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Detlef Kunkels V4-Motor mit 220 ccm

Eingereicht

Es gibt Modellbauer, die bauen gerne. Und dann gibt es Modellbauer, die bauen nicht nur gerne – sie bauen am liebsten Dinge, die sie selbst erdacht und konstruiert haben. Detlef Kunkel ist ein Vertreter dieser Spezies, sein jüngst erdachtes und gebautes Objekt ein Vierzylinder-V-Motor mit 220 ccm Hubraum, dem er den Namen »Phoenix« gab. Und der ist schlicht der Hammer!

V-4-Motor_1Detlef Kunkel ist ein weit über die Landesgrenzen hinaus bekannter Tüftler, der in langen Jahren die Kunst des Funktionsmodellbaus perfektioniert hat. Nur ein Beispiel dafür ist das Fahrwerk seiner Republic P-47 Thunderbolt (MFI 3/2010) – ein atemberaubendes und voll funktionsfähiges Meisterwerk der Feinmechanik. Auch an Motoren hat er sich schon erfolgreich versucht, zuletzt mit einem Zweizylinder-Reihenmotor sowohl mit Getriebe als auch mit Direktantrieb.

Detlef ist ein großer Warbird-Fan. Nachdem er in den letzten Jahren viele amerikanische und britische Vorbilder nachgebaut hatte, sollte es wieder einmal eine deutsche Maschine werden. Oder vielmehr Maschinen. Das erste Objekt der Begierde ist eine Heinkel He 219 Uhu im Maßstab 1 : 4,4 (4,2 Meter Spannweite und etwa 60 kg Fluggewicht). Wunschkind Nummer 2 war ein Jäger. Zuerst liebäugelte Detlef mit einer Messerschmitt Bf 109, aber dann entschied er sich für eine Focke Wulf Fw 190 – jedoch nicht die Sternmotorvariante, sondern eine D9 mit dem gewaltigen V-12-Motor unter der langen, schlanken Haube. Die 190 (Maßstab 1:  3,4, drei Meter Länge, 3,09 Meter Spannweite und mit einem geschätzten Gewicht von 37 kg) entsteht zur Zeit parallel zur Uhu. Ich werde natürlich zu gegebener Zeit auch über diese Modelle berichten.

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Erster Handentwurf: die bei einem Bier mit Freunden mit Bleistift auf einen Schmierzettel skizzierte Idee vom Grundkonzept des Phoenix mit Getriebe. Diese Idee passte so gut, dass sie zu 100 % bei der späteren Konstruktion umgesetzt worden ist – …

Da es einen passenden Antrieb für die geplante Größe dieser Modelle am Markt nicht gab (oder zumindest keinen, der Detlef auch nur im geringsten interessiert hätte), musste er ihn eben selber bauen. Phoenix sollte der Treibling heißen – das war eine der ersten (und wichtigsten!) Entscheidungen ganz am Anfang des Projekts. Natürlich musste der Motor ein gewisses Volumen und ein dementsprechendes Leistungsvermögen haben; doch angefangen hat alles mit dem Wunsch, die Modelle vom Charakter und Klang her so nah wie möglich an die großen Vorbil-der heranzubringen – und da kam für ihn nur ein V-Motor in Frage. Und mit genau diesem Thema hat mein Gespräch mit Detlef Kunkel begonnen.

Andreas Kanonenberg: Dich fasziniert das Laufgeräusch der großvolumigen V-12-Motoren, die in den Flugzeugen des Zweiten Weltkriegs zum Einsatz kamen. Wie kann man das auf Modellflugzeuge übertragen?

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CAD-Dreiseitenansicht: Kontrolle der Abmessungen, nachdem der Motor von Papierzeichnungen ins CAD übertragen worden ist.

Detlef Kunkel: Der Sound eines V-Motors kann gut mit einem Herzschlag verglichen werden. Dieser Rhythmus ist ein sehr emotionales Konzert von Ton- und Schwingungsabfolgen – lebhaft, ungleichmäßig, eigenwillig. Das klingt fast nach einem lebendigen Wesen, und man hört nicht so sehr ein mechanisch völlig gleichmäßig erzeugtes Geräusch wie zum Beispiel bei einem Reihenmotor. Der Frequenzgang ist in Bezug auf die anliegende Drehzahl sehr niederfrequent, und deshalb hört man einem V-Motor seine tatsächliche Drehzahl nicht an. Das wiederum macht ihn so attraktiv und prädestiniert für den Getriebeantrieb. Modellmotoren laufen ausnahmslos wesentlich hochtouriger als echte Flugmotoren. Wenn ich jetzt ein Baumuster auswähle, dem man die Frequenz, also die Drehzahl nicht direkt anhört, ist das doch genau das Grundkonzept, das man auf der Suche nach möglichst authentischem Sound zu finden hofft.

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Am interessantesten für die Auswahl des Flugzeugs ist die Stirnfläche eines Motors. Der Phoenix baut für seine Leistungsklasse unglaublich klein, wesentlich kleiner als ein gleich starker 400er Sternmotor. In der 3D-Ansicht lässt sich bereits jedes Detail erkennen. So lassen sich Positionen und Abmessungen leichter optimieren.

AK: Welche Probleme galt es in der Konstruktions- und Bauphase zu lösen?

DK: Probleme ist gut gesagt. Es musste absolut alles entworfen, gezeichnet und konstruiert werden. Die Verwendung von Kaufteilen habe ich schon sehr früh verworfen. Eines der größten Probleme war die gewünschte Stückzahl. Das rechnet sich so: zwei Uhus, also schon mal vier Motoren. Dass einer oder zwei bei Versuchen hochgehen, muss man auch mit einkalkulieren – das bleibt manchmal nicht aus, wenn man eine komplette Neukonstruktion auf die Beine stellt. Und dann wird man solch eine riesige Maschine nicht allzu oft fliegen. Wenn man aber einen so aufwendigen Motor gebaut hat, möchte man ihn jedoch nicht nur ein, zwei Mal im Jahr für Showflugtage rausholen. Will sagen, eine zusätzliche, einmotorige Maschine macht hier Sinn. Und davon auch zwei, das ergibt schon acht Motoren reinen Eigenbedarf.

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Erstes Gussgehäuse: Das vordere Gehäuse war gießtechnisch am schwierigsten (eingesetzter Sandkern und die anspruchsvolle Gießtechnik insgesamt); der Gießer hat mit diesem Bauteil angefangen.

Das wiederum ist eine unglückliche Losgröße: viel zu viel für die Herstellung an heimischen konventionellen Dreh- und Fräsmaschinen, aber zu wenig, um Teileherstellung und -bearbeitung extern zu vergeben. Ein Fertigungsbetrieb kann so kleine Stückzahlen nicht preiswert herstellen, weil sich die immer anstehenden Grundkosten (Anm. der Redaktion: allgemeine Umsetzung, Spann- und Bearbeitungsvorrichtungen, Materialzuschnitte und -beschaffung etc.) bei wenigen Bauteilen massiv auf den Einzelpreis durchschlagen. Somit blieb nur der Bau von sehr wenigen Motoren in Handarbeit oder die Vergrößerung der Serie. Wir haben uns für Letzteres entschieden mit dem Risiko, ein gewaltiges Loch in die Kasse zu reißen, falls sich die Konstruktion als untauglich herausstellen würde oder niemand so einen immer noch sehr hochpreisigen Motor haben wollte.

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Die Formen: 300 kg Stahlguss wurden zerspant, um daraus die Formen für das Kurbelgehäuse und den Ventildeckel herzustellen.

AK: Beschreibe doch bitte in groben Zügen die Konstruktion des Motors.

DK: Der Motor wurde von vornherein als Gussmotor entworfen. Ich hatte nie die Absicht, solche Motoren aus dem Vollen herzustellen – nur mit Guss lässt sich ein klassisches, authentisches Design erreichen. Also habe ich mich ans Zeichenbrett gestellt und die ersten  Schritte im CAD-Zeichnen unternommen. Die Hauptbauteile, also das Kurbelgehäuse und den Zylinderkopf mit Ventildeckel, haben allerdings gute Freunde nach meinen Zeichnungen in CAD übertragen.

Nach diesen Unterlagen wurden Gussformen angefertigt. Beim Kurbelgehäuse waren das Stahlformen, sprich Kokillen, beim Zylinderkopf musste ein anderer Weg beschritten werden. Diese Teile sind im Ausschmelzverfahren mit verlorenen Formen hergestellt worden. Stahlformen lassen sich bei so komplexen Hinterschneidungen und Formgebungen nicht mehr entformen. …

Einen ausführlichen Bericht lesen Sie in der Ausgabe 6/2015 des MFI Magazins.