Berichte aus der Werkstatt Nr. 14: Walter Bernet

Kategorie: Allgemein

Daten zum Original:

Leistung:                               1250 PS,       920 KW
Gewicht:                                48 To.
Geschwindigkeit:                 55 km/h Adhäsion, 25 km/h Zahnstange
Betreiber:                              FO, heute Matterhorn Gotthard-Bahn
Farben:                                 Rahmen, Drehgestell         RAL 7024 Graphitgrau
                                            Gehäuse                           RAL 3002 Karminrot
                                             Dach                                 RAL 9006 Weissaluminium

Zum Bau der Maschine HGe 4/4 Nummer 33 der ehemaligen Furka-Oberalp-Bahn im Massstab 1: 7,8 hat mich folgendes bewogen:

  • Ich habe die Lok schon früher im M 1: 22,5 gebaut.
  • Die Schmalspurfahrzeuge haben es mir besonders angetan.
  • Die G 3/4 (Brünig Talbahnlok), passt bestens mit meinen Wagen im gleichen Massstab dazu.

Die Baupläne dazu muss ich mir selber zeichnen, wozu mir das Acad sehr hilft. Die notwendigen Originalpläne hat mir die Firma STADLER zur Verfügung gestellt wobei ich mehr als Dankbar dafür bin, denn die Studer Pläne sind wohl gut um im kleineren Massstab zu bauen aber da bei der Grösse dieser Lok doch auch die Details etwas mehr ins Auge stechen können, bedarf es dazu eher eine bessere Übersicht und das geht nur mit Detail Pläne. Nebenbei, die Firma STADLER hat praktisch das gesamte Planarchiv der SLM über Zahnradbahnen bei sich gelagert!

Die Idee zum Bau der Lok hatte ich schon sehr bald gefasst, als ich die G 3/4 erwarb. Da aber vorher schon die «Galloping Goose» im Bau war und auch die Brüniglok noch Wagen benötigte bin ich jetzt seit Mitte 2020 am Bau. Mit den Zeichnungen habe ich aber schon vor ca. 5 Jahren angefangen um mir immer wieder das Projekt vor Augen zu sehen und evtl. Verbesserungen einfliessen zu lassen.

Meine Vorgaben:

  • Die Lok soll mindestens vier Begleitwagen à 2 Erwachsenen Personen ohne Lokführer, über die Rampen des MECE ziehen können.
  • Die Lok hat keinen Antrieb für eine Zahnstange da es dies in 5 Zoll auch nicht gibt auf der Heimanlage in Einsiedeln.
  • Die 4 Motoren mit Zahnriemengetriebe sind als Tatzlagerantrieb eingebaut und somit ist jede Achse angetrieben. Die verwendeten Motoren sind Scooter Motoren à 450 Watt und einer Ausgangsdrehzahl von 450 U/min.
  • Die Bremskraft dieses Antriebs ist enorm und somit sind die pneumatischen Bremsen eher zweiten Ranges aber trotzdem vorhanden.
  • Eine Beleuchtung wie beim Original ist selbstverständlich vorhanden und alle notwendigen Zustände werden automatisch oder können von Hand geschaltet werden.
  • Die beiden Stromabnehmer sollen wie beim Original mittels Luft freigegeben werden zum Heben oder durch abschalten der Luft, automatisch über die Federkraft sich wieder senken. Natürlich wird immer der «Hintere» in Fahrtrichtung automatisch gehoben sein.
  • Das errechnete Gewicht der Lok wird ca. 220-250 kg sein und somit etwa gleichschwer wie das Krokodil. Die Länge wird auch in etwa gleich lang sein.

Die Grundausrüstung besteht aus:

  • 4 Stück 12V Traktionsbatterien zu ca. 100Ah mit Ladegerät.
  • 2 Stück 4QD Steuerungen welche sich gegenseitig überwachen und im Notfall auch ersetzen könnten.
  • Zudem ist ein Einplatinencomputer, «Raspberry Pi», eingebaut. Der Rechner enthält ein Ein-Chip-System von Broadcom mit einer Arm-CPU. Die Platine hat das Format einer Kreditkarte.

    Dieser Computer übernimmt alle Messungen und Schaltungen wie Pantograph rauf und runter, Lichtwechsel Hupe oder Horn und so weiter. Zudem kann ich auf der Fernsteuerung alle Daten auf einem Minibildschirm welche mir durch den Computer übermittelt werden, ablesen.
  • Die Beleuchtung erfolgt mittels warmweisse LED’s in Weiss und Rot im mittleren oberen Licht.
  • Die Lok wird im Widerstandsgehäuse auf dem Dach eine Ladestation für die Fernsteuerung haben wo auch das Telefon geladen werden kann.
  • Die Luftanlage wird in einem separaten noch zu bauenden Begleitwagen eingebaut um die notwendigen Kabelverbindungen zu eliminieren.
  • Die Signalgebung der Lok wird elektrisch gegeben. Da eine massstäbliche Druckluftpfeiffe einen viel zu schrillen, hohen Ton von sich gibt werde ich über einen Lautsprecher das Pfeiffsignal wiedergeben. Dies hat schon bei der Lok für Enkel Max ausgezeichnet funktioniert. Eine im Internet vorhandene Hornaufnahme einer SBB 460 hat dafür genügt um entweder einen Pfiff oder die ganze Melodie abzuspielen. Je nach Länge des drucks auf die Taste der Fernsteuerung kann die Melodie dauern. Das Pfeifsignal muss ich noch organisieren, vielleicht kann mir da jemand weiter helfen!?
Lok Max mit Enkelkind Max

Diese Lok war für meine HGe 4/4 eine Probelok um alles ausprobieren zu können. Der Pantograph beim Max Express wird auch durch Luft gesteuert. Im Widerstandsgehäuse auf dem Dach ist auch eine Ladestation vorhanden. Die Fernsteuerung ist bei der Sitzkiste in einer Halterung eingelegt um diese nicht die ganze Zeit in den Händen halten zu müssen und zudem das einklappbare Bremsventil bedienen zu können.

Mein Sohn Andy hat die gesamte Elektronik geplant und gebaut. Er kann heute mittels Handy beim 4 Jahre alten Max in die Steuerung eingreifen sollte dies notwendig sein. (war nie notwendig beim Probelauf auf der MECE Anlage im Sommer 2020!)

Bau der Drehgestelle:

Jede Achse besitzt einen eigenen Motor

Beide Drehgestelle sind mit je 2 Antriebseinheiten (Getriebemotoren) bestückt welche mittels Zahnriemen das Drehmoment auf die Radwellen überträgt. Die Abtriebsdrehzahl der Getriebemotoren ist 440 U/min. Um die Geschwindigkeit meiner Lok und die sollte in etwa Modellgeschwindigkeit vom Original also 55km/h geteilt durch 7.8 (Massstab) erhalten ergibt also rund 7km/h. Die Räder sind im Massstab rund 120 mm im Durchmesser und somit brauche ich ungefähr 311 U/min. am Rad meiner Lok. Anhand der Riemenräder rechne ich nun die Paarung aus, welche notwendig ist um die notwendige Drehzahl zu erhalten. Meine Paarung ergibt Z=24 zu Z=32 und somit 330 U/min. Ja das ist etwas mehr als die theoretisch notwendigen 311 aber da überall noch der Wirkungsgrad mitspielt ist es für mich richtig so.

Berechnung der Übersetzung

Wäre die Drehzahl noch immer zu hoch habe ich in der Tabelle als Reserve auch noch Z=3 und Z=4. Theoretisch sollte meine Lok bei der gegeben Enddrehzahl im Original 58,22 km/h und im Modell ca. 7 km/h schnell sein.

Die Wellen sind via Pendelkugellager im Lagergehäuse, federnd im Rahmen gelagert. Die Federkraft wird zu 80 Prozent von Blattfedern und 20 Prozent aus Druckfedern erzeugt. Sobald die Druckfedern belastet werden wird die gesamte Federung um 50 Prozent progressiver was Schienenschläge auf die Lok und auch eine Überlastung der Blattfedern verhindern soll.

Unter dem Drehzapfen befindet sich das Bremssystem welches mit Bremsklötze auf je ein Wellenrad positioniert ist und somit jedes Rad mit einem Bremsklotz gebremst wird. Der Bremsklotz ist aus braunem Kunststoff (Resofil) und hat einen sehr hohen Reibwert. (5 x besser als Stahl oder 6x besser als GG) Zudem sind heute alle Bremsklötze wegen der Lärmminderung auch beim Original aus Kunststoff.

Zwei Bremszylinder, verteilt auf beide Drehgestelle sind von Festo und bauen mittels 6 bar Luftdruck ca. 30 kg Bremsdruck auf. Dies reicht aus um die Räder blockieren zu können was aber nicht angewendet werden sollte, um Flachstellen am Rad zu vermeiden!

Pro Drehgestell ist eine Kupplungseinheit vorhanden. Diese genannte Zentralkupplung weist seitlich je eine Schraubkupplungen auf. Der zentrale Puffer ist über die Druck-und Zugstange mit den Schraubkupplungen via einen Balancier verbunden. Dies bewirkt eine gleichmässige Zug – Druckbelastung der Schraubkupplungen und Puffer. Meine Puffer haben allerdings zentral im Puffer noch eine Öffnung zur Aufnahme einer Deichsel der mit einem Klöppel beidseitig befestigt wird. Das dient auch zum Kuppeln anderer Fahrzeuge mit unterschiedlichen Kupplungen und bringt zusätzliche Sicherheit. Das Ganze ist auf ZUG und DRUCK gefedert.

Zentralpuffer mit Federung auf Zug und Druck

Natürlich ist am Drehgestell unter der Kupplung auch ein Schneepflug und da ich gerne in Zukunft die Geleise des MECE vom Schnee befreien will, da die Schleuder eh nie fertig wird, habe ich mich für die grossen Schilder (das Vorbild hatte auch 2 Grössen zur Montage) entschieden. Eine Abwicklung fürs lasern zu zeichnen war auch nicht ganz ohne aber es hat sich gelohnt, wenn man das Endprodukt am DG angestellt, sieht.

Schienenräumer

Drehgestellrahmen:

Der Rahmen besteht aus 2 Seitenteile sowie das Front und Rückteil. Alle Teile sind untereinander verschraubt und verstiftet. Eine Brücke in der Mitte des Rahmens wird als Verbindung zum Gehäuserahmen gebraucht und mittels Drehzapfen damit verbunden. Die Seitenteile sind 6mm Laserteile. Das Original wurde damals mit Nieten gebaut also habe ich dann 130 Löcher pro DG gebohrt um Nietattrappen zu montieren. Der Rahmen ist mit RAL 7024 (Graphitgrau) gespritzt. Heute ist er im Original heller aber da die ursprüngliche Farbgebung nicht mehr ermittelt werden konnte und ich persönlich glaube, dass er dunkler war habe ich mich mit der Matterhorn-Gotthardbahn in Verbindung gesetzt und auch vernommen, dass er eventuell sogar mal schwarz war.    

Drehgestellrahmen mit Drehzapfen

Da die Kraftübertragung im Original vom DG 1 (Drehgestell) auf das DG 2 über den Gehäuserahmen stattfindet und zwischen beiden DG’s noch ein Windkessel dazwischen seinen Platz beansprucht musste ich auch dies im originalen nachbauen und die Drehpfannen sehr stark ausführen. Die Drehpfannen im DG sind aus Bronze und ein Kugelkopf mit Durchmesser 16mm liegt da drin und übernimmt eine spielfreie Führung mit Drehsinn in alle Richtungen.

Der Windkessel wurde selbst aus Alu gemacht da in der Grösse nix zu kaufen gab. Ein Rohr Ø 78mm, zwei Deckel mit M74 x 2 Feingewinde und 2 Bohrungen, fertig ist der Kessel und wird als Luftspeicher gebraucht für die Pantographen. Grösse des Windkessel Ø78 x 225 lang mit knapp einem Liter Rauminhalt.
Am Rahmen sind auch noch Sandkästen angebracht. Pro Rad einer, ist aber ohne Funktion da sonst noch mehr Luft benötigt würde und der Luftkessel dann zu klein wäre.

4 für ein Drehgestell mit Klappe um Sandrohr zu richten und festschrauben. Ohne Funktion, weil zu aufwendig! Ja schön wäre es ja, wenn man sämtliche natürlichen Element auch verkleinern könnte aber die Physik macht uns da eben einen Strich durch die Rechnung und das ist vielleicht auch gut so.

Grundrahmen:

Den nenne ich so weil das Gehäuse drauf gesetzt wird welches selber aber auf einer Bodenplatte hat.

Er verbindet die beiden Drehgestelle untereinander und somit sehr stabil gebaut sein, weil die Kräfte beider DG über ihn laufen. Schlimm aber wird es erst wenn dann mit Vollgas jemand in mich oder ich natürlich auch, jemand rammt. Heutzutage werden die DG untereinander stehts verbunden somit kann keine Kraft mehr den Grundrahmen oder das Gehäuse beschädigen.

Zeichnung zum Lasern des Grundrahmens
Vom Spezialisten bei Lyntec geschweisst. Praktisch kein Verzug nach dem Schweissen!
Grundrahmen, Rostfrei mit verstärktem Teil für den DG Drehzapfen in der Mitte
Grundrahmen gespritzt in der Montage

Wie das Bild am Anfang zeigt, hat die Lok zwei Balkone und ich muss wegen der Unfallgefahr dazu auch Geländer bauen.

Teile für das Geländer der Plattform
Alle Teile für das Geländer und mit den Lampen aufgebaut! Beide Lampen sind um 9° gegen innen abgedreht was nicht ein Fehler meinerseits ist, sondern nach Zeichnung SLM! (Charly Ball hat mich mal drauf aufmerksam gemacht bevor ich die Zeichnungen hatte.)

Die beiden gebogenen Rohre mit Kupplungen sind für die Luft zum Bremsen und die beiden Pantographen.

Dank Charly habe ich auch über hundert Fotos erhalten, welche immer gebraucht werden um ein schönes Modell zu bauen. Selber war ich in Brig Glis in der MGB Werkstatt und habe noch den Rest fotiert!

Im Grundrahmen ist auch der Körperschall Lautsprecher eingebaut. Dieser ist Wasser und Staubdicht!

Lautsprecher im Grundrahmen eingebaut

Im Moment bin ich eigentlich mit den Drehgestellen und dem Grundrahmen in der Endmontage. Wenn diese Partien soweit fertig sind, wird wieder weiter geschrieben, sollte es gewünscht werden!

Mechanische Grüsse

Walti

Bilder+Text: Walti Bernet, März 2021

Zur Serie Werkstattberichte:

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