Siemens & Halske Sh 14

mini|500px|Sh 14 A4 in der Dreiseitenansicht Der Siemens-Halske Sh 14 ist ein luftgekühlter Siebenzylinder-Sternmotor, der von Siemens & Halske in den 1920er Jahren entwickelt wurde. Ab dem Jahre 1928 startete die Serienproduktion. Durch Umfirmierungen und Abgabe von Rechten zum Lizenzbau ins Ausland wurde der Motor im Laufe der Zeit unter unterschiedlichen Namen vermarktet. Ursprünglich war er für den Einbau in Schul- und Übungsflugzeugen vorgesehen, wurde aber auch in Versuchsflugzeugen eingesetzt. Während seiner Produktionszeit war er der einzige Großserien-Sternmotor aus deutscher Produktion in der Leistungsklasse unter 300 kW (400 PS). Einige berühmte Piloten der damaligen Zeit nahmen mit diesem Motortyp an zahlreichen nationalen und internationalen Wettbewerben teil. Heute sind nur noch verhältnismäßig wenige dieser Motoren in flugfähigem Zustand erhalten. Der Betrieb und die Instandhaltung sind, verglichen mit moderneren Flugmotoren, aufwändig.

Namensgebung mini|Betriebshandbuch des Motors aus dem Jahre 1937 Im Jahre 1912 entschloss sich das Unternehmen Siemens, in den Flugmotorenbau einzutreten. Im Jahre 1926 wurde der Flugmotorenbau als selbstständiges Werk unter dem Namen Siemens Flugmotorenwerk aufgestellt, unter dessen Ägide der Motor als Siemens-Halske Sh 14 auf den Markt kam. Unter dem Druck der Luftwaffe der Wehrmacht, die mit der Abwicklung der Großaufträge unzufrieden war, wurde das Unternehmen Siemens Apparate und Maschinen G.m.b.H. (SAM) gegründet. Fortan erschien der Motor auch unter dem Namen SAM 314. Die Siemens Apparate und Maschinen G.m.b.H. existierte jedoch nur kurze Zeit. Der Druck zur Erweiterung der Produktionskapazität auf Geheiß der Luftwaffe stieg derart an, dass dies der zuständige Geschäftsführer Carl Friedrich von Siemens nicht glaubte verantworten zu können. Nach langen Verhandlungen wurde das gesamte Unternehmen an die Behörde verkauft und firmierte im Jahr 1936 zu den Brandenburgischen Motorenwerken (BRAMO) um. Fortan wurde der Motor als BRAMO Sh 14 A oder BRAMO Sh 14 A4 produziert. Nur zwei Jahre später verlangte das Reichsluftfahrtministerium, die Bemühungen um den Bau von luftgekühlten Sternmotoren weiter zu bündeln. Es entstand ein Entwicklungsvertrag zwischen BMW und BRAMO und im Juni 1939 gingen die Brandenburgischen Motorenwerke in den Besitz der BMW-Flugmotorenwerke GmbH in München über. Fortan wurde das Unternehmen als BMW-Flugmotorenwerke Brandenburg GmbH geführt. Der Sh 14 erschien daraufhin auch als BMW-Bramo oder BMW Sh 14 in der Literatur. Auch Kombinationen aus den verschiedenen Namen erscheinen in der Literatur. So wird der Motor im Flugzeugtypenbuch 1939/40 unter dem Hersteller BMW Flugmotorenwerke Brandenburg GmbH als Bramo Sh 14 A4 gelistet. Auch die Nomenklatur bezüglich Sh 14 ist nicht einheitlich. Die Bezeichnung variiert anscheinend ohne festes Muster mit und ohne Leerzeichen an verschiedenen Stellen der Abkürzung. Viele unterschiedliche Kombinationen können vorgefunden werden.E. Becker, Regierungsbaumeister a.D.: Flugzeugmotoren der Siemens & Halske AG, Siemens Jahrbuch 1928 auf bungartz.nl, abgerufen am 29. Februar 2024Der Weg der Elektrotechnik, Geschichte des Hauses Siemens, Band II auf bungartz.nl, abgerufen am 29. Februar 2024Flugzeug Typenbuch Handbuch der Deutschen Luftfahrt- und Zubehör-Industrie Jahrgang 1939/40. (Nachdruck) ISBN 3-8112-0627-3, Seite 173

Allgemeine Beschreibung mini|Sh 14 an einem Flugzeugrumpf mini|Prinzipbild des Kurbel- und Ventiltriebs mit Zylindern Der Sh 14 in der Version A4 ist ein Sternmotor mit sieben Zylindern, der nach dem Ottoverfahren im Viertakt arbeitet. Die Version A4 ist diejenige, welche heute noch am häufigsten vorzufinden ist. Das Gemisch wird mit zwei Vergasern gebildet. Die Kurbelwelle hat eine Kröpfung; der Motor hat ein Hauptpleuel, an das sechs Nebenpleuel angelenkt sind. Die Ventile – zwei je Zylinder – sind hängend angeordnet und werden durch eine Nockentrommel, Stoßstangen und Kipphebel betätigt. Es ist vorgesehen, den Motor sowohl mit Zug- als auch mit Druckpropeller verwenden zu können. Dies erfordert ein drittes Kurbelwellenlager im vorderen Motordeckel, das sowohl Zug- als auch Druckkräfte aufnehmen kann. Wird der Motor mit Zugpropeller verwendet, dreht er in Flugrichtung rechts herum. Im Druckbetrieb dreht er folglich links herum. Der oberste Zylinder trägt die Nummer 1, die restlichen Zylinder werden im Drehsinn nummeriert. Die Zündfolge lautet 1-3-5-7-2-4-6.FLUGMOTOR BRAMO Sh 14 A4, Betriebshandbuch, 2. Auflage, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin-Spandau, BRAMO 1.2000.6.37, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, Seite 1

Der Hubraum des Motors beträgt 7,7 Liter; es gab zwei Grundmuster des Motors mit zwei unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen. Die Variante mit einem Verdichtungsverhältnis von 6:1 hat 119 kW (160 PS) Leistung und muss mit einem Kraftstoff betrieben werden, der eine Mindestoktanzahl von 80 ROZ aufweist. Bei diesem Kraftstoff handelte es sich seinerzeit um ein Benzin-Benzol-Gemisch oder um Benzin, welches mit Tetraethylblei versetzt war. Die Variante mit einem Verdichtungsverhältnis von 5,3:1 liefert nur 150 PS (110 kW), konnte aber dafür mit den damals üblichen Ottokraftstoffen mit einer Klopffestigkeit von 74 ROZ betrieben werden. Die Verdichtungsunterschiede im Motor wurden einzig durch unterschiedliche Bauformen des Kolbens erreicht. Bei der Verdichtung mit 6:1 ergibt sich eine Literleistung von 21 PS/dm³ (15,5 kW/dm³).

Mit der Verdichtung von 6:1 kann der Motor kurzzeitig 160 PS (118 kW) bei 2200/min liefern. Die sogenannte erhöhte Dauerleistung beträgt 145 PS (107 kW) bei 2140/min und die Dauerleistung ist mit 128 PS (94 kW) bei 2050/min angegeben. Im Betrieb mit dem Verdichtungsverhältnis 5,3:1 ändern sich die Kurzleistung, erhöhte Dauerleistung und Dauerleistung auf 150 PS (110 kW), 135 PS (99 kW) und 120 PS (88 kW). Die kurzzeitige Höchstleistung darf höchstens eine Minute, die erhöhte Dauerleistung darf bis zu fünf Minuten lang abgerufen werden. Im Sturzflug darf der Motor „kurzzeitig“ bis zu 2800/min drehen.LUFTFAHRT-LEHRBÜCHEREI, Band 8, Der Flugmotor Teil II: Die Wartung des Motors, Dr.-Ing. Günther Ulsmann, 1940, Ausklapptabelle 2, Seite 48/49FLUGMOTOR Sh 14 A4, Betriebsvorschriften, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, BRAMO 23. 3000. 9.36, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2005, Seiten 5–7

Der Motor wiegt rund 135 kg und hat einen Durchmesser von 936 mm. Seine Länge beträgt, gemessen vom hinten gelegenen Ansaugrohr des Vergasers bis zum vorderen Kurbelwellenschaft, 839 mm. Sein Leistungsgewicht beträgt in der Variante mit einem Verdichtungsverhältnis vom 6:1 folglich 0,84 kg/PS (0,62 kW/kg).Werbeprospekt: Flugmotor Sh 14 A4, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 12.1000.12.38., Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2005, Seite 6–8

Der spezifische Kraftstoffverbrauch ist mit 220 bis 240 g/PSh (299 bis 326 g/kWh) angegeben. Bei einer Dauerleistung von 128 PS (94 kW), einem angenommenen spezifischen Kraftstoffverbrauch von 230 g/PSh (313 g/kWh) und der Dichte des Kraftstoffs von 0,75 g/cm³ ergäbe sich daraus ein Kraftstoffverbrauch von 39,25 l/h.Werbeprospekt: Sh14A, Siemens Apparate und Maschinen GmbH Flugmotorenwerk, Berlin-Spandau, SAM1 3.34.5., Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2007, Seite 6 Im realen Betrieb liegen die Verbräuche je nach Flugzeugmuster, Ausführung und Beanspruchung des Motors zwischen 31 und 40 Litern pro Stunde.

Als Motoröle waren seinerzeit Stanavo und AeroShell 120 empfohlen. Für die Stellen, die mit Fett abzuschmieren waren, wurde Shell Kipphebelfett GR, Gargoyle Compound Nr. 3 oder Stanavo Lubricant 1000 empfohlen. Das Handbuch empfiehlt alle unbekannten Ölsorten nicht zu verwenden und sich auf den Verbrauch der guten Markenöle zu beschränken.FLUGMOTOR BRAMO Sh 14 A4, Betriebshandbuch, 2. Auflage, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 1.2000.6.37, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, Abschnitt C3 Der Ölverbrauch des Motors wird in der Literatur sehr unterschiedlich angegeben. In Werbeprospekten von verschiedenen Herstellern des Motors und sogar in den Betriebsvorschriften und dem Betriebshandbuch werden verschiedene Angaben gemacht. Sie reichen von 5–8 g/PSh über 3–12 g/PSh bis hin zur Angabe von 0,5–1,95 l/h.FLUGMOTOR Sh 14 A4, Betriebsvorschriften, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, BRAMO 23. 3000. 9.36, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2005, Seite 7Werbeprospekt: Flugmotor Sh 14 A4, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 12.1000.12.38., Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2005, Seite 7Werbeprospekt: Sh14A, Siemens Apparate und Maschinen GmbH Flugmotorenwerk, Berlin Spandau, SAM1 3.34.5., Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2007, Seite 6

Die Doppelzündung des Motors arbeitet mit zwei unabhängigen Zündmagneten des Typs Bosch JF7. Die beiden Zündkreise versorgen je eine Zündkerze pro Zylinder, wodurch eine Redundanz für die Betriebssicherheit erzeugt wird: Fällt ein Zündmagnet aus, kann der Motor trotzdem noch weiterlaufen, wenn auch mit verminderter Leistung. Zum Anlassen wird die Zündanlage auf einen späten Zündzeitpunkt gestellt. Dies erfolgt wahlweise über einen Schalter an der Instrumententafel des Flugzeugführers oder über eine Zwangsschaltung, die mit dem Gashebel gekoppelt ist. Bei Leerlauf oder niedriger Last, wird die Zündung in Abhängigkeit der Gashebelstellung auf spät geschaltet. Bewegt der Flugzeugführer den Gashebel nach vorn, wird die Zündung ab einer bestimmten Gashebelstellung auf früh geschaltet. Dies sorgt für ein leichteres Anspringen des Motors und verbesserter Leistung in höheren Drehzahlbereichen. Im Falle einer manuellen Schaltung muss der Flugzeugführer vor dem Start mit dem Flugzeug den Zündzeitpunkt von Hand auf „früh“ stellen. Der Unterschied im Zündwinkel bei Spät- beziehungsweise Frühzündung beträgt etwa 5 °KW.FLUGMOTOR BRAMO Sh 14 A4, Betriebshandbuch, 2. Auflage, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 1.2000.6.37, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, Abschnitt C 4BOSCH Zündmagnet JF für 4- bis 7-Zylinder-Flugmotoren, Beschreibung und Einbauvorschrift, Robert Bosch A.-G., Stuttgart, VTD-D 11 825-1 (9.37), Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, 2005FLUGMOTOR BRAMO Sh 14 A4, Betriebshandbuch, 2. Auflage, Brandenburgische Motorenwerke Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Berlin Spandau, BRAMO 1.2000.6.37, Luftfahrt-Archiv Hafner, D-71638 Ludwigsburg, Abschnitt A 8

Betrieb Der Betrieb des Motors unterscheidet sich im Vergleich zu modernen Flugmotoren. Das Anlassen des Motors ist, verglichen mit heute gängigen Motoren wie der Lycoming O-360- oder der Rotax 912-Familie, komplexer. Während heute gängige Flugmotoren vom Flugzeugführer alleine angelassen werden, erfordert es zum Anlassen des Sh 14 in der Regel zwei Bediener: Den Flugzeugführer und einen Starthelfer. Zusätzlich fallen im Betrieb laufende Wartungsarbeiten an. Nach längeren Flügen sollen umfangreiche Überprüfungen vorgenommen werden. Zum Anlassen des Motors muss der Motor häufig von Hand durchgedreht werden. Um die Anzahl der Umdrehungen einfacher feststellen zu können, wird die Umdrehungszahl häufig in „Blättern“ angegeben. Der Starthelfer zählt jedes Mal, wenn ein Propellerflügel (in der Luftfahrt oft als Propellerblatt bezeichnet) den ersten Zylinder passiert, ein Blatt weiter. Zwei Blätter entsprechen somit einer vollen Motorumdrehung. Diese Nomenklatur erleichtert die klare Kommunikation zwischen Flugzeugführer und Starthelfer.