Querstrahlruder 28 mm Durchmesser

Querstrahlruder 28 mm Durchmesser

Querstrahlruder 28 mm Durchmesser Passend für die Nordic in 1:50 oder andere Modelle
Gedruckt in ABS , für den Zusammenbau liegt ein Link zum Thread bei

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  • Querstrahlruder 28 mm Ø als „Drop and forget“ Version

    Erst mal ein großes Danke an „maeher49“ für den guten Beitrag, der mir bei meinem Projekt des Zollschiffes „Helgoland / Borkum“ etwas weiter geholfen hat.

    Ich habe mir die Datei herunter geladen und mal testhalber ausgedruckt. Die Größe des Querstrahruders passt für mein Modell optimal, aber mit der Ausführung des Projektes waren meine Ansprüche an das Projekt nicht erfüllt.


    Ich möchte zu den Überlegungen folgendes Voraus schicken. Ich bin gelernter Werkzeugmacher und Maschinenbautechniker, Fachrichtung Konstruktion. Ich habe in den letzten 20 Jahren in Ersatzteilwesen und Service gearbeitet, und mich oft genug über Konstruktionen geärgert, die Service und leichte Austauschbarkeit diverser Baugruppen sehr erschwert haben. Somit lege ich die Ansprüche für meine eigene Konstruktionen in diese Richtung sehr hoch, um auch hier die Servicefreundlichkeit und Austauschbarkeit von Ersatzteilen zu erleichtern, bzw. zu ermöglichen.


    Ich habe mich also hingesetzt und die Konstruktion nach folgenden Überlegungen überarbeitet:

    1. Das Querstrahlruder sollte gemäß optimaler U-Boot Technik keine mechanischen Verbindung von Antrieb und Schaufelrad haben.

    2. Das Querstrahlruder sollte als „Drop and forget“ Einheit langlebig und doch servicefreundlich sein.

    3. Der Aufbau sollte konstruktiv so einfach wie möglich, aber auch so effizient wie möglich sein.


    Daraus folgten die folgenden Umgestaltungen der vorhanden Konstruktion.

    1. Das Schaufelrad wurde wie gehabt übernommen, nur erfolgte eine Abrundung zu den Schaufelanfängen im Zentrum umgekehrt.

    2. Das Gehäuse wurde so gestaltet, dass die Antriebseinheit separiert wird, und die Drehbewegung mittels Magneten auf die Schaufel übertragen wird. Keine direkte mechanische Kraftübertragung und keine notwendige Abdichtung dazu.

    3. Um für eine möglichen / nötigen Service das ganze auch demontierbar wird, so wurde eine O-Ring Abdichtung und Gehäuseverschraubung mit 8 Schrauben M3 vorgesehen, dazu die passenden Einschmelzgewindeeinsätze mit in das Gehäuse eingefügt. (In Stahl reicht eine Gewindetiefe von 3mm für ein Gewinde M3, in PETG reißt das ganz schnell aus und kann wenig Kraft halten oder übertragen)

    4. Der 3D-Druck wurde mittels PETG so eingestellt, das durch angepasste Temperatur und genügend Filament eine Dichtigkeit der gedruckten Elemente sicher gestellt wurde. Hier besonders wichtig für den Laufeinsatz.

    5. Es wurde ein Verschraubungsring mit eingefügt, der mit einem zusätzlichen Laufeinsatz ausgestattet wurde, der in den Ring mittels 2K-Kleber eingeklebt wird, um Haltbarkeit und Dichtheit sicher zu stellen. Die Dicke des Einsatzes beträgt 1 mm, was ausreicht, um die magnetischen Kräfte die Drehbewegung zu übertragen.

    6. Der Antrieb mittels Motor wirkt auf eine Scheibe, die mittels Bohrung und 2 Madenschrauben auf der Motorachse 2,3mm gehalten wird. Diese Scheibe hat auf der andere Seite die vier Magneten, welche passend zur Schaufel die Magnete in sich angeordnet hat.

    7. Für die erste Testausführung wurden zur Übertragung der Drehbewegung Neodym-Magnete der Größe Ø4x2 mm gewählt (direkte Haltekraft von 420 g pro Stück) und davon 2 x 4 Stück in den Einheiten eingedrückt / eingeklebt. Diese werden jeweils von der Polung um 180° versetzt eingedrückt / eingeklebt.

    8. Die An- und Abströmungsrohre wurden erst einmal so übernommen. Werden aber für meine Ausführung im Zollkreuzer evtl. direkt mit angedruckt. (noch nicht eindeutig gelöst)

    9. Bei einer Reparatur einer Drehschieberpumpe viel mir dann noch auf, dass die Effizienz dieses Querstrahlruders erheblich erhöht werden kann, wenn der Volumenstrom optimiert wird. Somit ist eine Modifikation des inneren Gehäuses an der Schaufel von Nöten, die ich nun umsetzen werde. Das bedeutet, der Volumenstrom muss um die Drehachse geleitet werden, und somit ein Formabschluss an der oberen Seite mit eingefügt werde, damit der Volumenstrom optimiert wird.


    Bei den ersten Tests hat sich gezeigt, das im Leerlauf ein direkte Ansteuerung von 12 Volt dazu führt, dass die Drehkräfte zu groß sind um die Magnetkräfte stabil zu halten, was es erforderlich macht den Antrieb langsam anlaufen zu lassen. Mit dem Medium Wasser wird der Widerstand somit noch erheblich größer.

    Hier wäre es alternativ möglich auch größere / stärkere Magneten einzusetzen. Des weiteren ist bei der Montage sicher die Verwendung von ein bisschen Fettschmierung durchaus von Vorteil, auf Seite des Schaufelrades so auch sicherheitshalber auf der Motorseite. Auch wenn motorseitig der Abstand der Antriebsscheibe einstellbar ist, so ist hier ein leichter Luft- / Fettspalt durchaus zu empfehlen, um Reibung an dem Zwischeneinsatz zu vermeiden, welcher langfristig zur Zerstörung durch Reibung führen würde.


    Ich möchte der Vollständigkeit halber darauf hinweisen, das die Montage der Magneten ziemlich fummelig ist, da durch die magnetischen Kräfte die einzelnen Magnete sich nicht so einfach an die entsprechende Position halten lassen. Die meisten Werkzeuge sind metallisch und somit dann auch meist magnetisch, was die Montage zu einem ungewohntem Spiel macht. So ist ein Dorn oder Rohr auf der Ständerbohrmaschine zum eindrücken der Magnete durchaus sinnvoll, auch nicht magnetische Zangen oder Pinzetten sind sinnvoll. Denkt dran, auch der Tisch der Maschine ist aus Grauguss und magnetisch. Eine dicker Holzplatte kann helfen, aber auch die Kraft der umliegenden Magnete sind nicht außer Acht zu lassen. Auch recht sinnvoll ist es, die einzelnen Magnete mittels Stift (Edding) zu kennzeichnen, um schnell zu sehen ob die Polarität stimmt.


    Nochmal zur grundsätzlichen Ausführung dieser Bauausführung. Diese soll langfristig einsetzbar und „Free of Charge“ sein. Solange keine groben Fremdkörper angesaugt werden ist das Prinzip sehr langlebig und brauch keinen Service. Ein Netz aus Stahldraht vor den Ansaug- / Antriebsrohren hilft da viel. Sand und kleinere Steine sollten durch den Antrieb locker durchgehen. Noch zu beachten ist, dass Magneten keine Temperatur über 80° Celsius mögen, dabei verlieren diese ihre Eigenschaften.

    Ist der Antrieb (Motorscheibe mit Magneten) richtig eingestellt, also eine Hauch (Papierdicke) Abstand, so läuft das System ewig.


    Um das ganze abzurunden sei noch gesagt, dass alle wasserberührenden Teile bestmöglich noch lackiert werden sollten, da nicht sicher ist das der Werkstoff PETG im Zusammenhang mit 3D-Druck nicht doch Wasser zieht und sich dahingehend mit der Zeit auflösen oder verformen kann. Entsprechende Versuche stehen dazu noch aus.


    Ich denke, die dahingehende Optimierung ist im Interesse der Gemeinde, und für Rückfragen stehe ich immer gerne zur Verfügung. Weitere Details folgen unter der Überschrift.


    Und immer eine Handbreit Wasser unterm Kiel.

    Köln kommt

    Thomas Swoboda