In Kapitel Trägheits- und Schwerkraft am Rad wurden die Problematik des Bessler-Rads angesprochen und grundlegende Sachverhalte erörtert. In Kapitel Studien zum Schwerkraft-Motor wurde stufenweise eine Lösung angestrebt. In vorigen Kapitel Zentrifugal-Gewichtskraft-Motor wurde eine einfachtere Bauweise vorgeschlagen und nochmals der prinzipielle Effekt dargelegt. Das Bessler-Rad könnte aber auch ganz anders konzipiert gewesen sein, beispielsweise als ein Vieleck um ein Vieleck.
Acht- in Achtzehn-Eck
In EVGIG 31 ist der schematische Aufbau dieser Lösungsmöglichkeit dargestellt. Um die Systemachse (SA) ist eine Welle im Gehäuse (hier nicht dargestellt) drehbar gelagert, welche zum An- bzw. Abtrieb des Systems dient. Fest verbunden mit dieser Welle ist der Rotorträger (RT), dessen äußere Kontur hier als gleichförmiges Achteck dargestellt ist.
Auf diesem Rotorträger liegt ein Rotor (RO) auf, dessen innere Kontur ein gleichförmiges Vieleck mit achtzehn Ecken bzw. Kanten darstellt. Der Rotor weist keine andere Lagerung auf, es gibt also keine Welle um die Rotorachse (RA). Der Rotor lastet somit vollkommen auf der jeweiligen Auflage des Rotorträgers. Die wirksame Masse (M) ist hier z.B. konzentrisch außen am Rotor angelegt.
Andere Vielecke könnten ebenso tauglich sein. Wichtig ist lediglich, daß sowohl die Kanten des Rotors wie die des Rotorträgers gleiche Länge aufweisen. Die Kantenlänge darf aber nicht zu klein bemessen sein, wie beispielsweise der Abstand zwischen den Zähnen eines normalen Zahnrads.
Wenn sich dieses System dreht, so ist also kein total runder Lauf zu erwarten. In Bild EVGIG 32 sind verschiedene Situationen eines Bewegungsablaufes schematisch dargestellt. Damit die Drehung verfolgt werden kann, sind die Mittel-Senkrechte auf eine Kante des Rotors wie des Rotorträgers eingezeichnet.
Bewegungsablauf beim Anfahren
Gegenüber der Situation in obigem Bild EVGIG 31 ist hier in EVGIG 32 oben links (A) die Situation nach einer Drehung des Rotorträgers um 22.5 Grad dargestellt (wobei der Rotor hier nur teilweise gezeichnet ist). Der Rotor lastet nun auf der oberen Ecke des Rotorträgers, wurde also gegenüber vorigem Bild etwas angehoben (siehe alte und neue Position der Rotorachse). Da seine Masse konzentrisch ist, wird der Rotor bei langsamem Anfahren weiterhin senkrecht nach unten hängen.
Im Bild oben rechts (B) hat sich der Rotorträger um weitere 10 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Eine Kante des Rotors liegt dann auf einer Kante des Rotorträgers auf. Die beiden oberen Ecken sind dabei nach links gewandert, damit auch der gesamte Rotor. Die neue Position der Rotorachse zeigt diese Bewegung nach links an. Gegenüber der stabilen Situation mit der breiten Auflage in obigem Bild EVGIG 31 wurde also der Rotor nun etwas angehoben und nach links bewegt.
Nach weiteren 12.5 Grad Drehung (C) ist die obige stabile Auflage wieder gegeben, wobei die Rotorachse wieder in ihre mittige Lage zurück gependelt ist. Diese Pendelbewegung wird auch bei weiterer Drehung erhalten bleiben, z.B. bei nochmals 12.5 Grad Drehung (D). Die Rotorachse hat sich dann nach rechts außen verlagert.
Bewegung im laufenden Betrieb
Bei statischer Betrachtung wäre nun zu erwarten, daß die Rotormasse wieder zurück schwingt, die Rotorachse also ihre mittige, stabile Lage anstrebt. Das obige Anfahren des Systems erfolgte aus Ruhelage, nun aber ist die Masse des Rotors in Bewegung und damit werden kinetische Kräfte wirksam.
Wie in vorigen Kapiteln mehrfach dargestellt addieren sich in der Abwärtsphase die Trägheits- und Schwerkraft zu größeren resultierenden Kräften, während in der Aufwärtsphase durch vektorielle Subtraktion in Summe nur geringere Kräfte wirksam sind. Mit dieser Lagerung hier ist praktisch wieder obige Balkenwaage gegeben. Das Ungleichgewicht der Lasten wird hier angezeigt durch die Position der Rotorachse rechts von der Systemachse.
Die Auflage des Rotors auf dieser Kante des Rotorträgers wird darum weiter erhalten bleiben, z.B. bis wieder eine Ecke die oberste Position erreicht hat (E). Die Rotorachse schwingt dabei nochmals weiter nach rechts. Dann allerdings wird die Aufwärtsbewegung nicht länger anhalten, sondern wie oben die Rotormasse auf dieser oberen Ecke wieder nach links befördert werden (F).
Diese Bewegung ist also analog zur obigen Bewegung von A nach B. Die Rotormasse liegt nun allerdings nicht mehr symmetrisch auf dem Rotorträger, sondern in Drehrichtung nach vorn weisend. Und außerdem befindet sich die Masse nun in einer generellen Drehbewegung.
Durch die Bewegung der oberen Ecke im Drehsinn (hier nach links, von E nach F), bewegt sich dieser Auflagepunkt konform zur Trägheitsrichtung von Massepunkten in der Abwärtsbewegung. Für die Massepunkte links-oben bedeutet dies, daß sie länger auf ihrer Trägheitsrichtung nach unten-links verbleiben können. Der Massepunkt links-außen und die Massepunkte unten-links können ebenfalls weiter abwärts fallen. Durch dieses längere Verweilen im ´freien´ Fall wird höhere kinetische Energie aufgebaut.
Für die Massepunkte ganz unten aber ´unterläuft´ der Auflagepunkt praktisch ihre Bewegung. Dort wird also das Schleudern nach oben früher eingeleitet. Ebenso werden alle Massepunkte in der Aufwärtsbewegung damit stärker nach oben und links gezogen, wobei diese Umlenkung dieser relativ geringen Kräfte weitgehend durch radialen Druck auf die Systemachse erfolgt.
Wenn nun aber die Auflage zur nachfolgenden Ecke oben wechselt, dann ändert sich damit relativ schlagartig der Drehpunkt aller Bewegungen. Die Massepunkte in der Abwärtsbewegung werden nun abgebremst, schleudern also um diesen Auflagepunkt nach rechts. Sie drücken damit die Massepunkte der Aufwärtsphase beschleunigt nach oben.
Durch diesen Wechsel der Auflage-Ecke und deren Bewegung wird sich eine pendelnd-rotierende Bewegung der Rotormasse einstellen. Der Rotor wird sich prinzipiell zwischen Positionen wie E und F bewegen. Die generelle Drehung eines Rotormassepunktes wird dabei überlagert durch eine Bewegung vorwärts-abwärts (hier links-unten) parallel zur Bewegung der Auflage-Ecke, welche beim Wechsel der Auflage in eine Pendelschwingung nach rückwärts-aufwärts (hier recht-oben) übergeht.
Konstruktionsprinzip
In EVGIG 33 sind obige Vielecke nochmals dargestellt, wobei hier die Auflagepunkte präziser dargestellt sind. Dabei wird wiederum nur schematisch das Konstruktionsprinzip beschrieben. Beibehalten ist hier das Achteck des Rotorträgers und der Rotor mit achtzehn Ecken. Andere Vielecke wären ebenso tauglich.
Um die Systemachse (SA) ist im Gehäuse (hier nicht dargestellt) die Welle des Rotorträgers (RT) drehbar gelagert. An dieser Welle erfolgen Anstoß und Abtrieb des Systems. Der Rotorträger ist hier beispielsweise in Kreisform gezeichnet, lediglich die Ecken des obigen Achtecks ragen darüber hinaus. Die Funktion dieses Rotorträgers wäre auch erfüllt, wenn z.B. vier Balken kreuzförmig auf der Welle montiert wären.
Die Eckpunkte des Rotors sind hier als Kugellager (KL) gekennzeichnet. Zwischen Rotorträger und Rotor finden in den Auflageflächen Drehbewegungen statt, sodaß dort Reibung gegeben ist. Um diese zu minimieren, könnten z.B. dort leicht drehende Kugellager eingesetzt werden. Die Achse bzw. Welle der Kugellager wäre dabei fest verbunden mit dem Rotorträger, der drehbare äußere Ring des Kugellagers dient zur Auflage des Rotors. Andere Lagerung gleicher Funktionalität ist natürlich machbar.
Der Rotor (RO) weist wiederum wirksame Masse (M) in konzentrischer Form auf. Seine Rotorachse (RA) weist keine Welle und kein Lager auf. Der Rotor lastet ausschließlich auf dem Rotorträger. Auf die Außenseite obiger Kugellager könnte der Rotor mit kreisbogenförmigen Lagerbuchsen (LB) aufliegen.
Drehmoment
Dieses Bild zeigt die Situation während der Drehung. Wie oben dargelegt, befindet sich dabei die Rotorachse rechts unterhalb der Systemachse. Es wirken hier nicht statischen Gewichtskräfte, sondern die nicht symmetrischen kinetischen Kräfte aus obigen Bewegungen.
Wenn hierbei unterstellt wird, daß die senkrechten Last-Komponenten von rechts nach links die Werte von 0 über 1 zu 2 Einheiten annehmen können, so befindet sich das Zentrum dieser Lastverteilung links von der Systemachse. Am Hebelarm des jeweiligen Auflagepunktes wird diese Last als Drehmoment im Drehsinn des Rotorträgers wirksam. Ein Teil dieses Drehmoments muß zur Aufrechterhaltung der Drehung im System verbleiben, ein Teil davon kann an der Welle des Rotorträgers genutzt werden.
Umlenkung aller tangentialen Kräfte
Mit dieser Konzeption wird die Symmetrie der Kräfte gebrochen, im Gegensatz z.B. zu den sich total kompensierenden Kräften an einem Rad mit vertikaler Achse. Dort leisten die Speichen Arbeit, indem sie fortgesetzt die Trägheit von Masse auf die Kreisbahn umlenken. Während einer Umdrehung gleichen sich diese Zugkräfte eines Massepunkts an der Nabe bzw. Welle aus.
Aber schon bei einem normalen Rad mit horizontaler Achse sind diese Kräfte nicht symmetrisch, weil alle wirksame, tangentialen Kräfte in die Kreisbahn gezwungen werden. In der Abwärtsbewegung addiert (bzw. subtrahiert) sich vektoriell die lotrechte Gravitationskraft zur tangenialen Trägheitskraft. Die gesamte tangentiale Kraftkomponente muß jeweils umgelenkt werden. Das erzeugt auf der Abwärtsseite dieses Rades einen höheren Zug an der Speiche (und damit auf die Nabe bzw. Welle) als auf der Aufwärtsseite.
Hier nun gibt es keine Speiche und keine Rotorwelle. Die Arbeit des Umlenkens kann darum nur an der jeweiligen Auflage zwischen Rotor und Rotorträger angreifen. Die relativ großen Kräfte der Abwärtsphase erzeugen dabei eine große Zugkraft am obigen Kugellager des Rotorträgers nach links-abwärts. Wesentlich kleiner ist der Zug aufgrund Umlenkung der kleineren Kräft in der Aufwärtsphase. Damit ergibt sich ein Drehmoment an der Auflage zwischen Rotor und Rotorträger im Drehsinn des Systems.
Pendelnder Umlauf
Wie zu erwarten ergibt der Umlauf eines vieleckigen Rotors um einen ebenso eckigen Rotorträger keine Kreisbahn der Massebewegung. Schon bei langsamem Andrehen wird vielmehr der Masseschwerpunkt (vereinigt gedacht in der Rotorachse) angehoben und zur Seite bewegt, um dann wieder zurück zu pendeln auf die andere Seite. Sobald aber die Masse in Schwung ist, ergibt sich in der Abwärtsphase eines Auflagepunktes das entsprechende Absenken der Masse (hier nach links-unten). Beim Wechsel des Auflagepunktes verlagert sich der Drehpunkt und eine Pendelschwingung wird damit eingeleitet (hier nach recht-oben), welche dann wieder abgelöst wird durch obige Abwärtsphase.
Es ist also keinesfalls ein absolut eckiger Bewegungsablauf gegeben, wie er aufgrund der eckigen Bauteile zu erwarten wäre. Durch diverse Maßnahmen könnte der Verlauf nochmals geglättet werden. Eine feinere Zahnung oder gar glatte Auflagen sind allerdings ungeeignet, weil ein wirksamer Hebelarm gegeben sein muß. Aber z.B. dämpfende Lagerbuchsen würden schon die Materialbelastung wie Geräuschentwicklung wesentlich verringern können.
Bauvarianten
Obige prinzipielle Konzeption kann technisch auf vielfältige Weise ausgeführt werden. Oben angedeutete Maßnahmen zur Verbesserungen des Bewegungsablaufes können später besprochen werden. Zuvor aber sollen diese Überlegungen zum Bessler-Rad in anderer Hinsicht überprüft werden. Es bietet sich an, letztlich die hier genutzte Gravitationskraft durch Fliehkraft zu ersetzen. Oder es könnten sich zumindest interessante Aspekte ergeben, wenn diese Konzepte hier mit den horizonalen Achsen übertragen oder kombiniert werden mit Rotorsystemen vertialer Achsen. Diese Kombination von Gravitation und Rotation soll im folgenden Kapitel untersucht werden.
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Nein, diese Kapitel können noch nicht ins Netz gestellt werden.
Andere Erfinder wollen diese Aspekte möglicherweise verwerten.
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Evert / 09.11.2000