Unmittelbar nachdem ich den Sonnenrad-Motor veröffentlicht hatte, sandte mir Kollege Adalbert Zwirchmayr dieses Bild mit der erstaunlichen Analogie zum Kornkreis des Sonnenrads. Er hat diese ´Impression´ vor Jahren gemalt und hatte den Eindruck, daß dieser Symbolik eine wichtige Bedeutung zukommt. Er konnte dies in seinen Untersuchungen zu höchst wirkungsvollen Propellern nicht unmittelbar verwenden und war nun überrascht, meine Interpretation dieses Sonnenrads als Motor zu erfahren.Für mich steht dieses vielfarbige Bild für die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Realisierung dieses Prinzips. Im vorigen Kapitel Sonnenrad-Motor wurde auf die Möglichkeit hingewiesen, daß das erforderliche Kurbelgetriebe auch auf nur einer axialen Ebene baubar ist. Das Prinzip dieses Kurbel-Scheiben-Getriebes mit in sich integrierten Elementen soll in diesem Kapitel hier dargestellt werden.
Umfassende Lager
In Bild EV CPS 81 ist dieses Kurbelgetriebe schematisch dargestellt. In einem Gehäuse (hier nicht dargestellt) ist drehbar um die Systemachse (SA) eine Systemwelle (SW) gelagert, wie die Welle eines normalen Kurbelgetriebes. Bei normalen Kurbelwellen weisen paarige Kurbelarme von der Welle radial nach außen und an deren äußeren Enden ist das Kurbellager installiert.
Hier ist dieses Kurbellager (KL) so groß angelegt, daß es die Welle mit einschließt. Der Mittelpunkt dieses scheibenförmigen Kurbellagers ist die Exzenterachse (EA). Der ´Hub´ dieses Kurbelgetriebes ist die doppelte Distanz zwischen Systemachse und Exzenterachse.
Bei normalen Kurbelgetrieben ist um das Kurbellager drehbar die Pleuelstange gelagert (deren anderes Ende z.B. im Kolben schwenkbar gelagert ist mittels eines Pleuellagers). Auch hier umfaßt die Pleuelstange (PS) das Kurbellager und auch hier ist etwas entfernt von diesem die Achse des Pleuellagers angelegt, hier Kurbelachse (KA) genannt.
Die Pleuelstange selbst ist hier aber nicht als Hebelarm angelegt, sondern als Scheibe konzentrisch um diese Kurbelachse. Die äußere Kontur dieser Pleuelstange stellt somit das Pleuellager (PL) dar, welches normalerweise z.B. vom Kolben umfaßt würde, hier entsprechend im Rotor zu installieren ist.
In der bei A (im Bild links oben) dargestellten Position ist die Exzenterachse wie die Kurbelachse links von der Systemachse gezeichnet. Hier weisen also die Scheibe des Kurbellagers und der exzentrische Ring der Pleuelstange nach links. Die Kurbelachse ist damit weit links angeordnet, so daß die wirksame Masse des Rotors damit maximale Distanz zur Systemachse aufweisen wird.
Im laufenden Betrieb des Sonnenrad-Motors muß die Kurbelwelle langsamer drehen als der Rotorträger (und eingebettet in diesem der Rotor). Der Rotor dreht damit um die Kurbelwelle. Diese relative Drehung um das (in diesem Bild stets nach links weisende) Kurbellager ist in vier Phasen dargestellt.
Bei B (im Bild links unten) weist die Pleuelstange nach unten, d.h. die Kurbelachse dreht um die Exzenterachse (gestrichelter Kreis mit Pfeil), d.h. die Distanz zur Systemachse wird geringer. Bei weiterer Drehung (C, im Bild rechts unten) weist die Pleuelstange nach rechts, die Kurbelachse ist nun deckungsgleich zur Systemachse.
In diesr Phase von A bis C wird also die wirksame Masse nach innen zur Systemachse gezogen, entgegen gesetzt zur Richtung ihrer Fliehkraft, d.h. diese würde hier auf dem Kurbellager lasten, also die Exzenterachse vorwiegend (und rein tangential bei B) nach unten ziehen.
In der nachfolgenden Auswärtsphase (von C über D zurück nach A) bewegt sich die Kurbelachse in Richtung der Fliehkraft, so daß dort ein weit geringeres Drehmoment an der Kurbelwelle auftreten wird.
Bei diese Konstruktion eines Kurbelgetriebes sind also die verschiedenen Elemente auf nur einer axialen Ebenen angeordnet: fest (aber aysmmetrisch) mit der Systemwelle verbunden ist die Scheibe des Kurbellagers und um diese kreisrunde Scheibe herum ist der exzentrische Ring der Pleuelstange drehbar angeordnet. Die Außenseite dieses Rings stellt das Pleuellager dar, um welches in gleicher axialer Ebene nun der Rotor mit der wirksamen Masse anzuordnen ist.
Sichelform
In Bild EV CPS 82 ist diese Getriebe nochmals dargestellt: um die Systemachse (SA) drehbar ist die Systemwelle (SW). Auf dieser fest montiert ist die runde Scheibe des Kurbellagers (KL), konzentrisch zur Exzenterachse (EA). Um das Kurbellager ist drehbar die Pleuelstange (PS), deren äußere Kontur konzentrisch zur Kurbelachse (KA) ist.
Die Pleuelstange ist nun eingebettet in das Pleuellager (PL), welches ein kreisförmiger Ausschnitt im Rotor (RO) darstellt. In diesem Bild ist oben die gestreckte Situation dargestellt, d.h. die wirksame Masse (MP) des Rotors ist hier in ihrer äußersten Position.
Der Rotor ist (in etwa) als Kreissegment dargestellt mit einer im Prinzip sichelförmigen Anordnung der wirksamen Masse. Der Rotor ist schwenkbar im Rotorlager (RL), welches ein kreisförmiger Ausschnitt im Rotorträger (RT) darstellt, konzentrisch um die Rotorachse (RA). Diese Rotorachse sollte so angelegt sein, daß sie zur Systemachse wie zur Kurbelachse gleichen Abstand aufweist. (Als eine Alternative für die Bewegung des Rotors verläuft in manchen Kornkreisbildern der Kreisbogen des Rotorlagers auch durch die Systemachse).
In diesem Bild unten ist die Situation dargestellt, in welcher die Masse nach innen gezogen ist (entsprechend obiger Situation C). Im Vergleich zur gestrichelten Linie durch die Systemachse ist zu erkennen, wie in der Einwärtsphase die Masse nach innen wie auch etwas nach vorn bewegt wird.
In diesem Bild unten ist schematisch ein Längsschnitt durch zwei Module dargestellt, entsprechend den beiden oben dargestellten Positionen. Von der Systemwelle (SW) weisen beide Kurbellager (KL) hier nach links. Um dieses Kurbellager dreht die Pleuelstange (PS), welche eingebettet ist im Rotor (RO). Der Rotor wiederum ist schwenkbar belagert im Rotorlager (RL) des Rotorträgers (RT).
Jedes Modul ist auf nur einer axialen Ebene angeordnet, mehrere solcher Module können (entsprechend versetzt) neben einander angeordnet werden. Am Rotorträger muß der geringfügige Antrieb zur Überwindung von Reibung eingebracht werden (und zur Steuerung der generellen Drehzahl des Systems). An der Systemwelle kann das Drehmoment des Abtriebs abgenommen werden. Details der Betriebsweise wie der prinzipiellen Wirkungsweise sind in den vorigen Kapiteln beschrieben.
Kompakt und wirkungsvoll
In dieser Animation dreht die Scheibe des Kurbellagers (grau) exzentrisch um die zentrals Systemachse. Die hier sichelförmig gezeichnete Pleuelstange (rot) dient lediglich zum Ausgleich zwischen der Drehbewegung des Kurbellagers und der Schwenkbewegung des Rotors (grün) im Rotorträger (blau).
Die relative Drehung des Rotors im Rotorträger sind lediglich etwa 15 Grad. Während einer Drehung der Kurbelwelle (grau) dreht der Rotorträger (blau) zwei mal. Während einer Umdrehung wird der Rotor nach innen gezogen und es ergibt sich positives Drehmoment an der Kurbelwelle. Während der nächsten Umdrehung kann der Rotor wieder nach außen fallen und ergibt nur ein wesentlich kleineres negatives Drehmoent.
Wenn mehrere solche Module phasenversetzt arbeiten, ergibt sich ein absolut ruhiger Lauf. Dieser Motor ist also sehr kompakt zu bauen und kann mit hoher Drehzahl gefahren werden. Selbstverständlich kann hier nur das Bauprinzip dargestellt werden und sind natürlich alle Relationen zu optimieren. Unter den vielen Möglichkeiten zur Realisierung eines Perpetuum Mobile der Dritten Art ist aber dieser Sonnenrad-Motor mit Kurbel-Scheiben-Getriebe eine sehr wirkungsvolle Variante.
Evert / 16.07.2002
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