Eredeti megjelent:
Modellezés
1988. 6. szám 4-5.
oldal.
Benedek György
Ismerjük meg a szénsavmotort (I.)
A „MODELLEZÉS” 1986/8. száma adott hírt az első magyar CO2 repülőmodell versenyről. Hazánkban ez a modellezési ág a budapesti XVI. Ker. Úttörőház modellező köre vezetőjének, Pinkert Györgynek a kezdeményezésére indult meg, K. J. Hammerschmidt mérnök, német modellező segítségével.
A világ első sorozatgyártású szénsavmotorját az egyesült államokbeli Bill Brown (ismert modellbenzinmotor gyártó) készítette 1946-ban, Herkimer O. K.–CO2 néven. Csaknem ugyanezen időben tervezett szénsavpatronhoz motort a csehszlovák J. Brdička. Ez utóbbi rajza hozzánk is eljutott és ezt az általános műszaki elvek keretében a Magyar Repülés 1948. márciusi számában ismertettem, melyről a Modellezés 87/1 száma is megemlékezett.
A repülőmodell-szénsavmotor keletkezése azonban jóval régebbi időre nyúlik vissza. Az igazolhatóan első ilyen motorokat a francia M. Martin és Poterin du Motel tervezte. A CÉTONIA CO2 motornál a szénsav igen erős lehűlésének kiegyenlítésére külön melegítő egységet is alkalmaztak. Ez a hajtómű a francia mérésügyi hivatal vizsgálata szerint, 4 kg-os önsúly mellett 1 lóerő (0,74 kW) körüli teljesítményt adott. Ehhez modell is épült, mely 1911. május 23.-án még ma is jelentősnek tekinthető 1178 méter távot repült 92 mp alatt. A kétfedelű modell erősen hasonlított az akkori nagy repülőgépekre, fesztávja 2,5 méter, hossza 3 méter és startsúlya 17,5 kg volt. Ugyanezen időben Franciaországban FIEUX CO2 néven 2, 3 és 5 hengeres kivitelben jelentek meg kisebb motorok, melyek furata 10 mm, lökete 25 mm volt.
A szénsavmotoros repülőmodellezés 1948 után az USA-ban terjedt el, míg Európában csak a 70-es évek közepétől honosodott meg, először 1975-ben Angliában, majd 1978-tól Csehszlovákiában. Itt az első működőképes és sorozatgyártásra alkalmasszénsavmotor típus kidolgozásában dr. Studnička, Kácha és Gašparin mérnökök végeztek úttörő munkát. A gyártás és a modellező sportban való elterjesztés területén MODELAŘ testvérlapunk korán elhunyt főszerkesztője, J. SMOLA szerzett elévülhetetlen érdemeket. Tiszteletére Csehszlovákiában minden évben szénsavmotoros modellversenyt rendeznek, mely 100-150 résztvevőjével a világ legnagyobb ilyen versenyének számít.
Hazánkban a cseh gyártmányú MODELA 0,27 típusú motor terjedt el, részben a budapesti Deák téri Csehszlovák Kultúra boltjának időszakos árusítása, részben pedig északi szomszédunkba látogató modellezőink vásárlása révén. A MODELA motorból eddig 100 000 példány készült el, ebből a magyar modellezők birtokában becslés szerint 4-500 darab lehet. Ez is indokolja a motor kezelésének és működésének részletes ismertetését. Bár a gyártó országban forgalmazott motorokhoz igen bő cseh nyelvű, ábrás leírást mellékelnek, a nálunk árusított példányokhoz egyszerűbb, német nyelvű szöveges ismertetőt kap a vásárló, ezek a gyakorlatban nem elegendők, a motor működtetése során bennünket is többször ért meglepetés.
A világon jelenleg kb. egy tucat különféle típusú CO2 modellmotor van forgalomban. A nyugati típusok azonban jóval drágábbak, pl. a kis angol 0,06 ccm-es TELCO átszámított ára kb. 1500,-Ft, szemben a cseh motor 175 koronás, illetve belföldi 580 Ft-os árával. Valamennyi típus közös tulajdonsága azonban az, hogy gyakran megtréfálják tulajdonosaikat, teljesítményük több kifogástalan repülés után váratlanul lecsökken, sőt a motor néha üzem közben is leáll. Jelen cikkben éppen a jelenségeket szeretnénk ismertetni, hogy modellezőink eredményesen tudják használni ezt az új, környezetbarát és komoly jövőt ígérő hajtómű típust.
A MODELA 0,27 ccm-es CO2 motor világviszonylatban is kiváló konstrukció, mely minden más típusnál jobban egyesíti magában a könnyű kezelhetőség, sorozatgyártási technológia, igen olcsó ár és a repülőmodellekhez való alkalmasság követelményeit. A motor külső felépítésében és belső szerkezetében is hasonlít a jól ismert modell-robbanómotorokhoz (1. ábra)
1. ábra
Míg
azonban az utóbbiaknál működés közben jelentós hő képződik, addig a
szénsavmotorok erősen lehűlnek, és hűtőhatásuk többszöröse a leadott mechanikai
munkának. E motorok fizikai működésük alapján miniatűr gőzgépeknek tekinthetők,
ahol a folyadék elpárologtatásához szükséges hőt a kazán hiánya következtében
környezetükből illetve saját magukból vonják el, így sokkal inkább
hűtőszerkezetek, mint erőgépek. E motorok működésekor a mínusz 20-30 fokos
lehűlés a normális, de kedvezőtlen esetben szénsavjég-képződés (szárazjég) is
megfigyelhető, mely mínusz 70 fokos lehűlésre utal.
A kis motort sűrített szénsavgáz hajtja,
mely a 20 fokos szobahőmérsékleten kb. 57 atm (bar) nyomású. Hajtásra elvileg
bármilyen más sűrített gáz is alkalmas lenne, a szénsav azonban általánosan
elterjedt a háztartási szódavíz készítésére (autoszifon-patron), igen olcsó,
továbbá rendkívül kedvező tulajdonsága, hogy plusz 31 fokig cseppfolyós is
lehet. Adott térfogatú tartály, pedig folyadékállapotban sokkal több hajtógázt
tud tárolni. Ez nagy előny a modellezés őskorában használt légmotorokkal
szemben, ahol a hajtóanyag csak légnemű volt, mivel a levegő mínusz 141 fokos
kritikus hőmérséklete felett nem lehet folyékony.
A 10 ccm úrtartalmú autoszifon-patron 7-8g
súlyú kb. 80%-ban folyékony, 20%-ban gőz állapotú szénsavat tartalmaz. Ebből a
szabad légköri 1 bar nyomáson kb. 4 liter (4000 ccm) gáz lesz. A motor működése
során a tartályban levő folyékony szénsav fokozatosan elpárolog, de nyomása
csaknem állandó marad mindaddig, míg a tartályban folyadék van. A folyadékjával
érintkező légnemű szénsav telített gőznek tekinthető, melyre az általános
gáztörvények (Boyle-Mariotte, Gay-Lussac) nem érvényesek, esetleges
számításoknál itt csak gyakorlatilag mért adatokra (entrópia-entalpia
diagramok) lehet támaszkodni.
A motor működési elvét az 1948-ban megjelent
cikk is helyesen ismertette, ez az óta is változatlan. Ha a mostani MODELA
motor rajzát a „MODELLEZÉS" 1987/1 számában megjelent régi ábrával
összehasonlítjuk, a szerkezeti részletekben csak csekély eltérés észlelhető De éppen
ezek a kis különbségek fették lehetővé a motor megbízható működését, a régi
rajz alapján elkészült motor ugyanis gyorsan befagyott.
A szénsavmotor biztos működésének alapja a
tökéletes tömítés, ez pedig az itteni viszonylag nagy nyomásoknál elég nehezen
megoldható feladat, sőt az eredetileg megfelelő tömítés idővel leromolhat Ezért
a motort állandóan karban kell tartani, időről időre ellenőrizni, kezelni,
szétszedni, átnézni.
A
hagyományos főtengely-hajtókar-dugattyú rendszer a dugattyún levő kiálló
csapocska - tüske - segítségével a felső holtpontban kinyitja a hengerfej
golyós szelepét. Az itteni nagy nyomásoknál csak ez a szelep-típus ad megfelelő
tömítést. A régi légmotorok 5-10 bar nyomásánál használt forgó vagy csúszó
tolattyúk itt már alkalmatlanok.
Az olcsó tömeggyártás és kis önsúly,
valamint egyes esetekben a hatásos működés végett néhány alkatrész műanyagból
készül. Ilyen a motorház (1) és fedele (2), a dugattyú (5) és a szelepfészek
(szelepülés) (9), valamint a tartály töltésére szolgáló töltőcsonk (24) és a
patrontartó töltőegység fejében levő golyófészek. A motorházon két fül van a
felerősítés céljára, ezeket 2 db M2-es hengeres-fejű csavar rögzíti a modell
első bordája mögé beépített M2-es anyákhoz. Ha a tartócsavarok meglazulnak, a
műanyag fülek letörhetnek (ez többször előfordult) és ez a még működőképes
motort csaknem javíthatatlanná teszi, a motorház tartalék-alkatrészként nem
kapható. A főtengely (3) a motorházba beöntött bronzperselyben forog, a húzóerő
miatti súrlódás csökkentésére szolgál a sonka mögé helyezett acél alátét-tárcsa
(7).
Érdekes megoldás a hajtókar felső szeme
helyett alkalmazott gömbcsuklós csatlakozás, mely a dugattyú gömbfészkébe
óvatos nyomással bepattintható. A dugattyút ugyanis húzással lehet leszedni a
hajtókarról.
A henger felső részében van a műanyag
szelepülés (9), ebben ül a 2,5 mm Ø-jű szelepgolyó. A szelepülés
tömítésénél fontos szerepet játszik a fehér színű 0-gyúrús tömítés (10). Ennek
különleges anyaga szénsaválló, mivel a közönséges gumi huzamosabb idő alatt a
nagy-nyomású szénsavgőz hatására erősen megduzzad, ami egyébként a töltőegység
patrontömítő nyakgumijánál gyakran tapasztalható. A szelepülés (9) alatti
acéltárcsa (7) a főtengelyen lévővel megegyezik, a műanyag be-nyomódását
gátolja meg, mivel a henger felső részében levő felfekvő gyűrű-perem csak 0,5
mm széles. A motor fordulatszáma a szelepgolyó nyitásának növelésévei
változtatható. Ennél a motornál ez a henger befelé csavarásával oldható meg. A
henger alsó menete és a felső részében lévő menet egységesen M9 X 0,75 mm. A
henger egy teljes fordulatnál tehát 0,75 mm-t mozog tengely-irányban. A szénsav
beengedéséhez azonban lényegesen kisebb elmozdulás is elégséges, pl. a
szelepgolyónak a dugattyútüske általi érintése (a motor majdnem elindul) és a
maximális 3-4000/p fordulatszám között a hengert csak 1/8 fordulattal (45
fokkal) kell elfordítani, ez pedig alig 0,1 mm-es golyóemelést jelent. A motor
fordulatszáma nagyon kis hengerforgatással is érzékenyen változik. Normális
üzemnél a szelepgolyó csak néhány század mm-t, max. 0,05 mm-t emelkedik.
A szénsav
Ø2/ Ø1,5 mm-es rézcsövön áramlik, a hengerfejen levő
hollandi-tömítéses csatlakozás forgatható megoldású, így a fordulatszám
változtatásakor a csövet nem kell deformálni, csavarni vagy hajlítani. Az
alkat-részek gyártási tűrései következtében előfordulhat, hogy a henger menete
a motorházban könnyen mozog és a működés közbeni rázkódás miatt, lassan
elfordul, ami a fordulatszám nem kívánatos változását eredményezi. Ez ellen
némi biztosítást ad, ha a hengerfej csőcsatlakozásának hollandi anyáját (12) a
6 mm-es lemezkulccsal erősen meghúzzuk. Műszerész munkával miniatűr bilincs is
készíthető a motorház menetének nyakára, ezzel a henger csatlakozása megszorítható,
illetve tetszőlegesen húzósra beállítható.
♣ Archiválta SRY 2005. január 16. ♣ CANON
LiDE system ♣ Microsoft Word ♣ SRY MODELL 2005 ♣