Im Kapitel Schwing-Kreis-Motor (SKM) wurde eine Grund-Konstruktion erarbeitet, welche das Aufschaukeln einer Überschlag-Schaukel nachbildet. Im vorigen Kapitel Gravitations- und -Zentrifugalkraft-Motor wurden vereinfachte Versionen vorgestellt.
Bei diesen Konzeptionen wird die Kombination von Gravitation und Trägheit genutzt durch Zwischenspeicherung von Energie in Federelementen. Bei diesen Systemen ist die Achse horizontal angeordnet. Hier nun soll die Gravitationskraft ersetzt werden durch Fliehkraft eines Rotorsystems mit vertikalen Achsen. Ähnliche Systeme wurden im Abschnitt Rotortechnik dieser Website vielfach beschrieben.
Apfelbahn
In Bild EV SKM 41 ist das generelle Prinzip des hier eingesetzten Rotorsystems schematisch dargestellt. Ein Rotorträger (RT) ist um die Systemachse (SA) drehbar gelagert. Auf dem Rotorträger sind Rotoren drehbar um ihre Rotorachse (RA) gelagert. Da hier der Rotor als Zahnrad ausgeformt ist, wird er Rotorzahnrad (RZ) benannt. In diesem Bild ist ein solches Rotorzahnrad eingezeichnet.
Dieses Rotorzahnrad steht in Zahneingriff mit einem mittigen Zahnrad, das fest verbunden ist mit dem Gehäuse, hier darum feststehendes Zahnrad (FZ) genannt wird. Wenn der Rotorträger sich dreht (gegen den Uhrzeigersinn unterstellt), rollt das Rotorzahnrad am feststehenden Zahnrad ab. Beide Zahnräder weisen hier zunächst gleich große Radien auf.
Wenn am Rotorzahnrad außen eine wirksame Masse (MA) angebracht ist, durchläuft diese die bekannte ´apfelförmige´ Bahn (grüne Kurve) während eines Umlaufs. Wenn die Masse weiter innen angebracht ist (MI) verläuft ihre Bahn flacher.
Symmetrie
In Bild EV SKM 42 ist der Umfang des feststehenden Zahnrads zu einer geraden Linie (FZ) abgerollt. Darunter ist dargestellt, wie ein Rotor (RO) an dieser Geraden abrollen, sich also seine Rotorachse (RA) parallel zu dieser Geraden bewegen würde. Ein Radius des Rotors ist in zwölf verschiedenen Positionen während einer Umdrehung dargestellt. Oben ist der Bahnverlauf einer außen angeordneten Masse (MA) eingezeichnet, unten die flachere Kurve einer weiter innen angeordneten Masse (MI).
Beiden Bahnen sind symmetrisch, also sind auch alle Kraftwirkungen ausgeglichen. Die Symmetrie könnte nur gebrochen werden durch ungleichförmige Getriebe (wie z.B. beim Exzenternoppen-Getriebe) oder durch Steuerbewegungen am mittigen Zahnrad (wie z.B. durch Felix Würth dargestellt). Eine dritte Möglichkeit ist gegeben durch auf dem Rotor bewegliche Massen (wie nachfolgend dargestellt wird).
Asymmetrische Bahn
In Bild EV SKM 43 sind oben nochmals beide Bahnkurven einer innen angeordneten Masse (MI) sowie der außen angeordneten Masse (MA) dargestellt. Dazwischen ist nun die Bahn eingezeichnet, welche ein Massepunkt (MP) durchlaufen könnte, welcher sich auf diesem Rotorzahnrad (RZ) von innen nach außen (bzw. umgekehrt) bewegen kann.
Wie die Erkenntnisse der vorigen Kapitel ergaben, ist für das Aufschaukeln eines Systems eine Phasenverschiebung erforderlich, d.h. der gewünschte Bahnverlauf muß asymmetrisch sein.
Hier liegt die Bahn anfangs nahe der inneren Bahn, schwingt dann hinaus zur äußeren, darf jedoch die maximale Position z.B. erst bei ca. 195 Grad Drehung einnehmen, muß dann relativ schnell wieder zurück zur inneren Bahnkurve kommen.
In vorigem Kapitel wurde erkannt, daß gekrümmte Speichen einen optimalen Bahnverlauf bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten ergeben. Darum sind in Bild EV SKM 43 unten anstelle gerader Radien nun gekrümmte Speichen (SP) eingezeichnet, auf denen die Masse (MP) ein- und auswärts gleiten kann. Diese Positionen der Speichen ergeben sich nach gleichen Zeitabschnitten. Die Geschwindigkeit der Masse in den jeweiligen Sektionen ist aber unterschiedlich, wie die Abstände zwischen den Positionen der Massepunkte anzeigen.
Bei der Apfelbahn kommt die Masse am feststehenden Zahnrad für einen kurzen Moment zum Stillstand. Auf dieser inneren Bahn bleibt die Masse stets in Vorwärtsbewegung, wird dann ziemlich gleichförmig hinaus beschleunigt, passiert den Bereich der äußeren Bahnpositionen mit relativ gleichmäßiger Geschwindigkeit, wird dann aber ziemlich rasch verzögert auf die Grundgeschwindigkeit der inneren Positionen.
Runde exzentrische Bahn
In Bild EV SKM 44 links wurde nun diese Bahn zurück übertragen um die Systemachse (SA) bzw. das feststehende Zahnrad (FZ). Im Rotorzahnrad (RZ) ist eine gekrümmte Speiche (SP) mit der wirksamen Masse (MP) eingezeichnet. Nur die jeweilige Position der Rotorachse (RA), der Speiche und Masse sind in den jeweiligen Positionen markiert. Es ergibt sich ein nahezu runder Bahnverlauf, sehr viel flacher als obiger ´Apfel´, jedoch exzentrisch zur Systemachse.
Die Bahn ist nicht symmetrisch: die vergleichbaren Positionen von 10 bis 6 Uhr liegen niedriger als die von 6 bis 2 Uhr. Die Beschleunigung auswärts ist gleichförmig, die entsprechende Verzögerung einwärts erfolgt etwas phasenverschoben, d.h. später und entsprechend ´heftiger´.
In vorigen Kapiteln wurde erkannt, daß zweckmäßigerweise die Energie der ´unproduktiven´, hohen Fliehkräfte in Federn zwischengespeichert wird. Entsprechend müßten auch hier die Massen an Federelementen geführt werden. In Bild EV SKM 44 rechts wurden dazu um die Rotorachse ein frei drehbare Federring (FR) eingezeichnet sowie ein Federelement (FE), welches an diesem Ring wie der Masse verankert ist.
Im Gegensatz zu den Gravitationssystemen voriger Kapitel stellt diese Skizze einen Blick von oben auf die vertikal stehende Systemachse bzw. die Scheibe des Rotorträgers (RT) dar. Die Fliehkräfte aus Drehung des Systems wirken also radial von der Systemachse nach außen (überlagert durch die Fliehkräfte der Masse um die Rotorachse).
Trägheit wirkt immer so, daß eine gegebene Bewegung in gleiche Richtung mit gleicher Geschwindigkeit fortgesetzt wird. Die Masse fliegt darum z.B. mit nahezu gleicher Geschwindigkeit von der 1-Uhr- bis zur 11-Uhr-Positon. Die geringe Beugung der Bahn lastet als geringfügiger Druck auf dem Federelement. Von 11 Uhr bis etwa 6 Uhr muß das System die Masse beschleunigen, allerdings trägt dabei die Fliehkraft die Masse automatisch auf jeweils größeren Radius. Zum anderen wird durch die Fliehkraft in dieser Auswärtsbewegung die Feder zunehmend auf Spannung belastet.
Die Masse wird dadurch einerseits am vorzeitigen Hinaus-Fallen gehindert (womit der Aufwand für Beschleunigung an langem Hebelarm reduziert wird), andererseits zieht die Feder dabei am Rotorträger gegen den Drehsinn des Systems. Prinzipiell aber gilt die Erfahrung aus allen Rotorsystemen dieser Art, wonach in dieser Auswärtsphase der Rotor durch Fliehkraft (praktisch selbst-beschleunigend) um das feststehende Zahnrad sich nach vorn windet.
Zug am Rotorträger
Ganz außen ist die Masse am schnellsten, d.h. der Rotorträger kann ihr nicht folgen. Die Masse will weiter tangential nach außen fliegen, will dort das Rotorzahnrad rückwärts drehen, arbeitet also gegen die Drehung des Rotorträgers. Erst wenn die Masse vorlich zur Rotorachse kommt (etwa bei 5 Uhr), wird sie herein geschleudert und auf die Geschwindigkeit der Rotorachse reduziert (etwa bei 3 Uhr), letztlich auf den innersten Bahnpunkt geführt.
Der obige Zugewinn durch Hinaus-Schleudern wird bei normalen Rotorsystemen in dieser kritischen Phase wieder kompensiert. Bei diesem System hier wird in dieser Phase aber der entscheidenden Zugewinn an Drehmoment erreicht. Einerseits weist die vorwärts gekrümmte Speiche weit besser in die jeweilige Richtung der Trägheit, beginnend schon bei 6 Uhr und deutlich bis 1 Uhr (siehe voriges Bild links). Die Masse arbeitet also kaum gegen die Drehung der Speiche um die Rotorachse.
Die Masse hängt vielmehr am Federelement und zieht damit den Rotorträger in der Einwärtsphase nach vorn (siehe voriges Bild rechts). Während des Hereinschleuderns von 6 bis etwa 3 Uhr erfolgt das praktisch an starrem Radius, weil die Feder dort noch immer maximal gespannt ist. Die Masse wird damit langsamer über Grund, sodaß von 3 Uhr bis 12 Uhr nun per Federkraft die Masse an die Rotorachse heran gezogen wird. Umgekehrt wird damit der Rotorträger zur Masse hin gezogen, also ein positives Drehmoment erzeugt.
Exzentrische ovale Bahn
In Bild EV SKM 45 ist das Rotorzahnrad (RZ) in etwas größerem Maßstab dargestellt.
Eingezeichnet ist eine gekrümmte Speiche (SP), die ausgehend von der Rotorachse (RA) kreisförmig um Punkt A angelegt ist. Auf dieser Speiche kann die Masse ein- und auswärts gleiten. Bei den anderen Positionen ist die Speiche nur noch mit diesem Bahnabschnitt der möglichen Massebewegung eingezeichnet (gestrichelte Kreise links).
Die Positionen der Masse aus dem vorigen Bild sind hier eingetragen. Während eines Umlaufs bewegt sich die Masse relativ zur Rotorachse auf dieser exzentrischen Bahn (grüne Kurve). Die Bahn ist rund, aber nicht kreisförmig, sondern oval, aber auch nicht symmetrisch.
Im Bild EV SKM 45 rechts ist um die Rotorachse ein frei drehbarer Federring (FR) und von diesem aus in Richtung der jeweiligen Masseposition sind Federelemente (FE) eingezeichnet. Der gestrichelte Kreis markiert die geringste Federlänge, nach unten weist die Feder größere sowie unten-rechts ihre maximale Spannung auf.
Möglicherweise müßte der Federring analog zu vorigen Kapiteln um eine Achse exzentrisch zur Rotorachse drehen (hier also etwas nach oben links versetzt). Andererseits drückt die Trägheitsrichtung von 1 Uhr bis 9 Uhr die Masse in die Speiche hinein, so daß also hier in den Positionen oben und oben-links die Feder kaum belastet ist. Umgekehrt ist die Feder unten-rechts in der Phase des Herein-Schleuderns lange Zeit auf maximale Spannung belastet. Die erforderliche Phasenverschiebung ist also vermutlich schon automatisch gegeben.
Natürlich sind Techniker und Theoretiker wiederum gefordert, die optimale Abstimmung von genereller Neigung der Speiche, ihrer Krümmung, der innersten und äußersten Bahnpositionen, der Eigenschaften der Federelemente sowie die Lage eines eventuell exzentrischen Lagers des Federrings zu ermitteln.
Kalkulation
Es sei erinnert an die Feststellung in vorigem Kapitel, wonach hier nicht einfach mit der Formel für Zentrifugalkraft der Kreisbahn gerechnet werden darf. Es gibt auf spiraligen Bahnen keine generelle oder gar konstante ´Fliehkraft´.
Es gibt nur die Trägheit der aktuellen Bewegung und als Ausdruck deren kinetische Energie nach Betrag und Richtung. Dazu gibt es Kraftkomponenten aus der Umlenkung der Bewegung, die abhängig sind vom Grad der Richtungsänderung wie der aktuellen Geschwindigkeit. Dann gibt es noch die Kräfte der Beschleunigung bzw. Verzögerung, welche an den Speichen wirksam werden.
Die Umlenkung der Bewegungen wird zum Teil durch die Drehung der Speichen wie deren Krümmung bestimmt. Zum anderen wird der Grad an Umlenkung hier wesentlich durch die Kräfte auf bzw. von den Federn bestimmt. Die Kräfte an den Speichen bzw. Federn treten in Relation zur jeweils gegebenen Trägheit in unterschiedlichen Winkeln auf. Die jeweils resultierenden Kräfte müssen also stets aus vektorieller Addition ermittelt werden.
Pauschale Rechnungen (mit erwartetem Ergebnis null) werden diesem Sachverhalt nicht gerecht. Wohl aber läßt sich mit entsprechenden Simulationsprogrammen ein Optimum errechnen. Wie auch in vorigem Kapitel bereits ausgesprochen: diese Bauelemente sind exzentrisch, die Abläufe sind unsymmetrisch, die Maschinen sind darum un-wuchtig und haben somit ´Außen-Wirkung´. Es ist eine Frage der Abstimmung, diese Kräfte zu intensivieren und so zu transferrieren, daß sich ein nach außen nutzbares Drehmoment ergibt.
Bauformen
In Bild EV SKM 46 ist schematisch ein Querschnitt einer möglichen Bauform dargestellt. Um die (vertikal stehende) Systemachse (SA) ist drehbar angelegt der Rotorträger (RT). Auf diesem sind die Lager der Rotoren (RA) installiert. Die Rotorzahnräder (RZ) rollen an einem mittigen, feststehenden Zahnrad (FZ) ab.
Damit das System insgesamt ausgewuchtet ist, sollten auf dem Rotorträger mehrere Rotoren angeordnet sein, hier sind z.B. vier eingezeichnet. Die Radien von Rotorzahnrad und feststehendem Zahnrad müssen nicht identisch sein. Wenn wie hier das feststehende Zahnrad kleiner gewählt wird, ergeben sich analoge Verhältnisse, alle Bahnen sind lediglich gestreckter.
Auf den Rotorzahnrädern muß wirksame Masse (MP) exzentrisch angeordnet und auf Speichen in prinzipiell radiale Richtung beweglich sein. Anstelle obiger Speichen könnte die Masse auch in nach vorn gekrümmten Nuten (SP) gleiten. Um die Rotorachse (oder ein exzentrisch dazu angelegtes Lager) muß frei drehbar ein Federring (FR) installiert sein, so daß die Masse auch an den Federelementen (FE) geführt wird.
Auf einem Rotor können mehrere wirksame Massen installiert sein, hier z.B. wiederum vier. Anstelle der skizzierten Massepunkte (im oberen und unteren Rotorzahnrad) sollten natürlich die wirksamen Massen einen möglichst großen Anteil am gesamten Bauvolumen darstellen (wie z.B. bei den Rotorzahnrädern links und rechts skizziert). In Summe ist die wirksame Masse eines Rotorzahnrads noch immer exzentrisch angelegt. Jede der Massen bewegt sich auf gleicher Bahn mit gleicher Kraftwirkung, lediglich zueinander räumlich versetzt werden damit die ´Arbeitstakte´ durchgeführt.
Dieses generelle Prinzip kann technisch auf unterschiedlichste Weise realisiert werden, z.B. können die wirksamen Massen in diese Zahrräder integriert sein oder aber das Getriebe und wirksame Massen auf unterschiedlichen axialen Ebenen angeordnet sein. Im Prinzip kann dieser Motor sehr viel kleiner gebaut werden als vorige Gravitations-Maschinen, dafür sehr viel schneller drehen. Die radiale Bewegung der wirksamen Masse wird dann nur relativ klein sein. Techniker wie Theoretiker werden leicht den optimalen Motor für diverse Zwecke entwickeln können.
Bewegungsablauf
Nebenstehende Animation zeigt nur ein Rotorzahnrad mit nur einer wirksamen Masse. Man kann den Lauf der Masse verfolgen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf dieser ovalen, aber asymmetrischen Bahn sich bewegt. Innerhalb der Nut (bzw. entlang der gekrümmten Speiche) gleitet die Masse ein- und auswärts.
Zum anderen kann man sich dabei die Arbeit des Federelementes vorstellen aufgrund der Distanz zwischen Masse und Rotorachse. Die Feder wird oben nur gering belastet, dann zunehmend gedehnt, bewirkt unten rechts an langem Hebelarm das Herein-Schleudern der Masse um die Rotorachse, zieht letztlich die Masse zur Rotorachse heran. Der Rotorträger erfährt dabei diesen Zugewinn an Drehmoment.
Wenn anstelle dieses einen Rotors mehrere (maximal wohl fünf) und auf jedem Rotor mehrere wirksame Massen (vermutlich zwei bis vier) eingesetzt werden, können die Abläufe mit dem Auge nicht mehr erfaßt, nur noch das Selbst-Beschleunigen des Systems erkannt werden.
Wirkungsprinzip
Bei diesem Rotorsystem wird die Gravitationskraft der Systeme aus vorigen Kapiteln ersetzt durch Fliehkraft aus Drehung des Rotorträgers um die Systemachse. Diese wird überlagert durch Drehbewegungen der auf dem Rotorträger installierten Rotoren. Die auf den Rotoren exzentrisch installierte Masse wird dabei beschleunigt und verzögert.
Nach gängiger Lehre ist dabei der Aufwand bzw. Ertrag aus Beschleunigung bzw. Verzögerung gleich. Aber Felix Würth konnte schon mit einfachen Maschinen einen Faktor von 1.2 nachweisen und schon aufgrund der einfachen ´Phantomkörper´ der Äther-Kontinuum-Theorie kann diese Differenz erklärt werden.
Das entscheidende Moment dieses Systems hier jedoch ist, daß die Umlenkung der Masse auf spiralige (bzw. abschnittsweise auch kreisförmige) Bahnen zum Aufbau von Materialspannung innerhalb elastischer Elemente genutzt wird.
Entscheidend ist auch, daß beim Herein-Schleudern der Masse diese nicht an einem Hebelarm des Rotors (mit negativem Drehmoment) wirksam werden kann, sondern durch das Federelement direkt an der Rotorachse und damit am Rotorträger angreift (mit positivem Drehmoment).
Erst nach dieser zeitlichen Verzögerung leistet darüber hinaus die Feder durch ihre Entlastung zusätzliche Arbeit, indem sie die Masse an die Rotorachse heran (und damit den Rotorträger nach vorn) zieht.
Die Wirkung dieses Systems steht außer Frage. Fraglich ist nur, ob diese Überlegungen von Bastlern, Technikern und Theoretikern aufgenommen und konkretisiert werden.
Evert / 04.09.2001
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