In obigem Kapitel Trägheits- und Schwerkraft am Rad wurden grundlegende Sachverhalte dargestellt. In vorigen Kapitel Studien zum Schwerkraft-Motor wurde stufenweise eine Lösung angestrebt. Im Prinzip müßten die dortigen Konstrukte schon lauffähig sein, hier sollen jedoch konstruktive Verbesserungen aufgezeigt werden. Außerdem ist nochmals die Frage zu prüfen, warum diese Räder sich drehen sollen und welches Drehmoment zur Verfügung steht bei konstanter Drehzahl. Abschließend werden Hinweise auf weitere Lösungsmöglichkeiten gegeben.
Ausgangssituation
Anfangs wurden hier die Kräfte von exzentrischen Massepunkten am Rotor untersucht, später aber der Rotor in Form eines Rings mit konzentrisch angeordneter Masse konzipiert. Es wurde dann heraus gearbeitet, daß der Rotor nicht in seiner Achse abgestützt sein darf, es also keine Auflage an einer mittigen Rotorwelle geben darf. Auf der Seite der Aufwärtsbewegung ist vielmehr eine Auflage etwas unterhalb der Achse erforderlich, welche hier Stützrad genannt wurde. Dieses Stützrad kann in einem Pendel um die Systemachse gelagert sein oder einfacher mittels Lagerung direkt im Gehäuse.
Auf der Seite der Abwärtsbewegung muß der Rotor ein zweites mal abgestützt werden, was auf der Innenseite eines umlaufenden Zahnkranzes erfolgt. Diese Auflage sollte waagrecht zur Rotorachse sein, damit der erforderliche waagrechte Druck bzw. Zug ausgeübt wird. An dieser Auflage sind jedoch auch senkrechte Kraftkomponenten wirksam, welche als Drehmoment auf den Zahnkranz übertragbar sind.
Dazu wäre eine Verzahnung mit geeigneter Zahnform erforderlich. Anstelle von Zahnrädern und Innenzahnkranz wären aber leichter baubar und effektiver der Einsatz von Laufflächen mit großer Haftreibung. Die Kontaktflächen des ´Zahnkranzes´, des Rotorrings wie des Stützrades würden also mit entsprechendem Belag aus Gummi, Hartgummi oder Kunststoff gebildet, eventuell sogar mit Profil (praktisch flexiblen ´Zähnen´).
Rad an Rad
In EVGIG 15 ist nun eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion schematisch dargestellt. Es gibt weiterhin das Stützrad (SR), das direkt im Gehäuse (GE) drehbar gelagert (SL) ist. Dieses Stützrad dient weiterhin als Auflage für einen ringförmigen Rotor (RO), dessen Masse (M) konzentrisch um die Rotorachse (RA) angeordnet ist. Der Rotor besitzt keine Rotorwelle bzw. ist in keinem Fall auf seiner Achse gelagert.
Im Gegensatz zu vorigen Konstruktionen befindet sich nun aber die zweite Auflage nicht mehr am Zahnkranz innen oder an einer inneren Lauffläche, sondern außen an einem Rad. Dieses Rad wird hier Abtriebsrad (AR) genannt und dieses ist mit seiner Welle im Gehäuse gelagert (AL). Der Abstand zwischen Abtriebs- und Stützrad sowie die Höhe ihrer Lager ist hier so gewählt, daß das Abtriebsrad wiederum außen rechts Kontakt zum Rotor aufweist. Rotorachse und Abtriebsachse befinden sich also auf gleicher Höhe, womit wiederum obiger waagrechte Druck in Richtung Rotorachse zustande kommt.
Um diese Art der Lagerung schematisch zu verdeutlichen, ist das Gehäuse hier nur als ungleichförmiger Lagerbock dargestellt. Der Radius des Stütz- und Abtriebrades sind frei dimensionierbar. Das Abtriebsrad sollte aber so groß sein, daß eine genügend große Kontaktfläche gebildet wird, um die an diesem Rad tangential anliegenden Kräfte (durch Haftreibung) aufnehmen zu können.
Bei dieser Art von Auflage ist natürlich der Rotor nicht stabil geführt. Es müßten also am Rotor oben und/oder unten zusätzliche Führungsrollen angebracht sein, die aber nur der seitlichen Abstützung dienen dürfen. Stabilität wäre andrerseits zu erreichen, wenn der Rotor breit in Form eines Zylinders gebaut wird bzw. je zwei Auflagen weit auseinander eingesetzt werden. Im Bild EVGIG 05 unten ist das im Längsschnitt schematisch dargestellt.
In einfachster Ausführung ließe sich diese Maschine mit den Speichenrädern von Fahrrädern bauen. Der Rotor könnte aus zwei Rädern gebaut werden, zwischen denen möglichst weit außen wirksame Masse montiert ist. Diese Rotorräder könnten mit ihren Reifen (im Bild durch nach außen weisende Halbkreise markiert) auf den Felgen (im Bild als nach innen weisende Halbkreise skizziert) von Abtriebs- und Stützrädern abrollen. Auch die Abtriebs- und Stützräder müßten also entsprechend jeweils paarweise angeordnet werden.
Schon mit solch einfachem Modell ließen sich obige Behauptungen praktisch bestätigen, wobei einmal mit exzentrischer und dann mit konzentrischer Rotormasse zu testen wäre. Problematisch könnte aber die Reibung sein, weil der Rotor praktisch zwischen Abtriebs- und Stützrad ´eingekeilt´ wird. Leicht laufende Lager sind daher wohl unabdingbare Voraussetzung.
Wirksame Kräfte
Bei statischer Betrachtung ergibt sich auch bei dieser Konstruktion keinerlei Drehmoment. Das Gewicht des Rotor ruht auf dem Stützrad, wobei der Druck darauf nach unten-rechts lastet. Der Rotor ´lehnt´ sich andrerseits gegen das Abtriebsrad, übt auf diesen einen Druck in waagrechter Richtung aus.
Wenn nun aber der Rotor in Drehung versetzt wird, addieren sich die Trägheitskräfte und -vektoren zu den Kraftvektoren der Schwerkraft und ergeben oben dargestellte resultierende Kräfte. Diese Kräfte sind hier identisch mit den Kräften, welche sich auch an einem normalen Rad mit einer Radwelle ergeben würden. Sie wirken dort als unterschiedlicher Druck bzw. Zug auf die Speichen, damit die Radwelle und führen zu der unterschiedlichen Belastung in einem Radlager. Da es hier keine Rotorwelle und kein Rotorlager gibt, können diese Kräfte nur an den beiden Auflagen wirken. Anstelle der Aufnahme aller Kräfte an einer zentralen Welle bzw. der Kompensation, wirken hier die Kräfte ´de-zentral´ und werden damit nicht dieser Art kompensiert.
Wie im vorigen Kapitel dargestellt, sind diese Kräfte asymmetrisch. Das Stützrad trägt dabei im Prinzip die geringeren Kräfte der Rotormasse im Aufwärtsbereich bzw. hier der Hälfte rechts zwischen beiden Auflagen. Die am Stützrad wirksamen Kräfte sind in Summe nahezu neutral. An der Auflagefläche des Abtriebsrads dagegen drücken die senkrecht nach unten weisenden Kraftkomponenten aus der linken Rotorhälfte tangential nach unten. Das sind Kraftkomponenten aus Trägheit wie Gewichtskraft, welche sich hier vektoriell addieren, also starke abwärts gerichtete Komponenten ergeben.
Asymmetrische Lasten
In EVGIG 16 sind die Resultierenden wie senkrechte Kraftkomponenten nochmal dargestellt, analog zu einem Bild des Grundlagen-Kapitels. Dort wurde am Beispiel einer Balkenwaage diese unterschiedlichen Lasten dargestellt, welche im Aufwärtsbereich ´Gewichte´ von 1 bis 0 ergeben, während in der Abwärtsphase Lasten von 1 bis maximal 2 Einheiten geben sind.
Unten in diesem Bild ist ein nochmals vereinfachter Querschnitt dargestellt. Hier ist das Abtriebsrad mit gleichem Radius und auf gleicher Höhe wie das Stützrad gezeichnet. Das Abtriebsrad kann damit die senkrechten Kraftkomponenten nicht mehr vollkommen tangential entgegen nehmen. Andrerseits wäre bei dieser symmetrischen Auflage des Rotors bessere Stabilität gegeben. Antriebs- und Stützrad könnten dabei durchaus andere Radien aufweisen, auch in Relation zur Rotorachse höher positioniert sein. Aber auch bei dieser Anordnung der Auflagen bleibt natürlich die unterschiedliche Last auf beiden Rädern gegeben.
Maximum von Drehzahl und Drehmoment
Diese Darstellung zeigt nun exakt die Situation einer Balkenwaage an, wobei die unterschiedlichen ´Gewichte´ sich in Form der tangentialen Kräfte am Abtriebs- und Stützrad darstellen. Wie oben ausgeführt sind die Kräfte am Stützrad relativ neutral und damit ohne Bedeutung. Am Abtriebsrad jedoch ´wiegt´ die Masse in der Abwärtsphase im Mittel das 1.5-fache an halbem Rotorradius (überschlägig betrachtet). Andrerseits ist an halbem Rotorradius in der Aufwärtsphase nur die 0.5-fache Last zu heben. Grob gerechnet steht die halbe Rotormasse an halbem Rotorradius als theoretisch maximales Drehmoment zur Verfügung.
Bei geringer Drehzahl (z.B. beim Anstoß der Maschine) steht ein geringeres Drehmoment zur Verfügung. Sobald dieses höher ist als die Reibung, wird sich das System selbst beschleunigen. Die Beschleunigung endet jedoch bei einer maximalen Drehzahl und obigem maximalen Drehmoment. Wenn die Drehzahl über diese Nenndrehzahl ansteigen würde (bzw. darüber hinaus beschleunigt wird), steht in der Aufwärtsphase der (aufwärts gerichteten) Trägheit noch immer die gleiche (nach unten gerichtete) Gewichtskraft entgegen. In der Abwärtsphase jedoch könnte die Masse in einen Zustand des freien Falls kommen oder gar nach unten gedrückt werden, sodaß die Gewichtskraft dort nicht mehr in vollem Umfang als Drehmoment wirksam sein kann. Die Differenz der Lasten auf beiden Seiten würde kleiner, das System nicht mehr beschleunigen.
Andrerseits darf obiges maximale Drehmoment nicht vollkommen abgeführt werden, sonst würde das System abgebremst bzw. letztlich zum Stillstand gebracht. Es muß im System ein so großes Drehmoment verbleiben, um durch anhaltende Selbstbeschleunigung die Drehzahl praktisch halten zu können gegen die Bremswirkung durch Kraftnutzung. Somit wird maximal die Hälfte obigen maximalen Drehmoments nur nutzbar sein, also bestenfalls ein Achtel von Rotormasse mal Rotorradius - abzüglich aller Reibungsverluste.
Das ist nicht viel, aber bei entsprechender Untersetzung könnte das Bessler-Rad durchaus diese 35 kg mit dieser Technik gehoben haben. Eine Maschine von der Fläche einer Garagen-Rückwand und etwa 30 cm Breite könnte durchaus den Energiebedarf eines Einfamilienhaushalts bzw. -hauses abdecken.
Unentdeckt
Die Konzeption des obigen Bildes sieht nun sehr alltäglich aus und es ist die Frage, warum der hier behauptete Effekt nicht schon längst entdeckt wurde. Zum einen darf der Rotor keine Welle aufweisen, könnte der Effekt also nur bei Rohren auftreten. Diese Rohre müßten sich in Drehung befinden. Dazu würden man aber wohl kaum die Rohre zur Drehung anstoßen, sondern das Antriebs- oder Stützrad in Gang setzen, womit die Drehzahl vorgegeben wäre. Man würde auch eine Lagerung mit weniger seitlichem Druck wählen, d.h. die Wellen von Antriebs- und Stützrad näher zusammen rücken. Damit wirken aber die senkrechten Komponenten am Abtriebsrad an wesentlich geringerem Hebelarm.
Wenn diese Rohre zu langsam drehen, würde die wirksame Kraft kaum zur Überbrückung der Reibung ausreichen. Werden die Rohre aber zu schnell gedreht, wird die wirksame Kraft wieder kleiner. Die Gewichte wirken im Schnitt nur an einem Hebelarm von halbem Rotor-Radius, sodaß der Effekt nur bei großem Rohrdurchmesser auftreten würde. Aber selbst wenn der Effekt tatsächlich in irgendeiner Konstruktion auftrat, wäre er wohl kaum genutzt worden. Niemand würde darauf achten oder den Effekt zu verstärken versuchen - schlicht weil es in der herrschenden Physik kein perpetuum mobile geben darf.
Unerklärlich
Für viele mag weiterhin dieser Effekt unerklärlich bleiben bzw. wird immer wieder die Frage aufgeworfen werden, warum dieses ´Phänomen´ nicht bei jedem normalen Rad auftritt. Der Schlüssel zum Verständnis liegt in der Analogie zur Balkenwaage: ein normales Rad hat zwar auch einen Drehpunkt, aber die unterschiedlichen Lasten treten dort nur in Form unterschiedlicher Belastung am mittigen Lager auf.
Erst durch die Dezentralisierung der Auflagepunkte treten die Differenzen der Belastungen an unterschiedlichen Orten in Erscheinung. Beim normalen Rad wandern die unterschiedlichen Belastung um die mittige Welle, so auch mit anteiligen Kräften um die Wellen von Abtriebs- und Stützrad hier. Das Stützrad gibt in Summe nur den Gegendruck in radialer Richtung von rechts-unten an die Rotorachse zurück. Das Antriebsrad gibt einen waagrechten Druck in Richtung der Rotorachse zurück. Die verbleibenden Kraftkomponenten aber wirken dort stets abwärts gerichtet und ergeben am Abtrieb ein tangentiales Drehmoment.
Es kann auch diese Beschreibung den Effekt erklären: wirksam sind ausschließlich die Gewichtskräfte. Durch Überlagerung dieser Kraftvektoren mit den Trägheitsvektoren sind die aber nicht mehr symmetrisch verteilt. Auf der Seite der Aufwärtsbewegung ergeben sich resulutierende Kräfte kleineren Betrages, auf der Seite der Abwärtsbewegung addieren sich beide Kräfte zu Resultierenden größenen Betrages. Am Stützrad ist somit nur geringe Hubarbeit zu leisten, während am Abtriebsrad die größeren, abwärts gerichteten Kräfte anliegen. Die Differenz dieser Lasten ist zu Teilen frei verfügbar.
Bauvarianten
Nach diesen Gesetzmäßigkeiten lassen sich Maschinen unterschiedlichster Bauart realisieren. Es ist z.B. zu prüfen, ob nicht doch exzentrische Massen eine bessere Wirkung insgesamt ergeben. Es könnte dann auch das Abtriebsrad mit variierender Geschwindigkeit gefahren werden und dennoch (mittels Planetengetriebes mit gegensätzlicher Drehrichtung) konstante Drehzahl zur Nutzung vefügbar sein.
Es könnte auch noch einmal die Interpretation des Kornkreisbildes zu prüfen sein, d.h. ob durch ineinander geschachtelte exzentrischer Ringe der Effekt nicht deutlicher erreichbar wäre. Die Lösung dieses Bessler-Rätsels könnte aber auch ganz anders aussehen, um ein selbst-beaufschlagendes System zu erreichen.
Die Arbeiten an diesen Themen werden fortgeführt. Es wäre aber wünschenswert, daß Modelle der hier vorgestellten Konzeption gebaut werden, um die behaupteten Effekte zu bestätigen.
Evert / 24.10.2000