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Jakob Ackeret (1898–1981)

Wissenschaftliche Leistung

Jakob Ackeret legte wesentliche theoretische Grundlagen zu den Strömungswissenschaften und förderte nachhaltig deren praktische Anwendung im Flugwesen und im Maschinenbau. Sein Beitrag zur Entwicklung des modernen Flugwesens ist wie sein technisch-wissenschaftliches Wirken sehr vielfältig und lässt sich nicht auf eine einzelne Leistung reduzieren. Nebst der Aerodynamik galt Ackerets Interesse dem Problem der Kavitation in Wasserturbinen, dem Winddruck auf Gebäude und Brücken, den Kanalströmungen, den Strömungen in Klimaanlagen und der Lüftung von Strassentunnels.

Ackeret
Winddruck

Winddruckuntersuchung an Schornstein

Ackeret übertrug die Ergebnisse der Hydro- und Aerodynamik auf Dampf- und Gasturbinen und brachte somit die Strömungsforschung auf einen vom Medium unabhängigen gemeinsamen Nenner. Das bedeutete eine Rationalisierung der Forschung und eine Erhöhung der Sicherheit. Die grundlegenden Arbeiten über die Verwendung von Luft als Untersuchungsmittel für Probleme des Dampfturbinenbaus haben internationale Anerkennung gefunden und wurden später allgemein angewandt. Aufgrund der neuen Untersuchungsmethoden anhand leicht überwachbarer Modellversuche konnte der Wirkungsgrad von Strömungsmaschinen entscheidend verbessert werden. Die von Ackeret eingeführte aerodynamische Versuchsmethode verbreitete sich sehr schnell und wurde zur Selbstverständlichkeit. Angewandt hat sie Ackeret auch zum Studium von Luftkräften auf Bauwerke, z.B. bei seiner Untersuchung zum spektakulären Einsturz der Tacoma-Bridge.

Vgl. Schweizerische Bauzeitung, Bd.104 (1934) S.259, 275, 292.

Als Hauptverdienst bewertet Bridel Ackerets Tätigkeit im Bereich des Ueberschallverkehrsflugzeuges - gleichzeitig das Thema von Ackerets Abschiedsvorlesung 1967. In den 60er Jahren kam es zu einer Zusammenarbeit mit der Swissair in dieser Frage. Ackeret hegte dabei die Vision eines weltumspannenden Überschallverkehrs, während die Swissair eher die wirtschaftlichen und ökologischen Probleme sah. Bereits 1925 veröffentlichte Ackeret eine Arbeit über den Auftrieb von Profilen mit scharfer Vorder- und Hinterkante in Überschallströmung anhand eines einfachen theoretischen Ansatzes, der heute unter seinem Namen bekannten linearisierten Theorie. Erstmals wurden die Überschallströmungen in Ackerets Beitrag zum Handbuch der Physik von 1927 beschrieben.

Abschiedsvorlesung

Ackeret bei seiner Abschiedsvorlesung
SBZ 66. Jg. (1948) S.143

 

Seine Erfahrungen im Bereich des Flugantriebs bezog Ackeret zunächst aus der Beschäftigung mit Wasserturbinen. Aufgrund aerodynamischer Modellversuche entstand der Verstellpropeller für Schiffe, der erstmals beim Motorschiff "Etzel" auf dem Zürichsee zur Anwendung kam. Nach den geglückten Versuchen konnte Ackeret mit der zumindest damals weltbekannten schottischen Werft John Brown ein Lizenzabkommen treffen. In der Folge wurden auch Tanker und Schlepper mit Verstellpropellern gebaut, die sich leichter und rascher manövrieren liessen.

Modell

Das Modell C-36 im Windkanal

Über Verstellpropeller als Antrieb für Schiffe kam Ackeret auf Verstellpropeller bei Flugzeugen. Dieses Prinzip ermöglichte als erstes die Landebremsung. Ende der 30er Jahre wurde die Technik bei Militärflugzeugen eingesetzt, u.a. bei den schweizerischen Kampfflugzeugen C-36 und Morane D-3802/03 von Escher Wyss. Der Verstellpropeller erfüllte zwar alle in ihn gesetzten Hoffnungen, er wurde aber durch die Einführung der Düsenflugzeuge zusehends überflüssig.

Ohne die Vorarbeiten an der ETH und der Maschinenindustrie waren die Konstruktion von schweizerischen Düsentriebwerken bei der Firma Sulzer (D-45) oder im Flugzeugwerk Emmen (Swiss Mamba SM-01/03) undenkbar. Die Arbeiten wurden beim Bau von Gas- und Dampfturbinen kommerziell erfolgreich umgesetzt. Im weiteren machte sich Ackeret verdient durch seine Untersuchungen von flugtechnischen Fragen, so besonders Flügelprofilen, Profilgittern und Stossvorgängen.

Die Aerodynamik bei hohen Geschwindigkeiten führte Ackeret zur Weltraumfahrt, der er sich in internationaler Zusammenarbeit widmete. 1953 eröffnete er den vierten Kongress der Internationalen Astronautischen Föderation in Zürich. Aus den USA wurde er zu einer Vortragsreise eingeladen, auf der Ackeret 24 Vorträge hielt. Konkret befasste er sich mit Fragen des Raketenantriebs.

Ackerets weiter Horizont äussert sich auch in seiner Beschäftigung mit der Geschichte der technischen Wissenschaften, z.B. im Rahmen der Edition des Gesamtwerkes von Leonhard Euler. Nach Vorgaben Ackerets baute die Escher-Wyss AG eine von diesem Genie des 18. Jahrhunderts berechnete Wasserturbine, die einen erstaunlich hohen Wirkungsgrad aufwies - und auf der nun abgelösten Zehnernote der Schweiz abgebildet wurde.

Die AK-Anlage

Weitere Arbeiten im aerodynamischen Institut und in Forschungslaboratorien der Maschinenindustrie betrafen Verbesserungen an Axialgebläsen. Diese erlangten besonders in Verbindung mit Gasturbinen hohe Bedeutung. Im Jahre 1935 entstand in Gemeinschaftsarbeit mit C. Keller, dem Chef der Forschungsabteilung der Escher Wyss AG, der Vorschlag einer mit Luft in geschlossenem Kreislauf arbeitenden Kraftmaschine, wodurch nach eingehender theoretischer und praktischer Durchforschung die Dampfturbine in thermischen Kraftwerken eingeführt wurde.

1936 begannen die Arbeiten für eine Versuchsanlage bei Escher Wyss, die 1939 in Betrieb genommen werden konnte. Der ETH-Professor H. Quiby unterzog die Anlage einem offiziellen Leistungstest. Diese aerodynamische Anlage wurde nach den beiden Erfindern Ackeret und Keller Escher Wyss AK-Anlage genannt - der Bezug zur Atomkraft-Anlage bestand nicht nur in der Abkürzung, denn wie C. Keller selbst in der der SZB (66. Jg. 1948, No.11, S.143) schrieb: "Der geschlossene Kreislauf bietet im Hinblick auf die Ausnützung der Atomkernenergie interessante Möglichkeiten". Schon im November 1945 wartete Ackeret mit dem Plan für ein Atomkraftwerk auf, das auf dem Prinzip der AK-Anlage basierte. Ein Mitarbeiter reiste mit den Plänen in die USA, wo er auf grosses Interesse stiess. Zunächst hatten die Ingenieure jedoch einen verbesserten Wirkungsgrad von Kohlekraftwerken im Visier. Die Tests von Prof. Quiby zeigten, dass der Wirkungsgrad mit 31.6% bei Normallast bemerkenswert hoch war. Damit wurde das bisher beste Messergebnis einer Dampfkraftanlage in den USA egalisiert, wobei in der AK-Anlage noch ein beträchtliches Verbesserungspotential lag, das einen Wirkungsgrad von über 35% erhoffen liess. Das grosse internationale Interesse an der neuartigen Kraftmaschine bezeugen zahlreiche Lizenzverträge, die mit bedeutenden Industrieunternehmen in Deutschland, England, den USA und Japan abgeschlossen werden konnten.

Die hohen Erwartungen erfüllten sich jedoch nicht. Bis heute konnte sich das Prinzip nicht durchsetzen.

Hans Gygi: Professor Dr. sc. techn. Jakob Ackeret und die schweizerische Maschinen-Industrie. In: ZAMP IXb, 1958, S.26-30.

Die Neue Zürcher Zeitung berichtete von der Vorführung dieser Anlage vor Behörden und Wissenschaft in den Escher Wyss-Werken in Zürich im Januar 1945. Über die Entwicklung der Dampfturbine referierte Ackeret am 4. Dezember 1942 vor der Deutschen Akademie der Luftfahrtforschung.

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Redaktion: Dr. Rudolf Mumenthaler
Letzte Änderung: 9. Januar 2001