Der Pulso-4 mit Pendelkolben statt Flatterventilen
Ich habe im Laufe der Zeit noch einige weitere Ideen entwickelt, um das Triebwerk im Schub regulieren zu können, doch haben sich bis heute so viele Tüftler an den gleichen Ideen die Zähne ausgebissen, dass ich auf die Publikation verzichte, da diese Ideen alle längst widerlegt wurden. Eine Idee, wie man das heikle Flatterventil durch ein anderes Ventil ersetzen könnte, möchte ich aber doch noch erwähnen, die hat offenbar bis heute noch kein anderer Tüftler versucht:
Für meinen Pulso-4 erdachte ich die Möglichkeit, dass anstelle der Flatterventile ein Pendelkolben deren Aufgabe übernimmt. Der Pendelkolben befindet sich im Düsenkopf und zwar im Konus des Ansaugtrakts, doch ist der Zylinder hinten aber mit dem Brennraum offen verbunden. Der Kolben wird genau gleich gesteuert wie die Flatterventile, also weitgehend durch den Brennkammerdruck. Der Kolben wird an ihrer Stelle installiert. Der Pendelkolben befindet sich beim Ansaugen in der hinteren Position der Zylinderlaufbahn. Durch Überströmkanäle im Zylinder und im Kolben gelangt das frische Gasgemisch in den Brennraum. Durch Zündung des Gemisches entsteht ein Überdruck in der Brennkammer, welcher den Pendelkolben nach vorne drückt und die Überströmkanäle schliesst. Dadurch bleibt den Verbrennungsgasen nur noch der Weg durch das Schubrohr zum Entweichen. Sobald alle Verbrennungsgase aus der Brennkammer entwichen sind, entsteht ein Unterdruck und der Kolben pendelt wieder nach hinten und öffnet damit erneut die Überströmkanäle. Frisches Gasgemisch strömt von neuem in die Brennkammer.
Bei dieser Art der Steuerung übernehmen Zylinder, Kolben und Überströmkanäle die Aufgabe der Flatterventile. Die Bewegung des Pendelkolbens wird durch die gleichen Kräfte gesteuert, welche bisher die Flatterventile steuerten. Es ist lediglich notwendig, die Stellung des Kolbens so zu halten, dass die Überströmkanäle von Kolben und Zylinder immer genau überein stimmen, das heisst dass sich der Kolben nicht verdreht. Das wäre mit einer Nut im Zylinder und einer Feder im Kolben zu lösen.
Bei einem Pendelkolben entsteht allerdings das Problem des ständigen Richtungswechsels und zwar bis zu 100 Mal pro Sekunde oder mehr! Dies könnte wegen den Massenkräften zu einem sehr harten Aufschlag sowohl vorne wie hinten führen. Um dies zu vermeiden, wird über dem Zylinder ein Konus platziert, welcher äusserlich das angesaugte Gasgemisch zu den Überströmkanälen leitet und innerlich einen gasgefüllten Hohlraum bildet, welcher den Pendelkolben kurz vor dem vorderen 'Totpunkt' durch ansteigende Kompression dämpft. Genau das Gegenteil geschieht kurz vor dem hinteren 'Totpunkt' durch den entstehendes Unterdruck. Siehe dazu die Zeichnungen 1967-1 und 1967-2!
Der Pendelkolben ist den heissen Verbrennungsgasen in der Brennkammer ausgesetzt und muss deshalb hochwarmfest sein. Mit einem Pendelkolben ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten zur Steuerung der Leistung. Der Betrieb eines Zylinders mit Kolben erfordert die Beimischung von Schmieröl im Treibstoff.
Vereinfachter Düsenkopf nach Bernath
Änderungen an der Furrer-Düse durch Clemens Bernath:
1. Clemens Bernath hat um 1960 für einen Bekannten, der ebenfalls eine Furrer-Düse betrieb, eine andere Lösung für das Flatterventil gebaut. Statt ein sternförmiges Flatterventil mit 10 Blättern an einem Stück zu bauen, stanzte er aus Stahlblech für jede Überströmöffnung ein eigenes Ventilplättchen, welches er mit einer kleinen Schraube an der Rückseite des Düsenkopfs (Lochscheibe) befestigte. Das Triebwerk ist mit den zehn einzelnen Flatterventilen tatsächlich gelaufen. Der Düsenkopf mit den 10 Schraubenlöchern hat bis heute überlebt und ist nebenan abgebildet.
2. Er unterteilte den Düsenkopf in einen Ansaugtrichter mit den zehn Kanälen und in ein separates Endstück. Der Grund warum, ist mir noch nicht bekannt. Vermutlich war es ein Versuch, einen konstruktiv viel einfacheren Düsenkopf zu bauen. Da der hintere Teil des Düsenkopfs im Prinzip nur noch eine etwa 8 mm dicke Lochscheibe mit 10 Ansaugöffnungen war, wäre es strömungstechnisch notwendig gewesen, vor die Lochscheibe einen Konus aufzusetzen. Da das Triebwerk so tatsächlich gelaufen und auch geflogen ist, scheint es funktioniert zu haben.
3. Er benützte eine andere Einspritzdüse, welche den Treibstoff nicht von vorne her ansog, sondern von unten her. Die winzige Düsenöffnung war nach hinten gerichtet. Die vorne am Triebwerkeinlauf aufsteckbare Pressluftdüse war exakt auf die Treibstoffdüse gerichtet, sodass die Pressluft in der Treibstoffleitung einen Unterdruck erzeugte, der den Treibstoff hochzog und fein zerstäubte. Siehe Fotos.
4. Er stellte fest, dass die Zündung mit dem Generator viel zuverlässiger funktionierte als mit der Wunderkerze. Daher hat er sein Triebwerk weiterhin mit einer Zündkerze und dem Generator gezündet, auch wenn das etwas umständlicher war.
5. Das ebenfalls verwendete zehnblättrige Flatterventil war bei der Furrer-Düse zweigeteilt, was die Herstellung und Aufbewahrung vereinfachte, da dies weniger heikel war. Die beiden Flatterventilhälften wurden seitlich unter die Ventilscheibe geschoben und angezogen. Das hatte den Vorteil, dass man die Schraube beim Flatterventilwechsel nur leicht öffnen musste. Dies schonte das thermisch hochbelastete Gewinde.
6. Zu dieser Variante von Clemens Bernath ist zu sagen, dass ich sie auch im Internet bei einem deutschen Modellbauer antraf und somit nicht zwingend von Clemens Bernath stammen kann, denn ich sah dort einen exakt gleichen Düsenstock mit dem 10 kleinen Bohrungen zur Befestigung der einzelnen Flatterventile.
Die Explosionsgase sind verpufft. Der Unterdruck zieht den Kolben zum hinteren Totpunkt. Die Überströmkanäle öffnen sich. Das frische Gasgemisch kann in den Brennraum gelangen.
Hier sieht man den Kolben im vorderen Totpunkt. Die Überströmkanäle sind geschlossen.Das Gemisch ist explodiert und muss nach hinten ausweichen. Das frische Gasgemisch kann nicht in den Brennraum gelangen.
Auf dieser Zeichnung sieht man den Pulso-3B mit einem Pendelkoben anstelle des Drehschiebers oder des Flatterventils sowie mit geändertem Lufteinlauf. Auf der Zeichnung ist der Pendelkolben mit offenen Überströmkanälen zu sehen.
Die beiden Dummies Pulso 1 und Pulso 3B im Vergleich. Sie dienen nur der Anschauung des Prinzips und sind eine Reminiszenz an meine Arbeiten in den 1960er und 1970er Jahren. Oben derjenige mit Pendelkolben, unten derjenige mit Flatterventil.
Hier sieht man meinen Pulso-3B mit Pendelkolben als Ventilsteuerung. Die ringförmig angeordneten Schrauben halten den Zylinder mit den Überströmkanälen. Noch fehlt der Pendelkolben und der Diffusor. Den Bau habe ich abgebrochen.
Das nur teilweise fertggestellte Triebwerk mit dem Pendelkolben anstelle der Flatterventile auf dem Ofenbalken. Dieses Modell wird nun umgebaut zum Pulso-2 mit vereinfachtem Düsenkopf und Flatterventil.
Hier sieht man den Dummy meines Pulso-4 aus dem Jahre 1974, den ich 2017 nachbaute. Er hat einen zentralen Treibstoffeinlauf mit Inneneinspritzung. Die Zündkerze ist eine CM-8.
Hier sieht man den wesentlich einfacheren Düsenkopf. Vorne am Konus erfolgt die Treibstoffzufuhr mit Inneneinspritzung. Der Dummy wird exakt nachgebaut, so als ob er laufen müsste, also mit Flatterventilen und Halteplatte.
Dies ist der Ansaugtrichter einer Furrer-Düse von Clemens Bernath, die ohne Kühlrippen und ohne die 10 Ansaugkanäle auskam. An ihre Stelle trat ein einfacher Konus. Die Beulen stammen von einer unsanften Landung.
Diese 8 mm dicke Ventilplatte zusammen mit einem Konus und einem Ansaugtrichter ohne Kühlrippen bildeten den Düsenkopf einer von Clemens Bernath abgeänderten Furrer-Düse und es funktionierte. Auch mit den einzelnen Flatterventilen.