Taucherglocke

Eine unten offene Taucherglocke aus Metall hängt an Ketten unter Wasser, unter ihrer Decke steht ein silbrig spiegelndes Luftpolster.
Illustration, mit Google Gemini erzeugt.

Die Taucherglocke ist ein unten offener, mit Luft gefüllter Behälter, der durch sein Gewicht im Wasser absinkt und dabei ein Luftpolster mit in die Tiefe nimmt. Sie ist das älteste brauchbare Gerät der Tauchgeschichte und über Jahrhunderte das einzige gewesen, das einem Menschen unter Wasser länger als einen Atemzug Luft bot. Ihr Prinzip erklärt nebenbei die halbe Tauchphysik.

Das Prinzip

Die Wikipedia beschreibt die Glocke als „Behälter, der mit Luft gefüllt ist und durch sein Gewicht — trotz der Luft im Inneren — im Wasser nicht aufschwimmt, sondern absinkt“. Damit ist das Wesentliche gesagt: Sie muss schwer genug sein, um den Auftrieb der eingeschlossenen Luft zu überwinden, und sie muss nach unten offen bleiben, damit der Mensch darunter an die Luft kommt.

Was mit dieser Luft beim Absinken geschieht, folgt dem Gesetz von Boyle-Mariotte: Je größer der Druck, desto kleiner das Volumen eines eingeschlossenen Gases. Das Luftpolster unter der Glockendecke schrumpft also mit der Tiefe, und von unten steigt Wasser nach. In zehn Metern hat sich das Volumen etwa halbiert — aus der randvollen Glocke ist eine halb gefüllte geworden. Wasser selbst weicht dabei nicht aus; seine Kompressibilität ist so gering, dass sie in der Tauchpraxis keine Rolle spielt.

Der zweite Haken ist die verbrauchte Luft. Das Polster wird nicht nur kleiner, es wird auch schlechter: Kohlendioxid reichert sich an, weil es nirgends hin kann. Genau daran ist die einfache Glocke gescheitert, und genau daran setzten die Verbesserungen an.

Von Aristoteles bis Halley

Die Wikipedia führt die Stationen auf. Um 320 v. Chr. beschreibt Aristoteles das Prinzip der Taucherglocke. 1535 benutzen Guglielmo de Lorena und Francesco de Marchi eine Glocke bei dem Versuch, auf dem Grund des Nemisees die später als Nemi-Schiffe bekannten Wracks zu bergen — der erste dokumentierte Arbeitseinsatz.

Den entscheidenden Schritt macht 1691 Edmund Halley, derselbe Astronom, nach dem der Komet heißt. Er stellt eine Taucherglocke mit Luftversorgung vor: Neben der Glocke werden Fässer mit Frischluft herabgelassen; sobald diese tiefer liegen als die Glocke, lässt sich die frische Luft hineinleiten. Der Trick ist einfach und richtig — weil das Fass tiefer hängt, steht seine Luft unter höherem Druck als die in der Glocke und strömt von selbst nach oben. Halley blieb mit dieser Vorrichtung nach der Wikipedia 1,5 Stunden in 15 Metern Tiefe.

1778 baut John Smeaton die erste schlauchversorgte Taucherglocke. Damit hängt die Luftversorgung nicht mehr an herabgelassenen Vorräten, sondern an einer Pumpe an der Oberfläche — der Schritt, aus dem später das schlauchversorgte Helmtauchgeraet hervorgeht.

Was von ihr geblieben ist

Die Glocke ist nicht verschwunden, sie hat die Form gewechselt. Die heutige geschlossene Taucherglocke dient nach der Wikipedia „vorrangig als Tauchertransportmittel beim Sättigungstauchen, bei dem die Taucher bereits an der Oberfläche auf den Umgebungsdruck in der Arbeitstiefe gebracht werden“. Sie ist also keine Luftblase mehr, sondern ein Druckbehälter, der die Taucher zwischen Wohnkammer und Arbeitsplatz pendeln lässt, ohne dass sich ihr Umgebungsdruck ändert.

Für das Sporttauchen ist die Glocke Geschichte — mit dem Aqua-Lung wurde der Taucher von der Oberfläche unabhängig. Ihr Prinzip begegnet im Kurs trotzdem wieder: Ein umgedrehter Eimer, ein Luftpolster in einer Wrackkammer, die Luftblase unter einem gekenterten Boot — alles Taucherglocken im Kleinen, und bei allen gilt dieselbe Warnung. Die Luft in einer solchen Blase ist verbraucht und steht unter Umgebungsdruck. Wer aus ihr atmet und dann aufsteigt, atmet komprimierte Luft — mit allen Folgen eines Aufstiegs mit angehaltenem Atem.

Quellen

  • Wikipedia: Taucherglocke — Definition und Funktionsprinzip, Aristoteles um 320 v. Chr., de Lorena und de Marchi 1535 am Nemisee, Halley 1691 mit der Luftversorgung über herabgelassene Fässer, 1,5 Stunden in 15 Metern, Smeaton 1778, geschlossene Glocke beim Sättigungstauchen.

Zur Quellenlage: Die historischen Angaben stützen sich auf einen einzigen Lexikonartikel; technikgeschichtliche Primärliteratur liegt diesem Eintrag nicht zugrunde. Die Anwendung des Gesetzes von Boyle-Mariotte auf das Luftpolster der Glocke ist eine Ableitung aus dem Gasgesetz, keine Angabe der Quelle.

Warum schwimmt eine Taucherglocke nicht auf?
Weil sie schwer genug gebaut ist. Die Wikipedia beschreibt sie als Behälter, der trotz der Luft in seinem Inneren im Wasser nicht aufschwimmt, sondern absinkt. Das Gewicht der Konstruktion muss den Auftrieb des eingeschlossenen Luftpolsters übertreffen — sonst steigt die Glocke samt Besatzung unkontrolliert auf.
Wie kam bei Halley frische Luft in die Glocke?
Über Fässer, die neben der Glocke herabgelassen wurden. Sobald sie tiefer lagen als die Glocke, ließ sich die frische Luft hineinleiten — sie stand dort unter höherem Druck und strömte nach oben in die Glocke. Halley blieb damit nach der Wikipedia 1,5 Stunden in 15 Metern Tiefe.
Kann man aus einer Luftblase unter Wasser atmen?
Nur mit großer Vorsicht. Die Luft in einer eingeschlossenen Blase steht unter Umgebungsdruck und reichert sich mit Kohlendioxid an, weil sie nicht ausgetauscht wird. Wer aus ihr atmet und danach aufsteigt, führt komprimierte Luft in der Lunge mit sich; der Aufstieg muss deshalb unter durchgehendem Ausatmen erfolgen.
Über Tauchbuddy 8 Artikel
Der Tauchbuddy erzählt in der Reihe „Mein erster …“, wie sich die ersten Nacht-, Wrack- und Trockentauchgänge anfühlen, und stellt die Fragen, die man sich als Taucher im ersten Jahr stellt.