DE2341245A1

DE2341245A1 - Vortriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE2341245A1
Application number: DE19732341245
Authority: DE
Inventors: Alex Charles Jones
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-16
Filing date: 1973-08-16
Publication date: 1975-05-22

Description

PATENTANWÄLTE
Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

D 5602 LANGENBERG · BÖKENBUSCH 41 Postfach 86 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

Patentanmeldung

ALEX CHARLES JONES, Little Street, St. Annes, Alderney Channel Islands

Vortriebsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vortriebsvorrichtung. Bisher ist es möglich gewesen, einen frei schwebenden Körper im Schwrefeld der Erde zu bewegen durch nur drei Vortriebsvorrichtungen, nämlich:

1. Durch einen Rückstoßmotor, beispielsweise durch einen Raketenmotor,

2. Dadurch, daß z.B. mittels eines Propellers ein Weg durch ein Druckmittel gebahnt wird,

3. Durch elektromagnetische Induktion, wie in dem Linearinduktionsmotor.

Überraschenderweise wurde eine vierte Vortriebsvorrichtung entdeckt, die dynamisch arbeitet.

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Erfindungsgemäß wird eine Vortriebsvorrichtung vorgesehen, bei welcher die bewegende Kraft von einem Rotor erzeugt wird, der eingerichtet ist, gleichzeitig zu rotieren und als Ganzes um ein Tragglied zu kreisen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Rotor an einem im wesentlichen radialen Teil gehaltert, der frei beweglich an einem Tragglied an einem Ende des radialen Teils gehaltert ist, das andere Ende des radialen Teils ist frei und zur Halterung des Rotors eingerichtet, der Rotor ist so drehbar, daß seine Rotationsachse im wesentlichen mit dem Radius des radialen Teils fluchtet und der radiale Teil ist eingerichtet, gleichzeitig um das Tragglied zu kreisen, wenn der Rotor um seine Achse umläuft, so daß der radiale Teil einen ■^•egel oder einen Teil eines Kegels beschreibt und dadurch eine Kraft erzeugt, die in der Lage ist, eine lineare Bewegung des Traggliedes zu erzeugen.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. i und 2 sind eine schematische Seitenansicht bzw. eine Draufsicht eines einfachen umlaufenden Rotors mit seinem radialen Teil oder Arm in der Ruhestellung.

Fig. 3 zeigt Ansichten ähnlich Fig. 2 eines umlaufenden Rotors, wobei der radiale Arm eine kreisende Bewegung ausfuhrt. Die Fig. 3A, 3B sind schematische Ansichten von zwei oder mehr Rotoren, die umlaufen, während der radiale Arm gleichzeitig eine kreisende Bewegung ausführt.

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Fig. 4 und 5 sind eine Seiten- "bzw. Endansicht einer Vortriebsvorrichtung im "Leerlauf"-Zustand.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Rotors von Fig. 1, wobei der Rotor umläuft und der radiale Arm gleichzeitig eine kreisende Bewegung ausführt.

Fig. 7 zeigt schematisch einen Zyklus des radialen Tg des. Rotors und der Bahn, welche von der Vortriebsvorrichtung im schwebenden Zustand beschrieben wird.

Fig. 8Δ und 8B ist eine schematische Anordnung für eine verbesserte Yortriebsvorrichtung in zwei Lagen.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Yortriebsvorrichtung, bei welcher die Rotoren in dem "Leerlauf"-Zustand sind.

Fig.10 ist ein Schnitt längs der Linie X-X von Fig. 9.

Fig.11 ist eine abgebrochene Seitenansicht der Yortriebsvorrichtung von Fig. 9.» bei welcher die Rotoren umlaufen und die radialen Teile eine kreisende Bewegung ausführen, d.h. in Arbeitszustand, der eine lineare Bewegung der Vorrichtung nach links hervorruft.

Fig.12 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vortriebsvorrichtung.

In den Fig. 1, 2, 3A und 3B ist ein Rotor R dargestellt, der in der Richtung des Pfeilers r rotiert und von einem im wesentlichen radialen Teil oder radialen Arm A getragen ist, der frei beweglich bei 0 gehaltert ist. Der radiale Arm A in den Figuren 1 und

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hängt im wesentlichen vertikal. Wenn jetzt der radiale Arm A in kreisende Bewegung (Pig. 3) versetzt wird, so daß der Radius des radialen Armes des Rotors und die Achse des Rotors an sich eine konische Fläche oder Bahn OGD "beschreiben, dann erzeugt das Tragglied 0 des radialen Armes eine Vortriebskraft in der Richtung OX, d.h. in Richtung der Achse des Kegels OCD. Diese Kraft kann benutzt werden, um eine lineare Bewegung in Richtung des Pfeiles OX zu erzeugen. Eine Umkehrung der Bewegungen kann eine Umkehrung der Richtung des Pfeiles OY hervorrufen. Der Rotor R und der Arm A sind anfänglich in der Lage OC gezeigt und weiterhin in gestrichelten Linien in der Lage, wenn sie eine Hälfte der besagten Kegelfläche oder Bahn bei OD beschrieben haben, wobei der Arm A jetzt bei A^. liegt.

Selbstverständlich kann die Vortriebskraft längs OX erhöht werden, indem mehr als ein Rotor verwendet wird. Die Figur 3λ zeigt ein ausgeglichenes System, welches zwei otoren R^,, R₂ verwendet, die an Armen A₁₁₁., A~ drehbar gelagert sind. Wenn die Rotoren gleichzeitig umlaufen und der radiale Arm eine kreisende Bewegung ausführt, erzeugen sie eine Vortriebskraft längs der Achse 0-, X_-. des von den radialen Armen A₄-, A„ beschriebenen Kegels. Fig. 3B zeigt eine Mehrzahl von Rotoren R^, Rp, R-,, R^, die so angeordnet sind, daß sich ihre jeweiligen Vortriebskräfte vereinigen und eine gemeinsame Vortriebskraft längs der Achse 0^., X₄- des von den radialen Armen einzeln beschriebenen Konus erzeugen. Die Vortriebskraft längs der Achse ist nicht gleich und entgegengerichtet der Raaktionskraft. Tatsächlich zeigt die Vektoruntersuchung, die drei Kräfte unter rechten Winkeln einführt, wie bei der Linke- und Rechtehandregel bei der Auflösung von elektromotorxschen Kräften, daß es so ist. Das ist eine Widerlegung von Newton's bekanntem 3. Gesetz, welches

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wie folgt lautet (Watson. G-en. Physics 1918 p. 15):

"Die Änderung des Impulses, die in der Zeiteinheit erfolgt, ist proportional der wirksamen Kraft und erfolgt in der Richtung der geraden Linie, längs welcher die Kraft wirkt",

oder einfacher ausgedrückt - einer Aktion wirkt jeweils eine gleiche Reaktion entgegen. Bei den Vorrichtungen 3, 3A und 3B wirkt die Aktion längs der Achse nicht eine gleiche Reaktion entgegen. Die richtigere Peststellung ist die Leonardo da Tinci (1452 - 1519) zugeschriebene, daß zu jeder Aktion eine Reaktion gehört.

In den Figuren 4-, 5 und 6 besitzt die Vortri'ebsvorrichtung eine Grundplatte 10 mit einer vertikalen Tragglied 11, welches bei 12 an einer Seite der Platte 10 angeschweißt ist. Das Tragglied 11 trägt an seinem oberen Ende 13 eine Felle 14-» die mit einer kreisförmigen Platte 15 verbunden ist. Diese ist mit zwei Traggliedern 16A, 16B versehen, die ein radiales Glied in der Form eines Bügels 17A, 17B tragen. Der Bügel trägt seinerseits ein Gehäuse 18, in welchem ein Rotor 19 gelagert ist, der einen Gyrostaten bildet, d_oh. ein Schwungrad oder einen Rotor, der schnell umlaufen kann und innerhalb eines Gehäuses gelagert ist, welche an dem Bügel 17a, 17b befestigt ist. Der Bügel.kann vorteilhafterweise ein radialer Arm sein mit einer Gabel, welche den Gyrostaten trägt. Der Bügel 17a> 17b ist (Fig. 4 und 5) in dem "Leerlauf"-Zustand dargestellt, nämlich in dem Zustand, in welchem der Rotor 18 des Gyrostaten umläuft aber der Bügel stillsteht, so daß die Achse des Rotors im wesentlichen parallel zu_r Stirnfläche der kreisförmigen Platte 15 liegt.

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Um die Vortriebsvorrichtung in Betrieb zu setzen, wird der Platte 15 eine Schwingbewegung von dem Rad- und -Lenker-Mechanismus 20, 21 erteilt, und der Bügel 17a, 17b führt nun eine kreisende Bewegung aus und nimmt eine Vielzahl von Lagen an, von denen eine in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn die Vorrichtung frei beweglich ist, führt sie jetzt eine Meanderbewegung vorwärts längs der Richtung Xp der Kugel 22 aus. Es ist zu beachten, daß keine Masse nach hinten bewegt wird. Trotzdem bewegt sich die Vorrichtung überraschenderweise vorwärts in Richtung des Pfeiles Xp und beschleunigt tatsächlich. Der Rotor 19 und der radiale Teil, d.h. der Bügel 17a? 17b beschreibt bei dieser Vorrichtung nur einen Teil einer Kegelfläche infolge der Schwingbewegung der kreisförmigen Platte 15· Wenn jetzt die Vorrichtung als Ganzes durch die in der britischen Patentschrift 1 506 401 beschriebene Methode zum Schweben gebracht wird und jetzt im wesentlichen frei von allen Widerständen ist, dann sieht man, daß sich die .Vorrichtung längs der Sinuslinie EF (Fig. 7) vorwärts bewegt, mit Ruheperioden, wenn der Rotor 19 innerhalb des radialen Teils oder Bügels 17a? 17b in die bei 7e dargestellte Lage fällt, und mit Bewegungen nach links und rechts, wenn der Rotor die bei 7<1, 7f dargestellten Lagen einnimmt. Wenn die Vorrichtung vollständig frei schwebend ist, beschreibt sie eine wendeiförmige Bahn im Raum.

Es kann natürlich eine Vortriebsvorrichtung mit vier Vorrichtungen entsprechend der Vorrichtung von Fig. 4-, 5 und 6 mit einzelnen Traggliedern, radialen Teilen und Rotoren in der in den Fig. 8a, 8b dargestellten Weise als Satz von gegenüberliegenden Vorrichtungen ausgebildet werden. Wenn die einzelnen radialen Teile, wie 17a, 1?b und die Rotoren innerhalb derselben in der richtigen Arbeitszeitfolge zueinander angeordnet werden, dann können sich alle Links-Rechts-Komponenten der in der Vor-

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richtung erzeugten Bewegung auslöschen. Weiterhin können in denjenigen Perioden, wo die Auslöschung stattfindet und ein Anwachsen der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung beobachtet wird, die anderen zugeordneten Paare von Rotoren so angeordnet sein, daß sie eine Vorwärtsbewegung der Vorrichtung längs ΰJL-, genau dann bewirken, wenn das andere Paar von Rotoren nicht zu einer Vorwärtskomponente längs der Linie O^X^ beiträgt. Zwei Lagen der Vorrichtung sind in den Fig. 8a, 8b dargestellt, wobei die Lagen der Rotoren so wie vorstehend beschrieben gewählt sind.

Der Rotor des Gyrostaten wird vorzugsweise auf eine Geschwindigkeit angetrieben und auf dieser Geschwindigkeit gehalten durch das einfache Prinzip des elektrischen Motors, und eine Batterie oder eine ähnliche Energiespeichervorrichtung reicht dann aus, um eine hohe Drehzahl zu erreichen und eine erhebliche Vortriebskraft zu erzeugen. Wenn der Motor Wechselstrom benötigt, dann kann die Batterie mit einer elektronischen Zerhackerschaltung verbunden sein. Der Bügel 17a, 17b kann statt durch den Rad- und -Lenker-Mechanismus, der in den Fig. 4-, 5 und 6 dargestellt ist, durch elektromagnetische Mittel in die Hubstellung angehoben werden, wodurch er auch seine Hub- und Schwingkräfte von der besagten Batterie oder einer ähnlichen Energiespeichervorrichtung erhält.

Eine Vortriebsvorrichtung, die entsprechend der in den Fig. 4-, und 6 dargestellten hergestellt wurde, hatte die folgenden Spezifikationen :

Radialer Arm oder Bügel (17a, 17b) Länge 150 mm

Gyrostatrotor (19) Durchmesser 100 mm Gewicht des Rotors 3.200 g Betriebsdrehzahl des Rotors 10.000 UpM

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Schwingungsperiode der Platte (15) 20 pro Minute Gesamtgewicht der Vorrichtung 4-. 530 g

Die Vorrichtung wurde schwebend gehalten durch das Verfahren gemäß britischer Patentschrift 1 036 401 (National Research and Development Corporation). Sie bewegte sich dann längs einer Gesamtstrecke von etwa 2 m.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vortriebsvorrichtung nach den Fig. 9» 10 und 11 ist ein ausgeglichenes Paar von Rotoren vorgesehen. Die Vorrichtung hat einen Raman 100, der eine Spindel 101 trägt, welche in dem Rahmen bei 102, 103 drehbar gelagert ist. Die Spindel 101 trägt einen Rahmen 104-, der starr daran befestigt ist und sich mit der besagten Spindel 101 beispielsweise in der durch den Pfeil Y dargestellten Richtung drehen kann, und zwar mittels der Riemenscheibe oder eines Motors 105· Zwei Rotoren 106a, 106b sind an radialen Teilen in der Form von L-förmigen Teilen 107a, 107h gehaltert, die drehbar in der beispielsweise durch die Pfeile Z-, Z angegebenen Richtung gelagert sind. Die L-förmigen Teile 107a, 1o7b sind durch Schwinglager 108a, 108b an einem Block 109 mit zwei Schwenklagern gelagert. Die besagten L-förmigen Teile 107a, 107b sind in der Lage, beispielsweise in Richtung der Pfeile S^, Sp zu schwenken, welche Schwenkung gemeinsam durch die Umdrehung des Rahmens 104- in Richtung des Pfeiles Y und die Drehung der Rotoren 106a, 106b in Richtung der Pfeile Z-, Zp hervorgerufen wird. Die L-förmigen Teile 107a, 107b haben jeder Enden 120a, 120b mit Kugellagern, die frei in einem Führungsschienenteil 104-a des besagten Rahmens 104-gleitend geführt sind. Die L-förmigen Teile iO?a, 107b sind natürlich äquivalent den radialen Armen A^., Ap von Fig. 3λ ^cL ^s^^e beschreiben im Raum eine Kegelfläche OCD, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Sie können dadurch eine Vortriebskraft in Richtung

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des Pfeiles X^ erzeugen. Diese Kraft kann "benutzt werden, um den Rahmen 104- auf seinen Rollen 121 linear in Richtung des Pfeiles X^ zu "bewegen oder mutatis mutandis in entgegengesetzter Richtung.

In Fig. 12 ist eine weitere Vortriebsvorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung ist mit zwei ausgeglichenen Rotoren versehen, die generell bei 200 dargestellt sind. Zwei radiale Arme 201a, 201b tragen Rotorgehäuse 202a, 202b, die bei 20Ja, 203b schwenkbar gelagert sind und Rotoren 204-a, 204b enthalten. Die radialen Arme 201a, 201b sind bei 0 an einem Lagerblock 205 angelenkt, der an einer Welle 206 sitzt. Die Welle 206 ist in Lagern 207a, 207b durch eine Riemenscheibe (oder einen Motor) 208 drehbar. Das ausgeglichene System von Rotoren ist in einem Rahmen 209 auf Rollen 210 gelagert. Die Achsen a^a*, apap der Rotoren 204-a, 204b sind in der Lage, sich aus der Flucht mit den Achsen 0A1, 0A2 der radialen Arme 201, 201b zu bewegen, aber im Laufzustand ist die Lage der Achse a^a,, zur Achse 0A1 und der Achse a_oa_o zur Achse 0A2 durch die Winkel X_x.4p dargestellt. Die Winkel μ Jp^ stellen sich selbst ein, da das Rotorkräftepaar sich vermindert, wenn die Winkel ö*&ο auf null vermindert werden. Die Anschläge 211', 211" und 212', 212" sind vorgesehen, um die Bewegung der Rotorgehäuse 202a, 202b zu begrenzen. Die Anschläge kommen zur Anlage an Anlaßflächen, die an den radialen Armen 201a, 201b vorgesehen sind.

Eine Drehung der Welle 206 in Richtung des Pfeiles J₄. mit gleichzeitiger Drehung der Rotoren 204-a, 204-b um ihre Achsen a^a,«, a^a^ in Richtung der Pfeile Z^, Z. bewirkt, daß die radialen Arme 201a, 201b eine Kegelfläche OCD beschreiben. Eine weitere Kegelfläche Oy.CLD,. wird auch von den Rotorachsen a^a^, ao&o beschrieben. Die beiden konischen Flächen sind koaxial, und wenn sich die

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Winkel S₄, L· ^{zu nu}H schließen, werden die Kegel immer stärker verschieden voneinander, und ihre Scheitelpunkte 0 und 01 lau-" fen auseinander. Eine Kraft X5 wird längs der Achse 010X_ndes Kegels oder der Kegel erzeugt, und der Rahmen 209 kann dadurch auf seinen Rollen 210 in Richtung des Pfeiles X,- "bewegt werden. Natürlich wird eine Änderung der Drehung der Welle 206 gegenüber der durch den Pfeil Yp dargestellten Richtun-g mutatis mutandis eine Bewegung der Vorrichtung in einer dem Pfeil X^ entgegengesetzten Richtung hervorrufen.

Wenn die Rotoren einen Teil eines Induktionsmotors bilden, dann ist natürlich keine direkte elektrische Verbindung zu den Rotoren erforderlich. Die Rotoren können jedoch durch einen Strahl von Druckmittel angetrieben werden, der auf Futen auf trifft, die in den Umfang des Rotors gemäß bekannter Kreiseltechniken ähnlich einem Peltonrad eingeschnitten sind.

Die Kräfte, die von einem kleinen Gyrostaten erzeugbar sind, sind beachtlich. Bei einer Vortriebsvorrichtung nach der Erfindung, können beispielsweise zwei Rotoren von 30 Ib, die mit 10.000 UpM umlaufen und gleichzeitig mit 3·000 UpM kreisen eine Kraft längs X₁- (Fig. 12) von etwa 128.000 Ib erzeugen. Das zeigt tatsächlich eine einfache Rechnung:

Wenn f.* die von einem Rotor der Masse M erzeugte Zentrifugalkraft ist, wenn der radiale Arm mit dem Radius R unter einem Winkel 0 zur Achse des beschriebenen Kegels steht, und wenn die Radialgeschwindigkeit des Rotors ν ist, dann ist:

ΐ_Λ = Mv² = Mv²
¹

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Wenn jetzt O = 4-5° und R = 1 Fuß ist, dann ist:

ν = ^°~ '2 * Ί = 220 Fuß/sec. dann ist

f _ 30 * '220 ·220 _ _{64 000 ll3} ^Λ 32,2 .1 · 0,707

Die vorstehend beschriebene Yortriebsvorrichtung ist ideal geeignet einen Bootskörper durch ein Gewässer mit Wasserpflanzen zu treiben, da kein Antriebsmechanismus in Kontakt mit dem den Bootskörper tragenden Wasser ist. Die Vortriebsvorrichtung ist vollständig innerhalb des besagten Bootskörpers angeordnet.

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Claims

Patentansprüche

Ö Vortriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die bewegende Kraft von einem Rotor (R) erzeugt wird, der eingerichtet ist, gleichzeitig zu rotieren und als Ganzes um ein Tragglied (O) zu kreisen.
2. Vortriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eotor (E) an einem im wesentlichen radialen Teil (A) gehaltert ist, der frei beweglich an einem Tragglied (O) an einem Ende des radialen Teils (A) gehaltert ist, daß das andere Ende des radialen Teils (A) frei und zur Halterung des Rotors eingerichtet ist, daß der Rotor (R) so drehbar ist, daß seine Rotationsachse im wesentlichen mit dem Radius des radialen Teils fluchtet und daß der radiale Teil (A) eingerichtet ist, gleichzeitig um das Tragglied (0) zu kreisen, wenn der Rotor (R) um seine Achse umläuft, so daß der radiale Teil einen Kegel (OCD) oder einen Teil eines Kegels beschreibt und dadurch eine Kraft erzeugt, die in der Lage ist, eine lineare Bewegung des Traggliedes zu erzeugen.
3. Vortriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Rotoren (Ε,., R₂) zur Erzeugung der besagten Kraft, durch welche eine lineare Bewegung erzeugbar ist, verwendet wird.
4. Vortriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der radiale Teil (17a, 17b) an seinem dem Tragglied (16a, 16b) abgewandten freien Ende eine Gabel aufweist, welche einen gekapselten Kreisel (19) (Gyrostat) aufnimmt.

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5. Vortriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Teil ein U-Bügel (17a, 17"b) ist und an seinem dem Tragglied abgewandten Ende einen gekapselten Kreisel (19) (Gyrostat) aufnimmt.
6. Vortriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren Läufer von Elektromotoren sind.
7. Vortriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor von einem Druckmittelstrahl angetrieben wird, der auf Nuten auftrifft, welche in den Umfang des Rotors eingeschnitten sind.
8. Vortriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Teil von einem Elektromotor in kreisende Bewegung versetzt wird. . ■ .
9. Vortriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7■> dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Teil von einem Elektromotor gehaltert ist und von diesem in kreisende Bewegung versetzt wird.

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