© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

MOTORENImponerende methanol-krachtbron van de Dragon Fire

Tractorpullen met extreme stermotor

Even voorstellen: 42 cilinders in stervorm met een geza-

menlijke inhoud van 147 liter! De opdracht: een sleep-

wagen met steeds zwaarder wordende last zo ver

mogelijk over de baan trekken. We hebben het over de

Dragon Fire, de jongste aanwinst van het Duitse trekker-

trekteam Kiepenkerl.

tje van tractorpulling. Dat artikel kunt u nogeens nalezen op www.AMT.nl (Archief, Repor-tage, Overige, ‘Zeeuw bouwt turbinemotor opschaal (2006-09)).

Onlangs kwamen we in aanraking met de over-treffende trap van tractorpulling. Het bekendeDuitse team Kiepenkerl is al vijf jaar aan hetsleutelen om ooit met een heuse scheepsdieselte gaan strijden in de 4,5 tons klasse. Niets geenmillimeter- en pincettengepeuter, maar groverecht-toe-recht-aan techniek. Hoewel, een na-dere kennismaking vervult je met grote bewon-dering.

Technische uitdagingDe drijvende kracht achter de Dragon Fire isPaul Heistermann uit het Duitse Weseke. Hij isleider van het team Kiepenkerl dat met de Kiep-kerl3 niet onverdienstelijk meestrijdt in de 4,5tons vrije klasse. En niet met alledaagse tech-niek. Maar liefst vier helicopterturbinemotorennemen het op tegen de steeds zwaarder wor-dende last op de sleepwagen.Kan het nog gekker zou je denken? Ja, wanttractorpullers zijn altijd op zoek naar onmoge-lijke uitdagingen. Geen technisch probleemgaan ze uit de weg. Nee, sterker nog, het trekt zeaan als honing op bijen.

StarTrek

Twee jaar geleden schonken we in AMT aan-dacht aan Martin Stouten, die eigenhandig tur-binemotoren op schaal bouwde voor zijnfavoriete passie: micropulling, het kleine broer-

Het trotse resultaat: een tractorpullervan formaat met 42-cilinder stermotoren een inhoud van 147 liter! Tijdens destart genereert de Dragon Fire een wiel-slip van 180 km/uur. Bij een full pullwordt er 4,5 liter methanol per secondedoorheen gejaagd.

1 © WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

Foto’s: Matthias Vallee

Zo ook de krachtbron van deze Dragon Fire. Wepraten over een Russische Zvezda M 503-stermo-tor die vooral door de nationale marine ingezetwordt voor de voortstuwing van torpedojagers.De brandstof is van origine diesel, de motor le-vert dan 4000 pk en 10.000 Nm bij 2200 t/min.In de kop treffen we vier kleppen per cilinderaan en een centraal geplaatste meergatsverstui-ver die wordt gevoed door een pomp-leiding-ver-stuiverinstallatie. Een uitlaatgasturbine en eenaangedreven inlaatcompressor met een diame-ter van 34 cm zorgen dat de 42 cilinders genoeglucht toegediend krijgen om de plens dieselolieenigszins efficiënt te verbranden. De inlaatdrukbedraagt 2,1 bar.Dan even de rest van de hardware. U las: 42 ci-linders. Inderdaad, dat immense aantal klopt.Ze zijn in een stervorm geplaatst en verdeeldover zeven banken. Hierdoor heeft iedere bankzes cilinders. De motor heeft maar één krukas;één drijfstang vormt de vaste hoofddrijfstang,de overige zes schanieren in de voet van dehoofddrijfstang. Op www.AMT.nl vindt u eenanimatie van de bewegende zuigers.De boring bedraagt 160 mm, de slag varieertvanwege de bouw van de motor van 170 tot 178mm. Maken we een rekensommetje, dan komenwe op een cilinderinhoud van 147 liter. Proostzullen we maar zeggen!

Niet genoegIndrukwekkend? Lijkt ons wel, dergelijke kenge-tallen komen we zelfs niet onder de motorkapvan een zware truck tegen. Maar het was vanmeet af aan niet de bedoeling om de motor inzijn originele vorm te gaan inzetten voor trac-torpulling. Daarvoor zijn de prestaties ten op-zichte van het gewicht simpelweg nietvoldoende.Paul Heistermann zag er desondanks wel broodin toen hij voor het eerst in 2002 kennis maaktemet deze geweldenaar. Een uitdaging, dat zeker,want ook het Nederlandse Vampire-team (ge-broeders Vreeman) heeft ervaring opgedaan meteen dergelijke diesel. Ondanks het feit dat zijeen aantal jaren voor het project hadden uitge-trokken hebben zij besloten om de krachtbronweer van de hand te doen. En laten wij u verze-keren dat het deze mannen absoluut niet ont-breekt aan technische creativiteit. Het projectwas te groot.Want ook zij hadden, net als Paul Heistermann,het plan opgevat om deze dame voortaan tegaan voeden met alcohol. En dan moet je elk on-derdeel zelf gaan maken. Bepaald geen eenvou-dige opgaaf gezien de toepassing.

De watermantels rond de cilinders zijn verwijderd,die zijn bij methanol niet meer nodig en aangeziende Zvezda natte bussen had was het constructiefeen kleine ingreep.

De Zvezda-methanolmotor die Paul Heistermanngaat gebruiken voor de Dragon Fire heeft maar

liefst 42 cilinders verdeeld over zeven banken meteen totale cilinderinhoud van 147 liter.

De uitlaatgasturbo’s zijn verwijderd omdat ze tezwaar waren en teveel ruimte opslokten. Overbleef de aangedreven centrifugaal inlaatcompres-sor die de lucht de cilinders injaagt.

Menig vrij uurtje werd besteed door Paul Heister-mann met het zelf maken van onderdelen om deZvezda-motor geschikt te maken voor het draaienop methanol.

Het complete inlaatgedeelte van de motor is op-nieuw gedimensioneerd inclusief deze inlaatkelkmet smoorklep.

Een klein grapje van de makers, maar het geeftwel een goed beeld van de complexiteit van dekrukas en drijfstangen.

De rode aandrijfcassette is speciaal voor deZvezda-motor gemaakt en vormt de spil tussen denokkenas en de drievoudig uitgevoerde magneetontstekingunits.

© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional 2

MOTORENImponerende methanol-krachtbron van de Dragon Fire

Een dorstige dameGoed, terug naar onze Duitse vriend. In 2002 ar-riveerde zijn Zvezda met slechts 600 uur op deteller. Plan was om er een methanol-systeem opte bouwen. Daarvoor moest er nogal wat aan demotor gemodificeerd worden. Allereerst werdde compressie verlaagd, door aanpassen van dezuigers, van 13,5 naar 10,4:1.In eerste instantie dacht Paul het originele die-selinspuitsysteem te gebruiken voor de metha-noltoediening. Dat leek in beginsel ook te gaanlukken, maar onder belasting bleek het systeemniet snel genoeg te zijn waardoor de motor eente arm mengsel kreeg toegediend. En dan blijktmethanol meedogenloos, een paar gesmoltenzuigers en cilinderbussen waren het gevolg.Er moest dus een apart brandstofsysteem wor-den geconstrueerd. Daarvoor werden in de in-laatbuis van elke cilinder twee injectorsgeplaatst. Eén voor stationair en een tweedevoor als het erop aan komt. Om u een idee tegeven wat er dan doorheen gaat: de Dragon Fireis voorzien van een brandstofpomp met een op-brengst van 300 liter/minuut. Bij een full pullslurpt deze dame er 4,5 l/sec. doorheen, depomp blijkt het dan net bij te kunnen houden!Het methanolsysteem in combinatie met destermotor leverde verder nogal wat denkrimpel-tjes op bij Paul. Zo bleek de onderste bank bijstationair toerental de brandstof niet goed tevernevelen, waardoor er druppels ontstondendie bij vollast in de motor werden gezogen metals gevolg methanol-slag en het uitvallen van dedesbetreffende bank. De bovenste banken had-den daar geen last van omdat de brandstof van-wege de positie gemakkelijker de motor in werdgezogen. Een betere luchtaanvoer bij lagere toe-rentallen heeft dit probleem opgelost.

126 bougies!De originele injector was centraal in de cilinder-kop geplaatst. Voor de ‘methanolloop’ moest demotor worden voorzien van een ontstekingsys-teem. In eerste instantie had men een dubbeleontsteking op het oog, maar toen Paul eennieuw brandstofsysteem moest bedenken kwamhet centrale gat ook vrij vandaar dat men eendrievoudige versie heeft toepast. Dat is eenvou-diger geschreven dan te realiseren!Men kon deels terugvallen op bestaande tech-niek, iedere bank bestaat immers uit zes cilin-ders en dat is in de auto-industrie geen unicum.De ontsteking wordt verzorgd door een mag-neet-ontstekingsunit van een zescilinder Conti-nental. Per bank gebruikt Paul er drie die allenop hetzelfde tijdstip de bougies laten vonken.De units worden aangedreven door de nokken-as, uiteraard moest er wel een op maat ge-

Alle onderdelen die niet gebruikelijk waren voorde scheepsdiesel moesten zelf, en op maat wordengemaakt zoals deze olietank en koppelingsflens.

In de aandrijflijn achter de krukas en voor de kop-peling is een speciale versnellingsbak opgenomendie het koppel met een factor 2,4 verhoogt. Geenkoppeling is namelijk bestand tegen het gewelddat de 42-cilinder genereert.

De behuizing van het differentieel en eindaandrij-ving is zelf vervaardigd. De inhoud bestaat uitstandaardproducten van ZF.

Waar rook is, is vuur. Eind 2005 was de motor ge-reed voor een eerste voorzichtige proefstart.

Hier ziet u nog een glimp van de reservemo-tor die nog volledig origineel is. Het frame

moet straks de motor dragen en het geweldin goede banen leiden.

Iedere bank heeft zes cilinders, daarmee lijkt dezeop een normale zescilinder in lijn. Vandaar dat hetteam gebruik kon maken van een traditionelemagneetontsteking die ook gebruikt wordt vooreen Continental-motor. Enig verschil is dat het Kie-penkerl-team de ontsteking drievoudig heeft uit-gevoerd.

We schrijven 2005 enzoals u ziet begint het

er aan de buitenkant alaardig op te lijken.

3 © WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional

maakte tandwielkast komen.Het zou idealer zijn indien de drie bougies ver-schillend van elkaar zouden ontsteken. Metha-nol staat nu eenmaal niet bekend om zijngemakkelijke ontbranding. Maar dit zou in ditstadium te veel tijd en inspanning vergen.Dat de ontsteking van het mengsel een crucialerol speelt in de prestaties wordt wel bewezendoor zo iets eenvoudigs als de bougiekabels. Ditwaren in eerste instantie ontstoorde versiesmaar wel met een daarbij horende hoge weer-stand. Na lang zoeken heeft Paul de hand wetente leggen op 160 m bougiekabel zonder ontsto-ringsfunctie, met 3000 Ohm minder weerstand.Het resultaat was direct merkbaar, het Zvezda-blok perste er zonder verdere aanpassingen 500toeren per minuut meer uit.

Starten met luchtdrukStarten van deze Zvezda-scheepsdiesel gaat vol-gens een vaste procedure. Allereerst wordt de 70liter olie afgezogen en extern verwarmd. Hier-door wordt het warmdraaien teruggebracht totslechts 2,5 minuten. Het starten geschiedt metluchtdruk. Via luchtverdelers wordt er 150 barlucht op twee cilinderbanken gezet. Zodra dekrukas in beweging komt krijgen drie bankenbenzine in de aangezogen lucht toegediend.Reden waarom Paul met benzine start is dat hetbeter ontsteekt en dat hij voorkomt dat er on-verbrand methanol in de olie terecht komt.Zodra de motor aanslaat wordt er overgescha-keld naar methanol en krijgen alle banken sap.Om te voorkomen dat er na een pull methanolin de motor achterblijft wordt de brandstoftoe-voer manueel dichtgedraaid waardoor de motorvanzelf stopt.

12 bar oliedrukAlles aan deze motor is groots en indrukwek-kend. Zo ook het dry-sump-smeersysteem van demotor. Allereerst al de oliepomp met een op-brengst van 450 liter per minuut. Maar watdacht u van 12 bar oliedruk als normale waar-de. Dat heeft alles te maken met de rollenlagersdie voor de krukas zijn gebruikt. Glijlagers,zoals gebruikelijk, volstaan niet voor een derge-lijke stermotor. Ze krijgen onvoldoende smeringen lopen op termijn vast. Het toepassen van rol-lenlagers verklaart de hoge oliedruk, door dehoge waarde ontstaat er een smerende olienevel.Samen met de oliestroom moet dit voldoendezijn om het 950 kg wegende krukas- en drijf-stangenpakket te smeren. De bediening van dekleppentrein gebeurt met tandwielen en een koningsas.

Versnellen om koppel te verlagenHet koppel dat de motor genereert is zo hoogdat er geen reguliere koppeling en eindaandrij-ving tegen bestand is. Met allerlei trucjes heeftmen toch voor elkaar gekregen dat uiteindelijkzonder brokken de Firestone Puller 2000-bandenworden aangedreven. Allereerst is er een ver-snellingsbak tussen de motor en de koppelinggeplaatst die het toerental met een factor 2,4verhoogt. De koppeling is een Crower vijfplaats-uitvoering met een diameter van 12,5 inch.De volgende beperking is de achterbrug met hetZF-differentieel. Ook hier wordt het toerentalvan de uitgaande as van de versnellingsbak ver-hoogd door een overdrive. De snelheid van deingaande as van het differentieel komt hierdoortijdens een pull niet onder de 10.000 toeren perminuut.

De Puller 2000-banden van Firestone moeten hetvermogen overbrengen op de baan. De banden zijngesneden en hebben tijdens de start een wielspinvan 180 km/uur.

De brandstoftank in wording.

Mooi te zien, de cilinderkop telt vier kleppen endrie bougies waarbij er één centraal in het middenis geplaatst; de positie waar ‘vroeger’ de 9-gats-verstuiver zat.

Dat doet pijn! In eerste instantie dacht Paul hetdieselinspuitsysteem te gebruiken voor de metha-nolinjectie maar dat ging fout, de motor kreeg teweinig brandstof met als gevolg twee kapotte zui-gers en cilinders.

© WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional 4

MOTORENImponerende methanol-krachtbron van de Dragon Fire

Het differentieel en de planetaire eindaandrij-ving zijn afkomstig van ZF en worden gebruiktin zware shovels. De behuizing is zelf gemaakt.De aandrijflijn is zo gedimensioneerd dat deDragon Fire tijdens de start een wielslip van 180km/uur genereert, ook al een behoorlijkewaarde want de concurrentie zit op 150 km/uur.

Draaikolk in de tankDit jaar heeft het team voor het eerst op proef-basis meegedaan aan wedstrijden. De eerste ses-sie was in het Duitse Edewacht. Het toerentalhield Paul Heistermann bewust onder de 1800toeren, de tweede wedstrijd werd dit verhoogdnaar 2000. In de derde proeftrek draaide hij hetgas volledig open en bereikte het maximum van2500 omwentelingen per minuut.Toen deed zich een vervelend probleem voor. Tij-dens een run viel het vermogen weg omdat demotor geen brandstof meer kreeg. Oorzaak waseen draaikolk in de tank veroorzaakt door debuitensporige vloeistofstroom in de tank. Posi-tief punt was echter dat door het dalende toe-rental de kolk zichzelf ophief en de motor overdermate veel reserves bleek te beschikken dathet blok zonder moeite weer doorstoomde naarmaximaal vermogen.De koppeling heeft het wel begeven tijdens dielaatste krachtsinspanning, maar dat is volgensPaul eenvoudig op te lossen door nieuwe vin-gers met strakkere veren op de centrifugaal-koppeling te zetten.

Titanium-uitvoering?Heistermann verwacht met kleine ingrepen inde tank het draaikolkprobleem op te lossen. Devolgende uitdaging is het gewichtsprobleem. Nuweegt de puller 5,4 ton schoon aan de haak enhet streven is om dit terug te brengen naar 4,5ton. Dan kan hij in internationale wedstrijdenmeestrijden om een podiumplek.

Dat zal geen eenvoudige opgave worden, alleende krukas met het gehele drijfwerk weegt al 950kg en dat zijn niet bepaald onderdelen waar jezo maar wat kilo’s weg kunt halen zonder de ba-lans te verstoren.Paul heeft echter zijn hoop gevestigd op de pro-ducent van de motor. Hem is namelijk ter oregekomen dat er ooit een soortgelijke Zvezda-motor bestond waarin de fabriek veel titaniumin plaats van staal heeft verwerkt. Paul gaat ditbespreken met vertegenwoordigers van de fa-briek die binnenkort bij hem op bezoek komen.In de komende twee jaar wil hij de motor ookgaan uitrusten met dataloggers. Dit om eenbeter inzicht te krijgen in de methanolafstellingen om te voorkomen dat de techniek in de soepdraait. Hij wil iedere cilinder uitrusten met eenlogger. Probleem is echter dat bestaande loggersmaar 24 ingangen hebben.

TeamworkDit project is groot, erg groot. En niet alleendat, alles moet uitgedacht en in veelvoud gefa-briceerd worden. Dat kan zelfs een man als PaulHeistermann niet alleen. Zijn sponsor Kramp,groothandel in technische onderdelen, doetmeer dan alleen de portemonnee trekken. Zijhelpen het team met het oplossen van techni-sche problemen en waar nodig maken zij de on-derdelen op maat.Techneut Hans Wilhelm Beisner staat het teambij met technische input. Deze gepensioneerdescheepsbouwkundige heeft veel expertise metde Zvezda-motoren.En dan natuurlijk de overige zeven teamledendie bijna iedere avond en weekend te vindenzijn in de werkplaats nabij het Duitse Ramsdorfom dit technisch huzarenstuk te vervolmaken.Chapeau allen! �

Hans Doornbos

www.AMT.nlDé internetsite voor de Automotive Professional

Kijk op www.AMT.nl voor een animatievan de 42 cilinder-stermotor. U vindt hetfilmpje in de rubriek Video, Motoren.

Veiligheid staat hoog in het vaandel bij Tractor Pul-ling, maar dit project viel een beetje buiten hetprotocol. Alle sneldraaiende delen zijn ingekapseldom te voorkomen dat als het onderdeel uit elkaarspat er geen gewonden vallen.

Na het debacle met het eerste inspuitsysteemheeft het team een compleet nieuw systeem aan-gelegd. Dat heeft twee inspuitventielen, één voorstationair en een tweede die mee gaat doen als erop vollast gereden wordt. Er wordt dan 4,5 l/sec.methanol verstookt.

De originele Zvezda-diesel levert 4000 pk en10.000 Nm bij 2200 t/min. Streven van het team isom het dubbele eruit te halen en het blok qua ge-wicht te stroomlijnen zodat men mee kan strijdenin de internationale 4,5 tons klasse. De eerstedoelstelling is min of meer bereikt, voor detweede rekent het team op nog twee jaar denkenen sleutelen.

Nog een veiligheids-voorschrift. De com-

plete motor is rondomvoorzien van twee sta-len banden die in geval

van een calamiteit deboel enigszins bij el-

kaar moeten houden.

5 © WWW.AMT.NL - Dé internetsite voor de Automotive Professional