Schlitz-Steuerung
Im obigen Artikel Grundlegende Mechanik wurde die Steuerung des Bewegungsablaufes durch ein simples Getriebe dargestellt. Außen am Rotorträger war dazu ein Bolzen (Rotorlager) angebracht, welcher Eingriff hat in ein schlitzförmiges Lager der Exzentersichel. Die relative Hubbewegung (eines Massepunktes einwärts zur Systemachse und wieder auswärts) wird durch Gleiten des Rotorlagers im Exzenterlager bewerkstelligt. Diverse Bauformen entsprechend diesem Prinzip eines in einem Schlitz hin und her gleitenden Schlittens sind realisierbar.

Schwenkhebel
Im früheren Artikel Schwenkhebel-Maschine wurde die relative Hubbewegung durch einen am Rotorträger (RT) angebrachten schwenkbaren Hebel (SH) bewerkstelligt. Die Bedeutung der Schleuder-Kurve und besonders des relativen Vor- und Zurückschwingens wurde dort heraus gearbeitet. Auch das Führen der wirksamen Masse durch einen ´Engpass´ war schon wesentlicher Bestandteil.

Problematisch war dort die Führung der Masse entlang der exzentrischen Wandung (EW). Nachdem nun die Bedeutung der Sichelform erarbeitet wurde, liegt die Lösung nah. Auch in dieser Maschine müßte die Masse in Sichelform angelegt werden, wobei die Sichel mehr als 180 Grad lang sein sollte.

In EVGM 21 ist entsprechend der früheren Zeichnung, bei welcher die wirksame Masse beim Rotorlager (RL) angelegt war. Hier ist jetzt die Masse in Form einer Exzentersichel (ES) dargestellt. Da nun der Masseschwerpunkt weiter innen liegt, kann der Schwenkhebel (SH) etwas kürzer angelegt sein. Das Rotorlager kann auch etwas weiter vor dem Massenschwerpunkt ansetzen.

Damit wird das Ziehen weg von der Wandung in der Beschleunigungsphase noch deutlicher, und ebenso der Schub in der Verzögerungsphase wie gleichbedeutend der erhöhte Druck auf die exzentrische Wandung. Am Rotorträger könnten auch zwei Exzentersicheln gefahren werden. Vorn und hinten müßten die Sicheln sich zahnförmig überlappen. Dort muß keine wesentliche Masse vorhanden sein, weil diese Bereiche vorwiegend zur Führung innerhalb der exzentrischen Wandung dienen.

Entgegen früherer Vermutung sollte die gewonnene Kraft nicht durch ein Getriebe in den Antrieb zurück gespeist werden. Antrieb und Abtrieb sollten vielmehr streng getrennt sein. Der Antrieb dreht diese Sichel nur im Kreis herum, wobei die Masse über Grund beschleunigt und verzögert wird. Die damit gegebene Trägheitswirkung führt zur Drehung der exzentrischen Wandung. Nur dieser Energie-Überschuß darf am Abtrieb der Zylinder-Welle abgenommen werden. Unabhängig davon dient der Antrieb nur der Aufrechterhaltung der Drehung des Rotorträgers. Mit diesen Verbesserungen wird schon diese relativ einfache Schwenkhebel-Maschine deutlich over-unit zeigen.

Exzenter-Schwung-Maschine
Mit der Exzenter-Schwung-Maschine wurde das Vorbild des Kornkreisbildes schon weitgehend erreicht. EVGM 22 zeigt eine der dortigen Zeichnungen. Die Steuerung der Hubbewegung wird durch die schwingende Bewegung des Exzenterrings (R) erreicht, während die Exzentersichel (S) praktisch synchron zum Rotorträger (RT) dreht. In der zugehörigen Animation kann dieser Bewegungsablauf verfolgt werden.

Bei der Konzeption dieser Maschine wurden die zentralen Elemente des Kornkreisbildes ausgeklammt bzw. wurden diese praktisch zu einer Kurbelwelle (dem Rotorträger, RT) zusammen gefaßt. Es wird nun Aufgabe sein, diese verbliebenen Probleme anzugehen, d.h. eine bessere Lösung für die relativen Hubbewegungen zu erreichen durch Einbindung der mittigen Bauteile.

Außerdem sollen damit möglichst hohe Freiheitsgrade für die Bewegung aller Teile sich ergeben. Beispielsweise ist die ideale Schleuder-Kurve relativ flach, die Masse will dort den kürzesten Weg auf einer inneren Bahn nehmen. Andrerseits will jede Masse möglichst auf ihrem äußersten Bewegungsradius bleiben. Gegenüber der z.B. bei der Dreifach-Kurbel-Konzeption beschriebenen symmetrischen Apfelbahn würde die Bahn dort nach außen ´ausgebeult´. Es ist vorteilhaft, wenn sie außen ihre Höchstgeschwindigkeit abbauen kann und diese kinetische Energie an großen Hebelarm abgibt. Mit der so reduzierten Geschwindigkeit setzt sie dem weiteren Einschwenken nach innen weniger Widerstand entgegen. Wenn ein Getriebe diese Freiheitsgrade zuläßt, werden die Massen automatisch den wirkungsvollsten Bahnverlauf nehmen. Im Prinzip ergibt sich der erforderliche Freiheitsgrad, wenn anstelle eines total fixierten Bewegungsablaufs die Teile zeitweilig relativ zueinander vor- und rückläufig sein können.

Hubkolbengetriebe
Die beiden wesentlichen Bewegungen - die des relativen Vor- und Zurückschwingens von Teilen gegeneinander wie der linearen Hubbewegung in radialer Richtung - erinnerten mich an eine meiner ´Erfindungen´ früherer Jahre. Ich hatte ein Kurbelgetriebe entworfen, das keine Pleuelstange erfordert (und dadurch weniger unerwünschte Schwingungen verursacht). Im Prinzip sind dabei die beiden Lager am Ende der Pleuelstange ineinander geschachtelt. Dieses Hubkolbengetriebe ist in der Maschinen-Erfindung dargestellt, allerdings nur im entsprechenden Download dieser Texte und Zeichnungen.

In EVGM 23 ist das Prinzip in verschiedenen Positionen der Bewegung dargestellt. Um die Systemachse (SA) dreht der exzentrische Rotorträger (RT, praktisch die Kurbelwelle). Nicht dargestellt ist hier der Hubkolben, in welchem der Exzenterring (ER) drehbar gelagert ist. Der Exzenterring wird durch den Hubkolben so geführt, daß er eine lineare Hubbewegung (hier auf und ab) ausführen kann. Bei Drehung des Rotorträgers führt der Exzenterring dann eine gegensinnige Drehung aus. Unten links ist der Verlauf dieser Hubbewegung als Kurve dargestellt.

Bei diesem Getriebe führen der Rotorträger und der Exzenterring volle Umdrehungen aus, sodaß die gesamte Hubhöhe erreicht wird. Wenn zwei solcher Bauteile nur relativ gegeneinander vor und zurück schwingen, ergibt sich damit Hubbewegungen geringerer Höhe, je nach dem Ausmaß der gegenläufigen Schwingung. Damit wird ein hoher Freiheitsgrad der Bewegungsabläufe möglich, insbesonders wenn dieses Getriebe mehrfach ineinander geschachtelt ist - wie im Kornkreisbild Dreifacher Halbmond.

Kornkreise
Dieses Kornkreisbild war so schwierig zu analysieren, weil in der dargestellten Position mehrere Elemente sich drehen können ohne Wirkung auf andere. Allerdings können sich nicht alle Teile fortwährend gegeneinander drehen, auch nicht mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.

Früh hatte ich mich darauf festgelegt, daß innen der Antrieb statt finden müßte (praktisch durch eine Kurbelwelle) und außen der Abtrieb zu gewinnen sei (d.h. das äußerste Teil ebenfalls um die Systemachse drehbar sei). Diese Annahme entspräche einer Welle und Hohlwelle, welche im Zentrum dargestellt sein könnte. Wenn man diese Festlegungen nicht vornimmt, ergibt sich eine vielfach höhere Variation an Bewegungsmöglichkeiten.

Die Verwirrung wäre sehr viel geringer, wenn das Kornkreisbild die Position ohne jeden Freiheitsgrad darstellen würde. Aber solch ein Bild würde nur den Eindruck einer Spielerei, eines netten Musters erwecken wie beispielsweise dieses Kornkreisbild der in sich geschachtelten Kreise. Es wird darum Zeit, die Situation mit geringstem Freiheitsgrad zu prüfen.

Bauelemente
In EVGM 24 sind die Elementen des Kornkreisbilds nochmals dargestellt. Die Ringe sind hier etwas anders dimensioniert, indem die schmalen Bereiche etwas stärker ausgebildet sind. Die Exzentrität ist dazu etwas kleiner gewählt. Die genaue Bemaßung ist im nächsten Artikel dargestellt. Die Elemente sind jeweils durch nur einen Kreis gegeneinander abgegrenzt, kennzeichnen also die Gleitflächen zwischen den Elementen. Die Bauteile werden nun in einer allgemeineren Form bezeichnet.

Mittig ist die Systemachse mit der Systemwelle, auf welcher exzentrisch eine runde Scheibe montiert ist, womit diese Kurbelwelle (KW) gegeben ist. An der Kurbelwelle liegt zunächst ein innerer exzentrischer Ring an, hier allgemein als Ring 1 (R1) bezeichnet. Um diesen ist ein innerer sichelförmiger Körper gelagert, hier als Sichel 1 (S1) bezeichnet. Außerhalb von dieser folgt der äußere exzentrische Ring (Ring 2, R2) sowie der äußere sichelförmige Körper (Sichel 2, S2). Diese Sichel bewegt sich innerhalb der exzentrischen Wandung, welche im Zylinder (ZY) ausgespart ist.

Engpass
Im originalen Kornkreisbild weist die Kurbelwelle in gleiche Richtung wie die Exzentrität des Zylinders. Hier ist nun die entgegen gesetzte Situation dargestellt, bei welcher die Kurbelwelle zum innersten Bahnpunkt der exzentrischen Wandung weist (hier beide links). Insofern ist ein Engpass zwischen Kurbelwelle und Zylinder gegeben, welcher allen andern Teilen eine gewisse Ordnung aufzwingt.

In diesen relativ engen Raum zwischen Kurbelwelle und exzentrischer Wandung passen nur die schmalen Seiten der beiden Ringe sowie die innere Sichel. Bis auf diese innere Sichel weisen hier alle breiten Seiten nach rechts. Diese Engpass-Situation führt also zu einer Ausrichtung aller Elemente auf der Linie zwischen System- und Exzenterachse (hier die Waagrechte, im folgenden Systemlinie genannt).

Dennoch gibt es auch hier Freiheitsgrad. In EVGM 25 ist bei gleicher Stellung von Kurbelwelle zum Zylinder beispielsweise dargestellt, daß die innere Sichel (S1) mit dem äußeren Ring (R2) durchaus vertauschte Plätze einnehmen können. Dennoch sind alle Elemente wieder auf obiger Systemlinie ausgerichtet.

Bewegungsfreiheit
Aber selbst diese Einschränkung ist nicht vollkommen gegeben, wie in EVGM 26 aufgezeigt ist. Kurbelwelle und Zylinder sind unverändert, aber die innere Sichel (S1) und der äußere Ring (R2) teilen sich den gemeinsamen Raum anders, wobei ihre Ausrichtung von der Systemline abweicht. So können also selbst in dieser ´Engpass-Situation´ die Elemente vielfältige Position einnehmen.

Diese Bewegungsfreiheit ist dann natürlich auch gegeben, wenn die Kurbelwelle gegenüber dem Zylinder eine andere Stellung aufweist. In EVGM 27 ist der Zylinder (ZY) unverändert, die Kurbelwelle (KW) weist nun aber nach unten. Die dargestellte Kombination von Positionen aller Elemente ist nur ein Beispiel von vielen Möglichkeiten.

Natürlich kann nicht jedes Element jede beliebige Position einnehmen, vielmehr bedingt die Stellung des einen Elementes auch die der anderen. Aber es ist ein extrem hoher Grad an Bewegungsfreiheit gegeben. Die Elemente können relativ zueinander sich schneller oder langsamer bewegen, vor- oder rückdrehend sein.

Durch diese Relativbewegungen verändert sich zugleich auch die Entfernung der jeweiligen Masse von der Systemachse. Analog zu obigem Hubgetriebe werden damit die partiellen Hubbewegungen erreicht, welche automatisch verbunden ist mit relativer Beschleunigung bzw. Verzögerung. Die Massen können damit wie oben gefordert, ihre optimale Bahn selbst wählen.

Chaos oder Ordnung
Man ist geneigt zu vermuten, daß dabei rein chaotische Bewegungen ablaufen werden. Wenn zu obigen statischen Bildern noch die Bewegung des Zylinders kommt, wird das Auge auf keinen Fall mehr den Bewegungen folgen können. Es wird auch nicht einfach sein, die Bewegungsmöglichkeiten und -wahrscheinlichkeiten per Computer zu simulieren bzw. zu berechnen.

Es werden sich aber keinesfalls vollkommen chaotische Bewegungsabläufe ergeben, weil durchaus Ordnungsfaktoren vorhanden sind. Zum einen gibt es zwei Extremsituationen, welche den Teilen eine gewisse Ordnung aufzwingt. Das ist einerseits obige Engpass-Situation, bei welcher alle Teile insgesamt äußerste Bahnpunkte einnehmen, wenn sie sich auf der Systemlinie ausrichten. Das gilt entsprechend von der entgegen gesetzten Position der Kurbelwelle, also entsprechend dem Kornkreisbild.

Zum andern gibt es einen wichtigen Ordnungsfaktor mit zwingender Konsequenz. Es ist eines ganz gewiß: sobald die Kurbelwelle gedreht wird, müssen sich auch andere Elemente drehen. Sobald Antriebskraft ansteht, ist Stillstand generell ausgeschlossen. Und es ist ebenso sicher: sobald Bewegung gegeben ist, wird auch Trägheit gegeben sein und wirken. Damit wird anstelle von Chaos sich ein höchst sinnvoller und effektiver Bewegungsablauf ergeben, selbst-organisierend und selbst-stabilisierend und sogar selbst-beschleunigend.

Mehrfach ineinander
Es werden exakt die Bewegungsabläufe und Kraftwirkungen sich ergeben, wie in vorstehenden Artikeln und Kapiteln hergeleitet anhand der diversen Konzeptionen und Maschinen. In der Ausgangssituation hier (oben Bild EVGM 24) kann man sich z.B. vorstellen, daß der äußere Ring (R2) zunächst feststehend ist und damit die anfängliche Funktion des Zylinders wahr nimmt.

Die inneren Teile - die Kurbelwelle (KW) und der Ring (R1) sowie die Sichel (S1) - entsprechen vollkommen den Bauelementen, welche oben als Exzenter-Schwung-Maschine beschrieben wurden. Der äußere Ring (R2) kann sich um die Systemachse drehen, seine Innenwandung ist aber exzentrisch dazu, genau wie die exzentrische Wandung des Zylinders. Darum stellt er für die inneren Elemente praktisch den Zylinder dar. Diese inneren Elemente werden also zu einer Drehung des äußeren Ringes (R2) führen. Zugleich ist die erreichte Drehbewegung des äußeren Ringes (R2) Antrieb für die äußere Sichel (S2) und den Zylinder (ZY). Daraus resultieren Bewegungsabläufe und Kraftwirkungen wie im vorigen Artikel Energie-Erhaltung ausgeführt.

Ganz generell stellt hier jedes Teil für das jeweils innerhalb befindliche eine exzentrische Wandung dar. Die Trägheit wirkt so von innen nach außen in verschiedenen Stufen. Prinzipiell werden sich dabei die inneren Teile jeweils schneller drehen als die äußeren. Jedes äußere Teil wird praktisch nur durch Trägheitswirkung angetrieben.

Schon ganz innen könnten sich ja die Kurbelwelle (KW) und der innere Ring (R1) zusammen gleich schnell drehen und alle andere Teile könnten still stehen. Sobald aber die exzentrische Masse des inneren Rings sich bewegt, will sie nach außen. Sie kann das erreichen, indem sie relativ zur Kurbelwelle zurück bleibt. Der in Bewegung befindliche innere Ring hat höhere kinetische Energie als die bislang still stehende innere Sichel (S1). Der Ring kann damit durchaus die Sichel von ihrem Platz verdrängen und in Bewegung versetzen. Kaskadenförmig werden die Bewegungen sich ausweiten und zu oben beschriebener Ordnung an Bewegungen führen.

Over-Unit
Im Bild des Kornkreises Dreifacher Halbmond ist die oben diskutierte Grundlegende Mechanik mehrfach in sich geschachtelt angelegt. Wie bei oben festgestellten Energie-Erhaltung schaffen die jeweils inneren Elemente rein aus Trägheitswirkung den Antrieb für die jeweilig äußeren Elemente. Für die innen gewonnene Bewegungsenergie stellen die äußeren Elemente mehrstufige Verstärker dar, sind und produzieren ´over-unit´.

Evert / 06.04.2000