Knatter-, Putt-Putt- oder Puff-Paff-Boot
Ein Bericht von Lee Mulholland, Universität Southampton, Fachbereich Chemie Email: irm1@soton.ac.uk
Ein Bericht von Lee Mulholland, Universität Southampton, Fachbereich Chemie Email: irm1@soton.ac.uk
Wir besuchen nicht zum ersten Mal mit unserer Fachzeitschrift eines unserer Nachbarländer im Norden. Vielleicht erinnern Sie sich, wie wir in unserer Ausgabe 02/2020 über Jens Christian Kondrup berichteten, der uns allen als hevorragender Kollegen bekannt ist und an der zweitgrößten Universität Dänemarks arbeitet, der Aarhus Universität. Nun dürfen wir in die Niederlande reisen, zu Adriaan Hendrik van der Weel. Er ist Glasappatebauer aus tiefstem Herzen. Wie sieht eine Ausbildung zu diesem Beruf in den Niederlanden aus, wie gefragt ist man als Fachmann dort und wie kann man sich in unserem Nachbarland weiterbilden, wenn man mehr erreichen will, viel mehr als manch anderer?
VDGN 2/2023
Ein Knatterboot ist ein Spielzeugboot mit Wasserimpulsantrieb. Der einfache Motor kommt ohne bewegte Teile wie Kolben, Ventile oder Räder aus. Als Energiequelle dient eine Kerze oder eine andere Wärmequelle. Aus Metall gibt es diese Boote in rauen Mengen, doch wie wir in dem schönen Bericht von unserem Kollegen Lee Mulholland erfahren dürfen, lassen sich solche Boote auch aus Glas bauen. Hier vereinen sich wieder einmal Technik und Kunst. Der Kre- ativität sind keine Grenzen gesetzt.
Die Betriebsanleitung
Alles fängt damit an, die beiden Rohre, die am Ende aus dem Boot herausragen, einschließlich dem Tank, mit Wasser zu füllen. Die beiden Enden der Rohre befinden sich nach dem Einsetzen des Bootes unter der Wasseroberfläche. Dann setzt man eine Feuerquelle unter den Tank (z.B. ein Teelicht) und sofort fängt das Putt-Putt-Boot, mit seinem, ihm ganz eigenen, knatternden Ton an, Fahrt aufzunehmen.
Die spannende Frage:
Worin besteht die unsichtbare Kraft des Vorschubs?
Der Tank bleibt voller Wasser, bis dieses den Siedepunkt erreicht. Dann kommt es zu einem plötzlichen Dampfaustritt, welches das Wasser zu den Röhrchen herausdrückt. Während der Dampf sich weiter ausbreitet folgt das Wasser den Röhrchen. Die Röhrchen sind aber viel kälter als der Tank und so kondensiert in den Röhrchen der Dampf wieder zurück zu Wasser. Das wiederum reduziert den Druck im Tank und das Wasser fließt zum Ausgleich zurück in densel- ben. Der gefüllte Tank kocht wieder aufs Neue auf und der Kreislauf beginnt von vorne.
Hintergrund der Idee zur Herstellung eines Pop-Pop Boote aus Glas
Lee Mulholland und sein Team in der Glasbläserei der Universität Southampton wurden vom Wissenschafts-YouTuber Steve Mould kontaktiert, ein Glas „Pop Pop Boot“ herzustellen, damit er ein Video darüber produzieren konnte, das auf transparente Weise veranschaulicht, wie die Vorwärtsbewegung solch kleiner Boote erzeugt wird. Eine Herausfor- derung, die nicht ganz einfach zu bewerkstelligen war. Mit diesem Artikel beschreibt uns Lee seine Vorgehensweise der Herstellung.
Herstellen eines Pop-Pop Boot aus Glas von Lee Mulholland
Das Design des Bootsrumpfes sollte so einfach wie möglich sein. Deswegen wurde zunächst ein Borosikatglasrohr zu einem Profil umgeformt. Wir fertigten uns dafür ein sehr simples Werkzeug, indem wir an einem Ende ein quad- ratisches Graphitstück verjüngten, um die Führung des Zuges vorzugeben. Im Anschluss wurde mittig, am Ende der Verjüngung ein Loch in die Graphitform gebohrt, in das wir einen geraden Metallstab einhängen konnten. Danach befestigten wir ein Gewicht an der Unterseite des Metallstabes und ließen nun Gewicht und Schwerkraft für uns arbei- ten, indem wir mit einem großen Handbrenner das senkrecht aufgestellte Glasrohr sanft und gleichmäßig erhitzten, wodurch das Rohr die Form des quadratischen Graphitstücks annahm (ebenso kann man es waagerecht in der Dreh- bank ziehen, wie 2007 und 2019 im Workshop während der Fachtagung des VDG gezeigt wurde).
Die Formgebung des Rumpfes
Der Bug des Rumpfes wurde an der Drehbank geformt. Mit Hilfe eines Glasrohres schmolzen wir eine Halterung an das Profil, durch das hineingeblasen werden konnten, um einen flachen Boden für das Heck und zwei Löcher herstel- len zu können, an die wir zwei Gewinderöhre GL 14 anschmolzen, die uns mit Hilfe ihrer Kunststoffverschraubungen und Dichtungen eine wasserdichte Abdichtung für die beiden Auspuffrohre ermöglichten.
Im Anschluss sägten wir den gefertigten Abschnitt in zwei Hälften, um den endgültigen Rumpf zu erhalten.
Der Wassertank als echte Herausforderung
Wir mussten mehrere Designs für den Wassertank ausprobieren, da wir völlig unterschiedliche Ergebnisse erhielten, wenn wir eine Testfahrt wiederholten, bei der scheinbar alle Gegebenheiten die gleichen waren, wie beim vorausge- gangenen Versuch. Die besten Ergebnisse erzielten wir mit einem sehr flachen, runden Tank, konnten diesen Erfolg jedoch aus unbekannten Gründen nicht noch einmal wiederholen, da die Tanks beim zweiten und dritten Versuch gesprungen sind. Also versuchten wir es mit einem flachen, quadratischen Tank aus Quarz.
Auch dieser sprang beim zweiten Versuch, sodass wir am Ende einen einfachen runden Tank aus Quarzglas verwen- deten. Dies lieferte uns die reproduzierbarsten Ergebnisse ohne weitere Sprünge. Zur besseren Sichtbarkeit sind Tank und die weiterführenden Rohre (auch Quarzglas) mit rotem Wasser eingefärbt.
Das Boot wurde von Herrn P. Frampton und Herrn P. Tryc gebaut.
Dieser Artikel wurde von Julia Schweifel übersetzt