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[[Datei:Rotary engine - animation slower.gif|mini|Animation eines Umlaufmotors mit feststehender Kurbelwelle. Die Zylinder sind sternförmig um die Kurbelwelle angeordnet.]]

Der '''Umlaufmotor''' ist in der Regel ein [[Verbrennungsmotor]], bei dem das Kurbelgehäuse und die Zylinder um die stillstehende oder gegenläufig drehende Kurbelwelle rotieren; daher wird gelegentlich auch die Bezeichnung '''Rotationsmotor''' verwendet.<ref>{{Literatur |Autor=Walter Rathjen |Titel=Historische Entwicklung des Flugzeugs im Überblick – Von Wright zu Blériot |Hrsg=Ludwig Bölkow |Sammelwerk=Ein Jahrhundert Flugzeuge – Geschichte und Technik des Fliegens |Verlag=VDI-Verlag |Ort=Düsseldorf |Datum=1990 |ISBN=9783642957758 |Seiten=24 |Online={{Google Buch|BuchID=66ifBgAAQBAJ|Seite=24}} |Zitat=Der erste eigentliche Flugmotor – gegenüber den bisher verwendeten abgewandelten Automotoren – ist der Rotationsmotor von Gnôme (1909). Die Kurbelwelle steht fest, der Zylinderstern läuft um. Dadurch verschafft sich der Motor selbst die Kühlung, und er läuft wesentlich ruhiger. Das hohe Trägheitsmoment begrenzt aber die Leistung.}}</ref> Die Zylinder sind bei vielen Modellen sternförmig um die Kurbelwelle angeordnet, damit ist der Motor eine Variante des [[Sternmotor]]s, es sind aber auch [[Boxermotor|Boxer-]] und [[Einzylindermotor]]en konstruiert worden. Der Bewegungsablauf von Umlaufmotoren ist gegenüber herkömmlichen [[Hubkolbenmotor]]en kinematisch umgekehrt. Die meisten Modelle von Umlaufmotoren hatten eine feststehende [[Kurbelwelle]] mit daran befestigten, drehbar gelagerten Pleueln und ein umlaufendes Kurbelgehäuse mit den [[Zylinder (Technik)|Zylindern]]. Dabei sind Zylinder und Hubzapfen exzentrisch zueinander angeordnet, wodurch der Hub der einzelnen Kolben innerhalb der Zylinder zustande kommt.<ref>{{Literatur |Autor=Konrad Müller |Titel=Flugmotoren |Verlag=Walter de Gruyter |Ort=München, Berlin |Datum=1918 |ISBN=9783486744842 |Seiten=101–118 |Online={{Google Buch|BuchID=IAoQEAAAQBAJ|Seite=101}}}}</ref> Bei einigen späten Modellen rotierte die Kurbelwelle gegenläufig zum Zylinderstern, um die absolute Drehzahl des Zylindersterns zu reduzieren.

Eine weitere Variante eines Umlaufmotors ist die [[Elbow engine]], eine Kraftmaschine, die Dampfdruck oder Pressluft in mechanische Energie umwandelt.

[[Datei:Oberursel U.III.jpg|mini|14-Zylinder-Doppelstern-Umlaufmotor U III der [[Motorenfabrik Oberursel AG|Motorenfabrik Oberursel]] von 1914/15 (Hubraum 23,6 l; max. 115 kW/160 PS bei 1200/min)<br />Exponat im [[Deutsches Museum|Deutschen Museum]] München]]

== Übersicht und Geschichte ==

Umlaufmotoren wurden hauptsächlich in der Frühzeit der [[Fliegerei]] eingesetzt. Da man auf der Suche nach leistungsfähigen, aber leichten Motoren war, wollte man die aufwendige und schwere [[Kühlung (Verbrennungsmotor)|Wasserkühlung]] durch die einfache Luftkühlung ersetzen. Um eine genügend große Luftströmung für die Kühlung zu erhalten und das Schwungrad einzusparen, ließ man die Zylinder um die Kurbelwelle rotieren. Umlaufmotoren hatten bis zu 14 Zylinder, wobei diese Varianten mit ihrem doppelten Zylinderstern wegen der Kühlungsprobleme keine große Verbreitung fanden. Zudem traten wegen der hohen rotierenden Massen große [[Gyroskopischer Effekt|Kreiselkräfte]] auf, welche die Manövrierfähigkeit der Maschinen beeinträchtigten.

Der als „Gnôme“ benannte Umlaufmotor wurde 1908 in [[Gennevilliers]] (Frankreich) von den Gebrüdern [[Laurent Seguin|Laurent]] und [[Louis Seguin (Ingenieur)|Louis Seguin]] entwickelt und im Jahre 1910 patentiert.<ref>{{Patent| Land=US| V-Nr=959172A| Titel=Rotary Engine| A-Datum=1909-06-12| V-Datum=1910-05-24| Anmelder=Moteurs Gnome| Erfinder=Louis Lazare Auguste Seguin}}</ref> Im [[Deutsches Kaiserreich|Deutschen Reich]] baute ab 1913 die [[Motorenfabrik Oberursel]] AG die Konstruktion in Lizenz unter der Bezeichnung Oberursel-Gnome U O mit 7 Zylindern; einem Hubraum von 11,8 l und 80 PS (59 kW) Nennleistung bei 1200/min. Auf Grundlage dieses Motors entwickelte die Motorenfabrik Oberursel den von 1914 bis 1916 mit annähernd sechshundert Exemplaren gebauten Doppelsternmotor U III mit 14 Zylindern und 160 PS (118 kW) Nennleistung. Im praktischen Einsatz zeigten sich die oben erwähnten Nachteile, sodass die schon fortgeschrittene Entwicklung eines 18-Zylinder-Doppelsternmotors eingestellt wurde.<ref name="Hujer_23_24">{{Literatur| Autor=Helmut Hujer| Titel=125 Jahre Motorenfabrik Oberursel 1892-2017| Ort=Usingen| Datum=2017-09| DNB=1239149247| Online=http://www.gkmo.net/assets/files/2017_E-Book-DNB%20-%20mit%20Rep%20&%20Ergaenzungen_compressed_Wasserzeichen.pdf| Kapitel=Kapitel 2.3 und 2.4}}</ref>

Nach dem Oberursel U I mit 9 Zylindern, 16,3 l Hubraum und 95 PS (70 kW) wurde ab Ende 1916 in der [[Gnôme et Rhône#Die Motoren Le Rhône|Bauart ''Le Rhône'']] der UR IIa mit 9 Zylindern, 15,1 l Hubraum und 110 PS (81 kW) Nennleistung in mehreren Jagdflugzeugen der [[Luftstreitkräfte (Deutsches Kaiserreich)|Fliegertruppe]] des [[Deutsches Heer (Deutsches Kaiserreich)|Deutschen Heeres]] verwendet, darunter die [[Fokker Dr.I]] und die [[Pfalz Dr.I]]. Als letzte Oberursel-Entwicklung bestand im Mai 1918 der UR IIIa die Abnahmeprüfung des Heeres. Dieser Motor mit elf Zylindern und einem Hubraum von 18,4 l hatte eine Nennleistung von 160 PS (118 kW).<ref name="Hujer_23_24" />

Die [[Maschinenfabrik Goebel|''Gandenberger’sche Maschinenfabrik Georg Goebel'']] in Darmstadt konnte nach dreijähriger Entwicklungszeit Anfang 1917 die Bauabnahme für ihren Umlaufmotor Goe II erzielen. Die Konstruktion mit sieben Zylindern, 15,7 Litern Hubraum und 100 PS (75 kW) Leistung wurde nur in geringen Stückzahlen gebaut und ab Mai 1918 vom [[Goebel Goe III]] ersetzt, der mit neun Zylindern und einem Hubraum von 27 Litern eine Leistung von 160 PS (118 kW) erreichte. Die meisten der 229 ausgelieferten Goe III verwendete [[Fokker]] in den Jagdeinsitzern.

== Vorteile und Nachteile ==

Umlaufmotoren benötigen keine zusätzlichen Schwungmassen, da das Kurbelwellengehäuse und die daran befestigten Zylinder als Schwungrad wirken. Dadurch waren sie bei mechanisch ruhigem Lauf um etwa ein Drittel leichter als herkömmliche Motoren. Der Gewichtsvorteil war vor allem in Jagdflugzeugen des Ersten Weltkrieges ein wichtiger Faktor.

Als Nachteile, die zum Aussterben der Motorenbauart führten, werden verschiedene Eigenschaften angeführt<ref>Stefan Zima, "Ungewöhnliche Motoren", 2. Auflage 2006 Vogel Industrie Medien, Würzburg, ISBN 978-3-8343-3044-4, S. 159</ref>:
* Das [[Trägheitsmoment|Kreiselmoment]] beeinträchtigte die Manövrierfähigkeit bei Flugzeugen; da die ersten Flugzeuge relativ leicht waren, wird dies bei schnellen Flugmanövern als Umstand für Abstürze gesehen.
* Sehr hoher Schmierungsbedarf, weil die [[Corioliskraft|Corioliskräfte]] im rotierenden Motor hohe Seitenkräfte (zum Teil höher als die Längskraft im Kolben) auf die Zylinderlaufbahnen ausübten. Durch die Rotation wurde viel Öl in die Zylinder gedrückt und ausgestoßen, was die Ursache des hohen Schmierstoffbedarfs war. Die ersten Versuchsmotoren verbrauchten teilweise mehr Öl als Benzin, bei „modernen“ Umlaufmotoren lag der Verbrauch immer noch bei 250 g/kWh.
* Die Belastungen durch die Corioliskräfte führten zu einem hohen [[Wartungsaufwand]].
* Ventilationsverlust durch das rotierende Gehäuse (ca. 10 bis 15 %).
* Leistungsbegrenzung durch schlechten [[Liefergrad]], weil das Gemisch durch die Kurbelwelle geführt wurde, was ungünstige Strömungsverhältnisse ergab, und es sich im Kurbelgehäuse aufheizte (im Gegenzug den Motor kühlte). Bei obenliegender Gemischzuführung führte außerdem die Fliehkraft zu Druckverlusten beim Ansaugen des Frischgases in die Zylinder.

Andererseits ergaben sich auch Vorteile, beispielsweise:
* Gerade bei [[Jagdflugzeug]]en unterstützten die Kreiselmomente besonders schnelle Flugmanöver, allerdings mit einer Vorzugsrichtung aufgrund der Drehrichtung des Motors.
* Beim Einsatz beispielsweise in Automobilen erhielten Umlaufmotoren auch ohne Fahrtwind oder Gebläse eine ausreichende [[Luftkühlung]].
* Die Innenkühlung des Motors wurde durch die Gemischzuführung unterstützt.

Spätere Modelle hatten wegen der Aufheizung eine vom Kurbelgehäuse abgetrennte Gemischzuführung. Einige Muster saugten das Frischgas über [[Flatterventil]]e an, was bei Drosselung zu heftigen Flammrückschlägen führt, weswegen Umlaufmotoren oft über Aus- und Einschalten der Zündung geregelt wurden. Wenn bei Flugschauen [[Nachbildung|Repliken]] der alten Flugzeuge mit diesen Triebwerken zur Landung einschweben, ist das Absterben und Wiederanspringen durch das Aus- und Einschalten der Zündung zum Verringern der Geschwindigkeit deutlich zu hören.

Da das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch das Kurbelgehäuse geführt wurde, bestand die Gefahr der Ölverdünnung durch den Kraftstoff mit damit verbundenen Schmierproblemen, weshalb bevorzugt das benzinunlösliche [[Rizinusöl]] verwendet wurde.

Einige späte Muster (zum Beispiel der [[Siemens & Halske Sh.III]] von 1917) wurden als Gegenläufer ausgelegt, bei denen sich über ein Getriebe die Kurbelwelle gegenläufig zum Zylinderstern drehte. Bei einer Übersetzung von 1:1 konnte dadurch bei gleicher Relativgeschwindigkeit zwischen Stern und Kurbelwelle und damit gleicher Leistung die Drehzahl des Zylindersterns gegenüber dem Flugzeug halbiert werden. Der Propellerwirkungsgrad wurde damit deutlich gesteigert bei gleichzeitiger Verringerung der schädlichen [[Kreisel]]effekte und Gaswechselverluste.

== Einsatz in Fahrzeugen ==
=== Motorräder ===

[[Datei:Megola.jpg|mini|[[Megola]]-Motorrad mit Umlaufmotor im Vorderrad]]

Bereits 1892 gab es ein französisches Motorrad von [[Millet (Motorrad)|Millet]] mit Umlaufmotor. In den 1920er Jahren gab es die ''[[Megola]]'', ein Motorrad mit einem Fünfzylinder-Gegenumlaufsternmotor in der Vorderradnabe, dessen Gehäuse (zum Teil zwischen den Speichen herausragend) zusammen mit dem Rad und dessen Kurbelwelle in die entgegengesetzte Richtung rotiert. Die Megola hatte weder Schaltgetriebe noch Kupplung, musste also immer angeschoben werden, war aber sportlich sehr erfolgreich und wurde 1924 gegen die [[BMW-Motorrad|BMW]]-Werksmannschaft deutscher Meister.

Es gab aber auch Umlaufsternmotoren in Motorradrahmen, am bekanntesten und kommerziell am erfolgreichsten war die [[Redrup Radial]] von 1912 mit einem Gegenumlauf-Dreizylinder und im Gegensatz zur Megola einem ansonsten konventionellen Antriebsstrang mit externem Schaltgetriebe und Riemenantrieb.

Bei einigen der 1904 in Wales von Barry gebauten Motorrädern war auch ein Umlaufmotor eingebaut, jedoch kein (bei nur zwei Zylindern wie ein [[V-Motor]] schüttelnder) [[Sternmotor]], sondern ein Zweizylinder-[[Boxermotor]], der in der Rahmenmitte rotierte.

In den 1940er Jahren konstruierte [[Cyril Pullin]] sogar einen [[Einzylindermotor]], dessen Gehäuse in der Radnabe zusammen mit dem Rad rotierte. Als Gewichtsausgleich waren noch Kupplung und Trommelbremse in die ''[[Powerwheel]]'' genannte Radnabe eingebaut. Das ''Powerwheel'' kam allerdings nicht über das Prototypenstadium hinaus.

=== Automobile ===

Auch in Automobilen amerikanischer [[Automobilmarke]]n Anfang des 20. Jahrhunderts gab es Umlaufmotoren. Die Hersteller [[Adams-Farwell]], [[Badger Motor Car Company]], [[Bailey Automobile Company]] und [[Rotary Motor Vehicle Company|Intrepid]] hatten allerdings nur regionale Verbreitung.

== Flugzeuge ==

[[Datei:Humber Ltd. (Bentley) B. R. 2.jpg|mini| Von Bentley für Humber konstruierter 9-Zylinder-Flugmotor]]

In Flugzeugen kamen Umlaufmotoren hauptsächlich in der Zeit vor und während des [[Erster Weltkrieg|Ersten Weltkrieges]] zum Einsatz, wie beispielsweise in den [[Fokker]]-Modellen [[Fokker E1|E1]]–[[Fokker E3|E3]] sowie [[Fokker Dr.I|Dr.I]]. In Großbritannien stammte der erfolgreichste Umlaufmotor von [[Walter Owen Bentley]].

== Weblinks ==

{{commonscat|Rotary aircraft engines|Flugzeug Umlaufmotoren}}
{{commonscat|Non-aircraft rotary engines|Umlaufmotoren (ohne Flugzeugmotoren)}}
* [http://www.fh-friedberg.de/users/zima/bucherer.html Bucherer-4-Zylinder-Umlaufmotor von 1908 mit Schema-Zeichnung]
* [http://www.animatedengines.com/gnome.html Animation eines Umlaufmotors]
* [http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/unusualICeng/axial-ICeng/axial-IC.htm douglas-self.com: Zusammenstellung von Herstellern verschiedener Axialmotoren] (englisch) (abgerufen am 27. Januar 2013)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Motorbauweise}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4605242-2}}

[[Kategorie:Zylinderanordnung (Hubkolbenverbrennungsmotor)]]
[[Kategorie:Sternmotor (Luftfahrt)|!Umlaufmotor]]

Umlaufmotor - Versionsgeschichte

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