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Verfahren und Vorrichtung zum gegenseitigen lotrechten und wagerechten Verschieben der einzelnen Teile einer beliebigen Last oder eines beliebigen Lastensystems, besonders von zwei Lasten gegeneinander.
Bewegt sich ein durch mechanische Konstruktionsmittel zu einem Ganzen verbundenes System von Lasten in fortschreitender oder drehender oder fortschreitender und drehender Bewegung so, dass in jedem Augenblick der Bewegung der Schwerpunkt oder der Angriffsmittelpunkt der gesamten bewegten Lasten sich stets senkrecht zur Richtung der Mittelkraft a)ler I. asten verschiebt und daher in der Richtung der Mittelkraft keinen Weg zurucktegt, so kann die Gesamtheit der Lasten keine Geschwindigkeitsänderung, also keine lohendigen Kräfte erzeugen und auch keine Arbeit leisten.
Das Lastensystom ist dann nach dem Prinzip der virtuellen Verschiebungen bei der Bewegung dauernd im Gleich-
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ist theoretisch gleich Null, abgesehon von den inneren Widerständen der konstruktiven Hinrichtung, insbesondere abgesehen von der Reibung.
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Zapfens auf einer Geraden (Fig. 2).
Die Verbindung der fortschreitenden und der drehenden Bewegung eines Lastcnsystems von besonderem Vorteil, da man auf diese Weise in der Lage ist, die Lasten gegeneinander und gegen sonstige Gegenstände, wie Fahrzeuge, Fahrstrassen usw., zu heben oder zon senken und wagerocht zu verschieben. Im übrigen ist eine Bewegungsvorrichtung in bezug auf die Betriebskosten um so vorteilhafter, je geringer die inneren Widerstände sind. Am Umfange des erwähnten drehenden Zapfens wirken gleitende Reibungen, die besonders bei schweren Lasten grosse Widerstände erzeugen und sich nur durch Ver- lileinerung der Zapfendurchmesser, verbunden mit einer gleichzeitig erforderlich werdenden vielfachen Teilung des Systems vermindern lassen.
An dem rollenden Zapfen wirkt die viel kleinere rollende Reibung, deren weitere Verminderung allerdings durch die Grosse ds
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einander rollen, je grösser sie sind, und dass zwei Rollkurven aufeinander leichter rollen, als eine Kurve auf einer Ebene.
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beschreibt der Halbierungspunkt der Abschlussschne der beweglichen Parabel eine gerade Linie m 12 :, welche auf der gemeinschaftlichen Hauptachse y der beiden Parabeln sonkrecht steht.
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kurve, welche der ersten als Unterstützung dient, ist der entsprechende Bogen der entgegengesetzten, kongruenten Parabel.
Man erkennt, dass man auf diese Weise sehr grosse Krümmungsradien der Rollkurven erzielen kann und dass sich diese in zuverlässig auszuführender Tragerform an die sonstige Konstruktion der Vorrichtung leicht anschliessen lassen.
Man sieht auch, dass die bewegliche Parabel sich in vorteilhafter Weise bereits um den Winkel a geneigt hat, wenn der auf der Parabel abgerollte Bogen s s'erst annähernd dem halben Winkel αentspricht, während bei dem Rollen einer Kurve auf ebener Bahn zur Erzielung des Reibungswinkels α der dem ganzen Winkel α entsprechende Bogen abgerollt werden muss, oder auch, man kann bei gleicher horizontaler Verschiebung den Krümmungsradius annähernd durchschuittlich doppelt so gross wählen.
Die Parabeln bewirken also bei dauerndem Gleichgewichtszustande des Lastensystems nicht nur eine fortschreitende und drehende oder kippende Bewegung desselben, sondern auch eine gegenseitige lotrechte und wagerechte Verschiebung der einzelnen Lasten gegeneinander.
Die Parabelbögen lassen sich, falls es aus technischen Rücksichten für zweckmässig erachtet wird, nahezu genau durch einen oder mehrere passend gewähltp Kreisbögen er- setzen ; auch haben mässige Abweichungen der Rollkurven voneinander keinen wesentlichen Einfluss auf die Wirkung der Rollbewegung.
Das Abrollen der Rollkurven aufeinander lässt sich ideell auch durch die Bewegung zwangsläufiger Gelenkpolygone herbeiführen. Allerdings werden sich reine Gelenkpolygone ohne Anwendung von Gleitstäben zum ideellen Ersatz der Parabeln kaum finden lassen. Ersetzt man (Fig. 5) indessen den Parabelbogen durch den flachen Scheiteibogen der Ellipse, so lässt sich das ideelle Abrollen der EHipsenbogen aufeinander leicht durch die Bewegung des einfachen Gelenkvierecks mit sich kreuzenden Diagonalen bewirken.
Denn dreht man das ebene Gelenkviereck A B C D mit den gleich oder annähernd gleich laugen Stäben A bond C D bezw. A D und B ('in seiner Ebene in die Lage A B C' D', so durchläuft der jeweilige Schnittpunkt 0 der beiden Diagonalstäbe die feste Rollku1'\'e und die Rollkurven sind Ellipsenbögen. A und B sind die Brennpunkte der festen, C und 7 diejenigen der beweglichen Ellipse. Die Achsen der Ellipsen sind abhängig von den Stablangen des Gelenkvierecks und die Verhältnisse dieser Stablängen liegen daher innerhalb bestimmter, sehr enger Grenzen, um die nahezu gerade Führung des Massenschwerpunktes zu bewirken. Mässige Abweichungen der gleich lang angenommenen Seiten bezw.
Diagonalen des Gelenkvierecks voneinander haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Wirkung der Vorrichtung. In Fig. 5 ist der Halbierungspunkt des Stabes C D als Lastschwerpunkt
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überhaupt kenntlich zu machen, durch die stark verzerrte Kurve M M' dargestellt. Entsprechend den Neigungen dieser Kurve verschiebt sich der Punkt M', also der Angriffspunkt der gesamten bewegten Lasten bald nach links, bald nach rechts um ein sehr geringes Mass A gegen den jeweiligen Punkt 0' ; das System ist dann nicht mehr genau, aber doch nahezu im Gleichgewicht. Zur Bewegung des Systems sind dann nicht nur die Reibungen zu überwinden, sondern es sind von dementsprechend zu verstärkenden Betriebsmotor auch diejenigen Arbeitsmengen zu leisten, welche zur Überwindung der Neigungen
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Im Übrigen bietet das System in dieser Anordnung die weiteren Vorteile, dass die maschinellen Teile desselben auf ein Minimum, d. h. auf die wenigen Gelenkpunkte, be- schränkt bleiben und dass andererseits ferner die Zapfenreibnngen, auf die Enden der langen Diagonalstäbe reduziert, nur sehr geringe Widerstandskräfte hervorrufen.
Die Lasten können an beliebigen Punkten des Stabes C D, der erforderlichenfalls verliingert und als beliebige Scheibe ausgebildet werden kann, angebracht werden und sind so anzuordnen, dass der Angriffsmittelpunkt aller Lasten in dem Punkte liegt, der die annähernd wagerechte Bahn durchläuft. "
Der jeweilige Punkt 0'ist der augenblickliche Drehpunkt des Stabes oder der Scheibe C' D'. Die wagerechte Abweichung # des Angriffsmittelpunktes M'gegen diesen
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Punkt bedingt die Störung dos Gleichgewichtszustandes, da dann das Moment Åa mal Summo der Lasten übrig bleibt und die Gleichgewichtsbedingung # M = 0 nicht erfüllt ist.
Jeder Punkt einer Lotrechten durch den augenblicklichen Drehpunkt O' beschreibt im nächsten Augenblick eine wagcrecl1to Bahn. Verlegt man demnach beispielsweise durch eine der nachstehend beschriebenen Hilfsvorrichtnngen bei dem Gc ! enkvierock den Angriffstiiittel- punkt der Lasten dauernd in die Lotrechte durch den jeweiligen Punkt O', so ist dauerndes Gleichgewicht des Lasteasyatems erzielt und die Bahn des Lastenmittetpunktea wird eine genau waagerechte. Hiezu ist eine geringe selbsttätige Verschiebung der Lasten bei der Bewegung des Gelenkvierecks erforderlich.
Bei einer auf dem Balken C D unverrückbar befestigten Last ist eine Verschiebung ihres Schwerpunktes nicht möglich ; dasselbe ist der Fall bei einer Last, welche (vgl. Fig. G) in einem Punkt gelenkig aufgehängt ist. Es vertritt dann der Aufhängepunkt 7'J den Schwer- punkt der Last, denn die Kraftrichtung der Last geht bei der Drehung des Stabes C D stets durch E.
Besteht die Last (vgl. Fig. 7) aus einem mit Wasser gefüllten Gefäss und sind die Querschnitte des Gefässes Kreisbögen, so geht die Kraftrichtung der Wasserlast in jedem Augenblick durch den Mittelpunkt E des Kreises und die Befestigung der Wassprlast an dem Balken C D entspricht einer gelenkigen Aufhängung derselben im Punkte E
Bei diesen Befestigungsarten bleibt also der Massenschwerpunkt an derselben Stelle des Balkens C Z) liegen. Eine Verschiebung des Masscnschworpunktes kann aber folgender- massen geschehen :
1. Durch Aufhängung der Last (vgt.
Fig. 8) an einem Seil oder einer Kette, weiche sich bei der Bewegung des Systems an bestimmten Kurven k k auf oder ab wickelt. tat sich das System so gedreht, dass die Linie E' G' lotrecht ist, so ist für den nächsten
Augenblick der Punkt E', d. i. der Berührungspunkt der Lotrechten mit der Leitkurve k,
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gewichtes umhüllt die Evolute einer Ellipse.
Der Massenschwerpunkt durchläuft dann also diese Evolute und wird damit selbsttätig verschoben.
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domcntsprecbende Verminderung oder Vermehrung der Schwere derselben. Dieso Ver- schiebungen des Massenschwerpunktes nach der Art 1, 2,3 und 4 können bei allen Lasten angeordnet sein oder nur bei einzelnen oder auch bei einer Last ; in jedem Falle sind die Verschiebungen so zn bemessen, dass dadurch der Schwerpunkt des gesamten Lnstonsystems um das erforderliche Stück A (vgg. Fig. 5) verschoben wird. Soll auch die Bewegung der Hebevorrichtung selbst, deren Gewicht bei symmetrischer Anordnung im Mittelpunkt der Linie C D angreift, ausgeglichen werden, so ist das Gewicht derselben dem Lastensystem zuzurechnen.
5. Die erforderliche Verschiebung des Schwerpunktes der gesamten bewegten Lasten kann auch erfolgen durch ein besonderes Gegengewicht y, welches nach der Art I, 2 oder 3 angeordnet ist und dessen Verschiebungen allein die erforderliche Verschiebung-l des Schwerpunktes des Lastensystems herbeiführt. (Vergleiche die Anordnung des Gegengewichtes nach der Art 2 in Fig. 10.)
Die Hebevorrichtung kann auch (Fig. 10) als Schiffshebewerk benutzt werden mit
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gewicht zu ersetzen. Man kann die Verhältnisse so wählen, dass die höchsten Stellungen beider Tröge so nahe aneinander liegen, dass nur eine obere Kanalzuführung erforderlich wird.
Der Antrieb der Vorrichtungen kann verschiedenartig bewirkt werden, z. B. durch ein einseitiges Übergewicht, d. h. bei Schiffshebewerken durch Wasserzugabe in den nieder- gehenden Trog, oder z. H. durch einen Motor, der an einem beliebigen Punkte der Vorrichtung, also der beweglichen Hollkurve oder des Gelenkvierecks angebracht wird und
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des Massenschwerpunktos, wie vorerwähnt, nur annähernd eine wagorochto ist, zur Übcr- windungderBahnneigungendienen.
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vorrichtung nor gering ist, auf dem beweglichen Teil der Vorrichtung, so kann dieses leieht durch ein Gegengewicht.
oder einen zweiten symmetrisch angeordneten Motor aus- geglichen werden.
Das Betriebsgerüst der Vorrichtung kann, wenn es die Vorrichtung umfasst, unter mässigen Mehrkosten zum Schutze der Vorrichtung und des Betriebes derselben gegen die
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum gegenseitigen lotrechten und wagorechten Verschieben der einzelnen Teile einer beliebigen Last oder eines beliebigen Lastensystems, besonders von zwei Lasten gegeneinander, dadurch gekennzeichnet, dass unter tntsiichlichem oder ideellem Rollen von
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Augenblick genau oder fast genau auf einer Senkrechten zur Richtung der Mittelkraft der bewegten Masses geführt wird.