Die Exzenterring-Maschine besteht im Prinzip aus drei beweglichen Teilen und jedes weist einen anderen Bewegungsablauf auf. Mittels einfacher Animationen sollen hier diese Bewegungen veranschaulicht werden.
Rotorträger
Die mittigen Welle dreht sich gleichförmig um die Systemachse. Exzentrisch auf ihr ist der Rotorträger angeordnet, bildet praktisch eine Kurbelwelle. Diese Einheit (hier blau) dreht sich gleichförmig (wobei diese konstante Drehzahl erst durch Einsatz diverser Module erreicht wird). Ein Radius in Richtung der Exzentrität dieses Rotorträgers (blaue Gerade) ist hier eingezeichnet.
Exzenterträger
Der Exzenterträger (grün) ist im Gehäuse drehbar gelagert (hier ist nur das Lager als schwarzer, äußerer Kreis dargestellt). Ein Radius ist markiert (grüne Gerade), welcher zugleich den Masseschwerpunkt dieses Bauelementes kennzeichnet. Dieser Exzenterträger dreht sich ungleichförmig: von rechts nach unten wird er beschleunigt, erreicht links seine maximale Geschwindigkeit, um oben wieder entsprechend langsamer zu werden.
Rotor
Der Rotor (rot) bewegt sich zwischen diesen beiden Führungen in einer höchst ungleichförmigen Drehung. Von rechts innen nach unten und links wird er beschleunigt, dann nach oben weiter hinaus geschleudert, um außen rechts eine sehr hohe Geschwindigkeit zu erreichen. Danach bewegt er sich analog dazu wieder nach innen. Der Masseschwerpunkt (rote Gerade) des Rotors bewegt sich hier also nicht mehr auf der obigen Apfelbahn.
Aus- bzw. eindrehende Spiralbahn
Durch das Ineinander-Schachteln der Lager ergibt sich vielmehr anstelle des inneren Totpunktes der Apfelbahn nun eine nach innen gerichtete Schleifenbahn. Insgesamt bewegt sich damit die wirksame Rotormasse auf einer ausdrehenden Spiralbahn beim Hinaus-Schleudern bzw. analog dazu auf einer entsprechend einwärts gerichteten Spiralbahn mit entsprechender Verzögerung der Bewegung.
Hier sind die diversen Positionen des Rotors dargestellt (rote Gerade, die wirksame Rotormasse markierend). Diese Drehung des Rotors um 360 Grad erfolgt während einer halben (gleichförmigen) Umdrehung der Systemwelle, also des Rotorträgers.
Beschleunigung und Verzögerung
Darunter ist dargestellt, wie dabei die Positionen des Exzenterträgers sich ergeben (grün Geraden). Die Beschleunigung bzw. Verzögerung dieser Masse verlaufen also gleichzeitig, wenngleich unterschiedlich intensiv.
Der Exzenterträger zeigt dabei eine in etwa gleichförmige Beschleunigung bzw. Verzögerung. Die Massen des Exzenterträgers bewegen sich auf konzentrischen Kreisbahnen (ebenso wie die Massen des Rotorträgers).
Verwirrende Bewegungsabläufe
Das Auge kann selbst in dieser langsamen Darstellung den Bewegungen kaum folgen. Hier rechts sind darum nur die obigen drei Radien im Bewegungsablauf dargestellt:
- der mittige (blaue) ´Zeiger´ des Rotorträgers bewegt sich kontinuierlich rund um die Uhr,
- der Masseschwerpunkt des Rotors (rot) ´schlägt einen Salto´ um den Rotorträger. Von rechts innen im Uhrzeigersinn beschleunigt er in einer Auswärtsphase des Hinaus-Schleuderns progressiv bis rechts außen, um entsprechend verzögert wieder nach rechts innen zurück zu kommen. Der Rotor zeigt durch die innere Schleifenbahn nun praktisch zwei Umläufe während einer Umdrehung der Systemwelle.
- die Masse des Exzenterträgers bewegt sich rechts sehr langsam, wird unten konstant beschleunigt bis zur raschen Bewegung links, kehrt dann analog dazu nach rechts zurück.
Schwingkreise
Hier links sind nun nurmehr die exzentrischen Ringe dieser drei Bauelemente während ihres Bewegungsablaufes dargestellt (Mittels primitivem Tool war derzeit nur ein relativ unruhiges Bild möglich, sorry).
Relativ leicht ist hier dieses rhythmische Schwingen des Rotorringes um die exzentrische Scheibe des Rotorträger und innerhalb des vom Exzenterträgerrings gewährten Bewegungsraumes zu erkennen.
Wenn man den Rotorring beobachtet ist z.B. leicht diese Unwucht nach unten rechts zu erkennen: in diese Richtung würde dieses System Vortrieb leisten (analog den Darstellungen oben beim Artikel Vortriebs-Maschine).
Hier allerdings kann man beobachten, daß zugleich der Exzenterring nach oben links eine nahezu gleich ´unwuchtige´ Bewegung aufweist. Insofern ist dieses System hier relativ leicht auszuwuchten, wird bei mehreren solcher Module ein rund laufender Motor erreicht.
Ergebnis
Diese Animation zeigt deutlicher als statische Zeichnungen die Bewegungsabläufe auf. Zunächst ergeben sich daraus diese Fragen:
- wie stellen sich in diesem System die Kraftwirkungen der Trägheit dar (nachdem anstelle der Apfelbahn nun zwei Spiralbahnen vorliegen)? Am ´Zittern´ dieser Bilder ist schon zu erkennen, daß die Beschleunigung des Rotors nicht konstant von innen nach außen verläuft (auch innen rechts ist die Geschwindigkeit etwas erhöht).
- das System zeigt phasenweise enorme Beschleunigung, sodaß fraglich erscheint ob die Bauteile diesen Abläufen folgen können oder ob nicht die Gefahr des Blockierens gegeben ist. Es müßten also weitere Elemente zusätzliche Freiheitsgrad bringen - so wie das Kornkreisbild mehr als diese drei beweglichen Bauelemente zu beinhalten scheint.
- welche Relation von Exzentrität zu Hebelarmen wird zweckmäßig sein? Oder sollte gar anstelle des Rotor-´Saltos´ ein Zurück-Schwingen analog zur Schwenkhebel-Maschine die bessere Lösung sein?
In einigen Wochen wird zu diesen Komplexen hier mehr zu berichten sein.
Evert / 21.02.2000