Das Deutsche Museum: Von Meisterwerken der Naturwissenschaft und Technik
Das Deutsche Museum ist das wahrscheinlich größte Wissenschaftsmuseum weltweit. Es wurde 1906 eröffnet und liegt im Zentrum Münchens mitten auf einer Insel in der Isar. Das Hauptmuseum wird durch zwei Ableger (beide in München) vervollständigt. Der eine ist die »Flugwerft Schleißheim«, die in einem alten Militärflughafen nördlich des Stadtzentrums untergebracht ist. Hier finden Sie alle Informationen rund um das Thema Fliegen. Beim anderen handelt es sich um das »Verkehrszentrum«, das nahe der Theresienwiese untergebracht ist, auf der das Oktoberfest stattfindet. Dieses Museum ist dem Verkehrswesen gewidmet.
Das Deutsche Museum ist einfach riesig: auf 50 000 Quadratmetern werden rund 28 000 Objekte ausgestellt. An einem sonnigen Tag sollte ein Besuch des Museums im Innenhof beginnen Dort zeigt Ihnen eine menschliche Sonnenuhr die Zeit an: Stellen Sie sich einfach auf den Punkt für den aktuellen Monat, und Ihr Schatten zeigt Ihnen die Uhrzeit.
Beim Betreten des Museums wird seine Größe offensichtlich. Eines der ersten Exponate ist ein vollständiges Fischerboot aus dem 19. Jahrhundert, die Maria, aus deren Seite ein großes Stück herausgeschnitten wurde, so dass der Besucher das Boot vom Deck bis zum Kiel sehen kann. In Bilgen befindet sich sogar eine künstliche Ratte. Direkt hinter dem Boot steht ein dampfbetriebener Schlepper aus den 1930ern. Ansonsten beherbergt der Raum eine Vielzahl unterschiedlicher Flussschiffe, darunter auch eine Coracle (ein kleines, wallnussförmiges Boot, das hauptsächlich in Wales genutzt wurde). Das berühmteste Exponat der Marine-Ausstellung ist das U-Boot U1.
Ein anderer Raum beherbergt einen kleinen Teil der Flugzeugsammlung des Deutschen Museums. Hoch über Ihrem Kopf wird Ihnen eine einmalige Ansicht eines Lufthansa-Passagierjets geboten. Der Jet wurde von oben bis unten durchgeschnitten, so dass ein Querschnitt durch das Flugzeug mit Passagiersitzen, Sauerstoffmasken, Fenstern und den Gepäckablagen im oberen Bereich zu sehen ist. Unter dem Passagierbereich ist der Frachtraum mit den Gepäckcontainern.
In der Nähe finden Sie einen Raum, der dem Themenkomplex Energieversorgung gewidmet ist: Hier sind Maschinen zur Energiegewinnung aus Wasser, Wind und Muskelkraft (von Mensch und Tier) ausgestellt. Aus dem Bereich Wasserkraft sind hier Wasserräder aus der ganzen Welt sowie eine Vielzahl von Pumpen und sonstiger Hydrauliktechnik vertreten. Die Exponate zur muskelgetriebenen Energieerzeugung umfassen Rundganggöpel (bei denen Tiere im Kreis laufen und eine Achse drehen) und Geräte, die über Laufflächen betrieben werden, z. B. ein Laufrad, in dem ein Hund lieft, um das Feuer eines Schmiedes permanent anzublasen.
Die Ausstellung zu elektrischem Strom zeigt die Geschichte der Elektrizität. Die ausgestellten Objekte reichen von Dynamos und Generatoren über Hochspannungsschalter, Transformatoren und Überlandleitungen. Zu sehen ist auch der Generator, der zur ersten Übertragung eines Drehstroms zwischen Lauffen und Frankfurt (eine Strecke von 175 Kilometern) während der internationalen Elektrotechnik-Ausstellung 1891 verwendet wurde. Das Highlight der Ausstellung ist die Demonstration von Hochspannung. Dreimal täglich wird ein Wechselstrom mit 300 Kilovolt erzeugt und ein 800-Kilovolt-Blitz vorgeführt.
Der Museumsraum mit den Brücken enthält eine Hängebrücke in Originalgröße, die man überqueren kann, sowie zahlreiche Exponate zum Brückenbau.
Der Computerbereich zeigt den ersten programmierbaren Computer, den Zuse Z3. Der Computer wurde ursprünglich im Jahr 1941 gebaut und ging zwischenzeitlich verloren, als die Berliner Wohnung des Erfinders bei Bombardements der Alliierten zerstört wurde. Eine Replika der Maschine wurde in den 1960ern gebaut und ist heute im Museum ausgestellt. Der Kern des Computers besteht aus 2000 Relays, die mathematische Berechungen binär ausführen können. Programmiert wurde die Maschine über Lochstreifen. Der Speicher der Z3 konnte nur 64 Worte zu je 22 Bit fassen. Das ist nicht einmal genug Speicher für diesen Satz, reichte aber aus, um statistische Berechnungen für die Nazis durchzuführen.
Der Diesel-Prozess und das Planimeter
Kein deutsches Technikmuseum wäre ohne den Dieselmotor vollständig. Das Deutsche Museum besitzt eine große Sammlung von Dieselmotoren, darunter den ersten von Rudolf Diesel gebauten Motor aus dem Jahr 1897. Die amerikanischen Rechte zum Bau von Dieselmotoren sicherte sich fast umgehend Adolphus Busch (einer der Mitgründer der Brauerei Anheuser-Busch), der in den USA ein Unternehmen für Dieselmotoren gründete. Die anhaltende Popularität des Dieselmotors liegt in seiner Einfachheit und in seiner hohen Effektivität begründet.
Ein Dieselmotor besteht aus einem Kolben in einem Zylinder. Wenn sich der Kolben am Boden des Zylinders befindet, wird der Zylinder mit Luft gefüllt. Der Kolben bewegt sich dann im Zylinder nach oben, wodurch die Luft komprimiert und dadurch erhitzt wird. (Charles Gesetz der Thermodynamik besagt, dass das Verhältnis von Volumen zu Temperatur konstant ist. Während sich der Kolben nach oben bewegt, verringert sich das Volumen im Zylinder, wodurch sich wiederum die Lufttemperatur erhöht.) Oben im Zylinder wird dann Dieselkraftstoff in kleinen Tropfen direkt in die heiße Luft gespritzt. Die Lufttemperatur (über 700°C) ist höher als die Temperatur, bei der Diesel verbrennt. Dadurch kommt es zu einer kleinen Explosion, die den Kolben nach unten treibt und Leistung erzeugt. Abschließend werden die heiße Luft und die Gase aus dem Zylinder abgeleitet.
Dieser Prozess der Komprimierung von Luft, des Verbrennens von Diesel (das den Kolben nach unten drückt) und der Ableitung der heißen Gase ist als Diesel-Prozess bekannt. Der Diesel-Prozess kann in einem Diagramm, das Druck und Volumen des Zylinders während der vier Phasen des Prozesses darstellt, visualisiert werden. Der Druck im Zylinder wird gemessen, das Volumen des Zylinders ist durch die Position des Kolbens bekannt.
Das resultierende PV-Diagramm (P für Druck (Pressure), V für Volumen) in Abbildung 19.1 kann verwendet werden, um die Leistung des Motors zu berechnen.
In Abbildung 19.1 entspricht die Linie AB dem Kolben, der die Luft im Zylinder komprimiert. Dadurch werden sowohl die Temperatur als auch der Druck erhöht. Bei der Linie BC bleibt der Druck gleich, das Volumen steigt jedoch (während sich der Kolben bewegt und der zugeführte Diesel entzündet wird). CD ist der »Arbeitshub oder Arbeitstakt«, wenn der Kolben durch das Verbrennen des Diesels nach unten gezwungen wird und Leistung erzeugt. Der Motor kehrt über DA in seinen Ausgangszustand zurück, in dem sich der Kolben nicht länger bewegt und die verbliebenen heißen Gase über den Auspuff abgeleitet werden.
Abbildung 19.1 Ein PV-Diagramm
Die Leistung des Motors kann aus dem PV-Diagramm berechnet werden. Dazu misst man die durch den Graphen definierte Fläche. Die Leistung wird ermittelt, indem man den Druck im Bezug auf das Volumen integriert: Bei einer geschlossenen Form ist das Integral einfach die Fläche. Vor der Einführung elektronischer Systeme wurde die Fläche des geschlossenen Graphen mit einem mechanischen Gerät namens Planimeter berechnet, das in manchen Fällen auch heute noch eingesetzt wird.
Das Planimeter wurde 1854 vom Schweizer Mathematiker Jakob Amsler entwickelt. Es besteht aus zwei Stangen, die über ein Scharnier miteinander verbunden sind. Das Ende der einen Stange wird am Diagramm (oder Tisch) befestigt, und das Ende der anderen wird an der Kontur des Graphen entlang geführt. Dieses zweite Ende besitzt ein kleines Rad, das die zurückgelegte Distanz misst (und dadurch die Länge der Kontur). Ein (üblicherweise am Scharnier befestigter) Mechanismus nimmt den Messwert des Rades auf und stellt die Fläche dar.
Mittels Planimeter können die Flächen aller geschlossenen Formen ermittelt werden. Anwender sind Vermesser bei landkartenbezogenen Messungen, Architekten bei Messungen bezüglich der betreffenden Pläne und Ingenieure bei der Berechnung der Leistung von Motoren, die als PV-Diagramme vorliegen.
Durch ihren hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Diesel in Leistung sind Dieselmotoren für viele Bereiche interessant, ob es sich nun um Autos oder um Schiffe handelt. Die Museumssammlung von Dieselmotoren umfasst kleine Motoren, aber auch Teile großer Dieselmotoren, die zum Antrieb von Kriegsschiffen genutzt wurden.
Selbst wenn man die beiden Zweigstellen auslässt, ist das Deutsche Museum viel zu groß, um es an einem einzigen (oder auch mehreren) Tag zu besichtigen. Neben den bereits genannten Abteilungen gibt es Exponate zu Themen wie Öl und Gas, Metalle, Schweiß- und Löttechnik, Materialtests, Werkzeugmaschinen, Maschinenbau, Wasserbau, Energietechnik, Physik, Optik, Elektronenmikroskopie, Atomphysik, Musikinstrumente, Chemie, Pharmakologie, Glasbläserei, Keramik, Papier, Druck, Raumfahrt, Fotografie, Textilien, Umweltschutz, Astronomie, Geodäsie, Mathematik, Telekommunikation, Landwirtschaft, Zeitmessung, Gewichte und Maße und Amateurfunk. Sie können auch ein Foucaultsches Pendel (siehe Kapitel 13), eine...
