DE19840481A1 - Gravity motor with utilization of non-linear Doppler effect has two opposite driven rotating masses on ends of rotating high-speed horizontal support structure - Google Patents
Gravity motor with utilization of non-linear Doppler effect has two opposite driven rotating masses on ends of rotating high-speed horizontal support structureInfo
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- F03G3/00—Other motors, e.g. gravity or inertia motors
- F03G3/08—Other motors, e.g. gravity or inertia motors using flywheels
Abstract
Description
Bekannt ist beim Gyroskop (Bergmann Schaefer, Experimentalphysik Band 1, Berlin 1974, S. 206) dessen Drehung unter Einfluß eines vertikalen Kippmoments infolge eines Gewichtes, also der Gravitation. Da die Präzessionsfrequenz des Gyroskops sich jedoch infolge des Kreiselträgheitsmoments selbst begrenzt auf den Wert ωp = M/Jω (Stöcker, Taschenbuch der Physik, Frankfurt 1993, S. 61), kann dieser Effekt nicht ohne weiteres zur Energiegewinnung mittels der Schwerkraft genutzt werden.The gyroscope (Bergmann Schaefer, Experimentalphysik Volume 1, Berlin 1974, p. 206) is known to rotate under the influence of a vertical tilting moment due to a weight, i.e. gravity. However, since the precession frequency of the gyroscope is limited to the value ω p = M / Jω (Stöcker, Taschenbuch der Physik, Frankfurt 1993, p. 61) due to the moment of inertia of the gyroscope, this effect cannot easily be used to generate energy by gravity.
Bekannt ist auch der Eötvös-Effekt, der darin besteht, daß eine sich in Richtung Westen mit einer Geschwindigkeit v bewegende Masse schwerer ist als dieselbe Masse, die sich mit derselben Geschwindigkeit, jeweils bezogen auf die als ruhend angenommene Erdoberfläche, nach Osten bewegt. Ursache für diesen Effekt ist die Fliehkraft, die auf jede Masse an der Oberfläche der Erde infolge von deren täglicher Drehung ausgeübt wird.Also known is the Eötvös effect, which consists in one going west with one Velocity v moving mass is heavier than the same mass that is with the same Velocity, in relation to the earth's surface assumed to be at rest, to the east emotional. The cause of this effect is the centrifugal force acting on every mass on the surface of the earth as a result of their daily rotation.
Die Nutzung des Eötvös-Effektes zur Energiegewinnung wurde bereits vorgeschlagen (z. B. Antrag auf Erteilung eines Patentes, Deutsches Patentamt, Aktenzeichen 197 52 357.9-13)). Hierbei soll die Rotationsenergie der Erde in lokale Energie einer mechanischen Welle gewandelt werden. Auch die Nutzung der viel größeren Bahnbewegungsenergie der Erde wurde bereits vorgeschlagen (Offenlegungsschrift DE 196 00 446 A1). Dieser Vorschlag erwies sich jedoch als nicht umsetzbar, weil die Präzessionskräfte von rasch rotierenden Drehmassen nicht berücksichtigt wurden. Der zugrunde gelegte physikalische Effekt wurde dort jedoch zutreffend beschrieben als Dopplereffekt zweiter Ordnung aufgrund der Bahngeschwindigkeit der Erde von rund 30 km/s.The use of the Eötvös effect for energy generation has already been proposed (e.g. application on grant of a patent, German Patent Office, file number 197 52 357.9-13)). Here the earth's rotational energy is to be converted into the local energy of a mechanical wave. The use of the much larger orbital kinetic energy on Earth has also been proposed (Laid-open specification DE 196 00 446 A1). However, this suggestion was not feasible because the precession forces of rapidly rotating turning masses were not taken into account. The the underlying physical effect was, however, correctly described as the Doppler effect second order due to Earth's orbital speed of around 30 km / s.
Der hier vorgeschlagene erfindungsgemäße Schwerkraftmotor nutzt ebenfalls den gravitatorischen Dopplereffekt zweiter Ordnung, berücksichtigt dabei aber die Wirkung der Präzession von schnell rotierenden Drehmassen unter dem Einfluß von gravitationsbedingten Kippmomenten und verwertet diese. Das ermöglicht einmal - im Vergleich mit einem "Eötvös-Motor" - Motoren mit geringerem Leistungsgewicht, weil die dort erforderliche periodische Umkehrung der Drehvektoren der Drehmassen hier entfällt, und die außerdem keinen Leistungsabfall als Funktion der geografischen Breite aufweisen, also auch an den Polen der Erde funktionieren. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben.The proposed gravity motor according to the invention also uses the gravitational Second order Doppler effect, but takes into account the effect of precession from fast rotating masses under the influence of gravitational tilting moments and utilized this. On the one hand, this enables - in comparison with an "Eötvös engine" - engines with less Power-to-weight ratio because the periodic inversion of the rotation vectors required there There is no turning mass here, and there is also no drop in performance as a function the geographic latitude, so also work at the poles of the earth. Embodiments of the invention are shown in the drawings and in the following described.
Es zeigenShow it
Bild 1 Prinzipaufbau Figure 1 Principle structure
Bild 2 Arbeitsweise Image 2 mode of operation
Bild 3 Ausführungen von Drehmassen Figure 3 Designs of turning masses
Bild 4 Vergrößerung des Massen-Füllfaktors Fig. 4 Enlargement of the mass fill factor
Bild 5 Kompaktmotor Fig. 5 compact motor
Bild 6 Gegenläufige Trägerstrukturen zum Ausgleich der Drehmomente. Fig. 6 Opposing support structures to balance the torques.
Bild 1 zeigt den Prinzipaufbau eines Schwerkraftmotors zur Ausnutzung des Dopplereffektes zweiter Ordnung im Schwerefeld der Erde. Der Motor besteht aus mindestens zwei sich gegenüberliegenden Drehmassen 1 mit vertikalen Achsen, die von einer Trägerstruktur 2 gehalten und von den Motoren 3 auf eine bestimmte Drehzahl gebracht und damit betrieben werden. Die Trägerstruktur 2 ist mit der vertikalen Welle 8 verbunden, die vom Motor 4 ebenfalls auf einer bestimmten Drehzahl gehalten wird. Die Welle 8 treibt den Generator 9 mit Abtriebswelle 10 an, der im Betrieb die mechanische Wellenleistung in entnehmbare elektrische Leistung umsetzt und auch die Speiseenergie für die Motoren 3 und 4 liefert. Die Anlaßenergie wird von einem nicht dargestellten externen Aggregat geliefert, etwa von einer Batterie. Das gesamte Aggregat befindet sich auf einer Grundplatte 5, wird von einem gasdichten Schutzgehäuse 6 umgeben und weist im Inneren ein Vakuum 7 auf. Figure 1 shows the basic structure of a gravity motor to take advantage of the second-order Doppler effect in the earth's gravitational field. The motor consists of at least two mutually opposite rotating masses 1 with vertical axes, which are held by a support structure 2 and brought to a specific speed by the motors 3 and thus operated. The support structure 2 is connected to the vertical shaft 8 , which is also kept at a certain speed by the motor 4 . The shaft 8 drives the generator 9 with the output shaft 10 , which converts the mechanical shaft power into removable electrical power during operation and also supplies the feed energy for the motors 3 and 4 . The starting energy is supplied by an external unit, not shown, such as a battery. The entire unit is located on a base plate 5 , is surrounded by a gas-tight protective housing 6 and has a vacuum 7 inside.
Die Wirkungsweise des "Motor" genannten Energiewandlers, der Bewegungsenergie der Erde auf
ihrer Bahn um die Sonne in lokal nutzbare Energie umwandelt, beruht auf dem Dopplereffekt
zweiter Ordnung, der die Fallbeschleunigung eines Körpers in einem Schwerefeld beeinflußt nach
der Beziehung
The mode of operation of the "motor" energy converter, which converts the kinetic energy of the earth in its orbit around the sun into locally usable energy, is based on the second-order Doppler effect, which influences the acceleration of gravity of a body in a gravitational field according to the relationship
Darin sind e die Elementarladung, u die atomare Masseneinheit, β das Verhältnis v/c, und Ec die
elektrische Feldstärke im Inneren eines Nukleons im freien Raum. Für σ gilt
Here e is the elementary charge, u is the atomic mass unit, β is the ratio v / c, and E c is the electric field strength inside a nucleon in free space. The following applies to σ
mit den Werten für die Erde v = 30 000 m/s, g = 9,81 ms-2, Nukleon-Durchmesser im freien Raum ∅c = 4,2368.10-16 m, und die dimensionslose Zahl v* = 2,25234.1023. Damit ergibt sich auf der Erde für Sigma der Wert 1,054. Für β2 σ E ergibt sich auf der Erde der Wert 1,017.10-7 V/m.with the values for the earth v = 30,000 m / s, g = 9.81 ms -2 , nucleon diameter in free space ∅ c = 4.2368.10 -16 m, and the dimensionless number v * = 2.25234.10 23 . This results in the value 1.054 for Sigma on earth. For β 2 σ E, the value on earth is 1.017.10 -7 V / m.
Verändert man nun die Geschwindigkeit eines Körpers in einem Schwerefeld, dann ändert sich auch dessen Gravitationsbeschleunigung, wie man aus Gleichung (1) erkennen kann. Überlagert man zwei Bewegungen der Drehmassen, nämlich ihre Kreisbewegung mit der Trägerstruktur 2 (Bild 1) und ihre Eigenrotation, dann führt das bei den beiden gleichsinnig rotierenden Drehmassen des Bildes 1 wegen der unterschiedlichen Geschwindigkeiten der beiden Hälften jeder Drehmasse im lokal konstanten Schwerefeld der Erde zu unterschiedlichen Fallbeschleunigungen und damit zu ständigen Kippmomenten auf die Drehmassen, die als Kreisel darauf mit Präzessionskräften reagieren, von denen die Trägerstruktur 2 bei entsprechendem Drehsinn der Drehmassen ständig beschleunigt wird. Wenn die Bahngeschwindigkeit einer Drehmasse vT ist und die Eigenrotationsgeschwindigkeit des Schwerpunktes einer Drehmassenhälfte vD. dann ist die resultierende Geschwindigkeit einer Drehmassenhälfte immer vT-vD, und die der jeweils anderen Hälfte daher vT+vD. Die Drehmassenhälfte mit der größeren Geschwindigkeit unterliegt der größeren Schwerkraft. Die größte Schwerkraftdifferenz tritt auf, wenn die beiden Geschwindigkeiten gleich sind.If you now change the speed of a body in a gravitational field, its gravitational acceleration also changes, as can be seen from equation (1). If two movements of the rotating masses are superimposed, namely their circular movement with the support structure 2 ( Figure 1) and their own rotation, this leads to the two rotating rotating masses of Figure 1 because of the different speeds of the two halves of each rotating mass in the locally constant gravitational field of the earth different gravitational accelerations and thus constant tilting moments on the rotating masses, which react as a gyro thereon with precession forces, by which the carrier structure 2 is continuously accelerated when the rotating masses are rotated accordingly. If the orbital speed of a rotating mass is v T and the natural rotation speed of the center of gravity of a rotating mass half v D. then the resulting speed of one half of the rotating mass is always v T -v D , and that of the other half is therefore v T + v D. The rotating mass half with the higher speed is subject to the greater gravity. The greatest gravitational difference occurs when the two speeds are the same.
In Bild 2 ist die prinzipielle Funktionsweise des Motors verdeutlicht. Man sieht, daß nur der Drehsinn der Drehmassen für die Funktion entscheidend ist, während der Drehsinn der Trägerstruktur dafür keine Rolle spielt. Der Drehsinn der Drehmassen muß, von oben betrachtet, immer entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen, d. h. Drehvektoren der Drehmassen und Schwerefeldvektor müssen in die gleiche Richtung, d. h. nach oben, weisen. Dreht man den Drehsinn der Drehmassen um, dann wird die Trägerstruktur abgebremst anstatt beschleunigt. Die Bilder 2a und 2c zeigen die Beschleunigung der Trägerstruktur, die Bilder 2b und 2d ihre Abbremsung. Figure 2 shows the principle of how the engine works. It can be seen that only the direction of rotation of the rotating masses is decisive for the function, while the direction of rotation of the support structure is irrelevant. Viewed from above, the direction of rotation of the rotating masses must always run counterclockwise, ie the rotating vectors of the rotating masses and the gravitational field vector must point in the same direction, ie upwards. If you turn the direction of rotation of the rotating masses, the support structure is braked instead of accelerated. The pictures 2a and 2c show the acceleration of the support structure, the images 2b and 2d their deceleration.
Drei mögliche Ausführungsformen für die Drehmassen sind in Bild 3 skizziert. Zur Erzielung eines möglichst großen Kippmoments sollen die Wirkmassen sich möglichst weit entfernt von der Achse einer Drehmasse befinden. Daher zeigt Bild 2a einen aus den Zylindern 2 und 3 gebildeten Doppelzylinder, der eine feste oder flüssige Masse 5 zwischen den beiden Zylinderwänden enthält und über die beiden Scheiben 4 mit der Welle 1 verbunden ist. Da die Drehzahlen einer Drehmasse bei mehreren tausend Hertz liegen müssen, um eine gute Massenwirkungszahl (Leistung/Kilogramm) zu erzielen, ergeben sich erhebliche Fliehkräfte, die durch geeignete Materialien und Konstruktionen aufgefangen werden müssen. Ein zweckmäßiger Weg dahin ist die Aufteilungen des Gesamtvolumens der Gesamtmasse 5 in Teilvolumina mit den Teilmassen 6, wie in Bild 2b skizziert. Mit Hilfe massearmer, aber hochfester Kammerwände 2 und mit der Welle 1 verbundener Trägerscheiben 4 - vorzugsweise aus Verbundmaterial - womit die massegefüllten Kammern 5 gebildet werden, lassen sich prinzipiell mit gleicher Masse höhere Drehzahlen erzielen als mit der Lösung nach Bild 2a. Für Motoren mit kleinerer Leistung kann auch die Verwendung von Ringrohren nach Bild 2c sinnvoll sein. Eine solche Drehmasse besteht aus dem mit fester oder flüssiger Masse gefülltem Ringrohr 2, das über die Trägerscheibe 3 mit der Welle 1 verbunden ist.Three possible embodiments for the rotating masses are outlined in Figure 3. To achieve the greatest possible tilting moment, the active masses should be as far away as possible from the axis of a rotating mass. Figure 2a therefore shows a double cylinder formed from cylinders 2 and 3 , which contains a solid or liquid mass 5 between the two cylinder walls and is connected to shaft 1 via the two disks 4 . Since the rotational speed of a rotating mass must be several thousand Hertz in order to achieve a good mass coefficient of performance (power / kilogram), there are considerable centrifugal forces that have to be absorbed by suitable materials and designs. A useful way to do this is to divide the total volume of the total mass 5 into partial volumes with the partial masses 6 , as outlined in Figure 2b. With the help of low-mass, but high-strength chamber walls 2 and carrier disks 4 connected to the shaft 1 - preferably made of composite material - with which the mass-filled chambers 5 are formed, in principle higher speeds can be achieved with the same mass than with the solution according to Figure 2a. For motors with lower power, the use of ring tubes according to Figure 2c can also be useful. Such a rotating mass consists of the ring tube 2 filled with solid or liquid mass, which is connected to the shaft 1 via the carrier disk 3 .
Um in einem gegebenen Volumen möglichst viel schwere Wirkmasse unterzubringen, kann eine Anordnung nach Bild 4 benutzt werden. Die zylindrischen Drehmassen 1 sind in speziell ausgebildeten Trägerstrukturen 2 gelagert - die notwendigen Antriebsmotoren sind nicht skizziert - die ihrerseits mit der zentralen Welle 9 verbunden sind. Diese Welle wird vom Motor 4 angetrieben, zusätzlich vom Lager 8 gehalten und hat ein externes Abtriebsende 10. Auch hier rotieren die Trägerstrukturen mit ihren Drehmassen in einem Vakuum 7.An arrangement according to Figure 4 can be used to accommodate as much heavy active weight as possible in a given volume. The cylindrical rotating masses 1 are supported in specially designed support structures 2 - the necessary drive motors are not outlined - which in turn are connected to the central shaft 9 . This shaft is driven by the motor 4 , is additionally held by the bearing 8 and has an external output end 10 . Here, too, the support structures rotate with their rotating masses in a vacuum 7 .
Für mobile Anwendungen kann es erforderlich sein, mit geringen Volumina auszukommen, die ein Überlappen der Drehmassen wie in Bild 5 skizziert erforderlich machen. In dieser Ausführung wird als zentrale Welle eine Kurbelwelle 9 mit Abtriebsende 10 benutzt, die von einem Motor 4 angetrieben und zusätzlich an ihrem anderen Ende im Lager 8 gelagert ist. Die Drehmassen 2 sind auf den Motoren 3 gelagert, deren Statoren fest mit der Kurbelwelle verbunden sind und mit dieser rotieren. Die Kurbelwelle ermöglicht es, daß die Drehmassen sich überlappen wie skizziert. For mobile applications, it may be necessary to manage with small volumes that require an overlap of the rotating masses as outlined in Figure 5. In this embodiment, a crankshaft 9 with an output end 10 is used as the central shaft, which is driven by a motor 4 and is additionally mounted in the bearing 8 at its other end. The rotating masses 2 are mounted on the motors 3 , the stators of which are firmly connected to the crankshaft and rotate with it. The crankshaft enables the rotating masses to overlap as outlined.
Für manche Anwendungen kann es erforderlich sein, die inneren Drehmomente infolge der Rotation der Trägerstruktur mit ihren Drehmassen zu kompensieren. Das läßt sich erreichen mit zwei gegensinnig rotierenden Trägerstrukturen, die auf zwei zentrale Wellen arbeiten, die über ein Getriebe auf nur eine Abtriebswelle wirken. Die Drehmassen werden dabei alle mit gleichem Drehsinn betrieben. Das ist in Bild 6 skizziert. Die gleichsinnig rotierenden Drehmassen 1 werden von den Motoren 3 angetrieben. Drehmassen und Motoren werden von den beiden gegensinnig rotierenden Trägerstrukturen 2 gehalten. Die Trägerstrukturen 2 sind auf den Wellen 7 montiert, die zu einem Getriebe 5 führen, das von einem Motor 4 angetrieben wird und auf eine Abtriebswelle 6 mit Abtriebsende 9 arbeitet. Alle Wellen enden in den am Gehäuse angeschlagenen Lagern 8. Das Aggregat ist auf der Grundplatte 10 montiert, die auf der Erdoberfläche E liegt und von einem gasdichten Gehäuse 11 umgeben ist, in dem sich das Vakuum 12 befindet.For some applications, it may be necessary to compensate for the internal torques due to the rotation of the support structure with their turning masses. This can be achieved with two counter-rotating carrier structures that work on two central shafts that act on only one output shaft via a gear. The turning masses are all operated with the same direction of rotation. This is outlined in Figure 6. The rotating masses 1 rotating in the same direction are driven by the motors 3 . Rotating masses and motors are held by the two support structures 2 rotating in opposite directions. The support structures 2 are mounted on the shafts 7 , which lead to a gear 5 , which is driven by a motor 4 and works on an output shaft 6 with an output end 9 . All shafts end in the bearings 8 attached to the housing. The unit is mounted on the base plate 10 , which lies on the earth's surface E and is surrounded by a gas-tight housing 11 , in which the vacuum 12 is located.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998140481 DE19840481A1 (en) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Gravity motor with utilization of non-linear Doppler effect has two opposite driven rotating masses on ends of rotating high-speed horizontal support structure |
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DE1998140481 DE19840481A1 (en) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | Gravity motor with utilization of non-linear Doppler effect has two opposite driven rotating masses on ends of rotating high-speed horizontal support structure |
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- 1998-09-04 DE DE1998140481 patent/DE19840481A1/en not_active Ceased
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