Das Dampfboot

Schon lange trug ich den Gedanken in mir etwas mit Echtdampf zu machen. Da ich jedoch über umfangreiches Modellbahnmaterial in H0 verfüge, kam eine Gartenbahn mit Echtdampf nicht mehr in Frage. So überlegte ich mir für die Sommermonate mich zum Bau eines Modellboots mit einer Dampfmaschine zu entscheiden, zumal ein kleiner Gartenteich bereits vorhanden war. Vor geraumer Zeit entstand die "African Queen" mit einer kleinen einfachen 1-Zylinder-Dampfmaschine, lediglich ausgestattet mit einer Fernbedienung zur Steuerung des Ruders. Da ich im Folgenden auch etwas auf die Beschreibung einer Dampfmaschine eingehen werde, ist dieser Beitrag vielleicht auch für Gartenbahner mit Echtdampfbetrieb von Interesse.

Die linke Abb. zeigt den damaligen Bau der African Queen (Bausatz Fantail Launch II). Glücklicherweise hob ich die Bauteilezeichnungen, wie auch Reste der gestanzten Hölzer auf. Warum? Nun, Mit der sehr einfachen Dampfmaschine war ich alsbald nicht mehr zufrieden: Befeuerung mit etwas Spiritusgel, kleinen Kessel, ermöglichte nur kurze Betriebszeiten; bei geringsten Wind, welcher über den Schornstein strich, verlosch das Feuer, keine Geschwindigkeitsregulierung, keine Umschaltmöglichkeit vor/zurück, und auch kein selbsttätiges Anlaufen der 1-Zylindermaschine. Es musste also etwas Größeres her! Dennoch machte diese kleine African Queen Freude im Betrieb, wie dieses kleine zeigen soll VIDEO

Ich baute folglich eine größere Dampfmaschine mit einer 2-Zylindermaschine auf (davon später mehr). Dies wurde alles äußert kompackt gebaut, damit es in vorhandene Boot passte. Aber: nun war das kleine Boot überlastet; eine Test zeigte, es würde "absaufen"! Es half nichts. Im Juli 2019 entschloss ich mich ein entsprechend größeres und damit tragfähigeres Boot zu bauen.

Größenvergleich alt / neu

Die ursprüngliche 1zu1-Bootszeichnung aus dem Bausatz wurde im PC eingescannt, im Programm Corel-Draw importiert und um den Faktor 1,6 dupliziert (Abb. links). Dann wurde maßstabshaltig die neue Maschine eingefügt und entsprechend positioniert, um die neuen Platzverhältnisse zu überprüfen (Abb. rechts). Ebenso musste die Antriebswelle mit Schraube neu passend zur Kardanwelle der 2-Zylindermaschine im Kiel positioniert werden.

Beispiel einer Spante F3

Vom kleinen Boot gab es noch die Sperrholzbrettchen aus denen die Bauteile entnommen worden waren (Abb. links Beispiel einer Spante). Diese wurden eingescannt, als Bilder in Corel-Draw importiert, um dann als Zeichenvorlage für die neuen Bauteile zu dienen. Gezeichnet wurden diese in eine anderen Zeichenebene. Die Zeichenebene mit den Bildern konnte danach ausgeblendet werden und die nachgezeichneten Bauteile wurden um den Faktor 1,6 vergrößert. Danach konnten diese Bauteile in die neue Konstruktionszeichnung importiert werden und noch kleinere Korrekturen vorgenommen werden; siehe folgende Abbildung:

Nach Überprüfung auf Position und Passgenauigkeit aller Bauteile wurden diese einzeln als *.plt-Dateien exportiert, um als Fräsdateien für meine CNC-Maschine zur Verfügung zu stehen.

In das Programm Galaad importierte Fräsdateien. Hier Spanten, Ruder und Teile des Kiels.

Die Teile sind ausgefräst. Bild oben: nach Fräsvorgang wurden die Teile entnommen. Bild rechts: entnommene Teile, sowie  Cockpit und Subdeck. Ein VIDEO vom Fräsvorgang.

Bootsbau: die Teile werden mit Sekundenkleber und/oder 5-Min.- Epoxiharz zusammengefügt. Seitenbeplankung mit Streifen aus 2,5mm Balsaholz.

Es folgt noch der Boden des Boots, welcher ebenfalls mit der CNC in 2 Teilen gefertigt wird:

Da Balsaholz sehr weich ist und das Boot zudem auch absolut wasserdicht gemacht werden muss, wird der Rumpf mit einer Glasfasermatte überzogen, welch mit 40-Minuten-Epoxiharz (das ist die Verarbeitungszeit, nicht die Aushärtungszeit!) versehen wird. Die Glasfasermatte wird großzügig überstehend in 2 Hälfen je Seite zugeschnitten.

Das Epoxiharzgemisch besteht aus 2 Teilen Harz und 1 Teil Härter. Für eine Bootsseite benötigen wir etwa 50 ml. 50 durch 3 = 16,666; 16,666 mal 2 = 33,333. Wir nehmen also 34 ml Harz und füllen dann auf 51 ml mit Härter auf. Um ein exaktes Mischungsverhältnis zu erreichen (kein Anteil der Mischung darf überwiegen, sonst ist die Abbindung nicht vollständig!), verwenden wir eine Waage, füllen 34 g Harz ein und füllen auf 51 g auf und mischen gut. Siehe Abbildungen rechts.

Harz mit Pinsel auftragen, beginnend längs des Kiels (1), dann mittig nach unten und stetig zu den Seiten links und rechts (2). Zuletzt mittig beginnend die Bordwand (3). Dabei muss das Gewebe gut durchtränkt werden, aber das Harz darf nicht zu dick aufgetragen werden. Abbildung rechts zeigt das Ergebnis.

Lackierungen: weiß: Boot außen rot: Boot Rumpf und Kiel braun: Boot innen Klarlack: Boot innen zum Schutz wird das Deck abgeklebt.

nachdem das Boot außen komplett weiß lackiert wurde, werden die Seiten Maskiert und der Rumpf sowie Kiel rot lackiert.

innen wird das Boot braun lackiert. Um die Trocknung zu beschleunigen, kann vorsichtig mit einem Heißluftgebläse, eingestellt auf 90°C, gearbeitet werden. Nachdem alles gut getrocknet ist, entfernen wir die Maskierung und wenden uns dem Bootsdeck zu. Hier überlegte ich mir den Luxus echtes Mahagonifunierholz zu verwenden, wobei die Maserung querliegende Deckhölzer immitiert. Von den Fräsarbeiten des Bootsdecks existieren noch die äußeren Halbteile, welche nun als Schablone zum Ausschneiden der Funierhölzer verwendet werden; siehe folgende Abbildungen:

Die Holzschablone dient zum Anzeichnen; das Funier wird dann aber überstehend ausgeschnitten. die einzelnen Teile (es stand kein Funier ausreichender Größe zur Verfügung) wurden mittels Tesafilm fixiert und anschließend mit Pattex auf des Deck geklebt. Nach Trocknung wurde der Überstand erst mit einem Dremel gekürzt und dann plan zu den Kanten geschliffen. Als Klarlack für das Mahagoni-Bootsdeck verwendete ich echten Bootslack. Außerdem sind im rechten Bild bereits Teile des Bootsständers in der Beizung Mahagoni zu sehen.

Abb. links: Funier bis zum Bootsrand geschliffen und Grundlackiert. Schlitz für Ruderservo gefräst. Abb. rechts: Welle mit Schraube und Ruder montiert. (Schraube wird noch gegen eine größere getauscht)

Abb. links: Fertigung eines Servo- halters für das Ruder, preiswert selber aus einem Stück Alu-L-Rofil gefertigt. Bei solchen Arbeiten aber stets mit Schutzbrille arbeiten! Abb. rechts: 2,5 mm Bohrungen zur Befestigung.

Abb. links: Servo im L-Profil montiert Abb. rechts: Alu-L-Profil mit selbstklebende Kupfer- Folie überzogen. Dies passt farblich besser zum Boot.

Eingebaute Rudereinheit: Servo mit Halter, Messinggestänge, Exenter (aus Messingblech gefertigt). Ruderservo ist das einzige Teil, welches separat angeordnet werden musste. Alle anderen Servos, inklusive deren Funkempfänger finden ihren Platz auf der Montagefläche der kompletten Dampfmaschine, sodass die gesamte Einheit zu Wertungszwecken leicht aus dem Boot genommen werden kann und lediglich eine Steckverbindung zum Ruderservo zu lösen ist.

  Die Dampfmaschine

Easy Line Kessel Midi Der Kessel besitzt intern Flammrohre, welche den Wirkungsgrad deutlich erhöhen. Gaseintritt mit Gasrohr rechts unten. Sicherheitsventil links oben. Wassereinfüllstutzen oben (benutze ich nicht, Einzelheiten weiter unten). Zwei Blindstopfen seitlich vorne (Verwendungsbeschreibung weiter unten). Wasserstandsglas seitlich senkrecht. Haupt-Dampfabsperrhahn rechts oben. Gewicht: 650 g (leer) Höhe: 140 mm, mit Kamin 240 mm, Kesseldurchmesser 70 mm Brauwasserinhalt: 240 ml Betriebskesseldruck: 3 at nominell (max. 5 at)

Manometer wird mit Syphon (Abb. rechts) angeschlossen; die kleine Bohrung entlässt den Dampf durch eine Querbohrung im Ring über ein 2 mm Kupferrohr zum Manometer. Die kleinen Kupferringe sind Dichtringe. Anschluss erfolgt am Sicherheitsventil.

Dampfpfeife Montage beim seitlich vorderen Blindstopfen. Betätigung über Seilzug und Servo.

Kupferrohre und Biegevorrichtung es wurde Cu-Rohr von 3x0,5 mm und 4 x 05 mm verwendet. Ausgezeichnete Ergebnisse lassen sich mit einer kleinen manuellen Biegemaschine erzielen. Die Anfertigung von Rohrleitungen ist zur Montage der weiteren Bauteile erforderlich.

Klemm-/ Schneidringe und Reduziernippel-/ Verbinder Zu Verbindungen von Cu-Rohren mit den Bauteilen werden diese Materialien benötigt. Ebenso ist Teflonband erforderlich.

Öler, T-Verbinder, Dampfhahn Der Öler wird mit Heißdampföl befüllt und führt der Dampfmaschine regulierbar dem Heißdampf Öl zur Schmierung und Dichtung über einen T-Verbinder zu. Mit dem Dampfhahn - über einer Servo steuerbar - wird der Maschine der Dampf dosiert zur Geschwindigkeitsregulierung zugeführt. Ebenso kann die Dampfzufuhr ganz unterbrochen werden und die Maschine stoppt.

2-Zylinder-Dampfmaschine mit Umsteuerventil Die Maschine ist selbstanlaufend. Dampfzufuhr unten am Umsteuerventil, Abdampf oben am Umsteuerventil, welches per Servo gesteuert wird. Da der Abdampf auch Reste des zugeführten Öls enthält, Gewässer aber damit nicht belastet werden sollen (dürfen!), wird ein Kondensator nachgeschaltet, wie folgt:

Kondensator Der Abdampf wird dem Kondensatbehälter seitlich zugeführt. Über das größere Rohr entweicht reiner Wasserdampf nach oben. Das kleinere Rohr dient der Entleerung des sich ansammelden Kondensats: Auf dieses Röhrchen steckt man ein Stück Schlauch, welcher in ein Auffangbehälter geleitet wird. Wird das große Rohr bei laufender Dampfmaschine verschlossen, so wird Kondensat über das kleine Röhrchen rausgepresst. Läuft die Dampfmaschine nicht  und man möchte den Kondensator dennoch entleeren, so pustet man einfach oben in das große Abdampfrohr hinein - aber nur, wenn alles kalt ist, oder man verwendet auch hier einen Schlauch!

Speiseventil und Wasserflasche mit Druckschlauch Das Speiseventil wird am unteren Anschluss des Wasserstandglases über eine Kupferleitung angeschlossen. Der Schlauch der Druck-Pump-Flasche wird oben in das Speiseventil gesteckt. So kann der Kessel auch ohne Öffnen der Füllschraube befüllt werden. Auch ist eine Nachbefüllung im laufenden Betrieb möglich!

Gastank und RC-Gashahn wir der Haupthahn manuell geöffnet, strömt das Heizgas über die Gasleitung zum RC-Gashahn. Ist dieser geschlossen kann hier mit dem Handrad ein Erhaltungsgasstrom eingestellt werden, damit die Flamme im Kessel nicht erlischt. Mit der Fernbedienung kann dann die Flamme reguliert werden und damit der Kesseldruck.

Grundplatte, Maschinenaufbau aus einen 3 mm starken Sperrholz wurde passgenau eine Grundplatte gefräst, auf der alle Komponenten der Dampfmaschine ihren Platz finden. Eine Kupferplatte wurde ebenfalls ausgefräst und als Wanne an den Rändern umgebörtelt und schützt das Boot vor austretenden Wasser. Die ganze funktionsfähige Einheit kann zu Wartungszwecken problemlos aus dem Boot genommen werden.

Der Maschinenaufbau auf der Grundplatte ist im Boot eingesetzt. Alle Servos sind verbaut und am Funkempfänger angeschlossen. Ein erster Test im Trockendock kann erfolgen. Kurz entschlossen erstellte ich auf die Schnelle ein kleines Video vom Testlauf.

Testlauf

Die Fertigstellung

Scheuerleisten: da hier enge Biegeradien gefordert sind, werden die Leisten (5x2 mm) in heißes Wasser gelegt und verbleiden dort 2 Tage. Danach werden sie vorsichtig um einen runden Gegenstand gespannt (hier ein Plastikeimer) und mit Zwingen fixiert. Trocknung etwa 1 bis 2 Tage. Die zweite Abbildung rechts zeigt eine Leiste nach Entfernen vom Eimer. Bei der dritte Abbildung sind 2 Leisten bereits auf Mahagoni gebeizt und werden anschließend mit Bootslack versehen. Die restliche erforderliche Biegung erfolgt dann sehr vorsichtig am Boot.

Bootsbefestigung der Scheuerleisten: mit Sekundenkleber versehen werden die Leisten schrittweise am Bootsrand fixiert und mit Aktivatorspray zur schnelleren Abbindung gebracht. Abb. links: vorsichtiges Biegen am Heck! Abb. rechts: für einen sicheren Halt der Zwinge wurde eine Hilfsleiste passender Länge gefertigt, welche an ihren Enden geschlitzt ist und am Oberdeck so ihren Halt findet.

Cockpit Einfassungen und kleine Reeling: Die Einfassungen wurden aus Mahagonifunier gefertigt. Um eine höhere Festigkeit zu erreichen, wurden 2 Funiere zusammengeleimt. Die konstruierten Teile wurden auf ein Blatt Papier gedruckt, ausgeschnitten und dienten als Schablone auf dem Funier. Mit einer sehr guten Schere (scharf und nicht klaffenden Scherenflügel!) wurden die Teile dann ausgeschnitten. Die Montage erfolgte dann wieder mit Sekundenkleber und Aktivatorspray. Auch die Cockpit Einfassungen wurden anschließend mit Bootslack behandelt, um wasserbeständig zu sein.

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Flaggenmast, Wimpelmast, Namensschilder, und Bootsständer: Maste wurden aus Rundhölzern gefertigt, welche nach oben hin etwas spitz zulaufend gedrexelt wurden; anschließend in Mahagoni gebeizt und lackiert. Eine Flagge und ein Wimpel wurden auf Fotopapier gedruckt und zum Schutz einlaminiert, ebenso die Namensschilder. Zwei Seitenteile wurden aus 3 mm Sperrholz gefräst und mit 12 mm Rundstäben zu einem Bootsständer verbunden; natürlich auch auf Mahagini gebeizt und lackiert (Abb. rechts)

Bereit zur Jungfernfahrt ein kleiner Film dokumentiert die erste Fahrt. Ich filmte in Ultra-HD, was auf Grund der sehr großen Datenmenge hier leider nicht zum Download geeignet ist. So musste ich das Format reduzieren und bitte um Nachsicht für die geminderte Qualität. Dafür befindet sich aber auch eine Minikamera an Bord.

Jungfernfahrt VIDEO

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