DE2415308A1 - Allgemeiner resonanz-pulsationsdrehmotor - Google Patents

Description

• B E S C H R E I B U N G zur 2. Zusatzpantentanmeldung zur Hauptpatentanmeldung OS 2.143.461 ( Thermodynamischer R.P.D.-Motor) desselben Erfinders und Anmelders.
• Allgemeiner Resonanæ-Pulsations-Drehmotor" ( Zukunftsmotoren mit variablem, gemischtem statisch-dynamischen Antrieb ) In der Hauptpatentanmeldung Az. Nr. P.21 43 461.7 vom 31.8.
• 1971 bzw. OS 2.143.461 vom 15.3.1973 ("Thermodynamischer Resonanz-Pulsations-Drehmotor") sowie in der dazu erfolgten 1. Zusatzpatentanmeldung Az. P 23 17 72404 ("Resonanz-Pulsations-Drehmotor") sind ziemlich weitgehend die Funktionierungsprinzipien des von mir erfundenen und vorgeschlagenen Resonanz-Pulsations-Drehmotors dargelegt worden.
• Dennoch ist in den Texten und Skizzen der erwähnten Anmeldungen noch keine erschöpfende Einfügung des darin enthaltenen und beschriebenen Hauptfunktionierungsprinzips, in kurz umrissenen Zügen, in die allgemeine übliche Mechanik der Motoren und Fahrzeuge erfolgt.
• In zweiter Linie wurde in beiden Anmeldungen kein maßstäbliches, ausführungsnahes Beispiel gezeigt, obwohl dies, im Falle dieser Erfindung eine für Bachleute mit geübtem Blick konkretere Vorstellung über die wirklichen Ausführungsart und-möglichkeiten, sowie vor allem ,-auf Grund der tatsächlichen, statischdynamischen Größenverhältnisse,- über die erzielbaren Drehmomente bzw. Leistungen dieses vorwiegend massendynamischen Motors, bei verschiedenen Drehzahlen übermitteln konnte.
• Drittens endlich fehlte dabei auch der Vorschlag einer vorteilhaften Ausführungsweise mit totalem elektrodynamischem Antrieb und elektromagnetodynamischem Federungsgegenfeld, d.h. ohne Metallfedern oder Gasfedern für die elastische Rückführung der Freikolben zum Rotorzentrum hin.
• Diese Mängel soll dieses zweite Zusatzpate'nt beheben helfen.
• Vielfach ist von gewissen Fachleuten die Frage aufgeworfen worden, ob nicht etwa das Risiko beim allgemeinen R.P.D.-Motor besteht, daß er deswegen nicht funktionsfähig sei, weil die zwei gegenseitig umgekehrten Momentauswirkungen der (in Relativbewegung betrachtet) radialen Verlagerungen der schweren Kolben sich anscheinend mehr oder weniger gegeneinander aufheben. Zu diesem Einwand ist zu erwidern, daß die Natur der Zentrifugalbewegung infolge Kolbenaussohleuderung in doppeltem Sinn verschieden gestaltet wird gegenüber der Natur der Zentripetalbewegung und zwar: Erstens handelt es sich bei der plötzlichen Aussohleuderung der Kolben nach außen mittels der äußeren Energiequelle um eine Bewegung die praktisch, dynamisch, dem Gesamtdrehsystem des Rotors keine dynamische Systemenergie entzieht, welche dem System dann fehlen und es verlangsamen könnte. Daß dies möglich ist und vereinbar mit einem ung-edämpften, arbeitsleistenden Schwingungssystem beweist das- Paradoxon von sndronow, worüber noch später in dieser Beschreibung eingegangen wird.
• Zweitens, die erSindungsmäßig konstruktiv vorgesehene, zeitlich viel länger dauernde Vollziehung der Rackführungsphase der Kolben nach dem Rotorzentrum hin sichert automatisch eine periodisch einsetzende, infolge der Kolbenausschleuderungen nur jeweils kurz unterbrochene Einverleibung der dabei erzielten, phasengebundenen Zuwächse an potentieller Energie des Rotors in seine kinetische Gesamtdrehenergie, die dadurch also ebenfalls, mit Ausnahme der kurzen Fortschleuderungsphasen der Kolben,fast ständig einen Zuwachs erhält, der betragsmäßig dem Durchschnittswert der Antriebsnutzenergie angepaßt sein muß, derart, daß keine Dämpfung, aber auch keine Beschleunigung gegenüber der mit#-leren Betriebsdrehzahl auftritt0 (Bei der Anwendung des R.-P.-D.-Motors für moderne Straßenfahrzeuge mit starken Beschleunigungen gibt es hierbei kompliziertere Verhältnisse).Das Beharrungsvermögen (Inertie) der schweren Rotormasse mit hoher Drehzahl sichert andererseits das fast unveränderte Weiterdrehen des Rotors während der kurzen Fortschleuderungsphasen der Kolben nach außen aus dem großen Vorrat seiner Gesamtdrehenergie, genau wie beint Motor mit Schwungrad während des toten Punktes des arbeitenden, Drehenergie spendenden Explosionsmotors, daa mit einem entsprechenden Schwungrad vorgesehen ist.
• Bei dem Versuch anderer Fachleute, die nur mit der Arbeitsweise der heutigen modernen Automobilmotoren vorwiegend vertraut sind, die hier vorgeschlagene Motorausführungsart, bei den sich jeweils anbietenden Größen der Explosionsräume und der zeitlichen Häufigkeit der Explosionen( Hauptvariante mit Explosion von Gasgemischen als Antriebsmittel) in Zahlen zu erfassen, kam wiederholt die Einsicht auf, daß letztere ( Größe der Explosionsräume und zeitliche Häufigkeit der Explosionen ) nicht ausreichten, um den dynamisch, durch Verhinderung der Rotordrehbeschleunigungen erzielbaren Drehenergien bzw. Nennleistungen druckmäßig-erplosionsstatisch sowie im Zeitmittelwert damit entsprechen zu können.
• Ohne im Voraus, also noch vor den bevorstehenden Modellversuchen abschließende, diesem Einwand entgegnende Urteile hierüber abzugeben, möge hier vorerst dazu nur die folgende, allgemeine und grundsätzliche Bemerkung gemacht werden, daß in der kurzen Phase der Ausschleuderung der schweren Freikolben nach außen, die stoßweise in das System mit quasi selbstaufrechterhaltenen Schwingungen,- etwa nach dem Prinzip des Paradoxon von Andronow (s.M0N0 Minorsky, Theorie des oscillations, So104 u. ff.)- eingeführten radialen Außenenergiestöße keineswegs direkt unmittelbar drehkinetisch wirken, um sie daher statisch-dynamisch mit der Nennleistung unmittelbar bilanzenergetisch zahlenmäßig gleichstellen zu dürfen, Sie werden zuerst als notwendige innere radiale Erregungsstöße radial-(spiral)-impulsiv einem sich schnell drehenden, pulsationsfähigen Rotorsystem zugeführt, um durch schnelle, sich periodisch ruckweise wiederholende Vergrößerung des Schwungmomentes GD2 des Rotors bei Verlagerung der beweglichen Rotorteile nach außen durch eine Art also von plötzlicher innerer Makrodeformation, - zunächst ruckweise zusätzliche potentielle Rotordrehenergie mit Hilfe der Außenenergie stoßweise zu erhalten, die dann7 ion der darauf folgenden, längeren Zentripetalbewegungsphase der Holben kinetisch für den Antrieb ausgenutzt wird. Dadurch ist aber die Größe der stoßweise eingeführten notwendigen Außenenergie in großem Ausmaße vorwiegend von den inneren Widerständen abhängig, die sich einer solchen ruckweisen Verlagerung der verhältnismäßig großen schweren Freikolben (s. hierzu i'ig. 1 bzw. die beiliegende Systemskizze eines Rotorbeispieles) nach außen entgegenstellen, Widerstände aber, die durch die geeigneten Vorkehrungen des Hauptpatentes sowie der 1. Zusatzpatentanmeldung, - vom. 9. April 1973, - möglichst klein gehalten werden können. Andererseits muß aber die Außenenergiequelle zusätzlich imstande sein eine geringfügige aber tatsächliche Drehbeschleunigung des Gesamtrotors in den darauffolgenden kinetisch alckuniulativen, längeren Phasen der Zentripetalbewegung der Freikolben zu verursachen, deren äußeren Auswirkung die plötzlichen geringen Drehungsverzögerungen des Rotors während der wiederholten Freikolbenausschleuderungen2im Zeitdurchschnitt auszugleichen vermag. Ohne letzteren Ausgleich, der zugleich eine Art von geringfügiger, erzwungener Drehzahl schwankung um einen festgelegten Mittelwert darstellt und somit auch die vorteilhafte Überlagerung der parametrischen Resonanz ermöglicht, könnte man nicht die ungefähre, mittlere Betriebsdrehzahl des Rotors als zeitlichen Festwert sicher beibehalten und damit auch nicht über eine gegebene oder festgelegte Beistungskapazität dieses massendynamischen Motortypes wirklich verfügen. Außerdem erübrigt sich dadurch fast völlig die I;lit hilfe eines sonst notwendigen und aufwendigen Drehzahlreglers zur Vermeidung von unerwünschten Drehzahldämpfungen.
• Allerdings tauchen hierbei gerade gewisse Probleme bei dem Versuch auf, die hier vorgeschlagene, vorteilhafte, massenwirkungsausnutzende Motorbauweise für die moderne Automobilindustrie (Personen- sowie Lastkraftwagen) nutzbar zu machen. Diese Industrie ist aus einigen praktischen Gründen dazu übergegangen, die Tourenzahl des Motors selbst viel mehr während der Funktionierung schwanken zu lassen, als es früher üblich war, weil sehr schnell Dreh-energievariation oder Drehmomentvariation vor allem heutzutage im Verkehr beim Anfahren erforderlich ist. 1u diesem Zweck müßte eine besondere Nodellausführung etwa in Hybridbauweise bei einem fahrfähigen Versuchsfahrzeug ausprobiert werden, bei dem der Anlaßmotor selbst viel kräftiger ausgebildet wird als bei anderen Varianten des R.P.D.-Motors, derart, daß der Anlaßmotor in ziemlich kurzer Zeit eine hohe Drehzahl erreichen kann, die sofort eine große Beschleunigung des Wagens erzeugt und die Mitdrehung des schweren Hauptantriebmotors nur teilweise, mittels einer losen elastischen Kupplung bis auf eine höhere Tourenzahl als seine mittlere Betriebsdrehzahl erst anschließend mit Hilfe desselben Anlaßmotors stattfindet. Dabei kann der schwere Rotor etwa als Energiespeicher angesehen werden, der dann, durch die darauf folgende, nutzenergetische Verringerung der höheren, dem Rotor eingeprägten Tourenzahl,bis auf die mittlere, betriebsübliche herab, zusätzlich mithelfen kann, während einer längeren,große Antriebskapazität bzw. Drehenergie verlangenden Beschleunigungszeitspanne, z.B. bei Steigung mit vollbeladenem Lastwagen und großer Fahrgeschwindigkeit, zusätzlich die momentane Motorleistung zu vergrößern.Der gesamte R.P.D.-Motor stellt im Grunde, bei solchen Lastwagen, ein verfeinertes Schwungrad mit nach Belieben beweglichen Radteilen dar, welches gewisse Vorteile mit wenig Aufwand zu erreichen gestattet.
• Bei einer solchen Hybridbauweise kann ganz allgemein, bei jeder Fahrzeugart, der schwere Rotor mit Freikolben, d.h. der eigentliche R.P.D.-IvIotor (Resonanz-Pulsations-Drehmotor), bei Ausschaltung des anderen Antriebsmotors, im Laufe des gewöhnlichen Betriebes auf ebenen, waagerechten, langen Strecken, hauptsächlich für einen sparsameren und gleichzeitig umweltfreundlicheren Fahrbetrieb dienen.
• Die Hybridbauweise ist aber im allgemeinen komplizierter und auSwendiger,dehO kostspieliger,und nur genauere Studien auf Modellen und in theoretisch-technischer Hinsicht, die die Vorteile dieser Bauweise genauer gegenüber dem Preisnachteil abzuwägen gestatten würden, könnten u.U. maßgebend sein für eine nähere, ernsthafte Beschäftigung mit dieser Bauweise, unter Einbeziehung des hier erfundenen bzw. besprochenen R.P.D.-Mo# tors.
• Eine andere Möglichkeit, den R.P.D.-iiotor in modernen Pahrzeugen zur Verwendung zu bringen wäre die, auf Grund von umfangreichen und genaueren Berechnungen und Modellversuchen, bei ihm eine stärker variierende Drehzahl schon konstruktionsmäßig zuzulassen, mit dabei vorwiegend fremderregter, parametrischer, in dem Frequenzbereich jedoch ebenfalls variierender Resonanz (d.h. Variation der Frequenz der radialen Antriebsstöße)und Beschränkung der Einschaltung der sparsameren, quasiselbsterregten Pulsationsschwingung mit Minimum an Außenenergie für die Kolbenfortschleuderung nur auf das gleichmäßige Fahren auf weiten, freien, waagerechten Verkehrsstrecken, wo man die eigentliche Bemessungs-Nenndrehzahl des Rotors auf längeren Strecken unverändert beibehalten darf.
• PRINZIPPROBLEME zur Erleichterung der Einführung der neuen Bauweise mit R.P.D.-Motor Zum Schluß mögen hier, für die am neuen Resonanz-Pulsations-Drehmotor zunächst theoretisch besonders interessierten Fachleute einige prinzipiellen Bemerkungen gestattet werden: 1) Die Bewegung des Gesamtsystems des R.P.D.-motors ist,mathematisch vereinfacht gesehen, abwechselnd rheonom, wegen der Abhängigkeit des Drehmomentes und der Nutzleistung von der Rückhubdauer der Freikolben als auch nicht holonom, in der kurzen Ausschleuderungsphase der schweren Freikolben nach außen, und zwar wegen des Mitspielens der Ausschleuderungsgeschwindigkeit und der Radialbeschleunigung der Kolben in dieser Phase, was explizite Werte von x und x in die Bewegungsgleichungen einbezieht(s.G.Hamel, Theoretische Mechanik,S.79,H.Hertz, Mechanik 1984,S.91,95, M.Päsler,Prinzipe der Mechanik,u.a.).Somit hat man beim R.P.D.-Slotor theoretisch und praktisch mit einem nichtkonservativen Ärbeitssystem zu tun.
• 2) Die Umkehrung des Satzes 663 aus dem o.zit. Buch von H.Hertz (S.284) würde,hierfür angewandt etwa heißen: "Nichtkonservative Systeme, in welchen sich vorzugsweise Energie der verborgenen Massentpotentielle Energie) in die Energie sichtbarer Kassen (kinetische Drehenergie) verwandelt,sind akkumulative Systeme.
• 3) Die längeren, demnach massenkinetisch akkumulativen, d.h.
• systemarbeitsenergetisch aufspeichernden oder positiven Phasen, die von den elastischen Reaktionskräften in den Federn getragen werden, müssen, nicht nur weil sie die Nutzdrehenergie bzw.
• die Nutzarbeit abgeben,sondern auch mit Rücksicht auf die negativen Phasen der kurzen Drehverzögerungen infolge Kolbenausschleuderung, d.h. der dissipativen Phasen,länger sein als die negativen, damit jedesmal Zeit genug im Rotor dafür besteht, daß auch die der Kolbenfortschleuderung zugehörigen, geringfügigen, periodisch eingetretenen Verlangsamungen der Rotation wettgemacht werden können, und zwar durch jeweils genau dosierte, geringfiigige aber tatsächliche, periodisch eintretende Drehbeshleunigungen0Letztere werden ebenfalls aus der dabei sich ergebenden Gesamtdrehbeschleunigung des Rotors infolge der Verkleinerung des Schwungmomentes GD² in den akkumulativen Phasen mitbestritten,Auch sogar intuitiv sowie in rein absoluter Betrachtungsweise, also ohne das Verhältnis zwischen den Zeit dauern des zwei Phasen des Kolbenhubes zu berücksichtigen, kann man leicht einsehen, daß zeitlich im Absolutbetrag allzu kurz bemessene Phasen der Zentripetalbewegung(des RücElubes), etwa unter 0,5 Sekunde Zeitdauer für die druckelastische Rückführung der Freikolben nach dem Rotorzentrum hin(bei üblichen Rotordurchmessern),kaum zu konkreten Ergebnissen führen können, es gibt zu e in ein Massenkativations-Zeitminimum, abhängig von der Drehgeschwindigkeit sowie von Rotormasse und Rotordurchmesser, unter welchem die akkumulativen Phasen(im Sinne von H.Hertz) kaum noch vorteilhaft reagieren können.
• Die geringfügige, regelmäßige Variation der Tourenzahl mit der Frequenz der Kolbenausschleuderung verstärkt andererseits gleichzeitig die günstige Möglichkeit einer energetischen Ausbeutung des Effektes der parametrischen Resonanz, die als ein Hauptvorteil dieser Erfindung bereits in der Anmeldung zum Hauptpatent erwähnt worden ist.
• 4.) Außerdem muß darauf Rücksicht genommen werden, daß der Rückhub der Freikolben d.h. ihre Zentripetalbewegung schon deswegen nicht ganz plötzlich einsetzen kann, weil sie von Materialeigenschaften abhängig ist, d.h. von elastischen Reaktionen der Metall- oder Gasfedern (u.U. von magnetischen oder elektromagnetodynamischen Federungsgegenfeldern, wie im Unteranspruch 5) erzeugt werden, deren Auswirkung im allgemeinen einer, wenn auch mitunter geringen, doch konkreten, druck-und materialabhängigen Verzögerung unterliegt. Je nach dem Pall, wird es sogar notwendig sein, diese Verzögerung mit Hilfe einer besonderen Vorrightung oder Materialauswahl der Federn sogar noch etwas länger zu gestalten, als sie sonst ausfallen würde, was praktisch, an funktionierenden Modellen quantitativ am besten feststellbar sein wird.
• 5.) An dritter Stelle wird die Verzögerung beim Rückhub der Freikolben auch der kleinen,oder u.U. bei Fahrzeugen größeren Variation der Rotordrehgeschwindigkeit zu verdanken sein, denn bei solcher Variation weitet man etwas vom zugrundegelegten, radialen und idealen,s statisch-dynamischen Bemessungsgleichgewicht für jede Kolbenlage zwischen Zentrifugalkraft und Zentripetalgegenkraft ab. Auch hierbei wird neben Detailberechnungen auch das Studium auf Motormodellen bis zuletzt ausschlaggebend sein. u.a. Notwendigkeit der Einschaltung auch eines kräftigen Drehzahlreglers oder Drehzahlstabilisators mit Stromantrieb usw. klarstellen helfen, was für Bahrzeuge jetzt schon als notwendig erscheint.
• 6.) Es muß im übrigen darauf hingewiesen werden, daß bei der Berechnung des Resonanz-Pulsations-Drehmotors auch seine Betrachtung als Massenträgheits- oder "Inertie"- regulator eine wichtige Rolle spielt, und zwar im Falle dieser R.P.D.-Erfindung insbesondere als eine Art "motorisierter Inertie-Regulator". Grundlegendes hierüber hat bereits vor 75 Jahren A. Stodola, damals Professor in Zürich, in der VDI-Zeitschrift 1899, S. 506-516 und 573-579 im Aufsatze: "Das Siemensche Regulierprinzip und die amerikanischen >>Inertie<< - Regulatoren" gebracht. Darin;u.a. die Rede auch von einer dauernd periodischen Schwingung des Regulatorpendels um die Gleiehgewichtslage, zu welcher auch das sogenannte periodische Rückdrucknoment in Ansatz zu bringen sei. Auf S. 514 dieses Aufsatzes (VDI-Zeitschrift 1899) befindet sich eine ausführliche Fußnote, welche gerade den Sonderfall von schweren, großen Regulatoren mit federnden, großen "Beharrungsmassen" behandelt und welche mit dem Satz beginnt; Besonders große Beharrungsmassen kann man neben den übrigen S:hwungmassen dds Motors nicht mehr vernachlässigen; sie werden eine Rückwirkung auf den Gang des Motors ausüben und es hat Interesse anzugeben, wie diese zu ermittels wäre".
• Ohne hier in Berechnungseinzelheiten einzugehen, sei nur in Verbindung mit dem obigen Zitat darauf hingewiesen, daß bei dem Größenverhältnis zwischen den großen schweren Kolben und dem übrigen festen, rotierenden Teil des R.P.D.-Motors, wie es aus der Skizze des Ausführungsbeispieles in der Fig.1 zu ersehen ist, die Drehmomentauswirkung jeder Lage der Freikolben auf das gesamte Drehmoment des--Motors und dadurch, mittelbar rückwirkend,auch auf die momentane Nutzleistung doch eine spürbare sein wird. Man kann bereits schätzungsweise aus der näheren Betrachtung der Figur 1 den Schluß ziehen, daß im Falle der Fortschleuderungsphase der schweren Kolben nach außen, nachdem zuerst aus allgemein dynamischen Gründen die Tendenz einer Verlangsamung, Verringerung der Tourenzahl eintritt, danach, gleich anschließend, noch vor Beendigung dieser dissipativen Phase, infolge der inzwischen eingetretenen, geringfügigen Drehverzögerung und der gleichzeitigen spürbaren Vergrößerung des Drehmomentes durch die Verlagerung der Kolben nach außen, eine kurze Beschleunigungstendenz, also eine kleine Vergröserung der Tourenzahl sich bemerkbar machen muß, falls nicht gerade im selben Augenblick das Nutzmoment, im Falle eines Fahrzeuges oder einer ungleichförmig belasteten, damit gekoppelten Arbeitsmaschine, ebenfalls zufällig etwas größer als im Dauerzustand war. Umgekehrt, in der akkumulativen Rückführungsphase der Kolben nach dem Rotorzentrum hin, nachdem erst eine allgemeine Beschleunigungstendenz, d.h0 eine geringfügige Vermehrung der Tourenzahl eingetreten ist, verringert sich dann letztere wieder noch vor Beendigung der Rückführung dadurch, daß das verfügbare, antreibende Drehmoment durch die Verlagerung der schweren Kolben nach dem Rotorzentrum hin, schon rein statisch empfindlich kleiner geworden ist, während, durchschnittlich betrachtet, das zu überwindende Nutzmoment annähernd konstanten Wert behalten hat.
• Zwei Jahrzehnte später nach Stodola hat bekanntlich insbesondere wolle, im Buche: "Regelung von Kraftmaschinen" eingehend und zusammenhängend über alle Typen von Reglern sowie über deren beziehung ins Problem der Schwungräder als Massen-bzw. Energie speicher mit Erfolg geschrieben, worauf besonders hinzuweisen ist bezüglich der näheren Untersuchung des R.P.D.-Motors, zumal daß die neuere Fachliteratur solche Probleme weniger zu behandeln hatte.
• 7.) Dagegen hat sich in der neueren Zeit das Gebiet der sogenannten nichtlinearen Mechanik" entwickelt, in der BRD am wirksamsten unter dem Einfluß von Prof. Dr. H. Kauderer, Hannover, der im Jahre 1958 das umfassende Werk: "Nichtlineare Mechanik" veröffentlichte. Es behandelt grundsätzlich alle Schwingungsprobleme der Mechanik in einem bestimmten, systemaischen Zusammenhang und darunter fällt im Grunde, wie bereits in der 1. Zusatzpatentanmeldung gezeigt, auch das Problem des R.P.D.-Motors, bzw. Rotors, der eigentlich ein fremderregtes Schwingungssystem darstellt, welches im Falle der Beibehaltung der festgelegten Betriebsdrehzahl und des jeweils zulässigen konstanten Nutzmomentes,zum selbsterregten pulsatorischen Schwingungssystem vorübergehend künstlich übergeht, mit allen Vorteilen und Nachteilen die damit verbunden sind, und die alle zu beachten sind bei einer sorgfältigen Gestaltung dieses Motors.
• Die phasengebundene Variation der Drehbeschleunigung beim R.P.D.-Motor, von der im Obigen die Rede war, ist gleichzeitig, Wie schon bemerkt worden, dazu geeignet, bei ilim die sogenannte parametrische Resonanz gelenkt auszunutzen.
• Letztere soll in ihrer Wirksamkeit beim R.P.D.-Motor nicht vollausgenutzt werden, schon deswegen, weil man kein allzulabiles Funktionieren dieses Motors voraussetzen darf. Dennoch, auch ihre teilweise Ausnutzung bringt mit sich den doppelten Vorteil, einerseits daß die gesamte sich schnell drehende Rotorsmasse, besonders in den ungünstigen Augenblicken, in denen u.U. stärkere Tourenzahlverringerungen eintreten könnten, aus ihrer parametrisch-resonatorisch,stets aufgefrischten Drehenergiereserve,das aktiv-inertiale, fast unveränderte Weiterdrehen sichert, andererseits die Möglichkeit, den periodisch angetasteten Drehenergievorrat der gesamten Rotormasse schwungsweise regelmäßig wieder aufzufrischen, d.h. resonatorisch wieder auf den Betriebsmittelwert zu bringen, wobei bekanntlich die Erregungsquelle kraft- bzw. betragsmäßig nicht groß sein muß. Theoretisch kann man hierbei von einer periodischen, schwingungsabhängigen abwechselnd rheonomen bzw.
• nicht holonomen, gleichzeitig räumlichen, auf den gesamten Rotor ausgedehnten Integration (sowie Differentiation) sprechen.
• 8.) Ein weiterer Vorteil der Erhaltung eines Schwingungszustandes beim Funktionieren des R.P.D.-Motors, der etwa zwischen "fremderregt" und "selbsterregt" schwankt, gewissermaßen auch als Nachweis und Berechnungsmöglichkeit seiner Funktionierung,ist bei ihm die Anwendbarkeit des Gleichungsystems, das Andronow als Paradoxon hingestellt hat: Zwei lineare gekoppelte Differentialgleichungen, die jeweils für die eine der zwei Phasen der Kolbenbewegung in unserem Falle gültig sind und praktisch einzeln, für sich genommen, ein sich langsam dämpfendes arbeitsleistendes System darstellen, führen, -zusammengenommen, - unter der Voraussetzung eines äußeren, plötzlichen Energiestoßes am Ende jeder der zwei Bewegungsphasen} zur Darstellung eines einzigen, diesmal quasi "selbsterregten" System mit ständiger, nicht gedämpfter Bewegung.
• Gewiß sind die als unstetig zu betrachtenden Energie stöße an jedem Phasenentle sinngemäß dem zu leistenden Nutzmoment anzupassen, damit weder eine (abgesehen vom Fall der Fahrzeugmotoren) unnötige Drehbeschleunigung,noch eine wegen Nutzarbeitsleistung hier doch mögliche allmähliche Dämpfung eintreten kann. Wir hatten bereits angedeutet, daß gegen letztere, gegen die Dämpfung, gerade die parametrische Resonanz dämpft, die auch durch das Paradoxon von Andronow mathematisch zum Vorschein gebracht wurde und welche, mittels der periodischen Kolbenausschleuderungen immer wieder mitwirksam wird, wobei gerade auch aus dem Grunde darauf zu achten ist, daß die Rückführungsphasen der Kolben nach dem Rotorzentrum hin jeweils die längeren Phasen sind. Letzteres bedeutet theoretisch der gesamten Drehmasse # periodisch die Möglichkeit zu geben, aus der ebenfalls periodisch erfolgenden Schwungmomentverringerung sich den zufall enden Vorrat an kinetischer Drehenergie periodisch wieder aufzubessern. Allerdings in Wirklichkeit braucht man nur einen Bruchteil der somit aus potentieller kinetisch gewordenen Energie für die Beibehaltung der mittleren Betriebsdrehgeschwindigkeit, der überwiegenste Teil wird dazu ausgenutzt, in Nutzmoment umgewandelt zu werden. Somit geht also Darametrisch ständig erregte bzw. aufgebesserte Drehenereie der Gesamtrotormasse nicht nur der fortgeschleuderten und rotierten Kolbenmassen periodisch in Nutzarbeit über. Dieses ist auch die Erklärung für die Funktionierungsmöglichkeit und -tüchtigkeit dieses Motors, welcher deshalb in seiner Bezeichnung die zwei Merkmale bereits enthält: "Resonatorisch", d.h. parametrisch resonatorisch, und gleichzeitig"pulsationsgebunden", was auf die sinngemäße Anwendungsmöglichkeit bei ihm des Gleichungssystems von Andronow hindeutet, mit dem zeitweisen, konstruktiv gesicherten, energetisch vorteilhaften Übergang vom Zustand der "Fremderregung" auf einen Zustand der .Quasiselbsterregung1; wo die Betragsgleichheit von radialen, kolbenmassischen zentrifugalen und federungselastischen zentripetalen Kräften bei jeder Kolbenlage bestens ausgenutzt wird.
• Der verstorbene Wissenschaftler Papalexi, der sich eingehend mit dem Teilgebiet der Schwingungsmechanik: t'Parametrische Resonanz" befaßt hat, wies bereits im Anfangsteil seines Hauptwerkes in diesem Zusammenhang auf den einfachen Fall der Luftschaukelschiffe auf den Jahrmärkten hin, wo erst nur ein kleiner tangentialer Anfangsstoß notwendig ist, worauf dann die weitere Anfachung der Schwingungen den rythmisch, parametrisch-resonato risch rechtszeitig angebrachten "inneren" Radialstößen des Schiffsinsassen zukommt.

Claims (1)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E

   1.) Drehmotor, vornehmlich als thermisch, durch Gasgemischexplosionen betriebener Motor mit radialschwingenden, schweren, pleuelstangenlosen Kolben mit 1, 2, 3, 4, oder mehr Kolben und drehbarem Zylinderblock dadurch gekennzeichnet, daß bei ihm a) gewisse Verhältnisse zwischen den Gewichten der schweren, gewissermaßen radialfreifliegenden Kolben sowie der Betriebsdrehzahl die die Fliehkräfte und Radialdrücke dieser Kolben bestimmt einerseits und der mittleren Nutzleistung andererseits bestehen und daß b) das gesamte drehbare System, also Motorblock mit Zylindern und Kolben soviel Außenenergie erhält, wie gerade notwendig ist für die Beibehaltung einer gewählten Betriebsdrehzahl bei Abgabe der mittleren festliegenden lTutzleistungsarbeit c) daß bei ihm die Fliehkräfte der schweren Kolben die Außenenergie benötigende Kolbenbewegungsphase energetisch stark erleichtert, ferner daß d) in Radialrichtung für die schweren Freikolben ein zienlichter Kräfteausgleich zwischen dem durch Iretall- oder Gasfedern erzeugten Zentripetaldruck und deren sie belebenden Zentrifugaldruck bei Beibehaltung der Betriebsdrehzahl und zwar bei jeder Kolbenlage herrscht, wodurch eine sparsamere Verwendung der antreibenden Außenenergie am System möglich ist, außerdem dadurch e) daß bei ihm der Antrieb parametrisch-resonatorischpulsierend stattfindet und zwar bestehend abwechselnd aus einer etwa als "statisch-dissipativen" zu bezeichnenden Kolbenfortschleuderungsphase,periodisch gefolgt von einer längeren nutzarbeitabgebenden 11alitiven Massendynamischen" Drehenergieentfaltungsphase, endlich dadurch f) daß die,Außenenergie in Form von potentieller Energie durch Vergrößerung des Schwungmomentes GD² aufspeichernde Kolbenausschleuderun sphase stets kürzer als die, kinetische Drehenergie abgebende Rotorbeschleunigungsphase ist 2.) Drehmotor nach Anspruch 1 dadurch gekenneichnet da? bei ihm der Dauerantrieb hauptsächlich mittels Druckluft erfolgt, welche durch den axialen Hohlraum der Antriebswelle eingeführt wird (s0Fig. 1) und stoßweise in etwa 0,5 - 1 Sekunden Abständen die Freikolben nach außen fortschleudert.

   3.) Drehmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen kräftigen Anlaßmotor besitzt, der in der Startphase bei Verkehrsfahrzeugen praktisch allein arbeitet und gleichzeitig in einer Hybridbauweise den mitweingebauten R.P.D.-Motor auf die jeweils nötige Tourenzahl bringt, wonach dann letzterer bei Dauerfahrten sparsamer und umweltfreundlicher weiter allein arbeitet.

   4.) Drehmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihm für die Zwecke der Verwendung bei Fahrzeugen eine leichtere Möglichkeit der Variation der Drehzahl und der Frequenz der parametrisch-resonatorisch erteilten radialen Antriebs stöße geschaffen wird.

   5,) Drehmotor nach Anspruch 1, 2, 3,oder 4, dadurch gekennzeichnet jedoch, daß bei ihm weder Gasgemischexplosion noch Druckluft für den Dauerbetrieb Verwendung finden, sondern die relativ radiale (bzw. räumlich-statisch bezogen spirale) phasenungleiche Schwingung der schweren Freikolben in den Zylindern, in beiden Schwingungsrichtungen,mittels von starken elektrodynamischen Strömen, d.h. mit Hilfe. deren Felder aufrechterhalten wird, und zwar mit elektromagnetodynamischem Induktionsfeld und Gegenfeld, - wobei letzteres an Stelle einer sonstigen druckelastischen Metall- oder Gasfederung wirkt. Als Abart zu dieser Variante (Anspruch) wird auch die Lösung vorgeschlagen die wirtschaftlicher bei großen Ausführungen arbeiten könnte bei der mit Hilfe von Supraleitungsenergie bzw. starker eletrodynamischer Permanent ströme der Antrieb aufrechterhalten wird, wobei jedoch das Problem der Niedrighaltung der Milieutemperatur mit einfacheren und wirtschaftlichen Mitteln mitgelöst werden muß, was in erster Linie für turbinenartige, stationäre Anlagen in Frage kommen könnte, bei denen man die massen -dynamischen Vorteile des neuen Resonanz-Pulsations-Drehmotors zur Auswertung bringen will.

   6.) Drehmotor nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2,3, oder 5 dadurch gekennzeichnet,daß bei ihm ausschlaggebend wirksam sind die Energien von Gasen oder von teils ionisierten Gasen,d.h. von Plasma. Diese Antriebsart erweitert den Anwendungsbereich des R.P.D.-Motors, sie erfordert andererseits so aufwendige systematische Versuchsreihen, daß sie praktisch nur wenn auch auf staatlicher Seite Interesse vorhanden wäre, stattfinden könnten.