Im vorigen Kapitel Bessler-Problem gelöst wurde eine Lösungsversion des historischen Bessler-Rads dargestellt. Georg Künstler hatte dazu die geniale Einsicht, daß das gesamte große Rad diskontinuierlich drehte. Die nutzbare Energie wird durch Verzögerung des äußeren Rads gewonnen, während die Wieder-Beschleunigung durch Gewichtskraft an inneren Rädern geleistet wird.
Universeller als Gravitation ist Trägheit bzw. Fliehkraft, weil diese praktisch kostenlos in beliebigem Umfang erzeugt werden kann. In diesem Kapitel hier soll darum nur Trägheit bzw. Fliehkraft eine Rolle spielen, d.h. alle Achsen sind als vertikal stehend zu betrachten. Die wirksamen Prinzipien - die Wirkung von Im-puls in Verbindung mit Trägheit - sollen hier also in allgemein gültiger Form aufgezeigt werden.
Das Herein-Bremsen von Masse wurde schon von mehreren Forschern untersucht und von Erfindern wurden auch experimentelle Ergebnisse hierzu bekannt gegeben. Ich habe dazu meist den Einsatz exzentrischer Wände vorgeschlagen, z.B. bei der Schwenkhebel-Maschine bzw. aufgrund diverser Analysen zum ´Dreifachen-Halbmond´, zuletzt z.B. beim Kornkreis-Motor. Nun aber sollen die Voraussetzungen und die Wirkungsweise des ´Impuls-Prinzips´ präzise dargestellt sowie beispielhaft anhand der Konzeption des ´Centripetalpowerspiders´ aufgezeigt werden (in Anlehnung und zur Kompensation des Flops meines Centri-fugal-powerspiders). In einem nachfolgenden Kapitel werden einige andere Anwendungen dieses Bewegungsprinzips dargestellt werden.
Ausgangspunkt
In Bild EV CPS 21 ist schematisch die Grundanordnung obiger Bessler-Lösung dargestellt. Fest verbunden mit einer Welle um die Systemachse (SA) ist ein großes Rad, das innen als Zahnkranz (ZK) ausgeführt ist. In diesem Zahnkranz rollen Zahnräder ab, welche den Rotor (RO) darstellen. Exzentrisch auf dem Rotor ist wirksame Masse (MP) installiert. Der Rotor wird in seiner Achse (RA) geführt durch einen Rotorträger (RT), welcher frei um die mittige Welle drehbar ist. Wie oben angemerkt, ist die Systemachse vertikal zu denken, dieses Bild zeigt also eine schematische Sicht von oben.
Wenn das große Rad in Drehung versetzt wird (immer gegen den Uhrzeigersinn unterstellt), werden auch die Rotoren in Bewegung versetzt. Da sich auch der Rotorträger frei drehen kann, wird sich letztlich eine Situation ergeben, wie in diesem Bild oben (A) skizziert ist. Der Rotorträger und der Rotor und der Zahnkranz werden gleich schnell um die Systemachse drehen und die wirksame Masse ihre äußerst mögliche Position einnehmen. Je Zeiteinheit soll das gesamte System eine halbe Umdrehung durchlaufen.
Wenn nun aber in dieser Zeiteinheit der Zahnkranz verzögert wird, z.B. seiner Position C (oben im Bild links) nur noch 170 Grad dreht zur Position D (unten im Bild links-unten), ergibt sich eine andere Konstellation und es entsteht Relativbewegung zwischen den Teilen.
Der Rotorträger, der Rotor und die wirksame Masse weisen Trägheit auf, womit der Rotorträger z.B. seine ursprüngliche Geschwindigkeit beibehält. Der Rotor rollt dann auf der langsamer gewordenen Bahn (dem verzögerten Zahnkranz) ab, dreht sich nun also auch um seine eigene Achse. Die wirksame Masse weist dann etwas nach hinten, wird also etwas verzögert, gibt damit ein Drehmoment an den Rotorträger ab.
Wenn nun anschließend der Zahnkranz frei gegeben wird, will die Masse aufgrund Fliehkraft wieder ihre äußerste Position einnehmen. Der Rotor wird also in seine alte Stellung zurück drehen und wird damit den Zahnkranz beschleunigen. Nach etwa einer weiteren Zeiteinheit könnte sich wieder die Ausgangssituation (oben im Bild bei A) ergeben.
Wenn diese Konzeption zur Nutzung von Gravitation eingesetzt wird, führt jeder Rotor in Relation zum Rotorträger je Umdrehung des Systems auch eine Umdrehung um seine eigene Achse aus (siehe voriges Kapitel). Hier bei Nutzung von Fliehkraft muß der Rotor nicht mehr um seine eigene Achse drehen, sondern wird nur noch Schwenkbewegungen ausführen.
Schwenk-Segmente
In Bild EV CPS 22 ist ein Rotor in vier verschiedenen Phasen dargestellt. Als Zeiteinheit sollen je 90 Grad Drehung des Systems betrachtet werden. Auf dem Rotor ist ein Bereich des Schwenkens eingezeichnet (gestrichelte Linien). Je nach relativer Geschwindigkeit des Zahnkranzes pendelt die Masse in diesem Sektor nach innen bzw. außen. Die Ausgangssituation des Rotors soll links bei A sein.
Wenn der Zahnkranz in der ersten Phase nur 80 Grad dreht (B), wandert der Rotorträger weiter und die Masse wird entsprechend nach innen gedreht. Nach nochmals langsamer Drehung (C) weist der Rotorträger noch weiter nach vorn und die Masse ist ganz innen in ihrem Schwenkbereich.
In der folgenden Phasen soll der Zahnkranz frei drehen können. Er wird beschleunigt, weil die Masse nun wieder nach außen schwingen kann (D). Im Ausgleich dazu wird der Rotorträger verzögert, sein relatives Voraus-Eilen also kompensiert, die Ausgangssituation wieder erreicht (A). Die grüne Kurve zeigt den Verlauf der Bahn des Massepunktes, eine einwärts gekrümmte und nachfolgend sich wieder öffnende Spirale.
Die Fliehkraft führt hier also zu einer Streckung der Distanz zwischen Systemachse und Masse (von C nach A). Dieser Gesichtspunkt wurde im Kapitel Pendel-Rad ausführlich dargestellt. Es ergibt sich hierdurch aber nicht automatisch wieder die Ausgangssituation, sondern nur unter bestimmten Bedingungen, wie nachfolgend diskutiert wird. Hier ist z.B. die äußerste Position der Masse nicht radial zur Systemachse eingezeichnet, sodaß die Fliehkraft stets an einem wirksamen Hebelarm ansetzen kann.
Rotor-Segmente
Als eine erste Konsequenz aus diesem Nur-Schwenken ergibt sich, daß der Rotor nicht mehr kreisförmig sein muß, sondern als Kreis-Segment geformt sein kann. Damit ist die Einteilung des Raums innerhalb des Zahnkranzes flexibler zu handhaben.
In Bild EV CPS 23 nimmt beispielsweise der Rotorträger etwa ein Drittel des Durchmessers des Zahnkranzes ein. Vom Rotorträger ist hier nur sein Rotorlager (RL) eingezeichnet, welches zugleich die Position der Rotor-Achse (RA) markiert. Der Rotor ist nur noch als Kreissegment eingezeichnet. Die wirksame Masse (dicker grüner Ring) ist im Rotor hinten angeordnet, etwas weiter innen, z.B. auf halbem Rotor-Radius.
Eingezeichnet sind auch wieder die vier Phasen unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit des Zahnkranzes (graue Markierungen am Zahnkranz) und die jeweilige Stellung des einen Rotors in den vier Situationen. Durch die Relativbewegungen ergeben sich jeweils unterschiedliche Auflagepunkte des Rotors am Zahnkranz (als A, B, C und D markiert).
In der Verzögerungsphase (A bis C) sind diese Auflagepunkte praktisch langsamer werdende Stützpunkte, um welche die Masse aufgrund Trägheit nach vorn fallen könnte. In diesem Bild befinden sich aber die Massepunkte stets hinter der Markierung (gestrichelte Linien) der 90 Grad je Zeiteinheit. Durch die Verzögerung des Zahnkranzes wird die Masse also nicht verzögert (wenn sie nicht außen am Rotor, sondern wie hier etwas weiter innen angeordnet ist).
In der Verzögerungsphase wird die Masse aber nach innen geschwenkt, wie im Vergleich zum gestrichelten Kreis erkennbar ist (links ist die Masse außen, rechts innen). Wenn der Radius verringert wird bei gleicher Winkelgeschwindigkeit, dann wird ein Drehmoment frei. Dieses führt zur Beschleunigung des Rotorträgers bzw. des hier stellvertretend groß gezeichneten Rotorlagers. Dieses wandert im Vergleich zu den 90 Grad-Markierungen (gestrichelte Linien) vorwärts (von A nach C) bzw. zurück (von C nach A).
Stauchung und Streckung
In Bild EV CPS 24 sind die Positionen des Rotors nebeneinander dargestellt, um leichter vergleichen zu können. Die obere waagrechte Gerade stellt die Systemachse dar, die untere den (abgerollten) Zahnkranz. Der Abstand dazwischen wird vom Rotorträger und Rotor eingenommen. Oben sind durch gleiche Abstände die Zeiteinheiten markiert, unten die unterschiedliche Bewegung des Zahnkranzes je Zeiteinheit.
Deutlich ist in dieser Darstellung zu erkennen, wie die Masse nach innen (hier oben) geführt wird (von A nach C) und danach wieder dieses ´Gestänge´ eine Streckung erfährt, d.h. die Masse wieder nach außen (hier unten) fallen kann. Dabei ist aber nicht automatisch gewährleistet, daß der ursprünglich gegebene Zustand wieder erreicht wird.
Oben wurde z.B. festgestellt, daß die Masse nach innen geführt wird bei nahezu gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit. Ihre absolute Geschwindigkeit (über Grund) wurde somit reduziert. Wenn umgekehrt diese Masse sich wieder nach außen bewegen kann, behält sie (normalerweise) ihre absolute (nun reduzierte) Geschwindigkeit bei, weist also geringere Winkelgeschwindigkeit auf. Erforderlich für das Wieder-Beschleunigen ist also, daß das beim Hineinführen frei gewordene Drehmoment in der Auswärtsphase wieder zur Verfügung steht.
Adäquate Massen
Dies bedeutet, daß der wirksamen Masse eine entsprechende Masse am Rotorträger gegenüber stehen muß (hier repäsentiert durch ebenso groß gezeichnete Rotorlager). Nur damit kann das beim Herein-Führen der Rotor-Masse frei werdende Drehmoment in kinetische Energie der Rotorträger-Masse überführt werden (an einem zu leichten Rotorträger würde diese Energie ´verpuffen´). Und nur damit kann der Rotorträger die Rotor-Masse wieder hinaus-schleudern - mit Energie-Zuwachs.
In Bild EV CPS 25 ist dazu links nochmals obiger Rotor dargestellt. Seine Position A stellt die Streckung dar mit der wirksamen Masse außen. Bei gleicher Stellung des Rotorträgers stellt die gestrichtelt gezeichnete Kontur B die Situation dar, bei welcher die Masse weit innen ist.
Aus dieser inneren Position könnte die Masse sich radial zur Systemachse nach außen bewegen und den (leichten) Rotorträger einfach zurück drehen. Insgesamt wäre der Anfangszustand wieder hergestellt, aber in einer Position weiter hinten im Drehsinn des Systems, womit also Energie verloren ginge. Nur durch entsprechende Masse des Rotorträgers wird verhindert, daß die Rotormasse zwar nach außen geht, sich dabei aber nicht einfach ´nach hinten´ zurückfallen läßt.
Schleuder-Zusatz-Effekt
Der darüber hinaus gehende Effekt von Beschleunigung durch Schleudern ist im Kapitel
Addition der Kräfte seit Ende 1999 veröffentlicht. Bis heute konnte noch kein Physiker dazu bewegt werden, meine dortigen Behauptungen ernsthaft zu prüfen. Bestenfalls wurde argumentiert, daß man eine reale Kraft mit Trägheits-Scheinkraft so vektoriell nicht addieren könne. Auch Dr. Habbel (von dem ich diese Problemstellung übernommen hatte) versuchte jahrzehntelang (und vergeblich), Physiker auf das Phänom der ´Davidsschleuder´ aufmerksam zu machen.
Spätestens seit dem Mittelalter sind Katapulte bekannt: eine Wippe wird gebaut, ein langer Hebel wird nach unten gebunden, ein kurzer Hebel weist in Richtung Ziel, der kurze Hebel wird mit Gewichten belastet. Am Ende des langen Hebels wird eine Schlaufe befestigt und in diese das Geschoß gelegt, dann der lange Hebel frei gegeben.
Die Skeptiker meiner Behauptungen sollten diese Maschine nachbauen und dabei das Geschoß a) in Richtung vom Ziel weg auslegen, b) am Ende des langen Hebels nach unten hängen lassen, c) in Richtung zum Ziel auslegen. Die alten Krieger haben experimentell das Optimum ermittelt - ich nur aufgrund einfacher Zeichnungen theoretische Behauptungen aufgestellt und zur friedlichen Nutzung dieses Energie-Gewinns aufgefordert.
Auf die vorliegende Konzeption übertragen bedeutet das: die Masse des Rotorträgers schleudert durch ihre Trägheit die Masse des Rotors nach außen. Zur Kraft des Rotorträgers addiert sich vektoriell die Trägheitskraft der Rotor-Masse. Unter bestimmten Winkeln (s.u.) ergibt sich eine größere Resultierende, es wird also mehr kinetische Energie produziert als (durch teilweise Reduzierung der Winkelgeschwindigkeit des Rotorträgers) eingesetzt wird.
Optimale Konfiguration
In obigem Kapitel habe ich erkannt, daß der Schleuder-Effekt nur besteht bis zu maximal 180 Grad Drehung des Rotorträgers und nur bis zu einem Winkel von maximal 135 Grad des Rotors zum Rotorträger. In diesem Bild ist das z.B. so dargestellt, daß die Masse bei C (unten, innen in ihrem Schwenksegment) opitmal nach oben-außen zur Position D zu schleudern wäre.
Allerdings wäre nun höchst sinnvoll, daß Fachleute die optimalen Konstellationen berechnen, d.h. die Relation von R1 (Abstand Systemachse zur Rotorache, also Länge Rotorträger) zu R2 (Abstand Rotorachse zur wirksamen Masse), aber z.B. auch R3 (Abstand Rotorachse zum jeweiligen Auflagepunkt, z.B. hier G, also Radius des Rotors) sowie die geeignete Verteilung aller Massen. Es gibt von Ausbildung und Beruf bestens mit analogen Problemen vertraute Leute, welche diese Herausforderung leicht bewältigen könnten.
In obigem Bild EV CPS 25 ist rechts noch ein Optimierungsproblem dargestellt: die optimale Position von Rotorträger-Masse (hier beim Rotorlager RL konzentriert) zur wirksamen Masse (MP) des Rotors sowie zur Position des Auflagepunktes (hier beispielsweise H) und letztlich auch der Winkel des Schwenkbereiches.
Dieser Rotor ist beispielsweise dargestellt in Form eines Kreissegments von etwa 120 Grad mit der wirksamen Masse etwa rechtwinklig hinter dem Rotorträger (E). Bei gleicher Stellung des Rotorträgers ist dieser Rotor (F) ein zweites mal eingezeichnet (gestrichelte Linien), in seiner inneren Position, d.h. mit nach innen geschwenkten Masse. Die wirksame Masse des Rotors sollte etwa gleich der Masse beim Rotorlager sein.
Energie-Bilanz
Mit dieser Konfiguration wäre sicher gestellt, daß eine Verzögerung des Stützpunktes (H) die Vorwärtsbewegung der wirksamen Masse nicht behindert. Die Masse wird nahezu radial nach innen geführt, womit ihre Winkelgeschwindigkeit nahezu konstant bleibt. Das frei werdende Drehmoment wirkt nahezu tangential als Schub auf die Masse beim Rotorlager. Beim umgekehrten Prozess in der Phase des Hinaus-Schleuderns kann der Austausch von Drehmomenten entsprechend direkt erfolgen.
Die wirksame Masse eines Rotors sollte also (im Drehsinn) hinter seiner Rotorachse konzentriert sein, während die anderen Teile des Rotors so leicht als möglich gebaut sein sollten. Entsprechend sollten die Speichen des Rotorträgers leicht gebaut sein, jedoch Masse beim Rotorlager konzentriert sein. Unwirksam ist auch die Masse des Zahnkranzes, der darum ebenfalls leicht gebaut sein sollte, um sich seiner Verzögerung bzw. Beschleunigung nicht unnötig zu widersetzen.
Wirksam sind bei diesem Impuls-Prinzip zwei Massen, deren Charakterisitik hinsichtlich Drehmoment ähnlich sein sollte, d.h. etwa gleich schwer und auf etwa gleichen Radien um die Systemachse drehend. Es gibt eine Masse (die des Rotorträgers), die auf konstantem Radius mit wechselnden Winkelgeschwindigkeiten dreht. Die andere Masse (die des Rotors) bewegt sich mit nahezu konstanter Winkelgeschwindigkeit auf Radien variierender Länge. Zwischen beiden Massen findet ein ständiger Austausch an Drehmoment statt, wobei die Summe der kinetischen Energie konstant bleibt. Insofern bleibt die Energie der Drehbeweung dieses Systems erhalten.
Es gibt aber zugleich zwei Quellen zusätzlicher Energie. Einerseits kann das System Arbeit leisten durch Verzögerung des Zahnkranzes. Die Quelle dieser Energie ist reine Trägheit. Während die Masse einwärts gedrückt wird, widersetzt sich die Trägheit der Einwärts-Krümmung ihrer Bahn, schiebt also das ´Hindernis´ vor sich her. Dieses Hinein-Bremsen könnte durch ´aktives´ Einbringen von Kraft erzwungen werden - mit der Konsequenz, daß diese Kraft sich irgendwo abstützen müßte. Genau das geschieht hier unmittelbar, indem das System direkten Schub auf diesen (passiven) Abstützpunkt (hier des Zahnkranzes) ausübt.
Zum andern erfordert das Hinaus-Schleudern von Masse an einem Rotorsystem keinesfalls entsprechenden Krafteinsatz, um gleichbleibende Winkelgeschwindigkeit auf größerem Radius zu erreichen. Erforderlich ist hierzu lediglich, daß zur aufgebrachten Kraft (hier der teilweisen Verzögerung des Rotorträgers) die Trägheit der (Rotor-) Masse sich vektoriell tatsächhlich addieren kann, d.h. gegebene Trägheit und eingesetzte Kraft in günstigem Winkel zueinander stehen. Fachleuten sind die einfachen Formeln wohl bekannt. Sie müssten lediglich ihren Berechnungen auch dann vertrauen, wenn phasenweise ein Überschuß gegeben ist.
Nur bei ungeschickter Anordnung eines Systems (siehe obige Variationen beim Katapult) verpufft Energie wirkungslos. Wenn Energie ´verloren´ gehen kann, ergibt sich logisch zwingend, daß bei geschickter Organisation auch Energie zu ´gewinnen´ ist. Als Beispiel kann einerseits die Dampfmaschine gelten mit Wirkungsgrad kleiner eins (aus deren Wärme-Verlusten die Energie-Erhaltungs-Regeln abgeleitet wurden - bis hin zur Theorie des Wärmetods unseres Universums). Die geschicktere Version dieser Konstruktion ist die Wärme-Pumpe mit Wirkungsgrad größer eins.
Als Einwand gegen dieses wohl bekannte ´Perpetuum Mobile´ kommt sofort, daß dort Energie aus der Umwelt abgezogen wird. Genau das ist der Knackpunkt: man darf die Grenzen eines Systems nicht zu eng fassen, man darf keine ´geschlossenen´ Systeme bauen (die es real nicht geben kann). Das Energieniveau des Universums bleibt konstant, es ist nur erforderlich und möglich, lokal und temporär eine Kräftedifferenz zu organisieren, um nutzbare Energie zu gewinnen. Selbstverständlich ist es ´billig´, dazu die frei verfügbaren Kräfte der Trägheit und Gravitation einzusetzen. Ein anderes simples Beispiel dieser Art Perpetuum Mobile ist das Segel bzw. der Auftrieb.
Bauformen
Mit einer Konstruktion nach oben diskutierten Kriterien lassen sich diese Behauptungen leicht bestätigen. Vorteilhaft sind vermutlich Rotoren mit Formen entsprechend dem obigen Rotor in Bild EV CPS 25 rechts. Der zulässige Schwenkbereich zwischen Rotorträger und Zahnkranz kann technisch in vielerlei Weise realisiert werden. Das Heraus-Bremsen der Energie ist z.B. möglich mittels eines Generators mit nur phasenweiser Produktion elektrischen Flusses.
Techniker wird es leicht fallen, einen optimalen Energie-Generator zu konzipieren, d.h. Trägheitskraft lediglich durch geschickte Anordnung von Bauteilen und ihrer Bewegungsabläufe in nutzbare Energie zu transformieren. Die Maschinen werden z.B. so hohe Drehzahlen fahren, daß die Fliehkräfte sehr viel stärker als die Gewichtskräfte sind. Dies bedeutet, daß die Achsen solcher Maschinen keinesfalls immer senkrecht ausgerichtet sein müssen. Je nach Verwendungszweck werden unterschiedliche Konstrukte tauglich sein. Eine wesentliche Variante soll nun nachfolgend angesprochen werden.
Obiger Zahnkranz ist ein sehr großes Bauteil, sein großer Durchmesser ist ungünstig hinsichtlich der erforderlichen Verzögerung und Wieder-Beschleunigung. So wie der Rotor kein komplettes Rad sein muß (sondern nur Kreis-Segment), so sind vom ganzen Zahnkranz ebenso nur Segmente erforderlich. Anstelle eines kompletten Rads könnten auch nur Speichen eingesetzt werden, an denen außen ein Segment mit Innenverzahnung angeordnet ist.
Noch immer aber würde dieses Element großen Durchmesser aufweisen. Zudem ist Zahneingriff nicht prädestiniert für häufigen Lastwechsel. Besser wäre eine Lösung dieses Steuerungsproblems mit Elementen kleineren Durchmessers und ständigem Kraftschluß.
Steuerung innenliegend
Bild EV CPS 26 zeigt die schematische Darstellung einer Konzeption, bei welcher der Abtrieb nur innen und ausschließlich per Hebeln realsiert wird. In einem Gehäuse (GE) lassen sich diese Elemente sehr viel wirkungsvoller anordnen als bei vergleichbarer Größe obiger Konstrukte.
Um die Systemachse (SA) frei drehbar ist der Rotorträger (RT). An seinem äußeren Ende weist er das Rotorlager (RL) auf, in welchem schwenkbar der Rotor (RO) gelagert ist. Der Rotor ist hier in Form eines Armes ausgebildet, der etwa in rechtem Winkel zum Rotorträger nach hinten (im Drehsinn des Systems) weist.
Zum andern dreht sich ein Abtriebsträger (AT) um die Systemachse, welcher fest verbunden ist mit einer mittigen Welle (des An- und Abtriebs). Am äußeren Ende des Abtriebsträgers ist ein Abtriebslager (AL) installiert, um welches ein Abtriebshebel (AH) schwenkbar ist. Dieser Abtriebshebel ist durch eine Gelenk (HL, Hebellager) mit dem Rotor beweglich verbunden.
Links oben in diesem Bild ist der Rotor in der Position dargestellt, in welcher seine Masse weit außen ist. Rechts unten im Bild ist die Rotormasse weit innen (und zum Vergleich ist die vorige Position nochmals gestrichelt eingezeichnet). Erreicht wird das Herein-Führen der Rotormasse durch verzögerte Drehung des Abtriebsträgers (der nun nach unten-links weist, während gestrichtel seine vorige Position wiederum markiert ist).
Die beiden um die Systemachse drehenden Träger nehmen also zueinander einen rechten Winkel (A) bzw. spitzeren Winkel (B) ein. Der zulässige bzw. gewünschte Schwenkbereich ist durch irgenwelche Anschläge technisch leicht zu realisieren. Diese schematische Zeichnung zeigt zunächst nur den prinzipiellen Aufbau einer innen liegenden Steuerung (anstelle obigen Zahnkranzes großen Druchmessers).
Centripetalpowerspider
Bild EV CPS 27 zeigt nochmals obige Konzeption. Nun aber ist die erforderliche Gleich-Gewichtigkeit der Massen von Rotor und Rotorträger hervor gehoben, indem beide als gleich große Kreise dargestellt sind (natürlich können real andere Formen eingesetzt werden). Alle Elemente sind über Hebel und Gelenke miteinander verbunden, wie oben beschrieben wurde.
Der Abtriebsträger (AT) ist hier kürzer ausgelegt. Damit wird vermieden, daß bei seiner Verzögerung auch die Rotormasse nach hinten gezogen wird bzw. ist damit garantiert, daß die Rotormasse nur einwärts auf einen kleineren Radius geführt wird.
In diesem Bild bei A sind zwei symmetrisch angeordnete Rotoren dargestellt (also nicht mehr ein Rotor in verschiedener Position wie in den vorigen Bildern). In diesem Bild oben sind beide Rotoren in ihren äußeren Bahnpunkten. Je Zeiteinheit soll das System eine halbe Umdrehung ausführen.
Wenn nun der Abtriebsträger (AT) verzögert wird, durchläuft er z.B. nurmehr 170 Grad in dieser Zeiteinheit. Diese Situation ist im Bild unten bei B dargestellt. Diese reduzierte Drehung ist z.B. an dem mit D gekennzeichneten Abtriebslager zu erkennen (im oberen und unteren Bildabschnitt). Damit werden die Rotormassen nach innen gezogen, erkennbar z.B. an dem mit C gekennzeichneten Rotor (wiederum oben und unten markiert). Andererseits wird damit die Masse des Rotorlagers eine beschleunigte Drehung ausführen, erkennbar z.B. an dem mit E (oben wie unten) gekennzeichneten Rotorträger.
Dieses System wird also während einer Umdrehung eine Abfolge der in diesem Bild oben (A) und unten (B) dargestellten Positionen einnehmen. Es ist nun klar ersichtlich, daß alle oben beschriebenen Kräfte nahezu tangential wirksam werden können. Diese Version dürfte darum wesentlich effektiver sein als die zur Herleitung des Prinzips oben dargestellten.
Machbarkeit
Natürlich wird diese Grund-Konzeption des Centripetalpowerspiders (bzw. der innenliegenden Steuerung) in technisch nahezu beliebig vielen Varianten zu realisieren sein. Wie oben angegesprochen, müssen dabei z.B. keinesfalls alle Achsen in vertikale Richtung weisen. Mit diesem Bild EV CPS 28 soll nur die prinzipielle Machbarkeit eines solchen verschachtelten Hebelsystems schematisch aufgezeigt werden (wobei nochmals die Systemachse in vertikaler Ausrichtung unterstellt ist).
Links oben im Bild ist nochmals obiger mit C gekennzeichnete Rotor (RO) in größerem Maßstab gezeichnet. Er weist im Prinzip kreisrunde Form auf. Unten ist er mit einem Hebel fest verbunden, der bis zu seinem Lager (RL) im Rotorträger (RT) reicht.
Andererseits weist der Rotor eine Aussparung (gestrichelte Linien) auf, in welche der Abtriebshebel (AH) hinein reicht und darin beide Elementen durch das Hebellager (HL) miteinander schwenkbar verbunden sind. Der Schwenkbereich kann z.B. durch die Dimensionierung dieses Ausschnittes bestimmt werden.
Rechts oben in diesem Bild ist eine Seitenansicht dieses Rotors dargestellt. Darin ist wiederum die Aussparung und das Hebellager durch gestrichelte Linien markiert. Nach unten weist der Rotors diesen Fortsatz aus bis zum Rotorträger mit seinem Rotorlager.
Im Bild unten links ist eine Sicht von oben auf den Rotor dargestellt. Mit dem Abtriebshebel (AH) ist er über das Abtriebslager (AL) schwenkbar verbunden mit dem Abtriebsträger AT), welcher in dieser Stellung senkrecht über der Systemachse (SA) steht.
Der Rotorträger ist im Prinzip analog gebaut mit wirksamer Masse ebenfalls in Kreisform. Auch er weist eine entsprechende Aussparung auf, in welche der Rotorhebel hinein reicht bis zum Rotorlager (siehe oben links im Bild).
In diesem Bild rechts unten ist dieser Rotorträger nun ebenfalls von oben zu sehen. Wiederum sind die Aussparung und das Rotorlager durch gestrichelte Linien skizziert. Der Rotorträger muß sich um die mittige Welle (also um die Systemachse) frei drehen können (im Rahmen des zulässigen Schenkbereiches). Die Lagerung des Rotorträgers muß dazu auf anderer axialer Ebene erfolgen. Hier beispielsweise sind dazu symmetrisch zwei hebelförmige Fortsätze beidseits vom Abtriebsträger vorgeschlagen.
Schon aus dieser einfachen Zeichnung ist also ersichtlich, daß die wesentlichen Elemente auf engem Raum angeordnet werden können. Die wirksamen Massen machen dabei einen relativ großen Teil des Bauvolumens aus, während alle anderen Elemente relativ klein dimensioniert sind.
Zum Anfahren des Systems muß die mittige Welle in Drehung versetzt werden (und damit der Antriebsträger). Durch die Aussparungen im Rotor bzw. Rotorträger ist der Schwenkbereich zwischen allen Teilen begrenzt, sodaß bald alle Teile synchron hochgefahren werden. Wenn die Nenndrehzahl erreicht ist, kann durch phasenweise Verzögerung der mittigen Welle (bzw. des Abtriebsträgers) die nutzbare Energie abgeführt werden.
Pulsieren
In dieser einfachen Animation sind nurmehr zwei Rotor-Massen (grün) und zwei zugehörige Rotorträger-Massen (blau) im Bewegungsablauf dargestellt. Wenn man sich auf einen Rotor konzentriert, kann man dessen Hinein-Schwenken und Hinaus-Fallen erkennen (jeweils etwa 180 Grad, beide spiegelbildlich), also Bewegung auf unterschiedlichen Radien, d.h. auf spiraliger Bahn.
Viel schwieriger zu erkennen ist das zugleich gegebene Voraus-Eilen und Zurück-Fallen der Rotorträger während ihrer Drehung. Sie bewegen sich auf konstantem Radius, aber mit wechselnder Geschwindigkeit.
Dieses System ist damit in zwei Dimensionen pulsierend, einerseits einwärts-auswärts und andererseits vorwärts-rückwärts, beides während des generellen Drehens. Diese Bewegung erscheint ´lebendig´, wenngleich hier in simple Mechanik gezwungen.
Tatsächlich ist dieses die Grundform aller Bewegung im Universum, beispielsweise ist das die wesentliche Bewegungsform eines Atoms. Es dreht sich nichts konstant, sondern auf spiraligen Bahnen (zudem stets in zwei Richtungen zugleich mehr oder weniger krümmend) und es dreht sich nichts mit konstanter Geschwindigkeit, sondern fortwährend wechselnden Geschwindigkeiten). Es drehen sich auch keine Teile (wie diese mechanischen hier), weder Elementarteilchen noch sonstig Abgegrenztes, es bewegt sich nur unteilbarer Äther in sich - aber das ist Thema der Äther-Theorie, die nächstens wesentlich detailiert wird.
Überschuss am Katapult
Hier soll nur noch einmal darauf hingewiesen werden, woher dieser Überschuß an Energie auch bei simpler Mechanik kommt. Die Hebelgesetze gelten uneingeschränkt bei jeglicher Art von Getrieben, bei starren wie bei gelenkigen. Aber bei letzteren kann Materialspannung einen wesentlichen Beitrag leisten.
In Bild EV CPS 30 links ist oben erwähnter Katapult schematisch dargestellt. Um die Systemachse (SA) ist ein zweiarmiger Hebel drehbar. Am kürzeren Arm (AT) wird Gewicht (schwarzer Punkt) installiert als antreibende Kraft. Am längeren Hebel (RT) wird außen ein Rotor (RO) schwenkbar angebracht mit dem Geschoß (MP). Wenn die Wippe frei gegeben wird, fällt das Gewicht nach unten, der Rotorarm schwenkt nach oben (gestrichtelte Kreissegmente), das Geschoß wird auf spiraliger Bahn (grüne Kurve) beschleunigt und fliegt letztlich tangential davon.
Entscheidend ist dabei, daß die Beschleunigung der Masse (MP) anfangs nicht die gesamte Gewichtskraft erfordert, sondern vorwiegend durch radialen Zug des Rotorträgers erreicht wird. Der erforderliche Kraftaufwand ist relativ gering (bedingt durch den spitzen Winkel zwischen Rotorträger und Rotor). Das Antriebsgewicht kann somit anfangs nahezu frei fallen, erst zu einem späteren Zeitpunkt wird die (nun größere) kinetische Energie in Beschleunigung umgesetzt.
Um diesen Zugewinn zu verdeutlichen, stelle man sich die ungeschickte Variante vor: den Rotor als starre Verlängerung des Rotorträgers. In beiden Fällen gelten Hebelgesetze uneingeschränkt, in beiden Fällen ist die verfügbare Antriebskraft die gleiche. Im einen Fall aber plumpst das Geschoß direkt vor dem Gerät herunter, im andern fliegt es davon. Darüber hinaus war bemerkenswert bei Nachbauten dieser Katapulte, daß ein auf Rollen frei bewegliches Gerät nochmals bessere Weiten erzielte. Der Schleuder-Effekt wurde also durch zusätzliches Zurück- und Vorwärts-Bewegen nochmals erhöht.
Defizit beim Biegen
Ein anderes Beispiel geschickter und ungeschickter Handhabung ist z.B. die Aufgabe, einen Stab zu biegen. Geschickterweise spannt man das eine Ende fest und zerrt am anderen Ende. Ungeschickt wäre, den Stab an beiden Enden zu fixieren und mittig per seitlichem Zug die Biegung herstellen zu wollen. Beim Bogenspannen ist z.B. anfangs viel Zug erforderlich (bei straff gespanntem Seil parallel zu einem Stab führt der seitliche Zug zunächst fast nur zu Spannung in Längsrichtung im Stab), später bei günstigerem Winkel kann die weitere Biegung relativ leicht erhöht werden.
In diesem Bild oben rechts bei B das vorige ´ungeschickte Stab-Biegen´ auf das Hebelsystem des Centripetalpowerspiders übertragen. Fixpunkt ist die Systemachse (SA), von der ausgehend der Abtriebsträger (AT) beim Abtriebslager (AL) einen relativ gestreckten Winkel zum Abtriebshebel (AH) bildet. Dieses System wird gestreckt durch die Fliehkraft der wirksamen Masse (MP) des Rotors (RO) beim Hebellager (HL).
Doppelter Gewinn
Es kostet sehr viel Kraft, die Masse an diesem ungünstigen Hebelarm nach innen (also in Richtung Systemachse) ziehen zu wollen (z.B. das Abtrieblager (AL) nach oben ziehen zu wollen). Umgekehrt bedeutet dies aber, daß man am Abtriebsträger (AT) relativ große Kräfte ´heraus-bremsen´ kann. Die beabsichtigte Energie-Gewinnung kann also durch die bewußte Anwendungen eines ´ungünstigen´ Winkels maximiert werden.
In diesem System finden Relativbewegungen während der generellen Drehbewegung statt. Diese Drehbewegung ist hier nicht dargestellt. Um besser vergleichen zu können, stellt das Bild unten rechts bei C in diesem Sinne nochmals ein ´Standbild´ dar, d.h. zeigt nur die relativen Veränderungen. Gegenüber der Situation bei B wurde der Abtriebsträger (AT) nach hinten (hier oben) gedreht, das Abtriebslager (AL) beschreibt dabei eine Kreisbahn (gestricheltes schwarzes Kreissegment) um die Systemachse. Die Masse (MP) wird dabei ziemlich linear (bzw. in radialer Richtung) zur Systemachse hin gezogen (gestrichelte grüne Linie).
Damit wurde die gewünschte Energie durch Abbremsen gewonnen und zugleich hat die Rotor-Masse ihr überschüssiges Drehmoment auf die Masse des Rotorträgers (RT) übertragen. Das Rotorlager (RL) wurde darum auf seiner Kreisbahn (gestrichelt blauer Kreisbogen) um die Systemachse nach vorn beschleunigt. Die Summe der Bewegungsenergie von Rotor und Rotorträger ist unverändert.
Nun aber ist (spiegelbildlich) die Situation der geschickten Katapult-Anordnung gegeben: Rotor und Rotorträger bilden einen spitzen Winkel. Damit kann die Masse (MP) wieder beschleunigt werden, zunächst vorwiegend durch Spannung in radiale Richtung im Rotorträger. Es wird also keinesfalls die gesamte kinetische Energie aus voriger Beschleunigung des Rotorträgers wieder beansprucht beim nun erfolgenden Hinaus-Schleudern der Rotor-Masse.
Wie oben beschrieben, schwingt dieses System zwischen den Zuständen bei B und C hin und her (real natürlich innerhalb der generellen Systemdrehung). Die kinetische Energie beider wirksamen Massen bleibt in Summe stets erhalten. Die Energie aus dem Heraus-Bremsen ist rein zusätzlich. Darüber hinaus behält das System genügend Eigendynamik zur Drehzahlerhaltung durch den Schleuder-Effekt.
Je nach Anwendung kann entschieden werden, welcher Anteil des Energie-Überschusses direkt aus dem System abgeführt werden soll und welcher Anteil für die Selbst-Beschleunigung im System verbleiben soll. Steuerbar ist das durch die Relation der Gewichte und Längen aller Hebelarme sowie Winkel und Umfang des Schwenkbereiches, nach Berechnung entsprechender Simulationsprogramme.
Abschluß
Zweifel an der theoretischen Möglichkeit rein mechanischer (und effektiv arbeitender) Perpetuum Mobile dürfte damit grundsätzlich beendet sein. Die hier aufgezeigten Gesichtspunkte sollten ausreichen, um versierte Bastler, weitsichtige Unternehmer, clevere Studenten und professionelle Fachleute für diese Thematik zu interessieren. Dann dürfte auch das Problem der Optimierung und konkreten Realisierung rein mechanischer Energie-Generatoren bald gelöst sein. Ich will mich darauf beschränken, nur noch eine sehr kompakte Version zu beschreiben und einige andere Anwendungen des Impuls-Prinzips ansprechen im folgenden Kapitel Impuls-Maschinen. Danach werde ich dieses Thema abschließen und andere werden es zuende bringen.
Evert / 26.04.2002
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