In den vorigen Kapiteln der Fluid-Technologie ging es lediglich um Verbesserungen von bereits bekannten Konstruktionen der Strömungslehre. Neu war in diesen Abhandlungen lediglich die konsequente Organisation von Bewegungsprozessen hinsichtlich der Anwendung von Druck und / oder Sog.
Neu war bei diesen Überlegungen, dass die normale chaotische Molekularbewegungen mittels Unterdruck-Bereich in geordnete Strömung zu verwandeln ist und damit die enorme Geschwindigkeit der Molekularbewegung zur Beschleunigung gegebener technischer Strömungen beiträgt - mit vorteilhafter Nutzung in diversen Anwendungen.
In diesem Kapitel hier kommen aber vollkommen neue Gesichtspunkte hinzu, die bislang in gängigen Strömungs-Maschinen kaum beachtet wurden. In der gängigen Strömungslehre ist bevorzugtes Ziel, möglichst gleichförmige, stationäre Strömungen zu erreichen. Sehr viel wirkungsvoller jedoch können pulsierende Strömungen oder pulsierende Stoßwellen in Fluiden sein.
Zeitweilig geschlossener Auslass
Bei herkömmlichen Wasser-Turbinen muss Strömung an den Schaufeln anliegen und anschließend muss das Wasser möglichst frei abfließen können, sonst gibt es Rückstau und der Wirkungsgrad sinkt drastisch.
Schauberger aber hat praktisch bei all seinen Repulsinen und Heimkraftwerken an deren Abfluss lamellenförmige ´Kiemenbleche´ angebracht, deren Funktion kaum einsichtig war. Denn damit wird der Durchsatz zeitweilig unterbrochen, ganz im Gegensatz zu obigen Grundsätzen im Turbinenbau.
Im Kapitel Eck-Ring-Turbine habe ich Untersuchungen angestellt über die Wirkung dieses zeitweiligen Verschlusses: am Auslass besteht eine vorwärts-auswärts gerichtete Strömung. Wenn diese zeitweilig abgestoppt wird, kann diese Strömung nur tangential nach vorn ausweichen, d.h. das Wasser eilt im Drehsinn des Systems voraus. Wenn danach der Auslass wieder geöffnet wird, fällt dieses Wasser mit erhöhter Geschwindigkeit nach außen (wo seine kinetische Energie durch Umlenkung an Schaufeln in mechanische Drehbewegung zu überführen ist).
Es ist also keinesfalls so, dass am Auslass von Turbinen eine möglichst kontinuierliche Strömung gegeben sein muss. Der Wirkungsgrad von Turbinen kann vielmehr wesentlich gesteigert werden, wenn die Strömung zeitweilig unterbrochen bzw. damit im Drehsinn des Systems nach vorn umgelenkt wird.
Rückschlag in Leitungen und Turbinen
Wenn man einen Wasserhahn rasch schließt, gibt es einen gewaltigen Knall durch das ganze Haus. Im Leitungssystem z.B. städtischer Wasserversorgung ist dieser ´Knall-Effekt´ aus abruptem Stau häufigste Ursache für Defekte.
Analog dazu arbeitet eine sehr alte Maschine: der Hydrostatische Widder (siehe Bild rechts). In einem Fallrohr (FR) strömt Wasser nach unten, bis ein Ventil (FV) rasch geschlossen wird. Der Strömungsdruck wird reflektiert und bewirkt in einem Steigrohr (SR) ein Ansteigen der Wassersäule - über den Wasserspiegel im Fallrohr hinaus.
Maschine dieser Art werden z.B. im Gebirge benutzt, um Wasser pulsierend hoch zu pumpen (wobei ein Ventil im Steigrohr (SV) das Absinken verhindert). Man kann das rasche Ansteigen der Wassersäule im Steigrohr auch zur Erzeugung von Druckluft (DL) verwenden (mittels Rückschlagventilen im Druckluft-Bereich).
Diese Druckwelle durch Abblocken einer Strömung muss ebenso in einem rotierenden System nutzbar sein. Im Kapitel Rückschlag-Turbine habe ich diese Aspekte diskutiert und entsprechende Konstruktionen vorgeschlagen. Der Bewegungsablauf muss so organisiert werden, dass der Rückschlag im Drehsinn erfolgt, also Drehmoment erzeugt.
Der Schlag kann abgemildert werden, wenn die Druckwelle in einem Druckluftbereich zwischen gespeichert wird. Wenn anschließend der Auslass wieder geöffnet wird, drückt die Druckluft das Wasser hinaus und erzeugt damit nochmals positives Drehmoment.
Meine Entwürfe in obigem Kapitel Rückschlag-Turbine (wie auch des folgenden Kapitels Puls-Turbine) weisen ziemlich komplexe Bauformen auf, weil in Anlehnung an Schauberger´s komplizierte Maschinen entwickelt. Das klare Prinzip des Rückschlags im Wasser und Zwischenspeicherung der Energie in einem Druckluftbereich wird letztlich aber in sehr einfachen Bauformen zu realisieren sein.
Pulsierende Beschleunigung
Ein Kernelement von Schauberger´s Repulsine ist ein Rotor, der aus zwei Scheiben mit wellenförmigen Oberflächen besteht. Zwischen diesen konzentrischen Wellen strömt Fluid von innen nach außen. Der Bewegungsraum des Fluids sind also keine allseits geschlossenen Rohre oder Kanäle (wie zwischen Schaufeln einer Turbine oder Pumpe), der Bewegungsraum stellt vielmehr einen runden, flachen Zylinder dar mit wellenförmiger Ober- und Unterseite. Schauberger hat diese Form vielfach beschrieben, aber dennoch blieb die wirkliche Funktion unklar.
Im Kapitel Puls-Turbine habe ich den Bewegungsablauf in diesem Bauelement analysiert. Das Fluid kann im Bereich von Wellental und Wellenberg sich radial nach außen bewegen, an den Flanken jedoch wird diese Bewegung behindert, so dass sich eine nach außen pulsierende Strömung ergibt. Das Fluid kann zeitweilig nach außen fallen bzw. wird durch nachdrückendes Fluid oder aus einem Druckbereich radial nach außen gedrückt. Zugleich wird es durch die rotierenden Scheiben in tangentiale Richtung gelenkt, das Fluid fließt also insgesamt auswärts-vorwärts.
Wenn nun die Auswärts-Komponente behindert wird an obigen Flanken, kann der Staudruck der Strömung nur vorwärts im Drehsinn des Systems ausweichen. Das Fluid rotiert damit letztlich schneller als die Scheiben drehen, d.h. die Wirkung wird umgekehrt: die rotierenden Scheiben bringen nicht mehr das Fluid in Drehbewegung, sondern das schneller rotierende Fluid zieht die Scheiben mit.
Die pulsierende Bewegung in diesem wellenförmigen flachen Zylinder stellt eine ´weiche´ Form obigen harten Rückschlags (z.B. beim Hydrostatischen Widder) dar, wobei durch diesen relativen Rückstau radialer Bewegungsrichtung eine Beschleunigung in tangentialer Bewegungsrichtung entsteht.
Darüber hinaus ergibt die mäanderförmige Bewegung des Fluid in diesem gewellten, flachen Zylinder fortwährend eine Bewegung entlang einer zurückweichenden Fläche. In diese Sogbereiche fällt Fluid mit Molekulargeschwindigkeit, trägt diese als beschleunigende Komponente praktisch ständig zur Beschleunigung der Strömung bei (wie in vorigen Kapiteln beschrieben).
Analog obiger Rückschlag-Turbine fließt letztlich diese im Drehsinn des Systems beschleunigte Strömung durch Düsen und obige ´Kiemenbleche´ wiederum pulsierend ab. Die Düsen sind rückwärts gerichtet, so dass mittels Rückstoß das Drehmoment resultiert.
Schauberger wollte stets selbstlaufende ´Heimkraftwerke´ bauen, er hat dieses Prinzip aber auch als Antrieb ´fliegender Scheiben´ erprobt - und eine dieser Maschinen soll durch das Dach der Werkstatt davon geflogen sein. Es ist fraglich, was davon wirklich wahr ist. Sicher ist, dass sowohl das ´Dritte Reich´ als auch die Siegermächte daran stark interessiert waren (Details sind in der Literatur verfügbar).
Schauberger nannte Maschinen dieser Bauart ´Repulsine´, aber erst mit obiger Analyse der Bewegungsabläufe und Effekte wird dieser Begriff erklärbar: das zeitweilige Zurück-Drängen und Umlenken radialer Strömungskomponenten ergibt beschleunigte Strömung im Drehsinn des Systems, die durch pulsierenden Abfluss nochmals verstärkt und zugleich genutzt wird zur Erzeugung von Drehmoment.
In Zusammenhang mit diesen Analysen habe ich begonnen, die Bewegungen von Körpern und Fluid zugleich auch als Bewegung von Äther zu betrachten. Die dort angeführten Überlegungen stellen aber nur erste Ansätze dar, weil noch immer vom Denken ´hier-Materie / dort-Äther´ geprägt. Erst in späteren Kapiteln fand ich zu einem Denken nur mehr von Bewegung des Äthers im Äther (siehe Abschnitt ´Äther-Physik´ weiter unten).
Wasserstrahl gegen Druckluft
Schauberger hat in Zeichnungen und Konstruktionen praktisch immer auch ´Druckbereiche´ angeführt, deren wirkliche Funktion aber wiederum nie klar wurde. In aufwändigen Analysen habe ich versucht, die Notwendigkeit und Wirkung dieser Überdruck-Bereiche zu ergründen. Ausgangsbasis dieser Überlegungen ist ein simples wohlbekanntes Experiment der Strömungslehre (im Bild links).
Ein Wasserbehälter in Form eines senkrechten Zylinders ist drehbar um seine Längsachse gelagert. Unten im Behälter sind Rohre angebracht, die radial nach außen weisen, dann aber gebogen sind, so dass die Düse in tangentiale Richtung weist. Das Wasser fließt durch die Rohre ab und durch Rückstoß wird der gesamte Zylinder in Drehung versetzt. Wenn das gesamte Wasser abgelaufen ist, kommt das System durch Reibung zum Stillstand. Anhand dieses Experiments können wirksame Kräfte usw. gut dargestellt bzw. berechnet werden.
Bekanntlich kommt z.B. der Rückstoß zustande, weil dem Wasserdruck an der vorderen Rohrwandung am Düsenmund kein entsprechender Luft-Gegendruck gegenüber steht. Im Düsenmund existiert Staudruck, welcher der kinetischen Energie der dortigen Strömung entspricht. Diese ist im Prinzip proportional zur dort austretenden Masse und im Quadrat abhängig von der Geschwindigkeit.
Diesem Staudruck würde der statische atmosphärische Druck entgegen stehen - wenn die Luft am Düsenmund ruhend wäre. Tatsächlich aber reißt der Wasserstrahl die umgebende Luft mit sich, so dass sich praktisch ein Luft-Ringwirbel um den Düsenmund und entlang des Wasserstrahls ausbilden und beständig existieren wird. Es steht am Düsenmund also keinesfalls der statische Luftdruck direkt gegenüber, der Wasserstrahl wird vielmehr von einer gleichgerichteten Luftströmung begleitet, bis der Strahl im Auffangbecken in die dortige Wasserfläche eintaucht bzw. bis die Luft im Ringwirbel wieder zurück fließt.
Bei diesem bekannten Experiment würde also auch dann noch Wasser abfließen, wenn im Auslassbereich ein Luft-Überdruck gegeben wäre. Luft ist tausendmal leichter als Wasser, also wird der Wasserstrahl diese Luftbewegung erzeugen auch in einem Behälter mit erhöhtem Luftdruck.
Im obigem Bild rechts ist das Experiment umgedreht: das Wasser wird von unten nach oben zu den Düsen gedrückt - durch den im gesamten System gegebenen erhöhten Druck (der Druckluftbereich ist grün markiert). Das Wasser fließt weiterhin aus den Düsen, weil nach wie vor dem Staudruck des dortigen Wasserstrahls kein entsprechender Luftdruck entgegen steht (sondern gleichsinnige Luftbewegung).
Die Funktion der Schaubergerschen Druckbereiche ist also die Förderung von Fluid zurück nach oben. Im Kapital Druckluft-Wasserturbine ist die Analyse des Druckbereichs von Schauberger´s Heimkraft dargestellt und ich habe dazu eine auf den wesentlichen Effekt reduzierte Konstruktion dargestellt (die aber durchaus noch einfacher zu gestalten sein wird).
Resonantes Pulsieren
Die vorigen Erklärungen des Begriffs ´Repulsine´ wie der ´Druckbereiche´ in Schauberger´s Unterlagen fanden kaum Interesse. Nur ein exzellenter Fachmann bestätigte meine Analysen und Behauptungen umgehend: Rainer Schmieg. Dieser Mann hat viele Erfindungen und Patente gemacht und stellt darüber hinaus höchst komplizierte Bauteile und Produkte her. Einer der ungewöhnlichen Maschinen ist seine Resonanz-Turbine, bei welcher der Rotor frei im Medium rotiert (also ohne mechanische Lagerung).
Als versierter Maschinenbauer hat er die komplexen Bauteile zur Erzeugung obiger Effekte ins Gehäuse verlagert, so dass der Rotor im Prinzip nur noch ein einfaches Bauteil ist. Darüber hinaus verwendet er keinen Druckluft-Bereich zur Zwischenspeicherung des Rückschlags, sondern lässt die Druckwelle direkt durchs Wasser laufen und spiegelt sie so, dass resonante Schwingung im Medium entsteht.
Ich habe seine Konzeption aufgegriffen und so erweitert, dass damit ein wirklich selbstlaufender Motor entsteht. Im Prinzip fördert Druckluft (DL) in einem Zufluss (ZU) das Wasser (WA) die wenigen Zentimeter hoch zur Düse (DÜ). Durch den drehenden Rotor (RO) über der Düse wird diese alternierend geöffnet und geschlossen.
Die Strömung bei geöffneter Düse wird abrupt gestoppt und es kommt zum Rückschlag. Die Druckwelle läuft im Rückschlagraum (RR) zurück, wird an der Rückwand gespiegelt und läuft wieder zur Düse nach vorn. In diesem Moment wird die Düse geöffnet und das Wasser tritt dort mit Schallgeschwindigkeit aus. Dieser harte Strahl wird an einer Turbinen-Schaufel (TS) umgelenkt (womit Drehmoment erzeugt wird) und fließt seitlich ab. Im speziell geformten Schaufelkanal existiert ein stationärer Wirbel, der keinerlei Gegendruck auf den Wasserstrahl zulässt.
Die Wirkung resonanter Schwingung ist bekannt und wird erfolgreich genutzt z.B. beim Laden von Verbrennungsmotoren. In dieser Resonanz-Turbine wird nicht die technische Strömungsgeschwindigkeit in Drehmoment umgesetzt, sondern die Druckwelle wirkt mit ihrer Schallgeschwindigkeit auf den Rotor. Es steht außer Frage, dass der kinetischen Energie dieser Wasserbewegung ein bisschen mehr Luftdruck (zumal die Luft in gleichsinniger Bewegung ist) ´nichts anhaben kann´. Es ist nur die Frage, ob man das ´wahrhaben´ will und entsprechende Maschinen baut.
Gezeiten machen und nutzen
Im Kapitel Gezeiten-Kraftwerk sind nochmals das Pulsieren wie die Wirkung von Auftrieb, also Beschleunigung und Verzögerung wie die Anwendung von Sog und Druck dargestellt.
Allerdings werden hier die ´Gezeiten´ in einem kleinen Behälter erzeugt, allerdings exakt analog zum Bewegungssystem von Erde und Mond. In der gängigen Literatur werden Ebbe und Flut noch immer mit der Anziehungskraft des Monds erklärt. Andere Erklärungen verweisen auf die Rotation um eine exzentrische Achse (dem Schwerpunkt von Erde plus Mond).
Tatsächlich bewegt sich die Erdoberfläche damit im Raum schneller und langsamer. Die feste Erdkruste muss diesen Beschleunigungen und Verzögerungen folgen, nicht jedoch das leichter bewegliche Wasser der Meere. Nur aufgrund dieser Überlegungen konnte ich erklären, warum es eine große Flut (in Form einer vorwärts rollenden Welle) und eine kleine Flut (im Form einer rückwärts einrollenden Welle) gibt.
Diese Bewegungsabläufe und deren Nutzung (auch rein mechanisch) sind in diesem Kapitel Mond-Motor und Gezeiten-Kraftwerk dargestellt. Das Getriebe zur Simulation der Erde-Mond-Bewegungen ist bereits eine Form der Rotorsysteme, die in einem folgenden Abschnitt dargestellt werden.
Zusammenfassung
Diese Nachträge zur Fluid-Technologie brachten also neue Gesichtspunkte ein, die bislang in der gängigen Strömungslehre kaum beachtet bzw. deren Effekte nicht konsequent in gängigen Maschinen genutzt wurden. Aber gerade erst aus diesen pulsierenden Prozessen lässt sich ein Mehr an Nutzen erzielen.
Im nächsten Kapitel sind meine wichtigsten Beiträge zur Fluid-Technik nochmals als Zusammenfassung aufgelistet.
Evert / 18.01.2004
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