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Fliehkraft-Getriebe , Der Erfindungsgegenstand stellt ein Fliehkraft-Getriebe
dar, wobei eine mittels eines äußeren sich gegen eine Reaktionskraft abstützenden
Antrieb-Aggregates erzeugte mechanische Energie Massen elemente in eine Doppelrotation
um zwei in ei nem Winkel zueinander geneigte Achsen versetzt, wobei dieses System
so angeordnet ist, daß sich aus der Vielzahl der daraus entstehenden Kraftkomponenten
eine resultierende löst, die eine geradlinige Schubkraft darstellt, die für Antriebs-:
zwecke vorzugsweise für Transportmittel beliebiger Art ausgenutzt wird.
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Der Gedanke, mittels reiner Massenwirkungen Rotationsenergie in geradlinige
Schubkraft umzuwandeln, ist an sich nicht neu, er ist durch zahlreiche Veröffentlichungen
bekannt. Hier wird allgemein mit Fliehkräften und einseitig wirkenden Unbuchten
operiert, aus denen sich eine geradlinige Kraftkomponente lösen soll, nicht bekannt
ist aber, ob sich hiermit nutzbare Ergebnisse erzielen ließen.
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So wird beispielsweise in der DPS 1 476 678 eine Vorrichtung zum Ausüben
einer einseitig gerichteten Zug- oder Schubkraft auf einen sich gegen ein äußeres
Massensysten abstützenden Massenkörper beschrieben. Hierbei rotiert der Schwerpunkt
eines inneren Massensystems um eine Drehachse, welche im Winkel zu einer zweiten
Drehachse steht und mit dieser totiert. tEt diesem System sollen beispielsweise
Schiffe ohne Schittsschrauben angetrieben und gesteuert werden. Diese Funktion ist
zumindest für diesen Anwendungsfall zweifelhaft, es sei denn, daß Maßnahmen getroffen
werden, die die aus dieser Unwucht resultierenden Reaktionskräfte aufnehmen, Ein
derartiges System wäre u.U. in der Lage, auf einem festen Untergrund eine hüpfende
Fortbewegung zu erzeugen.
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In der französischen Patentschrift 21 59 o81 wird ein Doppelrotationssystem
mit einer Unwucht gezeigt, das in seiner Funktion etwa dem o.a. System entspricht,
und das aus den genannten Gründen gleichfalls unverwertbar erscheint.
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In der DOS 2 046 865 wird ein Wuchtgetriebe beschrieben, in dem wahlweise
gerichtete Schubkräfte mit in drehbar angeordneten Häufigen rotierbar gelagerten
Fliehgewichten erzeugt werden sollen. Mit diesem Gerät sollen Flugzeuge fliegen
und sich Fahrzeuge fortbewegen. Auch hier ist-die Funktion bestreitbar, denn es
ergibt sich, daß die rotierenden Fliehgewichte in Bezug auf das Grundgestell praktisch
stillstehen und damit auf dieses keine Kraft ausüben können.
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Wird diesbezüglich von der allgemeinen Fliehkraftformel ausgegangen
P = m 2 r dann läßt sich daraus eine Kraftkomponente gewinnen, wenn P an verschiedenen
Stellen des Umlaufkreises unterschiedliche Werte aufweist. Da die Masse m als konstant
anzusehen ist, läßt sich durch Manipulationen der Schwingradius r ändern, und zwar
so, daß der größere r-Wert immer in eine bestimmte Richtung weist. Auf diese Weise
entsteht eine richtungsgebundene Unwucht, die eine Kraftkomponente abspal-ten soll.
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Eine Unwucht ist quasi mit einer ständig wiederholten Fortschleuderung
einer Masse vergleichbar, das ist aber nicht ohne eine entgegengerichtete Reaktionskraft
möglich, damit ist die Summe sämtlicher aus ihr resultierender Kraftkomponenten
gleich Null, demnach läßt sich aus ihr keine geradlinige Schubkraft erzeugen.
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Brfindungsgemäß soll nunmehr der dritte Faktor e aus o.a.
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Formel richtungsgebunden variabel gemacht werden. Damit ist u.U. eine
Unwucht verbunden, diese verläuft jedoch im maximalen Wirkungsbereich senkrecht
zur resultierenden Schubkraft und im minimalen Wirkungsbereich zu ihr in entgegengesetzter
Richtung, sie trägt also in keinem Falle am ZustandekoDxen der Schubkraft bei, sie
ist aus o.a. Gründen wirkungslos.
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Es soll eine Masse um eine Achse rotieren, in der Weise, daß sie auf
der einen Seite eine größere Winkelgeschwindigkeit aufweist, als auf der gegenüberliegenden
Seite des Umlaufkreises. Das läßt sich erreichen, wenn diese Masse zugleich um eine
zweite Achse rotiert, so daß sich die Umlaufsgeschwindigkeiten auf der einen Seite
Addieren und auf der anderen Seite subtrahieren, so daß in Bezug auf die Hauptrotation
unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten auftreten. Letztere sind aber maßgebend
für die Fliehkräfte, d.h. es entstehen auf den angegebenen Seiten in einer bestimmten
Richtung unterschiedliche Fliehkraftvektoren, deren Differenz eine resultierende
Kraftwirkung darstellt, die als richtungsgebundene Schubkraft ausgenutzt wird.
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Der Erfindungsgegenstand wird an Hand beigefügter Zeichnungen.
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näher erläutert. In Fig. 1 rotiert der Massenpunkt A in der angegebenen
Drehrichtung mit der Umlaufgeschwindigkeit Z r um die a-Achse, letztere rotiert
in der angegebenen Drehrichtung mit der Winkelgeschwindigkeit um die b-Achse. Somit
rotiert der Massenpunkt A in der gezeichneten Stellung mit der momentanen Umlaufgeschwindigkeit
von wr + WR um die b-Achse Fig.2 zeigt die gleiche Anordnung in isometrischer Darstellungsform
in vier Umlaufsphasen, jeweils um 900 gedreht.
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Es ist zu erkennen, daß in der Richtung +P bei α = O ein Maximum
für den Fliehkraftvektor P auftritt, bei cc = 900 und 270° ist P = 0, die auftretenden
Fliehkräfte P' und P"'-stehen senkrecht zur +P-Richtung, in der Stellung α
= 180° erglbt sich durch Subtraktion der Umlaufgeschwindigkeiten v1 -v2 ein geringerer
Fliehkraftvektor in entgegengesetzter Richtung von P.
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Für den Augenblickswert von P läßt sich die Formel ableiten P= m w²
(cosα + r² cos²α ) R R² Darin stellt der Klammerausdruck den dimensionslosen,
darin ablen Faktor für die Winkelgeschwindigkeit W dar.
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rr einen Umlauf ergibt sich der Effektivwert
Zr Veranschaulichung dessen ist in dem Diagramm in Fig. 3 der Kräfteverlauf während
einer Umdrehung dargestellt, darin ist P1 der Fliehkraftvektor in der P-t?ichtung,
wobei sämtliche Konstanten gleich 1 gesetzt sind. Für P2 ist abweichend von P1 der
Wert R = 2 und für P3 der Wert für R = 3 gesetzt worden. Die entsprechenden Effektivwerte
sind stark atisgezogen.
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Es ist zu erkennen, daß der Fliehkraftvektor während eines Umlaufes
starken Schwankungen ausgesetzt ist.
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erden jetzt sechs Massenpunkte A - F mit einem Versetzungswinkel von
600 um die b-Achse entsprechend angeordnet, beispielsweise zu den Bedingungen zu
P2, dann entsteht das Diagramm nach Fig. 4, darin ist der resultierende Fliehkraft~
vektor Pr nahezu konstant und damit dem Effektivwert gleichzusetzen.
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As diesem System resultiert eine starke Unwucht in Richtung der b-Achse.
Diese läßt sich kompensieren, wenn nach Fig. 5 die Dreiergruppe der Massenpunkte
A, C und E mit der Dreiergruppe der Massenpunkte B, D und F wie gezeichnet versetzt
angeordnet wird, wobei die einzelnen Dreiergruppen in Bezug a-jf die a-Achsen eine
entgegengesetzte Drehrichtung aufweisen, jedoch so, daß in Bezug auf die Fliehkraftvektoren
der gleiche Effekt auftritt.
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Dieses komplizierte System läßt sich relativ einfach zu einer geschlossenen,
kompakten Baueinheit zus m enfassen. In Fig. 6 wird eine beispielhafte, vereinfachte
Ausführungsform eines Fliehkraftgetriebes im Längsschnitt dargestellt. Fig. 8 zeigt
dazu den Querschnitt.
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Das Gehäuse 1 wird mittels Flansch a fest an dem Transportmittel angeschraubt.
Der aus dem Gehäuse 1 herausragende Wellenstumpf 3wird kraftschlüssig mit einem
nichteingezeich
neten Antriebs-Aggregat verbunden. Innerhalb des
Gehäusesl ist der Wellenstumpf 3 fest mit dem Lagergehäuse 4 verbunden, in diesem
sind die Wellen 5 - 10 drehbar gelagert, letztere sind auf den nach innen ragenden
freien Enden mit den Kegelrädern 11 - 16 bestückt, die in kraftschlüssigem Eingriff
zu den Kegelrädern 17 und 18 stehen, letztere sind über die Welle 19 und Flansch
20 fest mit dem Gehäuse 1 verbunden.
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Auf den nach außen ragenden, freien Enden der Wellen 5 - 10 sind die
Massenkörper 21 befestigt.
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Das System ist so ausgelegt, daß die Massenkörper 21 beim Drehen des
Wellenstumpfes 3 die gleichen Relativbewegungen ausführen wie die Massenpunkte A
- F in Fig. 5. Nach den eingezeichneten Drehrichtungen ergibt sich ein resultierender
Fliehkraftvektor in Richtung +P.
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Zur Bestimmung der Größe der Schubkraft ist der Schwerpunkt S eines
Massenkörpers zu ermitteln, die ihm zugehörigen Schwingradien R und r sind gleichfalls
zu bestimmen. Ist eine Anzahl von e Massenkörpern gegeben, dann ist der Effektivwert
der Schubkraft
darin ist e = 6 Massenkörper G = Gewicht eines Massenkörpers (kg) R= Schwingradien
(m) n = Umdrehungszahl pro Minute Angesichts der Neuartigkeit dieser Antriebs form
ist ihr Verhalten als geschlossenes System von Interesse. Hierzu wird das Fliehkraft-Getriebe
einschließlich Antriebs-Aggregat kardanisch aufgehängt und 4n Betrieb gesetzt. Nach
dem Schwerpunktsatz kann jetzt keine Schwerpunktsbeeinflussung erfolgen, d.h. der
Schwerpunkt des Systems verharrt an gleicher Stelle, während sich die rotierenden
Teile um ihn herumwinden. Eine äußere Kraft wird erst dann frei, wenn durch
eine
weitere äußere Kraft (Reaktionskraft) dieser Windung vorgang unterbrochen wird.
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Es werden die vier hauptsächlichen Anwendungsformen für Antriebe mit
Fliehkraft-Getrieben schematisch dargestellt.
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Fig. 8 zeigt ein Primitivmodell für ein Landtransportmittel, für Kraftfahrzeuge
und dergl. Dabei ist das Fliehkraft-Getriebe mit Antriebsaggregat in dem geschlossenen
Zylinder 24 angeordnet, letzterer ist auf dem Fahrgestell 25 mit vier Laufrädern
26 befestigt.
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Wird der Antrieb in Betrieb gesetzt, dann liefert er die Schubkraft
P und weitere Kraftkomponente P', die von der Reaktionskraft aufgenommen werden,
das bedeutet hier auf der vorderen Seite einen erhöhten Achsdruck und auf der hinteren
einen verminderten. Es ist sinnvoll, wenn der Gesamtschwerpunkt des Systems so verlegt
wird, daß sich die Achsdicke etwas ausgleichen.
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Fig. 9 zeigt das Primitivmodell eines Wassertransportmittele, wie
Motorschiff und dergl. Die Schubkraft P treibt das Modell in Fahrtrichtung, die
resultierenden Kraftkomponenten werden durch Gegensteuerung ausgeglichen.
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Fig. 10 zeigt das Primitivmodell für ein Lufttransportmittel wie Flugzeuge
und dergl. Die Schubkraft P treibt das Modell in Fahrtrichtung, die resultierenden
Kräfte P' werden durch Leitwerke und dergl. aufgefangen. Im Prinzip ist somit auch
ein Senkrechtstart möglich, da die gezeichnete Tragfläche nicht unbedingt das Flugzeug
trägt, sondern hauptsächlich zum Abfangen der Kräfte P' dient, die beim Senkrechtstart
wagerecht verlaufen.
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Schließlich zeigt Fig. 11 das Primitivmodell für ein Raumfahrzeug.
Die Schubkraft P treibt s in eine bestimmte Richtung. An der Peripherie der Scheibe
27 sind tangential gerichtete StrahltriebwerE-? 28 vorgesehen, deren Rückstoß die
erforderliche Reaktionskraft liefert, dabei rotiert die Scheibe im allgemeinen nicht,
im Langsamflug kann sie gele~ gentlich langsam rotieren, sie dient dann als kinetischer
Kraftspeicher
für einen schnellen Start. Dieses Gerät ist ungewöhnlich manövrierfähig, durch gegenseitiges
Aussteuern der Umlaufgeschwindigkeiten läßt sich die Fahrtrichtung beliebig ändern.
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Grundsätzlich können mehrere Fliehkraft-Getriebe in einem Transportmittel
vorgesehen werden oder auch Fliehkraft-Ge triebe mit Schwenkeinrichtungen, so daß
sich wahlweise resultierende Schubkräfte in beliebigen Richtungen ergeben.
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Das bedeutet bei dem Modell nach Fig. 11 daß es auch Bewegungen nach
oben und unten ausführen kann, und daß es auch in einem Schwerefeld in einem Schwebezustand
verharren kann.