Maschinen im Modellbau 2015-01

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EDITORIAL

Modellbaumaßstab 1:1 Für den einen oder anderen Leser der MASCHINEN IM MODELLBAU ist Charles Whitworth wahrscheinlich kein Unbekannter mehr. Bei einem Treffen von Dampfmaschinenfreunden in Hülben am Rande der Schwäbischen Alb war unserem Autor Thomas Schlumberger ein Fahrrad mit Dampfantrieb aufgefallen, ein ganz normales Herrenrad, das Charles Whitworth mit einer Dampfmaschine als Hilfsantrieb ausgestattet hatte. Eine Modelldampfmaschine diente damals als Ausgangsbasis und wurde für die Verwendung im Maßstab 1:1 angepasst. Thomas Schlumberger berichtete seinerzeit über das kuriose Vehikel in Ausgabe 3/2009 der MASCHINEN IM MODELLBAU. Schon damals war allerdings ein weiteres Projekt des vom Dampfantrieb begeisterten Engländers in Vorbereitung: der Bau eines Dampfwagens, ebenfalls im Maßstab 1:1. Charles Whitworth hatte nämlich in England eine Firma ausfindig gemacht, die nicht nur Modelle von historischen, dampfgetrieben Fahrzeugen anbietet, sondern auch einen Bausatz für einen Dampfwagen in Originalgröße. Das Schöne daran: man muss nicht die Werkstattausrüstung eines KFZ-Mechanikers besitzen, um das Fahrzeug aufzubauen, denn alle Bauteile werden mit modernster Fertigungstechnik hergestellt und können mit den üblichen Werkzeugen eines Heimwerkers montiert werden. Ein weiterer Vorteil: der Bausatz des Dampfwagens kommt auf Wunsch in mehreren handlichen Paketen, sodass der Bau und auch die Finanzierung des Wagens in praktische Etappen eingeteilt werden kann. In dieser Ausgabe schreibt Thomas Schlumberger über Charles Whitworths Dampfwagen und das Erlebnis, Modellbau im Maßstab 1:1 zu betreiben. Ich wünsche Ihnen allen schöne Weihnachtsfeiertage und ein gutes Neues Jahr 2015!

Michael Bloß Chefredaktion MASCHINEN IM MODELLBAU

Maschinen im Modellbau 1¦ 15

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INHALT

20 15 UNTER DAMPF

MOTOREN

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Speisewassersystem in einer Modell-Dampfmaschinenanlage

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Flammenfresser – Wiedergeburt eines kleinen Unbekannten

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Old Smoky mit Zwillingsmaschine

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Lernpaket Stirlingmotor von Franzis

Dampfboot Smoky, Teil 2

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Stirlingmotor NSM G/W Stationärmotor „Nanzy“

IN DER WERKSTATT 32 34

Eine erweiterte Tropfschmierung Einlinienschriften zum Fräsen selbst erstellen

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Maschinen im Modellbau 1¦ 15

INHALT

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SPEZIALITÄTEN 40

Lykamobile – Charles Whitworths Dampfwagen

STÄNDIGE RUBRIKEN 3 4 6 66

Editorial Inhalt Markt und Meldungen/Termine Vorschau und Impressum

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Maschinen im Modellbau 1¦ 15

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Liebe Vereinsvorstände! Sie können Termine für die Maschinen im Modellbau direkt im Internet eingeben. Ein vorgefertigtes Formular finden Sie in der Rubrik Termine der Maschinen im Modellbau unter www.vth.de/termine/veranstaltungsformular Vielen Dank für Ihre Mithilfe!

Maschinen M aschinen im M Modellbau odellbau 1¦ 15 1

Top Ten Nachruf Helmut Spieth – 07.05.1920 – 06.09.2014

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„Ich komme aus einer Zeit, in der eine der bedeutendsten Erfindungen der Menscheit, die Dampftechnik, von der Elektrotechnik abgelöst wurde.“ Die Leidenschaft hat ihn getrieben – die Leidenschaft der Präzision, der Korrektheit, der schwäbischen Sparsamkeit – die Leidenschaft der Innovation und der Funktionalität. Die Maschinen mussten perfekt funktionieren, die Kessel mussten einen DIN-geprüften Drucktest aushalten, auch noch die kleinsten Messingschrauben und jeder Drehzahlregler mussten auf der eigenen Drehbank hergestellt sein – Kompromisse ließ er nicht zu. Und nachdem er Interessierten nochmals die Funktionsweise der Dampftechnik vorgeführt hatte, legte er den Bleistift und den Mikrometer ein letztes Mal zur Seite. Ein großzügiger, gütiger Mensch und ein großes Vorbild der Dampfmaschinen-Modelltechniker ist mit 94 Jahren von uns gegangen. Ein Zeuge und Macher, der geprägt war von seiner Zeit, der in seiner Führungsrolle im deutschen High-TechKonzern AEG-Telefunken-ANT mithalf, die Dampftechnik durch die Elektrotechnik abzulösen. Über seiner Drehbank hängt der Spruch, den viele kennen, und der die Einsichten von Helmut Spieth ausdrückt: „Wohltätig ist des Feuers Macht, Helmut Spieth ließ im Dampfmaschinen- wenn sie der Mensch bezähmt, bewacht, und was er bildet, was er schafft, Modellbau keine Kompromisse zu. Seine Maschinen funktionierten perfekt das dankt er dieser Himmelskraft.“

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toolarena.de expandiert und vergrößert sein Produktspektrum durch Werkzeuge von dhCenter und Maschinen von Sieg Die vor allem schon in England und den USA bekannten Modellbaumaschinen der Firma Sieg Shanghai sind jetzt auch über die Firma toolarena.de in Deutschland erhältlich. Die Dreh- und Fräsmaschinen der Modellreihe „Red-Line“ von Sieg sind speziell für den ambitionierten Modellbauer, Uhrmacher und Feinmechaniker konzipiert. Die Maschinen finden ihre Anwendung in der privaten Modellbauwerkstatt ebenso wie in technischen Werkstätten, Schulen oder gewerblichen Modellbaubetrieben. Mit der neuen Dreh- und Fräsmaschinenserie von Sieg und den schon sehr gut auf dem deut-

Maschinen von Sieg – hier die Drehmaschine CO – sind neu im Sortiment von toolarena.de

Maschinen im Modellbau 1¦ 15

schen Markt etablierten Rotwerk-Maschinen bietet toolarena.de jetzt ein breites Spektrum an Maschinen zum Drehen-Bohren-Fräsen an. Im Werkzeug- und Zubehörbereich hat toolarena.de mit dhCenter Werkzeuge aus Stuttgart fusioniert. Damit rundet toolarena.de sein Werkzeugsortiment für den Modellbauer ab. Dadurch bietet toolarena nun dem Modellbauer neben dem passenden Zubehör zu den Rotwerk- und Siegmaschinen jetzt auch Normteile wie Schrauben und Kugellager, Messing-Profile, Gewindeschneidwerkzeuge, Bohrer, Dreh- und Fräswerkzeuge an. Diese Produkte sind im Internetshop www.toolarena.de und im Ladengeschäft Hobbymarkt in Stuttgart-Vaihingen erhältlich. Neben den Werkzeugen und dem Zubehör rund ums Drehen, Bohren, Fräsen und Gewindeschneiden bietet toolarena.de auch einen Ersatzteilservice für die Rotwerk- und Siegmaschinen an. Die Informationen sind abrufbar unter: toolarena GmbH Rofanstr. 48, 81825 München Internet: www.toolarena.de E-Mail: [email protected]

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MARKT & MELDUNGEN

Verena Schaad-Gasser und Peter Rohrer

Technik Museum Speyer Weihnachtskonzert im Museum Wilhelmsbau Speyer – Querflöte trifft Drehorgel“ am 27. Dezember 2014 Das Jahr neigt sich langsam aber sicher dem Ende entgegen – und auch in diesem Jahr findet im Museum Wilhelmsbau beim

BZT Neue Einsteigerfräse bei BZT: Die PFL-3 Die Firma BZT Maschinenbau GmbH, Hersteller von Portalfräsen für die Holz-, Kunststoff- und Aluminiumbearbeitung präsentiert jetzt die neuen Portalfräsen der Baureihe PFL-3. Die PFL-3 wurde als preisgünstige Einsteigerfräse für den Modellbau entwickelt. Die verbauten Linearführungen, 15 und 20 mm, sowie die verbauten Kugelrollspindeln in allen Achsen sind ein echtes Highlight in diesem Preissegment und sorgen für eine stabile und genaue Bearbeitung der Werkstücke. Die PFL-3 ist in vier Baugrößen erhältlich, der Verfahrweg reicht bis X=520 mm, Y=760 mm und Z=100 mm. Die verbaute 15-mm-Alu-T-Nutenplatte sowie die Front- und Endplatte aus Stahl sorgen für eine robuste Konstruktion „Made in Germany“. Angetrieben wird die Maschine

Robitronic Neu: die praktische Werkzeugkoffer-Serie aus Kunststoff ist verfügbar in zwei Größen und drei Farben. Durch ausziehbare Schubladen, welche teilweise unterteilt sind, sind die Werkzeugkoffer W auch au ideal für den de Transport von vo Kleinteilen od Ersatzteioder len. le Features: ext extrem hohe Tragebelastung, Trag

Technik Museum Speyer wieder das beliebte Weihnachtskonzert statt. Im prächtigen Konzertsalon, umgeben von zahlreichen historischen Tanzorgeln und Orchestrien, taucht der Besucher am Samstag, den 27. Dezember 2014 ab 17.30 Uhr in eine längst vergangene Zeit ein. Auf dem Programm der musikalischen Zeitmaschine stehen klassische Stücke, dargeboten von verschiedenen mechanischen Musikinstrumenten, sowie live gespielte Musik durch Verena Schaad-Gasser (Querflöte) und Peter Rohrer (Drehorgel) aus der Schweiz. Das Programm moderiert Renovatorin Sina Hildebrand, die mit ihrem Wissen über die Welt der mechanischen Instrumente die Besucher begeistert. Die Kirchenorgel wird als die Königin

der Musikinstrumente bezeichnet, für Peter Rohrer ist die Drehorgel die Prinzessin der Musikinstrumente. Vor 6 Jahren entschlossen sich die beiden Musiker dazu, das Außergewöhnliche zu wagen und die Musik von Querflöte und Drehorgel zu vereinen. Das Musizieren in dieser Formation erfordert von beiden Musikern besonders viel Einfühlungsvermögen, welches sie in Speyer unter Beweis stellen werden. Eintrittskarten zum Weihnachtskonzert gibt es zu 15,- € im Technik Museum Speyer unter Tel.: 06232 67080, im Online-Shop unter www.technik-museum-shop.de sowie bei Reservix unter www.reservix.de. Weitere Infomationen www.technik-museum.de/weihnachtskonzert

durch starke 4-Amp-3N-Schrittmotore. Die Basismaschine der PFL-3-Baureihe ist ab 2.000,- € zzgl. MwSt. erhältlich. Die passende Steuerung, eine U-ST 33 für drei Achsen, ist ab 650,- € zzgl. MwSt. erhältlich. Weiteres Zubehör wie Frässpindeln, Software, Aufspannmaterial ist ebenfalls beim Hersteller BZT erhältlich. Interessenten sind herzlich eingeladen, eine Live-Präsentation der Portalfräsen vor Ort im Werk in Leopoldshöhe bei Bielefeld zu erleben. Info und Bezug BZT Maschinenbau GmbH Westring ring 18 338188 Leopoldshöhe Tel.: 05202 993060 Internet: net: www.bzt-cnc.de E-Mail: il: [email protected]

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eine breite, höhere im unteren Bereich. Die Hauptklappe an der Vorderseite verfügt über ein Schloss und kann abgeschlossen werden. Der Polyno wird ausschließlich in der Farbe Schwarz ausgeliefert. Abmessungen: 350×290×180 mm. Info und Bezug Robitronic Electronic Ges.m.b.H. Brunhildengasse 1/1 1150 Wien Tel.: +43 1 9820920 Internet: www.robitronic.com

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MOTOREN

Flammenfresser Wiedergeburt eines kleinen Unbekannten Manfred Graf

und welchen Wert dieses Stück eventuell für einen sachkundigen Sammler darstellte.

Text & Fotos: Marcus A. Pothoff Das „Schnäppchen“ Ja, es gibt sie noch, die unerwarteten Erfolgserlebnisse für den engagierten Sammler und Modellbauer. Nicht selten werden auf Flohmärkten, Kofferraummärkten und auch auf Auktionen Objekte zu übertriebenen Preisen oder gar astronomischen Preisen angeboten. Dennoch gibt es für den aufmerksamen und sachkundigen Besucher immer wieder auch sogenannte Schnäppchen zu entdecken. So war es auch bei diesem kleinen, unscheinbaren Flammenfresser, denn der Anbieter hatte offenbar keine Ahnung, was dieses Teil eigentlich war oder welchem Zweck es diente (Originalton des Verkäufers: „Vermutlich ein Teil von einer Pumpe o.ä.“)

Mein langjähriger Sammler- und Modellbaukollege Klaus Fedel erkannte mit geübtem Blick, dass es sich bei dem entdeckten Objekt um einen Flammenfresser (Vakuummotor) älteren Baujahres handelte, ergriff die Möglichkeit und erwarb damit ein äußerst seltenes Sammlerstück. Nach einer gründlichen aber die Patina erhaltenden Reinigung und diversen zum Teil diffizilen Einstellarbeiten lief der Flammenfresser „wie die Feuerwehr“, und mit dem für diesen Maschinentyp charakteristischen Laufgeräusch. Neben vielen wesentlich aufwändiger konstruierten und gebauten Flammenfressern war dieser kleine – und man kann

fast sagen unscheinbare – Motor sowohl in Karlsruhe als auch auf der MannheimDampf ein vielbeachtetes, vielbestauntes und fotografiertes Ausstellungsstück. Eine oft gestellte Frage an den Besitzer war: „Wer ist bzw. war der Hersteller dieses Flammenfressers ?“ Auf dem Motor selbst und dem Holzsockel sind keinerlei Markierungen, Schlagstempel o.ä. angebracht, lediglich am Klappdeckel des Einfüllstutzens am Spiritustank befindet sich ein Schlagstempelabdruck, der eventuell darauf hindeutet, dass der Hersteller in Skandinavien (Schweden ?) zu finden sein könnte. Selbst ausgewiesene und bekannte Fachleute, Experten und Sammler auf dem Gebiet der Heißluftmaschinen, die den Motor sehr genau in Augenschein genommen haben, konnten leider nicht zur Klärung der Identität des Herstellers beitragen. Für Maschinen im Modellbau 1¦ 15

MOTOREN Informationen in dieser Sache aus dem Leserkreis wären sowohl der Besitzer der Originalmaschine als auch der Verfasser dieses Beitrages sehr dankbar (Kontaktaufnahme über den Verlag).

Der Nachbau Weil ich diesen Motor für ein relativ seltenes Stück halte, habe ich die Idee umgesetzt, diesen Flammenfresser originalgetreu und natürlich voll funktionstüchtig nachzubauen. Da das Original vom Aufbau her sehr einfach erschien, erwartete ich keine größeren Probleme bei meinem geplanten Nachbau, musste mich aber nach kurzer Zeit eines Besseren belehren lassen. Die Bearbeitung und auch zum Teil das Anfertigen einiger Teile hätten definitiv die Leistung meines kleinen Maschinenparks von Dreh-, Fräs- und Bohrmaschinen überfordert. An dieser Stelle geht mein herzlichster Dank an Georg Lang, der mein „Projekt Replik“ mit Begeisterung, Engagement und natürlich mit dem Bau der insgesamt fünf Hilfsvorrichtungen und der Bearbeitung und Anfertigung diverser Einzelteile viele

Zwei Gießereimodelle für das Gehäuse und den Kern, hergestellt mit einem 3D-Drucker

Stunden und Tage unterstützt hat. Im weiteren Text werde ich auf diese Teile eingehen und Bezug nehmen. Mit Einverständnis des Besitzers des Originals habe ich den Motor in alle Einzelteile zerlegt, genau vermessen und eine Vielzahl von Skizzen und Detailzeichnungen angefertigt. Die wesentlichen Teile des Originals, wie das Gehäuse mit dem integrierten Zylinder, der Zylinderdeckel und die Schwungscheibe bestehen aus Grauguss

(GG 25) und dies sollte auch beim Nachbau beibehalten werden. Anstelle der konventionellen Anfertigung von mehrteiligen Gießereimodellen aus Holz oder Kunststoff etc. entschloss ich mich, die benötigten Gießereimodelle mit modernen Techniken, sprich mit Einsatz des modernen 3D-Druckverfahrens, anfertigen zu lassen. Ich kann im Rahmen dieses Beitrages nicht detailliert beschreiben und auflisten, wie dies erfolgt ist, aber mich bei Torsten Schür (TS-MoAnzeige

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MOTOREN

Hilfsvorrichtung zum Anbringen der Achsbohrungen, Ausfräsen der Schieberführung und der quadratischen Ansaug- und Auspufföffnung

delldampfmaschine) bedanken, der sowohl die Herstellung der 3D-Gießereimodelle als auch den Guss der Teile in GG 25 zu meiner vollsten Zufriedenheit ausgeführt hat. Es ist für mich als Modellbauer immer wieder faszinierend, was heute im Bereich des Formenbaus und vor allem mit Hilfe der 3D-Drucktechnik möglich ist. Die Detailtreue und damit natürlich auch die zu erzielende Qualität der Oberflächen ist verblüffend.

Fertigung und Hilfsvorrichtungen Hilfsvorrichtung zum Ausdrehen und Ausreiben des Zylinders. Auch wird der Zylinderkopf in dieser Position plangefräst. Die 4 seitlichen Stellschrauben fixieren zusätzlich den Maschinenkorpus und vermeiden Vibrationen bei der Bearbeitung

Nachdem die Rohgussteile zu Verfügung standen, mussten zuerst diverse – fünf an der Zahl – Hilfsvorrichtungen für die Bearbeitung der Teile angefertigt werden. Diese dienten zum Planfräsen der Auflagen für die Befestigung des Motors auf dem Holzsockel,

der Auflagefläche für den Zylinderdeckel, des Einschnitts für die Schieberführung, der beiden Bohrungen für die Kurbelwellenachsen (die Achse ist zweigeteilt) sowie zum Ausfräsen der 11×11 mm großen Ein- und Auslassöffnung am Zylinder und letztendlich dem Ausdrehen und dem präzisen Ausreiben des Zylinders. Bei der Bearbeitung des Gehäuses wurden zunächst die beiden Befestigungslaschen rechts und links an der Unterseite plangefräst. Diese Planflächen dienen später bei allen Bearbeitungsschritten als Befestigungsund Fixierpunkte in den entsprechend angepassten Hilfsvorrichtungen. In der weiteren Bearbeitung wurde das Gehäuse in einer zweiten Hilfsvorrichtung horizontal an den beiden plangefrästen Laschen befestigt und mit einem Dorn, der in die noch nicht innen endbearbeitete Zylinderbohrung (unbearbeitet 20 mm Durchmesser) geführt wurde, fixiert. In diesem Bearbeitungsschritt wurden sowohl die beiden Bohrungen für die Kurbelwellenachsen ausgebohrt (10 mm Durchmesser), die Aussparung für den Schieber seitlich am Zylinderkopf und die 11×11 mm große Ansaug- und Auspufföffnung ausgefräst. Im Unterschied zum alten Originalmotor habe ich in diese 10-mm-Achsenbohrungen Gleitlager aus Lagerbronze eingepresst, um die Kurbelwelle, welche einen Durchmesser von 8 mm hat, aufzunehmen. Bei einem Flammenfresser ist Leichtgängigkeit alles und leicht bewegliche Teile sozusagen die „halbe Miete“, um eine einMaschinen im Modellbau 1¦ 15

MOTOREN wandfreie Funktion sicherzustellen. Jeder Modellbauer, der sich mit diesen Maschinentypen beschäftigt, wird mir in diesem Punkt uneingeschränkt zustimmen. In der dritten Hilfsvorrichtung, einer relativ aufwändigen Konstruktion, wird der Zylinder innen bearbeitet. Die im Rohguss vorgegebenen 20 mm Innendurchmesser werden zuerst bis nahe an das Sollmaß ausgedreht und anschließend mit einer Reibahle auf das Endmaß von 27 mm ausgerieben. Im Originalmotor ist an der Innenseite des Zylinders eine ca. 1 mm tiefe und 3 mm breite, senkrechte Rinne eingefräst. Diese liegt genau unterhalb der Ansaug- und Auspufföffnung und geht senkrecht bis auf wenige Millimeter bis an das untere Ende des Zylinders. Sinn und Zweck dieser Aussparung ist weder mir klar noch konnte mir bis heute ein Modellbaukollege eine schlüssige Erklärung geben. Im Nachbau habe ich die Existenz dieser Rinne übernommen und genau dem Original entsprechend eingefräst. Ohne die Position des in der HilfsvorIn dieser Hilfsvorrichtung wird das Gehäuse an den beiden Laschen eingespannt, um von oben am richtung fixierten Maschinenkörpers zu unteren Ende des Zylinders seitlich zwei kreisförmige Aussparungen auszufräsen, damit der Pleuel verändern, wurde abschließend noch die seitlich ausschwingen kann Fläche zur Aufnahme des Zylinderdeckels plangefräst. Eine weitere Hilfsvorrichtung, die Nr. 4, wurde Anzeige nötig, um seitlich an der unteren Innenseite des Zylinders zwei halbkreisförmige Aussparungen auszufräsen. Sie geben dem FÜR DEN FEINEN JOB Pleuel Raum, damit es seitlich ausschwenken kann und nicht an GIBT ES das Gehäuse anstößt.

DIE RICHTIGEN GERÄTE Ärger mit dem Kolben Ein besonderes Kapitel und für mich Neuland war die Anfertigung des Kolbens. Im Originalmotor besteht der Kolben aus Aluminium und in meiner Replik sollte ebenfalls ein Kolben aus Aluminium seinen Dienst verrichten. Der Nachbaukolben wurde aus Aluminium gedreht, eingeschliffen und mit einer entsprechenden Kolbenbohrung und einem Kolbenbolzen (3 mm) bestückt. Um es kurz zu machen, es gab Probleme insofern, als der Motor nach 10 bis 15 Minuten Laufzeit nicht mehr durchlief. Der Alukolben wurde ausgebaut und überarbeitet – auch die Zylinderinnenseite. Das Laufverhalten verbesserte sich geringfügig, aber in den Griff zu bekommen war das Laufproblem nicht. Auch anschließende Tests mit Kolben aus Lagerbronze (doppeltes Gewicht im Vergleich zu Alu) waren nicht von Erfolg gekrönt. In dieser frustrierenden Situation führt man natürlich Telefonate mit Modellbaukollegen, tauscht e-Mails aus und hofft auf einen Tipp, der einen der Lösung des Problems näher bringt. Im Rahmen dieser Kommunikation fiel der Satz meines langjährigen Modellbau- und Sammlerkollegen Jürgen Mitschele: „Versuch es doch einmal mit einem Kolben aus Grafit“. Zugegeben, mit äußerster Skepsis habe ich diesen Rat aufgenommen, denn bislang hatte ich nur Stahl, Messing, Kupfer und Grauguss Maschinen im Modellbau 1¦ 15

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MOTOREN

Vorrichtung zum exakten Bohren und Ausreiben der Kolbenbolzenbohrung für die ersten (erfolglosen) Versuche mit Alukolben in meinem Modellbau-Materialsortiment, Grafitmaterial nicht. Ein Lieferant wurde gefunden und ein Abschnitt Rundmaterial mit einem Durchmesser von 30 mm bestellt (Kolbenendmaß 27 mm). Den Rat, unbedingt scharfe Werkzeuge (Drehmeisel, Fräser etc.) bei der Bearbeitung einzusetzen, wurde befolgt und ich ging, wiederum mit großer Skepsis, an die Arbeit. Leider hatte mir niemand im Vorfeld gesagt, dass es besser wäre, an den Maschinen gleich noch eine Vorrichtung zum Absaugen des entstehenden Grafitstaubes zu installieren. So war am Abend des ersten Arbeitstages mit Grafit sowohl eine Vollreinigung der Maschine, der halben Werkstatt als auch meiner Person in Form eines Vollbades notwendig. Und ich war auf jeden Fall um eine Erfahrung reicher! Das Grafit lässt sich sehr gut bearbeiten und die angeflanschte Absaugvorrichtung

erfüllte schließlich voll meine Erwartungen betreffs „Umweltschutz“. Der hergestellte Grafitkolben hat die gleichen Abmessungen wie der erfolglos eingesetzte Alukolben (Höhe: 22 mm, Durchmesser: 27 mm, Stärke des Kolbenhemdes: 2 mm) wiegt aber nur in etwa die Hälfte eines Alukolbens. Bedingt durch das nur 2 mm dicke Kolbenhemd hatte ich Bedenken, einen Kolbenbolzen in der herkömmlichen Art zu installieren. Die Lösung war, im Kolbenboden ein Gabelstück mit einer Schraube zu befestigen und den Pleuel mit einem Kolbenbolzen in diesem Gabelstück schwenkbar zu lagern.

Aha-Erlebnis Nachdem der Flammenfresser mit dem Grafitkolben bestückt und wieder zusammengebaut war, kam das „Aha-Erlebnis“. Der Motor lief auf Anhieb mit einer Tankfüllung (30 cm³ Bioethanol) ohne jegliche Schmierung 40 Minuten durch. Die Drehzahl blieb über die ganze Zeit nahezu konstant, nach 10 Minuten Laufzeit wurde am Zylinder und am Zylinderdeckel eine Temperatur von 165 °C gemessen. Meine Flammenfresser-Replik hat nun bereits über 200 Betriebsstunden absolviert und am Grafitkolben ist keine messbare Abnutzung festzustellen. Beim Kaltstart ist allerdings auch zu beobachten, dass in den ersten 30 bis 60 Sekunden, wenn der Motor angeheizt und der Zylinder und der Kolben noch nicht

auf Betriebstemperatur sind, Tropfen eines Kondensats aus der Auspufföffnung ausgestoßen werden. Dieser Kondensatniederschlag im Inneren des Zylinders hat in dieser Betriebsphase zweifelsohne einen negativen Einfluss auf die Leichtgängigkeit (reduzierte Schmierwirkung), ist aber nicht mehr relevant, sobald der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat. Dieses Phänomen war auch das Thema eines Beitrages in einer der letzten Ausgaben von Maschinen im Modellbau. Für den Motor mussten fast 50 Einzelteile angefertigt werden, so z. B. die Kurbelwangen, die Achsen, die Exzenterscheibe, der Einlass- und Auslassschieber und eine Menge Schrauben. Die Zugfeder an der Wippe ist ein Zukaufteil und die Kraft dieser Zugfeder hat einen immensen Einfluss auf die Laufcharakteristik des Motors. Auch hier habe ich mit vielen Zugfedervarianten experimentiert, bis die optimale Feder gefunden war. Die Wippe mit der gabelförmigen Aussparung am oberen Ende, in die der Schieber mit dem hart eingelöteten Stift eingreift, hat mir Herr Lang, der auch alle benötigten Hilfsvorrichtungen konstruiert und auch gebaut hat, im Drahterosionsverfahren angefertigt; ein perfektes Teil. Die Randschärfe und Glätte dieser Teile ist einfach beispiellos und wird selbst mit einem Laser nicht erreicht. Abschließend habe ich noch den Original-Holzsockel, bestehend aus drei Teilen, nachgebaut und ihn an der Unterseite mit einem Brennstempel und meinem Namen „signiert“. Der komplette Maschinenkorpus inklusive Tank wurde mit 4 Holzschrauben darauf befestigt. Die Ähnlichkeit meines Nachbaues in Bezug auf das Aussehen und natürlich auch in der Funktion mit dem antiken Originalmotor ist sehr gut gelungen. Die Originaltreue wurde meines Erachtens zu 100 % erreicht.

Technische Daten Höhe: 180 mm Sockel: 140×105 mm Durchmesser Schwungscheibe: 98 mm Hub×Bohrung: 40×27 mm Gewicht: 1.710 g Tankinhalt: 30 cm³

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UNTER DAMPF

Feuer und Wasser braucht der Kessel Speisewassersystem in einer ModellDampfmaschinenanlage Helmut Hellwig Zur Dampferzeugung wird nicht nur Wärme sondern auch viel Wasser benötigt. Eine Kesselfüllung Wasser reicht nicht ht esehr lange. Schnell ist der Wasserstand am Anzeiger abgecht sunken und nun muss man aufpassen, dass der Kessel nicht as unterhalb des Mindeststandes betrieben wird. Also muss das verbrauchte Wasser ergänzt werden durch eine sinnvolle ng Vorrichtung, die in der Lage ist, ohne Betriebsunterbrechung den im Kessel herrschenden Druck zu überwinden und denn Wasserstand wieder anzuheben.

Es wird also eine Pumpe benötigt, die einen Wasserzulauf aus einem Vorratsbehälter hat und über ein Rückschlagventil das Speisewasser in den Kessel drücken kann. Hier gab es schon früher zur Zeit des DampflokEisenbahnverkehrs perfekte Lösungen zur Kesselspeisung. Technisch interessierte Fahrgäste haben damals auf dem Bahnhof den imposanten Anblick der Dampflok genossen und auch auf die Geräusche gehört. Ein besonders charakteristisches Geräusch war das der Speisewasserpumpe, deren rhythmisches Stampfen mit harten Schlägen den allgemeinen Geräuschpegel übertönte. Diese Pumpe hatte einen Dampfantrieb mit Zylinder und Kolben und war direkt mechanisch gekoppelt mit der Pumpe, bildete also eine kompakte Einheit, die seitlich am Kessel angebaut war. Bild 1 zeigt eine solche Einheit aus dem Angebot von Regner für Modell-Dampfloks. Wer eine Anlage nicht nur für eine kurze Zeit betreiben will, sondern z. B. für Demozwecke etwas länger unter Dampf halten will, Maschinen im Modellbau 1¦ 15

braucht ein Speisesystem, das zwar nicht unbedingt so ausgeklügelt sein muss wie bei Dampfloks, das aber trotzdem die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt. Ein System soll hier beispielhaft in einfacher Form für eine stationäre Anlage vorgestellt werden. Das Schema nach Bild 2 zeigt die Komponenten Pumpe, Wassertank, Kondensat-Behälter mit Wärmetauscher, Ventilblock und die Verbindungsleitungen.

Die Pumpe Das Kernstück bildet die handbetätigte, einfach wirkende „Plunger-Pumpe“ mit zwei eingebauten Rückschlagventilen. Eine Plunger-Pumpe hat einen massiven Kolben ohne Kolbenstange. Einfach wirkend heißt, dass aufgrund der Bauart nur der Kolbenhub in eine Richtung zur Förderung genutzt werden kann. Beim Zurückziehen wird Wasser angesaugt und beim Vorschieben wird das angesaugte Wasservolumen in die Leitung

1 10 Speisewasserpumpen-Einheit von Regner für Dampfloks

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16

UNTER DAMPF Ventilblock Die Druckleitung vom oberen Anschluss der Pumpe führt in die Ventileinheit, die aus dem Verteiler-Block und dem angeflanschten Knebelventil besteht. Die Details hierzu kann man der Stückliste und den folgenden Zeichnungen entnehmen. Wie man erkennt, hat der Block eine Verteiler- und Absperrfunktion. Vom Block führt eine Leitung zum bodenseitigen Anschluss in der Mitte des Kessels. Über den 6,3-mmSchlauchstutzen am Ventilkörper kann der Kessel bei offenem Knebelventil s gefüllt werden, s entleert werden, s mit einem Kompressor verbunden werden, so dass Druckluftbetrieb möglich wird. Bei geschlossenem Knebelventil kann mit der Handpumpe Speisewasser in den Kessel gedrückt werden, das der Pumpe über den unteren Anschluss zugeführt wird.

2 10 Schema Speisewassersystem

gedrückt. Solche Pumpen werden von verschiedenen Firmen angeboten und wegen des einfachen Aufbaus kann auch ein Selbstbau in Betracht gezogen werden. Hier kommt eine Pumpe von Dorrington zum Einsatz, zusammen mit dem Ventilblock auf eine 3 mm dicke Aluminium-Grundplatte montiert. Bei der in Bild 3 abgebildeten Pumpe wurde das Gestänge etwas modifiziert, damit der Pumpenhebel eine bessere Führung bekommt. Außerdem wurden die Stahlkugeln der beiden Rückschlagventile ausgetauscht gegen „Grafi-Sil-Kugeln“ aus Silikonkautschuk von Bengs. Diese elastischen Kugeln garantieren eine absolute Dichtigkeit gegenüber den Stahlkugeln.

3 10 Handbetätigte Speisepumpe

Stückliste zur Ventileinheit Pos. Nr.

Stück

Benennung

Abmessungen, Artikel-Nr., Firma

Material

1

1

Ventilblock

Fl 20×10×53

Ms

2

1

Ventilkörper

2.1

1

Gewindeteil

Rd 16 x 28

Ms

2.2

1

Nippel

Rd 6,3×18

Ms

3

1

Ventileinsatz

3.1

1

Rundstück

Rd 8×40

Ms

3.2

1

Knebel

Rd 3×30

Edelstahl

4

2

O-Ring

Rd 4×1, Artikel-Nr.4014, Fa. Bengs

NBR

5

1

Verschraubung

Artikel-Nr. 1231, Fa. Bengs

Ms

6

4

Inbus-Schraube

M2×16, Fa. MVD

Edelstahl

Maschinen im Modellbau 1¦ 15

UNTER DAMPF

5 10

4 10

Die Ventileinheit

6 10 Der Ventilkörper

Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Der Ventilblock

7 10

Der Ventileinsatz

17

18

UNTER DAMPF

8 10

9 10 Die Anordnung des Kondensat-Behälters mit Zulauf vom Tank

Der Wasser-Hochbehälter

Speisewasserbehälter

Wärmetauscher im Kondensat-Behälter

10

11 10

Bild 8 zeigt den direkt hinter dem Kessel angeordneten Wassertank, der zur Erleichterung des Zulaufs als Hochbehälter ausgeführt ist. Er steht auf einem Mauersockel aus echten Modellklinkern mit einer Holzgrundplatte und mit einem mittigen Durchbruch für die Gasleitung zum Brenner. Den oberen Abschluss bildet eine 3-mm-Alu-Platte. Die Firma Dorrington liefert diesen Tank als Bausatz, der das Rohr und den Alu-GussSockel beinhaltet und auf der Drehmaschine noch bearbeitet werden muss. Der AluDeckel kommt aus eigener Herstellung. Der Abfluss erfolgt über einen in den Rohrmantel eingelöteten Gewindebutzen und einen eingeschraubten Winkelnippel mit Fortführung zum Eingang des Kondensat-Behälters.

Kondensat-Behälter Dieses wichtige Zubehörteil in jeder Dampfmaschinenanlage erfüllt hier eine doppelte Funktion. Der Kondensat-Behälter nimmt den aus der Maschine kommenden Abdampf auf, der von oben in den Behälter eingeleitet wird, sich dort als Kondensat niederschlägt und gesammelt wird. Die darin herrschende Wärme wird ausgenutzt, um das Speisewasser vorzuwärmen, bevor es in den Sauganschluss der Pumpe gelangt. In Bild 9 ist der parallel neben der Maschine angeordnete Behälter zu sehen.

Baueinheit „Handpumpe mit Ventilblock“ Maschinen im Modellbau 1¦ 15

UNTER DAMPF Der Wärmetauscher als Rohrschlange liegt flach im Bodenbereich des Kondensat-Behälters. Diese Baueinheit, deren Teile hart zusammengelötet sind, wird in Bild 10 gezeigt. In Bild 11 ist die kompakte Baueinheit „Handpumpe mit Ventilblock“ zu sehen, eingefügt in die Gesamtanlage. Man erkennt deutlich das Knebelventil und den nach rechts gerichteten 6,3-mm-Anschluss für Befüllung, Ablass und Drucklufteinspeisung. Die S-förmige Kupferrohrschlange, in Bild 12 zu sehen, führt vom Ventilblock zum bodenseitigen Anschluss am Kessel. Das Geländer ist für die Zugänglichkeit zur Ventileinheit in diesem Bereich unterbrochen. Der Pumpenhebel (links im Bild) ist mit einem Verlängerungsrohr aus Messing versehen. Einen Blick auf die hintere Ecke der Dampfmaschinenanlage zeigt Bild 12. Der als Hochbehälter ausgeführte Wassertank ist direkt hinter dem Kessel angeordnet. Durch eine sinnvolle Platzierung der vier Hauptelemente Pumpe, Ventilblock, Wassertank und Kondensat-Behälter erhält man eine kompakte Anlage mit kurzen Leitungsverbindungen.

12 10 Anordnung des Speisewasserbehälters hinter dem Kessel Anzeige

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Maschinen im Modellbau 1¦ 15

   

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MOTOREN

Wissen ist Macht

Lernpaket Stirlingmotor von Franzis Dieter Werz

Was ist überhaupt ein Stirlingmotor?

Franzis ist bekannt für seine Lernpakete für die Bereiche Elektronik und Computer. Mit dem Lernpaket „Experimente mit dem Stirlingmotor“ werden nun auch Mechanik und Thermodynamik mit einbezogen. Das Handbuch vermittelt Grundlagenwissen zu einer nicht ganz so bekannten Wärmekraftmaschine. Dabei ist der Stoff interessant und leicht verständlich aufbereitet. Dem Lernpaket liegt ein bereits funktionstüchtig aufgebauter Stirlingmotor bei.

Im 19. Jahrhundert waren Dampfmaschinen die gängige Antriebstechnik. Damit war auch alles in Ordnung, bis man auf der Suche nach mehr und mehr Leistung die Betriebsdrücke immer höher schraubte. Die aufkommenden Hochdruckdampfmaschinen wurden mit Drücken bis zu 70 bar gefahren und der Dampf auf über 300°°C erhitzt, das barg ein enormes Gefahrenpotential. HochdruckDampfkessel neigten dazu, zu explodieren und dabei Menschen zu verletzen oder zu töten, vor allem dann, wenn man sie zugunsten der Herstellungskosten etwas grenzwertig dimensionierte oder es mit der Wartung nicht so genau nahm. Dieser Umstand störte Robert Stirling (1790-1878) ungemein. Er war Schotte, von Beruf Geistlicher und interessierte sich sehr für Wärmekraftmaschinen. Seiner Meinung nach sollte sich mechanische Energie auch

bereitstellen lassen, ohne dass man dafür auf einer Art Bombe sitzen muss. Er machte sich an die Arbeit und stellte bereits 1815 den Entwurf eines Motors vor, der sich grundlegend von anderen damals bekannten Wärmekraftmaschinen unterschied. Sein Motor konnte mit einem abgeschlossenen Arbeitsmedium Wärme in mechanische Arbeit überführen. Was er noch nicht wusste: Interessanterweise funktioniert es auch umgekehrt: treibt man den Stirlingmotor mechanisch an, erwärmt er sich an einem Ende, am anderen kühlt er ab, damit hatte der gute Robert auch gleich ein Klimagerät erfunden. 1816 ließ er sich den Motor patentieren. Das wesentliche Merkmal des Stirlingmotors ist, dass er Energie mit geringer Dichte nutzen kann, dabei wird die Antriebsenergie im Gegensatz zu Otto- oder Dieselmotoren nicht im Motor selbst erzeugt, sondern als Wärme von außen zugeführt. Der Stirling Maschinen im Modellbau 1¦ 15

test st MOTOREN braucht nur eine Temperaturdifferenz nz zwischen Heiz- und Kühlzylinder und schon chon geht’s los. Bei Hochtemperatur-Stirlingmoingmowa 400 °C toren, die bei Temperaturen von etwa – 800 °C betrieben werden, wird diese ese in der Regel durch eine kontinuierliche Verbrenrbrennung erzeugt, deren einfachste Erscheinungsheinungsung, wie form eine atmosphärische Verbrennung, z. B. ein Holzfeuer oder ein Spiritusbrenner brenner e, Sonist, aber auch geothermische Energie, neneinstrahlung oder radioaktive Zerfallswärrfallswärme sind mögliche Optionen. Niedrigtempegtemperatur-Stirlings laufen schon, wenn man den Heizzylinder einfach nur mit der Hand and anfasst. Heute ist der Stirling vor allem m deshalb interessant, weil er sich gut mit regenerativen erativen Energien wie Erdwärme oder Sonnenlicht nlicht oder bei Prozessen anfallender Abwärme betreiben lässt. Sogar die schwedische Marine hat den Stirling für sich entdeckt, und hat ihre seit Mitte der 1990er Jahre im Dienst befindlichen U-Boote der Gotland-Klasse zur Tauchfahrtverlängerung mit einem außenluftunabhängigen Stirlingmotor ausgerüstet.

Das Lernpaket

Gut verpackt: Der Inhalt des Lernpakets

Das Stirling-Prinzip Im wesentlichen gibt es Hubkolbenmotoren nach dem Stirlingprinzip in drei Bauformen: s Der Alpha-Typ besteht aus zwei über einen Kanal miteinander verbundenen Zylindern, einem Kühlzylinder und einem Heizzylinder. In beiden Zylindern bewegen sich Kolben, die mittels Pleuelstangen auf einen gemeinsamen Kurbelzapfen wirken. s Beim Beta-Typ bewegen sich beide Kolben in einem gemeinsamen Zylinder. Nachteil: Nur einer der beiden Kolben, der Arbeitskolben, kann mechanische Kräfte auf die Kurbelwelle übertragen.

Der Heizzylinder

So kommt die fertig aufgebaute Maschine aus der Verpackung

s Der Gamma-Typ hat einen großen Verdrängerzylinder mit einer heißen und einer kalten Seite, an den ein kleiner Arbeitszylinder, entweder an der heißen (hot end connected Gamma) oder an der kalten Seite (cold end connected Gamma) angeschlossen sein kann. Was passiert nun in einem Stirlingmotor? Dazu schauen wir uns die folgenden Skizzen an, der Prozess läuft in allen Typen gleich ab, in der vorliegenden Form lässt er sich grafisch am einfachsten darstellen.

Maschinen im Modellbau 1¦ 15

21

22

MOTOREN

1

Der Hauptanteil des Arbeitsmediums ist aufgeheizt im Heizzylinder, die folgende Expansion hat den heißen Kolben an dessen OT bewegt, die Expansion setzt sich im Kühlzylinder fort, dessen Kolben ist 90° hinter dem heißen Kolben und entzieht dem Medium weiter Energie.

2

Das Medium hat sich maximal ausgedehnt, der in Richtung UT laufende, heiße Kolben drückt das Medium durch den Verbindungskanal in den Kühlzylinder, wo es weiter abkühlt und damit der Druck sinkt.

3

Jetzt ist der Hauptteil des Mediums im Kühlzylinder und kühlt weiter ab. Angetrieben durch die in der Schwungscheibe gespeicherte Bewegungsenergie komprimiert der Kolben im Kühlzylinder das restliche Medium.

Ein Stirlingmotor arbeitet extrem verschleißarm, da das Arbeitsmedium im Motor von der Außenwelt komplett abgekoppelt ist und deshalb keine Verschmutzung von außen eingetragen werden kann. Da kein Gasaustausch mit der Atmosphäre stattfindet, fallen auch keine Abgase an, solange die Wärmequelle keine erzeugt. Die Lärmemission beschränkt sich auf die mechanischen Laufgeräusche, Strömungs- oder Detonationsgeräusche gibt es nicht. Soweit sieht es ja ganz gut aus für

4

Jetzt folgt der Arbeitstakt. Das Medium hat seine geringste Ausdehnung erreicht und befindet sich im Heizzylinder, wo es sich ausdehnt und den heißen Kolben zu OT treibt

den Stirling, der Vollständigkeit halber sollen aber auch seine Nachteile Erwähnung finden. Der theoretische Stirlingprozess kann in der Realität nicht perfekt realisiert werden. Der tatsächliche Wirkungsgrad von Stirlingmotoren hängt im Wesentlichen vom Wirkungsgrad der Wärmeübertrager für den Wärmeein- und -austrag ab. Da der Wärmeeintrag und die -abfuhr ausschließlich über die Zylinderwände erfolgt (es strömt ja kein Medium in und aus dem Motor), wird der Wirkungsgrad besser, wenn das Volumen

der Wände groß, und die Oberfläche klein ist, einfacher formuliert: Je dicker die Zylinderwände sind, desto besser. Die Wärmeübertrager müssen außerdem für den Druck des Arbeitsmediums ausgelegt sein. Als Arbeitsmedium wäre Wasserstoff ideal, und zwar aufgrund seiner isothermen Arbeitskapazität und seiner geringen Viskosität. Helium steht auch ganz oben auf der Liste, damit laufen die U-Boot-Stirlings der Schweden, notfalls tut es auch Luft. Unabhängig davon, was nun als Medium Maschinen im Modellbau 1¦ 15

test MOTOREN herhalten muss, ist zu Gunsten einer hohen Leistung ein möglichst hoher Druck erwünscht. Der Wärmetauscher auf der Expansionsseite des Motors ist typischerweise auf einer hohen Temperatur. Dies stellt besondere Anforderungen an die verwendeten Materialien, sowohl was die Warmfestigkeit angeht, als auch die Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion durch die Wärmequelle. Die Kosten für einen geeigneten Hochtemperaturwärmetauscher machen einen großen Teil der Kosten für den Motor aus. All diese Faktoren führen dazu, dass ein leistungsorientiert ausgelegter Stirlingmotor groß, schwer und teuer ist. Das schränkt die möglichen Einsatzmöglichkeiten ein. Die abforderbare Leistung eines Stirlingmotors hängt direkt von der Temperaturdifferenz zwischen Heizund Kühlzylinder ab, deshalb verliert der Motor in Bereichen mit hoher Umgebungstemperatur dramatisch an Leistung. Ein Stirlingmotor kann nicht sofort anlaufen. Er benötigt eine Aufwärmphase. Dies gilt zwar für alle Motoren mit äußerer Verbrennung, jedoch ist die Aufwärmzeit für Stirlingmotoren relativ lang. Stirlingmotoren eignen sich am besten für Anwendungen, die eine konstante Drehzahl und eine konstante Leistung erfordern. Eine Leistungssteuerung ist zwar prinzipiell machbar, ist aber entweder sehr langsam und stark hysteresebehaftet, oder sehr aufwendig. Normalerweise erfolgt die Leistungssteuerung durch die Beeinflussung der Wärmezufuhr, diese Methode ist aber so langsam, dass sie sich für Fahrzeugantriebe nicht eignet. Andere Methoden zur Leistungssteuerung sind die Phasenverschiebung der Kolbenbewegung oder eine direkte Beeinflussung des Betriebsdruckes über die im Motor befindliche Menge des Arbeitsmediums.

Der Kühlzylinder

Der Stirlingmotor mit Generator

Das Lernpaket Soviel zur Theorie, aber was steckt nun wirklich in unserem Paket? Im Wesentlichen sind es drei Dinge: t
Der Motor mit Werkzeug und Ersatzteilen. Dabei handelt es sich um einen cold end connected Gamma-Typ in einer Hochtemperaturausführung. Der V-förmige Grundkörper und das Schwungrad sind Leichtmetall-Gussteile, der Rest ist aus dem Vollen gefertigt. Alle Teile sind sauber verarbeitet. Als Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Das Steckbrett mit Elektronikbauteilen

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24

MOTOREN Die Praxis

Steckkontakte

Die Kontaktfedern kann man mit einer Stecknadel vorsichtig aufweiten Fundament dient eine Grundplatte aus abgekantetem Blech, die auch den Spiritusbrenner, der für die nötige Wärme sorgt, und den Gleichstromgenerator trägt. t
Ein kleiner Elektronik-Experimentierkasten, bestehend aus einem kleinen Steckbrett, zwei Längen Schaltlitze und einigen elektronischen Bauteilen. t
Ein sehr gut gemachtes Handbuch, der eigentliche Kern des Lernpaketes. Hier wird der Leser in kleinen Schritten, leicht verständlich, unterstützt von

Versuchen an und mit dem Motor an das Stirlingprinzip herangeführt. Später wird mit einigen einfachen elektronischen Schaltungen elektronisches Grundlagenwissen vermittelt und selbst alten Mechanikern wie mir Berührungsängste mit elektronischen Bauteilen genommen. Darüber hinaus enthält das Handbuch viel Wissenswertes zur Stirlingtechnologie und Energiefragen und leitet zu interessanten weiterführenden Experimenten an.

Schreiten wir also zur Tat. Das Handbuch beschreibt eine Reihe von Experimenten, die Schritt für Schritt aufeinander aufbauen. Aufgebaute Versuchsanordnungen müssen also nicht jedes Mal demontiert werden. Bevor es an den Aufbau der Versuche geht, wird das Steckbrett gemäß Vorgabe mit dem Generator verbunden. Dazu soll man jeweils ein abisoliertes Ende der aus dem Generator kommenden Kabel in den im Handbuch gezeigten Kontakt des Steckbrettes stecken und mit einem der mitgelieferten Steckstifte sichern. Bei mir hat das nicht so gut funktioniert, deshalb habe ich die Steckstifte an die entsprechenden Kabel gelötet. Das funktioniert einwandfrei. Das Handbuch empfiehlt, zwecks besserer Handhabung die Stirlingmaschine und das Steckbrett zusammen auf eine geeignete Unterlage zu montieren. Das Steckbrett hat dazu eine selbstklebende Unterseite, die Motorgrundplatte lässt sich prima mit Klebepads befestigen. Ich habe mir aus einem kleinen Rest Acrylglas eine Platte gefertigt und beide Teile darauf montiert, das hält super und sieht auch noch gut aus. Auf der Unterseite der Platte habe ich noch 4 „Füßchen“ aufgeklebt, die ich aus einem Rest selbstklebendem Moosgummi ausgeschnitten habe. Damit steht das ganze sicher und rutschfest auf dem Tisch. Zum Aufbau der Schaltungen werden die Bauteile in die Kontakte des Steckbrettes gesteckt. Das ist manchmal nicht ganz so einfach, da die Federn in den Kontakten recht gut halten und die Drähtchen an den Bauteilen recht weich sind. Es hilft, die „Drahtbeinchen“ am Ende schräg abzutrennen, dann bekommt man sie leichter in die Kontakte. Wenn es mal gar nicht reingehen will, hilft es, die Kontaktfeder durch vorsichtiges Einstecken einer Stecknadel in den Kontakt etwas aufzuweiten. Aber Vorsicht, wenn man es übertreibt, hält der Draht nicht mehr richtig und man hat dann einen Wackelkontakt. Der erste Versuch findet noch ohne in Betrieb befindlichen Stirlingmotor statt, es handelt sich um eine einfache Drehrichtungsanzeige für den Generator. Dabei wird die Stromrichtung mit zwei Leuchtdioden angezeigt. Je nachdem, in welche Richtung man am Antriebsrad des Generators dreht, leuchtet die eine oder die andere LED. Maschinen im Modellbau 1¦ 15

test MOTOREN

Die Klebeseite des Steckbretts

Schrittweise arbeitet man sich dann zu immer komplexeren Versuchen durch, exemplarisch zähle ich hier einige auf: t
Leistungsmessung am Stirlingmotor t
Notstromversorgung t
Energiespeicherung t
Ladeanzeige für Energiespeicherung (wird geladen? Ja oder Nein?) t
Ladezustandsanzeige (wie viel ist noch drin?) t
Taschenlampe mit Kondensatorspeicher Für spätere Versuche wird der Stirlingmotor dann in Betrieb genommen. Dafür wird zunächst der Spiritusbrenner befüllt. Dabei sollte man auf jeden Fall die Sicherheitshinweise im Handbuch beachten, wenn man den Brenner überfüllt, kann man damit durchaus Schaden anrichten. Hat man den Brenner befüllt, muss man ihn nur noch in die Vertiefung der Maschinen-Grundplatte stellen, den Docht anzünden, etwa eine halbe Minute Vorwärmzeit abwarten und den Motor durch Drehen am Schwungrad anwerfen. Das Handbuch führt viel weiter in die Materie ein, als das nur durch das

Der Experimentieraufbau „Ladezustandsanzeige“ Abarbeiten der Experimente geschehen würde. Es zeigt nicht nur Möglichkeiten zur Leistungssteigerung für die Stirlingmaschine und beschreibt reale Anwendungen der Technik,

Wichtiges Zubehör: Brenner, Werkzeug und Flammenlöscher

Maschinen im Modellbau 1¦ 15

sondern enthält für den technisch Versierten auch Anregungen für eigene Versuche.

Fazit Das Lernpaket Stirlingmotor ist kein Spielzeug, sondern ein ernstzunehmendes Lernmittel. Wer möchte, kann damit auf kurzweilige Art fundiertes Wissen erwerben. Komplexe Vorgänge werden leicht verständlich dargestellt und das Erarbeiten des angebotenen Stoffes macht Spaß. Die mit dem Packungsinhalt realisierbaren Versuche sind nur die Spitze des Eisbergs. Das Lernpaket „Experimente mit dem Stirlingmotor“ bietet einen hervorragenden Einstieg für jeden, der sich ernsthaft mit dieser Technologie beschäftigen möchte. Allerdings macht es auch Spaß, einfach nur zuzuschauen, wie der Motor sich dreht und bewegt.

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MOTOREN

Modell NSM G/W Neuer stehender Motor in Gussausführung, wassergekühlt Roland Reichelt Vor ein paar Jahren wurden beim Chemnitzer Schlossteich-Modell-Dampfschiff-Treffen ein Boot bewundert, das stundenlang ohne jegliche Fahrtunterbrechung seine Runden drehte. Das konnte ja keine Dampfmaschine in dem Boot sein, die muss ja spätestens nach einer halben Stunde neu mit Wasser und Brennstoff befüllt werden. Aber wenn das Boot wieder einmal dicht am Ufer entlangfuhr, konnte man doch einen doppelten Kurbeltrieb und etwas eigenartig anmutende Messinghülsen entdecken, die doch irgendwie kleinen liegenden Dampfkesseln ähnelten.

Der Besucher „Ach so“, räusperte sich ein neugieriger Besucher, der der Sache durch Befragung des Schiffseigners auf den Grund gehen wollte, „ach so, das ist ein Stirlingmotor, den Begriff habe ich noch nie in meinem Leben gehört und ich befasse mich doch viel mit Technik.“ Und wie funktioniert denn dieser Motor nun eigentlich? Nachdem er sich die Funktionsweise hatte erklären lassen, war er damit dennoch nicht ganz zufrieden, weil er keine Erklärung dafür fand, weshalb dieser Motor stundenlang ohne Probleme lief. „Es sind verschiedene technische Dinge notwendig“, meinte der Schiffseigner, „die das ermöglichen. Erstens liegen im Boot zwei

ca. 20 cm lange Gasflaschen, mit denen der Doppelzylindermotor ca. 8 Stunden lang beheizt werden kann und zweitens wird er mit einer ausgeklügelten Wasserkühlung an der kühleren Seite ständig auf einer relativ niedrigen Temperatur im Bereich von ca. 90 Grad Celsius gehalten. Ein Dochtöler versorgt die Verdrängerstange des Wärmetauschers ständig mit etwas Ballistol – einem hervorragenden Waffenöl – und die beweglichen Teile wurden vor Antritt der Fahrt mit etwas Motorenöl geschmiert, das ist alles.“ An seinem Gesichtsausdruck war abzule-

sen, dass er mit der Beantwortung seiner Fragen noch nicht ganz zufrieden war und der Schiffseigner fragte nun schon etwas barsch, ob er denn noch etwas wissen wollte? „Ja“, meinte der Besucher, „und wer hat das alles gebaut?“ „Das Boot habe ich selbst gemacht und den Stirlingmotor habe ich vom Reichelt hier in Chemnitz.“ Der neugierige Besucher rief mich dann ein paar Tage später an, weil er auch so einen Maschinen im Modellbau 1¦ 15

MOTOREN

Der heiße Teil dieser Anlage, von hier fließt das heiße Wasser nach oben in den Kühlturm

Motor haben wollte. Da ich aber mit der Produktion der luftgekühlten Motoren völlig ausgelastet war, habe ich dann diesen Weg nicht weiter verfolgt, bis sich doch wieder einmal ein Kunde meldete, der unbedingt einen wassergekühlten stehenden Stirlingmotor haben wollte. Da habe ich dann mal einen professionell aussehenden Motor gebaut, der möglicherweise auch ein paar Liebhaber finden wird. Jedenfalls hat er den mehrstündi-

gen Probelauf mit dem kleinem Dampfwölkchen über dem Wasserreservoir klaglos überstanden. Aber in Folge eines Blickes auf die Uhr, die bereits 00:33 Uhr anzeigte, löschte ich den Spiritusbrenner, verließ die Werkstatt und trat schnurstracks den Heimweg an.

Der Motor Auch wenn er gar lieblich aussieht, so hat der NSM G/W doch ein paar kleine Tücken,

Die Thermosyphonkühlung: einfach, schlicht und praktisch

Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Der Brenner mit dem fast unverwüstlichen Docht macht dem Motor ordentlich Feuer unter dem Hintern

denen ich auf jeden Fall noch auf den Grund gehen musste. Bei der ersten Ausführung hatte ich durchgehende Messingrohre verwendet, bei denen aber der Kühlkreislauf nicht so recht in Gang kommen wollte. Erst als ich den hier auf den Fotos zu sehenden hitzebeständigen Laborschlauch montierte, bemerkte ich den Fehler. Am oberen Ende des Schlauches befand sich eine kleine Luftblase, die den Wasserdurchfluss verhinderte.

Dieses kleine Untersetzungsrad mit kleiner angegossener Schnurlaufrolle wird von der oben liegenden Hauptwelle mittels einer Transmissionsspirale angetrieben

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MOTOREN

Der Kurbeltrieb, rein handwerklich zusammengesetzt, zuverlässig und dauerhaft

fangs den Kühlmantel am Wärmetauscherrohr und das schlanke Rohr des Wasserreservoirs auf Hochglanz poliert, was dazu führte, dass sich die Anlage sehr schnell erhitzte. Deshalb habe ich diese Teile in der Drehbank mit feinem Sandpapier bearbeitet, was nicht nur die Optik des Materials verändert, sondern auch zu einer Vergrößerung der Oberfläche führt – und damit zu einer verbesserten Kühlung. Bei der sogenannten Thermosyphonkühlung, die oft auch im historischen Automobilbau Verwendung fand, ist keine Wasserpumpe verbaut, sondern der Umlauf des Kühlwassers organisiert sich durch die unterschiedliche Dichte des Kühlmittels selbst. Kaltes Wasser ist schwerer als warmes Wasser und deshalb verweilt es im unteren Bereich des Kühlsystems. Das Kühlwasser im Kühlwasserbehälter am Wärmetauscher wird erwärmt, es dehnt sich dabei etwas aus, seine Dichte wird geringer, und es wird leichter. In Folge dessen strebt es im geschlossenen Kühlkreislauf langsam nach oben in den oberen Teil des Wasserreservoirs, wobei das etwas kältere Wasser nachgezogen wird. Oben angekommen, kühlt das Wasser durch Verdampfen aus der oberen Öffnung etwas ab, wird wieder schwerer und sinkt langsam nach unten. Dabei hat, wie bereits angedeutet, die aufgeraute Oberfläche der wasserführenden Behältnisse einen entscheidenden Beitrag zu leisten. Auch wenn nach einer längeren Betriebszeit des Motors das gesamte Wasserreservoir heiß zu sein scheint, so ist doch der obere Teil merklich heißer als der untere, denn die große Oberfläche hilft, das darin befindliche Wasser abzukühlen. Und worin liegt nun der Vorteil der Wasserkühlung gegenüber der Luftkühlung?

Wasser oder Luft?

Mit dem üppig ausgelegten Schwungrad läuft der Motor sehr gediegen

Beim Auftreten eines solchen kleinen Hindernisses reicht es aus, wenn man das obere Schlauchende einige Male zusammendrückt. Das andere Problem war dann der Ofen mit seinen rundherum angeordneten Öffnungen, durch welche die Reste des heißen Heizgases austraten. Diese erwärmten den unteren Schlauch derartig, dass in ihm kleine Dampf-

blasen entstanden, die dann den Kühlkreislauf ebenfalls behinderten. Ich musste also ein neues Ofenblech mit anders angeordneten Abluftöffnungen anfertigen. Ein anderes Problem ergab sich wegen der Oberflächengestaltung des Kühlmantels und des schlanken Rohres des Wasserreservoirs. Als ordentlicher Modellbauer hatte ich an-

Bei einem luftgekühlten Motor ist der obere durch die Kühlrippen kühler gehaltene Teil des Wärmetauschers meist so um die 120 bis 140 Grad Celsius heiß. Die Temperaturdifferenz zum unteren, ca. 300 Grad Celsius heißen Teil des Wärmetauschers beträgt also nur etwa 160 Grad Celsius. Bei einer Wasserkühlung ist dieser Differenzbetrag aber etwas höher, da dort dank der Thermosyphonkühlung im gekühlten Bereich eine maximale Temperatur von ca. 90 Grad Celsius gegeben ist. Nun ist es aber nicht so, dass bei den relativ hohen Drehzahlen der Spielzeugmotoren diese großen Wärmedifferenzen von der Maschinen im Modellbau 1¦ 15

MOTOREN

Der Einfülltrichter ist zwar auf dem Bild zu sehen, leider hat der Fotograf versäumt, die Antriebsspirale für das unten laufende Transmissionsrad aufzulegen

Der Motor läuft besser an, wenn der Kolben vor dem Beheizen in den oberen Totpunkt gestellt wird

Luft immer aufgenommen werden, dazu ist der Aufenthalt der Luft im jeweiligen kalten und warmen Raum zu kurz. Dennoch ist diese Wärmedifferenz beim wassergekühlten Motor als kleiner Leistungszuwachs spürbar. Und wenn man durch eine Pumpe oder gar durch einen Anschluss an die Wasserleitung den Kühlwasserdurchlauf beschleunigt, so wie man das früher bei gewerblich genutzten Motoren oft machte, wird die kühlere Seite des Wärmetauschers noch weiter heruntergekühlt, was zu einer weiteren Leistungssteigerung führt. Zu bemerken wäre noch, dass dieser Kühlkreislauf nur funktioniert, wenn das Kühlwasser im stehenden Wasserreservoir mindestens 1 mm über dem Ende des oberen Warmwasserzulaufes steht. Ist das nicht der Fall, kommt der Kühlkreislauf schnell zum Erliegen und das Wasser wird dann sehr schnell im Kühlbehälter am Wärmetauscher kochen. Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Preiswerte Variante Diese Wasserkühlung hat aufgrund des zusätzlich verbauten Materials natürlich ihren Preis. Wer nicht so viel Geld für den wassergekühlten stehenden Motor ausgeben möchte, der kann ihn auch als luftgekühlte Ausführung mit Kühlrippen bekommen. Das Modell ist dann etwas preiswerter.

Technische Daten NSM G/W Höhe:

390 mm

Breite:

230 mm

Tiefe:

180 mm

Gewicht:

ca. 4 kg

Schwungraddurchmesser:

175 mm

Info und Bezug Blechspielzeug und Metallwaren Ing. Roland Reichelt Marie-Tilch-Straße 45

Bewährtes

09123 Chemnitz

Ein kleines von der oben liegenden Hauptwelle angetriebenes Transmissionsrad mit zwei eingestochenen Schnurlaufrillen auf der Rückseite des Motors ermöglicht auch ohne weitere stationäre Transmission den Antrieb zweier Betriebsmodelle. Als Wärmequelle kommt natürlich wieder der tausendfach bewährte Spiritusbrenner mit einem Dauerdocht aus Nirosta-Drahtgaze mit verstellbarer Flammenhöhe zum Einsatz. Die Handhabung ist völlig unproblematisch und der Brenner hält praktisch ewig.

Tel.: 0371-219995 Mobil: 0177-1747237 Modell NSM-G/W (wassergekühlt) Materialsatz mit Bauplan: 260,- € (limitiert auf 10 Stück) Fertigmodell: 380,- € Modell NSM-G/L (luftgekühlt) Materialsatz mit Bauplan: 135,- € (limitiert auf 10 Stück) Fertigmodell: 245,- €

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IN DER WERKSTATT Theodor Schönwald Über meine einfache Tropfschmierung habe ich bereits berichtet (s. MiM 6/2014). Diese Schmierungseinrichtung wurde von mir inzwischen funktionell erweitert. Damit die Schmierung nur arbeitet, wenn der Spindelmotor eingeschaltet ist, baute ich ein Magnetventil ein, das zugleich mit dem Spindelmotor oder mit den Befehlen M07 bzw. M08 ein- und mit M09 ausgeschaltet wird. Das Regelventil braucht damit auch nicht mehr zuoder aufgedreht zu werden, weil das Magnetventil die Schmiermittelzufuhr automatisch stoppt bzw. in Gang setzt. Zudem kann das CNC-Programm so gestaltet werden, dass nur beim Fräsvorgang Schmiermittel zugeführt wird, im Eilgang G00 bleibt das Ventil dagegen geschlossen.

Eine erweiterte

Tropfschmierung 1 10

3 10 Die in alle Richtungen verstellbare Schlauchhalterung

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Die gesamte Schmierung

Das Kegelventil zur Regelung der Durchflussmenge Maschinen im Modellbau 1¦ 15

IN DER WERKSTATT Bei der einfachen Ausführung der Tropfschmierung ist der Schmiermittelverbrauch schon sehr gering, mit der Erweiterung reduziert sich der Verbrauch noch mehr. Als Schmiermittelbehälter verwende ich ein rechteckiges Gefäß, denn das kann nicht so leicht umfallen. Der Behälter wird mit einem Schnüffelventil aus dem Zoohandel belüftet. Die Mehrkosten liegen zwischen 10,- und 12,- €.

Aufbau Der Aufbau ist einfach und übersichtlich gestaltet (Bild 1); die Schlauchhalterung ist in alle Richtungen verstellbar und die einzelnen Teile verdecken nicht die Sicht auf den Fräsvorgang. Das vordere Schlauchstück mit der Nadel ist beweglich und kann deshalb über Hindernisse hinweggehen. Mit dem Kegelventil (Bild 2) wird die Durchflussmenge geregelt. Den Gesamtaufbau zeigen die Bilder 3 und 4. Als Tropfzuleitung kann ein dünnes Kunststoffrohr oder eine Spritzennadel vewendet werden. Zu den bei der einfachen Tropfschmierung verwendeten Einzelteilen (Bild 5) kommt das Magnetventil (Bild 6) hinzu. Am Magnetventil habe ich eine Halterung angebracht, damit es auf die Schlauchhalterung gesteckt werden kann. Insgesamt werden benötigt: s ein standfestes Gefäß, s ein Schnüffelventil, s ein 4-mm-Schlauch, s ein Kegelventil (Eigenbau), s ein 12-V-Magnetventil, das im Ruhezustand geschlossen ist, s eine Halterung und s eine Tropfspitze. Für die Herstellung der erweiterten Tropfeinrichtung genügen eine kleine CNC-Maschine sowie eine Drehmaschine. Falls keine Drehmaschine vorhanden ist, kann auch die CNC-Maschine verwendet werden.

Zusammenfassung Nachdem ich die Schmierung inzwischen mehrere Tage benutzt habe, frage ich mich, warum ich diese Schmierungseinrichtung nicht schon viel früher gebaut und eingesetzt habe. In einem der nächsten Beiträge werde ich zeigen, wie man die winzigen Tropfen – ohne Kompressor – an die Frässtelle blasen kann; die Versuche dazu sind abgeschlossen. So viel vorab: Es handelt sich wiederum um eine einfache und preisgünstige Lösung. Maschinen im Modellbau 1¦ 15

4 10 Der Schmiermittelbehälter mit Schnüffel- und Kegelventil; alle Einzelteile sind klein und übersichtlich angeordnet

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5 10 Die Einzelteile im Überblick

Liste der Einzelteile Nr. Stückzahl Name 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1

Standfestes Gefäß Schnüffelventil (Zoohandel) Kegelventil Gegenmutter 4-mm-Silikonschlauch Magnetventil 3-mm-Rundstange aus Federstahl (hart) mit l = 120 mm Cu-Zn-Spannbolzen obere Spannhülse aus Cu Zn oder Aluminium untere Spannhülse aus Cu Zn oder Aluminium untere Kunststoff-Schlauchhalterung à 10×15×15 mm Halterung für das Magnetventil M4-Flügelmutter M4-U-Scheibe M4×12-Inbusschraube M4-Mutter Spritzennadel Netzteil, 12 Volt

Das Magnetventil

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IN DER WERKSTATT

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Einlinienschriften Schriften zum Fräsen selbst erstellen

– kein Problem!

Gerhard Haarmann Einlinienschriften sind nicht in Schreibprogrammen zu finden. Diese zum Fräsen benötigten Schriften und Zeichen sind für den Modellbauer mit kleinem Budget recht teuer. Sie kosten in der Regel rund 25 € pro Schrift, als Paket über 100 €. Selbst im Internet sind sie nicht für kleines Geld zu finden und sie lassen sich auch nicht ohne Zusatzprogramme einbinden.

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IN DER WERKSTATT Fräst man eine normale Schrift, wird jede Linie in mehr oder minder geringem Abstand doppelt gefräst. Das gefräste Schriftbild sieht nicht gerade attraktiv aus und ist bei kleiner Schrift nicht akzeptabel. Um diesen Umstand zu beheben, habe ich mir einmal in CorelDraw so ein Zeichen genauer angesehen und festgestellt, dass eigentlich aus jeder Schrift eine Einlinienschrift recht einfach zu produzieren ist. Zunächst stellt sich die Frage, welche Schriftarten der Modellbauer wirklich benötigt. Zwei oder drei unterschiedliche Fonts sollten eigentlich reichen. Dann müssen wir uns die Frage stellen, was wir beschriften wollen, und wie groß die Schrift werden soll. Überwiegend werden es Skalen und Schilder sein, die es zu beschriften gilt. Diese sollten einfach zu lesen und die Schrift deshalb nicht verschnörkelt sein. Damit ist die Anzahl der brauchbaren Schriften doch schon etwas eingeschränkt. Ich habe mich entschlossen, den Schrifttyp Futura Lt BT als Standardtyp zu wählen, weil er diesen Bedingungen recht nahe kommt und mit geringem Aufwand in eine Einlinienschrift umgewandelt werden kann ist. Ich benutze hierzu die Version 11 von CorelDraw für Windows. CorelDraw 9 ist hierzu nicht geeignet, Kurven können in dieser Version nicht oder nur mit erheblichem Aufwand unterbrochen werden. Wie eine solche Einlinienschrift selbst herzustellen ist, möchte ich nachstehend einmal aufzeigen.

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Einlinienschriften selbst gestalten Wir wählen in CorelDraw11 für Windows mit Hilfsmittel Text oder F8 zum Beispiel den Buchstaben D, vergrößern ihn bildschirmfüllend mit dem Mausrad auf 3.000bis 5.000-fache Größe, wählen das Menü Auswahl und klicken mit der rechten Maustaste das Zeichen an. Nun wählen wir im aufklappenden Auswahlfeld den Befehl In Kurven konvertieren. Das Zeichen erscheint nun mit den jeweiligen Start- und Bearbeitungspunkten der inneren und äußeren Linien, inklusive der Füllungen, die wir aber nicht benötigen. Wiederum mit der rechten Maustaste klicken wir auf das Mittelkreuz im Buchstaben. Es öffnet sich nun rechts das Bearbeitungsfeld Objekteigenschaften. Jetzt nacheinander als Füllungen das weiße Feld auswählen und unter Umriss die Linienstärke auf Haarlinie Maschinen im Modellbau 1¦ 15

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IN DER WERKSTATT stellen. Wir bestätigen das mit dem Befehl Zuweisen. Bild 1 zeigt den Buchstaben D in normaler und umgewandelter Form an. Und schon haben wir nur noch die benötigten Linien. Bei Schriften (Fonts) bestehen diese Linien immer aus zwei oder mehreren parallelen und geschlossenen Linienobjekten, deren Segmente durch kleine Quadrate gekennzeichnet sind. Als Startpunkt ist ein etwas größeres Quadrat zu sehen. Beim Fräsen würden nun beide Linien der Buchstabenkontur gefräst, was wir aber absolut nicht wünschen, da kleine Fräsarbeiten schnell unübersichtlich werden. Bei komplizierten Schriften, wie beispielsweise Blackletter 686 BT, sind auch mehrere Linien vorzufinden. Probieren Sie das einfach einmal aus. Wir sollten es uns zur Regel machen, ausschließlich die inneren Linien eines Buchstabens zu entfernen, um ein gleichmäßiges Bild der einzelnen Buchstaben zu erreichen. Auch erreichen wir so eine einheitliche Schriftgröße. Kompromisse sind bei einigen Buchstaben aber notwendig. Wir befinden uns immer noch im Menü Auswahl, selektieren mit dem Cursor irgendein Kästchen der zu löschenden Linie und klicken es mit der rechten Maustaste an. Der Mauszeiger erhält zusätzlich ein kleines Kreuz und es erscheint ein neues Tätigkeitsfeld. Dort wählen wir den Befehl Kurve unterbrechen, klicken nochmals das Kästchen an und wählen den Befehl Löschen. Das erste Teilstück der Linie ist gelöscht und

wir nehmen uns die folgenden Kästchen im gleichen Ablauf vor, bis die komplette Linie gelöscht ist. (Bild 2) Wir können die Linie auch nur mit dem Befehl Löschen auflösen, ohne den Befehl Kurve unterbrechen zu verwenden, sollten dann aber mit dem größeren Quadrat auf der Linie anfangen, da die Kurve ständig ihre Form ändert. Wir müssen aber immer jedes Kästchen einzeln anklicken, das bleibt uns nicht erspart. Probieren Sie es einfach aus und Sie sehen den Unterschied. Aber keine Bange, Sie können einen Fehlbefehl jederzeit mit dem Rückstellungspfeil oder mit der Tastenkombination Strg + Z wieder korrigieren.

ist. Es fehlt uns hier die Verbindung zur linken senkrechten Linie, die wir erst noch als gerade Haarlinie aus dem Linienmenü einfügen müssen. Zum Abschluss umfassen wir das gesamte Objekt noch einmal mit gedrückter linker Maustaste, klicken das schwarze Mittelkreuz des Buchstabens nochmals mit der rechten Maustaste an und schließen den gesamten Vorgang mit dem Befehl Kombinieren ab. Schon haben wir den nächsten Buchstaben als Einlinienschrift hergestellt. Üben und experimentieren Sie ein wenig mit den Buchstaben des Alphabetes, den Ziffern und Zeichen. Und in wenigen Minuten haben Sie auch kompliziertere Zeichen erstellt.

Übung macht den Meister

Komplexe Zeichen

Das hört sich im ersten Augenblick alles etwas langwieriger und komplizierter, als es in Wirklichkeit ist. Aber das war es schon. Sind alle Punkte und somit die ganze Linie gelöscht, ist das gewählte Zeichen als Einlinienschrift erstellt und wir können uns einem neuen Zeichen zuwenden. Um den Buchstaben „D“ vollständig zu bearbeiten, benötigen Sie mit ein wenig Übung keine zwei Minuten! Nehmen wir als weiteres Beispiel den Buchstaben B. (Bild 3) Hier müssen wir im Gegensatz zum vorhergehenden Buchstaben eine Korrektur vornehmen. Wir arbeiten zunächst wiederum mit den vorgehend beschriebenen Prozeduren und haben dann ein Buchstabengerüst wie es im Bild 4 zu sehen

Hier nun ein kompliziertes Beispiel zur Bearbeitung, der Buchstabe A in Bild 5. Dieser Buchstabe stammt aus dem Font BernhardFashion BT und wurde für eine Festschrift ausgewählt. Hier habe ich zunächst die gleichen Schritte durchgeführt, die ich bereits weiter oben beschrieben habe. Zusätzlich waren mir die Fräslinien zu eng beieinander. Aus Gründen des besseren Aussehens der Fräsarbeit habe ich die Linien auseinandergezogen. Sind Sie also der Meinung, dass ein Linienzug bei komplizierteren Buchstaben oder anderen Fonts doch noch zu eng bei einer nebenstehenden Linie steht, fassen Sie mit dem Cursor einfach das betreffende Kästchen an und verschieben Sie es passend. Kurven lassen sich auf diese Weise ganz einfach verschieben. Durch Einfügen eines neuen Punktes lassen sich Kurven auch in kleinere Abschnitte aufteilen und somit besser formen. Sie können aber auch eine neue Linie einfügen. Sie müssen nur darauf achten, dass die jeweiligen Start- und Endpunkte mit den bestehenden exakt übereinstimmen. Das Vergrößern der Darstellung hilft bei dieser Arbeit. Kleine Differenzen bei der Punktedeckung gleicht das System eigenständig aus. Hierzu kann man in CorelDraw eine hilfreiche Automatik einzuschalten, die wie ein Magnet wirkt (Menü Ansicht, Befehl An Objekten ausrichten). Eine Gesamtaufstellung aller als Einlinienschrift erstellten Zeichen und Ziffern zeigt Bild 6. Die roten Pfeile weisen auf die Startpunkte für den Fräsvorgang hin. Sie zeigen deutlich, dass es sich wirklich nur um eine Linie handelt.

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IN DER WERKSTATT

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Typenschild für einen Kessel Sie wollen ein Typenschild für Ihren neuen Kessel fräsen? In Bild 7 finden Sie hierfür eine einfache Möglichkeit, die CorelDraw 11 zur Verfügung stellt. Zunächst öffnen Sie ein neues Fenster, fügen die Datei mit den erstellten Einlinienzeichen ein und öffnen zusätzlich ein weiteres neues Fenster. Im Menü Fenster wählen Sie den Befehl Nebeneinander (oder Übereinander) und haben nun beide Flächen auf dem Schirm angeordnet, die Sie in Größe und Lage beliebig verändern können. Im Bild links befindet sich nun der gesamte Zeichensatz als Einlinienschrift. Zeichnen Sie nun in das neue Fenster die Rechtecke als Umrandung ein, runden Sie die Ecken ab, indem Sie einen der Eckpunkte anklicken und mit gedrückter Maustaste ziehen. Fügen Sie Hilfslinien ein, indem Sie die obere Millimeterleiste anklicken, festhalten und mit der Maus die Hilfslinie auf Position bringen. Wählen Sie im Menü Ansicht den Befehl An Hilfslinien ausrichten. Die Hilfslinien wirken wie ein Magnet. Nun können Sie die einzelnen Ziffern und Zeichen aus dem

ersten Feld anklicken, kopieren und in das gezeichnete Rechteck einfügen. Wichtig ist, dass jederzeit jedes Zeichen zu bearbeiten ist. Durch Anklicken lässt sich jedes Zeichen vergrößern, verschieben und bearbeiten. Ich empfehle, die einzelnen Zeichen und dann auch das gesamte Schild auf jeden Fall zu gruppieren, damit Änderungen nicht ungewollt verworfen werden. Nun noch die Datei sichern, das erstellte Schild durch Exportieren in den gewünschten Dateityp, wie z. B. PLT, DXW oder DWG erstellen. Die Dateitypen DXW und DWG lassen sich übrigens unter anderem mit dem Programm Lazycam in den gewünschten Maschinen-G-Code transferieren.

Das Ergebnis Bild 8 zeigt den Bildschirm des EAS-Fräsprogramms (HPGL-Plt.) meiner kleinen Portalfräsmaschine. Abgebildet sind verschiedene Zeichen in Einlinienschrift und als Normal-Zeichen sowie das zu fräsende Dampfkesselschild. Die kleinen Schriftmuster Anno 2014 in Normalschrift und in Einlinienschrift zeigen, dass die Normalschrift mit der doppelten

Linienführung völlig ungeeignet ist für kleine und kleinste Fräsarbeiten. Sie werden feststellen, dass es absolut keine Hexerei ist, eine Einlinienschrift zu erzeugen und dass es sehr einfach ist, Schilder mit der gewünschten Beschriftung herzustellen. Mit Freeware-Programmen lässt sich zwar eine komfortable Fontdatei erstellen, das ist aber nicht einfach, zumal der benötigte Quellcode nicht veröffentlicht wird. Der Modellbauer wird aber nicht viele Schriften benötigen. Und sollten Sie einmal eine besonders verschnörkelte alte Schrift einsetzen wollen, erstellen sie kurzerhand Ihre eigenen Zeichen und Ziffern. Und Spaß macht es doch auch. Ich arbeite nun schon seit etlichen Jahren mit CorelDraw in den unterschiedlichen Versionen und kann bestätigen, dass sich mit dieser Software sehr viele Objekte für den Modellbau erstellen lassen. So kann man recht einfach Fräsvorgänge durchführen, wie beispielsweise Frästaschen, Planfräsen, Schriften oder erhabenes Stempelfräsen. Über diese Möglichkeiten werde ich in einer der nächsten Ausgaben der Maschinen im Modellbau berichten. Maschinen im Modellbau 1¦ 15

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SPEZIALITÄTEN Thomas Schlumberger Jeder, der schon einmal eine kleine Spielzeugdampfmaschine betrieben hat oder eine historische Dampflock fauchen hörte, kann dem Dampfvirus verfallen. So ging es auch Charles Whitworth. Er ist in England geboren, 1970 kam er aus beruflichen Gründen nach Deutschland und blieb schließlich hier. Heute wohnt er am Rande der schwäbischen Alb in Neidlingen. Sein englischer Humor drückt sich so aus: Er wohnt hier, weil seither Neidlingen der Mittelpunkt der Welt ist. Der Besuch dort lohnte sich nicht nur wegen seines Dampfautos, sondern auch wegen einer der letzten Kugelmühlen in Deutschland. Die Kugelmühlen-Manufaktur stellt mit Wasserkraft aus Juramarmor schöne Kugeln her. Wer mehr darüber wissen möchte, kann sich unter www.kugelmuehleneidlingen.de informieren. Charles Whitworth sagt, dass alle Engländer vom Dampfvirus besessen sind und meistens schon bei der Geburt eine Dampfmaschine geschenkt bekommen. Er leider nicht und als Jugendlicher hatte er auch keine Gelegenheit, eine Dampfmaschine zu bauen, aber der Traum davon ist geblieben. Heute ist er Pensionär und hat nun genügend Zeit für dieses ausgefallene Hobby. Nebenher hat er noch eine kleine Firma und vertreibt damit spezielle Sonnenbrillen, die über einer Brille getragen werden können. Bei ihm bekommt man auch kleine Rückspiegel für Radfahrer, die an einer Brille oder an einer Sonnenbrille befestigt werden können.

Lykamobile Charles Whitworths Dampfwagen Neue Ziele Nachdem Herr Whitworth bereits ein Fahrrad mit einer Dampfmaschine angetrieben

Das 1898 gebaute Locmobile, dem das Lykamobile nachempfunden ist

hat (Bericht in Maschinen im Modellbau 03/2009), trieb ihn seine Leidenschaft für Dampf zu einem größeren Projekt: ein richtiges Auto mit Dampfmaschine als Antrieb. Das Fahrzeug ist so groß, dass zwei erwachsene Menschen damit durch die Gegend dampfen können. Da er nicht über einen entsprechenden Maschinenpark zur Herstellung der Einzelteile verfügt, hat er sich einen Bausatz für ein Dampfauto angeschafft. Es gibt dafür eine Firma und die sitzt, wie könnte es anders sein, in England. Es ist die Steam Traction World in Daventry. Diese Firma stellt praktisch alles her, was dampft und zischt, unter anderem auch einen kompletten Bausatze für einen Dampfwagen – das Lykamobile. Steam Traction World beliefert weltweit rund 1.000 dampfbegeisterte Kunden mit kleinen und großen Dampfmaschinen. Ihre Firmenphilosophie: Sie möchte dem engagierten Modellbauer einen möglichst einfach gehaltenen Bausatz liefern, der mit üblichen Maschinen im Modellbau 1¦ 15

SPEZIALITÄTEN Heimwerkzeugen zusammengebaut werden kann. Der Bausatz wird in 24 Einzelpaketen geliefert, um den zeitlichen und finanziellen Aufwand über einen größeren Zeitraum zu verteilen. Herr Whitworth hat seinen Bausatz als ganzes Paket bestellt, um die Portokosten niedrig zu halten (da steckt schon ein wenig Schwabe im Engländer!). Die Teile werden in England auf modernen CNC-Maschinen hergestellt, um eine hohe Qualität zu erreichen. Zum Bau des Fahrzeuges reicht eine Garage oder ein trockener Raum mit Beleuchtung, damit auch mal in ein paar Nachtstunden geschraubt werden kann. Der Dampfwagen ist kein ganz billiges Hobby. Nach der Anzahlung von 995 Euro kommt der gesamte Bausatz auf eine Summe von 15.755 Euro. Die 24 Einzelpakete kosten jeweils 615 Euro. Dafür bekommt man aber ein straßentaugliches Gefährt, das sogar eine Zulassung bekommen kann, um damit im öffentlichen Verkehr zu dampfen. Zumindest der Hersteller behauptet, man könne das Fahrzeug zulassen, das ist jedoch nur in England einfach. Herr Whitworth hat es probiert: in England hat er eine Zulassung bekommen, in Deutschland aber steckt der TÜV die Hürden für das Fahrzeug sehr hoch. Die Antwort auf seine Anfrage, welche Auflagen das Fahrzeug für eine Straßenzulassung erfüllen muss, listete

Bitte einsteigen zur Fahrt ins Grüne

viele Bedingungen im Behördendeutsch und nannte 17 Bauvorschriften. Falls ein Leser einen Mitarbeiter/in bei TÜV oder DEKRA kennt, der/die sich auf Spezialfahrzeuge versteht, würde sich Herr Withworth über eine Kontaktaufnahme freuen: s Website: www.chasco.de s Email: [email protected] Notgedrungen fährt das Lykamobile jetzt mit einem roten Nummernschild. Herr Whitworth hat dafür ein Gewerbe zur Entwicklung und Test von fahrbaren Dampfmaschinen angemeldet und so das rote Nummernschild erhalten, mit dem er ganzjährig fahren kann. Ganz billig ist das jedoch nicht. Im Jahr werden dafür 191 € Steuer und 550 € Versicherung fällig.

Das Full Size Steam Car Dieses Fahrzeug wurde einer 1898 gebauten Locmobile nachempfunden, das erste mechanisch angetriebene Fahrzeug der Welt. Der Bausatz wird mit neuzeitlichen Materialien auf CNC-Maschinen hergestellt. Insgesamt hat Steam Traction World bisher 60 Lykamobile hergestellt, aber in Deutschland gibt es nur ein fahrbereites Fahrzeug, das von Herrn Whitworth. Bei einem Leergewicht von 410 kg muss eine gute Bremsanlage verbaut sein, ansonsten bekommt der Fahrer bei Bergab-Passagen schnell große Augen. Im Bausatz sind daher vier leistungsfähige Scheibenbremsen enthalten. Die Endmontage und die Lackierung der Teile übernimmt der Erbauer. Das bedeutet,

Das Herzstück des Lykamobiles: die zweizylindrige Dampfmaschine

Die Sensoren für den Wasserstand im Kessel Maschinen im Modellbau 1¦ 15

In diesen Behälter wird das Dampföl eingefüllt

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SPEZIALITÄTEN

Der Brenner einer Heizungsanlage steckt im Körbchen

Metallteile müssen noch entgratet und vor dem Lackieren geschliffen werden. Der Wassertank muss innen und außen lackiert werden. Außen wie üblich mit Pinsel und Farbe, innen ist es noch einfacher: man füllt den Tank mit einem speziellem Tanklack, schließt den Deckel und den Auslass und dreht und wendet ihn in alle Richtungen. Anschließend wird die überflüssige Farbe abgegossen. Kritische Teile, zum Beispiel der Kessel, werden fertig gebaut geliefert. Er wird zweimal unter vollem Arbeitsdruck getestet, geprüft und mit Zertifikat geliefert. Der Kessel hat einen Arbeitsdruck von 250 lbs, das entspricht 17 bar. Der Kessel mit Brenner und die Dampfmaschine sind in der Karosserie

Sicherheit geht vor: Ein Feuerlöscher ist für den Notfall an Bord

unter dem Sitz eingebaut. Eine große Klappe unter dem Sitz kann für Wartungsarbeiten geöffnet werden. Bei Bauproblemen kann man sich an einen technischen Service des Herstellers wenden, allerdings sollte man des Englischen mächtig sein.

Der Bausatz Das ist schon ein Bausatz für große Jungs, immerhin entsteht hier ein Fahrzeug für zwei Personen, das auf der Ebene eine Geschwindigkeit von rund 50 km/h erreicht und zwar vorwärts wie rückwärts! Zum Aufbau des Wagens benötigt man ungefähr die Fläche eines Kleinwagens. Ein Maschinenpark ist hierzu allerdings nicht erforderlich, das hat mir auch

Das Lykamobile ist mit vier leistungsfähigen Scheibenbremsen ausgestattet

Herr Whitworth bestätigt. Nichts außer der Farbe muss zusätzlich angeschafft werden. Insgesamt 200 Arbeitsstunden hat Charles Whitworth an seinem Wagen geschraubt und gebaut. Der Bau beginnt mit dem Hauptrahmen im Kit 1 und endet mit der Polsterung für den Sitz im Kit 24. Jedem Kit liegen ausführliche Beschreibungen, Zeichnungen und Farbbilder bei. Der Wagen hat kein Getriebe und keine Kupplung, die braucht er auch nicht. Dafür hat er als Herz eine zweizylindrige Dampfmaschine. Zum Anfahren wird der Fahrhebel auf Vorwärts geschoben, der Dampf mit dem Gaspedal in die Maschine gelassen und schon tuckert das Lykamobile los. Der Kessel wird durch einen handelsüb-

Eine Handpumpe sorgt im Stau für den nötigen Wasserstand im Kessel Maschinen im Modellbau 1¦ 15

SPEZIALITÄTEN lichen Brenner befeuert, wie er in einer Hauszentralheizung Verwendung findet. Er ist in einem kleinen Weidenkorb an der Rückseite des Wagens versteckt. Da dieser Brenner üblicherweise mit 220 Volt betrieben wird, ist im Dampfauto ein Wechselrichter verbaut, um aus der 12-Volt-Bordbatterie eine Spannung von 220 Volt zu erzeugen. Es gibt zwar auf dem Markt Brenner mit 12-Volt-Versorgung, aber nur zu astronomischen Preisen. Als Auspuff sitzt hinter der Brennkammer ein übliches Ofenrohr, wie man es in jedem Baumarkt bekommt. Es muss ja kein Geräusch gedämmt werden, sondern es müssen nur die Abgase nach hinten gelenkt werden. Den Lärm, oder besser den Sound erzeugt nur die Dampfmaschine, und das hört sich an, als ob eine kleine Lokomotive anfährt. Der Brenner ist eigentlich für Heizöl gebaut, mit Diesel heizt der nicht richtig. Da man wegen der Zollbestimmungen in ein Auto kein Heizöl tanken darf, fährt Herr Whitworth eine Mischung 50/50 Diesel und Benzin. Aber eigentlich fährt das Auto ja nicht mit Heizöl, sondern mit Wasser, der

Brenner erwärmt ja nur das Wasser. An dieser Spitzfindigkeit arbeitet der Erbauer noch und versucht, beim Zoll eine Ausnahmegenehmigung für sein Vehikel zu bekommen. Im Lykamobile ist ein Tank für 45 Liter Wasser eingebaut. Das reicht je nach Gelände für eine Strecke von 10 bis 20 km. Eine mechanische Pumpe drückt das Wasser in den Kessel. Bei steilem Anstieg oder im Stau – da arbeitet die mechanische Pumpe nicht – muss

Große Blattfedern bieten ein angenehmes Fahrgefühl

Ein schnödes Ofenrohr führt die Abgase nach hinten Anzeige

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SPEZIALITÄTEN mit einer Handpumpe nachgeholfen werden. Das ist anstrengend, denn das Wasser muss immerhin gegen einen Kesseldruck von 17 bar eingepresst werden. Spätestens jetzt wird klar, warum Dampfmaschinen nur noch von Enthusiasten betrieben werden: Bei diesem Wasserverbrauch muss eine Strecke gut geplant werden. Der Sitz besteht aus Holz mit Stahlrahmen, hat eine Lehne aus gedrechselten Spindeln und eine Polsterung aus Leder. Gelenkt wir das Fahrzeug mit einer Pinnensteuerung, man hat eine richtige Lenkstange in der Hand. Im Fußraum gibt es nur zwei Pedale, Bremse und Gaspedal. Die Karosserie besteht aus Sperrholz, an der rechten Außenseite sind zwei Hebel angebaut, einer für vorwärts/ rückwärts und eine Handbremse, um das Fahrzeug sicher abzustellen. Die Handbremse Bald ist es soweit, bei einem Druck von 250 lbs kann man starten Die Infokiste mit Zündschlüssel und Notausschalter

spannt ein Stahlband um das Differenzial und sichert so das Fahrzeug gegen Wegrollen. Neben diesen beiden Hebeln ist eine große Hupe mit dickem Gummiball angebracht. Herr Whitworth hat mir aus seinen Fahrerlebnissen erzählt, dass Fußgänger auf die Hupe nur wenig reagieren. Daher hat er im Fußraum eine große Messingglocke angebracht – wie an einer Hotelrezeption –, die mit ihrem hellen Ton mehr Aufmerksamkeit erregt als die Hupe. Das Infoboard im linken Fußraum ist ein kleiner Messingkasten mit mehreren Leuchtdioden. Damit werden der Wasserstand im Kessel, im Wassertank und der Diesel im Tank angezeigt. Zusätzlich wird der Ladezustand der Bordbatterie angezeigt. Darin ist auch der „Zündschlüssel“ eingebaut, denn beim Betätigen dieses Schlüssels zündet der Brenner. Neben dem Board ist noch ein Notausschalter eingebaut, der die ganze Elektrik abschalten kann. Ohne moderne Technik kommt dieses Auto eben doch nicht ganz aus. Seitlich vom Sitz ist ein elektronischer Fahrradtachometer befestigt, um Fahrstrecke und Geschwindigkeit zu kontrollieren.

Technische Daten des Lykamobile

Leuchtdioden informieren über den Stand der Flüssigkeiten an Board

Ein Stahlrohrrahmen bildet das Grundgerüst, eine Kette bringt die Kraft der Dampfmaschine auf ein Stirnrad-Differenzial, dieses über Antriebswellen weiter auf die hinteren, luftgefüllten Speichenräder. Die Räder haben einen Durchmesser von 21 Zoll. Es sind Motorradreifen vom Typ AVON Speedmaster MK II. Die zwei Kolben der Dampfmaschine haben einen Durchmesser von 57 mm und einen Hub von 76 mm, gesteuert wird sie mit einem Hackworth-Ventilantrieb. Die Leistungsangabe wird typisch englisch angegeben, wie bei einem Rolls Royce: Ausreichend. Selbstverständlich ist eine Beleuchtungsanlage mit Scheinwerfern, Brems- und Blinklicht am Wagen verbaut – falls es am Abend mal etwas später wird. Denn mit Kerzenlicht fahren ist doof.

Abmessungen und Gewicht Länge: 2,2 m Breite: 1,4 m Höhe: 1,6 m Leergewicht: 410 kg

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SPEZIALITÄTEN Die Hupe hat nicht die erhoffte Wirkung

Fahrgefühle Wenn die Dampfmaschine kalt ist, dauert das Aufheizen des Kessels gut fünf Minuten. Beim Anheizen fühlt man sich wie im Heizungskeller, denn das Geräusch ist eben das gleiche. Der Brenner ist druckgesteuert; wenn der Kesseldruck erreicht ist, regelt er herunter und heizt wieder an, wenn der Kesseldruck fällt. Ein großes Manometer im Fußraum zeigt den aktuellen Kesseldruck an, bei 250 lbs kann es losgehen. Wahrscheinlich ist das typische Fauchen und Zischen beim Anfahren der Grund für die Begeisterung. Der Abdampf kommt in der Mitte unter dem Fahrzeug heraus und hüllt es beim Start in eine große Dampfwolke. Der Brenner arbeitet sehr sauber und ohne sichtbare Abgase. Damit das Dampfmaschinchen „wie geschmiert“ läuft, wird dem einströmenden Dampf ein spezielles Dampföl zugemischt und lässt die Zylinder flutschen. Dieses Fahrzeug erweckt auf der Straße mehr Beachtung als jeder hochpreisige Sportwagen und die Fragen sind den vorbeikommenden Zuschauern sichtlich in die Augen geschrieben. Die Sitzbank ist ausreichend für zwei erwachsene Menschen und die Blattfedern ermöglichen ein kommodes, gut gefedertes Fahrgefühl. Die hohe Sitzposition gibt einen erhabenen Rundumblick. Aber das Lykamobile ist ein typisches Schönwetterfahrzeug. Ein Dach ist nicht vorgesehen, alternativ wäre bei überraschendem Regen ein einfacher Regenschirm, oder stilecht Kleidung aus gewachster Baumwolle. Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Gas, Bremse, Lenkgestänge und die Klingel, welche die Hupe ersetzt

Eine Wanne unterhalb der Dampfmaschine fängt diverse Flüssigkeiten auf

Ganz links sind die Dampfauslässe der Maschine, die große Kette überträgt die Kraft auf das Differenzial

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SPEZIALITÄTEN

Zwei Scheinwerfer und Blinker, alles straßentaugliche Zubehör ist vorhanden

Nach der Fahrt

Ein liebevolles Detail am Lykamobile: Die Befestigung des Rückspiegels Diese Zulassung für den Straßenverkehr ist leider nur in England gültig

Wie jedes Fahrzeug brauch auch das Lykamobile regelmäßige Pflege. Wasser enthält Kalk, daher entsteht beim Erhitzen von Wasser im Kessel Kesselstein und diese Kalkablagerungen sinken zum Boden des Kessels. Damit im Röhrchengewirr nichts verstopft, wird regelmäßig ein Blowdown durchgeführt. Dazu wird ein großes Ventil an dem unter Druck sehenden Wassertank geöffnet, und in einer großen Wolke zischen dann Wasser und Dampf heraus und schwemmen so die Ablagerungen aus dem Kessel. Die Bordbatterie muss regelmäßig mit einem externen Ladegerät geladen werden, denn das Fahrzeug selbst besitzt keine eigene Lichtmaschine. Dass dieses Fahrzeug liebevoll von Herrn Whitworth gepflegt und gewartet wird, ist garantiert und der Fahrspaß für viele Jahre gesichert.

Info und Bezug Steam Traction World 33 Alvis Way, Daventry, NN11 8PG. England Tel: +44 (0)1327 301030 Fax: +44 (0)1327 300808 [email protected] www.steamtractionworld.com/index.htm

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SPEZIALITÄTEN Wie schon erwähnt, muss die Bastelkasse für den Erwerb dieses Bausatzes entsprechend gefüllt sein. Dafür erhalten Sie einen echten Hingucker und können mit einer Dampfmaschine nicht nur Dampf erzeugen oder Zubehör antreiben, sondern damit Spazierfahrten unternehmen und ein einmaliges

Fahrgefühl erleben. Reparaturen können Sie garantiert selber ausführen, denn Sie kennen jedes Einzelteil Ihres Lykamobiles. Vielleicht gibt es ja irgendwo in der Republik sogar einen angefangenen Bausatz, den ein Schrauber nicht vollendet hat. Eine überregionale Kleinanzeige bei einem großen Internet-

händler (321, meins) bringt hier eventuell Erfolg. Sollten Sie einmal das Lykamobile von Herrn Whitworth selber ansehen wollen, treffen Sie ihn in den Sommermonaten auf einer der vielen Echtdampf- und Oldtimertreffen. Oder Sie schreiben ihm eine E-Mail… Blow-Down zum Ausschlämmen von Kesselstein, es dampft gewaltig!

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MOTOREN

Stationärmotor „Nanzy“ Rolf Helmrich Der Nanzy-Motor ist ein luftgekühlter Viertakter mit Drehzahlsteuerung nach dem Hit&Miss-Prinzip im Maßstab ca. 1:2. Gebaut wurde das Original um 1910 von der Fa. Weaver & Whittle of Lebanon/PA, USA. Er diente zum Antreiben von Pumpen, Waschmaschinen und sonstigen kleinen Maschinen im Haushalt und in der Landwirtschaft. Die Abmessungen betrugen 177×254×432 mm (L×B×H), Gewicht 45 kg.

Das Modell entstand aus Gussteilen der Fa. Bob Herder Califon, N.J. (www.bobherder. tripod.com/index.htm). Der Bausatz besteht aus insgesamt 9 Gussteilen: Ständer, Schwungräder, Kurbelwellenlagerdeckel, Zylinder und Ventilkopf aus Grauguss; Vergaser, Kontaktplatte und Pleuel aus Bonzeguss. Zwei fertigbearbeitete Zahnräder und vier Zeichnungsblätter liegen dem Satz bei. Die Maschinen im Modellbau 1¦ 15

MOTOREN

Ventilkopf mit Einlassventil als Flatterventil, Zündkerze CM-6, Auspuff mit Trichter und Ansaugleitung vom Vergaser

Vergaser aus Messing-Vierkant mit Düsennadel und Luftregelung (über der Befestigungsschraube), angebaut am Bodentank im Fuß des Sockels

Der Tropföler mit Schauglas von einem Fläschchen aus der Apotheke

Zündboxkiste mit den Zündkabel (rot) und Masse (schwarz) und den Anschlüssen zum Laden des Akkus

Qualität der Gussteile ist sehr gut, die Lieferung erfolgte prompt ohne Hindernisse. Den Bausatz erwarb ich im September 2013 für ca. 280,- €, einschließlich Zoll und Steuer. Das Modell ist 152,0 mm lang, 152,0 mm breit und 240,0 mm hoch. Der Kolbendurchmesser beträgt 28,0 mm, der Hub 38,0 mm, und das Schwungrad hat einen Durchmesser von 152,0 mm. Für die Unterbrecher-Zündung wird die Hochspannung für den Funken von einer 6-V-Elektronik-Zündanlage erzeugt. Die Hit&Miss-Drehzahlsteuerung wird von einem gebogenen Messingstück ausgelöst, das auf dem Schwungrad einseitig drehbar befestigt ist. Bei erhöhter Drehzahl wird das Gewicht leicht angehoben und drückt dann gegen ein Winkelstück, das nun gegen den Auslassventilstößel drückt und arretiert. Somit bleibt das Auslassventil geöffnet und der Motor kann nicht mehr verdichten. Er wird nun langsamer, der arretierte Stößel wird von einer Feder wieder gelöst und das Ventil kann wieder schließen. Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Der Ständer Begonnen wurde mit dem Ständer- oder Fußgussteil. Dieses Teil beinhaltet einmal das Kurbelgehäuse und zum anderen den Bodentank. Zuerst wurden die Flächen für den Zylinder und den Boden plangefräst und auf der Bodenseite noch ein Ansatz für das Bodenblech vorgesehen. Das 3-mm-Blech wird später mit zwei M3-Schrauben und kraftstofffester Dichtungspaste dicht verschraubt. Nun wird der Ständer um 90° gedreht und mit der Öffnung nach oben mittig ausgerichtet und festgespannt, um dann die Lageraufnahme an der Nockenwellenseite zu bohren. Die Bohrung hat die Größe des Bronzebuchsenlagers der Kurbelwelle. Die obere Öffnung wird auf das Maß des Lagerdeckels mit dem Ausdrehkopf ausgedreht. Jetzt kommen die beiden Zahnräder ins Spiel. Da diese ja US-Modul haben, muss man sich genau an den Abstand in der Zeichnung halten. Das kleine Rad hat 14 Zähne, das Große hat 28 Zähne. Zahnräder mit Modul 1 mit 18 Zähnen und mit 36 Zähnen

haben ähnliche Abmessungen. Werden die beigefügten Räder verwendet, dann beträgt das Stichmaß 26,6 mm. Um dieses Maß wird das Gussteil zur Zylinderkopffläche verfahren, um dann durch die Öffnung des Lagerdeckels die 9,5-mm-Bohrung für die Nockenwelle zu bohren. Eine Bronzebuchse (AD 9,53 mm, ID 6,0 mm) wird als Lager in das Loch gepresst. Das kleine Zahnrad kommt später auf die Kurbelwelle und wird auf 12 mm, das große Zahnrad auf 6 mm aufgebohrt. An den vorgegebenen Punkten des Gussteils kommen einmal die beiden Bohrungen zum Einfüllen des Kraftstoffs, zum anderen die beiden 5-mm-Bohrungen zur Befestigung des Motors. Diese beiden Bohrungen liegen außerhalb des Tanks. Nun fehlt noch die Bohrung mit Gewinde M 8×0,75 für den Vergaser. Der Lagerdeckel ist eine einfache Dreharbeit mit der Bohrung für das Bronzelager und den Löchern für die Befestigung am Ständer. Wichtig ist die Ansatzfläche für den späteren Bronzehalter mit dem Unterbrecher,

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MOTOREN

Nahaufnahme des Gussteilhalters mit dem Unterbrecherstift, der auf den Nocken trifft (unten), darüber das Winkelstück mit Sperrklinke, das bei erhöhter Geschwindigkeit in den Auslassventilstößel einrastet (rechts), oben ein Unterbrecher für den Zündkreis

Ansicht des Rippen-Zylinderkopfes mit Öler, Gemischsaugleitung vom Vergaser zum Ventilkopf, Kurbelwellendeckel mit Bronzegleitlager

der Stößelführung für das Auslassventil und dem Verriegelungshalter für die Hit&MissSteuerung.

Kurbelwelle und Nockenwelle Um die Kurbelwelle aus dem Vollen zu drehen benötigt man einen Stahlklotz von 180 mm Länge, 35 mm Höhe und 16 mm Stärke. Der Versatz beträgt 19 mm. Ich habe die Kurbelwelle aus 12-mm-Silberstahl und Teilen zusammengesteckt, verstiftet, mit Silberlot hartverlötet und dann fertiggedreht und bearbeitet. Auf die Nockenwelle aus 6-mmSilberstahl wird das große Zahnrad mit Hilfe eines Klebers fest aufgepresst. Den kleinen Nocken zur Betätigung der Stößelstange habe ich aus Stahl gefräst und gefeilt. Eine M2,5Madenschraube dient zur Befestigung auf der Nockenwelle.

Schwungrad mit Riemenscheibe und dahinterliegendem Fliehkraftgewicht. Gewicht links am Schwungrad drehbar befestigt, arretiert in der Mitte mit einem 3,0-mm-Stift in einer 5,0-mm-Bohrung (Spiel) und zurückgehalten mit einer einstellbaren Zugfeder

Zylinder mit Kopf, Pleuel und Kolben Kommen wir zum Zylindergussteil. Das Gussteil ist Zylinder und Kopf zugleich. Im Futter fest eingespannt wird die Flanschfläche zum Ständer plangedreht und dann die Laufbuchse passend zum Kolben ausgedreht und gehont. Ich habe etwas größer ausgedreht und eine dünne gehonte Laufbuchse von 67 mm Länge eingepresst. In diesem Fall hat der Kolben nur 26 mm Durchmesser, sonst 28 mm. Wenn man für dieses Maß keine Ringe bekommt, kann man diese ja auch aus Grauguss oder Bronze selber herstellen. In einem anderen meiner Motoren laufen solche Bronzeringe einwandfrei. Ich habe mich an der gegebenen Laufbuchse orientiert und fertige Ringe aus Grauguss genommen. Durch den Flansch des Gussteiles werden noch die beiden Bohrungen für die Stift-

schrauben zur Befestigung auf dem Ständer gebohrt und auf den Rand noch eine Bohrung in den Zylinder mit 5×0,5-mm-Gewinde für den Tropföler. Den Öler habe ich aus Messing mit einem vorhandenen kleinen Glas von ca. 19 mm Durchmesser und 25 mm Länge gemacht. Im oberen Teil im Bereich des Kopfes wird die Fläche zur Aufnahme des Ventilkörpers gefräst und nach Maß das Loch für die Verbindung zum Ventilkörper gebohrt. Der Kolben (26 mm Durchmesser und 41 mm lang) ist aus Alu und eine leichte Dreharbeit. Für die Aufnahme des Pleuels im Kolben wird dieser 10 mm breit ausgefräst und dann im rechten Winkel noch das Loch für den Bolzen gebohrt. Die Ringnuten richten sich nach dem Maß der Kolbenringe. Das Bronzegussteil für den Pleuel wird nach Zeichnung Maschinen im Modellbau 1¦ 15

MOTOREN Anschlussleiste für Masse (schwarz) und Unterbrecher (gelb). Oberhalb der Befestigungsschraube der Messingfüllstöpsel für den Kraftstoff

gefräst und gebohrt. Stichmaß ist hier 70 mm. An der Kurbelwellenseite wird nach dem Bohren der zwei Löcher das Gussteil mit einem dünnen Kreissägeblatt geteilt und dann fertigbearbeitet.

Wenn man jetzt alle fertigen Teile zusammenbaut, so ist der Motor in seinen äußeren Dimensionen schon fast fertig, aber jetzt kommen die etwas schwierigeren Teile.

Ventilkörper mit Ventilen Die Schwungräder Die Schwungräder werden beide auf das Maß 150×19 mm gedreht und mittig auf 12 mm aufgebohrt. Befestigt auf der Kurbelwelle habe ich die Schwungräder mit einem 3-mm-Keil. Das Rad auf der Nockenwellenseite bekommt noch einige zusätzliche Bohrungen zur Aufnahme des Fliehkraftgewichtes. Das Gewicht aus 8-mm-Vollmessing wird nach Vorgabe gefräst und gefeilt und anschließend beweglich mit dem angegebenen Spiel am Schwungrad befestigt. Eine kleine Rückholfeder zieht das Gewicht in die Ausgangsstellung zurück.

Das verrippte Ventilkörpergussteil, das die Zündkerze, das Einlass- und das Auslassventil aufnimmt, ist schon etwas aufwendiger in der Bearbeitung. Das Gussteil wird mit der Planfläche nach außen ins Futter gespannt und in der Länge nach Maß abgedreht. Das Loch für das Einlassventil, der Raum mit dem Sitz für das Auslassventil und das Loch für die Ventilführung sollten in einem Gang gebohrt werden. Zuerst die 3-mm-Bohrung für die Ventilführung, dann die erweiterte 12-mmBohrung mit dem 45°-Sitz für das Ventil und zum Schluss das M14×1-Gewinde für den

Einlassventilkörper. Dieses Teil aus Messing oder Bronze bekommt ebenfalls eine 3-mmBohrung und einen leichten 45°-Sitz. Das M14×1-Außengewinde sollte so geschnitten werden, dass der Einlassventilkörper dichtend auf den Graugusskörper geschraubt werden kann. Dafür bekommt das Messingteil im oberen Bereich noch einen Schlüsselansatz. Die Zündkerzenbohrung mit dem M10×1-Gewinde für die CM-6-Kerze kommt an die vorgesehene Position. Die beiden 8-mm-Bohrungen für die Vergaserleitung und für den Auspuff werden genau nach Zeichnung platziert. Hier muss gegebenenfalls noch etwas von den Rippen abgefräst werden. Nun die Bohrung zum Zylinderkopf. Den Mittelpunkt der Zylinderkopfbohrung auf das Ventilkörpergussteil übertragen und auf 9 mm bohren. Mit einem kurzen Messingrohrverbindungsstück den Graugusskörper auf den Zylinderkopf aufstecken und genau senkrecht zum Zylindergussteil ausrichten und festspannen. Nun werden die beiden Befestigungsschraubenlöcher mit dem Gewinde M3 oder M4 gebohrt und geschnitten. Diese werden je im 45°-Winkel schräg vom Ventilkörper aus in die Planfläche am Zylinderkopf gebohrt. Diese Verbindung muss absolut passgenau und später absolut dicht sein. Die Ventile mit einem Durchmesser von 11,0 mm und mit einem 3,0-mm-Schaft sind verschieden lang. Das kürzere ist 29,0 mm lang (Einlass), das längere ist 51,0 mm lang (Auslass). Die Herstellung ist normale Dreharbeit, wichtig ist die 45°-Dichtfläche. Die fertigen Ventile sollten später auf ihren Sitz eingeschliffen werden, denn undichte Ventile sind die häufigste Ursache für ein Nichtstarten des Motors. Für die Einlassfeder habe ich 0,5-mmFederdraht genommen, die Auslassfeder ist aus 0,8-mm-Draht. Das Einlassventil ist ein Flatterventil ohne Steuerung. Es wird durch den Unterdruck geöffnet.

Bronzegusshalter und Vergaser Nun zu dem bereits erwähnten Bronzegussteil, an dem der Unterbrecher, die Stößelstange und die Hit&Miss-Steuerung befestigt werden. Zu diesem Gussteil gibt es eine extra Zeichnung in doppelter Größe, auf der die Vielzahl der einzelnen Kleinteile genau erklärt werden. Auch die Bilder zeigen die Anordnung der Teile recht gut. Allein die Hebelanordnung für die Sperrklinkenrastung und den Maschinen im Modellbau 1¦ 15

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MOTOREN Fliehkraftregler der Hit&Miss-Steuerung sind schon einige Blicke wert! Auch der kleine Unterbrecher wird durch die Drehung des Ventilnockens betätigt. Für die richtige Einstellung sorgt ein Langloch auf dem Bronzegussteil. Das Vierkantloch für die Stößelstange wird nach dem Bohren mit der Feile auf Maß gebracht. In die Bohrung mit dem 8×0,75-Gewinde am Sockel kommt der Vergaser. Dafür liegt dem Materialsatz ebenfalls ein kleines Bronzegussteil bei, das mir aber nicht so gut gefiel. Ich habe den Vergaser aus Messingteilen nach Zeichnung komplett selbst angefertigt. Die Verbindungsleitung zum Ventilkopf ist ein gebogenes 8-mm-Messingrohr. Als Auspuff dient ein gebogener Kupferfitting mit einem kleinen Alutrichter, um ein wenig vom Motorgeräusch zu hören.

Komplettierung Da nun alle Teile fertig sind, wird der Motor zum ersten Testlauf komplett zusammengebaut und eingestellt. Beim leichten Durchdrehen mit der Hand kann man beim Verdichtungstakt erkennen, ob alle Ventile und Verbindungen

Auf der Intermodellbau zeigte ich außer dem Nanzy-Motor auch einen liegenden, luftgekühlten Ottomotor, einen Eigenentwurf ohne genaues Vorbild. Motordaten: 46,0 mm Kolbendurchmesser, 70,0 mm Hub, 305,0 mm Schwungraddurchmesser, 25,0 kg Gewicht dicht sind. Ist ein leichter Widerstand vorhanden, dann ist alles O.K. Wenn nicht, dann wird der Motor auch nicht laufen. Die Steuerzeiten liegen für die Zündung kurz vor OT (ca. 10°), für das Auslassventil liegt der Öffnungsanfang 25° vor UT und das Ventil sollte kurz nach OT ( ca. 10°) wieder geschlossen sein. In der Zündbox befindet sich die Elektronikzündung mit einem 6-V-Akku, die von einem Bekannten selbst gebaut wurde. Man

kann natürlich auch eine normale Zündspule nehmen. Hier ist auf einen sehr kleinen Abreißfunken zu achten. Als Kraftstoff nehme ich vorzugsweise Aspen, ein Alkylatbenzin. Es zündet gut, riecht und qualmt nicht. Der Kraftstoff ist sogar in einigen Baumärkten zum Preis von ca. 20 € für 5 Liter erhältlich. Dieser vollgekapselte Motor hat ein ruhiges Laufverhalten und wird bei angemessener Drehzahl auch nach längerer Betriebszeit nicht heiß. Anzeige

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RUBRIK

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IN DER WERKSTATT UNTER DAMPF

Old Smoky mit Zwillingsmaschine – gasbeheizt und ferngesteuert Dr. Dieter Zwingel In meiner „Spielzeugsammlung“ hatte ich seit langem eine WilescoDampfwalze. Als dieses Modell vor einiger Zeit mit Funkfernsteuerung angeboten wurde, wollte ich natürlich meine Walze auch entsprechend aufrüsten. Die Fernsteuerung sollte aber richtig funktionieren, das heißt mit einer umsteuerbaren Dampfmaschine. Zur Realisierung dieses Vorhabens waren eine Menge von Änderungen erforderlich, bis das Modell schließlich in Betrieb genommen werden konnte.

Die Zwillings-Dampfmaschine In meinen Schätzen fand ich noch eine kleine stehende Wilesco-Dampfmaschine, die offenbar denselben Zylinder hatte wie meine Dampfwalze. Es lag also nahe, aus beiden

Teilen eine Zweizylinder-Dampfmaschine zu machen. Da der Platz auf dem Kessel doch recht beschränkt ist, musste ich die Umsteuerung bezüglich der Zylinder hinter die Kurbelwelle verlegen. Dabei wurden die

1 10 CAD-Konstruktion des umsteuerbaren Zweizylinder-Triebwerks Maschinen im Modellbau 1¦ 15

UNTER DAMPF originalen Pleuelstangen und Steuerungshebel weiter verwendet. Die Verbindung der beiden Dampfmaschinen geschieht über ein zentrales Messing-Koppelelement. Die ursprünglichen Befestigungsschrauben der Pleuelstangen wurden ersetzt durch Messingzylinder mit Gewindeansatz und diese wurden in das Koppelelement unter einem Winkelversatz von 90° eingepresst. Die Steuerstangen beider Maschinen treiben mittels des originalen Exzenters eine einfache Heusinger-Steuerung an, die ihrerseits wieder die originalen Schieber betätigt. Die Exzenter sind in der Kulisse, welche bei Wilesco-Maschinen normalerweise die manuelle Umstellung auf Rechts- oder Linkslauf bewirkt, durch eine Schraube in der jeweiligen Endstellung festgelegt. Die Schieberstangen müssen zur Umgehung der Kurbelwelle gebogen ausgeführt sein, außerdem sind sie in der endgültigen Ausführung in der Länge justierbar. An ihrem hinteren Ende werden sie mittels einer oben liegenden Steuerwelle und eines Hängeeisens in der Höhe verstellt, so dass je nach ihrer Position in der Schwinge der Heusinger-Steuerung ein Umsteuern der Maschine möglich ist. Die gesamte Dampfmaschine ist auf einem 1-mm-Messingblech montiert und an den ursprünglichen Befestigungspunkten auf den Kessel aufgesetzt. Bild 1 zeigt die CADKonstruktion der Zwillingsmaschine, Bild 2 die Ausführung.

Das fertiggestellte ZweizylinderTriebwerk, hier noch mit einem einfachen Hebel zur Umsteuerung

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Kessel mit Flammrohr; ein CuDraht dient als Montagehilfe

3 10 4 10 Die Rauchkammer; links oben ist das horizontal angebrachte Sicherheitsventil sichtbar

Der Kessel wird leistungsfähiger Ein Zwillingstriebwerk braucht naturgemäß mehr Dampf als eine Einzylindermaschine. Ich versuchte daher, den Kessel etwas „aufzurüsten“. Dazu fertigte ich ein Flammrohr an, das aus Messingrohrstücken hartgelötet wurde (Bild 3). Das Rohr wurde hart in entsprechende Bohrungen des Kessels eingelötet. Ein in dem Rohr weich eingelöteter Kupferdraht (Bild 3) diente als Einfädelhilfe und wurde nach dem Einlöten entfernt. Der Abdampf wird in die „Rauchkammer“ geleitet (Bild 4) und gibt im Betrieb eine sehr schöne Abdampfwolke. Der Kessel wurde im vorderen Teil mittels einer Umkleidung aus Holzstäbchen isoliert, die mit 3 Spannbändern aus Messing versehen wurde und damit sehr gut aussieht. Als Brenner verwendete ich zunächst einen Spiritusbrenner mit zwei Flammstellen. Dieser Brenner war aber bei längerem Betrieb nicht zufriedenstellend. Ich ersetzte ihn durch einen Gasbrenner der Firma BIX. Es handelt Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Ablenkbleche zur Führung der Brennergase in der „Feuerbüchse“

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UNTER DAMPF Montage des Gastanks links am Führerstand. Vor dem Hinterrad ist der an der Feuerbüchse angebrachte Piezozünder sichtbar. In der „Kiste“ im Führerstand ist die Elektronik der Fernsteuerung untergebracht

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sich um das Modell BIX 026 für WilescoKessel. Dieser Brenner ist mit einem Preis von ca. 66 britischen Pfund zwar nicht gerade billig, aber jeden Penny davon wert. (BIXProdukte findet man unter forest-classics. co.uk). Mit dem neuen Gasbrenner wurde jetzt ein sehr guter Dauerbetrieb möglich. Die Kesselheizung erfolgt bei dem ursprünglichen Wilesco-Konzept nur von der Außenseite des Kessels. Um das Flammrohr besser zu nutzen, wurden unterhalb des Kessels einige Ablenkbleche eingebaut, welche die Gase des Brenners besser an das Flammrohr heranführen (Bild 5). Die Einzelteile sind aus 1-mm-Alublech hergestellt. Der Gastank ist seitlich am Führerstand befestigt (Bild 6) und gut zugänglich. Die Dampferzeugung des Kessels ist jetzt völlig ausreichend. Die Zündung des Brenners er-

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folgt inzwischen mittels eines Piezoelements, das aus einem Kerzenanzünder ausgebaut wurde und seitlich an der Feuerbüchse angebracht ist.

fach die Steuerung in die Nulllage gebracht wird. Die Fahreigenschaften sind jetzt wirklich überzeugend.

Die Fernsteuerung entsteht Für die Fernsteuerung verwendete ich eine 2-Kanal-Steuerung, die von einigen Discountern zusammen mit Modellautos sehr günstig angeboten wird. Die ursprüngliche Elektronik steuerte einen Drehspul-Stellmotor für die Lenkung an (nur rechts – links) sowie den Antriebsmotor (vorwärts – rückwärts). Ich habe sie zu Ansteuerung von jeweils zwei Relais pro Kanal verwendet, durch die wiederum je ein Miniatur-Servo angesteuert wird. Die Schaltung für einen Kanal ist in Bild 9 dargestellt. Eines der Servos treibt über ein Zahnrad die Lenkung direkt an. Das Zahnrad wurde unter dem Lenkrad auf die Lenkwelle gelötet.

Der Antrieb wird überarbeitet Ursprünglich war bei der Walze nur das linke Hinterrad mittels einer Messinggabel, welche zwischen die Speichen eingriff, angetrieben. Das ergab, insbesondere auf glattem Untergrund, kein überzeugendes Fahrverhalten. Ich konstruierte daher unter Benutzung der ursprünglichen Messinggabel ein Differential, das einen gleichmäßigen Vortrieb und gute Kurvenläufigkeit ermöglicht. Bild 7 zeigt die CAD-Konstruktion des Antriebs, Bild 8 die Realisierung des Differentials im Modell. Auf das Ausrücken des Antriebs konnte verzichtet werden, da zum Anhalten des Gefährts ein-

Der fertig gestellte Antrieb mit Differential

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Schaltbild eines Kanals der Servo-Ansteuerung: Relais 1 und 2 werden direkt von der Platine des ferngesteuerten Modellautos angesteuert

CAD-Konstruktion des Antriebs Maschinen im Modellbau 1¦ 15

UNTER DAMPF CAD-Konstruktion des UmsteuerAntriebs

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Die Lenkung ist somit auch manuell mittels des Lenkrads möglich. Das zweite Servo treibt über eine Seilscheibe und ein Miniatur-Stahlseil (bekommt man als Skalenseil für alte Röhrenradios) die Steuerwelle an, welche jeweils über Hängeeisen die Gleitsteine in der Kulisse der HeusingerSteuerung verschiebt. Bild 10 zeigt die CADKonstruktion des Umsteuer-Antriebs, die Bilder 11 und 12 zeigen dessen Umsetzung im Modell. Die zunächst geplante Ankopplung mittels eines Stahldrahts und eines auf der Steuerwelle befestigten Hebels, der in Bild 2 noch zu sehen ist, hatte sich nicht bewährt. Die Elektronik ist unauffällig in einer Kiste im Führerstand untergebracht. In Bild 6 sieht man auch die daraus hervorragende Antenne. Zur Stromversorgung sind vier .AAAZellen unterhalb des Führerstandes angebracht (Bild 13). Zunächst hatte ich hierfür vier AA-Zellen unter dem Dach montiert, was sich infolge der Wärmeentwicklung des Maschinchens aber nicht bewährte. Als besonderer Gag ist am Führerstand eine Rücklicht-Laterne angebaut, die bei eingeschalteter Elektronik als Kontrolllampe rot leuchtet.

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Der UmsteuerAntrieb im Modell

UmsteuerAntrieb und LenkungsServo im Modell

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Die Dampfwalze läuft Der Führerstand wurde noch mit einem Manometer ausgestattet, durch dessen Anschlussrohr auch der Kessel mit Wasser befüllt werden kann. Entleert wird er durch Abschrauben des Sicherheitsventils, das unmittelbar hinter dem Schornstein horizontal auf dem Kessel angebracht ist. Nach dem Zusammenbau wurde die Dampfwalze mit normalem Autolack aus der Sprühdose passend lackiert. Bild 14 zeigt die linke Seite des Modells zusammen mit dem Sender der Fernsteuerung. Das Modell lief auf Anhieb zu meiner vollen Zufriedenheit. Es macht schon einen Heidenspaß, mit der Fernsteuerung hin- und herzufahren und außerdem auf engem Raum rangieren und wenden zu können. Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Die Stromversorgung der Fernsteuerung. Gut zu sehen ist auch der BIX-Gasbrenner

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Das fertige Modell mit dem Sender der Fernsteuerung

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UNTER DAMPF

(Teil 2)

Dampfboot »Smoky« Arthur Rossi In Teil 2 möchte ich zunächst die Beschreibung vom Aufbau der Dampfanlage vervollständigen, anschließend widmen wir uns dem Bau des Bootsrumpfes, in dem die Anlage schließlich untergebracht werden soll.

Erster und zweiter Arbeitskreis Im ersten Arbeitskreis wird der Dampf vom Dampfventil am Kessel über den Öler zur Maschine geleitet. Die Stellungen „Neutral“, „Vorwärts“ und „Rückwärts“ werden mit einem Drehschieber geregelt. Die Drehzahl

der Maschine wird mit dem gesteuerten Dampfventil reguliert. Im Ölabscheider wird das Öl des Abdampfs abgeschieden, und der gereinigte Abdampf wärmt im Wärmetauscher (wenigstens war es so geplant) das Speisewasser vor. Anschließend wird der Abdampf aufgeteilt. Ein Teil entweicht dem Kamin und der Rest durchströmt die Kartuschenheizung, bis er im Speisewassertank vollständig entspannt. Im zweiten Arbeitskreis fördert die Pumpe das Wasser vom Speisewassertank durch den Wärmetauscher (später nicht mehr nötig, da durch Abdampf genügend aufgewärmt) und über das gesteuerte Oderventil entweder in den Kessel oder bei genügend Wasser im Kessel zurück in den Speisewassertank. Damit kein Druck im Tank entstehen kann, ist eine Entlüftungsleitung zum Kamin eingebaut.

Laufversuche und Einbau Nach ersten Laufversuchen mit Druckluft begann die buchstäblich „heiße Phase“ mit Testläufen unter Dampf. Das System funktionierte insgesamt auch so, wie ich es mir vorgestellt hatte. Die komplette Anlage wies samt Maschinenbrett ein Gewicht von 9,5 kg auf, hinzu kamen noch etwa 1,5 l Wasser. Für den Einbau in den Rumpf musste nun alles, bis auf die Maschine, den Ölabscheider und die Pumpe, wieder abgebaut werden. Beim Einbau war darauf zu achten, dass das Stirnrad auf der Maschinenwelle mit dem fest eingebauten Zwischenstirnrad fluchtete und das nötige Spiel vorhanden war. Die unteren Verrohrungen wurden noch vor dem Einbau des Kessels montiert; der Zugriff zu den Verschraubungen ist da noch einfacher. Nach dem Kesseleinbau Maschinen im Modellbau 1¦ 15

UNTER DAMPF

Das Spantgerüst auf dem Baubrett Mit der Bohrlehre wir die Bohrung für das Stevenrohr eingebracht

Aufbringen der Beplankung: hier eine typische „Bananenplanke“

erfolgten die restliche Verrohrung und der Einbau des Servo-Steuergestänges. Die Servos selbst hatte ich schon vorher in den noch leeren Rumpf eingebaut. Im Vorschiff schloss ich die Kartuschenheizung wieder an die Rohre an und am hinteren Schott montierte ich endgültig den Speisewassertank. Der Einfüllstutzen lässt sich durch eine Bohrung im Brückendeck auf den Tank schrauben. Es war nun Zeit für einen ersten Dampfversuch im Rumpf. Es funktionierte wieder alles, wie es sollte. Die Maschine lief gut an und die Drehzahl war da noch nicht so wichtig, die Pumpe pumpte und die Schiffsschraube drehte sich, nur der heiße Rücklauf in den Speisewassertank gefiel mir nicht so sehr. Der Abdampf am Kamin „rauchte“ mit einer enormen Dampfwolke vor sich hin. Maschinen im Modellbau 1¦ 15

Die typische Klinkerform am Heck

Das Ganze war schön anzusehen. Größere Probleme sollten sich erst später einstellen.

Der Rumpf In einer Modellbauzeitschrift hatte ich den Riss eines 5,6-m-Motordingis entdeckt. Die Linien versprachen einen ansprechenden und an den richtigen Stellen tragenden Rumpf, tragend gerade dort, wo Kessel und Maschine sitzen. Ich veränderte den Riss noch etwas und vergrößerte ihn auf die Maße meines Modells. Die Länge des Rumpfs beträgt 1.045 mm und die Breite über die Scheuerleisten 360 mm. Das Boot braucht mindestens 100 mm Wassertiefe, damit es nicht aufsitzt. Die Spiegelbreite auf Deckshöhe beträgt 275 mm, die Plicht ist 230 mm lang, vorn 220 mm und achtern 185 mm breit. Der Maschinenraum hat zwischen den Schotten eine

Länge von 380 mm, er ist achtern 230 mm und vorn 185 mm breit. Das „Gasdreieck“ nahe dem Bug ist 130 mm lang und kann knapp die Gaskartusche samt Heizung aufnehmen. Der Rumpf wiegt 6 kg. Hinsichtlich der Beplankung entschied ich mich für einen Klinkerbau. Diese Art des Rumpfbaus war Neuland für mich, und ich musste mich mithilfe eines Buchs schlaumachen, wie man das bewerkstelligt. Zu den Vorbereitungen gehört das Baubrett, eine Tischlerplatte. Auf dem Brett wird der Mittelriss angezeichnet und im rechten Winkel dazu werden die Anschlaghölzer für die Spanten, den Spiegel und den Steven aufgeleimt. Die Spanten sägte ich als Rahmen aus. Alle Spanten, der Spiegelrahmen und auch der Steven wurden von der Konstruktionswasserlinie aus um 230 mm verlängert, über

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UNTER DAMPF

Die Klinkerbeplankung macht ordentlich was her

Das Deck wird verlegt

Kopf auf die Mittellinie ausgerichtet und an die Anschlaghölzer geleimt. Die Spanten für das Gasschott im Vorschiff, das Brückendeckschott, das PlichtEnde, den Spiegel und den Vorsteven sind bleibende Rumpfelemente. Sie sind aus was-

Blick in den noch leeren Rumpf

Der Admiralitätsanker

serfestem Birkensperrholz (100×6 mm) gefertigt. Die Hilfsspanten erstellte ich aus preiswerterem 6-mm-Pappelsperrholz und ersetzte sie später durch formverleimte Spanten. Nach dem Einsetzen der Balkweger und des Kiels, die natürlich nicht mit den

Hilfsspanten verleimt werden dürfen, kann gestrakt werden. Das Totholz wird dem Kiel angepasst und anschließend verleimt. Der halbrund formverleimte Spiegel wird auf das Spiegelspant geleimt und nach dem Trocknen fluchtend gestrakt. Da die 3 mm starken Aviatik-Sperrholz-Plankengänge später mit Beize und Klarlack behandelt werden, muss die Abwicklung genau stimmen. Es gibt keine Möglichkeit, Buckel an der Außenhaut plan zu schleifen, denn das Deckblatt ist viel zu dünn. Auch Senken mit Spachtel aufzufüllen ist nicht möglich, da gebeizt und mit Klarlack gearbeitet wird.

Klinkerbauweise

Die Plichtkassette

Nach diesem vorbereitenden Planken erfolgte der etwas anspruchsvollere Teil, nämlich das Planken in Klinkerbauweise. Ich hatte schon etwas Respekt vor dieser Bauart, denn in dem schlauen Buch fiel mir als Erstes der folgende Satz auf: „Das Planken erfordert Feingefühl, genaues Arbeiten und ein wenig mehr Zeit“. So vorbereitet nahm ich auch den zweiten Maschinen im Modellbau 1¦ 15

UNTER DAMPF

Ein Dach für die Plicht

Schwimmprobe mit Flaschenballast

Arbeitsgang des Beplankens in Angriff. Auf jeder Seite waren zwölf Plankengänge vorgesehen. Deshalb riss ich auf der Abwicklung von Spanten und Steven eine 12erTeilung auf und erstellte eine Tabelle mit den Plankenabständen für jedes Spant. Die Überlappungen der Plankengänge wurden dabei natürlich berücksichtigt. Ich fing mit der Kielplanke an. Die nächste Planke greift mit der Unterkante über die Kielplanke, die dritte über die zweite etc. Dabei muss die „Rohplanke“ so breit vorgeschnitten sein, dass die „Bananenform“ der Planke angezeichnet werden kann. An Steven und Spiegel „fließen“ die Planken ineinander. Um das zu erreichen, wird mit einem scharfen Stecheisen eine „Landung“ genannte Sponung in die schon aufgeleimte Planke eingearbeitet, ebenso wird eine Schmiege für die nächste Planke angehobelt respektive gestrakt. Die Planke wird in diese Landung eingepasst und verleimt. Im großen Bootsbau wird am Steven eine keilige Nut eingearbeitet, in die man die Plankenenden dann einpasst. Das habe ich umgangen und am Ende der Plankengänge einfach ein paar Lagen über den Steven und die Plankenenden laminiert. Das ist möglich, weil die Überlappung der Planken beim Steven auf null geht, während man beim Spiegel die typische Klinkerform noch sieht, dort sind die Landungen nicht so tief eingearbeitet. Die zwölfte, also die oberste Planke ist durchgehend mit dem Balkweger verleimt und wird beidseitig doppelt ausgeführt, was dem Rumpf eine enorme Festigkeit gibt. Ein Klinkerboot trifft nicht unbedingt den Geschmack eines jeden Betrachters, auch hat ein solcher Rumpf sicher mehr Widerstand im Wasser, was aber für ein Dampfboot wohl Maschinen im Modellbau 1¦ 15

nicht relevant ist. Für mich war der Bau dieses Rumpfs jedenfalls eine interessante Erfahrung. Am Totholz kann die Aussparung für den Propeller herausgearbeitet werden. Eine spezielle Vorrichtung war nötig, um mit dem verlängerten Bohrer die 12-mm-StevenrohrBohrung im richtigen Winkel und mittig im Rumpf einzubringen. Damit an der Austrittsstelle des Stevenrohrs genügend Material stehen bleibt, verdoppelte ich die auf das Totholz zulaufende Beplankungsstärke.

Innenausbau und Details Nach dem Verputzen und Feinschleifen beizte ich nun den Rumpf teakholzfarben bis unter den doppelten Plankengang und strich ihn anschließend mit verdünntem KunstharzBootslack ein. Damit war eine Verschmut-

Die fertige Gräting aus Teakholz; hinter der Türe verbirgt sich der Ein-/Ausschalter

zung des rohen Holzes beim weiteren Ausbau nicht mehr möglich. Der Rumpf wurde daraufhin vom Baubrett genommen und auf einen gut gepolsterten Arbeitsständer gesetzt. Zuerst entfernte ich die Hilfsspanten aus dem Rumpf und verputzte dessen Innenseite. Die formverleimten Spanten wurden eingepasst und eingeleimt. Das enorme Platzangebot im Rumpf würde wohl nicht mehr lange vorhanden sein, wenn ich bedachte, was da alles hineinkommen sollte. Ich verleimte jetzt das vordere und das hintere Maschinenraumschott sowie das Schott, das die Plicht begrenzt, auf den für sie vorgesehenen Spanten. Die Seitendeck-Auflagen im Bereich von Maschinenraum und Plicht leimte ich nach dem Straken des Deckssprungs seitlich an die Spanten. Die Auflagen sind dreieckförmig und haben eine 20-mm-Bohrung für die

Das nachträglich verlängerte Ruderblatt

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UNTER DAMPF

Einbau der Anlage in den Rumpf

Aufnahme der Servokabel. Nach dem Einbau aller Unterzüge wurde das 2-mm-Sperrholzdeck verlegt. Nun war die Montage des formverleimten Sülls um Maschinenraum und Plicht an der Reihe. Das Maschinenraum-Süll läuft im Vorschiff in einer Spitze aus, die so bemessen ist, dass die Gaskartusche knapp an ihren Platz gestellt werden kann. Das Süll für die Plicht reicht vom Brückendeck bis zum kleinen Achterdeck, das eine Luke für die Rudermechanik hat. Quer zum Rumpf sind die Süllabschlüsse eingeleimt. Für das Maschinenbrett leimte ich drei Bodenwrangen an die entsprechenden Spanten. In diese Rechteckhölzer schlug ich, den Bohrungen im Maschinenbrett entsprechend, M4-Einschlagmuttern ein. Auf dem Sperrholzdeck sind dem Rumpfverlauf angepasste, 3 mm dicke und 10 mm breite eichenhölzerne Leibhölzer und in der Mitte des Decks ein ebensolcher Fisch verleimt. Die eigentlichen Deckshölzer sind 3×10-mm-Fichtenleisten, die beidseitig parallel zum Fisch verlegt sind. Die Dichtungsfugen zwischen den Leisten werden mit stehend eingeleimtem Teakholzfurnier angedeutet. Die Deckel auf der Steuerluke und dem Gasraum sind ebenfalls so belegt. Eine eichene Scheuerleiste auf der noch unbehandelten Doppelplanke und eine ebensolche Fußreling auf den Leibhölzern runden die Decksansicht ab. Auf dem Brückendeck ist mittschiffs für den Speisewassertank der Tankstutzen samt Deckel (eine schöne Messingarbeit von

Freund Frieder) eingelassen. Zwischen dem das Deck überragenden Steven und der Spitze des Sülls sitzt ein Doppelpoller aus Eichenholz. Während der Leim trocknete, fertigte ich die Beschläge aus Messing: zwei Poller am Heck, vier Seil- oder Kettenklüsen, Flaggenstockhalter samt Flaggenstock aus Teakholz, zwei komplette Bootshaken und einen Admiralitätsanker. Die Plicht ist als eine Art Kassette in den Rumpf eingelegt. Sie hat der Länge nach zwei Sitzbänke, und durch eine kleine verschließbare Türe in der Plichtrückwand kommt man an den Ein-/Ausschalter der Steuerung. Den Boden ziert eine echte zweiteilige Teakholzgräting. Unter der Pflicht, die auf Unterzügen aufliegt, sind Teile der Elektronik verlegt. Mit dem Bau des Ruderblatts und der formverleimten Pinne waren die Holzarbeiten vorerst abgeschlossen. Ich schliff und lackierte nun solange, bis fünf Lackschichten aufgebracht waren. Alsbald konnte der Rumpf zum ersten Mal ins Wasser gesetzt werden, zunächst in das der Badewanne. Dabei stellte sich heraus, dass der Rumpf spielend eine Zuladung von 10 kg aufnehmen konnte. Der Einfachheit halber stellte ich sieben 1,5-l-Mineralwasserflaschen hinein, womit die Tragfähigkeit bewiesen war. Auch der etwas ungünstige Ladeschwerpunkt konnte die sichere Schwimmfähigkeit nicht beeinträchtigen, ich hatte also den richtigen Riss für mein Vorhaben gewählt. Ganz pro-

blemlos gingen Bau und Betrieb des Modells freilich nicht vonstatten.

Aufwand und Probleme Was sich bisher so einfach las, hat in Wirklichkeit teilweise viel Zeit und Aufwand gekostet und zog sich über Monate hin. Schon erwähnt ist ja der Bau eines zweiten Kessels, samt der Evaluation eines neuen und tüchtigeren Brenners, der überraschend gut zündete. Die Pumpe bereitete mir hingegen Probleme. Wer ahnt schon, dass die Ventilkugeln an den O-Ringen hängen bleiben?! Weil ich es leid war, immer zu rätseln, ob die Pumpe gerade schöpft oder nicht, versah ich das Pumpensystem mit einem Manometer, was zudem einen interessanten Vergleich zwischen Kesseldruck und Speisewasserdruck ermöglichte. Die Elastomer-Ventilkugeln wurden gegen solche aus Keramik ausgetauscht, und seit dem Austausch der O-Ringe gegen Papierdichtungen arbeitet die Pumpe zuverlässig. Das größte Rätsel aber war die geringe Drehzahl der 3-Zylinder-Maschine. Unter Dampf zeigte die Maschine einfach nicht ihr ganzes Potenzial. Es mussten doch höhere Drehzahlen möglich sein, denn bei Pressluftversuchen hatte alles ja einen ordentlichen Eindruck gemacht. Mein erster Gedanke war, dass die Kolben eine zu enge Toleranz gegenüber der Zylinderbohrung hatten. Das erwies sich im Nachhinein als falsch, dennoch entwarfen mein Freund Frieder und ich einen neuen, Maschinen im Modellbau 1¦ 15

UNTER DAMPF zweiteiligen Kolben und versahen ihn mit einer speziellen Kolbendichtung, die von einer Zubehörfirma für Hydraulikanlagen und Druckluft angeboten wird. Auf einer Andrehung des unteren Kolbenteils sitzt ein hitze- und ölbeständiger O-Ring und auf diesem ein glasfaserverstärkter Teflonring. Darüber wird der obere Teil des Kolbenrings auf die Kolbenstange aufgeschraubt und gesichert. Natürlich konnten wir die Teflonringe nicht einfach weiterverwenden, der „Kolbenring“ hätte den Kolben im Zylinder völlig blockiert. Wir fahren ja mit nur etwa 3 bar und nicht mit 200 bar oder noch mehr, wie es in der Hydraulik üblich ist. Also mussten wir den Teflonring mithilfe eines Werkzeugs unseren Toleranzen anpassen, d. h., es war heikle Dreharbeit gefragt. Auch der Zusammenbau konnte nur als zweiteiliger Kolben problemlos ausgeführt werden. Da jetzt die Maschine sowieso zerlegt war, bohrten wir alle Gleitlager auf und ersetzten sie durch Kugellager. Doch all diese Bemühungen hatten auf die Drehfreudigkeit der Maschine überhaupt keinen Einfluss. Dann, bei Dampfversuchen mit der Maschine ohne die Abdampf-Verrohrung, lief die Maschine zur Höchstform auf. Die Erklärung ist eigentlich ganz einfach. Die Abdampfrohre waren zu klein ausgefallen! Das hatten wir doch in grauer Vorzeit im Physikunterricht

schon mal gehört: Dampf expandiert, glaube ich, um das Siebenfache. Bei diesem Thema habe ich vermutlich damals gefehlt oder geschlafen? Es ist so: Alle Abdampf führenden Leitungen brauchen größere Querschnitte. Das fängt beim Umsteuerventil an und hört beim Rücklauf in den Speisewassertank auf. Bei den 2-Zylinder-Maschinen war dieses Abdampfproblem noch kein Thema, bei dieser Drillingsmaschine aber schon. Ein Umsteuerventil, an das sich 6×1-mmRohre anschließen ließen, fand ich bei der Firma Bengs. Bengs hat auch die Bogenfittings für diese Dimension. Neben allen Abdampfrohren mussten zudem der Ölabscheider und die Kartuschenheizung auf die 6-mm-Rohre umgebaut werden. Der Wärmetauscher konnte dagegen ganz entfallen, weil das Speisewasser auch so ausreichend vorgewärmt wurde. Selbst der 22-mm-Rohrbrenner machte auf einmal Probleme und zeigte nur noch ein mickriges Flämmchen. Irgendwelche Schmutzpartikel setzten das Düsenloch fast zu. Gibt es eigentlich Gasfilter? Gibt es. Einen solchen Gasfilter baute ich dann auch ein. Nur stand das Sieb beim ersten Versuch in hellen Flammen! Nachdem ich aber den offensichtlich bei der Fabrikation vermurksten Filter-O-Ring ersetzt habe, wird das Gas bis jetzt zuverlässig gefiltert.

Neben den großen Störungen gab es noch einige kleinere Probleme zu lösen, zum Beispiel die Frage, welche Schiffsschraube für Smoky geeignet ist. Eine 80-mm-Dampferschraube sitzt, bis jetzt, am wirkungsvollsten auf dem Wellenende. Um den Drehkreis zu verkleinern, ist die Ruderblattfläche etwas vergrößert worden, und damit die Besatzung nicht im Regen sitzen muss, was unter den Arbeitsschutz fällt, hat die Plicht ein Dach erhalten.

Smoky in Fahrt Das Ergebnis all dieser Änderungen ist eine flotte Geschwindigkeit, die einem Dampfboot, sagen wir mal, angemessen ist. Solange das Dampfventil auf etwa halber Kraft steht, pendelt sich der Dampfdruck zwischen 2,5 und 3 bar ein und das Boot zieht seine Kreise. Zu viele Spurts oder einige der grellen Pfiffe mit der Dom-Dampfpfeife mag aber auch dieser Kessel nicht besonders. Da Smoky ja kein Rennboot ist, kann ich damit aber leben. Ich experimentiere nun aber mal gerne, daher wollte ich mit den Mängeln des Kessels nicht leben und habe inzwischen einen neuen Kessel gezeichnet. Der hat etwa die doppelte Heizfläche (fast 15 dm2) und wird hoffentlich durch Zwischenspurts und das Pfeifen nicht mehr in Atemnot geraten. Der 3-ZylinderMaschine werde ich also noch zu genügend Dampf verhelfen.

Smoky ist auch bei „bewegter See“ fahrtüchtig

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VORSCHAU

2/2015: ab dem 12. Februar 2015 im Handel! Wir berichten unter anderem über folgende Themen:

Fräser selbst schleifen Eine Dampfmaschine von 1901

TEST: Hochfrequenzspindel HFS von Stepcraft

Erste Erfahrungen mit 3D-Druck

Anzeigenschluss & Meldeschluss für Vereinstermine in der Ausgabe 2/2015 ist der 19. Januar 2015

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