Akkulok B360 des BBA

Im Sommer 2011 entdeckte ich die LEGO Infrarot Fernsteuerung für die Modellbahn. Endlich der Abschied vom Schienenstrom mit einer Akku-Lok, die tatsächlich mit einem Akku fährt.

Motivation

Im Jahr 2011 entdeckte ich durch einige Artikel im Forum Die Feldbahnsinnigen die LEGO Fernsteuerung. Das hat mir so gut gefallen, dass sogleich ein neues Bastelprojekt her musste. Da ich recht einfallslos bin, habe ich auch hierzu eine passende Idee für eine Akku-Lok B360 bei den Feldbahnsinnigen gefunden. Am interessantesten fand ich zum damaligen Zeitpunkt den Lokbetrieb ohne Schienenstrom, Digitalzentrale u.a. Unter Abschied vom Schienenstrom habe ich ein paar Gedanken zusammengetragen. Auf der Unterseite LEGO Infrarot Fernsteuerung sind ein paar Dinge zum System von LEGO zusammengetragen.

Die erste Fassung der Lok entstand 2011. In 2013 erfolgte ein erster Umbau auf 2,4 GHz-Steuerung und in 2015 wurde der NiMh-Akku durch einen LiPo-Akku ersetzt. Die Umbauberichte sind am Ende der Seite.

Vorbild

Die Elektrolokomotive B360 stammt vom Betrieb für Bergbauausrüstungen Aue (kurz BBA). Der BBA gehörte zur Sowjetisch-Deutschen Aktiengesellschaft SDAG Wismut, die in Sachsen und Thüringen Bergbau nach Uran betrieb.

Ende der 70-er Jahre zeichnete sich ab, dass der Austausch einer großen Menge an Grubenloks Metallist aufgrund Verschleißes anstand, die bereits ab 1952 im BBA gebaut wurden. Beim BBA entstand ein neues Typenprogramm, deren kleinste und meistgebaute Baureihe die B360 war. Sie wurde auch bei anderen Bergbaubetrieben eingesetzt. Die Auslieferung begann ab 1980.

Die Lok hat einen Außenrahmen, in dem die beiden Achsen mit Tatzlagermotoren angetrieben werden. Der Akku ist in einem Kasten oberhalb des Rahmen angebracht und kann seitlich abgerollt werden. Die Lok hat 5 Fahr- und 5 Bremsstufen.

Gegenüber dem Vorgänger Metallist ist die B360 etwas länger und schwerer bei sonst ähnlichen Leistungsdaten. Der Rahmen ist geschweißt und das Führerhausdach nicht rund, sondern oben flach ausgeführt.

Nach der Wende in der DDR und dem endenden Uran-Bergbau brach auch der Lokomotiven-Absatz beim BBA zusammen. 1995 wurde das Werk 512 des BBA liqudiert. Zunächst blieben noch viele B360 in Betrieb. Sie wurden bei Sanierungsarbeiten in Bergbaubetrieben eingesetzt. Eine große Anzahl von Maschinen wurden danach verschrottet, dennoch sind viele Maschinen bei Museen und Sammlungen vertreten und werden auch heute noch in Schaubergwerken eingesetzt.

Daten

Baujahre: 1980 - 1990
Spurweite: 600 mm
Masse: 3,2 t
Höchstgeschwindigkeit: 10 Km/h
Länge über Puffer: 2650 mm
Breite: 780 mm
Höhe: 1460 mm
Radstand: 630 mm
Raddurchmesser: 500 mm
Batteriespannung: 80 V
Kapazität: 280 Ah
Stundenleistung: 4,2 kW
Geschw. bei Stundenleistung: 6,5 Km/h
kleinster Kurvenradius: 5m

Die B360 eignet sich sehr gut für den Modellbau, weil sie relativ modern ist, und bei modernen Fahrzeugen geschweißte Rahmen und wenige Rundungen verwendet werden. Das Problem der Nieten entfällt so schon mal.

Literaturangaben:

  • Holger Neumann und Sven Kästner, Schmalspurige Industrielokomotiven der DDR, Wolfgang Herdam Fotoverlag 2008, ISBN: 978-3933178220
  • Andreas Christopher, Die Feldbahn Band 12 Typenbuch Feldbahn-Motorlokomotiven, Verlag Ingrid Zeunert 2011, ISBN: 978-3924335793

Konstruktion

Am Anfang war die Zeichnung. In diversen Büchern vom Zeunert-Verlag und in den oben genannten Literaturangeben sind Feldbahn-Lokomotiven mit Skizzen abgebildet. So habe ich auch eine Skizze der B360 gefunden, gescannt, skaliert und ausgedruckt.

In dem Bild sind die 25 mm Scheibenräder von Fermatec aufgelegt.

Für die Steuerung möchte ich das LEGO-System verwenden und habe die Empfängerplatine vorbereitet. Die Platine hat zwar beachtliche Dimensionen, doch wollte ich an der Baugruppe nicht weiter herum fummeln. Durch die Form der Baugruppe ergaben sich gleich ein paar Anforderungen an das Modell. Der IR-Empfänger muss oben aus der Lok ein Stück heraus schauen, damit er Signale des Senders aufnehmen kann. Und die Breite und Höhe der Platine fließt in die Modellabmessungen ein, sodass der Akku-Behälter größer werden muss, als er maßstäblich sein müsste.

Die Teile des Antriebs sind neben dem kleinen Getriebemotor mit 6 V Ketten und Kettenräder von Hettler.

Ein erster Probeaufbau von Empfänger, NiMh-Akku und Motor lassen mich optimistisch stimmen.

Ich habe die LEGO-Komponenten nicht etwa aus dem Kinderzimmer gestohlen, sondern eigens für den Modellbau bestellt. Hier stand schon fest, dass das Modell nicht maßstäblich gebaut werden kann. Zur besseren Einschätzung der Dimensionen habe ich ein Pappmodell gebaut.

Im Vergleich zu den anderen abgebildeten Feldbahn-Stücken (Kipplore, Regner Lokrahmen und Antriebsblock) sieht die B360 schon stimmig aus. Folgende Kompromisse galt es hinzunehmen:

  • Wegen der Höhe der LEGO-Platine ist der Akkukasten zu hoch.
  • Der Akkukasten wurde ein Stück länger, weil der Block von NiMh-Zellen (Format AAA) so groß war.
  • Das Modell wurde breiter (ca. 7 mm) wegen der Spurweite von 30 mm.

Insgesamt hatte ich das Modell einfach größer skaliert, sodass es eher einem Maßstab 1:20 entspricht.

Das Modell besteht aus den drei Baugruppen Lokgehäuse, Antrieb und Batteriekasten.

Antrieb

Beim Lokantrieb habe ich mich vom Forenbeitrag stimulieren lassen. Basis war die Verwendung eines Miniatur-Getriebemotors.

Auf dem kleinen Motor sitzt ein Metallgetriebe und untersetzt die Motorkraft auf eine 3 mm Welle. Diese Motoren gibt es für verschiedene Spannungen und mit unterschiedlichen Drehzahlen. Das hier verbaute Modell leistet 100 U/min bei 6 V und wird an einem 7,2 V NiMh-Akku mit 6 Zellen betrieben. Der winzige Motor sieht zwar klein aus, ist durch die Untersetzung jedoch kräftig. Für die Diema DS12 setzte ich einen etwas kräftigeren Motor ein, der ein gekapseltes Getriebe besitzt.

Als Räder habe ich 22,5 mm Radscheiben von Fermatec verwendet. Herr Gawron liefert die Räder mit 3,5 mm Achse und Isolierbuchsen. Die Bohrung in den Radscheiben beträgt 5 mm. Diese Räder entsprechen im Vorbild 500 mm, die auch an der B360 tatsächlich verbaut wurden. Die Kegelräder sind Modul 0,5, haben 16 Zähne und eine 3 mm Bohrung. Sie stammen von GHW-Modellbauversand. beide Achsen wurden über Kettenräder mit einer Kette verbunden. Diese Materialien stammten von Herrn Hettler.

Die Teile des Antriebs sitzen in einem Block aus Leiterplattenmaterial. Dieser Kunststoff kann einfach verarbeitet (sägen, bohren, fräsen etc.) und gelötet werden. Alle Teile wurden verlötet, sodass ein stabiler Block entstanden ist.

Die Achsen sollten unbedingt entnehmbar sein, eine einfache Bohrung reichte somit nicht aus. Die Achse kann durch das Langloch platziert werden, muss jedoch befestigt werden, damit sie nicht herausfällt.

Ketten- und Kegelräder mit einem Innendurchmesser von 3mm passen gut auf die Achsen, sie mussten etwas geweitet werden, da die Achse einen Durchmesser von 3,5 mm hat. Das Kegelrad auf der Achse musste noch etwas verkürzt werden. Der Kunststoff kann gut mit einer Säge verarbeitet werden. Auf der Achse sitzen die Räder richtig fest, da sie etwas größer ist. Das Kegelrad auf der Motorwelle habe ich mit Kleber befestigt. Beim nächsten Mal würde ich ein M2 Gewinde in die Räder schneiden und Gewindestifte verwenden.

Der Motor musste auch noch befestigt werden. Der in den Bildern dargestellte gelötete Rahmen hat nicht gehalten, ich ersetzte diesen durch ein Messingblech, an das der Motor geschraubt wurde. Er hat auf der Oberseite zwei M 1,6 mm Gewindebohrungen.

Der entstandene Antriebsblock ist ausreichend stabil. Die Achsen haben wenig Seitenspiel, deshalb bereitet die Kegelradumlenkung auch keine Probleme.

Aufbau Lokgehäuse

Nach dem Muster aus Pappe standen die Dimensionen der Lok fest. Folgende Maße wurden verwendet:

Länge Lokgehäuse: 115 mm
LüP: 140 mm
Breite: 42 mm
Höhe Rahmen: 25 mm
Höhe Gesamt: 70 mm

Als Material habe ich Leiterplattenmaterial mit Kupferbeschichtung verwendet. In der Drachenwerkstatt gibt es dieses Material in verschiedenen Stärken (0,5 mm, 1,0 mm, 1,5 mm und sogar 2,0 mm). Mit dieses Stärken lässt sich gut planen. Bei anderen Lieferanten hatte ich öfter schwankende Materialstärken.

Das Material habe ich mit einer Proxxon-Fräse bearbeitet und verlötet. Das ergibt eine ausreichende Stabilität.

Die Lokpuffer habe ich aus Messing-Vierkantprofil und Lorenpuffern von Regner angefertigt.

Der Akkukasten ist ein separates Bauteil, dass ebenfalls aus Leiterplattenmaterial angefertigt wurde. Hier noch einige Bilder vom Rohbau der Lok.

Das nächste Bild zeigt alle Einzelteile der Lok vor der Lackierung.

Lackierung

Die Lok wurde in zwei Farben lackiert. Der versteckte Antriebsblock und der Akkukasten bekamen ein mattes Schwarz. Der Rest wurde in Gelb – eine typische Farbe für Grubenloks – lackiert.

Zur Alterung wurde einige Rostspuren mit Farbe ausgebracht. Das strahlende Gelb bekam eine leichte Abdunklung mit Puderfarben.

Montage

Bei der Montage wurde zunächst der Antriebsblock zusammen gefügt. Im Akkukasten finden LEGO-Empfänger und NiMh-Akkupack Platz. Akkukasten, Antriebsblock und Lokgehäuse wurden verschraubt.

Bilder der fertigen Lok habe ich in der Galerie abgelegt.

Umbau auf Funk-Steuerung

Das LEGO-System ist schon nicht schlecht, allerdings war der Sichtkontakt zum IR-Empfänger öfter ein Problem, sodass die Lok nach einem Halt am Sender einfach weiterfuhr. Im Jahr 2013 waren auf einmal sehr kleine 2,4 GHz Funksysteme von Deltang erhältlich. Die gleichen Komponenten habe ich in der Diema DS12 verbaut und auch dort beschrieben. Ein weiterer Grund für den Umbau war der Ruhestrom des Empfängers, der den Akku mit der Zeit leerte. Einen Schalter hatte ich nicht vorgesehen.

Der Deltang-Empfänger ist erheblich kleiner als die LEGO-Platine und benötigt durch das Funksystem keine freie Sicht. Sonst ist erst einmal alles gleich.

Schön war, dass durch den Entfall der LEGO-Platine die Höhe des Akku-Kastens reduziert werden konnte. Das waren schon einige Millimeter, die das Modell vorbildgerechter wirken lassen - vor allem durch den jetzt besseren Blick von der Fahrerkanzel.

Bei der Gelegenheit habe ich gleich noch zwei Probleme beseitigt, die ich beim ersten Bau einfach vergessen hatte. Der Empfängerbautein benötigt auch in der Ruhephase Strom und der Akku muss irgendwie geladen werden. Ich hatte keinen Ein/Aus-Schalter eingeplant und nach der Fertigstellung keinen freien Platz gefunden. Damit entlud sich der Akku in der Vitrine, weil der Empfänger dauernd Strom zog. Den Akku nahm ich zum Laden aus der Lok heraus. Beide Dinge wurden jetzt nachgerüstet. Die Akkubuchse ist eine 2,5 mm Klinkenbuchse, für die ich ein passenden Kabel habe.

Der Sender Tx22 wurde bei Deltang als Bausatz geordert. Ich habe die Selecta Variante gewählt, mit der bis zu 12 Loks gefahren werden können. Oben rechts ist ein Stufenschalter, mit dem die zu fahrende Lok ausgewählt wird. Der Bausatz enthält alle notwendigen Bauteile inkl. Gehäuse. Schick finde ich auch die kleinen Einzelsender Tx20 oder Tx21. So hätte jede Lok ihren eigenen Sender.

Die nachfolgenden Gallerie-Bilder zeigen das fertige Modell nach dem Umbau.

Akku-Lok B360 nach dem ersten Umbau

Umbau auf LiPo-Technik

Jetzt störte mich an dem Modell noch der NiMh-Akku, der durch den Selbstentladungseffekt immer leer ist, wenn das Modell mal aus der Vitrine in die Freiheit entlassen wird. Ich habe für für einen LiPo-Akku entschieden und das Modell auch gleich auf einen 3 V Motor umgerüstet.

Akkudaten:

  • vorher: NiMh-Akku 7,2 V, 700 mAh (6 Zellen)
  • nachher: LiPo-Akku 3,7 V, 750 mAh (1 Zelle)

Der Motor hat eine Stromaufnahme von ca. 35 mA ohne Last bei maximaler Spannung. Dazu kommen noch einige mA für den Deltang-Empfänger. Mit der Akku-Kapazität von 750 mAh sind schon einige Fahrstunden möglich.

Der neue Motor ist genau baugleich zu der vorher verwendeten 6 V Variante.Er wurde einfach getauscht. Da der neue Akku nur noch 65 g wiegt (NiMh-Akku wog 230 g), wurden 160 g Zusatzgewicht durch Blei hinzugefügt. Die gesamte Lok wiegt etwa 260 g.

Die zwei Bilder zeigen den Vergleich vor und nach dem Umbau. Durch den deutlich kleineren Akku wirkt der Akku-Kasten jetzt richtig aufgeräumt. Die gemessene Höchstgeschwindigkeit liegt bei 12 Km/h.

Auf der Unterseite Galerie 2015 habe ich noch einige Bilder des fertigen Modells abgelegt.