DE19734812A1 - Auftriebsmaschine - Google Patents

Description

Vor 2300 Jahren entdeckte ARCHIMEDES, der bedeutendste Naturwissenschaftler seiner Epoche, daß ein Körper in einer Flüssigkeit so viel von seinem Gewicht verliert wie die von ihm verdrängte Flüssigkeitsmenge wiegt.

Ein in einem zur Hälfte mit Wasser gefüllten Gehäuse um eine horizontale Achse drehbarer symmetrisch aufgebauter Rotor würde sich dem ARCHIMEDISCHEN PRINZIP entsprechend links herum drehen, wenn es gelänge, auf der rechten Seite der Rotor-Achse einen höheren Wasserstand zu erreichen als auf der linken.

Dieses Ziel kann erreicht werden, indem man 2, 4 oder 8 sich jeweils gegenüberliegende zur Hälfte mit Wasser gefüllte Rotor-Gehäuse mit Rotoren auf eine um eine vertikale Achse drehbare Trägerplatte montiert und diese in Rotation versetzt.

Der erhoffte Auftriebsüberhang kommt jedoch auf diese Weise nicht zustande, weil die Gravitation (Schwerkraft) aufgrund der von der Rotation bewirkten Zentrifugalkraft jetzt nicht mehr wie im Ruhezustand in Richtung auf den Erdmittelpunkt wirkt, sondern nur noch den einen Teil der Resultierenden des Kräfteparallelogramms aus Schwerkraft und Zentrifugal­ kraft darstellt mit einer von der Zentrifugalkraft beein­ flußten und von deren Größe abhängigen Zielrichtung zwischen vertikal bei geringer Zentrifugalkraft und horizontal bei extrem hoher Zentrifugalkraft. Damit ergibt sich eine Verlagerung des Wassers im Rotor-Gehäuse nach außen mit einer um 90° von der Zielrichtung der resultierenden Kraft aus Schwerkraft und Zentrifugalkraft abweichenden Oberfläche. Der ungleichmäßig hohe Wasserstand auf den beiden Seiten der Rotor-Achse ist Ausdruck eines primär von der Größe der Zentrifugalkraft beeinflußten neuen Gleichgewichts und stellt damit keinen Auftriebsüberhang dar.

Diese Erkenntnis entspricht dem Inhalt des 1. HAUPTSATZES DES PRINZIPS VON DER ERHALTUNG DER ENERGIE, den Robert von Mayer verfaßte und der durch Hermann von Helmholtz in seiner 1847 veröffentlichten Abhandlung ÜBER DIE ERHALTUNG DER KRAFT mathematisch untermauert wurde.

Da sich der 1. Energie-Hauptsatz jedoch nur auf geschlossene Systeme bezieht lag nahe, einen Weg zu suchen, um das beschriebene System zu öffnen. In diesem Zusammenhang bietet sich die Nutzung einer dritten Naturkraft, des BEHARRUNGS­ VERMÖGENS (MASSENTRÄGHEIT) an, das durch eine Taumelbewegung aktiviert werden kann, welche von der regelmäßigen Rotations­ bahn der Trägerplatte mit den Rotor-Gehäusen und Rotoren abweicht aufgrund der Bahn-Beeinflussung durch eine TAUMELSCHEIBE, die aus einem hohen und einem niedrigen horizontal verlaufenden Sektor mit relativ abrupten Über­ gängen vom hohen Niveau auf das niedrige und vom niedrigen Niveau auf das hohe besteht. Da den Streckenabschnitten mit steiler Steigung bzw. steilem Gefälle im Übergangs­ bereich der Taumelscheibe horizontale Streckenabschnitte im oberen und unteren Bereich der Taumelscheibe folgen ergibt sich, daß die Rotor-Gehäuse in eine Bahn gezwungen werden, auf der das Beharrungsvermögen die Wasserfüllung des Rotor-Gehäuses nach dem Anstieg nach oben und nach dem Abstieg nach unten drängt (Trägheitsprinzip, 1. NEWTONSCHES AXIOM). Während einer Umdrehung (360°) verlagert sich die Wasserfüllung im Falle eines Neigungswinkels; von 45° von ca. 70% auf der Vortriebsseite auf ca. 70% auf der Rücktriebsseite der Rotoren, was zunächst wieder ein Gleichgewicht darstellt. Da die Rotoren jedoch nur auf der Vortriebsseite Arbeit leisten weil der Rücktrieb durch eine Freilauf-Vorrichtung und die einseitige Blockierung der Rotationsrichtung nicht auf das System einwirkt, hebt sich das Gleichgewicht zugunsten des Vortriebs auf. Dieses "offene System" wird damit für den jeweils nächsten Arbeitszyklus "gespannt" ohne daß für das Spannen so viel Energie erforderlich ist wie durch den Vortrieb gewonnen wird.

Um die Rotoren schnell wieder auf die für das Verrichten von Arbeit erforderliche Rotationsgeschwindigkeit zu bringen werden sägezahnförmige Erhöhungen mit schräger Flanke und Steilkante auf der Vortriebsseite des hoch­ schwappenden Wassers oder sich einseitig hochstellende Klappen vorgeschlagen, die dem Wasser beim Einsetzen des Arbeitszyklus wirksame Angriffsflächen bieten, das zurück­ schwappende Wasser hingegen relativ wenig beim Passieren behindern.

Weiterhin kann die Zeitspanne, welche die Rotoren benötigen, um wieder die für das Verrichten von Arbeit erforderliche Rotationsgeschwindigkeit zu erreichen dadurch wesentlich reduziert werden, daß ihre Massenträgheit durch Vermin­ derung ihres Gewichts reduziert wird und daß die Rotor-Ge­ häuse auf der Linie der Resultierenden von Zentrifugal­ kraft und Schwerkraft in Richtung auf die Achse der Träger­ platte der Rotor-Gehäuse und Rotoren verlagert werden, so daß die Fließgeschwindigkeit des Wassers in der hierdurch entstehenden engeren Passage zwischen der Wand des Rotor-Ge­ häuses und der Rotor-Oberfläche erhöht wird und ein Schaufelrad-Effekt wirksam wird.

Einzelheiten sind beiliegenden Skizzen zu entnehmen, die nachstehend erläutert werden:

• 1. Rotor-Gehäuse mit Rotor
  • a. in Ruheposition
  • b. in Rotation bei maximalem Vortrieb
  • c. in Rotation bei maximalem Rücktrieb.
• 2. Kraftübertragung von den auf horizontalen Achsen laufenden Rotoren auf das horizontal angebrachte fest mit der Grundplatte verbundene Zahnrad für den Vortrieb der Trägerplatte mit Rotor-Gehäusen und Rotoren auf der durch die Taumelscheibe vorgegebenen unregelmäßigen Kreisbahn
• 3. Form der Taumelscheibe
• 4. Darstellung der durch Taumelscheibe und Beharrungs­ vermögen (Massenträgheit) erzielten Wirkung
  • a. Seitenansicht
    • aa. mittlere Steigung
    • ab. maximale Steigung
    • ac. Winkel, in dessen Bereich das Beharrungsvermögen die rotierenden Wasserfüllungen in den Rotor-Ge­ häusen in deren oberen Bereich drängt (Auftrieb in Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn)
  • b. Frontansicht (zweidimensional aufgeklappte Projektion)
    • ba. neutrale Rotationskurve
    • bb. von der Taumelscheibe erzwungene Rotationskurve
    • bc. Bereich des Auftriebs = Vortriebs
  • c. Rückansicht (zweidimensional aufgeklappte Projektion)
    • ca. neutrale Rotationskurve
    • cb. von der Taumelscheibe erzwungene Rotationskurve
    • cc. Bereich des Auftriebs gegen die Drehrichtung = Rücktrieb.
• 5. Auswirkung der Taumelscheibe in einem 360°-Zyklus mit den Stationen Osten = 0°, Nordosten = 45°, Norden = 90°, Nordwesten = 135°, Westen = 180°, Südwesten = 225%, Süden = 270°, Südosten = 315° (zweidimensional aufgeklappte Projektion).
• 6. Oberflächengestaltung der Rotoren
  • a. sägezahnförmige Erhebungen
  • b. durch leichten Federdruck angehobene sich nur in Vortriebs-Richtung aufstellende Klappen
  • c. sich nur in Vortriebsrichtung aufstellende Klappen mit leicht angehobenem Rand, der das Öffnen der Klappen bei Einsetzen der Wasserströmung bewirkt.
• 7. Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers zwischen Rotor-Oberfläche und Wand des Rotor-Gehäuses
  • a. Wasserstand
  • b. engste Stelle (höchste Strömungsgeschwindigkeit)
  • c. Druckbereich
  • d. Sogbereich
  • e. durch Verschiebung des Rotor-Gehäuses nicht mehr zentral liegende Rotor-Achse.

Claims (8)

1. Auftriebsmaschine bestehend aus einer Grundplatte mit mit einer hierauf befestigten Taumelscheibe als Rollen- Laufbahn für eine mit der Grundplatte seitlich beweglich verbundene Trägerplatte mit 2 sich gegenüberliegenden etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllten Rotor-Gehäusen, in denen je 1 Rotor mit horizontaler Achse läuft und einem durch eine Stützkonstruktion fixierten gegenüber der Grundplatte nicht verdrehbaren flach auf einer vertikalen Achse sitzenden Antriebszahnrad, in das von beiden Rotor-Achsen ein durch Ketten angetriebenes Zahnrad eingreift dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserfüllung im Rotor-Gehäuse aufgrund ihres Beharrungsvermögens (Massenträgheit) der durch die Form der Taumelscheibe erzwungenen Änderung der Laufbahn von einem ansteigenden in einen horizontalen Streckenabschnitt nicht folgen kann und in eine höhere Position gedrängt wird, was einerseits einen Schleudereffekt und andererseits einen Auftriebsüberhang auf der rechten Seite der Rotor-Achse bewirkt und einen Antriebsimpuls entgegen dem Uhrzeigersinn auslöst, der durch ein Zahnrad auf das flach eingebaute Antriebszahnrad übertragen wird und damit die Rotation der Trägerplatte entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt.
Beim Übergang des abschüssigen Streckenabschnitts in einen horizontalen Streckenabschnitt im niedrigen Teil der Taumelscheibe wird die Wasserfüllung des Rotor-Gehäuses in eine niedrigere Position gedrängt mit Schleudereffekt und Auftriebsüberhang auf der linken Seite der Rotor-Achse, was einen Rücktriebsimpuls in gleicher Größenordnung wie beim Antriebsimpuls bewirkte, wenn der Rotor in beiden Richtungen frei drehbar wäre und keine Rücklauf-Sperre angebracht würde.

2. Auftriebsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Rotoren durch Verschiebung der Rotor-Ge­ häuse entgegen der Richtung der Resultierenden aus dem Kräfteparallelogramm von Schwerkraft und Zentrifugalkraft näher am äußeren Rand der Rotor-Gehäuse liegen, so daß die Fließgeschwindigkeit des Wassers in der hierdurch entstandenen engeren Passage zwischen Rotor-Oberfläche und Wand des Rotor-Gehäuses erhöht wird mit der Auswirkung, daß die Beschleunigung des Rotors bis zur Arbeitsposition in kürzerer Zeit erfolgt.

3. Auftriebsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rotor-Oberflächen Klappen angebracht sind, die sich beim Schleuder-Impuls des Wassers aufstellen und bewirken, daß die Rotoren schnell die Position erreichen, in welcher der Auftrieb einsetzt.

4. Auftriebsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotor-Oberflächen sägezahnähnlich ausgeformte Erhebungen haben mit der steilen Flanke an der Angriffs­ seite des Vortriebs und der flachen Flanke an der Angriffs­ seite des Rücktriebs.

5. Auftriebsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte mit 4 oder 8 Rotor-Gehäusen mit Rotoren bestückt ist, von denen jeweils 2 sich gegenüberliegende Einheiten eine Antriebsgruppe bilden.

6. Auftriebsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung von den Rotor-Achsen auf das Antriebszahnrad durch Kardanwellen und Ritzel erfolgt.

7. Auftriebsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Antriebszahnrad eingreifenden Zahnräder mit den Rotor-Achsen durch Leerlauf-Kupplungen verbunden sind, die nur in Vortriebs-Richtung greifen.

8. Auftriebsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren durch an ihren Achsen angebrachte Rücklauf-Sperren daran gehindert werden, die auf der linken Seite der Rotor-Achsen im Uhrzeigersinn wirksam werdenden Gegenkräfte in Arbeit gegen die Vortriebsrichtung umzuwandeln.