Helmholtz-Steuerung

Hab jetzt lange überlegt... du hast eine PN.

Wie sieht die Helmotz Steuerung aus? Ich finde nichts passendes.

Nein die Steuerung kenne ich nicht. Ich bin übers Bild gestoßen als ich danach suchte, konnte aber nicht eindeutig sagen ob es die ist.

Anderes Beispiel. Warum hat sich die Baker Steuerung nicht durchgesetzt? Keine Schwinge, nur einfache Lager, kein Steinspringen. Auch in den USA kam man wieder von der Steuerung weg.

Ich habe die Baker Steuerung als Konstrukteuer mir angesehen und fand die genial. Nach meiner Warte sehe ich keinen Unterschied zwischen Rückwärts und Vorwärts.

Ich habe was gelesen, dass gerade im Modellbereich das Lagerspiel Probleme machen könnte. Die Baker Steuerung hat viele Lagerstellen. Und jedes einzelne Lagerspiel summiert sich.

Bei Dockstader sieht's nicht schlecht aus:

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Die Kurven 2 und 3 zeigen den Schieberweg Vorwärts bzw. Rückwärts bei 20% Füllung, 4 und 5 das Gleiche bei 75%. Inwieweit man die geringfügigen Unterschiede im oberen Teil (grüne Linie "Front Steam Port Open") noch wegbügeln kann weiss ich nicht.

So wie die Baker Steuerung aufgebaut ist, ist es symetrisch. Ich hatte mir nur die Stelle angesehen, wo die Schwinge sitzt. Die Teile sind nicht leicht zu fertigen, aber sonst sehe ich in der Theorie keine Nachteile.

Zur Helmholtz Steuerung kann ich nichst sagen. Ist die überhaupt bei den Programmen dabei wovon das Bild aus Beitrag 9 stammt?

Vielleicht ist es eine ähnliche Geschichte wie bei der Bremse. Westinghouse wollte damals auch Kohle und setzte mit allen was ging seine Einkammerbremse durch. Die Briten machten damals nicht mit und blieben bei der Vac brake.

Ich habe die Helmholtz Steuerung mir bei den kleinen Programmen angesehen. Die macht genau das was die Bake oder Heusinger Steuerung auch macht. Verkleinerung der Bewegung der Schwingenstange. Ich dachte es gibt Probleme, dass sich der Schieber bei Füllungsänderung verschiebt. Nein. Die Helmholtz Steuerung ist so gelöst, dass im Totpukt sich nichts bewegt. Eigentlich genial und das zu Zeiten wo es nur Bleistift und Papier gab.

Naja, also so ganz ideal scheint die Steuerung nicht zu sein:

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Die Kurven für Vorwärts (3, 5) und Rückwärts (2, 4) gehen deutlich auseinander, was ich problematischer finde ist, dass die Füllung für die beiden Zylinderhälften unterschiedlich ist (50% zu 40% bzw. 82% zu 77%). Auch hier ist unklar, ob das noch optimiert werden kann.

Für mich stellt sich diese Steuerung als klassischer Kompromiss dar: Die gerade Schwinge und die Schwingensteine konnten in jeder halbwegs ausgestatteten Werkstatt nachbearbeitet werden, dass die Dampfverteilung nicht optimal war, spielte bei den damit ausgestatteten Loks keine große Rolle. Hauptlieferant für solche Steuerungen war m.W. die Firma Krauss, bei der Helmholtz von 1876 bis 1918 als Leiter des Konstruktionsbüros tätig war. Im Verlauf seiner Tätigkeit befasste er sich mit allen Komponenten der Dampflokomotive, wie beispielsweise der Verbesserung und Vereinfachung der Heusinger-Steuerung.

Ehrlich ich komme mit den Ellipsen nicht klar. Die ganzen Diagramme verstehe ich so nicht. Aber hat die Heusinger Steuerung gerade mit dem Hängeeisen nicht dieselben Probleme, dass bei Vorwärts und Rückwärtsfahrt die Füllungen anders sind?

Aber scheinbar gibt es kein Steinspringen.

Zitat von Stephan_A

Die Schwinge müsste weiter hinten angelenkt werden. Wurde aber scheinbar nie gemacht. Ich verstehe nicht warum nicht.

etc. etc.

Von welcher Lok ist das Schieberdiagramm?

Zitat von Livesteamer

Naja, also so ganz ideal scheint die Steuerung nicht zu sein:

Nachdem ich erst jetzt harte Fakten habe dem zu widersprechen:

Habe jetzt die Steuerung der RIIIc (oben im Bild) im CAD und Dockstader rekonstruiert, nachdem ich zu der Reihe ja jetzt schon seit fast zwei Jahren recherchiere und im CAD konstruiere (natürlich mit erheblichen Unterbrechungen und immer in Randzeiten wenn ich Zeit finde).
Und ich habe mir diese Reihe/Lok nicht wegen der Steuerung ausgesucht.

Vorab, die Diagramme sind bereits vom 7 1/4 Zoll Modell in 1/3,3. Ich habe das gleich im Maßstab konstruiert und nicht in 1:1 rekonstruiert. Und da ich die Maße der Gestänge wo es ging schon gerundet habe (zum Teil auf ganze Millimeter wenn das möglich war) sind da die meisten Fehler in der Kinematik wahrscheinlich meinen Rundungen geschuldet.
Auch wenn man in 1:1 bei einer Steuerung natürlich in 1/10mm Bereichen arbeitet, habe ich keine Lust im Modell auf ~3/100mm zu arbeiten. Was durch Fertigungstoleranzen, Lagerspiele und mangelnden Messmethoden ja auch realistisch und praktisch schwer durchgehend umzusetzen ist. Auch wenn die Ellipsen der Schieberwege für 75% Füllung eine deutliche Abweichung zeigt...

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...sind die Füllungsdiagramme, wie ich finde, in Ordnung.

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Ich find die Steuerung ziemlich genial!
1. Dass durch die Hebelverhältnisse zwischen den Teillängen des Hängeeisens, dem Aufwurfhebel und der Schieberschubstange in den Totpunktstellungen die Bahnkurve eine kreisbogenförmigen Kulisse kinematisch nachgebildet wird, hat mir schon sehr gefallen.
2. Dass auch die Kinematik Steuerbock – Steuerstange – Steuerstangenhebel – Aufwurfhebel mit den Teillängen, Anlenkpunkten und Winkel, "Fehler" kompensiert ist schon... sorry für den Ausdruck... sehr GEIL!
Leider wird der Teil der Steuerung im Dockstader komplett ausgeblendet. Dass dann die Schieberbewegung wie im Diagramm oben von Livesteamer aussieht ist dann zwangsläufig. Weil die "Information" die am Schwingenstein ankommt praktisch nicht die ist (oder sein muss) die Dockstader "default" zulässt. Ich habe mir die "Reverse Arm Positions" im CAD für die Füllungsgrade von 25%, 35%, 55% und 75% rausgemessen.
Im Dockstader habe ich (warum auch immer) die Eingaben in cm gemacht. Gerundet immer mindestens auf 1/10mm. Das dass Diagramm wirklich die Füllungswerte zeigt hat mich fast vom Sessel gehauen.

Vor allem aus einem Grund:
Da ich keine Zeichnungen vom Schieber oder Schieberspiegel habe ist der derzeit nämlich als sehr einfacher symmetrischer Muschelschieber quasi fast "generisch" ausgeführt. Also keine ungleiche Überdeckung innen oder außen oder sonstige Kunstgriffe. Die Kanal- und Steegbreiten habe ich nach Erfahrungswerten von Vorbildern geschätzt und dann auf das Modell angepasst, da ich die Zylinder im Verhältnis zum Vorbild verkleinert habe. Mit dem geplanten Kesseldruck und geschätzten Betriebsgewicht bringe ich die Leistung sonst nicht auf die Schiene bzw. müsste immer mit gedrosselten Regler fahren. Und die Maschine passt jetzt auch perfekt zum geplanten Kessel, den ich ja auch nicht einfach skalieren konnte.

In dem Fall würde ich das Ergebnis wirklich fast als Glückstreffer bezeichnen!
Das heißt, generell sehe ich sogar noch Optimierungspotenzial, werde das aber so als "Arbeitsthese" übernehmen und mal nach den Maßen weiter konstruieren und bauen.

Was mir mehr Sorge macht ist, dass die Zylinderhälften durch den Schleppkolben ja nicht symmetrisch sind, und die Differenz ist beim Modell auf 6,5% angestiegen (Kolbenstange im Maßstab > zwecks Optik > Zylinder kleiner). Das ist schon viel...

Ich habe noch nicht hinterfragt und überlegt wie und ob man das beim Vorbild kompensiert hat, ob ich diese Kompensation ev. sogar unglücklich weggerundet habe. Denn die einzige RIIIc der Bauart die, als Stütztenderlok umgebaut, bis vor ein paar Jahre betriebsfähig war, hatte schon einen sehr passablen Auspuffschlag.

Aber bevor ich mir da jetzt den Kopf zerbreche konstruiere ich mal die Dampfmaschine fertig. Dann kann ich mit den schädlichen Räumen einmal die Drücke bei Beginn der Vorausströmung überschlagen. Vl. kann ich mich da mit unterschiedlich großen schädlichen Räumen oder einer besseren Idee dazu dann irgendwie hin schummeln, dass sich das Modell auch gut anhört. Ein leicht betonter zweiter und vierter Schlag oder ein leichtes "galoppieren" hat ja durchaus seinen Charme wenn es nicht ins komplette "Hatschen" abdriftet. Und mal schauen was meine Fertigungsqualität dann überhaupt aus der Theorie macht...

Also mein Resume zur Helmholtz-Steuerung:

Da steckt Hirnschmalz drinnen!
Ich glaube da kann man sich ganz schön verbluten bei einer kompletten Neukonstruktion. Das wird einer der Gründe gewesen sein warum gewisse Konstrukteure die Steuerung vermutlich gemieden haben. Wäre mal wirklich interessant da die Unterschiedlichen Baureihen mit dieser Steuerung zu vergleichen, wie der jeweilige Konstrukteur das gelöst hat. Der Konstrukteur der RIIIc bei Krauss Linz hat auf jeden Fall, so wie es für mich aussieht, seine Hausaufgaben gemacht.

Ich widme mich jetzt meiner nächsten "Haus- oder Denkaufgabe" bei der RIIIc.