Benutzer:Hermannk/Notizen-Spielwiese

Siemens Sh 14 verbaut an einer Focke-Wulf Fw 44

Der Siemens-Halske Sh 14 ist ein luftgekühlter Siebenzylinder-Sternmotor der von Siemens & Halske in den 1920er Jahren Entwickelt wurde. Er war für den Einbau in Schul- und Übungsflugzeugen vorgesehen und ging 1928 in Produktion. Der Sh 14 wurde in Flugzeugen wie der Bücker Bü 133 „Jungmeister“, Focke-Wulf Fw 44 „Stieglitz“, Udet U 12 „Flamingo“, Heinkel He 72, Messerschmitt M35 sowie Klemm Kl 31 und 32 verwendet. Während seiner Produktionszeit war er der einzige Sternmotor aus deutscher Produktion der in der Leistungsklasse unter 300 kW (400 PS) lag und erfuhr während der 1930er und 1940er Jahre einige Namensänderungen, bei denen das Grundkonzept des Motors weitgehend unverändert blieb. Einige berühmte Piloten der damaligen Zeit nahmen mit diesem Motortyp an zahlreichen nationalen und internationalen Wettbewerben teil. Heute sind nur noch verhältnismäßig wenige dieser Motoren in flugfähigem Zustand erhalten. Der Betrieb und die Instandhaltung des Motors ist, verglichen mit modernen Flugmotoren, aufwändig.

Allgemeine Beschreibung

Sh 14 an einem Flugzeugrumpf

Prinzipbild des Kurbel- & Ventiltriebs mit Zylindern

Der Sh 14 ist ein lufgekühlter Vergasermotor, dessen sieben Zylinder sternförmig um die Kurbelwelle herum angeordnet sind. Es handelt sich um einen Sternmotor der von Siemens & Halske entwickelt wurde. Die Kurbelwelle ist nur einmal geröpft und nimmt das Hauptpleuel auf, an dem sechs Nebenpleuel befestigt sind. Die Ventile sind im Zylinder hängend angeordnet und werden durch eine in auf der Kurbelwelle laufende Nockentrommel, Stößel und Kipphebel betätigt. Es ist vorgesehen den Motor sowohl als Zug, als auch als Druckmotor verwenden zu können. Dies ermöglicht ein drittes Kurbelwellenlager im vorderen Motordeckel, welches sowohl Zug- als auch Druckkräfte aufnehmen kann. Wird der Motor als Zugmotor verwendet, dreht er in Flugrichtung rechts herum. Im Druckbetrieb dreht er folglich links herum.

Der Hubraum des Motors beträgt 7,7 Liter und war in zwei Verdichtungsverhältnissen lieferbar. Die Variante mit einem Verdichtungsverhältnis von 6:1 verleiht dem Motor 119 kW (160 PS) Leistung und muss mit einem Kraftstoff betrieben werden der eine Mindestoktanzahl von 80 aufweist. Bei diesem Kraftstoff handelte es sich früher um ein Benzin-Benzol-Gemisch oder um Benzin welches mit Tetraethylblei versetzt war. Die Variante mit einem Verdichtungsverhältnis von 5,3:1 liefert nur 112 kW (150 PS), konnte aber dafür mit dem damals üblichen Flugbenzin betrieben werden, welches nur über 74 Oktan verfügte. Die Verdichtungsunterschiede im Motor wurden einzig durch unterschiedliche Bauformen des Kolbens erreicht. Bei der Verdichtung mit 6:1 ergibt sich eine Literleistung von 15,66 kW/Liter (21 PS/Liter).

Mit der Verdichtung von 6:1 darf der Motor kurzzeitig 119 Kw (160 PS) bei 2200 U/min liefern. Die sogenannte erhöhte Dauerleistung beträgt 108 kW (145 PS) bei 2140 U/min und die Dauerleistung ist mit 95 kW (128 PS) bei 2050 U/min. Im Betrieb mit dem Verdichtungsverhältnis 5,3:1 ändern sich die Kurzleistung, erhöhte Dauerleistung und Dauerleistung auf 112 kW (150 PS), 100 kW (135 PS) und 89 kW (120 PS).

Der Motor wiegt rund 135 kg und hat einen Durchmesser von 936 mm. Seine Länge beträgt, gemessen vom hinten gelegenen Ansaugrohr des Vergasers bs zum vorderen Kurbelwellenschaft, 839 mm. Sein Leistungsgewicht beträgt in der Variante mit einem Verdichtungsverhältnis vom 6:1 folglich 0,63 kW/kg (0,84 kg/PS).

Der spezifische Kraftstoffverbrauch ist mit 220 bis 240 g/PSh angegeben. Bei einer Dauerleistung von 128 PS, einem angenommenen spezifischen Kraftstoffverbrauch von 230 g/PSh und der Dichte des Kraftstoffs von 0,75 kg/Liter ergäbe sich daraus ein Kraftstoffverbrauch von 39,25 Liter pro Stunde. Im realen Betrieb liegen die Verbräuche je nach Flugzeugmuster, Ausführug und Beanspruchung des Motors zwischen 31 und 40 Litern pro Stunde.

Als Motoröle waren seinerzeit Stanavo und AeroShell 120 empfohlen. Für die Stellen die mit Fett abzuschmieren waren wurde Shell Kipphebelfett GR, Gargoyle Compond Nr. 3 oder Stanavo Lubricant 1000 empfohlen. Das Handbuch empfiehlt alle unbekannten Ölsorten nicht zu verwenden und sich auf den Verbrauch der guten Markenöle zu beschränken. Der Ölverbrauch des Motors wird in der Literatur sehr unterschiedlich angegeben. So wirbt das Prospekt der Siemens Apparate und Maschinen GmbH im Jahre 1934 mit einem Ölverbrauch von 5-8 g/PSh. Die Betriebsvorschrift des Herstellers gibt im Jahre 1936 einen Ölverbrauch von 3-12 g/PSh an. Die Brandenburgischen Motorenwerke nennen in einem Werbeprospekt von 1938 einen Ölverbrauch von 0,5 - 1,95 l/std. Im Gegensatz zur Betriebsvorschrift nennt das Betriebs Handbuch in der 2. Auflage, je nach Ausgabejahr wahlweise 3-12 g/PSh oder 0,5-1,95 l/std.

Betrieb und Wartung

Der Betrieb und die Wartung des Motors kann, verglichen mit modernen Flugzeugmotoren als Aufwändig beschrieben werden. Das Anlassverfahren ist je nach Ausführung des Motors unterschiedlich. Das hängt unter anderem von den verwendeten Vergasern, der Anlassvorrichtung und der Zündanlage ab. Der Motor kann je nach Ausführung durch das Drehen am Propeller, mittels interner oder externer Druckluft oder per Handkurbel angelassen werden. Ein elektrischer Anlasser ist nicht verfügbar. Beim Anlassen mit den SUM-Standardvergasern wird der Motor üblicherweise von einem Starthelfer mehrere Umdrehungen bei abgeschalteter Zündung vorgedreht. Dabei spritzt der Pilot Startkraftstoff per Handpumpe in den Motor ein. Danach stellt sich der Starthelfer den Propeller in eine Position aus der heraus er ihn gut durchdrehen und schnell vom Motor zurücktreten kann. Der Starthelfer gibt dem Piloten danach ein Zeichen die Zündung einzuschalten. Nun dreht der Starthelfer den Probeller und die Zündanlage kann über einen sogenannten "Schnapper" kurzzeitig einen Zündfunken erzeugen. Sofern in dem Zylinder, der den Zündfunken erhält, ein zündfähiges Gemisch enthalten war, wird der Motor nun anspringen und im günstigsten Fall weiterlaufen. Oft muss die Prozedur mehrfach wiederholt werden, bis der Motor läuft. Stellt sich nach einigen Versuchen kein Erfolg ein, wird der Motor "rekonditioniert". Das bedeutet, dass der Pilot die Zündung abschaltet und den Gashebel ganz nach vorn schiebt. Der Helfer dreht den Motor nun einige Zeit Rückwärts. So wird Frischluft über den Auspuff angesaugt, welche nicht mit Benzin versetzt wird und das nicht zündfähige Gemisch wird über die Vergaser abgeleitet. Nach der Spülung der Zylinder mit Frischluft können erneut Anlassversuche durchgeführt werden.

Die Wartung des Motors wurde vom Hersteller in verschiedene Kategorien unterteilt: Laufende Wartungsarbeiten, Überprüfung nach je 50 Stunden, Teilüberholung und Überprüfung und Grundüberholung. Zusätzlich finden sich Hinweise zur Erstinbetriebnahme und zur Wartung von vorrüber außer Dienst gestellten Motoren.

Laufende Wartungsarbeiten

Durch den offenen Ventiltrieb des Motors müssen die beweglichen Teile der mechanik laufend abgeschmiert werden. Die Ventilhebelbolzen- & Rollen sind mit Fett abzuschmieren. Die Stößelstangen sollen ausgebaut, gereinigt und neu gefettet werden, dabei sind die Ventilfedern auf ordnungsgemäßen Zustand zu überprüfen.Für diese Arbeiten sind die Ventilverkleidungshauben abzunehmen und nach erfolgter Arbeit wieder anzubringen. Das Ventilspiel soll ebenfalls überprüft werden. Dazu muss der Motor kalt sein und das Ventilspiel wird auf 0,2 mm an beiden Ventilen eingestellt. Da die Nockentrommel für die Steuerung der Ventile über je vier Nocken für das Aus- beziehungsweise Einlassventil verfügt, muss zunächst die Nocke durch drehen am Propeller ausfindig gemacht werden, die das geringste Ventilspiel aufweist. Anhand dieser Nocke werden alle sieben Zylinder eingestellt. Einmal für das Auslassventil und einmal für das Einlassventil. Hierzu muss je Zylinder auch eine Zündkerze ausgebaut werden um den Propeller leichter drehen zu können. Die Zündkerzen und Druckluftventile müssen auf festen Sitz geprüft werden wobei auch auf Anzeichen von Überhitzung geachtet werden muss. Fortlaufend sei auch der Ölsumpf zu öffnen und auf Späne zu untersuchen.

Dem Propeller ist hinsichtlich Beschädigungen, Schlag (unrunder Lauf) und festem Sitz besondere Aufmerksamkeit zu schenken.

Durch den offenen Ventiltrieb und die Kurbelgehäuseentlüftung gegen die Atmosphäre entwichen im Betrieb stets sichtbare Mengen an Schmieröl. Daher ist der Motor regelmäßig zu reinigen um die Wirkung der Luftkühlung sicherzustellen. Der Ansaugtrakt muss auf Sauberkeit überprüft werden und die Benzin- und Ölleitungen sind einer Sichtprüfung auf Dichtheit zu unterziehen. Auch soll der Schutzlack des Motors begutachtet und gegebenenfalls ausgebessert werden.

Überprüfung nach je 50 Stunden

Die Überprüfung sollte von geschultem Fachpersonal durchgeführt werden und beinhaltete auch Aufgaben, die während der laufenden Wartungsarbeiten ebenfalls zu erledigen sind.

--> Abmessungen, Gewicht, Leistung, Drehzahlen, Verbrauch, Wartung, TBO, Zündkerzenpflege

Komponenten des Motors

Im Folgenden werden wichtige Komponenten, Teile und Teilegruppen des Motors genauer beschrieben.

Kurbelgehäuse

Kurbelgehäuse eines Sh 14 A4

Das Kurbelgehäuse besteht aus dem Kurbehghäuse Vorderteil, dem Kurbelgehäuse Hinterteil,dem vorderen Gehäusedeckel und dem hinteren Gehäusedeckel. Demnach gibt es drei Trennfugen, an denen das Kurbelgehäuse getrennt werden kann. Hinter dem vorderen Gehäusedeckel, welcher an Trennfuge 1 abgenommen werden kann, sitzt das vordere Kurbelwellenlager, die Nockentrommel und Steuerungsantriebsteile. Die Teilung des Kurbelgehäuses erfolgt an Trennfuge 2 und ermöglicht den Ausbau der Kurbelwelle und somit die vollständige Zerlegung des Motors. Durch Abnahme des hinteren Motordeckels an Trennfuge 3 werden gleichzeitig die Anbaugeräte Benzinpumpe, Ölpumpe und Druckluftanlasser demontiert. In der Fotografie des Kurbelgehäuses sind die Trennfugen mit den Ziffern 1 bis 3 kenntlich gemacht. Das Kurbelgehäuse besteht aus einem Aluminuimguss in den als Sitz für die Kurbelwellenhauptlager am Vorder- und Hinterteil je ein Bronzering eingeschrumpft ist.

Kurbelwelle

Fertig montierte Kurbelwelle mit Hauptpleuel eines Sh 14 A4

Die Kurbelwelle ist aus mehreren Komponenten zusammengefügt: Das Kurbelwellenvorderteil, der Kurbelzapfen und das Kurbelwellenhinterteil. Der Kurbelzapfen wird mittels einen Spannbolzens fest mit dem Kurbelwellenvorder- und Hinterteil verspannt. Das passgenaue Ineinandergreifen und die Sicherung gegenüberverdrehen wird mit einer Hirth-Verzahnung erreicht. Die Befestigung der Propellernabe auf den vorderen Kurbelwellenschaft erfolgt durch eine Verzahnung mit zylindrischen Nuten sowie durch zwei Klemmkoni um die Nabe fest auf der Kurbelwelle verspannen zu können.

Zylinder

Die Zylinder bestehen aus der Laufbuchse und dem Zylinderkopf.

Namensgebung

Nach der Herauslösung des Flugmotorenbaus aus dem Konzern Siemens & Halske in die 1933 neu geschaffene Tochtergesellschaft Siemens Apparate und Maschinen GmbH (SAM) wurde der Sh 14 A auch als SAM 314 bezeichnet. Der SAM-Motorenbau wurde ab 1936 zu den neuen Brandenburgischen Motorenwerken (Bramo) in Berlin-Spandau verlegt. Im Rahmen eines Expansionsprogramms übernahm BMW 1939 die Bramo. Danach wurde der Motor in der Literatur als Bramo Sh 14 oder auch BMW-Bramo Sh 14 bezeichnet.

Historische Bedeutung

Der Sh 14 war mindestens bis 1942 der einzige Sternmotor aus deutscher Produktion unterhalb der 300 kW (400 PS) Klasse. Er wurde sein den späten 1920er Jahren stetig weiterentwickelt und es wurden zahlreiche Anwendungen mit ihm erprobt. Der Motor wurde anfangs zum Beispiel ohne Abgassammler betrieben, der später zur Serienausstattung gehörte. Dieser ermöglichte auch die Vorwärmung des Kraftstoff-Luftgemischs, was die effizienz der Verbrennung durch bessere Vergasung des Kraftstoffs steigerte. Der Vorteil der besseren Vergasung des Brennstoffs überstieg den Nachteil der Erhöhung der Gemischtemperatur und der damit einhergehenden Dichteverringerung.

Die Brandenburgischen Motorenwerke führten Umfangreiche Versuche mit dem Motor durch um seine Funktionalität zu verbessern. Dazu gehörten die Erprobung von Schnellstartversuchen mit alternativen Vorwärmkonzepten, Experimente mit Abgasklappen, Einbau eines zusätzlichen Wärmetauschers für bessere Aufwärmung des Motors bei Überwachung von Abgastemperatur, Zündkerzen- und Zylinderkopftemperatur. Die Versuche wurden mit einer Fw 44 in Stand und im Flug durchgeführt.

Der erste gebrauchsfähige Hubschrauber, die Focke-Wulf Fw 61, wurde mit offiziell mit einem BRAMO 314 betrieben, welcher baugleich mit der Sh 14 Reihe ist (siehe dazu Abschnitt Namensgebung).

Hubschrauber, Versuch 1937,Willi Stör, Vera von Bissing, Gerd Achgelis, Otto Heinrich Graf von Hagenburg

Heutige Bedeutung

Die Flugzeuge, die mit dem Sh 14 ausgerüstet wurden, sind heute genauso selten wie der Motor selbst. Daher wird bei Restaurierungen von historischen Flugzeugen heute bereits auf andere Motoren mit ähnlichen Leistungsdaten zurückgegriffen, da praktisch keine Sh-14-Motoren mehr auf dem freien Markt verfügbar sind. Flugzeuge wie der Focke-Wulf Stieglitz mit Originalmotor sind daher heute auf Flugschauen gern gesehene Gäste. Die Flugzeuge, die heute vorwiegend mit diesem Motor betrieben werden sind der Focke-Wulf Fw 44 "Stieglitz" und die Bücker Jungmeister. Derzeit befindet sich eine Messerschmitt M35 im Aufbau, die ebenfalls mit dem Motor betrieben werden soll. Grundüberholungen des Motors für den Einsatz in der Luftfahrt dürfen nur von luftfahrttechnischen Betrieben mit entsprechnder Lizenz ausgeführt werden. Im deutschsprachigen Raum ist für Grundüberholungen dieses Motortyps der LTB Dirk Bende ein bekannter Ansprechpartner.

Bauart

Der Sh 14 arbeitet nach dem 4-Takt-Prinzip. Die Zylinder sind aus Stahl gefertigt; Zylinderköpfe und Kolben bestehen aus einer Aluminiumlegierung. Die zwei Ventile je Zylinder werden von einer Nockentrommel im Kurbelgehäuse über Stoßstangen und Kipphebel gesteuert. Die hohle Kurbelwelle ist mehrteilig ausgeführt. Das Kurbelgehäuse aus Aluminiumguss ist vierteilig. An der Rückseite des Motors befinden sich die beiden Bosch-Zündmagnete für die Doppelzündung sowie die beiden Vergaser der Berliner Firma SUM.

Technische Daten Sh 14 A-4

Abmessungen:

• Zylinderzahl: 7
• Bohrung: 108 mm
• Hub: 120 mm
• Hub / Bohrung: 1,11
• Zylinderhubraum: 1,12 l
• Gesamthubraum: 7,84 l (7,7 l bei Sh 14 A)
• Verdichtungsverhältnis: 6,0 (5,3 bei Sh 14 A)

Einbaumaße:

• Länge, gr (ohne Nabe): 1008 mm
• Durchmesser, gr.: 936 mm

Kraftstoff:

• Oktanzahl mind.: 80
• Kraftstoffdruck 0,1–0,3 bar

Schmierstoff:

• Sommer / Winter: Aero-Shell mittel oder Stanavo 120

• Schmierstoffdruck: 2–4 bar
• Eintrittstemperatur: 65 °C
• Austrittstemperatur: 100 °C

Gewichte:

• Trockengewicht: 135 kg

Leistung und Verbrauch am Boden (Sh 14 A-4):

Leistung für	5 Minuten	30 Minuten	Dauer
Leistung in PS	160	145	128
Drehzahl in 1/min	2200	2140	2050
Kraftstoffverbrauch in g/PSh	235	237	244
Schmierstoffverbrauch in g/PSh	3–12	3–12	3–12

Weitere Eckdaten:

• Zündfolge: 1-3-5-7-2-4-6
• Einlassventile je Zyl.: 1
• Auslassventile je Zyl.: 1
• Untersetzungsgetriebe: nein
• Drehsinn der Kurbelwelle und des Propellers: rechts / rechts
• Lader: nein
• Luftschraubenanschluss: Siemens-Bolzen- oder Rupp-Nabe
• max. Zylindertemperatur: 250 °C
• max. Drehzahl: 2800/min
• Hubraumleistung: 20,40 PS/l
• Leistungsgewicht: 0,84 kg/PS
• Kolbenbelastung: 0,25 PS/cm²
• Zündzeitpunktverstellung: Manuell oder über Gashebelstellung mittels Endschalter
• Schmierung: Trockensumpfschmierung
• Anlasser: Druckluft

Anbaugeräte und Zündkerzen

	Vergaser	Zündapparat	Zündkerzen	Anlasser	Förderpumpe
Hersteller	SUM	Bosch	Siemens	Bramo	DBU
Baumuster	438a und 439a	JF 7 ARS	10 F 18		KM 3/0,45
Anzahl	2	2	2 je Zyl.	1	2

Hinweise für mich: Konsistenz Quellenangaben

1. FLUGMOTOR Sh 14 A4, Betriebsvorschriften, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, BRAMO 23. 3000. 9.36, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2005

--> 34 Seiten

2. FLUGMOTOR BRAMO Sh 14 A4, Betriebshandbuch, 2. Auflage, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 1.2000.6.37, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg

--> 5 Abschnitte

3. FLUGMOTOR Sh14A4, Werkzeuge und Zubehör für Einbau, Wartung, Überholung, Auflage, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 18.500.2.37, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2012 --> 53 Seiten

4. Werbeprospekt: Flugmotor Sh 14 A4, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 12.1000.12.38., Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2005 --> blaues Titelblatt, 8 Seiten

5. Werbeprospekt: Flugmotor BRAMO Sh 14 A4, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 47.7.37.2500. --> 22 Seiten, Graf Hagenburg, TBO

6. Werbeprospekt: Sh14A, Siemens Apparate und Maschinen GmbH Flugmotorenwerk, Berlin Spandau, SAM1 3.34.5., Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2007 --> 8 Seiten, rotes Titelblatt

7. BOSCH-Zündmagnete (für Flugmotoren), Blatt L4001, Ausgabe-Datum: 1.9.1940, Robert Boscht GmbH, Stuttgart --> 4 Seiten

8. BOSCH Zündmagnet JF für 4- bis 7-Zylinder-Flugmotoren, Beschreibung und Einbauvorschrift, Robert Bosch A.-G., Stuttgart, VTD-D 11 825-1 (9.37), Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2005

Literatur

• Flugzeug Typenbuch Handbuch der Deutschen Luftfahrt- und Zubehör-Industrie Jahrgang 1939/40. (Nachdruck) ISBN 3-8112-0627-3.
• Handbuch Fliegen lernen! Mit Anhängen A. Schul-, Übungs-, Reise-, und Mehrzweck-Flugzeuge B. Die wichtigsten Flugmotoren für Schul- und Übungsflugzeuge. Herausgegeben und zusammengestellt unter Mitwirkung des RLM 1941.
• Magazin Flugzeug Classic, Ausgabe Januar 2009
• FLUGMOTOR BRAMO Sh 14 A4 BETRIEBSHANDBUCH, 2. Auflage, BRANDENBURISCHE MOTORENWERKE, Berlin-Spandau vom Juni 1937, Luftfahrtarchiv Haffner

Weblinks

Commons: Siemens-Halske Sh 14 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien