Baue ein Boot, das mit einer Kerze angetrieben wird

Knatter-Boote, auch Putt-Putt oder Puff-Paff-Boot genannt, gibt es mindestens seit dem späten 19. Jahrhundert. Nach dem 2. Weltkrieg gerieten sie in Europa in Vergessenheit, in Indien sind sie bis heute ein beliebtes Spielzeug. Mit folgender Anleitung können wir unser eigenes Knatterboot bauen.

Traditionell wurden Knatter-Boote aus Blech gebaut - dadurch sollte aber niemand sich in seiner Phantasie eingeengt fühlen. Styropor, Milchkartons oder gar holländische Holzschuhe sind genau so gut geeignet. Knatter-Boote nutzen einen Wasserimpulsantrieb zur Fortbewegung; der „Motor“ besteht aus einem Rohr und einer Wärmequelle (in unserem Fall: ein Teelicht) und bedarf keinerlei Elektronik. Leider ist der Wirkungsgrad eher schwach: im Motorenbau wurde das Prinzip daher schnell verworfen. Für selbstgebaute Spielzeugboote ist es allerdings ideal.

Anfertigung des Spiralverdampfers

In einem ersten Schritt wird die Brennspirale geformt: Dazu umwickelt man das Rohr in seiner Mitte eng um den Besenstiel: Anderthalb Windungen genügen. Das Resultat sollte ein flacher Kreis mit 2 abragenden Rohr-Enden sein. Stahlrohr lässt sich übrigens relativ leicht verformen; um Knicke im Rohr zu vermeiden, genügt es das Rohr mit Quarz Sand zu füllen. Denn hat man einmal Knicke im Rohr, funktioniert der Antrieb nicht mehr. Ein in einem Schraubstock fixierter Stiel vereinfacht natürlich die Arbeit, ist aber nicht unerlässlich. Arbeitet man in der Gruppe, genügt es auch, wenn ein anderer Mitbauer den Stiel festhält.

Nun muss jede Rohrseite noch zweimal leicht gebogen werden: Einmal im ersten Drittel hinter der Spirale und einmal im zweiten Drittel hinter der Spirale (siehe Foto). Die Länge der Seitenrohre von der Spirale bis zum Rohrende sollte zwischen 12 und 15cm betragen. Es empfiehlt sich, die Biegestellen an beiden Rohren vor dem Biegen zu markieren, damit sie sicher gleich gebogen werden. Im nächsten Schritt bringt man die Rohre mit der Metallsäge auf die gleiche Länge und entgratet mit Schleifpapier die Enden. Nun bleibt nur noch die Verkleidung: Mit etwas Alufolie wird die Spirale fest umwickelt.

Anfertigung des Boot-Rumpfs

Mit einem scharfen Messer oder Cutter wird zuerst der Styropor–Rumpf zugeschnitten. Mit den Jet-Düsen voraus wird der Verdampfer nun schräg durch den Styropor gespießt. Dabei muss man auf mehreres achten: Die Spirale selbst muss hoch genug über dem Rumpf liegen, dass man noch ein brennendes Teelicht darunter montieren kann. Die Jet-Düsen müssen stets unter der Wasseroberfläche bleiben, idealerweise sind sie zusätzlich etwas nach oben gebogen: Dadurch kann Wasser leichter in das Rohr eindringen – für die Wirkung des “Motors” unerlässlich. Im letzten Schritt montiert man noch ein Ruder an das Knatter-Boot. Einfach den Styropor am Bug einritzen und ein kleines Stück Tetrapak einklemmen – fertig.

Fertigt man den Bootsrumpf aus dünneren Materialen, benötigt man eventuell eine Halterung für die Spirale; diese kann man aus einem rechteckigen Stück Tetrapak leicht selber basteln. Mit einem spitzen Gegenstand bohrt man zwei ungefähr 3mm breite Löcher in die Halterung. Ihre Distanz wird von dem durchzuführenden Spiralverdampfer bestimmt; die Löcher sollten klein genug sein, dass er fest in der Halterung sitzt. Der Spiralverdampfer wird durch Halterung und Bootsrumpf durchgeführt und die Halterung so auf dem Rumpf festgeklebt, dass der Verdampfer fest in der gewünschten Position sitzenbleibt.

Inbetriebnahme

Vor dem Start füllt man das Stahlrohr komplett mit Wasser und setzt das Boot in die Badewanne, eine große Schüssel, einen Teich… Nun zündet man das unter der Spirale montierte Teelicht. Nach ungefähr 30 Sekunden sollte das Boot mit einer ruckartigen Bewegung starten und nach weiteren 30 Sekunden beginnt eine regelmäßige Propulsion: Das Knatter-Boot kann nun theoretisch bis zu mehrere Stunden lang fahren – bis das Teelicht ausgeht…

Prinzip

Knatter-Boote nutzen einen Wasserimpulsantrieb zur Propulsion. Vor dem Start wird das gesamte Stahlrohr mit Wasser gefüllt: Setzt man das Boot nun auf eine Wasseroberfläche, kann die Flüssigkeit nicht entweichen. Zündet man ein Teelicht unter der Spirale an, wird dort allerdings das Wasser bis zum Siedepunkt erhitzt. Die resultierende Mischung aus Wasserdampf und Luft hat ein größeres Volumen und presst Wasser aus den Rohrenden heraus: Das Boot fährt in einem Ruck an.

Während die Kerze weiter die Spirale erhitzt, steigt in den Rohren langsam der Wasserpegel wieder an. Zusätzlich kondensieren Teile des Wasserdampfes in dem nicht erhitzten Teil des Rohres und werden wieder zu flüssigem Wasser. Langsam bildet sich im Spiralteil ein Unterdruck – nun wird von außen aktiv neues Wasser in die Rohre gesogen. Nähert das Wasser sich dem erhitzten Teil des Messingrohrs, verdampft es wiederum: Es bildet sich ein leichter Überdruck, der Wasser aus den Rohren presst. Das Prinzip ist das Gleiche wie beim ersten Ruck, aber weniger kraftvoll, denn das System ist nun ausbalanciert. In einer schwachen, aber regelmäßigen Oszillation wird Wasser in die Rohre hineingesogen und wieder herausgepresst.

Doch warum bewegt das Boot sich von der Stelle, werden doch gleiche Mengen hineingesogen als auch herausgepresst? Ganz einfach: Beim Hereinsaugen tritt Wasser aus allen Richtungen in die Rohre ein, es ist impulsneutral. Beim Herauspressen bildet es aber einen Strahl; hier geht die Kraft in eine Richtung und propulsiert damit das Boot.

Tipps

Manchmal funktioniert das Knatter-Boot nicht so, wie man sich das vorstellt…

- Die Jetdüsen arbeiten nicht gleichmäßig, das Boot hat einen Drall zu einer Seite hin: Hier genügt es oft, die Jet-Düsen mit Alufolie zu umwickeln. Sie fungiert als Kühlblech und sorgt für eine gleichmäßige Temperatur in beiden Düsen.

- Das Knatter-Boot ist längere Zeit gefahren und bleibt dann einfach stehen: Vorausgesetzt die Kerze brennt noch, ist der Grund für dieses Verhalten oft eine Rußschicht am Aluminium. Diese loskratzen und neu starten.

- Das Knatter-Boot ist längere Zeit gefahren, untergeht eine starke Propulsion und stoppt: Der Motor ist trocken, die Kerze hat den Verdampfer zu stark aufgewärmt. In diesem Fall die Rohre neu füllen und die Kerze in einer etwas größeren Distanz zur Spirale positionieren. Es hilft auch, wenn die Jet-Düsen leicht nach oben gerichtet sind, da neues Wasser dadurch leichter eindringen kann.

- Das Knatter-Boot fährt überhaupt nicht: Die Kerze erhitzt den Spiralverdampfer nicht genügend, Grund ist entweder eine zu große Distanz zum Verdampfer oder ein zu kurzer Docht.

Experimentieren

Knatter-Boote kann man aus allen möglichen Untergrundmaterialien herstellen; nur schwimmen muss es können. Styropor eignet sich zwar sehr gut für den Bootsbau, federt aber leider das fürs Boot sonst typische Knattergeräusch ab. Will man ein typisches lautes Knatter-Boot bauen, eignet sich ein Metallrumpf am Besten.

Link

www.andreadrian.de/knatterboot/
 

Autor: Joseph Rodesch (FNR), Liza Glesener