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MECHANIX


[Experimentalflug]  [Modellstrahlturbinen]  [Turbojet-Trainer]

[Facharbeit Modellstrahlturbine TJ66]

[Einfachst U-Boot]


Experimentalflug

X-Wing Modell
Abb.: Mein X-Wing in Entenkonfiguration

Schon immer war ich fasziniert von seltsam aussehenden, unkonventionellen Fluggeräten, und darum konnte ich es nicht lassen, einen Sternjäger aus STAR WARS nachzubauen. Als Grundlage für meinen X-Wing diente mir ein Bauplan von E. S. Knight aus dem reichhaltigen Bauplanprogramm des Verlages für Technik und Handwerk. Der Rumpf wurde anhand eines MPC Ertl X-Wing Plastikmodells nachkonstruiert, weil der Rumpf von Knight's Raumschiff nur ein einfacher Kastenrumpf aus Balsaholz war. Nach etwa drei Monaten war das "Ding" fertig und bereit für den Erstflug. Dieser ging allerdings nicht ganz gut und blieb deshalb zum Wohle des Modells der bisher einzige. Gleich nachdem das Flugzeug abgehoben hatte, überschlug es sich in der Luft und schlug mit dem Heck voran auf der Graspiste auf. Dabei ging dank der stabilen Bauweise nur eine Tragfläche und ein Seitenleitwerk zu Bruch. Schuld am Absturz waren wohl einige Schwachpunkte in der Aerodynamik der Tragflächen und des Entenleitwerks. Aber trotzdem - irgendwann werde ich einen X-Wing zum fliegen bringen (womöglich auch noch mit Strahltriebwerken!).

Technische Daten X-Wing T65:
 

Maßstab 1:11,56
Länge 108 cm
Spannweite 94 cm
Profil Clark Y modifiziert
Flächeninhalt 28 dm²
Flächenbelastung 90 g/dm²
Antrieb 6,5 ccm Super Tigre 2-Takter / Schubpropeller
Schub ca. 20 Newton
Gewicht 2,5 kg
Fahrwerk starr, lenkbares Bugfahrwerk
Bauweise Styro/Papier-Sandwich, Verstärkungen aus Sperrholz
RC-Funktionen Motordrossel, Höhenruder, Seitenruder, Bugfahrwerk, Querruder (nur unten)

Modellstrahlturbinen

Schon seit einigen Jahren baut mein Vater, Alfred Frank, mit Erfolg Strahltriebwerke für Flugmodelle. Zuerst waren es die guten alten Feuerdosen von Kurt Schreckling und später dann die Triebwerke nach Thomas Kamps. Mittlerweile hat er verschiedene Konfigurationen ausprobiert und selbst einige Teile entwickelt, wie z. B. ein verbessertes Turbinenlaufrad, dessen Form an die Laufräder von großen Triebwerken erinnert. Zur Treibstoffversorgung verwenden wir ein Drucktanksystem, mit dem man den großen Vorteil hat, unabhängig vom Akku für die Treibstoffpumpe, immer wieder fliegen zu können, nachdem man den Drucklufttank mit einer handelsüblichen Luftpumpe oder einem Luftakku aufgefüllt hat.

Turbinenrad
Abb.: Turbinenlaufrad des TJ66-Triebwerks

Technische Daten TJ66:
 

Länge 250 mm
Durchmesser 110 mm
Gewicht 1050 g
Schubkraft 50 Newton
Drehzahl 110.000 U/min
Druckverhältnis 1,9
Abgastemperatur ca. 650 °C
Treibstoff Kerosin, Heizöl oder Diesel
Treibstoffversorgung Drucktanksystem oder elektrische Zahnradpumpe
Verdichterlaufrad Radialverdichter, d = 66 mm , 12 rückwärts gekrümmte Schaufeln
Verdichterleitsystem Radialleitsystem (Aluminium), 18 vorwärts gekrümmte Leitschaufeln
Turbinenlaufrad Axialturbine (aus Inconel-Stahl), d = 65,3 mm, 23 Schaufeln
Turbinenleitsystem Axialleitsystem (aus V2A-Edelstahl), d = 66 mm, 13 Schaufeln
Welle d = 14 mm, V2A / Eigenfrequenz des Läufers bei 138.000 U/min
Wellentunnel Aluminium
Lagerung vorgespannt mit 15 N
Kugellager vorne da = 22 mm, di = 8 mm, b=7 mm; Typ: Rillenkugellager 608
Kugellager hinten da = 22mm, di = 8 mm, b=7 mm; Typ: Rillenkugellager 608
Schmierung Ölnebelschmierung im Wellentunnel 
Brennkammer Ringbrennkammer (V2A-Blech)
Einspritzsystem 6 Sticks, 6 mm Durchmesser, V2A
Verdichtergehäuse Aluminium
Triebwerksgehäuse V2A-Blech, 0,3 mm Dicke
Turbinengehäuse V2A-Edelstahl
Schubdüse V2A-Blech, 0,3 mm Dicke


Abb.: TJ66 Triebwerk



Abb.: Einzelteile ("Innereien") des TJ66-Triebwerks

Turbojet-Trainer

Turbojet-Trainer
Abb.: Turbojet-Trainer mit Zubehör

Dieser Turbo-Trainer ist einer von vielen, der gute Dienste bei der Flugerprobung der Strahltriebwerke geleistet hat. Mittlerweile hat dieser Jet ausgedient, nachdem sich bei Fluggeschwindigkeiten um ca. 250 km/h die Querruder verabschiedeten und zusammen mit dem Flugzeug nach unten trudelten. Dank der stabilen Bauweise blieben zum Glück sämtliche Innereien heil.

Einfachst U-Boot


Abb.: U1A-Versuchsboot in voller Fahrt

Als ich mir überlegte, wie ich mein erstes Versuchsuboot bauen sollte,  kam natürlich nur eine einfache Konstruktion in Frage. Von vornherein stand fest, daß als Druckkörper ein PVC-Abflußrohr verwendet werden soll. Der Einfachheit halber, sollte der Prototyp ein Einhüllenboot werden, wobei der Bug und das Spindelheck an den Alu-Verschlüssen befestigt werden. Der Bugverschluß ist mit einem O-Ring als Dichtung versehen. Dieser Verschluß darf ruhig schwer zu öffnen sein, da er normalerweise für immer verschlossen bleiben wird. Aus diesem Grund kann man zusätzlich Silikondichtmasse zur sicheren Abdichtung verwenden. Die parabolische Bugspitze wurde aus einem Stück Styrodur gearbeitet, mit GfK überzogen und auf den Bugverschluß geklebt.
Für den Bau des Spindelhecks ist ein Zuckerhut aus Styropor, in Bastelgeschäften zu bekommen, empfehlenswert. Als erstes wird der Sperrholzring an den Zuckerhut geleimt. Dieser wird nun auf die Spindelform zugeschnitzt und anschließend mit dünnen Balsafurnier (oder GfK) überzogen. Während der Leim trocknet, können die Ruder und Flossen aus Sperrholz oder hartem Balsaholz ausgesägt werden. Danach wird das Heck so eingeschnitten, daß die Flossen hineingeschoben und festgeklebt werden können. Nachdem alles getrocknet ist, wird das Spindelheck auf einer Ständerbohrmaschine durchbohrt, damit das Stevenrohr durchgeführt werden kann. Die Ruderscharniere sollte man erst festkleben, nachdem man die Schiffsschraube angebracht hat, und das Heck nicht mehr abnehmen muß.
Der Heckverschluß wird entsprechend der Zeichnung an der Ständerbohrmaschine mit den Bohrungen versehen. In die Bohrungen für die Rudergestänge werden zusätzlich Messingröhrchen eingeklebt, um die Faltenbälge befestigen zu können. Die Antennendurchführung wird mit Epoxidharz wasserdicht versiegelt. An der Aussenseite des Deckels wird rund um das Stevenrohr ebenfalls Epoxidharz aufgetragen.
Nachdem die Gewinde im Heckverschluß geschnitten sind, kann die Montageplatte mit den Einbauten angeschraubt werden. Auf keinen Fall darf die Befestigungsschraube für das PVC-Rohr am Heckverschluß vergessen werden! Bei der ersten Fahrt mit meinem U-Boot war diese Befestigung noch nicht vorhanden, da ich dachte, die Reibung durch den O-Ring-Verschluss würde das Boot zusammenhalten. Zum Glück bemerkte ich noch rechtzeitig, daß das Boot gerade dabei war sich unter Wasser in zwei Teile zu zerlegen. Ebenfalls ist vor jeder Fahrt eine neue Fettfüllung in das Stevenrohr einzubringen, da man sonst mit Wassereinbruch, wenn das auch nur ein paar Tropfen sein mögen, rechnen muß. Um dynamische Tauchmanöver durchführen zu können, muß das Boot so ausgewogen werden, das es einen Restauftrieb von etwa 3 % hat. Dies ist in etwa der Fall, wenn die Oberseite des PVC-Rohres gerade noch ein wenig aus dem Wasser schaut. Auch sehr wichtig für dynamisches Tauchen ist die exakte Balance in Längsrichtung. Das Boot muß also gerade im Wasser liegen und nicht mit dem Bug oder Heck nach oben bzw. unten zeigen.

Zum downloaden:

EXCEL-Tabelle zur Berechnung der Drehzahl von Modellstrahltriebwerken in Abhängigkeit vom Verdichterdruck
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