Im vorigen Kapitel Zentrifugalkraft-Rotationsmotor wurden die Überlegungen zum Aufschaukeln eines mechanischen Schwingkreises übertragen auf eine Konstruktion umlaufender Räder. Ähnliche Vorstellungen wurden hier auch schon in den Ausarbeitungen zum Kornkreisbild entwickelt. Diese Gesichtspunkte sollen nun fortgeführt werden.
Zunächst sind dazu die Bewegungsabläufe zu analysieren, welche sich ergeben beim Abrollen von Rädern in exzentrischen, sich ebenfalls bewegenden Bahnen. Dann sollen die darin auftretenden Effekte untersucht werden. Daraus abzuleiten sind entsprechende Konstruktionen, die im folgenden Kapitel dargestellt werden.
Ausgangspunkt
In Bild EV SKM 51 ist auf einer Welle um die Systemachse (SA) ein Rotorträger installiert (hier nicht dargestellt). Auf diesem Rotorträger sind Lager installiert, so daß ein Rotor (RO) um eine Rotorachse (RA) drehbar ist. Die Rotorachse ist exzentrisch im Rotor angelegt. Dieser Rotor ist hier in vier Positionen eingezeichnet.
Es ist ein feststehendes Rad (FR) installiert, dessen Achse (EA) exzentrisch zur Systemachse angelegt ist. Der Rotor läuft um dieses feststehende Rad, indem er an diesem abrollt. Der Rotor ist als ein exzentrischer Ring ausgebildet. Durch ein sichelförmiges Element um die Rotorachse wird der Bewegungsablauf ermöglicht. Diese ´Getriebesichel´ (GS) ist hier nur einmal eingezeichnet.
Der Masseschwerpunkt (MP) des Rotors bewegt sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf einer kreisförmigen Bahn (grüner Kreis), die exzentrisch zur Systemachse ist. Es wird damit der Effekt des Hinaus-Schleuderns erreicht (hier oben von rechts nach links). Das Herein-Führen (hier unten von links nach rechts) der Masse könnte z.B. erreicht werden, indem der Rotor außen entlang einer exzentrischen Wand (EW) gleitet.
Die Beschleunigung in der Auswärtsphase wird damit durch Fliehkraft unterstützt. In der Verzögerungsphase wird die Masse vorlich zur Rotorachse geführt, zieht praktisch den Rotorträger hinter sich her. Trotz kompletter Symmetrie könnte damit ein Drehmoment-Überschuß gegeben sein.
Diese Konzeption ist aber technisch nicht gut machbar. Der Rotor gleitet z.B. gegen seinen Drehsinn entlang der exzentrischen Wand. Ein wesentlich besserer Ablauf ergäbe sich, wenn der Rotor entlang der äußeren Wand abrollen oder diese Wand mitdrehen würde. Diese umgekehrte Betrachtungsweise stellt praktisch ein Pendel dar, wobei die Bahn durch eine äußere Wand vorgeben wird. Diese Konzeption scheint das Kornkreisbild darzustellen. Darum sollen hier nochmals die entsprechenden Bewegungsabläufe exakt untersucht werden.
Vor- und rücklaufende Bahnen
In Bild EV SKM 52 bei A ist die exzentrische Wand (EW, konzentrisch zu ihrer Exzenterachse EA) dargestellt. Innerhalb dieser kreisrunden Wand rollt ein Rotor (RO) ab. Der Rotor dreht um seine Aachse im Uhrzeigersinn, diese Rotorachse dreht sich damit gegen den Uhrzeigersinn auf kreisförmiger Bahn.
Ein Massepunkt (MP) außen am Rotor bewegt sich auf einem flachen Bogen (grüne Kurve). Unten bei B ist die Wand (EW) zu einer Geraden abgewickelt. Der Massepunkt bewegt sich wie jeder Massepunkt außen an einem normalen Rad auf bogenförmiger Bahn.
Rechts im Bild (C) läuft ein Rotor mit relativ großem Radius innerhalb dieser Wand. Wie oben, so dreht sich der Rotor auch hier im Uhrzeigersinn um seine Achse und die Rotorachse auf einer Kreisbahn gegen den Uhrzeigersinn. Ein beobachteter Massepunkt (MP) bewegt sich bei jedem Umlauf in einem Bogen jedoch rückwärts, also gegen den Drehsinn des Systems. Unten im Bild (D) ist diese seltsame Bewegung wiederum auf eine gerade Ebene übertragen.
Bewegte Wand
Die Konsequenzen aus dieser Erscheinung des ´großen´ Rotors werden weiter unten dargestellt. Zunächst aber ist zu untersuchen, welche Bewegungsabläufe sich beim ´kleinen´ Rotor ergeben, wenn auch die exzentrische Wand gegen den Uhrzeigersinn drehen.
In Bild EV SKM 53 bei A ist wieder die konzentrische Wand (EW) dargestellt, innerhalb der ein Rotor (RO) abrollt. Auf diesem ringförmigen Rotor sind vier Massepunkte markiert. Jede dieser Massen bewegt sich auf analogen, bogenförmigen Bahnen, die verschiedenen Massen befinden sich aber auf jeweils verschiedenen Abschnitten ihrer Bahn.
Bei B ist die exzentrische Wand wieder zur Geraden abgerollt. Wie bei einem normalen Rad bewegen sich die Massepunkte in diesem Bogen. Sie weisen unterschiedliche Richtung und Geschwindigkeit auf, wobei die jeweilige Trägheit durch die eingezeichneten Linien repräsentiert wird. Bei C sind Richtung und Betrag der kinetischen Energie der jeweiligen Massepunkte an diesem Rad eingezeichnet.
Die exzentrische Wand ist hier als runde Bohrung innerhalb eines Exzenterrads (ER) dargestellt. Das Exzenterrad ist konzentrisch zur Systemachse (SA), die Wand dagegen exzentrisch zur Systemachse angelegt. Im Gegensatz zu obigen Bildern soll sich nun dieses Exzenterrad ebenfalls im Drehsinn des Systems um die Systemachse drehen, also auch gegen den Uhrzeigersinn.
Pendelbewegung
Weit von der Systemachse entfernte Teile der exzentrischen Wand bewegen sich dabei rascher über Grund als Teile nahe zur Systemachse. Relativ zur Masse des Rotors bewegt sich damit die exzentrische Wand vor und zurück. Das ist vergleichsweise so, als würde ein Rad auf einer ebenen Bahn vorwärts rollen und zugleich die Bahn unter dem Rad etwas vor bzw. zurück geschoben (wie bei B skizziert). Diese Relativbewegung der Bahn wirkt nicht auf alle Massepunkte des Rotors in gleicher Weise.
Bei D ist eine relative Vorwärtsbewegung der Bahn unterstellt. Die Masse hinten (schwarz) will eigentlich vorwärts-aufwärts, wird durch die Bahn nun aber etwas vorwärts-abwärts gezogen. Die Masse vorn (blau) will eigentlich nach vorwärts-abwärts, wird durch die Bahn nun aber etwas aufwärts-vorwärts geschoben. Die Masse oben (rot) wird von der Bahnbewegung kaum tangiert, sie fliegt weiter in Richtung ihrer gegebenen Bewegung. Die Masse unten (grün) wird mit der Bahn vorwärts gezogen.
Wenn also die Bahn unter dem abrollenden Rotor vorwärts beschleunigt wird, ergibt sich eine Pendelbewegung des Rotors mit einem Drehpunkt nahe seines oberen Massepunktes. Die Vorwärtsbewegung des Rotors bleibt dabei erhalten, die unteren Massepunkte werden zusätzlich vorwärts beschleunigt.
Bei E ist eine relative Rückwärtsbewegung der Bahn unterstellt. Der untere Massepunkt (grün) wird dabei etwas nach hinten versetzt. Der vordere Massepunkt (blau) wird nach hinten-abwärts gezogen, der hintere Massepunkt (schwarz) nach hinten-aufwärts geschoben. Hierbei wird also die Rotation dieser Massen um die Rotorachse beschleunigt. Im Gegensatz zu oben korrespondieren diese Bewegungen nun auch mit der Bewegungsrichtung des oberen Massepunktes (rot), welcher zum Ausgleich nun ebenfalls schneller vorwärts drehen wird.
Wenn also die Bahn unter dem abrollenden Rotor rückwärts geführt bzw. relativ zum Rotor verzögert wird, bewegt sich der Rotor unvermindert nach vorn im Raum. Es findet ebenfalls eine Pendelbewegung statt, aber deren Drehpunkt liegt nahe bei der Rotorachse, d.h. die Drehung des Rotors um seine Rotorachse wird beschleunigt.
Schleifen-Bahnen
In Bild EV SKM 54 oben soll z.B. in der exzentrisch Wand (EW) ein Rotor (RO) umlaufen, dessen Durchmesser ein Drittel des Durchmessers der Wand ist. Der Rotor muß dreimal um seine Achse drehen, bis er einmal entlang der gesamten Wand abgerollt ist. Ein Massepunkt beschreibt dabei dreimal diese bogenförmige Bahn.
Wenn nun das Exzenterrad (ER) und damit die exzentrische Wand sich ebenfalls einmal um die Systemachse dreht, ergibt sich die im Bild EV SKM 54 unten dargestellte Bahn in Form von drei Schleifen. Die erste und dritte Schleife sind symmetrisch zueinander, die mittige Schleife (blauer Kurvenabschnitt) ist im Vergleich dazu jedoch gestaucht.
Dies bedeutet, daß die Masse sich in mittigen Bahnabschnitten langsamer bewegt als außen. Dies steht im Widerspruch zu ´normalen´ Verhältnissen, bei welchen eine Masse weiter innen sich stets schneller bewegen sollte als außen (bei Konstanz von Drehimpuls bzw. kinetischer Energie). Außerdem sind hier obige Pendelbewegungen noch nicht beachtet. Wiederum ist zunächst sinnvoll zu untersuchen, auf welchen Positionen im Raum der Rotor an der bewegten Wand anliegt.
Berg und Tal
In Bild EV SKM 58 ist das Exzenterrad (ER) zunächst als stillstehend betrachtet, darin eingezeichnet die exzentrische Wand (EW). Ausgehend von der Systemachse (SA) sind rechts Radien im Abstand von jeweils 15 Grad eingezeichnet. Unten weist die exzentrische Wand große Distanz zur Systemachse auf, oben kürzere Radien. Die (nicht ausgeführte) linke Seite würde spiegelbildliche Verhältnisse aufweisen.
In Bild EV SKM 59 ist der Umfang des Exzenterrads zur Geraden (ER) abgewickelt, d.h. die Systemachse (SA) stellt dann auch eine Gerade dar. Senkrecht zu dieser sind obige Radien gezeichnet. Die Verbindung der unteren Endpunkte dieser Radien stellt somit den abgewickelten Verlauf der exzentrischen Wand (EW) dar.
Bei B ist diese Darstellung auf ein Viertel gestaucht, so daß durch Überhöhung der Kurvenverlauf deutlicher wird. Die eingetragenen Radien stellen die Hälfte der exzentrischen Wand dar. Durch Spiegelung ergibt sich der gesamte Kurvenverlauf, welcher eine relativ harmonische Berg- und Talbahn ergibt. Allerdings ändert sich die Neigung dieser Kurve nicht gleichmäßig. Der Bereich stärkster Einkrümmung ist in obigem Bild und hier bei A rot markiert.
Diese Kurve um die Systemachse stellt die Auflagepunkte eines Rotors dar, welcher entlang der ruhenden, exzentrischen Wand mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit (Drehung um seine Rotorachse) abrollt.
Streckung und Stauchung
Nun dreht jedoch auch diese Wand, wobei die jeweiligen Punkte der Wand sich unterschiedlich schnell im Raum bewegen, abhängig von ihrer Distanz zur Systemachse. Bei C sind darum die jeweiligen Punkte der Wand in Relation ihrer Distanz zur Systemachse verschoben. Im Vergleich zum statischen Verlauf der Kurve ergibt sich eine andere, teilweise gestreckte wie teilweise gestauchte Kontur, welche im Prinzip vier Abschnitte aufweist.
Das Tal (D) ist runder geworden mit weitgehend gleichförmiger Krümmung. Die Bahnpunkte am Abhang weisen zunehmend größeren Radius auf und wandern damit in der Zeiteinheit weiter nach vorn. Nach dem äußersten Bahnpunkt werden die Radien wieder kürzer, die Bahnpunkte wandern weniger weit nach vorn. Der Abhang geht damit sehr rasch wieder in den Aufstieg über, so daß insgesamt die Bahnpunkte im Tal nahezu kreisförmigen Verlauf aufweisen.
Danach ergibt sich ein verschärfter Anstieg (E) mit maximaler Steigung querab der Linie zwischen System- und Exzenterachse. Wie oben in Bild EV SKM 58 zu erkennen ist, kommen die Bahnpunkte der exzentrischen Wand ab unten-rechts zunehmend rascher in Richtung Systemachse. Besonders groß ist diese Annäherung rechts von der Exzenterachse, d.h. die dort jeweils folgenden Bahnpunkte bewegen sich zunehmend langsamer im Raum. Der obige statische Kurvenverlauf der Auflagepunkte wird damit gestaucht, d.h. die gegebene Steigung überhöht.
Die Bergkuppe (F) dagegen weist wieder eine lang gestreckte Rundung auf. Die Kurve der exzentrischen Wand verläuft dort (bei statischer Betrachtung) wieder sehr viel paralleler zum Umfang des Exzenterrads. Die Bahnpunkte weisen dort also relativ unveränderte Radien zur Systemachse auf. Dort kommen die Bahnpunkte also nur sehr langsam näher zur Systemachse bzw. entfernen sich nach dem innersten Bahnpunkt entsprechend langsam davon. Insgesamt stellt die Bergkuppe damit einen nahezu kreisförmigen Abschnitt dar.
Danach gibt es wieder querab zur System- bzw. Exzenterachse einen kurzen Abschnitt (G), innerhalb dessen sich der Radius der Auflagepunkte ziemlich schnell vergrößert. Die Kurve öffnet sich dort sehr schnell hin zum nahezu kreisförmigen Abschnitt des Tales mit seinem großen Radius.
Spiralbahn
Im Bild EV SKM 60 ist dieser Verlauf der Auflagepunkte nun wieder konzentrisch um die Systemachse abgetragen. Es ist dabei unterstellt, daß bei jeder Drehung des Exzenterrads um 15 Grad zugleich der Rotor innerhalb der exzentrischen Wand um jeweils 15 Grad voran kommt. Dargestellt ist nur die Einwärtsbewegung (von insgesamt 180 Grad), die durch die gleichzeitige Drehung des Exzenterrads erst nach einer vollen Umdrehung endet. Die Auswärtsbewegung ist nicht dargestellt, ergibt aber spiegelbildlich die gleiche Spiralbahn.
Es ist festzuhalten, daß die Überlagerung zweier gleichförmiger Drehungen keinesfalls zu einer neuen, gleichförmigen Bewegung führt. Diese Spiralbahn zieht nicht gleichförmig nach innen, sondern hat obige Charakteristik: außen ist die Krümmung nahezu kreisförmig (obiges Tal, hier von 6 Uhr bis etwa 3 Uhr). Es erfolgt eine verschärfte Krümmung (obige starke Steigung, hier mit dem Maximum etwa bei 1 Uhr). Danach nimmt die Krümmung wieder ab und geht in einem relativ langen Abschnitt (obige Bergkuppe, hier von etwa 10 bis 6 Uhr) in eine nahezu kreisförmige Bahn über.
Konstanz
Die blauen Linien außen zeigen je 30 Grad bezogen auf die Systemachse an. Die roten Linien innen zeigen jeweils 30 Grad bezogen auf die exzentrische Wand an, hier allerdings eingezeichnet in Richtung Systemachse. Die Bewegung je Zeitabschnitt ergibt außen etwa 28 Grad (der erste Sektor unten rechts) gegenüber innen etwa 34 Grad (der letzte Sektor links darüber). Das Verhältnis der Radien ist drei zu zwei, womit dieses Ergebnis durch konstanten Energiebetrag dem Erhaltungssatz entspricht.
Es kommt damit die kinetische Energie zum Ausdruck, welcher ein Rotor bei gleichmäßiger Geschwindigkeit entlang der exzentrischen Wand aufweisen würde. Es ist aber sehr fraglich, ob in diesem System die Geschwindigkeit relativ zur exzentrischen Wand konstant bleibt (sie könnte auch konstant zum Exzenterrad bleiben, phasenweise beschleunigt oder verzögert werden, nach Winkelgeschwindigkeit oder absolut). Die obige Energie-Berechnung ist nur stimmig bei einem Rotor mit sehr kleinem Durchmesser, weil nur dann seine Masse als in einem Punkt vereinigt gedacht werden darf.
Hier aber sollen ringförmige Rotoren eingesetzt werden mit großem Durchmesser, der auch bis über die Systemachse hinaus ragen kann (wie später betrachtet). Oben wurde aufgezeigt, daß sich dann die Masseanteile eines Rotors in unterschiedliche Richtungen mit höchst unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Unter diesen Umständen darf die Rotormasse nicht fiktiv als in einem Punkt vereinigt betrachtet werden (wie es z.B. bei voriger Berechnung der kinetischen Energie unterstellt wird).
Gyro-Twister
Es gibt Spielzeuge bzw. Trainingsgeräte, bei welchen Rotoren zu unglaublichen Geschwindigkeiten hochzufahren sind, beispielsweise mit diesem ´Roller-Ball´ bis zu 8000 Umdrehungen je Minute (laut Gebrauchsanweisung, siehe auch externe Links). Die dabei auftretenden Fliehkräfte können zur Stärkung der Bewegungsmuskulatur von Hand und Arm genutzt werden.
Auch in diesen Systemen werden Bewegungen um mehrere Achsen eingesetzt und es wird kinetische Energie erzeugt, welche anscheinend größer ist als die von außen eingespeiste Energie.
Es ist klar (wie aus vorigem Bild ersichtlich), daß eine Masse stets konstante Energie aufweist, wenn sie mit gleichförmiger Geschwindigkeit entlang eines Kreisbogens läuft, egal mit welchem Abstand zu einer Systemachse (bzw. weil bei kleinerem Radius die Winkelgeschwindigkeit entsprechend größer wird).
Wenn man ausgehend vom Energieerhaltungssatz Rück-Schlüsse zieht, kann sich auch in solchen Systemen nichts anderes ergeben. Bei einer kritischen Analyse muß man jedoch die mechanischen Ursachen betrachten, aus denen sich diese Konstanz - oder eben Inkonstanz - ergeben muß. Darum werden nachfolgend die Bewegungsabläufe der diversen Massepunkte bei diesen ungleichförmigen Bedingungen entlang einer bewegten Bahn untersucht.
Stolper-Effekt
Ausgangspunkt soll (analog zum obigen Bild EV SKM 53) die in Bild EV SKM 62 bei A dargestellte Situation sein: ein relativ kleiner, ringförmiger Rotor (RO) läuft innerhalb der exzentrischen Wand (EW) um. Alle Massepunkte (MP) dieses Rings bewegen sich dabei auf den eingezeichneten, bogenförmigen Bahnen.
Bei B ist die Trägheit der Massepunkte durch Linien eingezeichnet, jeweils unterschiedlich nach Betrag und Richtung. Die Masse (grün) am Auflagepunkt ist in diesem Moment ohne Bewegung, die Massepunkte darüber verhalten sich praktisch wie ein Pendel, das um den Auflagepunkt schwingt (wie bei C skizziert). Dieser Pendel-Prozess (mit wechselnder Masse) findet fortlaufend statt während des Umlaufs innerhalb der exzentrischen Wand.
Wenn nun aber zugleich das Exzenterrad (ER) um die Systemachse dreht, wird aus der kreisförmigen Auflage eine spiralige und zwar mit differenzierten Steigungen (wie oben dargelegt). Zunehmende Steigung erscheint relativ zum Rotor wie ein Hindernis in der Vorwärtsbewegung.
Bei D ist dieser Sachverhalt in stark vergrößerter Relation markiert. Die zunächst ebene Unterlage (anstelle z.B. einer Kreisbahn) geht dabei abrupt über in eine ansteigende Unterlage (analog zunehmender Steigung einer Spiralbahn). Der Rotor prallt auf diesen Anstieg, bzw. umgekehrt übt die Unterlage einen Gegendruck (F) auf den Rotor aus. Bei gleichförmiger Wirkung dieses Impulses auf alle Massepunkte (jeweils graue Linien nach links-oben) würde die Trägheit aller Punkte entsprechend nach oben-links verschoben.
Wenn man allerdings die Rotorbewegung als Pendelbewegung versteht (E), dann ergibt sich durch diese Versetzung des ´Pendel-Drehpunkts´ ganz andere Wirkung: die Massen links werden beschleunigt (in ihrer generell gegebenen Aufwärtsrichtung der Trägheit), zumindest nicht verzögert. Die Massen rechts dagegen widersetzen sich dieser Bewegung (die gegen ihre Abwärts-Trägheit gerichtet ist), in Relation zum neuen (nach oben links versetzten) Drehpunkt stellt schon ihr Verharren am Ort ein fortgeschrittenes Ausschwingen dar. Als Ergebnis dieses ´Stolperns´ ergibt sich also eine Intensivierung der Pendelbewegung.
Bewußt ist in diesen Rotoren keine Rotorachse oder Lagerung eingezeichnet. Die Führung der Rotoren muß im Prinzip konzentrisch zur Systemachse, aber auch konzentrisch zur exzentrischen Wand sein. Das Rotorlager bzw. eine Welle muß somit exzentrisch im Rotor angelegt sein. Der Rotor muß darüber hinaus frei sein für solche Bewegungsänderungen. Das kann durch ausgleichende Elemente z.B. in Form obiger Getriebe-Sicheln erfolgen (siehe EV SKM 51, auch mehrstufig). Bei diesen Überlegungen hier wird also weiterhin unterstellt, daß der Rotor frei auf einwirkende Kräfte reagieren kann.
Rotations-Effekt
In Bild EV SKM 63 sind diese Rotoren nochmals dargestellt. Im Prinzip unterscheiden sich die Massepunkte durch aufwärts bzw. abwärts gerichtete Bewegung in eine linke und rechte Hälfte (wie bei A skizziert). Repräsentativ für alle Massepunkte könnten somit je ein Massepunkt links und rechts sein. Es ist auch eine materielle Verbindung beider Teilmassen gegeben, welche durch eine waagrechte Linie repräsentiert sein kann. Diese ´Hantel´ (B) bewegt sich einerseits parallel zur Unterlage, rotiert andererseits um ihren Mittelpunkt.
In diesem Bild ist zunehmende Steigung (obiger Spirale) nurmehr durch eine kleine Stufe in der Unterlage dargestellt (bei C und D, anstelle des real kontinuierlichen Verlaufs). Der Impuls beim Auftreffen auf diese Schwelle trifft auf die Massen nahezu senkrecht von unten nach oben. In jedem Fall erfolgt dieser Druck aber seitlich versetzt zu den Massen (mit Ausnahme der Teilmassen ganz unten und ganz oben), der Impuls wirkt also an einem Hebelarm.
Die sich abwärts bewegenden Teilmassen (rechts) werden davon kaum tangiert, sie können ihre bisherige Bewegung nahezu unverändert fortsetzen. Sie stellen damit einen ´ruhenden´ Drehpunkt für die mittige Aufwärtsbewegung dar, um den die sich momentan aufwärts bewegenden Massen (links) entsprechend höher gestoßen werden (C).
Wenn man sich diesen Impuls auf die sich vorwärts bewegende und zugleich rotierende ´Hantel´ vorstellt (D), so ist klar, daß damit deren Vorwärtsbewegung nicht behindert wird, wohl aber deren Rotationsgeschwindigkeit erhöht wird. Diese Hebelwirkung des Impulses ist natürlich an Rotoren mit relativ großem Durchmesser entsprechend stärker.
Im nächsten Moment wird die erhöhte Rotationsgeschwindigkeit durch Haftreibung an der Unterlage auch zu größerer Vorwärtsbewegung führen (D). Nebeneffekt dieser schnelleren Rotation und der damit schnelleren Vorwärtsbewegung ist eine scheinbar stärkere Krümmung der folgenden Kurvenabschnitte der Auflagepunkte. Das Exzenterrad dreht zwischenzeitlich weniger weit, d.h. die exzentrische Wand weicht nicht mehr so schnell zurück. Damit wird die Kurve der Auflagepunkte zu einer stärker eindrehenden Spirale, d.h. weiterhin zunehmender Krümmung und somit fortgesetztem Rotations-Effekt.
Dieser Zuwachs an Bewegung widerspricht nicht dem Energie-Erhaltungssatz. Als System darf dabei aber nicht nur der Rotor gesehen werden, sondern Rotor plus Wand. Letztere bringt durch ihren Gegendruck Energie in dieses System ein (wie z.B. auch bei der Doppelschleuder dargestellt). Die eingebrachte Energie kann sich nur in Form höherer kinetischer Energie des Rotors auswirken. Dieser Input an Energie erfolgt bei obigem Spielzeug z.B. durch Muskelkraft in Form des Gegen-Haltens. Das erforderliche Gegen-Halten kann bei entsprechender Organisation aber auch am Abtrieb einer Maschine in Form einer Nutzlast erbracht werden.
Translations-Effekt
In Bild EV SKM 64 sind diese ringförmigen Rotoren nochmals in verschiedenen Bewegungszuständen dargestellt. Bei A ist ein Rotor (RO) dargestellt, dessen Rotorachse (RA) im Raum still steht und sich konzentrisch darum alle Massepunkte (MP) drehen. Nur bei diesem Prozess sind am Rad alle Trägheitskräfte achs-symmetrisch bzw. jeder Art ausgeglichen.
Wenn aber dieses Rad auf einer (ruhenden) Unterlage abrollt (von B über C nach D), bewegen sich alle Massepunkte auf bogenförmiger Bahn und nehmen darauf zeitversetzt unterschiedliche Positionen ein. Das Rad insgesamt (z.B. die Radachse) bewegt sich dabei vorwärts. Die Masse unten am aktuellen Auflagepunkt ist bewegungslos, dafür bewegt sich die Masse oben mit doppelter Vorwärts-Geschwindigkeit.
Bei diesem Abrollen wird kinetische Energie also ständig zwischen den Massepunkten ausgetauscht. Durch die Haftung des Rotors am Auflagepunkt wird die kinetische Energie der Masse dort auf die kinetische Energie der (ruhenden) Unterlage reduziert, also auf null. Durch Hebelwirkung wird die kinetische Energie der Massepunkte vorn verringert und die der Massepunkte hinten entsprechend gesteigert, woraus sich die oben beschriebene ´Pendelbewegung´ ergibt.
Wenn nun die Auflage in der Position D endet, so wird das Rad frei im Raum geradeaus weiterfliegen (wenn Luftwiderstand und Gravitation unberücksichtigt bleiben), wie bei E dargestellt. Die Rotorachse würde sich z.B. mit der angezeigten Geschwindigkeit (F) vorwärts bewegen, die Massepunkte die eingezeichneten Trägheiten aufweisen.
Im freien Raum entfällt vorige Haftreibung am Auflagepunkt, d.h. obiger Austausch kinetischer Energie zwischen den Massepunkten wird nicht mehr erzwungen, insbesonders wird die Masse unten nicht mehr zum kurzfristigen Stillstand gezwungen. Nach kurzer Zeit wird dieser Rotor weniger Rotation aufweisen, dafür entsprechend mehr Vorwärtsbewegung (G). Ein anfangs drehender Rotor wird im freien Flug bald durch den Raum (schneller vorwärts aber langsamer drehend) ´schlittern´.
Schlitter-Effekt
Genau diese Bewegungsart wird der Rotor auch annehmen, wenn er auf einer Unterlage abrollt, diese aber unter ihm nach vorwärts beschleunigt wird (H). Dieser Fall wurde oben schon kurz angesprochen, wo die Auflagepunkte der exzentrischen Wand (EW) bei Drehung des Exzenterrads sich im Raum unterschiedlich bewegen, d.h. alle Auflagepunkte in der Auswärtsphase relativ beschleunigt werden.
Die Beschleunigung des jeweiligen Auflagepunktes tangiert keinesfalls alle Massepunkte des Rotors in gleicher Weise. Massepunkte nahe zum Auflagepunkt werden dabei nicht total abgebremst (wie beim Abrollen auf ruhender Unterlage), gegebenfalls sogar noch beschleunigt. Alle anderen Punkte sind nur partiell tangiert, weil sie im Sinne obiger Pendelbewegungen diesem Zug ausweichen können. Trotz reduzierter Rotation wird die Vorwärtsbewegung des Rotors also beschleunigt.
Beim Rotor mit relativ großem Durchmesser findet die (nach rückwärts) ausgleichende Pendelbewegung auf der anderen Seite der Systemachse statt. Die Masse ´oben´ entzieht sich damit der Beschleunigung am Auflagepunkt, was indirekt eine schnellere Bewegung im Drehsinn des Systems ergibt. Hierbei gibt es gar keine Reduktion, sondern alle Massepunkte des Rotors werden im Drehsinn des Systems beschleunigt.
Aufprall-Effekt
Einen frei im Raum ´schlitternden´ Rotor (entsprechend G) stellt z.B. das Autorad dar, das aus seiner Befestigung gebrochen ist. Viele Trucker können aus eigener Erfahrung die unglaubliche Geschichte erzählen, wie eines ihrer Hinterräder sie in großen Sprüngen überholte, dabei sogar zunehmend schneller voraus eilte. Kein Physiker glaubt ihnen bzw. keine verständliche Erklärung ist bekannt (das Rad kann nirgendwo am Auto selbst über Fahrtgeschwindigkeit hinaus beschleunigt werden, der Luftwiderstand läßt alle sonstigen abgerissenen Teile sofort weit zurück fallen, geänderte Druckverhältnisse im Reifen lassen das Rad zwar hoch springen, können aber keine beschleunigende Wirkung haben).
Diese Situation ist bei K skizziert, wo das frei fliegende Rad nächstens auf die ruhende Unterlage (L) der Straße zurück prallen wird. Die Situation entspricht der einer schlagartig zunehmenden Steigung, wie schematisch im obigen Bild EV SKM 62 unten skizziert. Der Gegendruck der Straße wirkt nicht auf Masse einheitlicher Trägheit, sondern beschleunigend auf das ´Pendel´ der oberen (schnellen) Masse um die untere Masse (mit geringster Bewegungsenergie). Daraus resultiert die Beschleunigung der Pendelschwingung, also der Rotation des Rads. Noch bevor der elastische Reifen wieder hoch geworfen wird, rollt er schneller auf der Unterlage ab. Sobald er wieder frei fliegt, wird erneut die gewonnene Rotationsenergie in Vorwärtsbewegung (zumindest teilweise) transformiert. Von Aufprall zu Aufprall fliegt das Rad schneller davon.
Kipp-Effekt
Oben in Bild EV SKM 62 wurde der Stolper-Effekt und in Bild EV SKM 63 der Rotations-Effekt der Einwärtsphase dargestellt. Umgekehrt ist nun in Bild EV SKM 65 eine abwärts gerichtete Stufe dargestellt, also entsprechend zur Auswärtsphase (mit den zunehmend größeren Radien der Kurve der Auflagepunkte).
Eingezeichnet ist der Rotor (RO), der um seine Rotorachse (RA) dreht und damit auf der exzentrischen Wand (EW) abrollt. Die Rotorachse und damit die Masse insgesamt bewegt sich entlang dieser Auflage. Die Massepunkte (MP) weisen die jeweilige Trägheit auf. Die exzentrische Wand (EW) ist hier als Gerade gezeichnet. Bei A befindet sich der Rotor über einer Stufe, welche zunehmend flachere Krümmung in grobem Maßstab repräsentiert.
Im nächsten Moment wird der Rotor über diese Stufe hinunter kippen, wie bei B dargestellt ist. Die gegebene Rotation des Rotors wird damit nicht verzögert. Die Massepunkte vorn haben dabei die Möglichkeit, länger in ihrer abwärts gerichteten Bewegung zu verbleiben. Die nächste Auflage erfolgt praktisch zeitlich verzögert, d.h. das Abstoppen des unteren Massepunktes verzögert sich und die hinteren Massepunkte müssen nur in verringertem Maße angehoben werden. Auf die Auflage treffen somit in der Zeiteinheit weniger Massepunkte auf, d.h. der Rotor erzeugt dort weniger Andruck auf die exzentrische Wand.
Bei C ist diese Situation nochmals dargestellt, nun aber mit einer sanft abfallenden Krümmung. Der Rotor kippt dort nach vorn, d.h. sein Drehpunkt verlagert sich nach vorn (E). Diese Situation in der Auswärtsphase wird überlagert durch oben beschriebenen Schlitter-Effekt. Dies bedeutet, daß die zunehmend schnellere Auflagepunkte praktisch keine Rotormassen beschleunigen müssen, sondern deren Flug praktisch parallel begleiten.
Innerhalb der runden exzentrischen Wand findet dieser Prozess z.B. in Bild EV SKM 62 statt, wenn der Rotor sich links etwas unterhalb der Systemachse befindet. Dort kann also der Rotor insgesamt nach außen ´fallen´ bei ziemlich konstanter Rotationsgeschwindigkeit. Der Rotor übt dort relativ geringen Druck auf die Wand aus und umgekehrt muß durch die Wand nur ein geringfügiger Anteil Rotormasse tatsächlich beschleunigt werden.
Hier in Bild EV SKM 65 ist bei D die gegenüberliegende Situation dargestellt, d.h. der Rotor befindet sich in der Einwärtsphase mit zunehmender Krümmung der Kurve der Auflagepunkte (in obigem Bild EV SKM 62 wäre dabei der Rotor rechts und unterhalb der Systemachse). Auch hier ist der Radius eines nachfolgenden Auflagepunktes eingezeichnet. Die Rotorachse wird dabei relativ nach hinten-oben versetzt (F).
Umgekehrt zur Auswärtsphase treffen hier sehr viel früher die weiter vorlichen Massepunkte auf den Auflagepunkt. Diese Massepunkte treffen praktisch vorzeitig auf, wobei ihre kinetische Energie noch nicht entsprechend reduziert wurde. Der Rotor übt dort also erhöhten Druck auf die Wand aus. Dieser Druck kann nur radial von der Exzenterachse ausgehend auf die externe Wand treffen. In Relation zur Systemachse ergibt sich daraus eine Schubkomponente im Drehsinn des Systems. Allerdings ist der Winkel zwischen Exzenter- und Systemachse sehr klein, so daß dieser Druck vorwiegend durch Materialspannung aufgebracht wird.
Dieser Kipp-Effekt ist deutlich zu sehen, wenn die gerade in eine abwärts oder auch aufwärts gekrümmte Bahn übergeht. Er findet ebenso statt auf zunehmend ein- oder ausdrehender Spiralbahn. Allerdings ist dieses Kippen dann relativiert durch die allgemeine Bewegung im Kreis. Dennoch ist der Kipp-Effekt ein wichtiger theoretischer Fakt, z.B. bei Berechnungen.
Es ist noch einmal auf den Nebeneffekt dieses früheren Auftreffens von Massepunkten auf die langsamer voraus eilenden Auflagepunkte hinzuweisen. Bei einer Umdrehung des Rotors durchläuft er im Raum in dieser Phase eine größere Distanz. Der Rotor insgesamt bewegt sich durch seine Eigenbeschleunigung in der Einwärtsphase schneller voran. Da auch in der Auswärtsphase weder Rotation noch Translation verringert wird, ergibt sich insgesamt ein Zuwachs an kinetischer Energie.
Wie oben ausgeführt basiert dieser Energiezuwachs auf Gegendruck der exzentrischen Wand als Bestandteil des Gesamtsystems. Die ´Arbeit´ des Hineinführens von Masse durch die exzentrische Wand muß nach den Erhaltungssätzen zu höherer kinetischer Energie führen. Weil diese Arbeit asymmetrisch bzw. an Hebelarmen auf Masse unterschiedlicher Trägheit wirkt, wird sie nicht kompensiert (wie unter pauschaler Betrachtungsweise erwartet wird).
Aufschaukel-Effekt
Beim Abrollen eines Rotors in der sich ebenfalls drehenden exzentrischen Wand bilden die Auflagepunkte eine spiralige Kurve, welche aber unterschiedlichste Steigung aufweist. Sobald der Rotor in der Einwärtsphase auf eine zunehmende Steigung auftrifft, ist obiger Stolper-Effekt gegeben mit Beschleunigung der Rotation.
In nachfolgendem Abschnitt relativ gleichbleibender Krümmung wird der Rotor durch seine erhöhte Rotation auch entsprechend schneller an der Wand abrollen, sich also beschleunigt vorwärts bewegen. Den inneren Bereich der exzentrischen Wand (der sich auch nur relativ langsam im Raum bewegt), wird der Rotor also sehr viel schneller durcheilen, mit wesentlich größerer als ´normaler´ Winkelgeschwindigkeit. Das entspricht obigem Rotations-Effekt, welcher durch die dortige, enge Spiralbahn der Auflagepunkte nochmals deutlicher in Erscheinung tritt.
Wenn in der Auswärts-Phase die Wand nach außen zurück weicht, entspricht das (ansatzweise) einem anschließenden ´freien Fallen´ (mit obigem Translations-Effekt). Wesentlicher aber ist, daß nun die Auflagepunkte zunehmend schneller im Raum voran wandern. Dadurch werden die jeweils äußeren Massepunkte beschleunigt, die anderen aber in ihrer Vorwärtsbewegung nicht verzögert. Nur die Rotation kann durch diesen Schlitter-Effekt etwas verringert werden (nicht aber bei großem, übergreifenden Rotor). Relativiert bzw. kompensiert wird dies durch das dortige relative Vorwärts-Kippen der Rotorachse. Die rascher vorwärts eilende Wand begleitet praktisch nur dieses Auswärts-Fallen.
Zum Ende der Auswärtsphase weisen die Auflagepunkte keine wesentliche Beschleunigung mehr auf, die Krümmung dieser Kurve wird relativ konstant. Sofort nach dem äußersten Auflagepunkt aber trifft der Rotor auf langsamere Auflage und erfährt nun obigen Aufprall-Effekt. In dieser Abfolge verschiedener Phasen werden die ´Pendelschwingungen´ (im übertragenen, teilweise aber auch wörtlichen Sinne) der Rotormassen aufgeschaukelt.
Selbstbeschleunigung bzw. Energiegewinn
In diesem System tritt also automatisch eine Beschleunigung von Rotation bzw. Bewegung im Drehsinn des Systems auf. Wenn eine entsprechend gebaute Maschine nicht ständig beschleunigen soll, kann sie abgebremst werden und diese Energie ist frei verfügbar.
Beide Effekte sind vollkommen im Einklang mit den Erhaltungssätzen, weil die Beschleunigung bzw. der Energiezuwachs nur durch den von der exzentrischen Wand bzw. dem Exzenterrad eingebrachten Druck zustande kommen. Nur weil hier die unterschiedlichen Masseanteile unterschiedliche Trägheit aufweisen, kompensieren sich nicht alle Kraftkomponenten zu null.
Noch einmal sollen Beispiele diese Tatsache aufgezeigen. In Bild EV SKM 66 ist bei A ein Pendel dargestellt, das um eine Achse (RA) drehen kann. Die Masse des Pendels ist aber nicht an einem Punkt vereinigt, sondern eine Masse bewegt sich abwärts (links), die andere aufwärts (rechts). Wenn nun die Achse nach unten bewegt würde (wie bei B dargestellt, siehe Hilfslinien), so würde natürlich die Teilmasse in der Aufwärtsbewegung praktisch nicht tangiert, während die Teilmasse in der Abwärtsbewegung größere kinetische Energie aufweisen würde.
Die beidseitig wirkende Gravitationskraft hat keine Bedeutung auf das Ergebnis, wie das nächste Beispiel zeigt.
In diesem Bild mittig ist schematisch ein Wagen dargestellt, auf welchem Masse gelagert ist. Bei C ist diese Masse still stehend, bei D rotiert diese Masse um eine Achse (RA). Beide Wagen sollen sich von links nach rechts bewegen, bis diese Bewegung abrupt gestopt wird, indem diese Achse auf ein Hindernis (H) trifft. Bei der nicht drehenden Masse (E) wird Bewegungsenergie ´vernichtet´ (z.B. der Wagen zerstört). Bei der drehenden Masse (F) wird deren Rotation stark beschleunigt werden, d.h. nahezu die gesamte durch das Hindernis eingebrachte Energie (dessen Gegendruck) in Bewegungsenergie transformiert.
Krümmungsbeschleunigung
Das hier besprochene Prinzip unterscheidet sich gegenüber diesem Beispiel dadurch, daß es keinen Wagen gibt (sondern dieser Rotor direkt auf der Bahn abrollt) und es kein abruptes Auftreffen auf ein Hindernis gibt (sondern nur der fließende Übergang unterschiedlicher Krümmung spiraliger Bahnen).
Dieses Prinzip der ´Krümmungsbeschleunigung´ tritt immer auf, wenn Masse entlang einer spiraligen Bahn abrollen kann. Die Spirale muß dabei zunehmend eindrehend und wieder ausdrehend sein. Die Masse darf nicht punktförmig, sondern muß ringförmig sein, so daß die Masseteile unterschiedliche Trägheit (nach Betrag und Richtung) aufweisen. Zudem darf die Bewegung der Masse nicht durch eine starr geführte Achse behindert sein. Als Bahn kann eine runde Innenwand dienen, sofern diese um eine exzentrische Bahn dreht (weil sich damit eine spiralige Kurve der Auflagepunkte ergibt).
Die obigen Effekte werden um so ausgeprägter sein, je häufiger eine ein- und ausdrehende Spiralbahn je Rotorumdrehung auftritt und je größer die Hebelarme der Teilmassen sind. Dies ist gegeben bei relativ großen Rotoren, die zur Nutzung dieser Effekte darum eindeutig zu bevorzugen sind.
Großer Rotor
Oben in Bild EV SKM 52 wurde unterstellt, daß sowohl das Exzenterrad wie der Rotor gegen den Uhrzeigersinn drehen sollen. Dort wurde auch ein Rotor dargestellt, welcher über die Exzenter- wie auch Systemachse hinaus ragt. In Bild EV SKM 67 ist nun dieser relativ große Rotor nochmals dargestellt.
Wenn der Rotor (RO) gegen den Uhrzeigersinn innerhalb der exzentrischen Wand (EW) abrollt, bewegen sich seine Massepunkte (MP) auf Bogen gegenläufig dazu, d.h. drehen im Raum mit dem Uhrzeigersinn. Wenn nun das Exzenterrad (ER) im Drehsinn des Systems drehen soll (hier stets gegen den Uhrzeigersinn unterstellt), so würden diese Bogen zu kleinen Schlingen deformiert. Die obigen Kraft- und Hebelwirkungen wären damit nicht mehr eindeutig gegeben.
Alle obigen Effekte (also Stolper-, Rotations-, Translations-, Schlitter- und Aufprall-Effekt) treffen aber vollkommen analog zu, wenn der Rotor gegenläufig (also gegen den Drehsinn des Systems) dreht, wie in diesem Bild bei B dargestellt ist.
Hierbei sind nun die Relationen des Kornkreisbildes übernommen: Radius des Exzenterrads 28, Radius der exzentrischen Wand 24, äußerer Radius des Rotors 21 und Exzentrität (Abstand System- zur Exzenterachse) 3 Einheiten.
Die Rotorachse (RA) dreht hier im Uhrzeigersinn, damit wandern auch die Auflagepunkte in diesem Drehsinn, d.h. der Rotor rollt im Uhrzeigersinn entlang der exzentrischen Wand. Ein Umfang des Rotors sind nur 7/8 des Umfangs der exzentrischen Wand, d.h. eine Rotor-Umdrehung reicht nicht für eine Umdrehung innerhalb der exzentrischen Wand. Dies bedeutet, daß je Umdrehung des Rotors jeder Massepunkt um 45 Grad gegen den Drehsinn im Raum wandert, auf diesen relativ flachen Bogen. Nach acht Rotor-Umdrehungen erreicht ein bestimmter Massepunkt wieder die gleiche Auflageposition an der exzentrischen Wand.
Wenn nun das Exzenterrad ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn dreht, wird die Bewegung der Masse unterstützt, d.h. diese bogenförmige Bahn wird nochmals flacher gestreckt, so daß sich die Masse auf relativ runder Bahn im System-Drehsinn bewegen wird (siehe Animation im nächsten Kapitel).
Im Gegensatz zum oben diskutierten kleinen Rotor rollt nun dieser große Rotor der Drehung des Exzenterrads entgegen. Der Rotor bewegt sich z.B. in der Einwärtsphase rascher auf die zunehmende Steigung zu, diese erscheint also stärker gekrümmt. Bei großem Rotor muß darum das Exzenterrad nur langsam drehen, wogegen rasche Drehung des Rotors scheinbar stärker gekrümmte Spiralbahnen der Auflagepunkte ergibt.
Großer Hebel
In Bild EV SKM 68 ist bei A nochmals das Exzenterrad (ER) dargestellt, das sich um die Systemachse (SA) dreht. Im Exzenterrad ist die exzentrische Wand (EW) angelegt als konzentrischer Kreis um die Exzenterachse (EA). Der Rotor (RO) rollt an dieser Wand entlang, wobei sein Mittelpunkt (RA) um die Exzenterachse im Uhrzeigersinn wandert. Diese Rotorachse ist in verschiedenen Positionen eingezeichnet und der Radius (gestrichelte blaue Linie) zum jeweiligen Auflagepunkt.
Wenn das Exzenterrad sich dreht, ergibt sich in dieser Einwärtsphase die spiralig eindrehende Kurve der Auflagepunkte. Die exzentrische Wand übt also am Auflagepunkt Druck aus auf den Rotor (der graue Pfeil markiert in etwa die relative Bewegung der Wand). Dieser Druck wirkt senkrecht auf den Radius zur Rotorachse, wird im wesentlichen aber erzeugt durch Materialspannung im Exzenterrad, also in Richtung Systemachse (gestrichelte graue Linie).
Diese beiden Radien (vom Auflagepunkt zur Rotorachse wie zur Systemachse) bilden einen sehr spitzen Winkel. Der Druck des Rotors auf die exzentrische Wand wie umgekehrt der Gegendruck der Wand auf den Rotor sind also weitgehend radial zur Systemachse. Ganz oben und ganz unten sind beide Vektoren deckungsgleich, querab ergibt sich eine tangentiale Komponente von einem Achtel der Kräfte (Radius-Exzenterwand mit 24 zu Exzentrität mit 3 Einheiten). Im Durchschnitt muß also das Exzenterrad nur etwa 1/16 der Kraft aufbringen, mit welcher der Rotor in der Einwärtsphase zur Mitte hin gedrückt wird.
In diesem Bild bei B ist dieser Druck als grauer Pfeil auf die Rotorachse (RA) dargestellt. Dieser Druck wirkt aber nicht direkt auf eine Achse, sondern am Auflagepunkt (bei diesem schwarz gezeichneten Massepunkt MP). Vollkommen analog zu oben weisen die eine Hälfte aller Massepunkte eine Bewegung hin zum Auflagepunkt auf (oben die blauen Massepunkte) und die andere Hälfte (unten die grünen Massepunkte) ist in Bewegung weg von diesem ´Pendel-Drehpunkt´ (der Auflage beim schwarzen Massepunkt).
Im Vergleich zu obigen kleinen Rotoren sind hier beim großen Rotor die Hebelarme relativ lang. Der Druck an der Auflage wird damit übersetzt in wesentlich größere Beschleunigung aller Massepunkte im Drehsinn des Systems bzw. entsprechend wirksam sind alle oben vorgestellten Effekte.
Diese hier eingezeichnete Drehbewegung der Massepunkte ist stellvertretend für die differenzierte Bewegung aller Massepunkte auf ihrer jeweiligen bogenförmigen Bahn. Jeder Massepunkt befindet sich auf dieser an unterschiedlicher Position. Das gemeinsame Merkmal aller Bewegungen ist aber die dargestellte Richtung hin bzw. weg vom Auflagepunkt (im Sinne obigen Pendels mit zwei Massen bzw. der Hantel in Vorwärts- und in Drehbewegung).
Der zuletzt zurückgelegte Bahnabschnitt des (schwarzen) Massepunkts (MP) am Auflagepunkt ist eingezeichnet. Dieser Massepunkt wird durch die Drehung des Exzenterrads nach einwärts gedrückt werden, d.h. hier ist ein Drehmoment einzubringen (also negativ hinsichtlich des Systemdrehsinns). Das ist die erforderliche Energiezufuhr dieses Systems.
Zumindest teilweise wird dieser Aufwand kompensiert durch das Auftreffen dieses Massepunktes an der exzentrischen Wand. Denn diese Masse kommt dort (im Drehsinn von hinten) schneller zum Auflagepunkt als das Exzenterrad dreht, d.h. diese Masse wird dort per Haftreibung verzögert bzw. übt umgekehrt dort ein (im Drehsinn) positives Drehmoment aus. Dieser Schub-Effekt ist auch an allen anderen Auflagepunkten gegeben (wobei die nachfolgend erforderliche Beschleunigung nicht gleich nachteilig ist, weil die Masse dabei nach innen geführt wird).
Insgesamt ergibt sich also, daß zur Auslösung der obigen Effekte das System nur geringfügigen Input an Energie erfordert (vermutlich wenige Prozente der damit ausgelösten Erzeugung kinetischer Energie). Zudem ist die Kraft nur an spitzen Winkeln, d.h. mit enormem Hebel einzubringen, während die daraus resultierende Beschleunigung der Rotation wiederum per Hebelwirkung verstärkt wird.
Große Übersetzung
Nur so ist z.B. zu erklären, wie mit geringem Aufwand enorme Beschleunigung (mit entsprechend großer kinetischer Energie) in diesen Trainingsgeräten erzeugt werden kann. Ein versierter Gyro-Twister wird vermutlich in der Lage sein, z.B. 80 Umdrehungen je Minute mit der Hand auszuführen und damit hundertfach schnellere Umdrehung des Rotors zu erreichen. Kraftaufwand ist dabei im Prinzip nur erforderlich, um die enormen Fliehkräfte nicht ausbrechen zu lassen.
Nur in der Startphase sind dabei relativ weiträumige Bewegungen erforderlich. Je schneller solche Systeme drehen, desto kleinere Exzentrität ist erforderlich. Es kommt keinesfalls darauf an, möglichst rasch die ´exzentrische Wand´ (bzw. eine runde Wand exzentrisch) zu drehen, vielmehr ist die exakte Einhaltung der Bahn entscheidend. Bei jeder ´falschen´ Bewegung bricht das Bewegungssystem in sich zusammen. Andererseits gibt es bei exakter Führung theoretisch keine Obergrenze der Drehzahl, bleiben die Voraussetzungen zur weiteren Selbstbeschleunigung stets erhalten.
In einer Maschine ist das Einhalten exakter Drehbewegungen kein Problem, aber das Ziel ist nicht unbegrenzt hohe Drehzahl. Ein Motor wird z.B. auf eine bestimmte Drehzahl hochzufahren sein, um anschließend anstelle weiterer Beschleunigung die überschüssigen Kräfte zur Nutzung nach außen abzuführen. Insofern könnte bei solchen Systemen durchaus ein Getriebe zwischen Antrieb (des Exzenterrads) und Abtrieb (mittelbar am Rotor) geschaltet werden mit konstantem Drehzahlverhältnis (vermutlich zwischen 10- und 100-fachem) und Umkehrung des Drehsinns.
Wenn man z.B. Eis in einem Glas in Drehung versetzen will, so muß man zu Beginn eine großräumige Bewegung ausführen, danach reichen zur weiteren Beschleunigung kleine kreisende Bewegungen aus. Genauso muß man diese Kreisel-Geräte zuerst anwerfen (wie jeden Kreisel, bevor seine erstaunlichen Effekte auftreten, wie z.B. beim Steh-Auf-Kreisel). Ebenso muß bei diesem Rotor-System zuerst der Abtrieb (also der Rotor) hoch gefahren werden, bevor durch den Antrieb (das Exzenterrad) weitere Beschleunigung ausgelöst werden kann. Es bietet sich an, beides zu koppeln durch ein mechanisches oder auch hydraulisches Getriebe. Damit würden dann die Frequenzen der Grundschwingung wie der überlagerten Schwingung zum Aufschaukeln dieses mechanischen Schwingkreises festgelegt.
Ein entscheidendes Konstruktionsmerkmal solcher Motoren wird aber die Lagerung und Führung des Rotors sein, welche einerseits dem Rotor die erforderliche Bewegungsfreiheit lassen und andererseits die überschüssigen Kräfte nach außen verfügbar machen müssen. Entsprechende Konzeptionen werden im nächsten Kapitel Planetenrad- und Kornkreis-Motor dargestellt.
Glaubhaft
Mit vorstehenden Beschreibungen wurde ´Krümmungs-Beschleunigung´ plausibel erklärt (wie diese Gesichtspunkte auch die ´mysteriösen´ bzw. speziellen Wirbel-Beschleunigungskräfte rein mechanisch erklärbar machen). Die Effekte basieren auf einfachen mechanischen Abläufen, die allerdings ein ´Mehr an Energie´ liefern - was mit den Erhaltungssätzen vollkommen in Einklang steht, wenn die Grenzen des ´geschlossenen´ Systems richtig festgelegt werden (der Beitrag der Hindernisse bzw. der exzentrischen Wand eingeschlossen wird).
Die wirksame Kraft hier ist Trägheit, deren ursächliche Gegebenheit wiederum außerhalb jeglichen geschlossenen Systems bleibt (weil auf der Bewegung des Äthers beruhend). Wie überall kommt es nur darauf an, die gegebenen Kräfte wirkungsvoll zu koordinieren (hier die Vektoren von Kraftwirkungen sinnvoll zu organisieren).
Das alles ist simple Mechanik, aber es ist zu einfach gedacht, daß sich per Hebelanwendung niemals etwas anderes als null ergeben kann. Ich habe die Voraussetzungen, Ursachen und Effekte dieser Energie-Nutzung hier in Umgangssprache beschrieben. Es wäre schön, wenn ein Fachmann das in Fachsprache ausdrücken würde, damit diese Fakten ´glaubhaft´ werden.
Mit einem einfachen Versuch könnten obige Behauptungen zur Gewißheit werden. Erforderlich ist eine Bahn in Form einer schrägen Rampe, welche durch eine zunehmend stärker gekrümmte Kurve in eine Ebene übergeht. Drei gleich große und gleich schwere Zylinder sollten über diese Bahn frei abrollen und die Endgeschwindigkeit müßte exakt gemessen werden.
Bei allen Zylindern muß die wirksame Masse konzentrisch angeordnet sein. Beim ersten Zylinder sollte die Masse bei der Mittelachse konzentriert sein. Seine Endgeschwindigkeit wird eine kinetische Energie aufweisen, welche weitgehend der Höhendifferenz entspricht (Differenz der potentiellen Energie der Lage, minus Luftwiderstand). Beim zweiten Zylinder sollte die Masse z.B. auf halbem Radius konzentriert sein. Dieser Zylinder wird eine höhere Endgeschwindigkeit aufweisen. Beim dritten Zylinder sollte die Masse möglichst weit außen konzentriert sein. Dieser Zylinder wird wesentlich höhere Endgeschwindigkeit aufweisen, weil bei ihm der Gegendruck der gekrümmten Bahn an großem Hebel wirksam werden konnte.
Der Versuch würde obigen Verhältnissen noch besser entsprechen, wenn die Anlage gekippt wird. Die drei Zylinder müßten auf ebener Bahn (voriger schrägen Rampe) auf gleiche Geschwindigkeit beschleunigt werden, dann frei durch die zunehmende Krümmung aufwärts rollen können und ihre Geschwindigkeit am Ende der Krümmung gemessen werden. Die Ergebnisse würden noch deutlichere Differenzen aufweisen, auch einfach abzulesen an der maximal erreichten Höhe der drei Zylinder.
Es wäre sehr schön, wenn irgendwo die erforderlichen Einrichtungen gegeben wären und dieser Versuch durchgeführt würde zur Bestätigung der bedeutsamen Krümmungs-Beschleunigung als Basis aller obigen Effekte. Ich wäre dankbar, wenn über Ergebnisse berichtet würde.
Evert / 20.09.2001
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