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Spurschienengebundenes, Elektromagnetisches Schwebefahrzeug.
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Vorwiegend in technisch hochentwickelten Ländern der Erde sind die
Eisenbahnbetriebe darum bemüht, ihre Betriebsanlagen und Beförderungsmittel auf
Grund der rapide fortschreitenden Modernisierung und Technisierung, sowie im Konkurrenzkampf
vorwiegend mit dem Lufttransportwesen auszubauen und zu verbessern, wobei die wichtigsten
Faktoren die Sicherheit, der Komfort und die zunehmenden Reisegeschwindigkeiten
sind.
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In einigen Ländern, z.B. Japan, Frankreich, England, Amerika und auch
in der Bundesrepublik Deutschland hat man bereits erste Schritte unternommen, zum
Teil auch schon realisiert, die zur Lösung dieser Probleme beitragen; In Deutschland
wurde bei Köln bereits vor Jahren eine sogenannte Einspur-Allweg-Bahn Teilstrecke
gebaut, ohne daß sie jedoch in Betrieb genommen wurde.
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In Frankreich hat man eine Versuchsstrecke für einen Luftkissenzug
fertiggestellt, der nach dem in England entwickelten Prinzip des HOVERCRAFT arbeitet.
Auch in Deutschland befaßt man sich bereits mit Plänen eines Luftkissensuges. Doch
von welcher Seite all diese Projekte auch betrachtet werden, - vom Deutschen vermag
man noch nichts zu sagen, da noch nichts darüber bekannt ist - eine ausgesprochen
ideale Lösung vermag noch keines aufzuweisen.
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Mit der dieser Patentanmeldung zugrunde liegenden Idee bzw. Erfindung
soll eine weitere, neuartige Möglichkeit zur Lösung und eventuellen Realisierung
dieses Problemes aufgezeichnet werden, die in ihrer Art und technischen Methode,
in ihrer Leistung sowie in ihrer Betriebssicherheit nicht nur höchsten Anforderungen
gerecht wird; sondern welche zweifellos finanziellen Anforderungen in verhältnismäßig
tragbaren Maßen unterliegt, wie auch günstige wirtschaftliche Rentabilität mit sich
bringen dürfte.
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Zur Lösung dieses Problemes wird folgendes vorgeschlagen: Die Hauptmerkmals
der Ide sind ein Schienenbus-ähnliches Fahrzeug, das sich äußerlich durch eine besondere
zweckdienliche aerodynamische Linienführung hervorhebt, und zwar besonders an den
Längsenden, indem diese in etwa die Form einer Flugzeugnase aufweisen, wodurch bei
extremen Reisegteschindigkeiten der Luftreibungswiderstand am Fahrzeug vermindert
wird. In den Nasen bzw. Fahrzeugenden oder -spitzen befinden sich, ähnlich einem
Flugzeugoockpit, hinter aerodynamisch geformten Windschutzscheiben die Kabinen für
den Fahrzeugführer. Anstelle der Räder bei konventionellen Zügen bzw. Fahrzeugen
befinden sich Kufen, die in Ruhestellung auf dem Boden bzw. auf den Schienen stehen.
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Ein wichtiges Merkmal der hiermit zur Patentanmeldung vorgetragenen
Erfindung ist, daß zum Betrieb eines Elektromagnetischen Schtebefahrzeuges nicht
unbedingt auch neue Spezialstrecken gebaut werden müssen, wie es z.B.
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im Falle der in Frankreich konstruierten Luftkissenbahn oder anderer
erforderlich ist. Das heißt, ein Elektromagnetisches Schwebefahrzeug kann grundsätzlich
auch auf den bereits bestehenden konventionellen Eisenbahnstrecken verkehren. Hierzu
müssen allerdings an den bereits bestehenden Schienenstrecken technische Neuerungen
bzw. Ergänzungen vorgenommen werden, was jedoch den Vorteil hat, daß derart erforderliche
Uauten nicht so kostspielig sein werden, wie neu zu errichtende Spezialstrecken,
und daß auf derartig umgebauten Spezialstrecken konventionelle Zuge in gleicher
Weise verkehren können wie Elektromagnetische Schwebefahrzeuge.
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Ähnliche Umbauten mußten im Zuge der El.ktrifizierung der Eisenbahnlinien
bereits einmal vorgenommen werden, nämlich du Logen der Fahrdrahtleitungen, und
da ein Elektromagnetisches Schwebe fahrzeug ausschließlich elektrisch betrieben
wird, kann es somit von den Fahrdrahtleitungen profitieren, ohne daß diese nochmals
abgeändert werden miissen.
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An den Aussenseiten neben den Kufen befinden sich Elektromagnete,
die sowohl die Form von Zylindern, Quadraten oder rechteckigen länglichen Kästen
aufweisen können. - -
Im Falle enormer Kapazitätsanforderungen kann
es ebenso angebracht sein, diese Elektromagnete in an ihren Enden abgewinkelter
oder abgerundeter rechteckiger Kastenform in durchgehender Gesamtlänge seitlich
unter dem Fahrzeug anzubringen.
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Zweck und Aufgabe dieser Patentanmeldung soll es nicht sein, Vorrichtungen,
insbesondere Antriebsvorrichtungen mit exakten oder Berechnungen überhaupt aufzuzeichnen.
Denn einmal sind die Anforderungen an solche Vorrichtungen ohnehin von Fall zu Fall
unterschiedlich, und zum anderen könne Berechnungen wohl auch erst dann exakt ausgearbeitet
werden, wenn die von den Vorrichtungen auf zunehmenden Belastungen in etwa bekannt
sind.
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Etwa zwei bis drei Meter von den Fahrzeugspitzen entfernt, und zwar
beiderseitig, befinden'sich mittig zur Längsachse unter dem Fahrzeugboden zwei mittels
entsprechender Halterungen und Achsen befestigte Rollen von etwa 50 cm Durchmesser
und einer Stärke von etwa 20 bis 25 cm. die Rollen sind dergestalt angebracht, daß
zwischen ihnen in gleicher Linie zur Längsachse des Fahrzeuges ein Trennungsabstand
von etwa 30 cm liegt.
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Unmittelbar hinter diesen Rollen befindet sich ein weiterer Elektromagnet,
der die Form einer riesigen Schieblehre hat. Er ist, wie die Schwellen an den Eisenbahnstrecken,
quer zum Fahrzeugboden und ebenfalls unter diesem angebracht. Seine Öffnung weist
nach unten, wie auch diese Öffnung in gleicher Flucht bzw. Linie mit der Längsachse
und dem Zwischraum zwischen den jeweils zusammengehörenden zwei Rollen liegt.
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An den Aussenseiten der Eisenbahnschienen, und zwar beiderseits, werden
in jedem Feld zwischen den Schwellen Elektromagnete von gleicher Form wie jene unter
dem Fabrzeugboden angebracht, gegebenenfalls jedoch mit einem Unterschied: erden
einzelne Magnetkörper von zylindrischer oder quadratischer Form verwendet, die in
den Feldern zwischen den Schwellen angebracht werden, so wird man aus logischen
wie auch aus technischen Gründen über den Schwellen selbst keine Magnetkörper mehr
anbringen. Das heißt, zwischen den einzelnen Magneten verbleibt somit ein Abstand
von bestimmter Größe, derweil die Magnete von gleicher Form unter dem Fahrzeugboden
ohne Abstand aneinandergereiht sind.
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Würden dagegen Flagnetkörper von durchgehender rechteckiger Kastenform
verwendet werden, am Fahrzeug wie am Schienenkörper, so würden jene am Schienenkörper
durchgehend und ohne Unterbrechung auf den Schwellen liegen.
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Es dürfte lediglich eine technische Frage bzw. eine Frage der Kapazitätsentfaltungsmöglichkeit
sein, welche Magnetform die vorteilhaftere sein wird.
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Die-Magnete am Schienenkörper bilden das Gegenstück der Magnete am
Fahrzeug. Die Magnetpolflächen beider Magnete, also jener am Schienenkörper wie
jener am Fahrzeug schneiden in der Weise mit den Oberkanten der Eisenbahnschienen
ab, daß sie sich übereinanderstehend fast berühren; es verbleibt lediglich ein minimaler
Sicherheitsabstand zwischen beiden.
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Werden die Magnete aktiviert, d.h. mit elektrischen Strom versorgt,
und zwar in der Weise, daß ihre Polflächen gleichnamige Pole aufweisen, so bewirken
sie die eine umgekehrte Kraft normaler Haftmagnete, d.h., sie stoßen sich gegenseitig
ab, wodurch das Fahrzeug hochgedrückt wird und somit schwebt.
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Inmitten zwischen den Eisenbahnschienen wird des weiteren eine sogenannte
Spurschiene angebracht, deren Höhe von Schwellenoberkante etwa 50 bis 60 cm mißt,
und deren Breite dem Abstand der nebeneinander liegenden Rollen bzw. der Öffnung
der unmittelbar hinter den Rollen liegenden Elektromagnete unter dem Fahrzeugboden
entspricht. Während des Betriebes gleiten die Rollen, also die Spurrollen, deren
Laufflächen zum Zwecke der Schalldämpfung angebrachterweise mit einem besonderen
Werkstoff versehen sind, an den senkrechten Seitenwänden der Spurschiene entlang,
desgleichen in entsprechender Weise die Innenkanten der Ausnehmung in den hinter
den Rollen liegenden Elektromagneten.
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In dieser Spurschiene ist gleichzeitig ein Teil des Fahrzeugantriebes
untergebracht, und zwar als Gegenstück der hinter den Rollen angebrachten Elektromagnete.
Während der oder die hinter den Rollen angebrachten Magnete im Sinne eines herkömmlichen
bekannten Elektromotores den Rotor darstellen, bildet der in der Spurschiene untergebrachte
Antriebsteil den Stator.
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Die soweit erwähnten und wichtigsten Vorrichtungen für den Betrieb
des Fahrzeuges, die sich, wie ebenfalls erwähnt, unter dem-Fahrzeugboden befinden,
gestalten somit in gewisser Weise das Elektromagnetische Schwebefahrzeug wie jedes
konventionelle Fahrzeug mit einem normalen Fahrgestell.
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Da aber das Elektromagnetische Schwebefahrzeug enorme Geschwindigkeiten
erreicht, wird ee, einerseits um den Luftreibungswiderstand zu verringern, andererseits
um zu vermeiden, daß sich Luftstauungen unter dem Fahrzeug bilden, vom Fahrzeugboden
bis zur Schienenoberkannte hinabreichend, mittels hermetisch abschließender wannenförmiger
Verkleidung vollständig ummantelt.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand folgendermaßen dargestellt,
und zwar zeigt --- -
Fig. 1 das Fahrzeug in einer Seitenansicht
mit Teilansicht des Schienenkörpers, Fig. 2 das Fahrzeug in einer Vorderansicht
mit Ansicht des Schienenkörpers in einem senkrechten Schnitt, Fig. 3 das Fahrzeug
in einer Teilansicht von oben, zum Teil in einem waagerechten Schnitt und Teilansicht
des Schienenkörpers von oben, Fig. 4 das Fahrzeug in einer Seitenteilansicht, Fig.
5 eine Seitenteilansicht in einem senkrechten Schnitt, in der sämtliche zum Betrieb
erforderlichen Vorrichtungen dargestellt sind, Fig. 6 eine Seitenteilansicht in
einem senkrechten Schnitt, in der zur besseren Übersicht die im Schnitt hinter 9
liegenden Teile 5 nicht eingezeichnet sind, des weiteren die Teile 16, 17 und 18
übersichtlicher dargestellt sind, Fig. 7 eine Seitenteilansicht in einem senkrechten
Schnitt, in der im Gegensatz zu Fig. 6 der Gegenstand 9 nicht eingezeichnet ist,
die Teile 5 und 16 dagegen schraffiert, Fig. 8 eine Teilansicht von oben desgleichen
wie von unten in einem waagerechten Schnitt unterhalb des Fahrzeugbodens, Fig. 9
eine Teilansicht wie aus Fig. 8, jedoch hier mit Teilansicht des Schienenkörpers
von oben, Fig. 10 a bis d, Teilansiciitsn des Fahrgestells mit Schienenkörper in
einem aenkrechten Schnitt von vorn, Fig. 11 bin' 14, das Antriebsprinzip des Fahrzeuges,
Fig. 15 u.16, Ansichten der Spurschienenverbindungsstellen von der Seite und von
oben, Fig. 17 eine Seitenansicht eines Bahnüberganges in Blickrichtung des Schienenverlaufes
mit Abdeckvorrichtung in einem snkreohten Schnitt.
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Das Elektromagnetische Schwebefahrzeu 1 weist nach einer bevorzugten
Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 unter aerodynamischer Linienfuhrung einen verhältnismäßig
flachen langgestreckten Rumpf auf. An beiden Enden.
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des Fahrzeuges befinden sich, ähnlich den Cockpits moderner Flugzeuge,
Kabinen 2, 3, für den Fahrzeugführer Um den Luftreibungswiderstand bzw.
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den Sog bei hohen Reisegeschwindigkeiten weitgehendst zu verringern,
werden die Fahrzeugspitzen wie Flugzeugnasen aerodynamischen Gesetzen entsprechend
ausgebildet, sowie der Unterbau bzw. das Fahrgestell 4 bis zur Schionenoberkannte
19 hinabreichend durch einen wannenförmigen Unterbau vollstädig verkleidet.
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Wie an jedem gewöhnlichen Fahrzeug sind die wichtigsten Vorrichfungen
für den Betrieb des Fahrzeuges an bzw. unter dem Fahrzeugboden 14 (Fig. 5,6,7 und
10) angebracht.
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Seitlich aussen neben den Kufen 9, die während der Ruhestellung des
Fahrzeuges auf den Schienen stehen 18, befinden sich Elektromagnete 5, durch welche
in Zusammenwirkung mit den Elektromagneten 16 das Schweben des Fahrzeuges bewerkstelligt
wird (Fig. 5 bis 10).
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Es ist eine altbekannte Tatsache, daß Elementar- oder Permanentmagnete
auf ferromagnetische Metalle eine anziehende Kraft ausüben. Technisch hochentwickelte
Dauermag«ete vermögen ein vielfaches ihres Eigengewichtes zu tragen bzw. zu halten,
was durch die Tatsache verständlich und bewiesen wird, daß zahlreiche metallverarbeitende
Betriebe speziel konstruierte magnetische Haft- oder Spannplatten als eine Art magnetische
Schraubstöcke benutzen, die mit einer vielzahl kleiner verstellbarer Permanetmagnete
ausgerüstet sind.
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Nach einem sehr einfachen Schaltprinzip, auf das hier nicht näher
eingegangen werden braucht, werden die kleinen Permanentmagnete mit ihren Polen:
zueinander verstellt, wodurch die magnetische Anziehungskraft ein- und ausgeschaltet
werden kann. Ist so eine Spannplatte eingeschsltet,. so haftet ein darauf liegendes
Werkstück an der Platte wie in einem mechanischen Schraubstock.
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Trotz der enormen Anziehungskraft solcher D.ueriagnete reichen sie
jedoch bei weitem noch nicht aus, in allen Gebieten der Industrie Verwendung zu
finden, z.'3. dort, wo Lasten von 20, 30 und noch mehr Tonnen anzuheben sind. So
wurden alos Elektromagnete erfunden und entwickelt, die z.B. mit einem Durchmesser
vön etwa 150 cm, etwa 25 cm in der Höhe bzw, Stärke und einer Stromaufnahme von
etwa 40 bis 50 Ampere Lasten von etwa 30 to spielen anheben und transportieren,
-Nicht
in diesem Umfange bekannt ist. dagegen die Tatsache, (bei Laien) daß zwei aneinander
gebrachte Magnete auch eine gegenseitig sich abstoßende Wirkung bzw. Kraft aufweisen
können, und zwar dann, wenn zwei Magnete mit gleichnamigen Polen aneinandergebracht
werden.
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Auch diese Tatsache hat sich die Industrie und andere Gebiete bereits
nutzbar gemacht, z.B. bei der Herstellung von Zahnprothesen. Werden nämlich Ober-
und Unterkieferprothesen in entsprechender Weise mit solchen gleichnamigen Polen
ausgerüstet, so werde sie durch ihre sich gegenseitig abstoßende Wirkung im Munde
ständig voneinander ge drückt, und somit gegen Ober- und Unterkiefer.
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Würde man z.B. zwei dauermagnetische Platten in etwa von der Größe
10 x 10 x 1 cm, die über-unverbrauchte magnetische Kräfte verfügen, gleichpolig
übereinanderlegen, (der experimentierende Laie wird für derartige Versuche kaum
geeignete Platten zur Verfügung haben) so würde sich eine derart abstoßende magnetische
Kraft entfalten, daß die obere Platte in etwa ein bis zwei Zentimeter über der unteren
Platte schweben würde.
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Ist es nun möglich, mit Hilfe elektrischer Energie magnetische Kräfte
herzustellen, die, wie die Kraft eines Dauermagneten, ferromagnetische Metalle anziehen,
halten und transportieren können, jedoch mit einem enorm stärkeren Effekt, so ist
es auch möglich, in umgekehrter Weise , wie es eben auch bei zwei Dauermagneten
mit gleichnamigen Polen der Fall ist, mit Hilfe elektrischer Energie magnetische
Kräfte herzustellen, die eine abstoßende Wirkung ausüben.
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Dieser Effekt wird mittels der Elektromagnete 5 am Fahrzeug, und der
Elektromagnete 16 am Schienenkörper erreicht.
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Auch hier ist es nicht Aufgabe und Zweck der Patentanmeldung, dieKapazität
dieser Elektromagnete mit eingehenden Berechnungen darzulegen, denn auch hier sind
die Anforderungen von Fall zu Fall unterschiedlich. Darüber hinaus hängt die Leistung
nicht, oder besser gesagt, weniger von Form und Größe solcher Magnete ab, sondern
vielmehr von der Stromdurchflutung und der Windungszahl' also von der Amperewindungszahl.
Es ist also weniger von entscheidender Bedeutung, ob die Elektromagnete im Grundriß
eine zylindrische, eine quadratische oder rechteckige Form aufweisen, obwohl es
logisch i8t, daß die Ausnutzungsmöglichkeit der Polflächen -und auf die kommt es
wohl in erster Linie an - einer quadratischen Fläche einer zylindrischen gegenüber
Vorteile aufweist.
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In den Zeichnungen werden die Magnete 5 und 16 im Grundriß nur aus
dem Grunde in Kreisform dargestellt, weil dadurch eine bessere Übersicht gewährleistet
ist.
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Ebenso wird es auch nicht erforderlich 8ein, die Wirkungsweise solcher
Magnete zu beschreiben1 denn diese iat allgemein bekannt und stellt somit nichts
Neues dar.
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Neu dürfte aber zweifellos die Nutzanwendung solcher Eiktromagnete
in dieser Form und auf diesem Gebiet sein, d.h. im Transportwesen ganz allgemein.
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Würde man unter dem Fahrzeugboden 14 anstelle der je vier Magnetzylinder
5 nur zwei anbringen, so wäre die vollständige sich gegenseitig abstoßende Wirkung
der Magnete' 5 und 16 nur solange vorhanden und gewährleistet, als diese sich mit
ihren vollständigen Polflächen in jeder Position und exakt übereinander befinden,
und somit auch die Schwebe fähigkeit des Fahrzeuges.
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Um also eine konstante abstoßende Wirkung zu erreichen, und zwar in
jeder Position des Fahrzeuges, müssen wenigstens vier der Elektromagnetzylinder
5 an jeder Abstützstelle, also seitlich der Kufen angebracht werden.
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Würde man die Zeichnung der Fig. -7 entlang der Linie 19 durchschneiden
und die somit entstandenen beiden Teile an der Schnittlinie gegeneinanderhaltend
verschieben, so könnte somit demonstrativ veranschaulicht werden, daß sich jeweils
zwei und zwei Magnetzylinder übereinander befinden, einerlei, in welcher Position
sich das Fahrzeug auch befindet.
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Der Elektromagnet 6 (Fig. 5 bis 10) stellt einen Teil des Fahrzeug-Gleit-Antriebes
dar, während sich der andere Teil in der Spurschiene 15 befindet. Das Prinzip und
die Wirkungsweise des Gleitantriebes wird im Zusammenhang mit Fig. 11 bis 14 erleutert.
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Die Spurrollen 7, mittels Achsen und Halterungen 8 unter dem Fahrzeugboden
14 befestigt, bilden das-. Gegenstück zur Spurschiene 15. Sie sind in der Weise
angebracht, daß ihre Laufflächen präzise an den Seitenwänden der Spurschiene' entlanggleiten
können. Hierbei dürfte es zweifellos von Vorteil sein, wenn die Spurrollen nicht
starr mit dem Fahrzeug verbünden sind, sondern ihnen mittels einer Federung eine
entsprechende Elastizität belassen wird.
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In diesem Falle aber müssen die Spurrollen starr mit Elektromagneten
6 verbunden sein, da sonst bei seitlichen Ausweichungen des Fahrzeuges die Innenkannten
dieser Magnete an den Seitenwänden der Spurschiene entlangschleifen würden.
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Desgleichen dürfte von Vorteil sein, wenn die Laufflächen der Spurrollen
nicht aus Metall, sondern aus einem geräuschdämpfenden Werkstoff bestehen.
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Hierdurch könnte die einzigste Lärmquelle des Fahrzeuges auf ein extremes
Minimum auageschaltet werden.
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Bei dieser Methode ist es nicht nur nicht erforderlich, sondern s
würde sich sogar störend auswirken, würde man zwischen Spurrollen und Spurschiene
einen Scheeraum belassen, wie es zwischen Radspurkranz konventioneller
konventioneller
Züge und den Schienen der Fall ist, wodurch jene Züge ständig hin- und herscheeren
und dadurch einerseits die Schlingerkraft auffangen bzw. ausgleichen, und andererseits
auch ein Aufklettern des Radspurkranzes an den Schienen, und somit ein Entgleisen
verhindert wird.
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Das Elektromagnetische Schwebefahrzeug, wie herkömmliche und allgemein
übliche Fahrzeuge nicht mit Rädern ausgerüstet, auf welchen das Fahrzeug sowohl
während der Fahrt wie auch in Ruhestellung lastet bzw. ruht, benötigt zumindest
während der Ruhestellung eine entsprechende Stütz-bzw. Auflagevorrichtung. Während
der Fahrt bzw. während des Gleitens benötigt es mit Rücksicht auf einen ganz bestimmten
Umstand, der noch erwähnt wird, keine Stützvorrichtung.
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Also wird das Elektromanetische Schwebefahrzeug wie ein herkömmliches,
wenigstens mit vier Rädern ausgerüstetes Fahrzeug anstelle der vier Räder mit vier
Kufen ausgerüstet, 9. Bei Betrieb auf konventionellen, entsprechend umgebauten Eisenbahnstrecken
befinden sich die Kufen 9 exakt über den Eisenbahnschienen, stehen also in Ruhestellung
des Fahrzeuges darauf.
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Die Kufen 9 zeichnen sich dadurch aus, daß ihre Auflageflächen, soweit
diese mit den Schienen 18 in Berührung kommen, aus einem besonderen, entsprechend
geeigneten Werkstoff bestehen. Dieser Werkstoff hat die Aufgabe, das Elektromagnetische
Schwebefahrzeug während des schwebenden Gleitens und dabei eventuel möglichen Berührungen
der Kufen mit den Schienen extrem kontaktgleitfähig zu machen. Denn einmal wird
es sich besonders unter Einwirkung starker Böen, die auf das mit sehr hoher Geschwindigkeit
und nur minimal vom Boden abgehobene dahingleitende Fahrzeug drücken, nicht völlig
ausschließen lassen, daß die Kufen Berührung mit den Schienen bekommen. Ganz besonders
aber ist eine exstremsts Gleit- bzw. Rutschfähigkeit der Kufen erforderlich für
den Fall, wenn die Tastvorrichtung 13, die noch erleutert wird, die Stromdurchflutung
in den Elektromagneten 5 umpolt, wodurch diese wie normale Haftmagnete wirken und
die Kufen mit enormer Kraft gegen die Schienen gerückt bzw. gezogen werden.
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Die Versorgung des Antriebsteiles in der Spurschiene 15 sowie der
Elektrqmagnete 16 mit elektrischem Strom geschieht nach einer bevorzugten Methode
direkt durch das dahingleitende Fahrzeug, und zwar dergestalt, daß sowohl der Antriebsteil
inder Spurschiene, wie auch die Elektromagnete 16 jeweils nur in unmittelbarem Bereich
des mit hoher Geschwindigkeit dahingleitenden Fahrzeuges versorgt werden, im übrigen
Bereich der gesamten Strecke jedoch kein Strom fließt.
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Es wird nicht erforderlich sein, besonders darauf hinzuweisen, daß
die Versorgung des Fahrzeuges mit elektrischer Energie in herkömmlicher
Weise
durch den über den Schienen verlaufenden Fahrdraht und mittels einer auf dem Dach
des Fahrzeuges befindlichen Vorrichtung geschieht. Bei Neubauten von Spezialetrecken
wird man nach einer bevorzugten Methode die Starkstromleitungen so verlegen, daß
das Fahrzeug über ihnen hinweggleitstu Unter dem Falirzeugboden sind des weiteren
in entsprechender Ausführung, und, wie es bei sämtlichen Vorrichtungen der Fall
ist, die sich unter jedem Fahrzeugende in gleicher Form und Stückzahl befinden,
zwei Schleifkontakte 10 und 11 angebracht, und zwar dergestalt, daß die Kontaktkörper
selbst in ihren Gehäusen mittels einer ständig nach unten drückenden Druckvorrichtung
beweglich aufgehängt sind, wodurch sie mit ihren Gegenkontakten in Ruhestellung
des Fahrzeuges ebenso wie während des Betriebes, also während des Gleitens, ständig
in direkter Berührung sind.
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Gegenkontakt von 10 ist die Oberkante der Spurschiene 15. Mittels
dieses Kontaktes w4rd der in der Spurschiene sich befindende Antriebsteil für das
Fahrzeug mit Strom versorgt. Gegenkontakt von 11 ist eine spezielle Kontaktschiene
22, ähnlich der einer gewöhnlichen Eisenbahnschiene, die neben der Spurschiene 15
einher verläuft.
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Durch Kontakt 11 und Gegenkontakt 22 sowie der Verbindungsleitung
23 werden die Elektromagnete 16 mit Strom versorgt4 24 bildet dagegen die Minusleitung
von der Spurschiene 15 zu den Schienen 18, die auch für den konventionellen Eisenbahnverkehr
elektrischen Antriebs generel als Minusleitungen dienen, während 25 die Minusleitungen
zwischen den Elektromagneten 16 und den Schienen 18 darstellt.
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Nach einer bevorzngten Methode ist innerhalb der Kufengerüste 9, und
zwar in jeder einzelnen Kufe, eine Tastvorrichtung 12 untergebracht: Das Fahrzeug
ist während des Betriebes ständigen Gewichte- und Belastungsschwankungen ausgesetzt,
sei es durch die Anzahl der Passagiere, durch Fahrgeschwindigkeiten und die dabei
auf das Fahrzeug einwirkenden Witterungs- und sonstigen Einflüsse, wie plötzlich
Böen usw4 Würde nun die Stromdurchflutung in den Elektromagneten eine ständig konstante
sein, so wurden dadurch auch die magnetischen Felder, also die gegenseitig sich
abstoßenden Kräfte, die das Fahrzeug in Schwebe halten, ständig konstant sein. Das
hieß'e, bei geringer Belastung würde das Fahrzeug zu hoch schweben, bei großer,
oder plötzlich auftretender starker Belastung aber würde das Fahrzeug mit seinen
Kufen in erheblich störender Weise auf die Schienen aufschlagen.
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Um aber das Fahrzeug grundsätzlich in jeder Position und Situation,
nunmehr allenfalls in äußerst minimalen Abweichungen - in einer konstanten Schwebehöhe
halten und dahingleiten lassen zu können, ist eine derartige Tasttorrichtung erf
orderlict a
Bei einem derartigen Projekt aber, und um allen auftretenden
Anforderungen gerecht werden zu können, wird es zweifellos erforderlich werden,
die Tastvorgänge.elektronisch zu steuern. Denn nur eine elektronische Steuerungsanlage
wird in der Lage sein, die größtenteils in Bruchteilen von Sekunden auftretenden
Belastungsschwankungen ebenfalls mit der Geschwindigkeit von Sekundenbruchteilen
zu registrieren, und die entsprechenden Ausgleichssteuerungen vorzunehmen.
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Die Ausgleichssteuerung vorzunehmen heißt, lediglich die Stromdurchflutung
in den Elektromagneten 5 und 16 den Erfordernissen entsprechend zu regulieren.
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Da, wie herkömmliche , mindestens auf vier Rädern ruhende Fahrzeuge
das Elektromagnetisch Schwebefahrzeug anstelle der vier Räder mit vier Kufen, und
seitlich der Kufen in entsprechender Weise mit Elektromagneten 5 ausgerüstet ist,
kann also, um einmal von rädern zu sprechen, die Belastung jedes einzelnen Rades
separat reguliert werden.
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Nit einer weiteren Tastvorrichtung, und zwar zum Zwecke einer extremen
Verkehrssicherheit, ist das Elektromagnetische Schwebe fahrzeug ausgerüstet: In
Seitenansicht gesehen befinden sich unmittelbar vor den Spurrollen 7 beiderseits
der Spurschiene 15, und zwar unterhalb der Spurschienenoberkante je eine Fotozelle
13.
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Sollte es wider Erwarten einmal dazu führen, daß das Fahrzeug sich
betriebstidrig zu hoch erhebt, was ungünstigtenfalls bei extrem' hohen Geschwindigkeiten,
und hierbei infolge einer sehr-starken, unter das Fahrzeug drückenden Sturmboe geschehen
könnte, und zwar dergestalt, daß die Fotozellen hierbei über die Oberkante der Spur
schiene hinausragen, so würde mittels eines durch die Fotozellen ausgelösten Impulses
eine Schaltvorrichtung in Tätigkeit gesetzt werden, welche die Stromzufuhr in den
Magneten 5 - gegebenenfalls auch in den Magneten 16 - in Sekundenbruchteilen dergestalt
umpolt, daß die Elektromagnete nicht mehr eine gegenseitig sich abstoßende Kraft
ausüben, sondern wie normale anziehende Haftmagnete wirken. Dadurch wird erreicht,
daß das Fahrzeug in Gefahlensituationen mit der enormen magnetischen Anziehungskraft
von etwa 30 bis 50 to oder einer den Erfordernissen entsprechenden Kraft sofort
gegen den Schienenkörper oder gegen die Gleitunterlage gedrückt oder gezogen wird,
noch bevor es sich überhaupt in eine wirklich ernsthaft gefährdende Höhe erheben
kann. Zwar wird hierbei eine direkte Berührung der Magnete 5 und 16
durch die Kufen verhindert. Ungeachtet dessen aber ist bei einem solchen Vorgang
sowohl das Fahrzeug, als auch die Passagiere sninr olaernian Bremskraft ausgesetzt.
Dieser wirkt zwar die ebenfals enorme kinetische Energie des Fahrzeuges entgegen,
des -weiteren aber wird die Bres'-raIt
dadurch abgeschwächt, indem
die jetzt gegen die Schienen gepressten Kufen über eine extreme Schlüpfrigkeit verfügen.
Darüber hinaus kann die Bremskraft über die Elektronik dermaßen gesteuert werden,
8o daß sie sich vor allem nicht nachteilig auf die Passagiere auswirkt, oder doch
zumindest in erträglichen Maßen.
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Dieses Prinzip einer Sicherheitsvorrichtung macht Fahrzeuge dieser
Art hinsichtlich der Entgleisungsgefahren völlig verkehrssicher, um nicht zu sagen,
"vollig narrensicher", sofern nicht Gewaltelnwirkungen vorliegen.
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In exakter Mitte zwischen den Schienen 18, und wie diese auf den Schwellen
aufliegend, befindet sich die Spurschiene 15, die einen zweifachen Zweck erfüllt:
Einmal, wie es der Name schon sagt, hält sie das Elektromagnetische Schwebefahrzeug
während der Fahrt bzw. während des schwebenden Gleitens in der Spur der vorgesehenen
Strecke, und zum anderen befindet sich in ihr ein Teil des Fahrzeugantriebes, der
an gesonderter Stelle erleutert wird.
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Da die Laufflächen der Spurrollen 7 exakt anliegend an den Seitenwänden
der Spurschiene 15 entlanggleiten, ist es mit Rücksicht auf extreme Geschwindigkeiten
des Fahrzeuges grundsätzlich erforderlich, daß die Seitenwände der Spurschiene präzis
glatte Flächen aufweisen. Dieser Anforderung gerecht zu werden, dürfte aber keine
besonderen Probleme aufwerfen.
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Es ist bekannt, daß Metall durch Einwirkung von Wärme oder Kälte sich
dehnt oder schrumpft, was sich an über der Erdoberfläche verlegten Metallkörpern,
z.B. Eisenbahnschienen oder Gasleitungen sehr nachteilig auswirken kann.
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Bei der Verlegung von Gasleitungen hat man eine ebenso praktisch einfache
wie nützliche Lösung gefunden, diese nachteiligen Wechselwirkungen schadlos aufzufangen,
indem man nämlich in bestimmten Abständen in den Leitungen ein Knie bzw. eine Biegung
hineinbringt, ähnlich dem in der Elektrotechnik für O4 verwendeten griechischen
Buchstaben . Diese Biegungen fangen die wechselseitigen Dehn- und Schrumpfwirkungen
der Rohre -wie eine elastische Feder auf, und vermeiden somit jede schadhafte Störung.
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An Eisenbahnschienen aber läßt sich weder ein solches Knie noch sonst
eine Vorrichtung anbringen, durch welche die wechselseitigen Wirkungen aufge fangen
werden können. Das wirkt sich gelegentlich sehr nachteilig dadurch aus, daß sich
unter hohen Temperatureinflüssen in in den Sosmermonaten-die Schienen dehnen. Da
aber derartige Dehnungen in Eisenbahnschienen keine Möglichkeit haben, sich in der
Länge auszuwirken, wirken sie sich also seitlich aus, was zu Verkrümmung der Schienen,
und somit zu Entgleisungen von Züge führt.
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Die. Spurschiene 15 besteht ebenfalls aus Metall, d.h., auch sie hat
unter schwankenden Temperatureinflüssen wechselseitige Dehn- und Schrumpfwirkungen
zur Folge. Eine derartige Wechselwirkung an Spurschienen dieser Art aber muß grundsätzlich
vermieden werden, denn eine dadurch eventuel entstehende seitliche Verkrümmung würde
sich nicht nur unangenehm bemerkbar machen, sondern sie könnte schwerwiegende Folgen
mit sich bringen.
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Um Verkrümmungen in der Spurschiene zu vermeiden, bzw. um eine konstante,
und zwar präzise geradelinige Führung der Spurschiene zu erreichen, wird folgendes
vorgeschlagen: Die gesamte Spurschiene entlang der Strecke wird, wie es auch bei
Eisenbahnschienen der Fall ist, aus Teilstücken von entsprechender und geeigneter
Länge aneinandergefügt. Bei der Aneinanderfügung dieser Spurschienenteilstücke wird
jedoch die wechselseitige Schrumpf-und Dehnwirkung berücksichtigt, und in entsprechender
Weise eine besondere Methode angewandt: Die Enden der an- bzw. ineinanderzufügenden
Spurschienenteilstücke weisen versetzt und in entsprechenden Abständen eine bestimmte
Anzahl von Ausspaarungen 27, 28, 30 und Zungen 26, 29, 31 auf, (Fig. 15, 16) und
zwar dergestalt, daß die Zungen des rechten Teilstückes präzise in die Ausspaarungen
des linken Teilstückes hineinpassen, und umgekehrt die Zungen des linken Teilstückes
in die Ausspaarungen des rechten Teilstückes. Zwischen den senkrechten Innenseiten
der Ausspaarungen 27, 28, 30, und den senkrechten Zenensestes Aussenseiten der Zungen
26, 29, 31 verbleibt ein den Anforderungen entsprechender Leerraum. Die präzise
ineinanderpassenden Ausspaarungen und Zungen verleihen den gezwungenermaßen und
hiermit entstandenen Verbindungsstellen der Spurschiene nicht nur eine geradelinige
Führung, sondern dadurch, daß sie somit verschiebbar werden, kann sich die Spurschiene
an ihren Verbindungsstellen während der wechselseitigen Auswirkungen im wahrsten
Sinne des Wortes ineinander verschieben, ohne daß die Seitenflächen, an denen die
Spurrollen entlanggleiten, auch nur im geringsten beeinträchtigt werden. Die Leerräume
weisen genügend Spielraum auf, so daß die Spurschiene sich in extremer Weise ausdehnen
kann.
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Da die so ineinandergefügten Spurschienenteilstücke auf Grund der
Wechselwirkungen einem ständigen Arbeitsprozeß unterliegen, in diesem Prozeß aber
nicht behindert werden dürfen, muß hier von jeglichen weiteren Befestigungen, z.B.
Verßchraubungen abgesehen werden. Den besonders hohen Anforderungen entsprechend
dürfte es angebracht sein, die Enden der Spurschienenteilstücke im Bereich der Ausspaarungen
und Zungen aus einem besonders geeigneten Werkstoff herzustellen.
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Aus technischen Gründen kann oder wird es erforderlich werden, die
Ausspaarungen und Zungen in einer ganz bestimmten Weise vorzunehmen bzw.
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stshenzuiasssn, (Fig. 15, 16): -
Im senkrecht schraffierten
Teile 26, in einer Stärke von-etwa 5 bis 7 cm der Spurschienenoberkante, liegen
die-Aus-spaarungen und, Zungen waagerecht nebeneinander, während ihre Anpassungsflächen
logischerweise senkrecht angeordnet sind. Die Ausspaarungen und Zungen im darunter
sich befindenden Teil der Spurschiene liegen dagegen senkrecht übereinander, während
ihre Anpassungsflächen selbst waagerecht angeordnet sind.
-
Würden die Ausspaarungen 27, und die Zungen 29 ausschließlich in senkrechter
Weise von der Oberkante 32 bis zur Unterkante 33 durchgehend angeordnet sein, so,
wie es im Feld 26 der Fall ist, so würde dadurch in den Seitenwänden der Spurschiene,
und zwar im Feld 28a, zwangsläufig eine durchgehende senkrechte Fuge 28 entstehen,
welche die an den Seitenwänden entlanggleitenden Spurrollen 7 in.ernsthafter Weise
behindern und das gesamte Fahrzeug ebenso gefährden könnte.
-
Würden dagegen die Ausspaarungen und Zungen ausachließlich in der
Weise angeordnet sein, wie es in Fig.15 unter 30,-31 geschieht, und zwar von der
Oberkante 32 bis zur Unterkante 33 durchgehend, sowürde dadurch im Feld 30a eine
waagerechte, quer über die gesamte Oberkante 32 verlaufende Fuge entstehen, gleich
der Fuge 28 im senkrechten Feld 28a. Eine solche Fuge in der Oberkante wäre zwar
nicht von so nachteiliger Bedeutung, wie eventuelle Fugen 28a in den Seitenwänden
34, zweifellos aber dürfte es in jeder Hinsicht von Vorteil sein, wenn auch die
Oberkantenfläche 92 -wie die Seitenwaedflächen 34 eine geradelinige Flucht ohne
irgendeine gleichmäßige und völlig durchgehende Unterbrechung aufweist. Die insgesamt
so gesehenen und angeordneten ungleichmäßigen Unterbrechungen 27, 28, 30 stellen
ganz allgemein, insbesondere aber bei 28 und 30 wegen der verhältnismäßig großflächigen
Spurrollenlaufflächen kdne Beeinträchtigung weder für die Spurrollen noch für das
Fahrzeug überhaupt dar.
-
Da es eingehender- Erleuterungen nicht bedurfte, wurden bisher mit
Nummer-Angaben nicht erwähnt: Die Schwellen .17, die Eisenbahnschienenunterkanten
20, sowie die auf den Schwellen 17 aufliegenden und dort selbst befestigten Halterungen
21 der Elektromagnetzylinder 16.
-
Für die Schleifkontaktschiene 22, wie auch für die Schleifkontaktschiene
in der Spurschienenoberkante - letztere ist nicht mit eingezeichnet -muß folgendes
berücksichtigt werden: Aus Sicherheitsgründen müssen grundsätzlich beide Kontaktschienen
derart konstruiert sein,- daß der elektrische Strom nur in unmittelbarer Zone des
dahingleitenden Fahrzeuges fließt1 d.h., daß in einer bestimmten Entfernung vor
und hinter dum dahingleitende,n Fahrzeug weder über der Spurschiene 15 noch in der
Kontaktschiene 22 Strom fließt. Es wäre also erforderlich, die jeweiligen Schienenteilstücke
an
ihren Enden mit einer entsprechenden Kontaktunterbrechung zu versehen, so daß der
Strom lediglich in dem Schienenteilstück fließt, über welchem sich das Fahrzeug
gerade befindet. Denn würde der Strom auf Grund entsprechender Kontaktunterbrechungen
nicht auf kleinstem Raum zu b begrenzt fließen, so bestände entlang der gesamten
Strecke ständig höchste Gefahr.
-
Nach einer bevorzugten Methode müßten die Kontaktunterbrechungen derart
angelegt sein, daß dem fließenden Strom eine entsprechende Vorauseilung gewährleistet
werden kann, d.h., bevor das Fahrzeug das nächste Spurschienenteilstück, oder überhaupt
einen bestimmten Punkt erreicht hat, muß hier der Strom bereits fließen; das gilt
sowohl für die Antriebsmagnete als auch für die Hubmagnete.
-
Darüber hinaus ist noch ein weiterer Sicherheit faktor zu berücksichtigen,
der zwar in den Zeichnungen nicht dargestellt, da er weder etwas Neues darstellt
noch technische Probleme mit sich bringt: Bei der Konstruktion der Schleifkontaktschienen
ist auch der XJitterungsfaktor zu berücksichtigen. Würde man diesen Faktor nicht
berücksichtigen, so bestünde in erster Linie bei Regen, aber auch bei Nässung durch
Tau oder starkem Nebel ständige Gefahr des Kurz- bzw. Erdschlusses.
-
In ähnlicher Weise, wie Fig. 5 durch Fig. 6 und 7 der besseren Übersicht
wegen aufgegliedert dargestellt werden, geschieht dieses auch bei Fig. 10 a bis
d. Würden a und b auf Transparentpapier gez. und sodann exakt übereinandergelegt
werden, so ergäben sie die gleiche Zeichnung wie c, lediglich mit dem Unterschied,
daß in c die Tastvorrichtung 12, sowie die Foto zellen 13 nicht mit eingezeichnet
sind, hingegen aber der Schleifkontakt 11, der weder in a noch in b eingezeichnet
ist.
-
Unter d wird schließlich die gesamte, zuvor aufgegliederte Betriebsanlage
in Betriebsposition, d.h. in Schwebeposition dargestellt. Nur die Schleifkontakte
10 und 11, und die Tastvorrichtung 12 befinden sich noch in Berührung bzw. in Kontakt
mit dem Schienenkörper bzw. mit ihren Gleitunterlagen, denn diese werden, wie bereits
erleutert, durch eine druckvorrichtung ständig gegen ihre Gegenkontakte im Schienenkörper
gedrückt.
-
Das Prinzip des Vortbewegungsantriebes, welches entsprechend der Idee
zwoifello6 eine Erfindung im wörtlichen Sinne darstellen dürfte, wird durch Fig.
11 bis 14 erleutert. Für einen Elektrofachmann stellt' dieses Prinzip, und somit
auch diese Erleuterungen nichts Neues dar. Dennoch sei hier das Prinzip von Grund
auf erleutert, da die Methode diese Antriebes von der konventioneller Motore abweicht:
-Die Raup-Çbez + steile eines jeden Elektromotores sind ein STATOR und ein ROTOR.
Gewöhnlich umumgibt
der STATOR den ROTOR als ein feststehendes
Gehäuse, in welchem sich der ROTOR mittels-einer in feststehenden bzw. fest angebrachten
Lagern rotierenden Achse in einer, oder abwechselnd auch in beide Richtungen dreht.
Grundsätzlich aber kann auch das gewöhnlich als ROTOR dienende Mittelstück eines
Elektromotores als STATOR dienen, während das aussen sich befindende Gehäuse als
ROTOR dient.
-
Im erfindungsgemäß ausgebildetenxElektromagnetischen Schwebefahrzeug
stellt der Elektromagnet 6 (Fig. 5 bis 10) den ROTOR dar, und das Gegenstück in
der Spurschiene 15 (Fig. 5 bis 10) - nicht mit dargestellt -stellt den STATCR-dar.
-
Der elektrische Antrieb arbeitet nach dem Prinzip eines Anker-Kurzschluß-Motores.
Fig. 11, 12 und 13 veranschaulichen die Wirkungsweise eines Elektromagneten bzw.
eines elektromagnetischen Feldes in einem Elektromotor. Die Pfeile, vom Nord-Pol
zum Süd-Poi eines jeden Magneten verlaufend, stellen die magnetischen Feldlinien
dar. Der besseren Übersicht wegen sind die Pfeile nur an den Vorderkanten der Magnete,
bzw. in Fig. 13 nur im Mittelfeld des Magneten dargestellt.
-
Wird, wie in Fig. 11 dargestellt, ein Leiter, z.B. ein Stück isolierten
Drahtes in das magnetische Feld gebracht, so geschieht zunächst gar nichts, obwohl
der elektrische Magnet aktiviert ist und somit ein magnetisches Feld vorhanden ist.
Wird aber, wie es die Pfeile Ia und Ib in den Figuren zeigen, elektrischer Strom
durch den Leiter geschickt, so tritt eine mechanische Kraft oder Arbeit auf, -(die
Ursache braucht hier nicht erleutert zu werden) welche den Leiter entsprechend des
Pfeiles "m.K." (mechanische Kraft) aus dem magnetischen Feld herausdrückt.
-
Ist das geschehen, so läge der Leiter neben dem Magneten, und das
Ganze wäre allenfalls ein sinnloses Spiel ohne geringstem Nutzeffekt.
-
Ein Nutzeffekt, nämlich eine mehr oder weniger konstante Kraft oder
Arbeit kann aber- erzielt werden, wenn ein Leiter z.B. in Form eines Rahmen, wie
in Fig. 12 dargestellt, in das magnetische Feld gebracht und mittels einer Drehachse
so befestigt wird, daß der Rahmen sich um die Achse zu drehen vermag. Dieser Rahmen
stellt nun praktisch eine Spule mit einer Windung dar.
-
Wird der Leiter bzw. der Rahmen an eine Stromquelle angeschlossen,
so fließt der Strom, wie in Fig. 12 dargestellt, in Richtung Ia in die obere. Hälfte
des Rahmen hinein, und in der unteren Hälfte in Richtung Ib wieder hinaus.
-
Auf den Leiter-der oberen Rahmenhälfte wird nun eine Kraft ausgeübt,
bzw.
-
er übt eine Kraft in Richtung des Pfeiles " m.." aus, wobei selbstverständlich
vorauszusetzen ist, daß ein magnetisches Feld zwischen den Magnetpolen Nord uns
Süd vorhanden ist. In der unteren Hälfte des Rahmen
Rahmen aber,
- oder der aus einer Windung bestehenden Spule - wirkt die auftretende Kraft sich
genau in entgegengesetzter Richtung aus.
-
Würde die Fließrichtung des Stromes in Fig. 12 umgekehrt verlaufen,
also bei Ib hinein, und bei Ia hinaus, so würde die obere Hälfts des Rahmen nicht
nach rechts aus dem magnetischen Feld herausgedrückt werden, sondern nach links.
Und genau diese Wirkung tritt bei normaler Fließrichtung des Stromes in der unteren
Hälfte des Rahmen auf.
-
Da aber der Rahmen mittels einer Drehachse mit dem den STATOR bildenden
Magneten verbunden-ist, ist es also nicht möglich, daß sich die obere Rahmenhälfte
in einer unveränderten Richtung vom Magnetfeld nach rechts fortbewegt, wie auch
die untere Hälfte nicht nach links, sondern der Rahmen ist infolge der fest mit
ihm vernundenen Achse gezwungen, sich um eben diese Achse zu drehen, wie es der
angerundete Pfeil in Fig. 12 zeigt.
-
Dies also stellt das Prinzip eines konventionellen Elektromotores
dar, wobei allerdings der Leiter in einem realistischen Motor nicht aus einem Rahmen
bzw. nicht aus einer Spule besteht, sondern aus mehreren Spulen, und jede Spule
aus zahlreichen Wicklungen, und es dürfte in logischer Weise verständlich sein,
daß eine Spule mit 100 Wicklungen hundertmal stärkere Kraft entfalten kann als eine
Spule mit nur einer Wicklung. Und würden anstelle einer Spule drei in symetrischer
Weise sich-kreuzende mit je 100 Wicklungen vorhanden sein, so wäre die sich entfaltende
Kraft logischerweise dreihundertmal so stark.
-
Hinsichtlich der mechanischen Kräftentfaltung muß auch noch ein weiterer
Faktor berücksichtigt werden, nämlich die Stärke des magnetischen Feldes, bzw. die
magnetische Flußdichte, die wiederum von der Konstruktion des Motores und der verwendeten
Materialien, sowie von der Durchflutung, also inegesamt von der Amperewindungßzahl
abhängt.
-
In der Idee des erfindungsgemäßen Antriebes für elektromagnetische
Schwebefahrzeuge wird nun von folgendem ausgegangen: Nimm man nicht einen Leiter
wie in Fig. 11, sondern mehrere wie in Fig. 13, und verbindet sie nebeneinander,
läßt den Strom aber in Jedem Leiter gemäß Fig. 13 in die gleiche Richtung fließen,
eo würde die mechanische Kraft solange wirken, bis auch der letzte Leiter aus dem
Magnetfeld herauegedrückt worden ist.
-
Und würde man des weiteren neben den Magneten in Fig. 13 einen zweiten
stellen, einen dritten usw., eo würden die aneinandergebündelten Leiter auf Grund
der mechanischen Kraft in das Magnetfeld des zweiten Magneten, des dritten Magneten
usf. weitergeschoben werden. Würde man nun aber umgekehrt verfahren, indem man zunächst
einmal die Fig. 13 herumdreht, also auf den Kopf stellt, des weiteren nicht nur
vier und fünf Leiter
sondern hunderte und tausende aneinanderkoppelt,
wodurch sich schließlich eine lange Strecke ergibt, diese am Boden fest verankert,
und dann schließlich einen oder mehrere Magnete dergestalt anbringt, daß sie auf
dieser Strecke entlanggleiten können, so wäre damit in einfachster Weise das Prinzip
der Spurschiene und des Antriebes am Fahrzeug dargestellt und erleutert.
-
Fig. 14 veranschaulicht in übersichtlicher Weise ein Teilstück der
Antribsanlage in einer Seitenansicht: Die Spurschiene als Stator 15 veranschaulicht
hier die zahlreich aneinandergefügten Leiter. Da die Stromzufuhr ohnehin vom darüberhingleitenden
Fahrzeug kommt, nämlich aus den Gleitkontakten 10, die Oberkante der Spurschiene
also den Plus-Pol bildet, weni ei ist es also sinnvoll und praktisch, wenn sich
an der Unterkante der Spurschiene bzw. des STATORS der Minus-Pol befindet. Dementsprechend
ist auch die Fließrichtung des Stromes in Richtung der Pfeile Ta und Ib, und zwar
grundsätzlich. Die Gleirichtung der Magnete 6, und somit auch des gesamten Fahrzeuges
jedoch läßt sich durch Umpolung des Stromflusses in den Magneten -6 selbst regeln.
In der Ansicht der Fig. 14 befinden sich die Nord-Pole der Magnete 6 diesseits der
Spurschiene, und die Fortbewegung durch die mechanische Kraft geht in Richtung der
in den Magneten eingezeichneten Pfeile. Wären die Magnete 6 befestigt, z.B.
-
an einer über den Magneten sich befindenden Decke eines Gebäudes,
und die Spurschiene würde sich im Sinne eines ROTORS bewegen, z.B. in Form eines
Fließbandes, so ginge die Fortbewegung in Richtung des in der Spurschiene eingezeichneten
Pfeiles.
-
Wird nun aber der Stromdurchfluß in den Magneten 6 umgepolt, so wechseln
dadurch auch die Magnetpole, d.h. dann befinden sich diesseits der Spurschiene die
Süd-Pole, und die Nord-Pole jenseits der Spurschiene.
-
Folglich ändert sich dadurch auch die Bewegungsrichtung der mechanischen
Kraft, und das Fahrzeug würde sich entsprechend der Ansicht von Fig. 14 nicht wie
ursprünglich nach links, sondern nach rechts fortbewegen.
-
Mit dem gleichen inpolvorgang wird auch das Abbremsen des Fahrzeuges
während der Fahrt bzw. während des Gleitens bewerkstelligt: Gleitet das Fahrzeug
in eine bestimmte Richtung, eo brauchen die Pole in den Magneten nur umgeschaltet
zu werden, wodurch eine der bestehenden Fahrtrichtung entgegengesetzt wirkende mechanische
Kraft auftritt, die das Bestreben hat, das Fahrzeug nun in die andere Richtung fortzubewegen.
Die Bremekraft selbst richtet sich nach der Stärke des regulierbaren Stromflueses
bzw. nach der Amperegröße.
-
Die Anwendung einer derartigen Antriebsmethode auf herkömmlichen Gebieten
der
Elektrotechnik dürfte in mehrfacher Hinsicht nicht nur nicht angebracht sein, sondern
sie hätte auch keine Chance sich durchzusetzen. Auf einem Gebiet dieser Art jedoch,
nämlich der Fortbewegung spezieller Transportmittel, für die eben auch spezielle
Antriebsvorrichtungen erforderlich sind, dürfte der erfindungagemäß ausgebildete
Antrieb - wenn auch mit erheblichen Entwicklungskosten verbunden - ideale Aniiiendungsmöglichkeiten
finden. Darüber hinaus dürfte sich das Anwendungsgebiet nicht nur auf geradelinige
Strecken beschränken, sondern die gleiche Antriebsmethode dürfte auch in rotierenden
Projekten ideale Anwendungsmöglichkeiten finden, z.B. in einem Flugkörper gemäß
meiner Patentanmeldung vom 31.10.1968: Aktenzeichen: 1804039.6 B 64 v 62 b 25-01
2215 1804039 AT 19.10.68- Bez: Senkrecht startender und landender Raumflugkörper.
- 104626 3436160 D 2 Der Umbau konventioneller' Eisenbahnstrecken für den Betrieb
Elektromagnetischer Schwebefahrzeuge dürfte sowohl in technischer als auch in finanzieller
Hinsicht weniger problematisch sein als der Neubau von Spezialstrecken. Sowohl ein
Umbau wie auch ein Neubau brächte Vorteile wie auch Nachteile mit sich, wobei aber
auch erhebliche Nachteile durch zweifellos zu erwartende günstige Rentabilität auszugleichen
wären. Nachteile, d.h.
-
Probleme besonderer Art brächte ein Umbau konventioneller Strecken
wohl mit sich, die wegen ihrer offensichtlichen Sonderheit im folgenden erwähnt
werden sollen: Probleme besonderer Art wären einmal hinsichtlich der zahlreichen
Weichen, zum anderen auch wegen der zahlreichen Bahnübergänge zu erwarten, doch
dürften sie keinesfalls solcher Art sein, daß sie technisch nicht zu lösen wären.
-
Technisch dürfte es grundsätzlich möglich sein, die Spurschiene im
Bereich von Weichen derart konstruiert anzubringen, daß sie entsprechende Schrägeinschnitte
aufweisen, durch welche die Räder konventioneller Züge beim Abbiegen auf ein anderes
Gleis hindurchrollen können, ohne daß die Führung eines Elektromagnetischen Fahrzeuges
england der Spurschiene dadurch beeinträchtig wird.
-
Schwieriger dürfte dieses Problem der verhältnismäßig nicht sehr hoch
hinausragenden Spurschiene hinsichtlich aller tiefhängenden bzw. tiefangebrachten
Vorrichtungen und Gegenstände an konventionellen Zügen E»in sie müßten grundsätzlich
entfernt bzw. abgeändert werden. Ernsthafter wird es bei konventionellen Fahrzeugen
mit extrema tiefliegenden Achsen Bein.
-
Auch Bahnübergänge werfen ein besonderes Problem auf insofern, als
sämt liche Übergänge an Strecken, die zum Betrieb Elektromagnetischer C:twebefahrzeuge
umgebaut werden, ebenfalls umgebaut werden müssen. Zur Lösung
Zur
Lösung dieses Problemes wird ein Umbau gemäß Fig. 17 vorgeschlagen: Auf Grund der
im Rahmen des Streckenumbaued montierten Spurschiene ist es erforderlich, die Straßendecken
im Raume der Bahnübergänge entsprechend der Spurschienenhöhe zu erhöhen. Die unterbrochene
Linie 39 (Fig. 17) deutet die vor dem Umbau bestehende Straßendeckenhöhe an, wogegen
39 die erhöhte neue Straßendecke zeigt. Durch die vorzunehmende Erhöhung entsteht
zwangsläufig seitlich der Schienenräume eine nur unwesentlich sich ausnehmende rampenähnliche
Auffahrt. In den Schienenräumen selbst aber entstehen dadurch Vertiefungen bzw.
Kluften, die sich von denen an Bahnsteigkanten nicht wesentlich untersche'iden.
-
Im übrigen veranschaulicht Fig. 17, -daß die vorzunehmenden Erhöhungen
nicht erheblich sind. 15, 16, 17, 18 und 22 (Fig. 17) stellen die in Fig. 1 bis
10, ausser 8, bereits erleuterten Vorrichtungen dar.
-
Die innerhalb der Schienenräume entstandenen Vertiefungen werden mittels
geeigneter Abdeckvorrichtungen 35, die gegebenenfalls'mit zusätzlichen Stützen ausgerüstet
sein können, abgedeckt. Die Abdeckvorrichtung hat eine den an Bahnübergängen üblichen
Schranken gegenteilige Aufgabe und Funktion: -Naht ein Zug, so werden die Schranken
geschlossen, die Abdeckvorrichtung aber muß aus dem gleichen Grunde geöffnet werden.
35a, 37a und 38a zeigen diese Vorrichtung in geöffnetem Zustand. Umgekehrt muß die
Abdeckvorrichtung wieder geschlossen werden, wenn die Schranken geöffnet werden.
-
Wenn auch ein entsprechender Umbau der betroffenen Bahnübergänge mit
nicht unerheblichen Kosten verbunden sein wird, so dürfte jedoch einerseits eine
Inbetriebnahme solcher speziel umgebauten Strecken mittels Elektromagnetischer Schwebefahrzeuge
nicht ohne entsprechende Rentabilität bleiben, andererseits bringt-der erforderliche
Umbau der betroffenen Übergänge selbst schon eine gewisse Rentabilität mit sich,
desgleichen zumindest zwei verbesserte Sicherheitsfaktoren.
-
Überall-dort, wo Bahnübergänge in entsprechender Weise umgebaut werden,
würden nicht nur die herkömmlichen Schranken ü.berflüssir werden, sondern in gleicher
Weise würden auch Schrankenwärter überflüssig werden, indem nämlich sämtliche nach
dieser Methode umgebauten Übergänge mit elektronischen Schaltvorrichtungen ausgerüstet
werden, in etwa, wie es bereits an zahlreichen mit Blinklichtanlagen versehenen-
Bahnübergängen geschehen ist. Derartige elektronische Schaltvorrichtungen würden
nicht nur an Strecken, auf denen Elektromagnetische Schwebe fahrzeuge verkehren,
erforderlich werden, sondern auf Grund der zunehmenden Reisegeschwindigkeiten, des
zunehmenden Straßenverkehrs, wie auch auf Grund der allgemein zunehmenden Automatisierung
überhaupt erden früher oder später sämtliche Bahnübergänge mit automatischen bzw.
elektronischen Sicherheitsvorrichtungen ausgerüstet werden müssen.
-
Denn der Mensch allei wird den zunehmenden Anforderungen nicht mehr
gewachsen sein.
-
Schaltvorrichtungen, mit denen bereits instalierte Blinklichtanlagen
an Bahnübergängen in Tätigkeit gesetzt werden, stellen nichts Neues mehr dar.
-
Eine gleiche, an gemäß Fig. 17 umgebauten Bahnübergängen instalierte
Blinklichtanlage hat insofern eine etwas abgewandelte Aufgabe, als sie hier als
Vorwarnblinklichtanlage dient; naht ein Zug, so tritt zunächst die Vorwarnblinklichtanlage
in Tätigkeit. Nach einem entsprechenden Verzögerungsmoment richtet sich sodann die
Abdeckvorrichtung 35 auf, und zwar dergestalt, daß bereits beim Anheben an der Innenseite
der Abdeckvorrichtung überstehende zusätzliche Blinkleuchten 37 in Tätigkeit treten.
-
Nach vollständiger Aufrichtung bildet die Abdeckvorrichtung an den
Schienenseitenräumen entlang, also über den gesamten Bahnübergang verlaufende senkrechte,
etwa 1,50 m hohe Trennwände, und sind diese bzw. die gesamte Abdeckvorrichtung von
entsprechender Stabilität, so kann ein Straßenfahrzeug allenfalls dagegenfahren,
niemals mehr jedoch in den Schienenraum, was von nicht unerheblicher Bedeutung sein
dürfte, wenn berücksichtigt wird, wieviel Straßenfahrzeuge beim Überqueren von Bahnübergängen
in den Schienenräumen zum stehen kamen, und sodann von herannahenden Zügen erfaßt
wurden. Darüber hinaus hat eine derartige Vorrichtung noch einen weiteren Vorteil
dieser Art aufzuweisen: Wie es eben oft vorkommt, durchbrechen Straßenfahrzeuge
die bereits geschlossenen Schranken, um sodann, oder aus einem beliebigen anderen
Grund bewegungsunfähig auf den Schienen stehen zu bleiben. Würde gleiches auf einem
mit einer Abdeckvorrichtung ausgebauten Bahnübergang geschehen, so würde das sich
selbst nicht mehr fortbewegungsfähige Fahrzeug von der'sich aufrichtenden Abdeckvorrichtung
aus den Schienenraum gedrückt werden; somit sind also an Bahnübergängen dieser Art
jegliche Gefährdungen sowohl für Schienen- als auch für Straßenfahrzeuge gebannt.
-
Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Elektromagnetischen Schwebefahrzeug,
sowie der zum Betrieb erforderlichen Anlage, nämlich den Schienenkörpern oder Strecken,
ist ein Transportmittel sowohl für den Personenverkehr als auch für den Gütertransport
geschaffen worden, das mit herkömmlichen Transportmitteln der Eisenbahn nur noch
in einem Punkt rergleichbar ist, nämlich, daß- es ebefalls schienengebunden ist,
und zwar Spurschienen- gebunden. Jedoch auch diese Spurschienengebundenheit unterscheidet
sich von der konventionellen Schienengebundenheit sehr wesentlich, und zwar nicht
nur in Form und Methode, sondern vorwiegenderlreise auch'in'ihrer Kapazitätsentfaltungsmöglichkeit
und in iErer Sicherheit.
-
Des weiteren unterscheidet sich das Elektromagnetische Schwebefahrzeug
nicht
nur ebenfalls von den geplanten und zum Teil bereits realisierten-Transportmitteln
der Zukunft, den Luftkissenzügen ect, sondern in seinem Prinzip, in seine Technik
, seiner Sicherheit und seiner Unkomplizie,rtheit dürfte es sämtlichen in Planung
befindlichen bzw. bereits realisierten ,Zukunftstransportmitteln d überlegen sein,
wenn auch in einem Punkt das Prinzip sämtlicher Zukunftsfahrzeuge das gleiche ist,
nämlich das Fortbewegen im Schwebezustand.
-
Konventionelle schienengebundene Fahrzeuge, denen die Schienen nicht
nur als Spurführung dienen, sondern denen die Schienen auch als Fahr- bzw.als Rollunterlage
dienen, werden aus technischen Gründen selbst auf langen geradelinigen Strecken
Höchstgeschwindigkeiten nur in niederen Grenzen erreichen bzw. ausfahren können;
Man wird von einem konventionellen Zug niemals sagen können: " Nach menschlichem
Ermessen und- unter normalen Umständen kann der Zug nicht entgleisen." Eine solche
Feststellung wäre schon in dem Augenblick entkräftet, da ein konventioneller Zug
überhöhte Geschwindigkeiten erreicht, denn überhöhte Geschwindigkeiten eines konventionellen
Zuges bergen grundsätzlich Entgleisungsgefahren in sich.
-
Dergleichen kann aber nicht von einem Elektromagnetischen Schwebefahrzeug
gemäß der Erfindung gesagt werden, und zwar schon alleine auf Grund seiner Methode,
mit welcher die dem Schweben dienenden Magnete umgepolt werden können, wodurch diese
zu Haftmagnete mit enormen Anziehungskräften werden.
-
Darüber hinaus werden sich konventionelle Züge im Kdnkurrenzkampf
rades modernen Reisens, der zunehmenden Technisierung und der zunehmenden R.eisegeschwindigkeiten
über kurz oder lang nicht behaupten können, da der konventionelle Eisenbahnbe'tr,ieb
die Grenzen seiner Ausbau- und Verbesserungsmöglichkeiten nahezu erreicht hat. Aber
auch die geplanten bzw. die bereits realisierten Luftkissenzüge werden einem Elektromagnetischen
Schwebefahrzeug oder -zug nicht e-benbürtig sein, und zwar einerseits hinsichtlich
der Reisegeschwindigkeiten, die auf Grund der soweit bekannten Betriebs-und Antriebsmethoden
von Luftkissenzügen nicht in den Größen erreicht werden können, wie von Elektromagnetischen
Schwebe,fahrzeugen. -Andererseits weisen die Betriebs- und Antriebsmethoden von
Luftkissenzügen ganz allgemein im Vergleich zu denen Elektromagnetischer Schwebe
fahrzeuge erhebliche Nachteile auf, und zwar nicht nur hinsichtlich der enormen
Luftwirbel, die mi-t;t-els spezieller und aufwendiger Gebläsevorrichtungen zur Erzeugung
der di,e -Luftk,'issenzüge tragenden Luftkissen entstehen, sondern auch insofern,
als Luftkissenzüge, wie geplant bzw. bereits realisiert, für die Fortbewegung mit
Düsentreibswerken ausgerüstet sind. Diese Methode dürfte vorwiegend insofern von
erheblichem Nachteil sein, - eben weil äußerst umständlich,-als vor Ankunft und
vor Abfahrt solcher Züge die,betroffenen Bahnhöfe
bzw. Bahnsteige
völlig menschenleer und hermetisch abgeriegelt sein müssen, wie ein Raketenbahnhof
vor dem Start einer Rakete.
-
Derartiges wird bei Betrieb von Elektromagnetischen Schwebefahrzeugen
nicht erforderlich sein, denn ein Mensch oder die auf einem von solchen Fahrzeugen
befahrenen Bahnhöfen sich befindenden Menschen werden die Ankunft oder Abfahrt eines
Elektromaglletischen Schrebefaheeuges kaum hören bzw. kaum spüren; sie werden es
lediglich bzw. vorwiegend sehen, da ein Elektromagnetisches Schwebefahrzeug weder
Lärm noch sonstige unangenehme oder gar gefährdende Nebenwirkungen verursacht.
-
Das gesamte Antriebsprinzip eines Elektromagnetischen Schwebe fahr
zeuges besteht grundsätzlich und ausschließlich aus zwei Teilen, nämlich einem STATOR
und einem ROTOR, von denen während des Betriebes ausschließlich ein Teil in Bewegung
versetzt wird, nämlich der ROTOR, ohne jedoch nach herkömmlicher Methode mit einem
Bewegungswiderstand in direkte Berührung zu kommen, wie es z.B. bei konventionellen
Antriebamethoden der Fall ist, einerlei, ob es sich dabei um ein Düsentriebwerk
handelt, in welchem sich zahlreiche Teile und Teilchen in direkter Berührung miteinander
bewegen, oder um eine sonstige Antriebsmaschine, die in direkter Verbindung bzw.
-
Berührung mit den mechanisch anzutreibenden Rädern oder dergleichen
steht..
-
Da mit dem - im Sinne eines konventionellen Elektromotores -den ROTOR
darstellenden Elektromagneten 6 als Antriebsteil im Fahrzeug tatsächlich keine rotierenden
Bewegungen bewirkt werden, sondern eine Fortbewegung im Sinne einer geraden Linie,
kann hier praktisch auch nicht von einem ROTOR gesprochen werden, sondern es muß
ein neuer, ein sinngemäßer Ausdruck bzw. eine entsprechend sinngemäße Bezeichnung
gefunden werden: Analogisch im Sinne eines Kreises kann gesagt werden " Kreis, Gondel,
ROTATION." Im gleichen Sinne einer Geraden oder Linie wird man sagen können " Linie,
Lineal, LINEATOR." Also ist die Bewegung der das Elektromagnetische Schwebe fahrzeug
antreibenden Elektromagneten keine ROTATION, sondern eine LINEATION, und somit der
Antrieb selbst ein LINEATOR.
-
Im Vergleich zu den bereits bekannten Luftkissen-Typen hat das Elektromagnetisch
Schwebe fahrzeug noch einen weiteren Vorzug aufzuweisen: Für die Inbetriebsetzung
von Luftkissenzügen ist es grunEsätzlich erforderlich, neue Spezialstrecken zu errichten,
was, wie schon erwähnt, im Falle der Inbetriebsetzung eines Elektromagnetischen
Schwebe fahrzeuges nicht grundsätzlich erforderlich ist.
-
Allem ungeachtet aber wäre es nicht nur angebracht, sondern es dürfte
geradezu ideal sein, würde man für die Inbetriebsetzun Elektromagnetischer Schwebefahrzeuge
neue Spezialstrecken bauen, wobei man selbstverständlich berücksichtigen würde,
Strecken mit möglichst bzw. äußerst- wenig oder nur schvrachen Gerade abweichungen
bzw. nur sehr weit ausholenden weichen Kurven zu bauen.
-
Auf derart konstruierten Strecken könnte ein Elektromagnetisches Schwebefahrzeug
unter extremsten Sicherheitsvoraussetzungen Geschwindigkeiten erreichen, die gegenwirtig
noch als utopisch anmuten. Dennoch wird man sich früher oder später damit vertraut
machen miissen, daß Geschwindigkeiten von 500 km/h unter solchen Voraussetzungen
nichts Ungewöhnliches mehr darstellen werden, und die GeschwindigkeitskapazitcDt
damit keinesfalls erschöpft sein wird.
-
Giinstige Voraussetzungen bringt der ständig wachsende Nassenverkehr
nicht nur für den Bau großer Strecken mit sich, sondern in gleicher Weise auch für
den Bau von Schnellbahnstrecken in Großstädten, die die weit vor den Stadttoren
aus den Boden schießenden Neuwohngebiete mit den Stadtzentren verbinden. Und eine
lukrative wie rentable Verwendung dürfte dieses Verkehrsmittel dort finden, wo in
absehbarer Zeit neue Flughäfen weit vor den Toren der Stadt gebaut werden.
-
mit all seinen Vorzügen, in erster Linie wegen der enormen Geschwindigkeits-
wie auch Transportkapazität, der extremen Verkehrssicherheit, der extremen Ger-'uschlosigkeit,
und. des Umstandes wegen, daß das Fahrzeug auf Grund seiner mechanisch einfachsten
Betriebes und Antriebsmethode keinem mechanischen Verschleiß und keiner Besch-digung
mehr oder weniger komplizierter mechanischer Teile unterliegt, somit auch keiner
Wartung, wie es bei herkömmlichen Maschinen unumgänglich erforderlich ist, darf
schon an dieser Stelle gesagt werden, ohne durch Voreingenommenheit belastet sein
zu müssen daß das erfindungsgemäß ausgebildete Elektromagnetische Schwebefahrzeuz
ein Bodenfahrzeug darstellt, das alle erforderlichen Voraussetzungen des modernen
Transportmittel der Zukunft aufweist.
-
Ein Bodenfahrzeug bleibt es trotz seiner Schwebefähigkeit, denn durch
die unumgängliche Spurführung mittels einer am Boden befestigten Spurschiene bleibt
das Elektromagnetische Schwebefahrzeug endgebunden.