenen Kugel aus klarem Acryl.

Seine Firma Innerspace stellt heute fortschrittliche Antriebssysteme für Unterwasserdrohnen und U-Boote her – und verkauft gelegentlich ein paar Aqueons an neugierige Enthusiasten.

 

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