DE1906960A1 - Antriebssystem fuer Steuerungszwecke und Raumfahrzeuge aus mehreren durch Stoss bewegbaren Koerpern sowie Personen im Weltraum - Google Patents

Description

• Antriebssystem für Steuerungezwecke und Raumfahrzeuge aus mehreren durch Stoß bewegbaren Körpern sowie Personen im Weltraum.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem für Steuerungszwecke und Raumfahrzeuge aus mehreren durch Stoß bewegbaren Körpern sowie Personen im Weltraum.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem zu schaffen, das im Weltraum solange funktionsfähig ist, wie (Atom-) Energie zur Verfügung steht.
• Dies kann bei dem Gegenstand der Erfindung deswegen erreicht werden, weil bei seiner Funktion keine Masse verloren gehte Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß die etwa wagenförmigen Körper übereinander angeordnet sind, von denen mindestens die beiden oberen Körper mittels einer Kombination aus elastischem und unelastischem Stoß aaf dem darunter befindlichen Körper in einer Richtung bewegbar sind, von dem die Summe der empfangenen Impulse = 0 ist und der - durch gleich große Kräfte in gleichen Zeiten angeregt - um seine Nullage pendelt, wobei der Vortrieb des unteren Körpers durch die Rückführung der oberen Körner in ihre Ausgangsstellung erfolgt, Bei eine solchen Antriebssystem wird der Körper, z3.
• ein wagen, geradlinig bewegt ohne einen Rückstoß zu erzeugen. Das System hält sich dabei streng an den Impulssatz und kann daher - wie etwa bei einer Rakete oder einer Geweh#kugel - keine bleibende Geschwindigkeit vermitteln. Die Bewegung eines derartigen Antriebesysteins ist in dem Moment gleich rull, in dem der Impulsgeber nicht mehr schwingt. Die erzielbare Geschwindigkeit ist infolgedessen von der Konstruktion abhängig und, wie es dem Zweck der Erfindung entspricht, nicht steigerungsfähig - etwa wie z.B. bei einer Mehrstufenrakete -.
• Weitere Merkmale, Einzelheiten, Abwandlungen der Erfindung sowie deren Vorteile gehen us der nachstehenden Erläuterung im Zusanunenhang mit den Zeichnungen hervor; in diesen zeigen: Fig. 1 das Antriebssystem nach der Erfindung schematisch in einer Seitenansicht, Fig. 1a 1b 1c die Zeit-Weg-Diagramme für wagenartige Körper 1, 2, 3 nach Fig. 1, Fig. 1d das Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm für den unteren, d.h. zu bewegenden wagenartigen Körper 3, wobei sämtliche Diagramme 1a - 1d ohne Phasenverschiebung gezeichnet sind, Fig. 2a 2b 2c die dazu gehörigen Zeit-Weg-Diagramme jeweils für die Wagen 1, 2, 3 nach.
• Fig. 2 und Fig. 3a 3b 3c die einzelnen Bewegungsphasen, aus welchen die Relativbewegung des Zwischenwagens und der Vortrieb des unteren Wagens hervorgent.
• Mit 1 ist in sämtlichen Zeichnungen der obere wagenförmige Körper mit dem Impulsgeber 7 bezeichnet, des@en bewegliche Masse mR mit Winkelgeschwindigkeit # in angegebener Richtung durch einen beliebigen z.B. mechanischen oder elektromechanischen bzw. mit Hilfe von einem strömenden Medium betätigtaren Antrieb in Bewegung gesetzt werden kann; statt eine Drehbewegung zu erzeugen, kann ein geradling hin- und her schwingender Körper verwendet werden, der durch Kurbeltrieb oder elektromagnetisch durch impulsgebende Spule getrieben wird0 Der obere Körper 1 kann gegen die Wirkung einer Feder 6 einen elastischen Stoß über einen Körper 2 auf den zu bewegenden unteren Körper 3 in Richtung des Pfeiles 8 ausüben0 Der obere Körper 1 ist auf dem ge gebenenfalls als ein Zwischenwagen dienenden bzw. ausgebildeten beweglichen Körper 2 aufgestellt, der seinerseits über eine in einer Richtung sperrend auf eine Zahnstange wirkende Sperrklinke 4 bzw. eine dem Freilauf ähnliche Reibungssperre und eine Bremse 5 mit dem unteren Körper 3 verbunden ist, um zwischen diesem Körper und dem Körper 2 einen unelastischen Stoß in Richtung des Pfeiles 9 ausüben. Die Bremse sollte derart ausgeführt werden daß die Bremsenenergie (elektrisch oder pneumatisch) wiedergewonnen wird.
• Die Körper 1, 2 und 3 weisen vorteilhaft eine mindestens annahernd gleiche Bauweise auf, sind jedoch verschieden groß, Die Masse m des Zwischenkörpers 2 ist annähernd = 0.
• Die Masse mW des unteren Körpers 3 entspricht der Masse des zu bewegenden Körpers. Unter Berücksichtigung der üblichen Bezeichnungen für die Kräfte P1, P2 und Zeiten t1, t2 gilt somit die Beziehung Pl t1 = P2 t2.
• Daraus ergibt ich (s.auch Diagramme in Fig. 1a, b, c und d), daß der untere Körper 3 durch gleich große Kräfte in gleich langen Zeiten angeregt um seine Nulllage in Richtung des Doppelpfeiles 10 pendelt.
• Werden die Impulse des oberen Körpers 1 und des Zwischenkörpers 2 forgesetzt, so bewegen sich diese wagenartigen Körper 1 und 2 in einer R Richtung auf dein unteren Körper 3 beliebig weit, ohne daß dieser einen entsprechenden entgegengesetzten Weg zurücklegt.
• Für die folgende Nachrechnung wurde die Masse des Zwischenwagens nach vorstehenden Angaben = 0 gesetzt.
• 1. Elastischer Stoß zwischen mR und mW nach links.
• Anfangsgeschwindigkeit von mW#vW = 0, wo die Indizes W auf den unteren Wagen 3 oezogen sind und nachstehend für Impulse usw, die üblichen mathematischen Bezeichnungen verwendet werden0 Die Geschwindigkeit der Masse mR#vU Impuls J1 = mR . vU Wi infolge des elastischen Stoßes beträgt (mW - mR) vWO + 2 mR . vU mW + mR 2 . mR . vU vWL = mW + mR Impuls des Wagens JWL = mW . vWL 2. Unelastischer Stoß zwischen den Massen mR und mW.
• In Richtung in der Zeichnung nach rechts kann der Zwischenwagen 2 auf dem Wagen 3 rutzschen und wird durch die Bremse 5 gebremst, bis die Relativgeschwindigkeit 0 ist.
• Es sei für die Rechnung die Geschwindigkeit des Wagens 3 vW = 0 angesetzt mR . vU + mW . vW vWR = mR + mW a) Auflaufen der Masse mR auf mW mR . vU vWR = mR + mW b) Zurückschwingen von mR in entgegengesetzte Richtung mR . vW vWRb = mR + mW Endgültige Geschwindigkeit von mW.
• vWR = vWRa + vWRb 2 mR . vU vWR = mR + mW damit ist vWR = vWL Da die Masse mR gleichmäßig schwingt sind die Zeiten und damit die Wege von mW gleich.
• Um zu vermeiden, daß der Wagen 3 ständig hin- und herschwingt, kann man nach Fig. 2 zwei gleichgroße synchron aber gegenläufig sich bewegende Zwischenwagen 1 und 2 mit Impulsgebern 7 aufbauen. Beide Wagen wandern nach einer Seite, ohne daß der Wagen 3 sich bewegt.
• Wie insbesondere aus Fig. 3a, b, c ersichtlich ist, erfolgt der Vortrieb des Wagens 3 dadurch, aaß der Zwischenwagen 2 mit dem als Impulsgeber dienenden oberen Körper 1 in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird Dies geschieht nachdem er auf dem Wagen 3 in Bewegungsrichtung sich in seine Endposition begeben hat.
• Während des Wanlerns von Wagen 2 auf 3 verschiebt sich der gemeinsame Schwerpunkt sges in der Bewegungsrichtung.
• Beim Zurückholen des Zwischenwagens 2 mit dem Impulsgeber in seine Ausgangsposition auf dem Wagen 3 bleibt der demeinsame Schwerpunkt sges erhalten, während die Schwerpunkte s1 - s3 der Einzelwagen ihre Lagen natürlich ändern.
• Das Rückführen des Zwischenwagens 2 in Richtung des pfeiles 8 in seine Ausgangsposition (vgl.den Weg S) kann durch die gleiche Pendelbewegung des Impulsgebers 1 bzwO 1,7 vollbracht werden, mit deren Hilfe der unelastische Stoß erzeugt wurde, Beim Rückführen werden die Bremse 5 und Sperrklinge 4 außer Funktion gesetzt Es wird jetzt ein elastischer Stoß anstelle des unelastischen ausgeübt.
• Die Gegenrichtung wird nicht abgefangen, Patentansprüche

Claims (9)

1. P a t e n t A n s p r ü c h e 1. Antriebssystem für Steuerzwecke und Raumfahrzeuge aus mehreren durch Stoß bewegbaren Körpern sowie Personen im Weltraum, d a d u r c h r e k e n n z e i c h n e das die etwa wagenförmigen Körper (1,2,3) übereinander angeordnet sind, von denen mindestens die beiden oberen Körper (1 und 2) mittels einer Kombination aus elastischem und unelastischem Stoß auf dem darunter befinalichen Körper (3) in einer Richtung bewegbar sind, von dem die ,umme der empfangenen Impulse = 0 ist und der - durch Gleich große Kräfte in gleichen Zeiten angeregt - um seine Nulllage pendelt, wobei der Vortrieb des unteren Körpers (3) durch die Rückführung der oberen Körper (2 und 11) in ihre Ausgangsstellung erfolgt.
2. 2. Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die übereinander angeordneten Körper eine ähnliche Bauweise aufweisen, jedoch verschieden groß sind.
3. 30 Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n .; e i c h n e t, daß der obere Körper (1) ale Impulsgeber dient bzw. ausgebildet ist, so daß bei seinen fortgesetzten Impulsen dieser Körper und der darunter be-Eindliche Körper (2), insbesondere Zwischenkörper, sich auf den darunter befindlichen Körper (3) beliebig w-it bewegbar sind, ohne daß der Körper (3) einen entsprechenden entgegensetzten Weg zurücklegt.
4. 4. Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n 4 e i c n n e t, daß der angeetriebene (Zwischen-) Körper (2) mit dem unteren Körper (3) über eine Bremse (5).

   verbunden ist, die beim Rutschen des Körpers (2) zwangsalaufig zur Wirkung gelangt.
5. 5. Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß für den elastischen Stoß zwischen den beiden oberen Körpern (1 und 2) mindestens eine Feder (6) vorgesehen ist.
6. 6. Antriebssystem nach den Ansprüchen 1 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bremse (5) einen unelastischen @toß zwischen dem Zwischenwagen (2) und dem unteren Wagen (3) ermöglicht.
7. 7. Antriebssystem nach den Ansprüchen 1 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Rücksperrung einer Bewegungsrichtung zwischen de@ bieden oberen Körpern (1 und 2) eine in eine Zahn@tange eingreifende Klinke (4) bzw. ein Klinkenmechanismus oder eine dem Freilauf ähnliche Freilaufsperre vorgesehen ist.
8. 8. Antriebssystem nach den Ansprüch 1 und 3, d a d u r c h g e -k 3 n n z e i c ri n e t, daß dem zu bewegenden Körper (3) mindestens zwei gleiche synchron, jedoch sich gegenseitig bewegende Körper (1,2) etwa aus je einem Kagen (1) mit Impulsgeber und einem Zwischenwagen (2) zugeordnet sind, die nach einer Seite wendern, ohne daß der untere Wagen (3) sich bewegt.
9. 9. Antriebssystefli nach den Ansprüchen 1, 3 und 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c ü n e t, daß die Bendelcewegung des insbesondere oberen Wagens (1) mit Impulsber (7) zum Rückführen des Zwischenwagens (2) in seine Anfangsstellung nutzbar gemacht ist, wobei beim Rückführen die Bremse (5) und die Sperrung (4) außer Funktion gesetzt werden und ein elastischer Stoß -anstelle eines unelastischen Stoßes ausgeübt wird.

   L e e r s e i t e