The testing of the Mb IVa engine in the Alps at an altitude of 1,840 meters — Die Erprobung des Mb IVa Motors in den Alpen auf 1.840 Meter Höhe

During his long professional life, Karl Maybach became a pioneer of modern engine technology. Numerous advanced technical achievements are associated with the name Maybach and Maybach Motorenbau GmbH in Friedrichshafen at Lake Constance. At the beginning of the company’s activities at Lake Constance, Maybach produced airship engines in Friedrichshafen, which were ordered in very large numbers by the German military, especially during the World War I. The Maybach six-​cylinder in-​line engine of the type « Mb IVa » developed in 1917 is particularly worthy to mention. This engine was the first oversized and over-​compressed engine in the world to be used at highly altitudes. The engine was tested on a test platform operated by the Maybach company on Mount Wendelstein, at an altitude of 1,840m ! So, Maybach Motorenbau GmbH and Luftschiffbau Zeppelin GmbH helped the city of Friedrichshafen become one of the most important industrial locations in Germany in the first half of the 20th century — and continues to be part of Friedrichshafen´s profound legacy.

Zeppelin airship „LZ 127“ above the factory gate of Maybach Motorenbau GmbH in Friedrichshafen, Lake Constance, around 1935. Photo : Rolls-​Royce Power Systems AG.

When World War I broke out in August 1914, Maybach Motorenbau GmbH was the only major manufacturer of airship engines. Due to the increasing power requirements for airship builders at the time, Karl Maybach designed a new airship engine with the type designation « HSLu » (176 kW/​240 hp). In the summer of 1915, the « HSLu engine » was installed in two airships for the first time. With 493 units in 55 Zeppelin airships and other airships or as the HS version in aircrafts, it was the best-​selling German airship engine of it‹s time. However, despite extensive testing on the ground, there were considerable technical difficulties with this engine, which could only be resolved at great cost in terms of schedule. At the same time, it became difficult for Karl Maybach to meet the growing technical requirements of the German military. Likewise, the demand for airship engines on the part of the German Navy was growing very rapidly. For example, to speed up the completion of airships, Luftschiffbau Zeppelin GmbH opened a second shipyard in Potsdam (Germany), which was relocated to Berlin-​Staaken (Germany) in 1916. Each Zeppelin shipyard was able to deliver an airship about every four weeks. When more and more airship losses were reported on the war fronts, Karl Maybach decided to develop a particularly powerful, water-​cooled airship and aircraft engine with special altitude suitability. The new engine with the type designation « Mb IVa » (the prototype had the designation « Mb IV ») was the first engine in the world to be built in series specifically for usage in high altitudes.

Maybach type „Mb IVa“ of Maybach Motorenbau GmbH Friedrichshafen. Dimensions : Length 154.9 cm (61 in.), Width 48.3 cm (19 in.), Height 105.4 cm (41.5 in.) (Approximate). Collection : USA National Air and Space Museum. Photo : Smithsonian Institution.

The engine design and mode of operation of the « Mb IVa » had been rethought completely by Karl Maybach and did not represent a simple modification of existing aircraft engines. In the circle of the leading aircraft manufacturers of the time, the new Maybach engine generated great interest due to its high-​level of technical sophistication. Simply explained, Karl Maybach had the idea that the loss of power in an aircraft engine (that occurs with increasing barometric altitude) can most easily be compensated by larger displacement and higher compression. What was particularly clever about the new engine, however, was that the operator of the engine could vary the gas mixture during flight, at different altitudes, and thus maintain the required horsepower at a constant high level. Throttled down near the ground, it only developed its full power at altitude, thus compensating for the loss of power due to the lower air pressure. This was done in three different operating stages, which could be activated by different carburetor settings : « La » (ground speed), « V » (full throttle, speed up to 1,800 m altitude) and « H » (high-​altitude throttle, above 1,800 m). However, the engineer Karl Maybach had great problems convincing the responsible people in the military of the technical advantages of a special high-​altitude engine. After all, a completely new engine had to be developed and built, which took up a lot of time and money. In order not to lose any more precious time, Maybach Motorenbau GmbH built a test bed for the high-​altitude engine newly developed by Karl Maybach at its own expense on the 1,840 m high Mount Wendelstein in the Bavarian Alps. The its own expense on the 1,840 m high Mount Wendelstein in the Bavarian Alps. The aim was to prove the superiority of the new engine in a practical test.

Altitude test platform on the Mount Wendelstein in the Bavarian Alps at an altitude of 1,840 meters. Photo : Freundeskreis Maybach Museum e.V.

Mount Wendelstein (1,840 meters above sea level) in the Bavarian Alps had been chosen for testing the high-​altitude engine because a so called „Zahnradbahn“ (rack-​and-​pinion railroad) led to its summit. There would have been no other way to get the heavy individual components of the test platform, let alone the heavy engines, all the way up the mountain. The Maybach test platform was located in a simple wooden building, see illustration.

The new engine produced the expected output of 176 kW (240 hp). This marked the creation of the world’s first oversized and over compressed aircraft engine. The performance values of the « Mb IVa » high-​altitude engine were so convincing that the Maybach Motorenbau GmbH was immediately awarded major supply contracts by the Oberste Heeresleitung (Supreme German Army Command). The „Mb IVa“ was finally installed for the first time in the naval airship « L 52 » (= « LZ 98 »). By the beginning of 1918, the monthly production figure had to be increased to about 200 engines. In total, more than 2,000 of these aircraft engines were built. This was only possible because more than 3,000 men worked in two shifts to produce the engines and, in addition, the Paul Mauser arms factory in Oberndorf am Neckar (Germany), the Neckarsulmer Fahrzeugwerke and other companies supplied components and spare parts for the Maybach « Mb IVa » engine to Friedrichshafen.

Towards the end of World War I, the Maybach « Mb IVa » was also built under license by other companies such as BMW (type « BMW IVa »). Thus, the first German fighter planes from BMW were solely only powered by the Maybach inventions. Until 1918, the high-​altitude engine was also installed in so-​called giant aircraft and reconnaissance planes such as the Rumpler C.VI and Rumpler C.VII and made their flight at high altitudes possible in the first place. It can be assumed that Karl Maybach developed the vision of flying at high altitudes with giant airplanes already during the time of the joint cooperation with Count Zeppelin. Zeppelin was always very impressed by aviation and saw the future of air travel less in his Zeppelin airships than by the airplane.

The « Mb IVa » was the world’s first oversized and over-​compressed engine. And further groundbreaking engine developments from the Maybach house were to follow over the years. The story on the Wendelstein, on the other hand, impressively demonstrates how unflinchingly Karl Maybach believed in the success of his engine developments, even at a young age. No criticism managed to hinder Karl Maybach in his progressive thinking and actions. As a reminder, Maybach Motorenbau GmbH built the engine test bed in the Alps at its own expense, just as the entire « Mb IVa » engine was developed and built in-​house. The end of World War I nevertheless put an end to all of Karl Maybach’s lofty plans : The Versaille Peace Treaty prohibited Maybach Motorenbau GmbH from building engines for aircraft and airships. Karl Maybach had already sensed this in 1918 and as the had of the company acted quickly. In a letter to his father Wilhelm, Karl Maybach explains : « We were forced to open up new areas for our factory if manufacturing in Friedrichshafen was not to be abandoned altogether. » And so it happened : Further vehicle markets on land and sea opened up and supplied with innovative Maybach engines. Maybach Motorenbau GmbH in Friedrichshafen grew into a new global company.

Karl Maybach wurde im Laufe seines langen Berufslebens zum Wegbereiter moderner Motorentechnik. Zahlreiche technische Pionierleistungen verbinden sich mit dem Namen Maybach und der Maybach Motorenbau GmbH in Friedrichshafen am Bodensee. Den Anfang machten in Friedrichshafen Luftschiffmotoren, die insbesondere während der Zeit des Ersten Weltkrieges in sehr großer Stückzahl vom deutschen Militär in Auftrag gegeben wurden. Hier ist vor allem der 1917 entwickelte Maybach Sechszylinder-​Otto-​Reihenmotor vom Typ „Mb IVa“ zu nennen. Er war der erste überbemessene und überverdichtete Motor der Welt für den Einsatz in großen Höhen. Getestet wurde der Motor auf einem von dem Unternehmen Maybach betriebenen Prüfstand auf dem Berg Wendelstein, auf 1.840m Höhe ! Die Maybach Motorenbau GmbH und die Luftschiffbau Zeppelin GmbH verhalfen der Stadt Friedrichshafen in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts zu einem der bedeutendsten Industriestandorte in Deutschland zu werden.

Zeppelin Luftschiff LZ 127 über dem Werktor der Maybach Motorenbau GmbH in Friedrichshafen am Bodensee, um 1935. Foto : Rolls-​Royce Power Systems AG.

Als im August 1914 der Erste Weltkrieg ausbrach, war die Maybach Motorenbau GmbH der einzige große Hersteller von Luftschiffmotoren. Aufgrund des damals steigenden Leistungsbedarf der Luftschiffbauer, konstruierte Karl Maybach einen neuen Luftsschiffmotor mit der Typenbezeichnung „HSLu“ (176 kW/​240 PS). Im Sommer 1915 baute man den „HSLu-​Motor“ erstmals in zwei Luftschiffe ein. Mit 493 Exemplaren in 55 Zeppelin-​Luftschiffen und anderen Luftschiffen bzw. als HS-​Version in Flugzeugen war er zu diesem Zeitpunkt der meistverkaufte deutsche Luftschiffmotor. Mit diesem Motor gab es allerdings trotz weitreichender Erprobung auf dem Erdboden erhebliche technische Schwierigkeiten, die nur mit großem zeitlichen Aufwand behoben werden konnten. Zugleich wurde es für Karl Maybach schwierig, den wachsenden technischen Anforderungen des deutschen Militärs gerecht zu werden. Ebenso wuchs von Seiten der Deutschen Marine der Bedarf an Luftschiffmotoren sehr schnell. Die Luftschiffbau Zeppelin GmbH eröffnete zum Beispiel zur schnelleren Fertigstellung von Luftschiffen in Potsdam (Deutschland) eine zweite Werft, die 1916 nach Berlin-​Staaken (Deutschland) verlegt wurde. Jede Zeppelin-​Werft konnte etwa alle vier Wochen ein Luftschiff abliefern. Als dann vermehrt Verluste von Luftschiffen an den Kriegsfronten gemeldet wurden, entschied sich Karl Maybach einen besonders leistungsstarken, wassergekühlten Luftschiff- und Flugzeugmotor mit besonderer Höheneignung zu entwickeln. Der neue Motor mit der Typenbezeichnung „Mb IVa“ (der Prototyp hatte die Bezeichnung „Mb IV“) war der weltweit erste in Serie gebaute Motor speziell fuer den Einsatz in hohen Luftschichten.

Maybach Typ Mb IVa der Maybach Motorenbau GmbH Friedrichshafen. Dimensions : Length 154.9 cm (61 in.), Width 48.3 cm (19 in.), Height 105.4 cm (41.5 in.) (Approximate). Sammlung : USA National Air and Space Museum. Foto : Smithsonian Institution.

Die Motorkonstruktion und Funktionsweise war von Karl Maybach in Teilen neu gedacht worden und stellte keine einfache Modifikation von bereits existierenden Flugzeugmotoren dar. In Kreisen der damaligen führenden Flugzeugbauern stieß der neue Maybach Motor aufgrund seiner technischen Raffinesse auf großes Interesse. Einfach erklärt, hatte Karl Maybach die Idee, daß der mit steigender barometrischer Höhe eintretende Leistungsverlust eines Flugmotors am einfachsten durch größeres Hubvolumen und höhere Verdichtung auszugleichen sei. Besonders clever an dem neuen Motor war aber, dass der Bediener des Motors während des Fluges, in unterschiedlichen Höhen das Gasgemisch variieren und damit die benötigte PS-​Leistung konstant hoch aufrecht erhalten konnte. In Bodennähe gedrosselt, entwickelt er erst in der Höhe seine volle Leistung und glich damit den Leistungsverlust durch den geringeren Luftdruck aus. Dies geschah in drei verschiedenen Betriebsstufen, die durch unterschiedliche Vergasereinstellungen aktiviert werden konnten : „La“ (Bodenfahrt), „V“ (Vollgas, Fahrt bis 1.800 m Höhe) und „H“ (Höhengas, ab 1.800 m).

Versuchsplattform auf dem Wendelstein in den bayerischen Alpen in einer Höhe von 1.840m. Foto : Freundeskreis Maybach Museum e.V.

Allerdings hatte der Ingenieur Karl Maybach große Probleme die verantwortlichen beim Militär von den technischen Vorteilen eines speziellen Höhenmotors zu überzeugen. Immerhin musste ein vollständig neuer Motor entwickeln und gebaut werden, was viel Zeit und Kosten in Anspruch nahm. Um nicht noch mehr kostbare Zeit zu verlieren, errichtete die Maybach Motorenbau GmbH auf eigene Kosten auf dem 1.840 m hohen Berg Wendelstein in den Bayerischen Alpen einen Prüfstand für den von Karl Maybach neu entwickelten Höhenmotor. Ziel war es im praktischen Versuch die Überlegenheit des neuen Motors zu beweisen.
Der Berg Wendelstein (1.840 m ü. M.) in den bayerischen Alpen war für die Erprobung des Höhenmotors ausgewählt worden, weil zu seinem Gipfel eine Zahnradbahn führte. Anderes hätten die schweren Einzelteile des Prüfstandes, geschweige dem die schweren Motoren nicht auf den Berg hinauf gebracht werden können. Der Maybach-​Prüfstand befand sich in einer einfachen Holzbaracke, siehe Abbildung.

Der neue Motor erbrachte die erwartete Leistung von 176 kW (240 PS). Damit war der erste überbemessene und überverdichtete Flugzeugmotor der Welt geschaffen. Die Leistungswerte des Höhenmotors „Mb IVa“ waren so überzeugend, daß der Maybach Motorenbau GmbH von der Obersten Deutschen Heeresleitung sofort große Lieferaufträge erteilt wurden. Im Marineluftschiff „L 52“ (= „LZ 98″) wurde der MB IVa schließlich erstmals verbaut. Bis Anfang 1918 mußte die monatliche Produktionszahl auf ungefähr 200 Motoren gesteigert werden. Insgesamt wurden über 2.000 dieser Flugmotoren gebaut. Das war nur dadurch möglich, daß mehr als 3.000 Mann in zwei Schichten an der Produktion der Motoren arbeiteten und außerdem die Waffenfabrik Paul Mauser in Oberndorf am Neckar (Deutschland), die Neckarsulmer Fahrzeugwerke und andere Unternehmen Bauteile und Ersatzteile für den Maybach „Mb IVa“ Motor nach Friedrichshafen lieferten. Gegen Ende des Ersten Weltkriegs wurde der Maybach « Mb IVa“ auch von anderen Firmen wie etwa BMW in Lizenz gebaut (Typ „BMW IVa“). Somit wurde auch die ersten deutschen Jagdflugzeuge von BMW erst durch die Maybach Erfindungen betrieben werden. Der Höhenflugmotor wurde bis 1918 auch in sogenannte Riesenflugzeugen und Aufklärungsflugzeugen wie beispielsweise der Rumpler C.VI und Rumpler C.VII eingebaut und machte deren Flug in hoher Höhe erst möglich. Es ist zu vermuten, dass Karl Maybach die Vision vom Fliegen in hohen Höhen mit Riesenflugzeugen bereits in der Zeit der gemeinsamen Zusammenarbeit mit dem Grafen Zeppelin entwickelte. Zeppelin zeigte sich immer sehr beeindruckt von der Fliegerei und sah weniger in seinen Zeppelin-​Luftschiffen als vielmehr im Flugzeug die Zukunft des Luftverkehrs.

Der „Mb IVa“ war der erste überbemessene und überverdichtete Motor der Welt. Und es sollten im laufe der Jahre weitere bahnbrechende Motorenentwicklungen aus dem Hause Maybach folgen. Die Geschichte auf dem Wendestein zeigt hingegen eindrucksvoll, wie unbeirrt Karl Maybach bereits in jungen Jahren an den Erfolg seiner Motorenentwicklungen glaubte. Kein Kritiker hat es geschafft, Karl Maybach in seinem fortschrittlichen Denken und Handeln zu behindern. Zur Erinnerung, die Maybach Motorenbau GmbH errichtete den Motorenprüfstand in den Alpen auf eigene Kosten, so wie auch der ganze Motor „Mb IVa“ in eigener Regie entwickelt und gebaut worden ist. Das Ende des Ersten Weltkrieg beendet dennoch alle hochfliegenden Pläne von Karl Maybach : Der Friedensvertrag von Versaille untersagte es der Maybach Motorenbau GmbH Motoren für Flugzeuge und Luftschiffe zu bauen. Karl Maybach hatte dies bereits 1918 geahnt und als Firmenchef rasch gehandelt. In einem Brief an seinen Vater Wilhelm, erklärt Karl Maybach : „Wir waren gezwungen, neue Gebiete für unsere Fabrik zu erschließen, wenn man die Fabrikation in Friedrichshafen nicht ganz aufgeben wollte.“ Und so geschah es auch : Weitere Fahrzeugmärkte zu Lande und zu Wasser wurden erschlossen und mit innovativen Maybach Motoren beliefert werden. Die Maybach Motorenbau GmbH in Friedrichshafen erwuchs zu einer Weltfirma.

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