Kolbenmotor, Kupplung

[vBobbypilot]

Guten Abend!

 

Diesmal eine Frage zum Thema Kolbenmotorheli.

Dort sollte eigentlich eine eine trennbare Kupplung vorhanden sein, damit man den Motor anlassen kann ohne den Rotor mitdrehen zu müssen, da das mitdrehen des Rotors viel Energie kostet(vermute ich zumindest, vielleicht täusche ich mich). Aber um was für eine Art von Kupplung handelt es sich?

Vermutungen: -Scheibenkupplung wie bei Bodenfahrzeugen

-Fliehkraftkupplung, die ab bestimmter Drehzahl

automatisch greift

 

Dann gibt es noch 2 Dinge, die ich mich Frage:

1. Muss man die Kupplung vorsichtig kommen lassen, wie bei den Bodenfahrzeugen, oder erledigt das eine Automatik?

2. Wie schnell kommt der Rotor auf Drehzahl, d.h. wie lange schleift die Kupplung, bis voller Kraftschluss besteht?

 

Wie ihr seht, viele hochtechnische Fragen :D

Ich freue mich schon auf die Antworten. :) :)

[Jonimus]

Guten Morgen!

 

Beim kleinen Schweizer 300 und bei den Robinsons ist das ganz einfach ein (breiter) Keilriemen, welcher langsam gespannt wird. Beim Schweizer sind die Antriebs- und Abtriebswelle fest und ein drittes Spannrad spannt den Riemen durch eine radiale Bewegung. Beim Robinson hat die Welle zwischen Hauptrotor- und Heckrotorgetriebe ein paar flexible Gelenke und kann daher vertikal bewegt werden, um den Riemen (eigentlich zwei) zu spannen. Daher übrigens auch die Quitschgeräusche beim Hochfahren.

 

Das Spannen wird durch Elektromotoren gemacht; der Pilot hat wenig Einfluss, ausser "Ein = Spannen" und "Aus = Lösen" (beim Schweizer allerdings mit einem Zwischenstopp, um dem Rotor etwas Zeit zum Hochdrehen zu geben).

 

Das Hochdrehen des Rotors dauert so ca. 10-15 Sekunden; der Spannvorgang (bis zur vollständigen Spannung der Keilriemen) etwas mehr, sagen wir ca. 30 Sekunden.

 

Heinz

[vBobbypilot]

Guten Abend.

 

Oha, mit Keilriemen geht das also, ist das nicht eine ziemlich verschleißfreudige Angelegenheit?

[kettlermartin]

Hallo!

Heinz:Hätt`s nicht besser beschreiben können ;)

Der Verschleiss halltet sich in Grenzen,wobei es auch auf das Einkupplungsverfahren ankommt.Wer ruckartig einkuppelt hällt nicht nur den Motor in Atem sondern kann auch die Laufzeit der Riemen beeinflussen.

Beim Schweizer ist das einkuppeln ein bischen mit Fingerspitzengefühl verbunden.Zuerst wird der Motor auf die maximale Leerdrehlaufzahl von 1600 Umin gebracht,danach wird mit einem Kippschalter langsam gespannt,wobei der Kippschlater immer nur Impulsweise bedient wird.Hält man ihn zulange saust die Drehzahl runter und der Motor kommt nicht mehr mit drehen nach:(

Gerade in den Anfängen braucht es etwas Uebung bis dieses Prozedere drin ist.Man erkennt schon bald einen erfahreren Schweizer-Piloten an der Dauer des Kuppelns und am relativ gleichmässigen Sounds des Motors,aber eben es ist noch kein Meister vom Himmel gefallen;)

Gruss Martin

[vBobbypilot]

Ok, damit wäre fast alles geklärt, vielen Dank euch beiden!

Eine Frage hätte ich noch, wie funktioniert das beim Bell 47? da ist ja der Motor direkt an das Getriebe angeflanscht. Ich hab in "Ein Heli in der Kurklinik" was von Fliehkraftkupplung gelesen, könnte ich da bitte genauere Infos zu haben? (Ich kenn nur die Sorte Fliehkraftkupplung die in motorisierten Zweirädern verbaut ist)

Kann man dort das Getriebe "in den Leerlauf schalten", damit man Gas geben kann ohne den Rotor zu drehen? (zum Warmlaufen usw.)

[BH47]

Die Bell 47 hat eine Fliehkraftkupplung.

 

Damit das Anlassen erleichtert wird, ist zwischen Motor und Getriebe eine Kupplung eingebaut.

Diese Kupplung befindet sich im unteren Teil des Getriebegehäuses.

Im Prinzip werden Gewichte mit zunehmender Drehzahl durch die Zentrifugalkraft gegen eine Trommel gedrückt und nehmen diese mit. Der finale Kraftschluss erfolgt durch kurzzeitiges Abdrehen des Drehgas wenn der Rotor ca. 170 RPM erreicht hat.

Faktisch mit Betätigung des Anlassers beginnt der Rotor schon langsam zu drehen.

 

Zum leichteren Verständnis noch ein Auszug aus dem AOM:

........

Battery switch: ON

FUEL PUMP switch: ON, FUEL BOOST FAIL light OUT.

Fuel pump pressure: 4 to 5 PSI

 

NOTE: Engine can be started with the fuel pump OFF; however the pump shall be operated for flight.

 

Ignition switch: BOTH

Starter switch: DEPRESS and HOLD

Fuel pressure after starting, 6.5 to 7.5 PSI indicates proper operation of the engine fuel pump.

 

Idle engine at 1500 to 1700 RPM until oil pressure reaches 50 PSI minimum.

 

Throttle, INCREASE to smoothly advance rotor speed to 167 RPM (1500 engine RPM) then close the throttle to fully engage the clutch (tachometer needles synchronized).

 

Increase engine RPM to approximately 2300 and hold until oil temperature reaches 40°C minmum.

.......... usw. usw.

 

Gruss

Joachim

[Jonimus]

Oha, mit Keilriemen geht das also, ist das nicht eine ziemlich verschleißfreudige Angelegenheit?

Ein Heli-Mech weiss da sicher genaueres; meines Wissens gehört aber so ein Keilriemen nicht zu den Verschleissteilen, welche oft ersetzt werden müssen. Die Umgebung des Keilriemens ist ziemlich sauber und zeugt also nicht von grossem Abrieb.

 

Ein Keilriemen dürfte noch die positive Nebenerscheinung haben, dass durch seine Elastizität die stark schwankende Drehmomentabgabe des Kolbenmotors gedämpft wird, welche ansonsten durch separate Torsionsdämpfer in Schach gehalten werden müssten (so wie z.B. bei Autos und Motorräder).

 

Heinz

[vBobbypilot]

Vielen Dank euch allen, damit wäre alles geklärt.:) :) :)

 

EDITH sagt: Ein geniales Forum ist das. Großes Lob euch allen!!!

[BH47]

Die Hughes 300 hat 7 Keilriemen. Diese tragen an den Flanken und auf der Grundseite. In den Anfangsjahren hat es Versuche mit „Flachriemen“ gegeben. Diese haben sich als untauglich erwiesen. Einer der Gründe war die zu geringe Kraftübertragungsfläche und damit die Gefahr des „schlupfens“. Eine Verbreiterung der Auflagefläche erwies sich als unverteilhaft, da dadurch der Hebelarm des Pulleys zum Auflager zu gross geworden wäre.

 

Daraufhin wurde entschieden das Problem mit 7 Keilriemen und somit mit 7x3=21 Auflageflächen zu lösen, welche zusammen einen wesentlichen geringeren Hebelarm zum Auflager erzeugen und deren Keilwirkung faktisch keinen Schlupf ermöglichen.

 

Die Aussage bezüglich Elastizität und Torsionsdämpfer ist schlicht falsch!

 

Im Gegenteil, die Hersteller werben damit, das es fast keine Längsdehnung gibt und geben darf.

Schneidet man solch einen Riemen mal auf und schaut sich die Art der inneren Gewebeanordnung mal an, so erkennt man sehr schnell worauf Wert gelegt wird. Die innere Konstruktion ist nicht mit dem Keilriemen an der Lichtmaschine eines Autos zu vergleichen.

 

Diese Keilriemen sind sehr wohl Verschleissteile. Zwar sollen sie eine Laufdauer von 2’000h haben, erreichen diese aber in der Alltagspraxis nie. Darum heisst es im Service-Manual auch „replace on condition“. Diese liegt in der Praxis bei ca. 400-500h.

 

Grüessli

Joachim

[Jonimus]

Mit Bezug auf das Posting oben...

Die Hughes 300 hat 7 Keilriemen.

Als Vergleich, bzw. Ergänzung: Die Robinsons brauchen "W-Riemen". Die sehen von aussen aus wie Flachriemen, sind aber im Querschnitt eigentlich zwei zusammengesetzte Keilriemen (V-Riemen). Der R22 hat zwei davon, insgesamt also vier Keilriemen entsprechend.

 

Die Aussage bezüglich Elastizität und Torsionsdämpfer ist schlicht falsch!

Ich hatte ja nichts behauptet, nur vermutet. Trotzdem etwas Hintergrundinformationen zum Thema in drei Akten:

1. Braucht es eigentlich einen Torsionsdämpfer zwischen Kolbenmotor und Getriebe? Hier ein sehr interessantes Dokument mit ausgezeichneten Erklärungen zum Thema Torsionsdämpfer. Zitat daraus: Die ständig wechselnde Drehzahl und schwankendes Drehmoment eines Verbrennungsmotors erzeugen Schwingungen, die von Kurbelwelle, Kupplung und Getriebeeingangswelle auf das Getriebe übertragen werden. Geräuschentwicklung und hoher Zahnflankenverschleiß sind die Folge. Verringerte Schwungmasse und Leichtbau bei modernen Fahrzeugen verstärken diesen Effekt, weshalb man Kupplungsscheiben mit Torsionsdämpfern und Belagfederung ausstattete. Auf Seite 8 in diesem Dokument wird grafisch schön gezeigt, dass die Getriebekräfte durch Einsatz eines Torsionsdämpers auf etwa einen Drittel reduziert werden können. Warum also hat wohl jedes Auto so einen Torsionsdämpfer? Macht doch auch bei einem Helikopter mit Kolbenmotorantrieb Sinn, oder?

2. Kann ein Keilriemen als Torsionsdämpfer dienen? Im Gegensatz zur bleibenden Dehnung, welche zumeist die Lebensdauer eines Keilriemens beschränken, weisen die Hersteller von Keilriemen gerne darauf hin (und jeder Maschinenbauingenieur weiss das auch), dass Keilriemen gute Vibrationsdämpfer sind. Das ist durch ihre Elastizität gegeben, denn anders als ein starres Zahnradgetriebe oder Kettentriebe lässt sich ein Keilriemen ein kleines bisschen dehnen und glättet damit kleine Drehzahldifferenzen zwischen Antrieb und Abtrieb aus (= Torsionsdämpfer). Hätte ein solcher Riemen keine Elastizität, dann wäre er wohl auch kaum biegbar, sondern brüchig. Etwas Trigonometrie dazu: An- und Abtriebsräder beim R22 liegen etwa 70 cm auseinander. Drückt man einen gespannten Riemen in der Mitte (d.h. bei 35 cm) um 3 cm hinein, dann verlängert er sich immerhin schon um fast 3 mm!

3. Und wie ist es jetzt mit Keilriemen in einem Helikopter? Hier ein interessantes Dokument zu einer Heli-Studie. Zitat daraus: Engine should have device to isolate transmission from engine radial (rotational) shock (spikes). If V-belt and pulleys are used, then this should do. Auf gut Deutsch: Es wird (kurz aber klar) gesagt, dass 1) ein Torsionsdämpfer nötig ist und 2) dass ein Keilriemen diese Anforderung erfüllt.

 

Diese Keilriemen sind sehr wohl Verschleissteile. Zwar sollen sie eine Laufdauer von 2’000h haben, erreichen diese aber in der Alltagspraxis nie. Darum heisst es im Service-Manual auch "replace on condition". Diese liegt in der Praxis bei ca. 400-500h.

Ich war kürzlich zufällig in Donaueschingen (EDTD) und konnte mich dort bei HTC (Helicopter Training + Charter) gleich selber erkundigen. Die Schule hat mehrere Robinsons. Ein schlechter Riemen, so wurde mir gesagt, musste einmal nach schon 600 Std. ersetzt werden. Andere hatten schon 2'200 Std. überlebt. Der Durchschnitt liegt irgendwo dazwischen.

 

Heinz