Eckpfeiler: Fairbanks Morse 38A20 Dual Fuel Motor

Einer der ersten eingebauten Fairbanks-Morse 38A20 Motoren, 1968.

Anfang der 1960er-Jahre erkannte das 140 Jahre alte Unternehmen Fairbanks-Morse, das bis dahin noch nie einen Motor mit mehr als 5400 PS (4027 kW) gebaut hatte, eine Chance im europäisch dominierten Markt für große Dieselmotoren. Fairbanks plante die Entwicklung eines „mittelschnelllaufenden“ Motors, der deutlich leichter und kompakter sein sollte als alle bis dahin gebauten großen Dieselmotoren. Der Motor 38A20 sollte die Leistung pro Zylinder auf beispiellose 1000 PS (746 kW) und später auf 1250 PS (932 kW) steigern.

Die Zweitaktmotoren des Typs 38A20 arbeiteten nach dem bewährten Gegenkolbenprinzip, das Fairbanks-Morse über 30 Jahre zuvor entwickelt und in über 7000 Serienmotoren eingesetzt hatte. Die 38A20-Motoren mit Gleichstromführung umfassten Sechs- und Neunzylinder-Reihenmotoren sowie Zwölf- und Achtzehnzylinder-V-Motoren mit einer Zylinderleistung von 1000 PS (746 kW) bei 400 U/min und 1250 PS (932 kW) bei 450 U/min.

Die Bestellungen kamen schnell an.

Auf dem Papier machten die Maschinen einen guten Eindruck, und das Unternehmen aus Beloit, Wisconsin, betrieb aggressives Marketing. Bereits 1966, noch bevor der erste 38A20 gebaut worden war, bestellte die Anaconda Company acht Modelle mit 12.000 PS (8.949 kW). Auch mehrere Energieversorger orderten die großen Motoren, und 1967 bestellte Litton 15.000 PS (11.186 kW) starke Schiffsversionen für vier große Tanker, die sich im Bau befanden. Die Bahamas Electric Company (BEC), die dringend zusätzliche Stromerzeugungskapazität benötigte, nahm 1968 zwei 6.000 PS (4.474 kW) starke Sechszylindermotoren in Empfang. Der erste Motor fiel im Juli bei Tests aus; der zweite zerlegte sich im August und wurde zur Überholung zurückgeschickt. Obwohl diese Ereignisse Fairbanks beunruhigten, bestellte die BEC zwei weitere 38A20-Motoren mit je 12.000 PS (8.949 kW). Die kleineren Motoren bereiteten weiterhin Probleme, die Bahamas litten unter Stromausfällen und -kürzungen, und die Angelegenheit entwickelte sich zu einem dringenden politischen Thema. Als Fairbanks schließlich mitteilte, dass die größeren Dieselmotoren selbst Ende 1969 nicht geliefert werden könnten, kündigte BEC den Vertrag und bestellte europäische Gasturbinen.

Querschnitt des Reihen-Gegenkolbenmotors 38A20, der in Sechs- und Neunzylinder-Ausführungen gebaut wurde.

Anaconda erhielt seine Maschinen ebenfalls 1968. Sie liefen mit Dieselkraftstoff einigermaßen gut; allerdings sollten sie hauptsächlich mit dem günstigeren „Dual Fuel“, einem Gemisch aus Erdgas und Leichtöl, betrieben werden. Als die erste Maschine von Diesel auf Diesel umgestellt wurde, blockierte sie, und Anaconda stellte fest, dass sie nun sechs störanfällige Maschinen besaß, zusätzlich zu zwei weiteren, die für ein chilenisches Bergwerk vorgesehen waren. Während ein Team von Ingenieuren aus Fairbanks mit einer Maschine kämpfte, liefen die anderen weiterhin unzuverlässig mit Diesel. Anaconda erlitt Produktionsausfälle, die Dieselmotoren lieferten ungleichmäßige Leistung und stießen schwarzen Rauch aus, und es war schwierig, monatlich eine Million Gallonen Dieselkraftstoff zum Bergwerk nahe Tucson, Arizona, zu transportieren. Im Mai 1970 kündigte Anaconda den Vertrag und wandte sich kommerzieller Energie zu.

Leider wies der 38A20 zahlreiche gravierende Mängel auf. Er war nicht robust genug, konnte sich nicht ausreichend selbst kühlen und erhielt insbesondere in der 1128 m (3700 Fuß) hohen Lage der Anaconda-Minen nicht genügend Luft. Zylinderlaufbuchsen und Kipphebel rissen. Kolben klemmten, Pleuelstangen brachen und flogen umher, und Gase explodierten im Kurbelgehäuse. Nahezu alles, was schiefgehen konnte, ging beim 38A20 schief. Der Chefkonstrukteur ging vorzeitig in den Ruhestand. Managementwechsel brachten einen neuen Präsidenten, Chefingenieur und Projektleiter. Berater pendelten zwischen Europa und dem Unternehmen hin und her. Die Probleme hielten an, da das Unternehmen von Finanzexperten geführt wurde, die technische Probleme für trivial hielten. Trotz allem bewahrte der Mutterkonzern Colt offiziell Optimismus. Im Geschäftsbericht von 1968 hieß es lediglich: „Die ersten Modelle … sind bereits bei inländischen Energieversorgern für die stationäre Grundlast- und Notstromversorgung im Einsatz.“ Doch Ende 1968 stellte Fairbanks den Verkauf des 38A20 ein.

Während Fairbanks mit den 1000 PS (746 kW) starken Maschinen pro Zylinder im Feld zu kämpfen hatte, baute das Unternehmen parallel vier Motoren mit je 1250 PS (932 kW) pro Zylinder für Litton und einen weiteren für einen Erzfrachter der US Steel Corp. Die Litton-Maschinen, deren Lieferung für Ende 1969 geplant war, verzögerten sich. Fairbanks erklärte, man könne im Sommer 1970 liefern, die Motoren bräuchten aber noch ein Jahr Nachbearbeitung, bevor sie ihre Nennleistung erreichen würden. Angesichts der drohenden Verluste verklagte Litton Colt auf Rückzahlung von 3 Millionen US-Dollar an geleisteten Abschlagszahlungen sowie 25 Millionen US-Dollar Schadensersatz.

Teure Lektion

Bemerkenswerterweise konnte sich Colt aus dem Rechtsstreit befreien und den Auftrag behalten, indem das Unternehmen für jedes Schiff zwei 7500 PS (5593 kW) starke Pielstick-Dieselmotoren lieferte.

Es handelte sich um sehr erfolgreiche, in Lizenz gefertigte Motoren. Colt kaufte sechs von europäischen Firmen, während Fairbanks sich in Beloit auf die Lizenzfertigung von Pielstick-Motoren vorbereitete und zwei für den Auftrag von Litton baute.

Obwohl Colt 1970 einen Verlust von 18 Millionen Dollar abschreiben musste, gab das Unternehmen nie zu, dass das Programm gescheitert war . Es war jedoch offensichtlich, dass das Management von Fairbanks die technischen Risiken nicht vollständig erkannte und die frühen Maschinen verkaufte , bevor sie vollständig entwickelt und getestet waren. Der 38A20 mag auf den ersten Blick wie eine vergrößerte Version des Zweitakt-Gegenkolbenmotors gewirkt haben, den das Unternehmen seit über 30 Jahren herstellte, doch es gab erhebliche Unterschiede. Am auffälligsten war der unterschiedliche Durchmesser der oberen und unteren Kolben. Das Benzin wird beim Zusammenlaufen der Kolben gezündet, und die Verbrennung treibt sie auseinander. Beim 38A20 befindet sich die obere Kurbelwelle auf einer Seite und wird über Kipphebel angetrieben, die mit den oberen Kolben verbunden sind. Um die Belastung dieser Verbindung zu reduzieren, hatte der obere Kolben nur den halben Durchmesser des unteren. Dies führte zu hohen Spannungen in den Zylindern an der Durchmesseränderung, die durch die hohen Verbrennungstemperaturen noch verstärkt wurden. Bei einem Zweitaktmotor arbeiten die Kolben bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, und die Kühlung der Zylinder wird mit steigender Leistung schwieriger.

Fairbanks Morse behauptete, dass sein Zwei-Zyklus-38A20-Uniflow-Konzept die Abgasreinigung optimiere.

Ohne aufwändige Handarbeit reichten die für leistungsschwächere Motoren akzeptablen Fertigungsstandards für den leistungsstärkeren 38A20 nicht aus. Fairbanks und Colt ergriffen schließlich außergewöhnliche Maßnahmen, um die Auswirkungen des 38A20-Fiaskos auf das zukünftige Geschäft zu minimieren. Es wird vermutet, dass das 38A20-Motorenprogramm Colt/Fairbanks mehr als 100 Millionen US-Dollar gekostet hat. Letztendlich überlebte Fairbanks-Morse und blieb ein bedeutender Hersteller von Großmotoren, verkaufte aber keine 38A20-Motoren mehr. Das Unternehmen erholte sich und florierte, indem es weiterhin traditionelle, leistungsschwächere Gegenkolbenmotoren baute und seine Präsenz im Segment der großen, mittelschnelllaufenden Motoren mit dem Pielstick-Design ausbaute. CT2