Alfred Evert

Wirkung des Soges

Im Rahmen der Schrift zu Wind- und Wasserkraftanlagen wurden die grundlegenden Vorgänge in Sogbereichen in einem Kapitel dargestellt, welches hier in Auszügen wiedergegeben ist:

Chaotische Bewegung
Im Fluid bewegen sich die Moleküle bekanntermaßen in chaotischer Weise in alle Richtungen des Raumes. Die mittlere Geschwindigkeit dieser Bewegung liegt bei Luft in einer Größenordnung von 400 bis 500 m/s und ist entsprechend auch bei Wasser vielfach höher als die in technischen Anwendungen erreichten Fließgeschwindigkeiten. Die einzelnen Moleküle sind unterschiedlich schnell und auch der Zeitraum zwischen zwei Kollisionen und damit die zurückgelegten Wegstrecken sind unterschiedlich groß.

Per Zufall geordnete Bewegung
Wenn nun jedoch ein Molekül zufällig in Richtung einer relativen Leere gestoßen wird, kann es in diese Richtung relativ weite Strecken ohne erneute Kollision zurück legen. Das Molekül fehlt damit in seinem Herkunftsbereich als potentieller Kollisionspartner. Zufällig in ähnliche Richtung gestoßene andere Moleküle können hinter dem ersten ähnlich weit fliegen, wobei die Wahrscheinlichkeit von gegen diese Richtung erfolgenden Kollisionen relativ gering ist. Diese Moleküle können vielmehr in einen Sogbereich relativ dicht beisammen relativ weit fliegen in einer relativ gut geordneten Strömung mit relativ wenig schädlichen Kollisionen im Sinne dieser Strömung.

Umlenkung per Sog
Auch Moleküle einer großräumigen Strömung werden also aus dieser generellen Strömungsrichtung ´ausbrechen´ bzw. ´herausfallen´ durch die normale Molekularbewegung, wenn beispielsweise seitlich zu dieser Strömung eine relativ geringe Dichte gegeben ist.

Dieses ist beispielsweise an der Rückseite normaler Schaufeln gegeben. Ein wesentlicher Anteil der Fluidmasse vollzieht dort einen Richtungswechsel in den Sogbereich hinter der Schaufel hinein, ohne daß diese Umlenkung durch Druck an einer Schaufelvorderseite erfolgt wäre.

Diese durch Sog erfolgte Umlenkung reduziert die Dichte der Fluidmasse in der ursprünglichen Richtung. Darum wird vom ursprünglichen Fluidstrom nur eine Restmenge zum Aufprall auf der nachfolgenden Druckseite der nächsten Schaufel zur Verfügung stehen.

Dieses sind die nachteiligen Erscheinungen bzw. Konsequenzen aus dem Bewegungsablauf bei den allermeisten der herkömmlichen Turbinenschaufeln.

Umsetzung per Druck
Die Energieumsetzung zwischen Fluid und Schaufel kann letztlich nur durch Kollision von Fluidmolekülen an der Schaufelwandung erfolgen. Darum ist so entscheidend wichtig, dass Schaufeln keine Rückseite bzw. Sogbereiche bei der Umlenkung zum Zwecke der Energieübertragung aufweisen. Solche ´rückseitenlose Schaufeln´ sind z.B. beim Rohrpumpenwirbler bzw. bei der Potential-Ringwirbel-Kraftanlage eingesetzt.

Diese Umsetzung wird um so effektiver, je mehr Moleküle im Fluid in Richtung zur Schaufelwand geführt werden, d.h. je dichter und geordneter bzw. gerichteter die Fluidströmung kurz vor dem Auftreffen auf die Schaufelwandung ist.

Ordnung per Sog
Eine solche Ordnung in einer Strömung kann niemals durch Druck erzeugt werden (mehr Druck erzeugt stets mehr Chaos), sondern lediglich durch Anwendung von Sog. Im Einlassbereich muss darum Sog organisiert werden, so dass eine Strömung mit möglichst hohem Anteil in gleiche Richtung fliegender Moleküle, also mit hoher kinetischer Energie unmittelbar auf die Schaufelwandungen treffen kann.

In einer solchen geordneten Strömung fließen alle Moleküle schneller in die gewünschte Richtung, also auch weg von einem Turbinenrad. Also muss auch im Auslass Sog organisiert werden, welcher einen raschen Abfluss des Fluids garantiert. Nur so kann die Umsetzung von Energie durch Umlenkung an der Schaufel insgesamt maximiert werden.

Auftrieb
In den Fluid-Erfindungen wurde ausführlich dargelegt, wodurch Auftrieb an Tragflächen entsteht. Auf die Unterseite drückt der normale statische Druck des Fluids. Auf der Oberseite fallen in den durch die Profilierung geschaffen Sogbereich Moleküle mit ihrer normalen Molekulargeschwindigkeit wie oben ausgeführt. Diese schnelle Bewegung über Schallgeschwindigkeit führt zu einer wesentlich erhöhten Geschwindigkeit an der Oberseite der Tragfläche.

Die Moleküle fliegen dort relativ dicht beisammen relativ weite Wege zwischen den Kollisionen, welche wiederum zu relativ wenigen Bewegungen in seitliche Richtungen führen.

Dieser Sachverhalt ist bekannt als relativ geringer statischer Druck schneller Strömungen. Die Moleküle treffen dabei sehr viel seltener auf der Sogseite auf als durch den normalen statischen Druck auf der Druckseite einer Tragfläche.

Zusätzlicher Auftrieb
Bei den Düsentragfläche der Fahrzeug-Erfindung resultiert diese Druckdifferenz nicht nur aus der Profilierung, sondern durch nochmals erhöhte Strömungsgeschwindigkeit an der Sogseite.

Dazu wird Luft durch die Tragflächen geführt und durch längliche Düsen etwa mittig auf der Sogseite mit hoher Geschwindigkeit ausgeleitet. Der statische Druck wird damit wesentlich verringert, sowohl vorlich von diesen Düsen als auch achterlich durch die Sogwirkung dieser schnellen Strömung (s.u.). Analog dazu kann dieser Effekt natürlich auch an den Flügeln von Turbinen genutzt werden, in Luft wie in Wasser.

Schnelle Strömung wirkt saugend
Eine schnelle Strömung wirkt auf eine langsamere Strömung oder auf relativ ruhendes Fluid der Umgebung ebenfalls wie ein Sogbereich. Diese Erscheinung ist bekannt durch die Tatsache, dass benachbarte Strömungen stets in Richtung der schnelleren Strömung abgelenkt werden.

Der relativ geringe statische Druck der schnelleren Strömung kann dem höheren statischen Druck der langsameren Strömung oder gar dem des relativ ruhenden Fluids nicht widerstehen.

Kollisionspartner verschwunden
In den Fluid-Erfindungen wurde dieser Vorgang damit erklärt, dass in die schnellere Strömung Moleküle aus dem Randbereich zufällig in Richtung dieser Strömung gestoßen werden und darin eingehen. Diese Moleküle fehlen damit im Randbereich als Kollisionspartner, so dass weitere zufällig dorthin gestoßene Moleküle ebenfalls relativ weit ohne erneute Kollision bzw. im Sinne dieser Strömung wenig negativen Kollision in diese Richtung folgen können.

Selbstbeschleunigung
Die aufnehmende Strömung wird dadurch keinesfalls abgebremst, weil in dieser gerichteten Strömung viele Moleküle relativ dicht zusammen fließen können. Im Randbereich setzt dadurch eine Strömung in Richtung auf die Hauptströmung ein. Die schnelle Strömung ´saugt´ insofern zusätzliche Fluidteile in seine Richtung.

Ein solcher ´Sog´ durch schnelle Strömungen wird durch diesen zusätzlichen Zufluss nicht aufgefüllt wie ein temporärer Bereich relativ geringer Dichte. Diese Sogwirkung ist vielmehr seitlich im Randbereich der Strömung fortwährend gegeben. Darum können z.B. Tornados über so lange Strecken hinweg sich immer mehr ´vollsaugen´ (bei damit automatisch verstärkter Drehgeschwindigkeit).

Um die Nase herum
Wie Druck pflanzt sich darum auch Sog in entfernte Bereiche fort. Schon bei einer normalen Tragfläche kann beobachtet werden, dass Luft von vorn-unterhalb der Nase über die Tragfläche gelenkt wird - obwohl dort eigentlich aufgrund des Profils erhöhter Druck herrschen müsste.

Um so mehr erzeugt obige Düsentragfläche ´Sog´ weit vor der Nase, damit auch dort erhöhte Geschwindigkeit auf der Sogseite und damit natürlich erhöhten Auftrieb. An den entsprechend gebauten Flügeln der Düsenturbine werden diese Effekte in analoger Weise nutzbar.

Kinetische Energie organisieren
Die Organisation von beständig sich erhaltenden Sogbereichen bzw. -wirkungen ist also das wesentliche Instrument zur Erzeugung hoher Fließgeschwindigkeiten. Diese Strömungen zeichnen sich zusätzlich durch ein hohes Maß von Ordnung aller Bewegungen aus wie durch relativ hohe Dichte.

Die hohe kinetische Energie solcher Strömungen kann niemals mittels Druck erzeugt werden. Die enorme kinetische Energie der normalen, jedoch chaotischen Fluidbewegungen erfährt vielmehr allein durch Sog eine nutzbare Struktur.

Bei allen Konstruktionen der Fluid-Technologie wurden diese Prinzipien umgesetzt, zunehmend besser.

Evert, 23.12.1998