Der CO 2 - Motor 


Der CO2-Motor ist ein Kolbenmotor. Im Gegensatz zum Verbrennungsmotor wirkt hier aber nicht die die Kraft eines explodierenden Kraftstoff-Luft-Gemisches, sondern der Druck von komprimiertem Kohlensäure-Gas auf den Kolben. Kohlensäure kennst Du sicher, das ist das Gas, das auch im Sprudel die Bläschen macht. Das Gas wird in hochkomprimierter Form in Patronen geliefert, wie man sie z.B. auch für Sodasiphons oder Sprudelbereiter benutzt.
(Nicht zu verwechseln mit den Patronen für Sahnesiphons, die enthalten das für unseren Zweck wenig geeignete NO2, also Lachgas, vom CO2 würde die Sahne ja sauer...)

Aus der CO2-Patrone wird das Druckgas mittels eines speziellen Füllgerätes (wird in der Regel mit dem Motor geliefert) über das Füllventil in den Tank gepresst. Das CO2 gelangt von dort mit hohem Druck durch das Druckrohr an den Zylinderkopf.
In diesem verbirgt sich ein Kugelventil, welches unter normalen Bedingungen das Druckrohr verschließt, und ein andauerndes Einströmen des Gases in den Zylinder verhindert.
Oben auf dem Kolben sitzt ein kleiner Stift, der, wenn er bei seiner Auf- und Abbewegung in seiner oberen Position (OT) angelangt ist, das Kügelchen des Ventiles kurz anhebt. Nur in diesem kurzen Moment kann ein wenig Gas mit hohem Druck in den Zylinder einströmen (Zeichnung A). Der Kolben gibt dem Druck nach und bewegt sich kraftvoll nach unten. Unten angelangt, gibt der Kolben die seitlich am Zylinder angebrachten Auslassschlitze frei, durch welche nun das immer noch unter erheblichem Druck stehende CO2 den Zylinder verlassen kann (Zeichnung B).

Die Bewegung des Kolbens wird mittels des Pleuels auf die Kurbelwelle übertragen, auf welcher der Propeller aufgeschraubt ist. Die Kurbelwelle, und mit ihr der Propeller, wird also kaftvoll in Drehung versetzt. Das System aus Kurbelwelle und Propeller hat nun genügend Schwung, um den Kolben wieder nach oben zu drücken, wo er erneut für einen kurzen Moment das Kugelventil öffnet.
Solange im Tank genügend Gas vorhanden ist, läuft der Motor. Gleich nach dem Anwerfen des Motors, wenn also der Druck im Tank noch am größten ist, läuft der Motor am schnellsten, mit nachlassendem Druck sinkt die Drehzahl kontinuierlich bis zum Stillstand. Dieses Verhalten kommt dem Modellflieger sehr entgegen, braucht er doch gerade zum Starten und Höhe gewinnen die meiste Leistung.
Eine weitere Eigenschaft des CO2 ist, dass es sich (wie übrigens jedes Gas) beim Ausdehnen stark abkühlt. Bei feuchter Luft siehst Du schnell, wie stark das Gas den Motor kühlt - Der Motor, und auch der Tank beschlagen sofort mit Wassertröpfchen, welche sogar bald zu Eis gefrieren. Die Rippen am Zylinder dienen also nicht etwa der Kühlung des Motors, sondern im Gegenteil zum Wärmen.
Gelegentlich benötigt die Kurbelwelle und der Kolben ein Tröpfchen Öl. Nimm dazu am besten herkömmliches Fahrradöl. Besonders gut eignet sich auch Silikonöl, welches gut bei den hier vorkommenden sehr niedrigen Temperaturen schmiert.

Ökologisch am sinnvollsten wären hier zwar Pflanzenöle, die sich in der Natur von selbst abbauen, ich habe aber noch keine gesicherten Erkenntnisse, wie sich das im Zusammenwirken mit den extrem niedrigen Temperaturen auf Dauer mit den beweglichen Teilen im Motor verträgt.
Da hier keine Verbrennung und keine Explosion stattfindet, ist der Antrieb relativ leise und umweltfreundlich. Das Motorchen ist kaum lauter als ein Rasierapparat, und Verbrennungsgase werden nicht freigesetzt. Das CO2, welches Du mit dem Motor in die Atmosphäre bläst, wurde dieser zuvor entnommen, so dass im Endeffekt auch kein zusätzliches CO2 in die Atmosphäre gelangt.
Da der Motor keine Verbrennungsgase mit Schmierstoffen abgibt, wird er Dein Modell kaum verunreinigen. Du kannst den Motor sogar bedenkenlos in geschlossenen Räumen betreiben. Das CO2 riecht nicht, und ist in den verwendeten Mengen völlig ungefährlich.

Der gebräuchlichste CO2 Motor hat einen Hubraum von knapp 0,27 Kubikzentimetern, und entwickelt eine Leistung, die etwa zwischen der eines Gummimotors und eines entsprechend großen Verbrennungsmotores liegt.
Daneben gibt es auch Motoren mit größerem Hubraum und sogar mit mehreren Zylindern, als Reihen-, Boxer- und sogar Sternmotor. Der kleinste mir bekannte CO2 Motor, für extrem kleine Peanutmodelle, hat einen Hubraum von gerade einmal 1 (in Worten: einem!) Kubikmillimeter!
 


Handhabung und Betrieb 


Der CO2 Motor ist sehr unkompliziert in der Handhabung. Einige Tipps zum Betrieb, zum Einbau und zur Handhabung möchte ich Dir hier trotzdem geben.
Schraube den Motor zunächst z.B. auf eine Holzplatte und befestige die Luftschraube auf der Kurbelwelle. Achte darauf, dass der Zylinder zum Einstellen gut zugänglich bleibt und Tank und Druckrohr nicht in den Propeller geraten können. Du startest das Motorchen nach dem Befüllen des Tanks durch leichten Schwung des Propellers in Drehrichtung. Der Motor läuft übrigens genauso gut in Gegenrichtung. Manchmal, wenn Du z.B. mit zu wenig Schwung anwirfst, dann springt die Drehrichtung beim Start auch von selbst um. Der Motor lässt sich dadurch übrigens auch problemlos als Heckmotor mit Druckschraube verwenden!
Wie alle Kolbenmotoren sind auch die CO2 Motoren mit hoher Präzision gefertigte, feinmechanische Maschinchen, denen Du eine kurze Einlaufzeit gewähren solltest, bevor Du sie voll belastest. Vor den ersten Starts solltest Du das Motorchen gut schmieren. Dazu genügt je ein Tröpflein Öl in die vom Hersteller angegebenen Schmierlöcher. Später genügt je ein Tröpflein für jeden 5ten bis 10ten Start.
Die Geschwindigkeit regelst Du beim CO2 Motor meist durch Herauf- oder Herunterdrehen des Zylinders. (Es gibt auch Motoren, bei denen nur der Zylinderkopf verstellt wird, sogar solche, bei denen dies per Fernsteuerung während des Fluges möglich ist) Bei weit heruntergedrehtem Zylinder wird das Kugelventil im Zylinderkopf früher und länger geöffnet, so dass eine größere Menge Gas in den Zylinder einströmt. Das bewirkt einen schnelleren und kraftvolleren Lauf. Drehe für die ersten Läufe den Zylinder so weit hoch, dass das Maschinchen gerade eben gleichmäßig läuft. Mit einer frischen Kohlensäurepatrone aufgetankt, sollte der Motor mit einem 3ccm Tank schon ein bis zwei Minuten schnurren. Steigere von Start zu Start die Drehzahl, indem Du den Zylinder jedes Mal ein wenig weiter nach unten drehst. Vergiss nicht, die Kontermutter am Zylinderfuß festzustellen. Handfest genügt. Ein Tröpflein Öl pro Lauf, und der Motor ist nach etwa 5 bis 10 Läufen gleichmäßig geschmiert und ausreichend eingelaufen.
 


Betrieb im Modell 


Beim Einbau in ein Flugmodell solltest Du folgendes beachten: Den Motor solltest Du an einem ausreichend stark dimensionierten Kopfspant anschrauben. Ausreichend sind hier etwa 3mm mittelhartes Balsaholz oder besser noch 1,5mm Flugzeugsperrholz.
Den Tank solltest Du möglichst im Schwerpunkt des Flugmodells platzieren, damit der Gewichtsunterschied 
(Schwerpunktverlagerung) zwischen vollem und leerem Tank die Flugeigenschaften des Modells nicht negativ beeinflusst. Bringe den Tank so an, dass die Röhrchen schräg nach oben aus dem Tank ragen. Sonst riskierst Du, dass Dir die Röhrchen zufrieren. Das ist zwar völlig harmlos, kurz nachdem der Motor steht, taut das Druckrohr wieder auf, aber wenn der Motor mal steht, dann springt er eben leider nicht wieder von selbst an.
Beim Biegen der Röhrchen benutze eine Beilage etwa einen runden Löffelstiel, damit diese nicht abknicken.
Das Röhrchen mit dem Füllventil lass einfach unten aus dem Modell ragen, so dass Du das Ventil gut greifen kannst. Denn zum Befüllen musst Du hier das Füllgerät recht kräftig draufdrücken. Wenn Du es vorziehst, das Füllventil versenkt z.B. in eine Bodenplatte zu montieren, dann muss diese ziemlich kräftig bemessen werden!
Sorge dafür, dass genügend Luft an den Motor gelangt, damit Dir der Motor nicht ständig im Flug einfriert. Bei Außentemperaturen unter etwa 10°C kann das aber gelegentlich doch geschehen.
Und pass auf Deine Finger auf, der Motor kann im Betrieb so kalt werden, dass Du Dir beim Hantieren die Finger "verbrennst"! Die Luftschraube ist, besonders bei hohen Drehzahlen, (über 2000 UpM sind möglich!) auch nicht ganz ungefährlich. Zwar wird Dir das Motorchen kaum die Finger abschlagen, aber der Kontakt mit der scharfen, schnelldrehenden Luftschraube kann recht schmerzhaft sein!
 


Modelle für CO2 Motoren 


Die üblichen Einzylinder mit ca. 0,27ccm sind ausreichend für kleine Gummimotormodelle bis etwa 70cm Spannweite. Kräftigere Motoren, wie sie z.B. von der tschechischen Firma Gasparin hergestellt werden, habe ich auch schon in leicht konstruierten Fliegern bis 120cm Spannweite gesehen. Die Motoren eignen sich sogar für ferngelenkte Flugmodelle, wenn diese mit einer leichten Empfängeranlage ausgerüstet sind.
Besonders geeignet sind diese Motoren für Peanut-Modelle und kleine Scale- und Semiscalemodelle. Eine Reihe wunderschöner Scale-Modellbausätze gibt es von der Firma Hacker, ebenfalls aus Tschechien. Wenn Du den Eigenbau oder sogar eigene Konstruktionen vorziehst, dann experimentiere doch erst mal mit den auf diesen Seiten gezeigten Gummimotormodellen.
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