Das Projekt des Fachbereichs Ingenieur- wissenschaften und Mathematik an der Fachhochschule Bielefeld
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Hub- und Fördertechnik
  • HF1 Archimedische Schraube

    Die von Archimedes entwickelte Schraube dreht sich in einem Rohr oder einer Halbschale und fördert das Wasser nach oben. Wegen der Spalte zwischen Schraube und Rohr fließt immer ein Teil des Wassers zurück, weshalb die Förderhöhen begrenzt sind und die Schrauben mit erheblicher Geschwindigkeit betätigt werden müssen. Leonardo gelingt es, das Rückflussproblem zu lösen. Er benutzt Kupferrohre, die eng um einen Zylinder gedreht sind. In geeigneter Stellung – das untere Schraubenende darf nicht ganz eintauchen – wird das Wasser durch Rotation aus einem Wasserbecken in die Höhe transportiert. Es bilden sich viele Kammern, die nur teilweise mit Wasser gefüllt sind. So gibt es auch bei Stillstand keinen Rückfluss und beliebige Förderhöhen sind realisierbar.

  • HF2 Flaschenzug

    Der Codex Atlanticus enthält zahlreiche Studien zu Flaschenzügen und Bockrollen. Leonardo interessiert besonders die Kraft als theoretischer und mechanischer Begriff. Seile, durch feststehendeund lose Rollen gezogen, sind für ihn die Versuchsobjekte, mit denen er z.B. das Problem der Kraftzerlegung in mehrere Richtungen zu ergründen versucht. Der erste Flaschenzug wird um 330 v. Chr. nachgewiesen. Heute ist der Flaschenzug in Industrie, Warenverladung, bei Segelschiffen usw. nicht mehr wegzudenken. Er gilt als probates Hilfsmittel zum Aufbringen großer Kräfte, wobei allerdings entsprechend den physikalischen Gesetzen über Energie und Arbeit der Zugweg der Seile vergrößert wird.

  • HF3 Schwerlastheber

    Die von Leonardo entwickelte Hubstange ist so einfach wie genial. Über zwei Zahnräder wird ein Hubstempel vertikal verschoben. So kann Leonardo schwere Lasten anheben, um diese z. B. von der Unterseite her zu begutachten. Abweichend von Leonardos Skizze wird hier aus Fertigungsgründen Leonardos Laternen-/Zapfenrad-Verzahnung verwendet. Die Ähnlichkeit mit manch einem modernen Wagenheber ist verblüffend, nur die Selbsthemmung fehlt hier noch.

  • HF4 Schwimmbagger

    Mit Seilrollen, Zahnrädern und Hebeln spielt Leonardo gern seine Kenntnisse in der Mechanik aus. Der Antrieb des Schwimmbaggers, der zum Ausbaggern von Fahrrinnen in Flüssen und Kanälen dient, ist ein Vorzeigeobjekt für das Zusammenspiel dieser Maschinenelemente: Der Werker bedient die Kurbel, auf die das am Ufer befestigte Transportseil aufgerollt wird. So zieht sich das Boot langsam weiter. Gleichzeitig treibt ein Laternenrad das Zahnrad und damit das Schaufelkreuz an, das seine ausgebaggerte Last in die Schaluppe entleert. Das Prinzip wird heute noch eingesetzt, nur dass statt des Schaufelkreuzes mit Schaufeln bestückte Förderbänder verwendet werden.

  • HF5 Verladekran

    Leonardo entwickelt zahlreiche Arten von Kranen: Krane für den Häuser- oder Brückenbau und auch für den Schiffsbau. Manche seiner Krane sind transportabel und können an der Baustelle relativ einfach aufgebaut und schnell wieder abgebaut und zur nächsten Baustelle transportiert werden. Dieser hier als Modell zu sehende Kran – von Bruneleschi skizziert – könnte eher als stationärer Verladekran gedient haben. Im Original stünde der zentrale Mast nicht auf einer Platte, sondern wäre mit dem Aufrichter in den Boden eingelassen. Häufig verwendet Leonardo Bauelemente, die für die Arbeiter große Sicherheit bringen: Sperrklinken und selbsthemmende Schneckengetriebe sowie Ketten oder Spindeln statt Seile.

  • HF6 Aufzug

    Es ist zu vermuten, dass dieser Selbstaufzug im Rahmen von Leonardos Bautätigkeiten entstand, um das mühselige Klettern auf hohe Baugerüste zu erleichtern. Im Modell wurde die etwas ungeschickt vor dem Körper zu betätigende Kurbel durch den seitlich angeordneten Schneckentrieb ersetzt. Durch die hohe Übersetzung des Schneckengetriebes wird der Kraftaufwand verringert, und durch die Selbsthemmung (siehe auch Modell ME4 Schneckenradgetriebe) wird zudem die Sicherheit erhöht.

  • HF7 Automatischer Lasthaken

    Eine der wenigen wirklich auf Leonardo zurückführbaren Erfindungen! Wenn die Abladestelle nicht oder nur schwer erreichbar ist – z. B. beim Ablassen von Baumstämmen oder großen Steinblöcken in einen Schiffsrumpf – zeigt sich die Genialität dieses einfachen Elementes: Leonardo kann mit Kräften und Drehmomenten spielen.

  • HF8 Ketten-Brunnen

    Schöpfräder, archimedische Schrauben, Hebewerke – und dieser Brunnen mit einer recht komplizierten Eimer-Kette – zeigen wieder einmal die kreative Vielfalt in Leonardos Erfindungen. Nahezu kontinuierlich kann hier Wasser über die Kette gefördert werden – im Gegensatz zu den sonst üblichen Brunnen, bei denen einzelne Eimer mit einem Seil über eine Rolle hochgezogen werden.

  • HF9 Drehkran

    Nachdem sich erst später herausstellte, dass Leonardo den Verladekran HF5 von Brunelesci ›entliehen‹ hatte, könnten natürlich auch hier Zweifel an der Urheberschaft Leonardos angebracht werden. Aber die komplexe Rollenlagerung und insbesondere die Sperrklinke an der Seilwinde sind deutliche Kennzeichen Leonardos. Der Maßstab dürfte etwa 1 : 3 bis 1 : 4 betragen.

  • HF10 Schöpfbrunnen

    Dieser Brunnen-Entwurf strahlt die Beschaulichkeit der Toskana aus. Anders als ein Brunnen mit Seil und Eimer oder als der Ketten-Brunnen(HF9), entzieht er sich hektischer Betätigung: Die großen Massen von Tuch, Wasser und Balken erfordern erhebliche Kraftanstrengung. Solche Brunnen wurden häufig zu Be- und Entwässerungsaufgaben eingesetzt.

  • HF11 Wasserversorgung

    In der Literatur wird erwähnt, dass Leonardos Archimedische Schraube (HF1) einen 22 m hohen Wasserturm mit Wasser versorgt hat. Mit der hier realisierten Konstruktion, die um eine Ecke führt, wollte er vielleicht ein Hindernis umgehen. Der Fluss treibt über das Wasserrad die untere Wasserschraube an, die das Wasser auf den ersten Wasserturm hebt. Dort oben wird mit einem Getriebe gleichzeitig die zweite Wasserschraube betätigt: Schadstofffreie und nachhaltige Energietechnik!

  • HF12 Blasebalgbrunnen

    Ein völlig neues, raffiniertes Zusammenspiel von Pneumatik und Hydraulik wird bei diesem Wasserbrunnen realisiert. Das »Hosenrohr-System« enthält zwei Ventilklappen auf der Wasserseite (siehe Skizze auf der Rückseite). Der Blasebalg zieht Luft an, es entsteht Unterdruck und saugt damit Wasser von unten an – die untere Ventilklappe (2) ist geschlossen. Wird der Blasebalg gedrückt, fördert die Luft das Wasser durch das jetzt offene Ventil (2) hoch, da das linke obere Ventil (1) jetzt geschlossen ist.