AW: Graupner Bell 212 TwinJet - das Ende...
Das fehlende Gebläsegehäuse ließ mich wieder über ein anderes, damit zusammenhängendes Thema nachdenken, nämlich die Abhängigkeit
des Wirkungsgrades der Motorkühlung von der Gestaltung des Gebläsegehäuses.
Für diejenigen, die sich mit diesem Thema noch nicht auseinandergesetzt haben, zunächst etwas (vereinfachte) Theorie:
("Ich hab' da mal was vorbereitet ..."
)
Funktionsweise eines Radialgebläses
Durch die radial angeordneten Lüfterschaufeln wird die Luft bei Rotation des Lüfterrades nach außen in das Gebläsegehäuse gepreßt,
wodurch sich der Druck ringsum erhöht. Da sich das Gehäuse von der -Abreißkante- aus radial kontinuierlich erweitert, nimmt auch der
Druck entsprechend ab, woraus eine Luftströmung entsteht vom Bereich hohen Druckes hin zum Bereich niedrigeren Druckes; diese
Luftströmung erfolgt im Drehsinn des Lüfterrades und wird durch dessen Rotation zusätzlich unterstützt. Die -Abreißkante- ist die engste
Stelle des Gebläsegehäuses; sie bewirkt, daß sich der Luftstrom vom Umfang des Lüfterrades löst und in den Luftführungskanal geleitet
wird, durch den er schließlich zum Zylinderkopf gelangt.
Beim Einsatz dieses Gebläsetyps für die Motorkühlung im Modellhubschrauber gilt:
- Die Kühlwirkung für den Motor wird bestimmt durch die Luftmenge, die am Zylinderkopf vorbeigeführt wird und damit die Wärme abführt,
nicht etwa durch den Luftdruck gegen den Zylinder.
- Keine Kühlwirkung erzeugt Luft, die sich lediglich vor dem Zylinderkopf staut, nicht aber an ihm vorbeiströmt, weil damit keine Wärme
wegtransportiert wird. Daraus folgt, dass möglichst die gesamte geförderte Kühlluft den Zylinder(kopf) umströmen und dahinter auch
ungehindert wieder abfließen können muß.
- Der Luftdurchsatz, also die Luftmenge, die vom Gebläse transportiert wird, hängt in erster Linie ab vom Druck, der im runden Teil des
Gebläsegehäuses erzeugt wird.
- Der Druck wird (bei gegebener Drehzahl) um so höher sein, je dichter das Gehäuse am Lüfterrad abschließt. Das läßt sich praktisch vor
allem durch ein weitgehendes Umschließen des Lüfterrades durch das Gebläsegehäuse erreichen.
- Auf der Lufteinlaßseite erzeugt dieser Gebläsetyp einen nur sehr geringen Unterdruck; die Luft muß also möglichst ungehindert in das
Gebläse einströmen können. Eine Optimierung der Größe der Einlaßöffnung läßt sich erreichen, indem man sie gerade so groß gestaltet,
dass sie der einströmenden Luft keinen Widerstand entgegensetzt, andererseits aber nicht so groß wird, dass dadurch der Druck im äußeren
Bereich des Gehäuses abnimmt. So kann unter Umständen die Verkleinerung des Lufteinlasses den Luftdurchsatz steigern, weil dadurch der
Druck im Gehäuse erhöht wird.
Unter Berücksichtigung des zuvor Ausgeführten werden die konstruktiven Mängel deutlich, die bei den Gebläsen vieler Helis zu einer
gravierenden Verringerung des Wirkungsgrades führen. Dabei handelt es sich nicht nur um Modelle aus der "Gründerzeit; vielmehr werden
auch aktuell noch zahlreiche Modelle so angeboten:
- Das Gebläsegehäuse ist in der Draufsicht weitgehend symmetrisch gestaltet; es besitzt keine Abreißkante und erweitert sich nicht
entlang des Umfanges. Dementsprechend erzeugt der Druck im runden Teil des Gehäuses keinen Luftstrom in Richtung Luftführungskanal.
- Das Gebläsegehäuse ist nach unten offen, so dass sich der radial erzeugte Luftdruck sofort nach unten abbaut.
- Allein der Teil des Lüfterrades, der zum Luftführungskanal hin weist (nur ca. ¼ des Rades), erzeugt durch die hier radial
beschleunigte Luft eine geringe Strömung in Richtung Zylinder. Da der Luftführungskanal jedoch einerseits unten völlig offen ist und
andererseits auf dem Zylinder aufliegt, wird so eine nur sehr geringe Luftmenge am Zylinderkopf vorbeigeführt, die der Kühlung dienen
könnte. (Die Luft nimmt immer den Weg des geringsten Widerstandes, und der führt hier überall hin, nur nicht über den Zylinderkopf.)
- Der Lufteinlass wird durch die davorliegende Kupplung (bei dieser Hubschrauberkonstruktionsart unvermeidlich) behindert. Die
Einlaßöffnung muß hier dementsprechend groß gestaltet werden. Um einen damit verbundenen, negativen Einfluß auf den Druck im Gehäuse zu
vermeiden, muss dann auch der Gesamtdurchmesser des Gebläses möglichst groß gehalten werden. (Im vorliegenden Fall ist das allerdings
unerheblich, da ohnehin kein nennenswerter Druck aufgebaut wird.)
Betrachtet man vor diesem Hintergrund die Gebläse der Oldies, eröffnen sich einige Sünden und Möglichkeiten zu Optimierung, welche den
optischen Eindruck nicht oder kaum beeinträchtigen, die Funktion aber wesentlich verbessern können. Bei Bernhardt hatte man das offenbar
auch erkannt, und so gibt es bei den "STAMO"-Motoren drei unterschiedliche Gebläse, deren Teile aber alle unter den selben
Bestellnummern geliefert wurden, so dass man sie von daher nicht unterscheiden kann:
Da ist zunächst des Gebläse des "61 Rotkopf" (1). Der Motor hat einen normalgroßen Zylinderkopf, das Gebläse besitzt keine Abreißkante, aber
wenigstens schon eine Abdeckplatte als Boden des Gehäuses.
Bei der zweiten Ausführung (2) hat der leistungsstärkere "61 PDP" einen großen, flachen, eckigen Zylinderkopf; das Gebläsegehäuse, sonst wie
die erste Ausführung, besitzt Ausschnitte im Luftführungskanal, die es eng am Zylinderkopf anliegen lassen - der Versuch, die Kühlluft
durch die Verrippung des Zylinderkopfes zu pressen.
Bei der dritten Ausführung (3) schließlich hat der "61 PDP" einen hohen, runden Extremkühlkopf, dessen obere Rippen außerhalb des
Gebläse-Luftstroms liegen, aufgrund des geringen Querschnitts der Verbindung zum unteren Teil des Zylinderkopfes aber ohnehin kaum einen
nennenswerten Beitrag zur Motorkühlung leisten. Das Gebläsegehäuse weist nun aber eine Abreißkante auf, und in Verbindung mit der
vergößerten Grundplatte des Gebläses wird jetz ein deutlich kräftigerer Luftstrom erzeugt, der auch tatsächlich den (wesentlichen) Teil
des Zylinderkopfes überstreicht.
Für eine möglichst gute Motorkühlung (und damit eine hohe, problemlos nutzbare Motorleistung) möchte man also das Kühlgebläse möglichst
weitgehend so gestalten, wie oben beschrieben. (Das gilt natürlich nicht nur für die hier beschriebenen Bernhardt-Mechaniken, sondern
für alle Helis, vor allem die aus den "Gründerjahren").
Im konkreten Fall bedeutet das:
- Für möglichst ungehinderten Zufluss kalter Umgebungsluft sorgen weil dieser Gebläsetyp kaum saugt. Beim Bell Trainer kann man große,
runde ßffnungen in den Frontscheiben anbringen, wie ich mal an anderer Stelle beschrieben habe, beim TJ bringt man dazu einen
vergitterten Kühllufteinlass oben in der Rumpfnase an.
- Wenn der eingesetzte Motor nicht schon die dritte Ausführung des Gebläsegehäuses besitzt, rüstet man die Abreißkante innen im Gehäuse
nach und verlängert die Alu-Grundplatte nach oben. Das bietet sich natürlich auch für den "Rotkopf" an, der ja ohnehin mit einem kleinen
Zylinderkopf aus dem Flächenmodell-Bereich auskommen muss.
Da ich als Ersatzteil leider nur Gehäuse in der zweiten Ausführung besitze, bedeutet das für mein Projekt hier also auch Bastelarbeiten
für den Einbau einer Abreißkante.
(wird fortgesetzt)
.
Das fehlende Gebläsegehäuse ließ mich wieder über ein anderes, damit zusammenhängendes Thema nachdenken, nämlich die Abhängigkeit
des Wirkungsgrades der Motorkühlung von der Gestaltung des Gebläsegehäuses.
Für diejenigen, die sich mit diesem Thema noch nicht auseinandergesetzt haben, zunächst etwas (vereinfachte) Theorie:
("Ich hab' da mal was vorbereitet ..."
)Funktionsweise eines Radialgebläses
Durch die radial angeordneten Lüfterschaufeln wird die Luft bei Rotation des Lüfterrades nach außen in das Gebläsegehäuse gepreßt,
wodurch sich der Druck ringsum erhöht. Da sich das Gehäuse von der -Abreißkante- aus radial kontinuierlich erweitert, nimmt auch der
Druck entsprechend ab, woraus eine Luftströmung entsteht vom Bereich hohen Druckes hin zum Bereich niedrigeren Druckes; diese
Luftströmung erfolgt im Drehsinn des Lüfterrades und wird durch dessen Rotation zusätzlich unterstützt. Die -Abreißkante- ist die engste
Stelle des Gebläsegehäuses; sie bewirkt, daß sich der Luftstrom vom Umfang des Lüfterrades löst und in den Luftführungskanal geleitet
wird, durch den er schließlich zum Zylinderkopf gelangt.
Beim Einsatz dieses Gebläsetyps für die Motorkühlung im Modellhubschrauber gilt:
- Die Kühlwirkung für den Motor wird bestimmt durch die Luftmenge, die am Zylinderkopf vorbeigeführt wird und damit die Wärme abführt,
nicht etwa durch den Luftdruck gegen den Zylinder.
- Keine Kühlwirkung erzeugt Luft, die sich lediglich vor dem Zylinderkopf staut, nicht aber an ihm vorbeiströmt, weil damit keine Wärme
wegtransportiert wird. Daraus folgt, dass möglichst die gesamte geförderte Kühlluft den Zylinder(kopf) umströmen und dahinter auch
ungehindert wieder abfließen können muß.
- Der Luftdurchsatz, also die Luftmenge, die vom Gebläse transportiert wird, hängt in erster Linie ab vom Druck, der im runden Teil des
Gebläsegehäuses erzeugt wird.
- Der Druck wird (bei gegebener Drehzahl) um so höher sein, je dichter das Gehäuse am Lüfterrad abschließt. Das läßt sich praktisch vor
allem durch ein weitgehendes Umschließen des Lüfterrades durch das Gebläsegehäuse erreichen.
- Auf der Lufteinlaßseite erzeugt dieser Gebläsetyp einen nur sehr geringen Unterdruck; die Luft muß also möglichst ungehindert in das
Gebläse einströmen können. Eine Optimierung der Größe der Einlaßöffnung läßt sich erreichen, indem man sie gerade so groß gestaltet,
dass sie der einströmenden Luft keinen Widerstand entgegensetzt, andererseits aber nicht so groß wird, dass dadurch der Druck im äußeren
Bereich des Gehäuses abnimmt. So kann unter Umständen die Verkleinerung des Lufteinlasses den Luftdurchsatz steigern, weil dadurch der
Druck im Gehäuse erhöht wird.
Unter Berücksichtigung des zuvor Ausgeführten werden die konstruktiven Mängel deutlich, die bei den Gebläsen vieler Helis zu einer
gravierenden Verringerung des Wirkungsgrades führen. Dabei handelt es sich nicht nur um Modelle aus der "Gründerzeit; vielmehr werden
auch aktuell noch zahlreiche Modelle so angeboten:
- Das Gebläsegehäuse ist in der Draufsicht weitgehend symmetrisch gestaltet; es besitzt keine Abreißkante und erweitert sich nicht
entlang des Umfanges. Dementsprechend erzeugt der Druck im runden Teil des Gehäuses keinen Luftstrom in Richtung Luftführungskanal.
- Das Gebläsegehäuse ist nach unten offen, so dass sich der radial erzeugte Luftdruck sofort nach unten abbaut.
- Allein der Teil des Lüfterrades, der zum Luftführungskanal hin weist (nur ca. ¼ des Rades), erzeugt durch die hier radial
beschleunigte Luft eine geringe Strömung in Richtung Zylinder. Da der Luftführungskanal jedoch einerseits unten völlig offen ist und
andererseits auf dem Zylinder aufliegt, wird so eine nur sehr geringe Luftmenge am Zylinderkopf vorbeigeführt, die der Kühlung dienen
könnte. (Die Luft nimmt immer den Weg des geringsten Widerstandes, und der führt hier überall hin, nur nicht über den Zylinderkopf.)
- Der Lufteinlass wird durch die davorliegende Kupplung (bei dieser Hubschrauberkonstruktionsart unvermeidlich) behindert. Die
Einlaßöffnung muß hier dementsprechend groß gestaltet werden. Um einen damit verbundenen, negativen Einfluß auf den Druck im Gehäuse zu
vermeiden, muss dann auch der Gesamtdurchmesser des Gebläses möglichst groß gehalten werden. (Im vorliegenden Fall ist das allerdings
unerheblich, da ohnehin kein nennenswerter Druck aufgebaut wird.)
Betrachtet man vor diesem Hintergrund die Gebläse der Oldies, eröffnen sich einige Sünden und Möglichkeiten zu Optimierung, welche den
optischen Eindruck nicht oder kaum beeinträchtigen, die Funktion aber wesentlich verbessern können. Bei Bernhardt hatte man das offenbar
auch erkannt, und so gibt es bei den "STAMO"-Motoren drei unterschiedliche Gebläse, deren Teile aber alle unter den selben
Bestellnummern geliefert wurden, so dass man sie von daher nicht unterscheiden kann:
Da ist zunächst des Gebläse des "61 Rotkopf" (1). Der Motor hat einen normalgroßen Zylinderkopf, das Gebläse besitzt keine Abreißkante, aber
wenigstens schon eine Abdeckplatte als Boden des Gehäuses.
Bei der zweiten Ausführung (2) hat der leistungsstärkere "61 PDP" einen großen, flachen, eckigen Zylinderkopf; das Gebläsegehäuse, sonst wie
die erste Ausführung, besitzt Ausschnitte im Luftführungskanal, die es eng am Zylinderkopf anliegen lassen - der Versuch, die Kühlluft
durch die Verrippung des Zylinderkopfes zu pressen.
Bei der dritten Ausführung (3) schließlich hat der "61 PDP" einen hohen, runden Extremkühlkopf, dessen obere Rippen außerhalb des
Gebläse-Luftstroms liegen, aufgrund des geringen Querschnitts der Verbindung zum unteren Teil des Zylinderkopfes aber ohnehin kaum einen
nennenswerten Beitrag zur Motorkühlung leisten. Das Gebläsegehäuse weist nun aber eine Abreißkante auf, und in Verbindung mit der
vergößerten Grundplatte des Gebläses wird jetz ein deutlich kräftigerer Luftstrom erzeugt, der auch tatsächlich den (wesentlichen) Teil
des Zylinderkopfes überstreicht.
Für eine möglichst gute Motorkühlung (und damit eine hohe, problemlos nutzbare Motorleistung) möchte man also das Kühlgebläse möglichst
weitgehend so gestalten, wie oben beschrieben. (Das gilt natürlich nicht nur für die hier beschriebenen Bernhardt-Mechaniken, sondern
für alle Helis, vor allem die aus den "Gründerjahren").
Im konkreten Fall bedeutet das:
- Für möglichst ungehinderten Zufluss kalter Umgebungsluft sorgen weil dieser Gebläsetyp kaum saugt. Beim Bell Trainer kann man große,
runde ßffnungen in den Frontscheiben anbringen, wie ich mal an anderer Stelle beschrieben habe, beim TJ bringt man dazu einen
vergitterten Kühllufteinlass oben in der Rumpfnase an.
- Wenn der eingesetzte Motor nicht schon die dritte Ausführung des Gebläsegehäuses besitzt, rüstet man die Abreißkante innen im Gehäuse
nach und verlängert die Alu-Grundplatte nach oben. Das bietet sich natürlich auch für den "Rotkopf" an, der ja ohnehin mit einem kleinen
Zylinderkopf aus dem Flächenmodell-Bereich auskommen muss.
Da ich als Ersatzteil leider nur Gehäuse in der zweiten Ausführung besitze, bedeutet das für mein Projekt hier also auch Bastelarbeiten
für den Einbau einer Abreißkante.
(wird fortgesetzt)
.
Vielen Dank dafür.
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