Im Juni 2000 berichteten Schneiders im NET-Journal (siehe externe Links) von einer USA-Reise mit Besuchen bei einigen Forschern und Erfindern, unter anderem bei Don Martin. Seine Familie scheint nicht gerade vom Schicksal verwöhnt, die Krankheit eines Sohnes erfordert beispielsweise die ständige Verfügbarkeit elektrischer Geräte. In Michigan fällt ab und an der Strom aus, also baute Don Martin rein intuitiv aus irgendwelchen verfügbaren Teilen einen Stromerzeuger. Diese Maschine (siehe Foto) sieht recht ´abenteuerlich´ aus.
In Bild EV ERG 02 ist der prinzipielle Aufbau der Maschine skizziert, oben in der Seitenansicht und unten in der Draufsicht. Es gibt einen Elektromotor (EM), welcher über einen Keilriemen das Rad eines alten Motorrads antreibt. Dieses Rad hat vermutlich die Funktion eines Schwungrads (SR). An der Lauffläche des Reifens liegt eine Scheibe an, welche einen Elektrogenerator (EG) antreibt. Es sind darüber hinaus diverse elektrische Schaltungen vorhanden.
Durch diesen Generator werden Batterien geladen. Die Batterien versorgen zugleich den Motor mit Strom und auch andere Verbraucher (Fernseher, Bohrmaschine, Eisschrank, Lampen usw.).
Zitat NET-Journal: ´Normalerweise könnte ein 2-PS-Motor mit einer Anschlußleistung von 4,1 kW kaum einen 5-kW-Generator antreiben und dann noch 3,6 kW Ladeleistung und 1,4 kW Zusatzleistung liefern, wie oben beschrieben und vordemonstriert wurde.´ Aber Schneiders wie auch andere Fachleute konnten sich davon überzeugen, daß diese Maschine ohne Zufuhr anderer Energiearten selbsttätig läuft. Somit wird durch diese Maschine so viel Energie produziert, daß der eigene Antrieb daraus resultiert, gleichzeitig andere Elektrogeräte betrieben und darüber hinaus die Batterien aufgeladen werden.
Dieses scheint absolut unmöglich bzw. diese Maschine war so interessant, um durch Don Martin ein weiteres Modell bauen zu lassen und nach Europa zu holen (für teures Geld). Der Bau verzögerte sich mehrfach, es wurde eine halbfertige Maschine über den Atlantik transportiert und hier durch Teile ergänzt.
Aber letztlich im September 2000 konnte diese Maschine in Anwesenheit von Don Martin vorgeführt werden auf einem großen Kongress in Zürich. Es kam, wie es kommen mußte: ein gigantischer Flop, weil die Maschine nicht zum Laufen gebracht werden konnte.
Es wurde vermutet, daß der neue Reifen zu wenig Reibung aufwies für den Antrieb des Generators durch diese anliegende Scheibe. Aber auch die Elektroteile teils amerikanischer, teils europäischer Norm könnten Ursache des Mißerfolgs sein. Möglicherweise waren die hier eingesetzten Batterien nicht geeignet für spezielle Ladevorgänge durch ungewöhnliche bzw. unbekannte Schaltungen. Die Kongress-Teilnehmer waren enttäuscht und einige ziemlich wütend, weil anstelle von Fakten nur eine Schau abgeliefert wurde.
Tatsächlich wußte keiner, warum diese Konzeption überhaupt funktionieren sollte und vermutlich weiß es bis heute auch Don Martin nicht. Nachträgliche Optimierungsversuche waren ziemlich erfolglos, trotz reduzierter mechanischer Verluste und besserer elektrischer Elemente. Tatsache bleibt nur die Bekundung verschiedener, glaubwürdiger Fachleute, diese Maschine in Don Martin´s Haus in Betrieb gesehen und meßtechnisch geprüft zu haben.
Mich interessierte dies alles kaum, weil ich elektrische oder elektronische Schaltungen nicht beurteilen kann. Es erschien mir andererseits unsinnig, eine solch seltsame Konstruktion eines Schwungrads anzuwenden. Erst ein Jahr später kamen mir plötzlich diese Vermutungen: wenn die Motorrad-Teile nur als Schwungrad fungieren sollten, so hätte auch Don Martin einfachere und bessere Lösungen angewandt. Also muß diese spezielle Mechanik ein wesentlicher Faktor der Energie-Gewinnung sein. Vielleicht hat also Don Martin die erste reale Maschine gebaut, die nach dem Bessler-Prinzip arbeitet (das hier in früheren Kapiteln umfangreich beschrieben ist).
Bessler-Prinzip
Im Ruhezustand der Maschine ist zwischen Reifen und Scheibe kein Kontakt. Erst wenn das Rad angefahren wird, drückt die Fliehkraft den Reifen gegen die Scheibe. In Bild EV ERG 03 ist diese Situation dargestellt. Das Schwungrad (SR) dreht sich um seine Systemachse (SA), die normale Form des Reifens ist durch die Kreise markiert. Wenn nun die Scheibe des Elektrogenerators (EG) gegen den Reifen drückt, bewegen sich die Massepunkte (MP) auf der (überzeichneten) Bahn der grünen Kurve.
Nach der Umlenkung durch die Scheibe bewegt sich ein Massepunkt ziemlich gerade nach oben. Radiale Fliehkraft gibt es nur auf der Kreisbahn, hier aber führt die Trägheit die Masse weiter in der gegebenen Richtung. Oben drückt zudem die Gewichtskraft alle Massepunkte auf eine innere Bahn. Erst beim Herab-Fallen links unten kommt die Masse wieder auf den normalen Radius des Kreises. Unten will die Masse dieses elastischen Reifens weiter nach unten-rechts fliegen, bildet also vor der erneuten Umlenkung einen nach innen-oben weisenden ´Stau´. Aus diesem Stau heraus wird Masse durch nachfolgende Massepunkte nach oben geschoben, so daß sich auch an der Scheibe eine Schubkomponente ergibt.
Dieser Bewegungsablauf mit der kritischen Phase unten rechts entspricht einigen der Konstrukte aus vorigen Kapiteln. Auch dort wurden diese ´überschüssigen´ Kräfte in elastischen Elementen zwischengespeichert (und damit anschließend die Masse wieder nach innen geführt). Hier wird diese Verringerung des Bewegungsradius durch äußeren Druck der Scheibe ausgelöst und zusätzlich stellt der Reifen das federnde Element dar.
Aus dem Hinein-Drücken von Masse muß höhere Winkelgeschwindigkeit resultieren, d.h. die Masse wird im Rahmen der Elastizität des Reifens schneller drehen. Wenn die Elastizität keine entsprechende Beschleunigung der Winkelgeschwindigkeit erlaubt, wird die Masse ein Drehmoment am Reifen ausüben. Die geringere Geschwindigkeit auf relativ kleinem Radius wird in der Abwärtsphase durch Gewichts- plus Fliehkraft (kostenlos) wieder auf die normale Geschwindigkeit am relativ großen Radius gebracht.
Um das Motorrad in Drehung zu halten, muß der Motor also lediglich die gegebenen Reibungsverluste neutralisieren. Die Kräfte der überschüssigen Selbstbeschleunigung können durch die Generatorscheibe aus dem System heraus-gebremst werden. Insofern entspricht diese Maschine einigen der Konstrukte aus vorigen Kapiteln, bei welchen ebenfalls der entscheidende Energie-Überschuß in der Aufwärtsbewegung der Masse durch deren Führung nach oben-einwärts gewonnen wird. Insofern wäre dieser Don Martin Generator tatsächlich die erste reale Maschine, welche aufgrund Bessler´s Bewegungsprinzip arbeitet.
Unzureichend
Die wesentliche Ursache für das Mißlingen obiger Versuche ist wohl der neue Reifen. Denn gerade bei Motorrädern ist erforderlich, daß der Reifen weitgehend kreisrund bleibt (bei zu wenig Reifendruck kommt z.B. das Motorrad ´ins Schwimmen´). Für das hier erforderliche Eindellen des Reifens sollte anstelle eines neuen Stahlgürtelreifens darum ein alter Diagonalreifen oder ein weicher Reifen der ´Motorrad-Artisten´ verwendet werden.
Ein weiterer Grund für das Mißlingen wird sein, daß diese Versuche auf fahrbaren Gestellen ausgeführt wurden. Die erforderliche Bahn der Masse kann durch Schwingungen des Systems überlagert werden, so daß der sensible Effekt vollkommen ausbleibt. Der Versuchsaufbau müßte also fest verankert sein.
Es ist darüber hinaus fraglich, ob der Kraftüberschuß überhaupt ausreichend sein könnte, um den schlechten Wirkungsgrad sowohl des Motors wie des Generators und der anderen elektrischen Elemente zu kompensieren. Wenn zudem das Rad schnell dreht, sind die Fliehkräfte in Relation zur Gewichtskraft dominant. Die Masse bewegt sich dann auf nahezu kreisrunder Bahn bzw. der Gewichtskraft steht nicht mehr genügend Zeit zur Verfügung, im Herunterfallen die Masse wieder auf größeren Radius und größere Geschwindigkeit zu bringen.
Insofern scheint obige Argumentation nach dem Bessler-Prinzip nicht ausreichend, müssen andere Ursachen für diese Art Stromerzeugung gegeben sein. Es ist also die Frage, welche Ursache diese Stromerzeugung wirklich hat.
Auf eben diesem Kongreß hatte ich die Ehre, meinen Flop des Centrifugalpowerspider vorzutragen (basierend auf einem von Physikern in die Welt gesetzten ´Phänomen´). Daneben stellte ich meine damaligen Analysen zum Kornkreis dar und ich durfte die eindrucksvolle ´Pump-Maschine´ von Felix Würth vorführen. In dieser sah ich das Prinzip meines Exzenter-Noppen-Getriebes realisiert. Allerdings ist die maschinelle Steuerung dieser Würth-Maschine noch immer problematisch. Andererseits kann dieses Problem durch den Planetenrad-Motor des vorigen Kapitels als gelöst gelten. Aber die Effekte dieser Konzepte könnten auch zur Antwort der hier anstehenden Frage führen.
Auf eben diesem Kongreß stellte ein anderer Forscher bemerkenswerte Gesichtspunkte zur Energie und Trägheit dar. Meines Erachtens stellte er den Entwurf eines theoretisch perfekten Perpetuum Mobile vor: Masse bewegt sich auf einem Rotor spiralig von innen nach außen, wird auf einen zweiten Rotor innen übergeben, um wiederum auf spiraliger Bahn per Fliehkraft nach außen getragen zu werden. Die Masse bewegt sich also auf einer acht-förmigen Bahn, relativ zur Achse des jeweiligen Rotors stets nach außen. Dieses Konzept wird aber wohl kaum realisierbar sein, z.B. wegen der problematischen Übergabe der Masse vom einen zum andern Rotor. Eines seiner anschaulichen Beispiele kann aber die Richtung zur Antwort obiger Frage deutlich aufzeigen.
Fußball und Billard im Vieleck
In Bild EV ERG 04 sind schematisch acht Fußballspieler dargestellt, von oben gesehen. Der Spieler A bringt einen Fußball (FB) ins Spiel mit einer Kraft F1. Der Spieler B tritt rechtwinklig zur Flugbahn mit gleich großer Kraft F2 gegen den Ball. Der Ball wird um 45 Grad abgelenkt in Richtung F3. Die weiteren Spieler verhalten sich analog. Dieser Forscher will mit diesem Beispiel aufzeigen, daß eine Masse zur Umlenkung ihrer Bewegung in eine (hier eckige) Kreisbahn das Achtfache an Kraft erfordert.
Diese Aussage stimmt nicht ganz, weil zwei senkrecht zueinander stehende Kräfte eine längere Resultierende ergeben. Der Ball würde die Strecke F3 um etwa den Faktor 1.4 schneller durchlaufen. Von der vom Spieler eingebrachten Kraft sind nur etwa zwei Drittel für die Umlenkung in die Kreisbahn erforderlich, während rund ein Drittel der Kraft zur Beschleunigung des Balls führt.
Damit der Ball nicht zu schnell wird, wird ein Spieler (F) weiter hinten im Kreis den Ball etwas ´abfangen´ vor dem Weiterspielen oder aber die Spieler (G und H) müßten nur noch ´passiv´ den Fuß hinhalten, um den Ball mit gleicher Geschwindigkeit wieder zum Ausgangspunkt zu spielen. Wer immer mit anderen einen Ball im Kreis herum gekickt hat, kennt diesen Effekt. Der Ball wird von mal zu mal schneller, bis ein Spieler nicht mehr mithalten kann. Nur Könner beherrschen den erforderlichen Bewegungsablauf für fortgesetzt kontrolliertes Volley-Spiel. Der Ball muß dazu sanft abgefedert und direkt anschließend in die neue Richtung umgelenkt werden mit wohl dosierter Kraft für eine gleichbleibende Geschwindigkeit des Balls.
Dieses Spiel könnte auch mit Billardkugeln durchgeführt werden. Ein erster Spieler bringt eine Kugel ins Spiel und jeweils nachfolgende Spieler zielen ihre Kugel genau rechtwinklig zur Bahn der Spielkugel (und die Kugeln treffen sich theoretisch auch in diesem Winkel). Um die jeweils 45 Grad Ablenkung zu erhalten, müßte jeder nächste Spieler mit entsprechend höherer Kraft seine Kugel anstoßen. Nach sieben seitlichen Karambolagen würde die Spielkugel mit etwa zehnfacher Geschwindigkeit zum Ausgangspunkt zurück kehren.
Dieses Billard-Beispiel zeigt aber auch, daß die zur Ablenkung aufgebrachte Energie nicht total verloren sein muß. Alle von der Seite eingebrachten Kugeln werden nach ihrer Karambolage mit der Spielkugel im ´Drehsinn´ dieses Systems nach außen-rechts zurück gestoßen werden.
Eckige Wand
Dieses Spiel könnte in einer weiteren Variante gespielt werden, wie schematisch in Bild EV ERG 05 dargestellt ist. Ein Massepunkt (MP) wird mit einer Kraft F1 innerhalb einer (acht-) eckigen Wand (EW) in Bewegung versetzt. Es wird unterstellt, daß die Bewegung der Masse an der jeweiligen Innenwand verlustfrei reflektiert wird (Einfalls- gleich Ausfallswinkel, keine Reibungsverluste, gerade Flugbahnen, kein Spin usw.). Die Masse würde (theoretisch) also mit konstanter Geschwindigkeit in diesem Vieleck umlaufen.
Wie obige Fußballspieler (G und H) wird die Umlenkung durch die starre Wand per Gegendruck (F2) erreicht. Die Masse übt auf die Wand einen Druck aus, den diese rechtwinklig zu ihrer Oberfläche als Gegendruck zurück gibt. Es verbleibt aber eine Druckkomponente, welche (bei drehbarer Lagerung der Wand um die Systemachse SA) ein Drehmoment auf die Wand im Drehsinn des Systems (F4) darstellt.
Wenn die Wand mit-dreht, entspricht das dem Verhalten obigen Spielers F, der den Ball vor dem Weiterspiel abfängt. Die Schubkraft der Masse würde zwar in Drehbewegung der Wand umgesetzt, entsprechend aber die kinetische Energie der Masse reduziert. Die Wand weicht praktisch vor der Masse zurück, bildet einen scheinbar flacheren Winkel, übt also weniger Gegendruck aus, somit wird die Masse weniger als diese 45 Grad seitlich abgelenkt (im Gegensatz zu obigem Spieler F, der abschließend wieder Kraft für die Umlenkung investiert).
Umlenk-Räder
Man müßte also einen Bewegungsablauf analog zum Spieler F erreichen. Beim Abfangen des Balls erfährt dieser Spieler ein Drehmoment, während das Weiterleiten des Balls dann durch ´Materialspannung´, also durch rein passives Gegenhalten erfolgen kann. Dieses Prinzip ist in Bild EV ERG 06 dargestellt, bei welchem vorige eckige Wand ersetzt ist durch Räder zur Umlenkung der Masse.
Der mit Kraft F1 ins Spiel gebrachte Massepunkt (MP) wird durch das Umlenkrad (UR) in die neue Richtung F3 geleitet. Der Druck des Massepunktes wird radial vom Rad (A) aufgenommen bzw. radial zur Achse bewirkt dieses Rad den Gegendruck F2. Dieser Radius stellt praktisch die Spiegelfläche obiger eckigen Wand dar. Durch die tangential wirkende Trägheit der Masse wird das Rad zugleich aber in Drehung versetzt werden.
Beim nächsten Rad (B) ist diese Drehung (F4) des Umlenkrads markiert. Dort trifft die Masse etwas vorlich zum Radius voriger Spiegelfläche auf, sodaß die tangentiale Kraft länger wirksam ist. Analog dazu sind auch die anderen Umlenkräder angeordnet. Bei dieser Anordnung müßte möglich sein, einerseits die Masse mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf dieser ´eckigen Kreisbahn´ zu führen und andererseits würden dabei alle Umlenkräder in Drehung versetzt.
Beim Umlenkrad (B) sind zwei Radien eingezeichnet. Der rechte Radius zeigt die Position des Auftreffens der Masse am Rad an. Die Masse wird dort abgebremst, wobei die in tangentiale Richtung weisende Kraftkomponente ein Drehmoment am Rad ergibt. Bei dieser Drehung wird nun andererseits die außen am Rad anliegende Masse weiter von ihrer bisherigen Bahn abgelenkt, bis sie beim links eingezeichneten Radius in tangentialer Richtung zum nächsten Umlenkrad fliegt.
Weiche Umlenkung
Es wurde bislang unterstellt, daß die Ablenkung der Masse an obiger eckiger Wand wie an diesen Umlenkrädern verlustfrei erfolgt im Sinne eines elastischen Stosses. Die Energie der Impulse müßte also zunächst in Materialspannung z.B. einer harten Masse zwischengespeichert werden. Ein solch harter Körper kann aber nicht gerade aus fliegen, dann entlang einer nach außen gewölbten Kreisfläche geführt werden, um anschließend wieder geradeaus weiter zu fliegen. Wirksame Masse z.B. in Form eines elastischen Fußballs wäre dazu in der Lage, d.h. dieser Bewegungsablauf setzt eine Masse in Verbindung mit federnden Elementen voraus.
Zunächst aber ist in Bild EV ERG 07 ein gedankliches Experiment dargestellt, bei welchem die Kräfte der Umlenkung durch einen Pendelmechanismus veranschaulicht werden. Oben ist schematisch ein Längsschnitt durch die Achsen dargestellt, unten ein Querschnitt bzw. eine Draufsicht.
Um eine Systemachse (SA) dreht ein Rotorträger (RT). An diesem sind außen bewegliche Pendel (PE, z.B. in Form eines Seils) angebracht, an denen unten die wirksame Masse (MP) befestigt ist. Aufgrund der Drehung des Rotorträgers treten Fliehkräfte auf, welche das Pendel nach außen schwingen lassen (wie links in dieser Skizze dargestellt ist).
In die Bahn des Pendels ragt andererseits das Umlenkrad (UR) hinein, das um seine Achse (UA) drehbar ist. Wenn das Pendel auf das Umlenkrad trifft, wird der obere Teil des Pendelseils nach innen gedrückt, der untere Teil des Pendelseils weist dann flacher nach außen und die Masse wird auf eine größere Höhe angehoben (wie rechts in dieser Skizze dargestellt ist).
Unten in diesem Bild ist bei A ein Ausschnitt der Bahn (blau) eingezeichnet, welcher die Mitte des Pendelseils durchläuft. Das Pendel kann frei nach außen schwingen, trifft dann auf ein Umlenkrad, wird durch dessen Drehung auf einem Kreissektor nach innen geführt, um danach wieder hinaus schwingen zu können.
In diesem Bild ist bei B die entsprechende Kurve der Bahn (grün) skizziert, welche der Massepunkt beschreibt. Die Masse kann beim freien Ausschwingen des Pendels hinaus fliegen, wird aber beim Auftreffen des Pendelseils am Umlenkrad ebenfalls nach innen gedrückt. Wie oben im Bild zu erkennen ist, wird dabei die Masse etwas nach oben angehoben.
Wenn also das Pendel auf das Umlenkrad auftrifft, wird seine Vorwärtsbewegung ziemlich abrupt gebremst. Die Masse wird aber nicht in gleichem Maße abgebremst, sondern am unteren Teil des Pendelseils nach vorwärts-aufwärts schwingen. Der Verlust an Vorwärtsbewegung wird also in potentielle Energie der (höheren) Lage überführt. Zugleich aber ergibt das Abbremsen des Pendelseils ein Drehmoment am Umlenkrad.
Der Auflagepunkt des Pendelseils am Umlenkrad bewegt sich danach (aufgrund der Drehung des Umlenkrads) zunehmend schneller in die Richtung des System-Drehsinns. Die Masse wird somit nicht weiter nach oben schwingen, sondern wieder abwärts zurück schwingen, nun aber in neuer Richtung. Durch die Wanderung des Auflagepunktes wird die Umlenkung der Masse bewirkt. Die Masse wirkt dabei Zug auf den Auflagepunkt aus, nun aber in radialer Richtung.
Somit ist oben geforderter Bewegungsablauf erreicht, welcher zunächst eine Reduktion der Geschwindigkeit der Masse erfordert (das Abfangen obigen Fußballs), die Geschwindigkeitsreduktion in Drehmoment verwandelt (durch den tangentialen Zug des Pendelseils am Umlenkrad), dieser Vorgang elastisch vonstatten gehen muß (die reduzierte Vorwärts-Geschwindigkeit der Masse transformiert wird in potentielle Energie der Lage), anschließend die Masse wieder beschleunigt wird (indem potentielle Energie wieder in Bewegung transformiert wird), abschließend durch passive Maßnahme (den Gegendruck des Auflagepunkts, also radial zur Achse des Umlenkrads) die Ablenkung vollzogen wird.
Potentielle Kräfte
In Bild EV ERG 08 ist links bei A zunächst das theoretische Potential dieses Bewegungsablaufs dargestellt. Eine Masse (MP) soll dabei auf einer ´eckigen Kreisbahn´ um eine Systemachse (SA) geführt werden. Die Masse ist in Bewegung gebracht, ihre Trägheitskraft ist F1. Um eine Ablenkung von 45 Grad zu erreichen, muß eine gleich große Kraft F2 rechtwinklig zu ihrer Flugbahn auf die Masse einwirken. Die Resultierende (F3) aus einem solchen Kräftediagramm ist die Diagonale (durch dieses Viereck des Kräfteparallelogramms) mit einer Länge des 1.4-fachen (Wurzel aus zwei) der Kantenlänge.
Die Masse erreicht also nach dieser Umlenkung eine um rund 40 Prozent höhere Geschwindigkeit über Grund. Bevor nun die nächste seitliche einwirkende Kraft (F5) unter gleichen Ausgangsbedingungen erneut eine Umlenkung bewirkt, kann die Kraft (F4) dieses Geschwindigkeitszuwachses aus dem System heraus gebremst werden.
Dieser Faktor 0.4 der ursprünglich (und ständig) im System vorhandenen Bewegungs-Energie stellt den theoretisch maximalen Wert frei verfügbarer Energie dar. Aber nur die davon jeweils tangential am Umlenkrad gegebene Kraftkomponente steht als Drehmoment zur Verfügung (der Rest ergibt Materialspannung bzw. ist wiederum Input der eigentlichen Umlenkung). Dieser Faktor 0.4 bezieht sich auf die kinetische Energie der in Bewegung befindlichen Masse. Zur Aufrechterhaltung konstanter Drehung der wirksamen Masse um die Systemachse müssen aber lediglich die Verluste an Reibung bzw. Wärme ausgeglichen werden. Bezogen auf den hierzu erforderlichen Energieeinsatz steht somit ein vielfach höherer Faktor an Energie als Output frei zur Verfügung.
Potentielle Konstrukte
Der Bewegungsablauf und die Kraftwirkungen wurden oben an diesem theoretischen (praktisch aber nur schwer realisierbaren) Experiment mit den Pendeln diskutiert. Anstelle von Pendeln können Kräfte auch mittels elastischer Elemente zwischengespeichert werden. In Bild EV ERG 08 mittig bei B ist darum ein Bewegungsprinzip skizziert, bei dem die wirksame Masse an elastischen bzw. federnden Elementen geführt wird.
Erreicht werden soll wiederum eine Ablenkung der Bahn um 45 Grad. Die Masse (MP) trifft hier z.B. um 22.5 Grad seitlich versetzt auf das Umlenkrad (UR). Damit die wirksame Masse sich nicht entlang des Umlenkrades bewegen muß, sollte das Material elastisch sein (wie z.B. Don Martin´s Reifen). Der wesentliche Anteil der Masse kann sich dann (oberhalb oder unterhalb des Umlenkrads) auf einem flachen Bogen bewegen.
Die tangentialen Kräfte (F4) als Drehmoment am Umlenkrad wie die radialen Gegenkräfte (F2) treten damit zeitgleich in Erscheinung, wenngleich mit wechselnden Kraftkomponenten. Beim Radius obiger Spiegelfläche (beim stärker gezeichneten Radius) wird ein Teil der Masse bereits umgelenkt, andererseits die Elastizität des Materials maximal beansprucht sein. Erst in der anschließenden Phase wird die restliche Masse wieder zurück federn und sich dabei am radialen Gegendruck des Umlenkrads abstützen. Der Auflagepunkt von Masse am Umlenkrad weist (hier) beim waagrechten Radius am weitesten in die ursprüngliche Bahn der Masse, d.h. hier wird die Masse spätestens den Bereich des Umlenkrads verlassen in der neuen Richtung (F3).
Anstelle der bislang betrachteten einzelnen Massepunkte wird man bei dieser Lösung also Masse in der prinzipiellen Form eines Rings einsetzen (anstelle obigen Pendelseils z.B. ein elastischer ´Vorhang´, an welchem unten die Masseteile angebracht sind). Die Masse könnte z.B. aber auch aus einem ringförmigen Band bestehen, das wiederum nur lose um eine Drehachse geführt wird (z.B. schwere Teile in einem Textilgewebe eingebettet). Dieses Band könnte dann durchaus eine Krümmung noch vor dem Auftreffen auf das Umlenkrad aufweisen, wie in vorigem Bild rechts bei C dargestellt ist.
Diese Krümmung entspricht z.B. den im obigen Bild EV ERG 03 dargestellten Staubereich unten-links. Zumindest die Teile des Don-Martin-Reifens an der Auflagefläche der Generatorscheibe werden diesen Bahnverlauf aufweisen. Es ist hier im Bild EV ERG 08 nun aber klar zu erkennen, daß die Umlenkung ausschließlich in radialer Richtung (F2) erfolgt, zugleich die Schubkomponente der Masse hier rein tangential als Drehmoment (F4) gegeben ist. Selbstverständlich ist auch eine Kombination beider Varianten möglich, bzw. bei der Don-Martin-Maschine realisiert.
Es gilt nun, für diese prinzipiellen Bewegungsabläufe geeignete Konstruktionen zu entwerfen und damit obiges Kräftepotential nutzbar zu machen. Zuvor aber wird sinnvoll sein, nochmals diese ´unmögliche´ Vorstellung von Energie-Gewinnung mit diesen simplen Rädern, per Trägheit und passivem Gegendruck zu prüfen.
Starres Rad
Jeder weiß, daß an einem frei drehenden Rad Fliehkraft gegeben ist, diese aber wertlos ist, eine nicht nutzbare ´Scheinkraft´ ist (wie die Physik lehrt). In EV ERG 09 links ist ein Bild dargestellt, das die übliche Beschreibung der Kräfteverhältnisse am starren Rad zeigt. Um die Systemachse (SA) dreht ein Rad (RT) mit starren Speichen (SP), an deren äußerem Ende ein beobachter Massepunkt (MP) befestigt ist. Diese Masse besitzt in tangentiale Richtung weisende Trägheitskraft (TK). Da die Bewegung der Masse eine Umlenkung in die Kreisbahn (UK) erfährt, ergibt sich die radial nach außen gerichtete Zentrifugalkraft (ZF) bzw. Fliehkraft. Die starre Speiche setzt dieser eine gleich große Zentripetalkraft (ZP) entgegen, womit die Masse stets auf der Kreisbahn gehalten wird.
Nach dieser gängigen Erklärung addieren sich vektoriell die tangentiale Trägheitskraft (TK) und die zentripetale Zugkraft (ZP) zur Resultierenden (UK). Lange Zeit rätselte ich, was an dieser Erklärung falsch ist. Beide Kräfte sind ständig gegeben, so daß man diese Darstellung nicht als Weg-Zeit-Diagramm interpretieren kann (das Zeitinterval ist null). In null Zeit gibt es keine Bewegung, also auch keine mechanische Kraft, also sind theoretisch auch die Kantenlängen dieses Kräftediagramms null, somit gäbe es gar keine Resultierende. Die gängige Erklärung ist also unbefriedigend, es muß eine andere geben.
In diesem Bild rechts ist die gleiche Situation dargestellt. Die Masse ist in Bewegung, also besitzt sie Trägheit, welche aber nach gängiger Lehre nur als Scheinkraft betrachtet wird, solange die Trägheitskraft (TK) nicht auf andere Körper z.B. als Impuls einwirkt. Nach meiner Auffassung ist Trägheit sehr wohl reale, ständig existente Kraft, aber diese Zentripetalkraft ist nur ´scheinbar´ gegeben.
Die bewegte Masse (MP) übt aufgrund Trägheitskraft auf die starre Speiche radialen Zug aus, womit dieses Material gedehnt wird (mehr oder weniger, je nach Elastizität). Durch Molekularkraft (MK) widersetzt sich das Material weiterer Dehnung und hält damit die Masse auf bestimmtem Radius (so wie auch jedes Molekül in der Speiche selbst). Diese molekulare ´Zugkraft´ ist aber keinesfalls gleich groß wie die Fliehkraft, sondern vielfach größer. Nur kurz vor dem Speichenbruch sind beide Kräfte gleich groß.
Die molekulare Kraft ist auch keinesfalls nur zentripetal gerichtet, bzw. ist begrenzt auf die Strecke der Dehnung. Es ist im Material der Speiche stets auch eine nahezu gleich große Molekularkraft in zentrifugale Richtung gegeben. Insofern ist diese ´Zugkraft´ tatsächlich nur fiktiv gegeben, in Realität aber hält der molekulare Verbund jedes Materieteil (der Speiche wie der beobachteten Masse) an ihrem Ort bzw. hier in der Drehung auf einer Bahn konstanten Radius. Diese Kräfte sind übermächtig gegenüber der Trägheitskraft, so daß Trägheits- bzw. Fliehkraft überhaupt keine Chance zur Entfaltung hat (außer in der Ausnahmesituation des Bruchs).
Insofern wirken am starren Rad (und allen Systemen mit starrer Aufhängung von Masse, egal ob an massivem Hebel oder beweglichem Seil oder federndem Gummi) keine mechanischen Kräfte gegeneinander, sondern molekulare Kräfte verhindern stets jegliche Auswirkung von Trägheitskraft. Insofern sind diese Verhältnisse überhaupt nicht vergleichbar mit allen Systemen, bei welchen wirksame Masse sich (wenn auch nur zeitweise oder in Grenzen) frei bewegen kann. Nur dann gelten die Regeln mechanischer Kraftwirkungen, also vektorieller Addition von Kräften.
Sobald seitlich zur Trägheitsrichtung Kräfte auftreten, müssen sich längere oder kürzere Resultierende ergeben. Die seitlichen Kräfte können aus ´aktiver´ Bewegung anderer Teile gegeben sein, gleichbedeutend ist aber auch ´passiver´ Gegendruck eines anderen (auch ruhenden) Teils.
Wann immer also Masse sich frei bewegen kann, z.B. geführt wird durch mehrgliedrige Gelenke wie die ´Sichelgetriebe´ des vorigen Kapitels oder auf spiraligen Bahnen abrollen kann oder wie hier nur phasenweise Ablenkung erfährt, kann das Ergebnis der vektoriellen Addition der beteiligten Kräfte nicht null sein.
Das (scheinbar) exemplarische Beispiel von Trägheit bzw. Fliehkraft und radialer Zugkraft am starren Rad (bzw. in Systemen mit starrer Führung der Massen) ist also keinesfalls repräsentativ bzw. geradezu irreführend hinsichtlich der Effekte von Trägheit plus zusätzlicher Kräfte. Umgekehrt muß schon rein theoretisch bei jedem System mit flexibler Führung wirksamer Masse eine Differenz zwischen Input und Output von Energie gegeben sein.
Es ist darum nicht verwunderlich, daß die meisten mechanischen Systeme Energie ´verbrauchen´ (mehr als die unvermeidlichen Reibungsverluste). Genauso logisch zwingend muß es aber auch mechanische Systeme geben mit Energie-Überschuß (sofern sinnvoll konzipiert).
Abrollendes Rad
Bei einem Autorad ist zumindest die Masse der Reifen-Lauffläche elastisch ´aufgehängt´. Es ist also die Frage, warum dort nicht schon längst Selbstbeschleunigung erkannt werden konnte. Bild EV ERG 10 soll zur Klärung diese Frage dienen.
Bei A ist ein Rad (RT) dargestellt mit seiner Achse (SA), der Felge (großer schwarzer Kreis) und dem Reifen (grün). An sich ist der Reifen kreisrund (grüner Kreis), beim ruhenden Rad aufgrund des Fahrzeuggewichts aber am Boden (blaue Gerade) eingedrückt (grüne Kurven).
Bei B soll dieses (nicht angetriebene) Rad von rechts nach links frei auf dem Boden abrollen), womit sich jeder Massepunkt (MP) auf der bogenförmigen Bahn bewegt. Der Reifen ist nun keinesfalls mehr rund und auch nicht mehr symmetrisch, sondern weist die hier (überzeichnete) Kontur auf.
Die Masse bewegt sich oben am schnellsten vorwärts, will weiter vorwärts fliegen, womit sich diese Ausbeulung vorn-unten ergibt. Sobald die dortige Masse Kontakt zum Boden erhält, liegt sie bewegungslos am Boden, um danach wieder nach oben-vorn gerissen zu werden. Dieses ungleichförmige Abrollen erfordert erhebliche Verformung des Reifens, welche als Roll-Widerstand bekannt ist.
Die hierfür aufzuwendende Energie hat aber nicht nur Auswirkung auf den Reifen (z.B. Erwärmung und Materialermüdung), sondern auch auf den anderen Teil dieses Systems, die Straße. Die Masse der Lauffläche schlägt fortlaufend nach vorn-abwärts auf die Straße, so daß heute unsere Straßen binnen weniger Jahre zerstört sind. Dieses Rad/Strasse-System ist ein klares Beispiel von Energie-Vernichtung.
Rad am Umlenkrad
Die Frage ist nun natürlich, warum dieses Don-Martin-Motorrad bzw. ein Autorad in Verbindung mit einem Umlenkrad ein Beispiel für Energie-Gewinnung sein soll. In diesem Bild bei C ist anstelle obiger Straße das Umlenkrad (UR) mit seiner Achse (UA) eingezeichnet, das analog zur Straße eine Verformung des Reifens (grüne Kurve) durch Andruck bewirkt. Rechts unten bei D ist die Situation bei drehenden Rädern dargestellt. Wiederum ergibt sich links-unten am Reifen eine Ausbeulung (die oben als Stau bezeichnete Sektion).
Der gravierende Unterschied ist, daß bei diesem System die Masse (MP) der Lauffläche niemals zum Stillstand kommt (wie oben die am Boden aufliegenden Teile der Lauffläche). Auch in dieser Stauzone bewegt sich damit die Masse (MP) vorwiegend im Drehsinn des Reifens. Diese Masse hat Einfluß auf die Auflage (wie oben auf die Straße), aber es ist klar erkennbar, daß nun der Vektor dieser Einwirkung tangential zum Umlenkrad verläuft bzw. zumindest eine tangentiale Schubkomponente gegeben ist.
Auch dieser Reifen wird verformt, so daß auch für diesen Rollwiderstand Energie einzusetzen ist. Dieser Widerstand kann aber durch geeignete Konstruktion des Reifens wesentlich verringert werden (z.B. weil dieser Reifen kein Fahrzeug tragen muß). Die Energie negativer Wirkung auf obige Straße steht hier aber als positives Drehmoment am Umlenkrad zur freien Verfügung.
Dieses Drehmoment kommt zustande aufgrund des Anstauens von Masse vor der Ablenkung durch das Umlenkrad. Die Masse wird dort kurzfristig verzögert hinsichtlich ihrer Winkelgeschwindigkeit, ihre absolute Geschwindigkeit wird aber nicht reduziert. Die Masse fliegt vielmehr in diesem Staubereich zunächst auf einen größeren Radius mit konstanter absoluter Geschwindigkeit. Mit der gleichen Geschwindigkeit kann sie anschließend wieder auf ihren ursprünglichen Radius und zur normalen Winkelgeschwindigkeit zurück kehren.
Durch das Umlenkrad wird die Masse nun aber auf einen kleineren Radius gedrückt. Nach den Erhaltungssätzen wird sie weiter innen damit höhere Winkelgeschwindigkeit aufweisen (die aber aufgezehrt wird, wenn die Masse anschließend - hier rechts außen - wieder auf den durchschnittlichen Radius kommt). Insofern sind diese auswärts-einwärts gerichtete Bewegungen neutral.
Entscheidend ist aber der seitliche Gegendruck des Umlenkrads auf die Bewegungsrichtung der Masse. Dort addieren sich vektoriell beide Kräfte (die der Masse-Trägheit und die der ´Speiche´ des Umlenkrads). Daraus resultiert nach den Gesetzen der Mechanik eine längere Resultierende, d.h. dort erfolgt die entscheidende Beschleunigung der absoluten wie der Winkelgeschwindigkeit der Masse. Was der Reifen dort aufgrund seiner Aufhängung an der Felge nicht in höhere Geschwindigkeit umsetzen kann, das steht als Drehmoment sowohl am Autorad wie durch Haftreibung zugleich am Umlenkrad zur freien Verfügung.
Damit ist aber lediglich der Bewegungsablauf der Masseteile beschrieben, welche direkt mit dem Umlenkrad in Berührung kommen. Dieser Teil der Lauffläche entspricht dem ´Band´ aus obigem Bild EV ERG 08 bei C. Noch wesentlicher aber sind die Masseteile des Reifens seitlich von der Auflagefläche des Umlenkrades. Diese weisen den prinzipellen Bahnverlauf aus obigem Bild EV ERG 08 bei B auf.
Der von Don Martin beim Züricher Kongress eingesetzte Reifen war sehr schmal, hatte also kaum Masse seitlich von der Umlenkrolle. Das war vermutlich ein weiterer Grund für das Versagen dieses Experiments. Darum soll nun der Beitrag dieser seitlichen Masseteile detailiert beschrieben werden.
Masse seitlich der Auflage
Oben in Bild EV ERG 07 wurde Masse seitlich (bzw. dort unterhalb) des Umlenkrads geführt. Der obige Querschnitt ist in Bild EV ERG 11 nochmals dargestellt. Am Rotorträger (RT) ist die Masse (MP) an einem schwenkbaren Pendel (PE) befestigt. Vor und nach einem Umlenkrad schwingt die Masse aus (links). Das Umlenkrad (UR) ragt in diese Bahn hinein (rechts). Beim Auftreffen des Pendels am Umlenkrad wird dessen oberer Teil nach innen gedrückt und der untere Teil mit der wirksamen Masse schwingt nach außen-oben. Die Verzögerung der Vorwärtsbewegung der Masse wird in potentielle Energie der Lage zwischengespeichert. Beim Rückschwingen des Pendels erreicht die Masse wieder die ursprüngliche Geschwindigkeit, nun aber in neue Richtung.
Das Rückschwingen dieses Pendels ist bei diesen geringen Höhendifferenzen jedoch sehr langsam. Schneller würde eine Feder reagieren. Der untere Teil dieses Pendels könnte darum auch als federndes Element (A) ausgebildet sein, so daß beim Auftreffen des Pendels am Umlenkrad die zeitweilige Verzögerung in Federspannung (B) zwischengespeichert wird. Sobald der Grad der Umlenkung wieder geringer wird, kann die Feder (z.B. ein Gummiseil) durch radiale Abstützung am Umlenkrad die Masse in die neue Richtung beschleunigen.
Das am Rotorträger schwenkbar angebrachte Pendel könnte auch in ganzer Länge aus Federstahl (C) bestehen, z.B. auch etwas gebogen. Die Biegung (D) würde dann insgesamt beim Auftreffen auf das Umlenkrad durch erhöhte Federspannung stärker sein. Das Rückfedern hätte gleiche Wirkung.
Wirksame Masse sollte allerdings nicht nur einseitig vom Umlenkrad, sondern symmetrisch auf beiden Seiten angebracht sein. Dieses Prinzip ist schematisch in diesem Bild unten dargestellt. Die Vorspannung der Feder könnte auch in die andere Richtung weisen, so daß eine Lösung ähnlich zu dem von Don Martin eingesetzten Motorradreifen gegeben ist.
Der Querschnitt der Lauffläche (E) dieses Reifens weist vor und nach einem Umlenkrad eine relativ runde Kontur auf. Diese Fläche sollte elastisch sein bzw. federnd wirken können. Seitlich an dieser Lauffläche sollte die wirksame Masse konzentriert sein (grüne Punkte). Die Seitenwände (F) des Reifens sollten dagegen sehr nachgiebig sein, weil sie praktisch nur die Masse in prinzipiell gleich schneller Drehung zur Felge (G) halten müssen.
Beim Auftreffen des mittigen Teils der Lauffläche auf dem Umlenkrad (UR) wird diese nach innen gedrückt. Die wirksame Masse aber kann zunächst auf nahezu gleichem Radius um die Systemachse bleiben, wobei allerdings die Lauffläche relativ flach gebogen wird (die Masse also etwas nach seitlich-außen geführt wird). Wie oben ergibt auch hier das Rückfedern der Lauffläche wieder eine Beschleunigung der Masse in die neue Richtung.
Wenn also die wirksame Masse durch elastische bzw. federnde Elemente geführt wird, ergibt sich eine zeitlich gestreckte Umlenkung. Auch die Umlenkung benachbarter Teile mittig bzw. außen an der Lauffläche wird dabei zeitlich unterschiedlich verlaufen. Durch die zeitliche Streckung (anstelle von ´zeitlosen´ Impulsen wie z.B. bei obigem theoretischen Beispiel mit den Billardkugeln) können die Kräfte aufeinander wirken bzw. wirksam übertragen werden, in tangentialer wie radialer Richtung, am Reifen wie am Umlenkrad. Damit ist gewährleistet, daß Wirkungen entsprechend der mechanischen Gesetze tatsächlich stattfinden können (anstelle deren Unterbindung bei rein konzentrischer Bewegung und Führung durch starre Speichen, wie beim obigen starren Rad dargestellt).
Eckige und runde Bahnen
Beim obigen theoretischen Beispiel der Bewegung eines Massepunktes innerhalb einer eckigen Wand wurde verlustfreie Spiegelung der Bewegung unterstellt. Ein Ausschnitt des obigen Bildes EV ERG 05 ist hier in Bild EV ERG 12 nochmals dargestellt. Um die Systemachse (SA) soll eine Masse (MP) auf ´eckiger´ Kreisbahn geführt sein. Die Masse wird darin durch Gegendruck der Wand umgelenkt.
Umgekehrt übt natürlich die Masse Druck auf die Wand aus. In diesem Bild oben mittig ist ein Wandabschnitt (A) nochmals dargestellt. Wenn dieser ´Keil´ auf Rollen beweglich wäre, würde er nach rechts geschoben und somit dieser (hier) horizontale Druck offenkundig sein. Natürlich würde dann aber die Masse weniger oder nicht mehr (hier) nach oben-rechts umgelenkt werden.
Ein optimale Umlenkung wäre gegeben, wenn die Änderung der Bewegungsrichtung nicht abrupt, sondern entlang einer gekrümmten Wand (B) erfolgen würde (wie oben rechts dargestellt ist).
In der unteren Reihe des Bildes ist nun die Richtungsänderung der Masse durch ein Umlenkrad (UR) dargestellt, das sich um seine Achse (UA) drehen kann. Um die Systemachse (SA) ist ein Kreisbogen (C) eingezeichnet, welcher zum Vergleich den durchschnittlichen Radius der Masse anzeigt.
Die Richtungsänderung (D) der Masse beim Auftreffen auf das Umlenkrad ist nun gerade gegensätzlich zu vorigem konkaven Bogen (B). Es erfolgt hier eine ziemlich scharfe Verzögerung mit gleichzeitig ziemlich starker Ablenkung nach oben. Erst im zweiten Teil dieses Kreissektors wird wieder die ursprüngliche Geschwindigkeit (bzw. etwas mehr) erreicht, während die Ablenkung in Richtung Systemachse zunehmend geringer wird. Bei diesem Bewegungsablauf ergeben sich große Verluste, wenn die Masse nicht elastisch bzw. in elastischem Material eingebettet ist bzw. nicht federnd geführt wird.
Oben in Bild EV ERG 10 wurde dargestellt, warum sich der mit dem Umlenkrad in Berührung kommende Teil der Lauffläche vor dem Umlenkrad stauen wird. Diese Ausbeulung (E) ist hier nochmals dargestellt (wiederum stark überzeichnet). Die Lauffläche ist etwas länger als der (fiktive) Kreis, welcher zwischen verschiedenen Umlenkrädern gebildet wird. Wenn am Umlenkrad Last anliegt, wird sich jeweils vor einem Umlenkrad dieser Stau bilden.
Im Gegensatz zu den einzelnen Massepunkten der oberen Reihe ist nun also unterstellt, daß die Masse durch einen elastischen Ring dargestellt wird. Die gesamte Masse durchläuft also fortlaufend den hier dargestellten Bahnabschnitt (E). Dieser ist nahezu identisch zur harmonischen Umlenkung durch obigen Bogen (B), nur räumlich etwas vor das Umlenkrad gerückt. Wenn also eine ringförmig angeordnete Masse entsprechende Elastizität aufweist, wird dennoch eine relativ verlustfreie Umlenkung selbst an diesem konvexen ´Keil´ gegeben sein.
In diesem Bild rechts unten ist schematisch die Kurve (F) der Masse eingezeichnet, welche seitlich vom Umlenkrad angeordnet ist (wie oben bei Bild EV ERG 11 diskutiert). Durch die Elastizität ihrer (federnden) Lagerung am seitlichen Rand der Lauffläche führt die mittige Verzögerung der Vorwärtsgeschwindigkeit zunächst nur zu (Feder-)spannung. Der mittige Auflagepunkt wandert in Richtung Systemachse, die Entspannung erfolgt durch Abstützung radial zur Umlenkachse (UA). Die seitlich angeordneten Massen durchlaufen also eine ziemlich runde Bahn (F), allerdings räumlich nach hinten versetzt gegenüber der Bahn (E) mittiger Masse.
Wirksames Prinzip
Aus diesem Bild EV ERG 12 ergibt sich der entscheidende Aspekt für die Wirksamkeit dieses Bewegungsprinzips. Wenn Masse ´eckig´ im Kreis geführt wird, sind Kräfte einerseits in tangentialer und andererseis in radialer Richtung gegeben. Diese beiden prinzipiellen Richtungen der Kräfte werden am Keil (A) deutlich sichtbar. Wenn dieser Keil still steht, bewirkt er radialen Druck auf die Masse und lenkt diese nach innen. Wenn der Keil beweglich ist, bewirkt die Masse tangentialen Schub auf den Keil.
Das Umlenkrad erfüllt ebenfalls beide Funktionen, im Gegensatz zum feststehenden oder beweglichen Keil aber beide Funktionen zugleich. Die tangentiale Schubkraft der Masse bewirkt ein Drehmoment auf das Umlenkrad. Die Drehbewegung des Umlenkrads reduziert aber keinesfalls dessen radialen Druck auf die Masse. Die seitliche Kraftwirkung erfolgt durch diese Drehung sogar in günstigerem Winkel, weil der Gegendruck des Umlenkrads nun diagonal wirkt von außen-hinten nach innen-vorn. Nur bei statischer Betrachtung weist der Radius des Umlenkrads gegen die Richtung der Masseträgheit. Im dynamischen Ablauf wirkt der seitliche Druck des Umlenkrads auf die Masse aber in vorliche Richtung.
Wie oben dargelegt und in Übereinstimmung mit allen Gesetzen der Mechanik ergibt die vektorielle Addition der gegebenen Trägheitskraft der wirksamen Masse plus seiticher Druck eine größere resultierende Kraft (besonders hier beim spitzwinkligen Zusammentreffen beider Kräfte). Der Zuwachs an Geschwindigkeit kann über das Umlenkrad aus dem System abgeführt werden als nutzbares, frei verfügbares Drehmoment. Wie oben ausgeführt, wird dieser Energie-Output vielfach höher sein als der zur Kompensation von Reibungsverlusten erforderliche Energie-Input.
Das Umlenkrad ist also in Drehbewegung, bleibt aber dennoch ortsfest zur Systemachse. Auch die Masse ist in ständiger Drehbewegung, aber auf unterschiedlichem Radius zur Systemachse. Wie diese einfache Animation hier aufzeigt, bewegt sich die Masse damit in Form einer stehenden Welle.
Im Prinzip ist dieses System ein mechanischer Schwingkreis, der fortwährend aufgeschaukelt wird. Zugleich wird permanent die daraus resultierende höhere Energie wieder aus dem System abgeleitet. Beide Funktionen werden durch das Umlenkrad erfüllt, indem es einerseits das Schwingen in radialer Richtung forciert und andererseits die tangentialen Schubkräfte als Drehmoment aufnimmt.
Konstuktionen
Die theoretische Wirksamkeit des Prinzips ist rechnerisch vermutlich am einfachsten zu prüfen anhand obigen Pendelbeispiels (Bild EV ERG 07) mit der zeitweiligen Speicherung von Bewegungsenergie in Form potentieller Energie der Lage. Der experimentelle Nachweis dieses Prinzips wird vermutlich am einfachsten zu realisieren sein, wenn anstelle dieses einzelnen Pendels am Rotorträger ein umlaufendes (doppelwandiges) Gummituch befestigt wird und unten im Saum schwere Kugeln als wirksame Masse verwendet werden. Don Martin´s Maschine würde wohl am ehesten funktionieren, wenn anstelle des schmalen Motorradreifens ein möglichst breiter (und alter Diagonal-) Reifen eingesetzt würde.
Ein mechanischer Schwingkreis ist sehr sensibel und ein Aufschaukeln kann nur wirksam werden in Resonanz zur Eigenschwingung des Gesamtsystems. Gerade das war beim Experiment der Don Martin Maschine in Zürich wohl nicht gegeben und es gelang auch bislang nicht, die Störquellen dieses Modells zu eliminieren (obwohl ein nahezu baugleiches Modell Don Martin´s Haushalt mit Strom versorgt). Eine Störung könnte z.B. im unterschiedlichen Radius von Motorrad und Umlenkrad begründet sein.
Oben in Bild EV ERG 10 ist ein Autorad dargestellt, das auf der Straße platt gedrückt wird. Diese gerade Auflagefläche ist kürzer als das entsprechende Kreissegment des Reifens (zwischen vorderem und hinterem Ende der Auflage). Ein Autorrad ´trommelt´ also nicht nur zerstörend auf die Straße, sondern ´radiert´ auch in Längs- und damit auch in Querrichtung. Wenn der Reifen nun anstelle der Straße durch ein Umlenkrad kleineren Radius eingedellt wird, dann ist die Auflagefläche am Umlenkrad länger als der entsprechende Kreissektor des Reifens. Also gibt es auch hierbei ´Schlupf´ bzw. störende Effekte.
In Bild EV ERG 14 sind darum die Radien des Rotorträgers (RT, drehend um die Systemachse SA) wie der Umlenkräder (UR, drehend um ihre Umlenkachse UA) gleich groß. Der Kreissektor der Lauffläche ist damit gleich groß wie die entsprechende Auflagefläche am Umlenkrad. Maximal fünf solcher Umlenkräder sind dann einsetzbar und mindestens zwei sollten eingesetzt werden, um Resonanz in einem symmetrischen Schwingkreis zu erhalten (im Gegensatz zu Don Martin´s einseitiger Maschine). Über ein Getriebe sind natürlich alle Umlenkräder zu koordinieren bzw. kann der gesamte Energieüberschuß an einen Generator geleitet werden.
In diesem Bild ist schematisch die Bahn eines Massepunktes (MP) dargestellt, ähnlich der in obiger Animation. Hier ist allerdings die Bahn der Auflagefläche dargestellt, in der Animation aber die etwas rundere (und etwas versetzte) Bahn einer wirksamen Masse. Wie oben dargestellt wurde (siehe Bild EV ERG 11), sollte wirksame Masse seitlich vom Umlenkrad angeordent sein, wobei sie weiter innen (wie an einem Reifen) oder auch auf größerem Radius angebracht sein kann.
Von den vielen denkbaren Möglichkeiten ist hier im Bild EV ERG 14 unten eine Lösungsvariante im Längsschnitt schematisch dargestellt. Um die Systemachse (SA) dreht der Rotorträger (RT), welcher aus zwei Scheiben sehr elastischen Materials besteht (weil er nur die Drehung der wirksamen Masse aufrecht erhalten muß). Am äußeren Ende dieses Rotorträgers ist die wirksame Masse (MP) befestigt. Diese Masse darf kein durchgängiger Ring sein, sondern muß aus einzelnen Segmenten bestehen, welche eingebettet bzw. befestigt sind im elastischen Material.
Die ´Lauffläche´ dieses Rads sollte dagegen ein elastisches bzw. federndes Element (FE) darstellen. Dieser Teil kann aus relativ hartem Gummi bestehen und kann z.B. Elemente aus Federstahl enthalten, die allerdings quer zur Lauffläche angeordnet sind (wie beim Stahlgürtelreifen, jedoch quer oder auch als diagonales Geflecht angeordnet). Auch an dieser Lauffläche außen ist die wirksame Masse zu befestigen bzw. einzubetten. Diese Lauffläche kann auch etwas gekrümmt sein, wie hier z.B. konkav.
In die normale Bahn dieser Lauffläche (links) ragt das Umlenkrad (UR) hinein (rechts), aber sehr viel weniger als hier (überzeichnet) dargestellt (nur wenige Prozente des Radius). Die federnde Lauffläche wird am Umlenkrad nach innen gedrückt, die wirksame Masse wird zunächst entsprechend nach außen, dann aber nach innen zurück schwingen. Zeitlich bzw. räumlich versetzt werden sich die stehenden Wellen der mittigen Auflagefläche und der seitlichen Massen damit ergeben.
Wesentlich ist also eine sehr weiche Führung der Lauffläche durch den Rotorträger. Die Gummischeiben können (wie hier dargestellt) nach außen zur wirksamen Masse führen oder die prinzipielle Kontur der Seitenflächen eines Reifens aufweisen (wie oben bei EV ERG 11 skizziert) oder könnten auch mittig an der Lauffläche ansetzen.
Die Lauffläche kann im Prinzip gerade, konvex oder konkav sein. In Querrichtung muß sie federnd sein, am äußeren Rand müssen einzelne Teile wirksamer Masse elastisch eingebettet bzw. befestigt sein. Der mittige Teil im Bereich der Auflagefläche sollte beweglich sein, muß allerdings einen konstanten Umfang aufweisen bzw. darf nur begrenzt dehnbar sein.
In diesem Rahmen sind sehr viele technische Möglichkeiten gegeben. Die Reifenindustrie kennt das Schwingungsverhalten von Reifen wie die gravierenden Folgen jeglicher Unwucht. Mit diesen Kenntnissen und Resourcen können leicht Systeme konstanter Schwingungen in Form stehender Wellen entwickelt werden - mit ebenso ´wuchtigem´ Ergebnis in Form überschüssigen Drehmoments.
Analyse
Mit dieser Analyse wollte ich einen Beitrag leisten zur Aufklärung der Frage, warum Don Martin´s Stromgenerator wirklich funktioniert. Sinnvolle Schaltung der elektrischen Elemente und geschickte Nutzung elektronischer Effekte mag dabei eine Rolle spielen, aber dieser Motorradreifen dient gewiß nicht als simples Schwungrad, sondern erfüllt obige, komplexe Funktionen.
Einleitend wurde vermutet, daß hier das Bessler-Prinzip umgesetzt wurde, d.h. eine Kopplung von Trägheit und Gravitation. Im wesentlichen trägt hier aber wiederum (analog zu vielen Konstrukten der vorigen Kapitel) der Gegendruck eines ´Hindernisses´ dazu bei, einen deutlichen Energie-Überschuß zu erzielen. Und ebenso wie bei vielen der vorigen Konstrukte hat hier elastische Federung wesentliche Bedeutung beim Aufschaukeln des mechanischen Schwingkreises.
Insofern könnte Don Martin´s Stromgenerator tatsächlich die erste laufende Maschine der hier behaupteten Effekte und daraus abgeleiteten Prinzipien sinnvoller Bewegungsabläufe sein. Unter Beachtung der oben aufgeführten Gesichtspunkte müßte auch möglich sein, weitere der ´sensiblen´ Don Martin Modelle zum Laufen zu bringen bzw. noch sehr viel effektivere Eck-Ring-Generatoren zu bauen (z.B. mit senkrecht stehenden Achsen, mehreren Umlenkrädern, gleichen Radien, sehr viel mehr wirksamer Masse usw.).
Auch diese Maschinen werden sensible Abstimmung der Schwingungen erfordern, darum wohl kaum so robust sein wie z.B. der Planetenrad-Motor oder Kornkreis-Motor des vorigen Kapitels. In jedem Fall aber würden schon einfache Versuche die hier behaupteten Effekte dieser prinzipiellen Bewegungsformen und Kraftwirkungen belegen. Ich hoffe, daß irgend jemand meinen Vermutungen und Überlegungen Glauben schenkt udn solche Maschinen baut.
Evert / 23.11.2001
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