Antrieb

Der Antrieb

Elektromotoren

Bürstenlose Motoren

Der bürstenlose Motor besteht in seiner einfachsten Form aus dem Ständer mit seiner dreiphasigen Wicklung. Ere erhält über einen BL-Regler den Strom. Der beidseitig gelagerte Drehstrom-Läufer hat keine galvanische Verbindung mit der Ständerwicklung ; in ihm wird nach dem transformatorischen Prinzip eine Spannung induziert, die wiederum ein Magnetfeld aufbaut. Dieses Magnetfeld hat das Bestreben, dem Drehfeld in der Ständerwicklung zu folgen, das heißt, der Läufer dreht sich mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit wie das Ständerdrehfeld.

Der grösste Vorteil des bürstenlosen Motors ist darin begründet, dass er keine Kohlebürsten benötigt, die verschleissen, Wärme entwickeln und Störungen verursachen können. Ausserdem verwerten bürstenlose Motoren die zur Verfügung stehende Energie deutlich besser, als Bürstenmotore.

Turbinen

Funktionsweise

Turbinen sind Antriebsaggregate, die durch Verbrennung von Kerosin (Petroleum und andere brennbare Kohlenwasserstoffe, Propan z.B., sind je nach Turbine ebenso möglich) in einem fortlaufenden Prozess Antriebsleistung erzeugen. Sie saugen die umgebende Luft durch ein Lüfterrad an, verdichten die Luft (bei Modellturbinen sind das ansaugende Lüfterrad und die Verdichtungsstufe ein und dasselbe Lüfterrad) und leiten sie durch eine Brennkammer, wo Treibstoff eingespritzt und entzündet wird. Durch die Verbrennung des Treibstoffes erfolgt eine Erhitzung und dadurch eine Expansion des Luft/Abgasgemisches, welches dann durch ein weiteres "Lüfterrad", der eigentlichen Turbine, geleitet wird.

--Bild Modellturbine einfügen--

Wie wird aber das Lüfterrad, welches für das Ansaugen und Verdichten der Luft zuständig ist, angetrieben? Das Lüfterrad und das Turbinenrad sind durch eine starre Welle fest miteinander verbunden. Dies ist der Turbinenläufer. Läuft das Turbinenrad, läuft somit auch das Lüfter/Kompressorrad.

--Bild Schema-/Schnittzeichnung Modellturbine einfügen--

Turbine starten

Man läßt eine Turbine an, indem man den Turbinenläufer beschleunigt (durch Druckluft oder einen kleinen Elektromotor). Dadurch wird auch das Lüfterrad, welches die Luft ansaugt, beschleunigt und somit strömt verdichtete Luft durch die Turbine. Wird jetzt Propangas in die Turbine eingespritzt und entzündet, so kann der Turbinenläufer weiter beschleunigt werden. Die Druckluft (oder der Elektromotor) wird jetzt nicht mehr benötigt, da die Turbine selbst weiterläuft. Die mit der Verbrennung von Propangas liefert aber nicht genug Energie, um der Turbine noch Leistung abzuverlangen. Hier kommt der eigentliche Treibstoff ins Spiel: man spritzt einfach zusätzlich Kerosin in die Brennkammer der Turbine ein. Damit steht nun mehr Verbrennungsenergie zur Verfügung, mit der die Turbine weiter beschleunigt werden kann, welche somit mehr Antriebsleistung erzeugt. Das Propangas wird nun nicht mehr benötigt, da die Turbine mit Kerosin läuft. Und, voila, eine laufende Turbine.

TIP: Zum Thema Modellstrahltriebwerke sei hier das Buch Modellstrahltriebwerke von Thomas Kamps (Vth-Verlag, ISBN 3881800719, 2003) ans Herz gelegt. Es beschreibt den Selbstbau eines Strahltriebwerks, welches sich für Modelljets einsetzen läßt, aber nicht für Modellhubschrauber. Es ist trotzdem eine interessante Lektüre.

Wer sich auf das Abenteuer Turbine + Hubschrauber einläßt, sollte eine dicke Brieftasche haben, hier kann man schnell einen fünfstelligen Betrag loswerden. Der Einsatz von Turbinen in Modellhubschraubern ist trotzdem die Oberklasse der Modellhubschrauberei. Die Leistung und die Größe einer Turbine schreiben einfach eine Mindestgröße beim Modell vor, diese dürfte so in etwa bei 1,80-2m Rotordurchmesser liegen.

Modellhubschrauber und Turbinen

Im Gegensatz zu Modelljets mit Turbinen (hier wird die Schubkraft der erhitzten Luft als Antriebsquelle verwendet) wird bei Hubschraubern die Leistung direkt von der Turbinenwelle abgenommen und über ein mehrstufiges Getriebe an den Hauptrotor und den Heckrotor abgegeben. Eine Ausnahme bilden hier die 2-Wellenturbinen: hier wird die Leistung nicht direkt von der Turbinenwelle abgenommen, sondern die Leistung wird von einer zweiten Stufe mit eigener Welle und Turbinenrad erzeugt und abgegeben (das Turbinenrad der zweiten Welle wird vom Abgasstrom der ersten Turbinenstufe angetrieben).

Bemerkenswert sind noch die Drehzahlen: eine Modellturbine dreht mit bis zu 170.000 Umdrehungen pro Minute!