Im vorigen Kapitel Räder auf bewegten Bahnen wurden die Bewegungsabläufe von Rädern untersucht, die in runden, sich ebenfalls drehenden Bahnen abrollen. Aufgrund unterschiedlicher Geschwindigkeiten der Massepunkte sind stets unterschiedliche Beträge und Richtungen der Trägheit gegeben. Daraus ergeben sich diverse Effekte mit höchst unterschiedlichen Kräften, die letztlich zur Selbstbeschleunigung solcher Systeme führen. In diesem Kapitel hier sollen Konstruktionen entwickelt werden zur Nutzung dieser Effekte.
Sichelgetriebe
Zunächst ist die Führung und Lagerung der Rotoren zu diskutieren. Die Konstruktion muß einerseits der wirksamen Masse (beschränkte) Freiheit ihrer Bewegungen gestatten. Andererseits müssen überschüssige Kräfte in nach außen wirksames Drehmoment transformiert werden.
In Bild EV SKM 71 bei A ist eine exzentrische Wand (EW) dargestellt als konzentrischer Kreis um die Exzenterachse (EA). Exzentrisch darin muß ein Rotorlager (RL) gegeben sein, z.B. in Form eines Bolzens, mittels dessen der Rotor geführt wird.
Innerhalb der exzentrischen Wand rollt der Rotor (RO) ab. Der Rotor weist einen Außenumfang konzentrisch zur Rotorachse (RA) auf. Sein Durchmesser ist relativ groß, so daß der Rotor über die Exzenterachse wie über das Rotorlager hinaus ragt.
Exzentrisch im Rotor ist eine runde Bohrung angebracht, deren Mittelpunkt die Exzenterachse ist. Der Rotor weist also die Form eines exzentrischen Rings auf. Dieser Ring liegt einerseits mit seiner Außenseite an der exzentrischen Wand an, andererseits liegt er mit seiner Innenseite am Rotorlager an.
Bei gegebener Position des Rotorlagers innerhalb der exzentrischen Wand kann der Rotor verschiedene Positionen einnehmen, z.B. etwas nach rechts geneigt sein, wie bei B dargestellt ist. Der Rotor kann damit hinter einer gegebenen Bewegung zurück bleiben oder auch dieser voraus eilen.
Der Rotor sollte aber nicht alle Positionen einnehmen können, sondern muß innen am Rotorlager und außen an der exzentrischen Wand immer anliegend bleiben. Dieses wird z.B. erreicht, wenn die restliche Fläche zwischen Rotor und exzentrischer Wand durch ein sichelförmiges Element ausgefüllt ist (AS, äußere Sichel), wie bei C dargestellt ist.
Auch die verbleibende Fläche zwischen Rotor und Rotorlager könnte durch ein entsprechendes Element ausgefüllt sein (IS, innere Sichel), um allseits schlüssige Kraftübertragung zu gewährleisten.
Diese Sicheln lassen weiterhin vorige Bewegungsmöglichkeiten zu, bei geänderter Position des Rotors werden die Sicheln entsprechende Ausgleichsbewegungen ausführen. Innerhalb dieses ´Sichel-Getriebes´ sind also alle Teile ineinander gleitend angelegt.
Die Bewegungsmöglichkeiten des Rotors könnten aber auch eingeschränkt werden, wie beispielsweise bei D dargestellt ist. Im Rotorlager ist hier eine Aussparung (E) angebracht und im Rotor eine entsprechende Erhöhung (F) etwas geringerer Breite. Der Rotor kann dann relativ zum Rotorlager nurmehr in diesem beschränkten Umfang pendeln, hier z.B. um jeweils etwa 15 Grad. Damit hartes Anschlagen vermieden bzw. ein Impuls abgefedert wird, könnten beidseits dieser Noppe elastische Elemente installiert sein.
Aus diesem Bild ist zu erkennen, daß der Rotor dabei eine Pendelbewegung um das Rotorlager ausführen kann. Wie in vorigem Kapitel ausgeführt, darf dann die Masse theoretisch nicht mehr als ein Punkt gedacht werden. Es sind mindestens zwei Massepunkte (MP) zu beachten, wobei die Masse sich auf einer Seite aufwärts, auf der anderen Seite abwärts bewegt.
Gleichsinnig / gegensinnig
Es gibt im Prinzip zwei Arten von Rotorsystemen, die in Bild EV SKM 72 skizziert sind. Zunächst muß es einen Rotorträger (RT) geben, welcher um die Systemachse (SA) dreht. Auf dem Rotorträger muß das Lager (RL) für einen Rotor (RO) installiert sein (wobei auch mehrere Rotoren einsetzbar sind).
Der Rotor kann um ein mittiges Rad (MR) abrollen, wobei beide Räder z.B. als Zahnräder ausgebildet sind. Das mittige Rad kann feststehend als Teil des Gehäuses sein oder aber zu Steuerung der Abläufe vor- und zurück bewegt werden (wie z.B. beim Würth-System). Die Räder könnten auch ungleichförmig sein (wie beim Exzenternoppengetriebe). In jedem Fall werden Rotorträger und Rotor den gleichen Drehsinn aufweisen, wie z.B. im Bild links skizziert. Diese Bewegungsart wird hier Planetenrad-Prinzip genannt.
Felix Würth experimentiert seit Jahren mit Planetenrad-Systemen, wobei er klare Overunity (d.h. weniger Energie-Input als Output) nachweisen kann. Durch die Steuerbewegungen am mittigen Zahnrad wird die Auflagebahn verzögert und beschleunigt, nochmals beschleunigt und wieder verzögert. Die Auflage wird dabei unter dem Rotor vor- und zurück bewegt und der Aufwand für diese Steuerbewegungen ist insgesamt zumindest neutral.
Wenn zu Beginn der Einwärtsphase die Auflage kurz verzögert wird, ergibt sich der Rotations-Effekt mit wesentlicher Beschleunigung der Drehbewegung (welche über das Zahnrad als positives Drehmoment auf den Rotorträger übertragen wird und auch die Auflage wieder beschleunigt). Wenn in der Auswärtsphase die Auflage etwas beschleunigt wird, ergibt sich der Translations-Effekt mit der Beschleunigung der Vorwärtsbewegung (ohne Verlust von Drehbewegung bzw. wiederum positivem Drehmoment). Der Rotor ´schlittert´ durch den Raum, so daß bei der nachfolgenden Verzögerung der Auflagebahn der Aufprall-Effekt gegeben ist. Bei diesen Planetensystemen wird also zumindest ein Teil der im vorigen Kapitel beschriebenen Effekte genutzt.
Bei der zweiten generellen Möglichkeit eines Rotorsystems rollt der Rotor an einer äußeren Wand (EW) ab. So könnte z.B. ein Zahnrad entlang eines Zahnkranzes abrollen, aber auch ein glattes Rad an einer glatten runden Wand. Bei Drehung des Rotorträgers (und still stehender Wand) werden Rotorträger und Rotor gegenläufigen Drehsinn aufweisen, wie im Bild rechts dargestellt ist.
Diese Wand kann konzentrisch zur Systemachse sein oder auch exzentrisch dazu (also konzentrisch um eine Exzenterachse (EA)). Wenn sich eine exzentrische Wand zugleich um die Systemachse dreht, ergeben sich spiralige Kurven der Auflagepunkte. Besondere Verhältnisse ergeben sich auch, wenn der Rotor so großen Durchmesser aufweist, daß er über den Mittelpunkt der Bahn hinaus ragt (wie im vorigen Kapitel diskutiert). Dieses Bewegungsprinzip mit relativ großem Rotor scheint in verschiedenen Kornkreisbildern dargestellt zu sein, wird hier darum Kornkreis-Prinzip genannt.
Planetenrad mit Sichelgetriebe
Zunächst soll hier das Planetrad-Prinzip diskutiert werden. Auch dort muß Exzentrität gegeben sein (siehe z.B. die Konzeption in EV SKM 51 des vorigen Kapitels) bzw. muß asymmetrischer Bahnverlauf existieren, damit nach außen wirksame Kräfte gegeben sind. Beides könnte mit vorigem Sichelgetriebe zu erreichen sein, wie in Bild EV SKM 73 schematisch skizziert.
Es gibt wiederum einen Rotorträger (RT), der um die Systemachse (SA) drehbar ist. Auf diesem Rotorträger sind die Lager (PL) der Planetenräder (PZ) installiert. Als Bestandteil des Gehäuses gibt es mittig ein feststehendes Zahnrad (FZ), um welches die Planetenräder (ebenfalls Zahnräder) abrollen (im Bild bei A oben).
Bei früher diskutierten Rotorsystemen war in der Regel die wirksame Masse direkt auf dem Planetenrad installiert, war also das Planentenrad zugleich Rotor mit exzentrischer Masse. Im Gegensatz hierzu ist bei der hier vorgestellten Konzeption auf dem Planetenrad exzentrisch ein Rotorlager (RL) installiert (im Bild bei A links).
Das Rotorlager ist beispielsweise eine auf dem Planetenrad befestigte Welle. Wenn das Planetenrad um das feststehende Rad abrollt, bewegt sich diese Welle auf der bekannten Apfelbahn. Planetenrad und Rotorlager zusammen stellen praktisch eine Kurbelwelle dar, welche sich um die Mittelachse des Planetenrads und zugleich um die Systemachse dreht.
Auf einer axialen Ebene seitlich vom Planetenrad (im Bild bei B) weist der Rotorträger runde Bohrungen auf, womit eine exzentrische Wand (EW) abgebildet wird (hier sind z.B. vier solcher Bohrungen eingezeichnet). Innerhalb jeder exzentrischen Wand wandert ein Rotorlager (RL) auf seiner Bahn.
In jeder exzentrischen Wand ist der Rotor (RO, in Form eines exzentrischen Rings) installiert mittels Sichelgetriebe wie in obigem Bild EV SKM 71 bei D (wobei in diesem Bild hier die Sicheln nicht eingezeichnet sind).
Automatische Steuerung
Eingezeichnet ist der jeweilige Schwerpunkt der Masse (MP), der in normaler Position sich jeweils gegenüber dem Rotorlager befindet. Die Masse würde sich dabei auf der Apfelbahn bewegen, wie im Bild bei D als grüne Kurve (E) dargestellt. Bei dieser Bahnverlauf wirkt die Trägheit der Masse in der Auswärtsphase (hier rechts) als Hebel am Zahnrad und beschleunigt damit die Drehung des Rotorträgers. In der Einwärtsphase möchte aber die Masse das Zahnrad gegensinnig drehen, womit das zuvor gewonnene Drehmoment kompensiert wird.
Besonders im Bereich der größten Fliehkräfte kann durch geeignetes Gegensteuern (beim Würth-System durch Hin- und Her-Bewegungen des mittigen Zahnrads) versucht werden, die negativen Momente zu reduzieren. Dieses Sichelgetriebe jedoch ergibt automatisch eine optimale Steuerung mit vollkommen anderem Bahnverlauf der Masse, wie im Bild bei D als graue Kurve (F) dargestellt ist.
Dieses ergibt sich aus der Möglichkeit des Voraus-Eilens bzw. Hinterher-Hinkens gegenüber der generellen Bewegung, wie sie im Bild bei C dargestellt ist (in übertriebenem Maßstab). Zum andern ergibt das Rotorlager in Form dieser ´Kurbelwelle´ entscheidend günstigere Hebelverhältnisse.
Die Masse durchläuft die inneren Bereiche nahezu auf gerader Bahn (im Bild bei D unten, etwa von der 7-Uhr- bis zur 5-Uhr-Position). In der Auswärtsphase treibt die Fliehkraft unverändert über das Planetenzahnrad den Rotorträger an (etwa von 5 bis 2 Uhr). Zum Ende der Auswärtsphase (etwa 2 bis 12 Uhr) muß jedoch die Masse nicht mehr auf ihre absolut maximale Geschwindigkeit beschleunigt werden. Die Masse kann dort mittels Sichelgetriebe z.B. um (maximal) 15 Grad zurück bleiben.
Die Masse ist aber noch immer schneller als der Rotorträger und überholt oben (etwa bei 12 bis 11 Uhr) das sehr viel langsamere Rotorlager. Wenn also die Masse ihren äußersten Bahnpunkt erreicht, ist in jedem Fall das Rotorlager bereits in einer Position hinter der Masse. Die Masse zieht ab 12 Uhr am Planetenrad wieder mit einem Drehmoment im Drehsinn des Systems (im Gegensatz zum obigen, gegenläufigen Zug bei normaler Installation der wirksamen Masse direkt auf dem Planetenrad).
Das Rotorlager folgt nun der Bewegung der Masse zunehmend schneller (von etwa 11 bis 9 Uhr). Durch den Spielraum im Sichelgetriebe kann damit die Masse relativ lang auf relativ äußerer Bahn mit ihrer hohen Geschwindigkeit verbleiben. Bei 9 Uhr weist das Rotorlager aber genau die dortige Vorwärts-Geschwindigkeit des Rotorträgers auf. Dort wird die Masse ziemlich abrupt abgebremst, gibt also Drehmoment an den Rotorträger ab.
Die Masse wird dort praktisch nach innen herein geschleudert (etwa bei 4 Uhr) und kann diese Richtung auch fortsetzen (etwa bei 5 Uhr), durch den gegebenen Spielraum auch der generellen Drehbewegung wieder voraus eilen (etwa bei 6 Uhr). Das Rotorlager dagegen erreicht in dieser Phase seine höchste Geschwindigkeit und überholt damit die Masse bis hin zur erneuten Auswärtsphase.
In dieser Animation ist der Bewegungsablauf von Rotorlager (grau) und Rotor (rot) innerhalb der exzentrischen Wand (blau) zu verfolgen. Die Masse bewegt sich auf ´weicher´ Bahn, anderseits ist der ungleichförmige Druck der Masse auf die Wand zu erkennen wie der Zug auf bzw. durch das Rotorlager. Bei höherer Drehzahl kann mit sehr viel kleinerer Exzentrität und mit sehr viel kleinerem Bewegungs-Freiraum im Sichelgetriebe gefahren werden.
Planetenrad-Motor
In Bild EV SKM 75 ist beispielhaft die Konstruktion dieses Planetenrad-Motors dargestellt. Rechts ist der Längsschnitt durch die Systemachse dargestellt, links im Querschnitt sind schematisch die Elemente verschiedener axialer Ebenen eingezeichnet.
Im Gehäuse (GE) ist auf der Systemachse (SA) die Welle des Rotorträgers (RT) drehbar gelagert. Fest verbunden mit dem Gehäuse ist das mittige, feststehende Zahnrad (FZ), von welchem im Querschnitt oben nur ein Teil skizziert ist. Mit diesem Zahnrad steht das Planetenrad (PZ) in Zahneingriff. Das Planetenrad rollt auf dem feststehenden Zahnrad ab. Der Durchmesser beider Zahnräder könnte unterschiedlich sein, das feststehend Zahnrad z.B. auch kleiner als das Planetenrad sein.
Der Rotorträger ist ein runder Zylinder, in welchem parallel zu seiner Achse Bohrungen angebracht sind (hier z.B. vier). Ein Abschnitt dieser Bohrung dient als Lager (PL) des Planetenrads, das dort also rund und glatt sein muß (im Querschnitt links skizziert).
Der restliche Teil dieser Bohrung bildet die exzentrische Wand (EW). Auf dem Planetenrad ist das Rotorlager (RL) angebracht in Form einer Welle (im Querschnitt unten skizziert), welche durch die gesamte Bohrung verläuft. Planetenrad und Rotorlager stellen also praktisch diese Kurbelwelle dar (wie im Längsschnitt zu ersehen), die sich innerhalb der exzentrischen Wand dreht, zusätzlich aber auch um die Systemachse.
Die verbleibende Fläche zwischen exzentrischer Wand und Rotorlager wird ausgefüllt durch den Rotor sowie die äußere (AS) und innere (IS) Sichel des Sichelgetriebes analog zu den vorigen Darstellungen (hier nicht detailiert eingezeichnet). Der Rotor stellt die wirksame Masse dar und sollte darum massiv und schwer sein. Wenn sein Masseschwerpunkt etwas (im Drehsinn) hinten angelegt wird (z.B. durch Bohrung im vorderen Bereich), wird obige Steuerungsfunktion unterstützt. Die Sicheln vermitteln Kraftwirkungen und erfüllen die Steuerungsfunktion. Damit ihre Ausgleichsbewegungen möglichst wenig Widerstand erzeugen, sollten die Sicheln möglichst leicht gebaut sein, können z.B. weitgehend hohl sein. Die Rotoren in jeweils gegenüberliegenden Bohrungen sollten natürlich spiegelbildlich installiert sein, so daß sich automatisch ein komplett ausgewuchtetes System ergibt.
Bei diesem Planetenrad-Motor rollt kein Rad entlang einer bewegten Wand und es treten hier nicht die im vorigen Kapitel beschriebenen Effekte auf. Nur das für diese Zwecke sinnvolle Sichelgetriebe wird hier eingesetzt zur Steuerung der Bewegungsabläufe. In diesem System sind nur Fliehkräfte wirksam aus der Überlagerung von Drehbewegung um die Systemachse und um die Rotorachse. Durch Lagerung der wirksamen Masse im Rotorträger wie auf dieser Kurbelwelle werden negative Drehmomente eliminiert. Die positiven Momente werden im Prinzip nutzbar durch Pendelbewegungen der wirksamen Masse (nicht um die Rotorachse, sondern das dazu exzentrische Rotorlager). Dieser phasenversetzte Prozess bewirkt das Aufschaukeln des mechanischen Schwingkreises.
Darüber hinaus ist diese Konstruktion ´schön´: es gibt ausschließlich runde Konturen und runde Bewegungen, das gesamte Bauvolumen ist kompakt mit Elementen ausgefüllt, welche ihre jeweilige Funktion unmittelbar erfüllen. Es ist nun Aufgabe von Theoretikern und Fachleuten, diese Argumentation zu prüfen bzw. die Konstruktion zu optimieren. Es können aber auch Praktiker durch Modellbau umgehend den Beweis der Funktionsfähigkeit dieses ´Perpetuum Mobile´ erbringen.
Kornkreis-Bild
Auch der Kornkreis ´Dreifacher Halbmond´ ist unglaublich schön, wie viele andere mehr. Erhabene bzw. vertiefte Strukturen waren mittels elf in sich geschachtelten Kreisen ins Kornfeld gezeichnet. Mit diesem Bild links stellte ich Ende 1999 die Relationen dieser Zeichnung dar.
Ich hatte den Eindruck, daß dieses Bild eine Konstruktionszeichnung darstellt. Es war für mich eine Herausforderung zu analysieren, wieviele Teile in welcher Beziehung zueinander stehen. Diverse Konstruktionen habe ich daraus abgeleitet (und einige davon könnten tauglich sein).
Nach den zwischenzeitlichen Erfahrungen aus Untersuchungen zum Bessler-Rad, den Remote-Viewing-Sitzungen, den Pendeln und dem Aufschaukeln mechanischer Schwingkreise bietet sich nun eine neue Interpretation an. In Analogie zu obigem Planetenrad-Motor ist diese Konstruktion relativ leicht abzuleiten, allerdings mit einigen wesentlichen Unterschieden. In diesem Kornkreis scheinen Räder in Rädern zu drehen, also zumindest ein Rad in einer bewegten Wand abzurollen. Damit ist die Voraussetzung gegeben, daß alle im vorigen Kapitel ausgeführten Effekte der Krümmungsbeschleunigung darin realisiert sind.
Elastische Führung
Damit diese Effekte der Krümmungsbeschleunigung wirksam werden können, ist eine ´elastische´ Führung des Rads erforderlich. Diese Führung muß andererseits aber auch die auftretenden Kräfte nach außen übertragen können, um ein nutzbares Drehmoment dieses Motors zu erreichen.
In Bild EV SKM 81 ist zuerst nochmals die Situation mit relativ kleinem Rotor dargestellt. Ein Zylinder (ZY) dreht (relativ langsam) konzentrisch um die Systemachse (SA). Er weist exzentrisch eine Bohrung auf, welche die exzentrische Wand (EW) darstellt. Entlang dieser Wand rollt (sehr viel schneller drehend) ein Rotor (RO) ab. Um die Systemachse dreht ein Hebel (H1), welcher mittels eines Gelenks (G1) mit einem zweiten Hebel (H2) verbunden ist. Der zweite Hebel ist mit der Rotorachse (RA) verbunden. Dieses Gestänge stellt praktisch eine Kurbelwelle mit schwenkbarem Arm dar, mittels welchem das Rad beweglich geführt wird.
In diesem Bild bei A sind zwei Rotoren dargestellt, wobei der linke Rotor sich in seiner innersten Position befindet, der rechte Rotor dagegen weit außen ist. Durch dieses System einer Kurbel plus einem schwenkbaren Hebelarm kann die unterschiedliche Distanz zwischen Systemachse und Rotorachse ausgeglichen werden.
Vorteilhaft ist auch, daß der Weg in der Einwärtsphase (wenn der rechte Rotor sich nach oben und links bewegt) länger ist als der Weg der Auswärtsphase (wenn der linke Rotor sich nach unten und rechts bewegt). Der Rotor kann also schneller hinein laufen als heraus fallen (wie nach den Erhaltungssätzen erforderlich).
Nachteilig allerdings ist, daß die Geschwindigkeit in jedem Abschnitt dieser Bahn durch das Getriebe vorgegeben ist. Der Rotor hat damit keine Freiheitsgrade, sich entsprechend der Krümmungsbeschleunigung zu bewegen. Diese Freiheitsgrade sind aber gegeben, wenn der Rotor nicht direkt in seiner Rotorachse geführt wird. Diese Konstruktion ist in diesem Bild bei B schematisch dargestellt.
Der Rotor (RO) ist hier nurmehr als Ring dargestellt. Dieser Rotorring kann sich um eine Scheibe (G3) frei drehen. Exzentrisch in dieser Scheibe ist ein Lager (G2) angebracht, womit die Distanz zwischen diesem Lager und der Rotorachse einen Hebelarm (H3) darstellt. Dieser Hebelarm ist über das exzentrische Lager (G2) mit obigem Schwenkhebels (H2) verbunden. Schematisch ist in diesem Bild dargestellt, wie der Rotor bei gegebener Stellung der mittigen Kurbelwelle (H1) damit dem Bewegungsablauf voraus eilen (bzw. schneller um seine Achse rotieren) oder auch zurück bleiben (bzw. langsamer rotieren) kann.
Mit dieser exzentrischen Führung verfügt der Rotor über Freiheitsgrade seiner Bewegung. Trotz ungleichförmiger Bewegungen des Rotors kann die Kurbel um die Systemachse konstant drehen. Wenn allerdings der Rotor durch die Krümmungsbeschleunigung schneller dreht als die Kurbelwelle, wird er durch diese abgebremst bzw. ist am Abtrieb ein Drehmoment gegeben.
Mehrgliedrige Kette
Diese Hebelarme stellen praktisch die Glieder einer Kette dar. Wenn dieses System durch Drehung der Kurbelwelle hoch gefahren wird, werden die Rotoren an dieser Kette hinterher gezogen und an der exzentrischen Wand abrollen. Je nach Länge der Hebelarme haben die Rotoren Bewegungsspielraum für raschere oder langsamere Drehbewegungen, so daß die Krümmungsbeschleunigung wirksam werden kann. Die Rotoren können aber die Kurbelwelle nicht überholen, sondern werden per Schub über dieses Gestänge ein Drehmoment an der Kurbelwelle bewirken.
Exakt diese Getriebefunktion erfüllt das Kornkreisbild, mit zwei Besonderheiten: alle Hebelarme sind gleich lang (jeweils die Distanz zwischen den Mittelpunkten benachbarter Kreise) und jedes äußere Gelenk ist so groß angelegt, daß es die jeweils inneren Gelenke umfaßt. Dieses Kornkreisbild zeigt vorige Gliederkette als ´in sich geschachelte Kette´.
Im vorigen Bild EV SKM 81 bei B sind rechts die Kürzel vergleichbarer Begriffe eingetragen, das nebenstehende Bild EV SKM 83 zeigt nochmals obiges Kornkreibild und darin eingezeichnet ebenfalls die Kurzbezeichnung der Elemente.
Das erste Glied (obiger Hebel H1) ist eine Scheibe (exzentrisch zur Systemachse und fest verbunden mit der Abtriebswelle), welche eine Kurbelwelle (KW) darstellt. Um diese ist drehbar (also entsprechend obigem Gelenk G1) der innere Ring (IR), welcher einen schwenkbaren Arm (entsprechend obigem Hebel H2) darstellt. Um den inneren Ring ist wiederum beweglich (entsprechend obigem Gelenk G2) die innere Sichel (IS) angelegt, welche einen weiteren Arm (entsprechend obigem Hebel H3) darstellt. Um die innere Sichel ist beweglich (entsprechend obigem Gelenk G3) der äußere Ring (AR) angelegt. Dessen Außenumfang ist konzentrisch zu obiger Rotorachse, d.h. um den Mittelpunkt des äußeren Rings ist der Rotor drehbar zu lagern (also seitlich davon auf anderer axialer Ebene).
In diesem Kornkreisbild ist also lediglich das Getriebe dargestellt, nicht aber der Rotor mit der wirksamen Masse (dessen Ringform ist aber dargestellt in anderen Kornkreisen mit entsprechendem Motiv, siehe z.B. Fotos unten). Andererseits ist im Kornkreisbild zusätzlich eine äußere Sichel (AS) zu erkennen, durch welche der äußere Ring (bzw. damit der Rotor) an der exzentrischen Wand gehalten wird (d.h. nicht frei im Innern herum fallen kann).
Es war also nicht ganz trivial, dieses Kornkreisbild zu analysieren. Einerseits scheinen sich beliebige Teile frei ineinander bewegen zu können, andererseits ist doch kein fortwährendes Drehen aller Teile möglich. Erst mit dieser neuen Interpretation zeigt sich die geniale Konzeption dieses im Kornkreis dargestellten Getriebes: einerseits auf elastische Weise Freiheitsgrade zu erlauben, andererseits aber Zug- bzw. Druckkräfte zwischen Systemwelle und Rotor zu übertragen.
Bewegungen des großen Rotors
Obiges Ketten-Getriebe der relativ kleinen Rotoren ist technisch nur aufwendig zu realisieren. Wenn allerdings die Gelenke und Glieder auf einer axialen Ebene ineinander geschachtelt werden, ist das leicht machbar. Im laufenden Betrieb führen die Glieder nur kleine Schwenkbewegungen relativ zueinander aus. Nur um das Rotorlager (am äußeren Ring) dreht sich der ringförmige Rotor, der andererseits auf der exzentrischen Wand abrollt. Diese Konstruktion weist also nur geringen Reibungswiderstand auf und wird extrem hohe Drehzahlen erlauben.
Bei diesem Getriebe kann auf einer axialen Ebene aber nur ein, dafür relativ großer Rotor eingesetzt werden. Das ist vorteilhaft, weil damit die Effekte der Krümmungsbeschleunigung an relativ langem Hebelarm wirken können. Prinzipiell ist der gleiche Bewegungsablauf wie oben bei den kleinen Rotoren gegeben, allerdings muß nun der Rotor gegen den Drehsinn in der exzentrischen Wand ablaufen. Im vorigen Kapitel sind die Kraftwirkungen und das Bewegungsprinzip umfangreich beschrieben, das durch diese Animation veranschaulicht und nochmals kurz erläutert wird.
In dieser Animation ist das Schwingen des (hier schmal gezeichneten) Rotororings zu erkennen. Der Zylinder dreht sich gegen den Uhrzeigersinn (zu erkennen, wenn man die schmale Seite beobachtet). Der Rotor rollt gegenläufig dazu in der exzentrischen Wand ab, drei mal während einer Umdrehung des Zylinders. Man kann erkennen, wie der Rotor nach außen ´fallen´ kann, um danach durch den ´Aufprall´ wieder nach innen geführt zu werden.
In dieser Animation sind allerdings nur gleichförmige Drehungen dargestellt, also keine Beschleunigung von Rotation und Translation. Außerdem dreht der Zylinder offensichtlich viel zu schnell, womit der Rotor z.B. zu steil nach außen fällt. Anstelle dieser drei Rotor-Umdrehung während einer Zylinder-Umdrehung wird real der Rotor viel (bis zu hundertfach) schneller umlaufen, sich also sehr viel ´runder´ bewegen.
Was hier nicht zu erkennen, aber ein wesentlicher Faktor ist: bei jedem Umlauf des Rotors in der exzentrischen Wand wandert jeder Massepunkt um rund 45 Grad vorwärts. Trotz dieses gegensinnigen Abrollens bewegt sich damit die Masse in Drehsinn des Systems. Je schneller der Rotor ´rückwärts´ dreht, desto häufiger treten die Beschleunigungseffekte auf, d.h. desto schneller wird die Masse vorwärts (im Drehsinn des Systems) getrieben.
Bauteile
In Bild EV SKM 82 sind die Relationen dieses Kornkreisbildes übernommen und nochmals die verschiedenen Bauteile dargestellt. Der äußerste Kreis kennzeichnet das Gehäuse (GE). Die beiden nächsten Kreise beschreiben das Bauelement des Zylinders (ZY), mit der exzentrische Wand (EW). Der Außenumfang des Zylinders ist konzentrisch zur Systemachse, seine Bohrung stellt die exzentrische Bahn dar. Wenn dieses Bauteil sich um die Systemachse dreht, bildet die exzentrische Wand Auflagepunkte auf spiraligen Kurven ab. Dieses Bauteil muß also eine Welle zum Antrieb (AN) aufweisen, die als Hohlwelle ausgeführt ist. Diese Bauteile sind in diesem Bild bei A eingezeichnet.
In diesem Bild bei B sind nur der Zylinder mit der exzentrischen Wand (EW) sowie zwei darin eingeschlossene Bauelemente eingezeichnet. Innerhalb der exzentrischen Wand gleitet der äußere Ring (AR), welcher die Form eines exzentrischen Rings aufweist. Damit dieser (bzw. der Rotor) stets an der Wand anliegt, kann die restliche Fläche mit der äußeren Sichel (AS) ausgefüllt sein. Der Mittelpunkt des Außenumfangs des äußeren Rings ist identisch mit der Rotorachse.
In diesem Bild bei D sind die Bauelemente innerhalb des äußeren Rings (AR) dargestellt. Im äußeren Ring ist drehbar eingebettet die innere Sichel (IS), in dieser wiederum der innere Ring (IR). Dieser umfaßt die exzentrische Scheibe der Kurbelwelle (KW), welche fest verbunden ist mit der Welle des Abtriebs (AB). Die Abtriebswelle ist innerhalb obiger Antriebs-Hohlwelle (AN) installiert, beide sind konzentrisch zur Systemachse.
In diesem Bild bei C ist nun der Rotor (RO) eingezeichnet, konzentrisch zum Außenumfang des äußeren Rings (AR). Dieses Bild C zeigt also zwei Bauelemente auf zwei verschiedenen axialen Ebenen. Seitlich am äußeren Ring muß also ein Lager für den Rotor installiert sein. Der Rotor ist hier als Ring skizziert mit einem äußeren Umfang etwas größer als der des exzentrischen Rings. Der Rotor ist etwa so breit wie die ´dicke´ Stelle des äußeren Rings gezeichnet.
Im vorigen Kapitel wurde herausgearbeitet, daß durch den jeweiligen Auflagepunkt eine Hebelwirkung gegeben ist zwischen den sich in unterschiedliche Richtung bewegenden Massen des Rotors. Darum ist der Rotor zweckmäßigerweise als Ring zu formen mit konzentrisch angeordneter Masse (also in striktem Gegensatz zu allen anderen Konzeptionen mit exzentrischen Massen). Durch die Führung des Rotors mittels obiger ´Gliederkette´ ist gewährleistet, daß der Gegendruck des Auflagepunktes niemals direkt gegen eine starr geführte Welle wirkt, sondern Krümmungsbeschleunigung bewirken kann.
Kornkreis-Motor
In Bild EV SKM 86 sind obige Bauelemente in einer Grundkonstruktion dieses Motors schematisch dargestellt. Oben im Bild sind im Querschnitt nochmals alle Teile eingezeichnet, unten im Längsschnitt ihre Anordung in axialer Richtung dargestellt.
Im Gehäuse (GE) sind auf der Systemachse sowohl die Hohlwelle des Antriebs (AN) wie auch die Welle des Abtriebs (AB) drehbar gelagert. Fest verbunden mit dem Antrieb ist der Zylinder (ZY), an dessen Innenseite die exzentrische Wand (EW) ausgebildet ist.
Mit der Welle des Abtriebs fest verbunden ist die Kurbelwelle (KW) in Form einer exzentrischen Scheibe. Um diese Kurbelscheibe ist der innere Ring (IR) und um diesen die innere Sichel (IS) angeordnet. Diese beiden Bauelemente füllen den inneren Bereich des äußeren Rings (AR) aus. Außen am äußeren Ring liegt die äußere Sichel (AS) an, welche gewährleistet, daß der äußere Ring entlang der exzentrischen Wand geführt wird.
Seitlich am äußeren Ring könnten Scheiben installiert sein, mittels deren die diversen Teile stets in einer axialen Ebene gehalten werden. Im Längsschnitt sind unten diese Getriebeteile ein zweites Mal eingezeichnet.
Konzentrisch zum Außenumfang des äußeren Rings ist der Rotor zu lagern. Hier ist beispielsweise zwischen dem oberen und unteren äußeren Ring ein Rotorlager (RL) in Form eines Hohlzylinders installiert. Um dieses Lager dreht die ´Nabe´ des Rotors während der Rotor auf der exzentrischen Wand abrollt.
Eigentlich muß nur der Rotor auf der exzentrischen Wand direkt anliegen. Der äußere Ring und auch die äußere Sichel erfüllen ihre Führungsfunktion auch ohne direkten Kontakt mit der exzentrischen Wand. Die äußere Sichel ist nicht unbedingt erforderlich bzw. ihre Funktion kann auch erfüllt werden, wenn der Schwenkbereich z.B. zwischen Kurbelwelle und innerem Ring eingeschränkt wird (analog zum Getriebe des Planetenrad-Motors in obigem Bild EV SKM 71 bei D).
Im Längsschnitt des Bildes EV SKM 86 ist also nur ein Rotor installiert, symmetrisch zwischen zwei parallel angelegten ´Sichelgetrieben´. Symmetrie wäre auch gegeben, wenn beidseits eines Getriebes jeweils ein Rotor gelagert würde. Ein Motor insgesamt wird um so besser ausgewuchtet sein, d.h. ruhiger und schneller drehen, je mehr Rotoren entsprechend versetzt installiert sind.
Zwei Rotor-Module sind beispielhaft in Bild EV SKM 87 skizziert. Dort wurde auf die äußere Sichel verzichtet und auch der äußere Ring hat keinen direkten Kontakt mehr zur exzentrischen Wand. Der Rotor ist hier direkt auf dem Außenumfang des äußeren Rings gelagert, so daß sich eine extrem kompakte Bauweise ergibt. Die Teile des Getriebes könnten auch nochmals kleiner dimensioniert sein, so daß die wirksame Masse relativ großen Anteil am gesamten Bauvolumen erreicht.
Beispielsweise könnten auch seitlich an diesem Rotor ringförmige Scheiben weiter nach innen ragen. Dadurch würden die Teile des Getriebes wiederum auf einer axialen Ebene gehalten. Diese Funktion könnte sonst durch eine dünne Scheibe des Zylinders erfüllt werden (wie hier eingezeichnet).
Die beiden Rotor-Module sind spiegelbildlich versetzt, beide zusammen sind also ausgewuchtet. Weitere solcher Module sollten in einem Motor installiert sein, wobei z.B. acht Rotor-Module in entsprechend versetzter Anordnung einen absolut laufruhigen Motor ergeben. Alle Getriebeteile führen relativ zueinander nur Schwenkbewegungen aus. In den Lagern der Antriebs- und Abtriebswelle sowie im Lager des Rotors ist Gleitreibung gegeben. Zwischen Rotor und exzentrischer Wand ist nur Rollreibung gegeben. Dieser Motor weist insgesamt also geringe Reibung auf und kann extreme Drehzahlen drehen.
Betriebsweise
Wie bei den im vorigen Kapitel angeführten Trainingsgeräten muß auch dieser Motor zunächst hochgefahren werden, d.h. an der Abtriebswelle in Drehung versetzt werden. Der Rotor wird mitgezogen und dreht im Raum auf kreisförmiger Bahn. In dieser Phase sind alle Kräfte insgesamt ausgeglichen. Der Rotor erfährt zwar auch schon Gegendruck am Auflagepunkt, aber dabei wird lediglich kinetische Energie zwischen den Massepunkten ausgetauscht (wie beim auf der Ebene rollenden Rad).
Erst wenn nun auch der Antrieb - in gegenläufiger Richtung - angefahren wird, rollt der Rotor im Raum auf spiraliger Bahn. Erst dann wird Masse insgesamt auf unterschiedlichen Radien um den zusätzlichen Drehpunkt geführt, ergibt sich also ein mechanischer Schwingkreis. Da nun die Ein- und Auswärtsbewegung auf unterschiedlicher Bahn verläuft, ergeben sich phasenversetzte Kräfte mit den geschilderten Effekten, welche insgesamt zum Aufschaukeln dieses Schwingkreises führen.
In der Startphase muß zum weiteren Hochfahren der Rotordrehung zunächst auch der Antrieb relativ schnell gedreht werden. Wenn die Nenndrehzahl am Abtrieb erreicht ist, kann der Antrieb zurück gefahren werden. Vermutlich wird dann die exzentrische Wand (also Zylinder bzw. Antrieb) nur einmal drehen müssen je hundert Umdrehungen des Rotors.
Der erforderlich Kraftaufwand am Antrieb wird dabei weniger als ein Zehntel der nutzbaren Kraft am Abtrieb sein. Wenn der Motor ausschließlich konstante Leisung bringen soll, kann zwischen Abtrieb und Antrieb ein Zahnradgetriebe (mit starker Untersetzung und Umkehr der Drehrichtung) installiert werden (und damit auch An- und Abtrieb gemeinsam hochgefahren werden). Wenn der Motor variable Leistung abgeben soll, muß bei größerer Anforderung zuerst wieder die Antriebsdrehzahl erhöht werden. Das wäre z.B. auch mittels eines hydraulischen Getriebes zwischen Abtrieb und Antrieb zu erreichen, wobei der Durchsatz des Fluidmediums relativ einfach zu steuern ist.
Diese Betriebsweise kennt man bei unterschiedlichem Spielzeug oder Trainingsgeräten mit irgendwelchen ´Kreiseln´, ergibt sich aber auch aus Erfahrungen z.B. mit Würth-Rotorsystemen.
Überzeugung
Ich war stets überzeugt, daß diese Kornkreisbilder einen Sinn haben müssen. Es war aber keinesfalls einfach, die Bauweise dieses speziellen Rotorsystems nun letztlich daraus abzuleiten. Besonders die Umkehrung der Drehrichtung beim großen, über die Systemachse hinaus ragenden Rotor ist schwierig zu verfolgen. Lange Zeit war ich fixiert auf exzentrische Massen, wie sie bei anderen Rotorsystemen erforderlich sind, z.B. auch obigem Planetenrad-Motor.
Der vollkommen andere Effekt der Krümmungsbeschleunigung erfordert aber einen Rotor in Ringform und konzentrische Anordnung der wirksamen Masse. Dazu ist diese spezielle Führung und Lagerung des Rotors erforderlich, wie in diesen Kornkreisbildern (rückblickend) klar vorgezeichnet durch die diversen Exzenter.
Die obigen Konstruktionen zum Kornkreismotor können nur beispielhaft aufzeigen, wie dieses Prinzip realisiert werden kann. Je nach Zielsetzung werden vielfältige technische Lösungen die Krümmungsbeschleunigung nutzbar machen. Darüber hinaus sind die geschilderten Bewegungsabläufe (und damit deren Effekte) auch die wirkliche Ursache der Selbstbeschleunigung von Wirbeln in Fluiden (z.B. Windhosen, Tornados oder Wassertomben).
Ich hoffe, das vorige Kapitel der Bewegung von Rädern in bewegten Bahnen wie dieses Kapitel des Planetenrad- und Kornkreis-Motors konnten Fachleute der theoretischen Mechanik davon überzeugen, diese Krümmungsbeschleunigung als wichtiges Forschungsgebiet zu betrachten. Ich bitte alle, meine Überlegungen und Behauptungen sorgfältig zu prüfen bzw. in Fachsprache zu übertragen, damit auch andere sich überzeugen können.
Ich hoffe darüber hinaus, daß Bastler entsprechende Modelle bauen. Ich stelle diese Ideen für jederman frei verfügbar ins Web, damit viele Unternehmen diese rein mechanische (damit von Schadstoffen und Nebenwirkungen freie) Energie auch frei verfügbar machen.
Evert / 20.10.2001
| Perpetuum Mobile | Index / Sitemap | Menu |