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Mein erstes Dampfprojekt - Berechnung/Vorentwurf

 
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Anmeldungsdatum: 10.04.2010
Beiträge: 8
Wohnort: Kreis Pinneberg

BeitragVerfasst am: 15.01.12 13:03    Titel: Mein erstes Dampfprojekt - Berechnung/Vorentwurf Antworten mit Zitat

Hallo,

ich grübele schon eine Weile darüber nach, ein Dampflokmodell im Maßstab 1:22,5 / 64mm Spurweite zu bauen. Ich habe mittlerweile alle einschlägigen Bauberichte in diesem Forum gelesen, ein paar der einschlägigen Bücher gekauft und viele Vorbildpläne gewälzt. Einer davon liegt nun passend kopiert auf meinem Schreibtisch.

Mit Absicht soll es eine größere Lok sein, um eine spätere Gartenanlage gleich entsprechend großzügig auszulegen. Platz für Nebenaggregate, Vorräte etc. ist reichlich vorhanden. Es ist nicht gerade ein B-Kuppler, aber eben auch keine h4v-Maschine.

Wer einen begründeten Verdacht bezüglich des Vorbilds hat, kann ihn gerne als PN äußern (außer natürlich die beiden Buntbahn-Mitleser, die mich kennen und es daher vermutlich schon wissen).

Ich will auch keine „Probelok“ bauen, sondern langsam, Schritt für Schritt mein Traummodell bauen, lehrreiche Rückschläge inklusive. Egal wie weit ich damit nun letztlich komme, möchte ich mein Vorgehen von der Entscheidung für ein konkretes Vorbild bis zum eigentlichen Bau hier im Forum vorstellen, natürlich auch in der Hoffnung, von der Erfahrung anderer profitieren zu können.

Den Konstruktionsprozess möchte ich mit einer gewissen Systematik angehen. Zunächst etwas Berechnung, daraufhin Festlegung der Zylinder-Abmessungen und der Kesselgeometrie. Nebenbei möchte ich eine Art Mittelding aus Lastenheft und Dokumentation führen und darin Anforderungen und technische Lösungen für die eigentliche Konstruktionsphase sammeln.

Der erste Bauabschnitt soll Rahmen, Treibachse, Zylinder und Steuerung umfassen. Falls das gelingt, als nächstes der Kessel. Dritter Abschnitt: restliches Laufwerk und Verrohrung. Vierter Abschnitt: Bremse. Nebenher, drumherum und zwischendurch: Aufbauten und Verkleidungen. Nach Lust, Laune und Können: Detaillierung. In letztem Punkt will ich mir selbst keine Vorschriften machen. Korrekte Proportionen sind mir an einem Modell aber wichtiger als einzelne Nieten und bei einem Echtdampfmodell sicher schon Herausforderung genug.

Da ich keine Fräse besitze, muss eigentlich alles durch Sägen, Feilen, Drehen, Bohren, Schleifen und Löten hergestellt werden. Bei meinen ersten Ideen dazu habe ich festgestellt, dass dies zu aufwändigen, aber vorbildnahen Konstruktionen führt. Je nach weiterer Entwicklung des Hobbys werde ich aber irgendwann auch eine Fräse beschaffen.



Über Weihnachten habe ich nun eine Tabellenkalkulation mit der Theorie aus den Büchern "v.Dort, Oegema: Handbuch Modelldampfmaschinen" und "Miedek: Modelldampfkessel" gefüttert. Höchstgeschwindigkeit und Treibraddurchmesser des Originals, geplante Geometrie von Kessel und Zylindern, Druck und zugehörige Werte der Dampfdrucktabelle muss man eingeben, dann bekommt man vom Dampfverbrauch der Maschine bis zu Treibstoffverbrauch und Laufzeit einige höchst theoretische Anhaltswerte angegeben.

Mit dieser Tabelle habe ich drei Loks durchgerechnet. Fazit: wenn eine große Lok nicht nur schwer sein, sondern gemäß Vorbild auch viel ziehen können soll, wird die Zylindergröße die größere Kesselleistung mehr als auffressen. Für mich ergibt sich daraus der Schluss, die kleinste Lok zu bauen und ihren Kesseldruck möglichst zu erhöhen oder eine der größeren zu bauen und die Bohrung/Zugkraft deutlich zu verringern. Ich habe mich für die kleinere Lok enstchieden

In die Tabelle habe ich unter ähnlichen Bedingungen einen reinen Flammrohrkessel, einen Feuerbüchskessel (Stehkessel: Länge wie jeweiliges Vorbild, Breite wie Kesselrohr) und einen Flammrohrkessel mit 40mm-Flammrohr, 4 anschließenden 10er-Heiz- und einem 22er Rauchrohr (gleichlang wie Flammrohr) gerechnet. Die Außenhülle des Kessels inkl. 2mm Isolierung passt in die Vorbildmaße, es werden also weder Rauchkammer noch Führerstand verbaut, da ich hier Platz für andere Einbauten bzw. einen freien Durchblick haben will. Das ganze dient zunächst der Entscheidung über mögliche Veränderungen an den Geometrien, um anschließend Änderungen an Abmessungen und Konzept bewerten zu können.

Die Zylinderbohrung wurde 5...6mm geringer gewählt, als es maßstäblich wäre. Der Hub ist über die Radgeometrie gegeben und damit „original“. Es wurde zunächst von 5 bar Druck und maßstäblicher Höchstgeschwindigkeit gemäß Vorbild bei 100% Füllung ausgegangen:

Bohrung/Hub: 18x29
Dampfverbrauch: 7332cm^3/min
Kraft am Radumfang: ca. 60N

Kesselmaße ca. 65x275
Kesselvolumen Flammrohrkessel: 475 cm^3
Gesamtheizfläche: 110cm^2
Dampferzeugung: 1350cm^3/min (18% des Bedarfs)

Kesselvolumen Flammrohr/Rauchrohrkessel: 555cm^3
Gesamtheizfläche: 140cm^2
Dampferzeugung: 1725cm^3/min (24% des Bedarfs)
Kesselvolumen Feuerbüchskessel: 830cm^3
Gesamtheizfläche: 330cm^2
max. Rostfläche: 50cm^2
Dampferzeugung: 7250cm^3/min (99% des Bedarfs)

Bei Wasserfüllung bis auf 5mm unter Kesselscheitel dauert es bis zum Erreichen von Feuerbüchsdecke bzw. Flammrohr bei allen Kesseln ca. 5 min., bis zum Leerkochen 32 min. beim Rauchrohrkessel und je etwa 20 min. bei den Kesseln mit Flammrohr. Dabei wurde maximaler Bedarf der Dampfmaschine zugrunde gelegt, NICHT die tatsächliche Kesselleistung – also der Verbrauch, der sich ergäbe, wenn der Kessel durch weitere Maßnahmen auf eine ausreichende Leistung gesteigert würde.

Wie gesagt, alles theoretische Werte ohne zusätzliche Verbraucher, Reibung, Verluste etc., - aber dafür noch ohne heizflächenerhöhende Maßnahmen und bei voller Leistung der Maschine.

Nach der Rechnung würde ein Kessel mit Feuerbüchse als einziger ausreichende Leistung versprechen. Bei den anderen Kesseln könnte man wasserseitig durch aufgelötete Bleche an den Rohrbündeln mehr Fläche erzeugen und im Flammrohr Quersiederohre einsetzen. Ein Feuerbüchskessel ist sicher schwerer zu bauen, hätte aber den Reiz, auch Kohle zu vertragen.
Die Lok gab es nur mit Kohlefeuerung. Auf der anderen Seite will ich mich nicht nur um die Feuerung kümmern, sondern auch fahren. Mein Traum wäre eine Art Kohlefeuerung mit Gaszusatzfeuerung, so dass das Feuer zumindest nie ganz ausgeht. Das Vorbild gestattet aber kein „unauffälliges“ schnelles Wegklappen des Tenderaufbaus, nicht mal des Führerhausdaches. Dafür könnte man bei ihr durch den leeren Kohlekasten an die Feuertür kommen.

Weiter sollte das erste sinnvolle Nebenaggregat an einer solchen Lok sicherlich eine Speisepumpe sein.

Das alles sind Überlegungen eines blutigen Anfängers. Ob die Anhaltswerte für die Kesselleistungen pro HF (4 bzw. 7 cm^3/100cm^2HF) bei v.Dort und Oegema glaubhaft sind, weiß ich nicht. Ich kann auch nicht für Fehlerfreiheit meiner Rechnungen garantieren, falls jemand also die Werte grob unglaubwürdig findet - bitte Bescheid sagen...

Gruß,
Schlußscheibe - welcher als nächstes einen Rahmen konstruieren wird.
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