Plessey Dynamics “Solent” Gasturbinen-Starter

Die Solent, repariert, gereinigt und teilweise nachlackiert. Links der Abgasschacht, rechts die Zündspule, und unten mittig der Beschleunigungsregler, darüber der Öltank.

Au weia! anscheinend hat dieses Turbinenrad schon bessere Zeiten gesehen. Beachte die Topfscheibe, die die Turbinenmutter sichert.

Das Turbinenleitsystem mit einer komplett durch- gebrannten Schaufel bei ca. ein Uhr. Die zerbrochene Lagerhalterung liegt links davor.

Das beschädigte Laufzeug des Gasgenerators. Muss ein Hamster an den Turbinenschaufeln geknabbert haben...

Die Verdichterseite des Rotors. Einige Anlaufspuren sind an den Verdichterschaufeln zu sehen. Allerdings könnte er nach leichtem Überschleifen noch brauchbar sein.

Einige Räder, die Hauptwelle und davor die beschädigten Lager.

Der Gasgenerator der zweiten Solent, davor das Freifahrturbinenrad und -Leitsystem sowie das Laufzeug eines Garrett T3 Turboladers zum Größenvergleich (60mm Durchmesser).

Dies hier ist mein leistungsfähigstes Gasturbinen-Triebwerk (zumindest zu der Zeit, als ich ich die englische Version dieser Seite geschrieben habe...) mit etwa 70PS an der Welle bei einem Gewicht von 35kg.

Es handelt sich dabei um eine Solent Mk101, hergestellt von Plessey Dynamics in England. Die einzige Aufgabe dieser kleinen Wellen- leistungsturbinen ist das Anlassen der Rolls Royce “Spey” Triebwerke, die in den “Phantom F4” der Royal Air Force (RAF) eingesetzt werden (wurden?).

Ich habe dieses Triebwerk bisher noch nicht gestartet, zuvor muss ich nämlich erst einen Prüfstand bauen, um die Wellenleistung des Trieb- werks zu “vernichten”. Macht man das nicht  und betreibt das Triebwerk ohne Last, dann beschleunigt die Freifahrturbine weit über die Grenz- drehzahl hinaus und kann dabei sogar explodieren.

Und nun ein paar Ausführungen zur Geschichte des Triebwerks:

Nachdem ich hoffnungslos vom “Turbinenbazillus” befallen wurde, aber mich nicht nur mit Modell- strahlturbinen abgeben wollte, habe ich nach einer Möglichkeit gesucht, eine kleine “echte” Gasturbine (APU oder ähnliches) aufzutreiben. Zu jener Zeit plante ich ausserdem, dieses Triebwerk als möglichen Antrieb für ein Ultraleichtflugzeug einzusetzen - na ja, mittlerweile denke ich darüber ein wenig anders, aber so ganz aufgegeben habe ich die Idee immer noch nicht.

David James von der englischen Firma “James Engineering Ltd” bot mir eine Solent zu einem sehr konkurrenzfähigen Preis an, aller- dings mit der Anmerkung, dass der Rotor des Gasgenerators sich nicht frei drehen ließ. Allerdings schob er dieses Problem auf den Schmutz, der sich während der Lagerung am Verdichterrad abgesetzt hatte.

Also willigte ich ein und organisierte eine sehr preiswerte Transport- möglichkeit über eine Firma, für die ich gelegentlich arbeitete.

Als das Triebwerk endlich ankam, brannte ich natürlich darauf, es eingehender zu untersuchen. Um es zu öffnen, musste ich aber erst einige Werkzeuge anfertigen bzw. modifi- zieren, da sich doch so einige Spezialschrauben daran fanden. Als ich schliesslich die Getriebeeinheit abmontiert hatte, war die Enttäuschung aber groß. Alle Schaufeln des  Gasgenerator- Turbinenrads waren beschädigt! Die weitere Demontage brachte noch mehr schwere Schäden zu Tage.

Beide Hauptlager waren zerstört, wobei das hintere etwa 2mm außermittig lief! Deshalb “eierte” die Welle sehr stark, so dass das Verdichterrad am Einlaufdeckel leicht anstreifte. Zudem war die hintere Lagerhalterung gebrochen und zwei der Turbinenleitschaufeln waren durchgebrannt. Der Schaden muss etwa wie folgt abgelaufen sein:

Zunächst muss wohl das hintere (turbinenseitige) Hauptlager einen schleichenden Schaden entwickelt haben - mit erhöhter Reibung als Resultat. Der in die Kraftstoffeinheit integrierte Fliehkraftregler hat darauf- hin die Kraftstoffmenge erhöht, um die Nenndrehzahl beizubehalten. Das muss für eine Weile gutgegangen sein, solange die Abgastemperatur noch nicht zu hoch war. Irgendwann war aber der Zustand des Lagers so schlecht, dass die Turbinenschaufeln anfingen, den Mantel des Leit- systems zu berühren. Danach ging wahrscheinlich alles sehr schnell, durch die schlagartig angestiegene Reibung hat der Regler noch mehr Kraftstoff zugemessen, und die extreme Temperatur muss zum Schmelzen der beiden Leitschaufeln, und in Kombination mit der Fliehkraft, zur Zerstörung der Turbinenschaufeln geführt haben.

Obwohl mir David vor dem Kauf gesagt hatte, dass er keinerlei Garantie auf die Solent geben kann, hat er mir eine weitere Turbine kostenlos überlassen, die zwar in ziemlich schlechtem Gesamtzustand war, aber die Komponenten des Gasgenerators waren noch voll- kommen in Ordnung. Allerbesten Dank, David!

Es folgte die Demontage beider Triebwerke, eine Menge Reinigungs- arbeit, etwas Nachlackieren und schliesslich die Montage eines Triebwerks aus den besten Teilen von beiden beschädigten.

Mittlerweile habe ich die elektrischen Hilfsaggregate alle getestet, und ich muss schon sagen, die Solent ist heiss! Alleine das Kaltdurchdrehen des Gasgenerators mit dem Anlassermotor ist beinahe so laut, wie meine Turbolader-Turbine im Betrieb. Wenn die Solent dann erst läuft, muss sie wirklich die Macht sein!

Dieses Turbinenrad sieht schon viel besser aus! Die acht rautenförmigen Metalldeckel halten die Einspritz- düsen im Kraftsoffverteilerring.

Die Gasgeneratorbaugruppe vor der Montage des Einspritzrings. Unten rechts ist der Anlassermotor zu sehen, teilweise mit Klebeband geschützt (24V/400A, da ist Musik drin...). Unten links ist die Kraftstoff- pumpe mit dem Drehzahlregler mon- tiert. Die Nenndrezahl des Gas- generators liegt bei etwa 60.000 1/min. Die Nadeln der acht Ein- spritzdüsen sind so eingestellt, dass sie bei unterschiedlichen Drücken öffnen; die beiden Düsen an den Zündkerzen zu erst usw. Dadurch wird ein weiches Startverhalten erreicht.

Hier ist der Triebwerkskern zu sehen. Die großen Löcher der Brennkammer mischen die Sekundärluft zu, die Primärluft tritt durch die Reihen mit den kleinen Löchern in der Nähe des Einspritzrings ein. Diese Löcher sind etwas schräg gedrückt, um in der Nähe der Kraftstoffdüsen mehr Turbulenz zu erzeugen.

Nochmal der Triebwerkskern mit dem Gasgenerator- Turbinenrad davor. Das Turbinenleitsystem ist bereits am Wellentunnel montiert. Die Einspritzdüsen ragen durch die acht größeren Löcher in der Rückseite der Brennkammer. Diese ist aus mehreren rohr- und torusförmigen Segmenten zusammengeschweißt. Das Material muss eine hochwärmebeständige Stahllegierung sein (wahrscheinlich ein Nickel- oder Kobaltbasiswerkstoff). Ich bekomme immer große Augen, wenn ich so blitzsauber geschweisste Blechkonstruktionen sehe. Das sind die Teile, die man in der Hobbywerkstatt nicht so ohne weiteres machen kann...

Hier ist das Freifahrturbinenrad zusammen mit den zugehörigen Getriebeteilen zu sehen. Die maximal 57.000 1/min dieser Turbinenstufe werden über ein zweistufiges Planetengetriebe auf maximal 5.000 1/min am Abtrieb untersetzt. Daran schließt sich noch ein Freilauf an, der es dem Haupttriebwerk nach erfolg- tem Start erlaubt, weiter zu beschleunigen, ohne die Freifahr- turbine der Solent mitschleppen zu müssen. Zusätzlich verfügt die Verbindungswelle von der Solent zum Spey noch über eine Sollbruchstelle, sollte der Freilauf einmal versagen.

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