DE3542311A1

DE3542311A1 - Vorrichtung zur erzeugung angenaeherter schwerelosigkeit fuer empfindliche produktionsprozesse auf der erde

Info

Publication number: DE3542311A1
Application number: DE19853542311
Authority: DE
Inventors: Albert Dr. 5000 Köln Lorenz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1986-04-24

Description

vorrichtung zur Erzeugung angenaherter Schwerelosigkeit
für empfidliche Poduktionsprozesse auf der Erde.
Seit in neuer Zeit an Bord von Satelliten und Raumfahrzeugen für wissenschaftliche Untersuchungen und technologische Pilotprogramme der Zustand der Schwerelosigkeit verfügbar ist, ist eine rege buche nach Änwendungen in 6ang gekommen.
So sucht man u.a. nach neuartigen Werktsoffen und pharmazeutischen Präparaten hoher Reinheit.
Wegen der enormen kosten kommt eine solche Produktion nur für Materialien in Frage, die extrem hochwertiq sind.
biese Erfindung beschreibt eine apparatur, die es erlaubt unter irdischen Bedingungen den Zustand der Schwerelosigkeit anzunähern. Für eine Reihe von Produktionsprozessen wird dies ausreichen.
Bekanntlich herrscht im +reien Fall Schwerelosigkeit (g=0).
Uies wird +ur kurzzeitige Versuche in sog. Fallturman ausgenutzt. Ferner qibt es eine Simulationsmethode, bei welcher das Objekt um eine horizontale Achse rotiert, sodaß der wirksame Schwerevektor im zeitlichen Mittel null ist.
Fur träge ablau+ende Vorgänge und langsam rotierende kleine objekte lassen sich mit dieser Methode qute Resultate erzielen. In der Biologie sind so arbeitende sog. "klinostate" seit langem bekannt und zur g=0-Simulation gebräuchlich.
Die Rotationsmethode ist jedoch zwangsläufig mit einer schädlichen Zentrifugalkraft im Versuchsvolumen verbunden.
Daher ist ein kompromiss zwischen gewunschter g-Qualität, Rotationsgeschwindigkeit und meist sehr kleinem Versuchsvolumen zu schließen, der die Methode stark einschränkt.
Die Erfindung besteht in einer Apparatur, welche gewissermaßen die beiden erwähnten verfahren zur Erzeugung einer g=v-Umgebung in uberraschender Weise kombiniert.
Figur 1 zeigt schematisch wie die apparatur aufgebaut ist Eine Plattform (1) befindet sich in der Höhe H über dem Boden. Sie kann längs einer Führungschiene (2) frei fallen.
Unten trifft sie auf eine Bremseinrichtung (3) z.B. eine Feder, welche sie in de+inierter Weise verzögert.
Diese Feder sorgt für die Umkehr der Bewegung, sodaß die Plattform sich wieder nach oben bewegt. Zusützlich ist in der Bremseinrichtung ein Energielieferant (z.B. ein gesteuerter Elektromagnet, Pneumatikzylinder oder dgl.) vorhanden (4) welcher einen zusätzlichen Schub liefert, sodaß die Plattform wieder genau die Anfangsposition erreicht.
Dieser Vorqang wiederholt sich dauernd.
Die Platform trägt neben weiteren Geräten einen vorzugsweise zylindrischen Behälter, der die zu behandelnte Substanz enthält. Dieser Behälter (5) wird um eine horizontale Achse (6) langsam mittels eines motorischen antriebs (7) gedreht. Figur 2 zeigt vergrößert den schematischen Äu+-bau der Plattform.
Die Drehnung des Substanzbehälters wird so gesteuert (mittels Synchronisationsgerät (10) ), daß bei jedem Freifall-Vorgang genau ein Winkel von 180 6rad erreicht wird Hierdurch wird unten an der Fallstrecke jeweils ein entgegengesetzter lmpuls auf den Behälter bei der Abbremsung erzeugt. Im zeitlichen Mittel heben sich die Impulse au+.
Es bleibt zu klären in wieweit der untere Umkehrvorqang stört.
Die behandlung unter g=0 hat zum Ziel Sedimentation und und schwerkraftbedingte Konvektion zu vermeiden. Bei g=i gilt meist, daß entsprechend dem Stockes'schen Gesetz die iReibungskräfte in einer Flüssigkeit proportional zur Geschwindigkeitsdifferenz sind. Die abrupte Richtungsumkehr bewirkt hier jedoch eine wesentlich stärkere Reibung zwischen Tröpfchen, Partikeln und anderen Teilen der Flüssigkeit. Die Wege sind viel kleiner als sie wahrend der Freifallperiode sonst bei g=1 zu erwarten wären. Daher kann es nützlich sein die Umkehr möglichst schroff zu machen.
Die Plattform muß alle für den Ablauf des Prozesses erforderlichen Einrichtungen enthalten. Neben dem synchron lau+enden Dreh-Antrieb können dies z.B. Temperatursteuerungen und Elektrophorese-Geräte sein. Die vorgesehenen Beschleunigungen von 100g bis 1000g sind für zweckentsprechende technische Geräte (8) (9) durchaus verträglich.
BEISPIEL Annahmen: Höhe H= 11 Meter 4bbremsung 0 200 q = 1962 mis*s daraus: Freiflugzeit = 3 Sekunden bremszeit = 0.0075 s Umkehr = d'.h. die Freifiugzeit beträqt 99.5 % der Gesamtzeit max. Gechwindigkeit = 14./ m/s d.n. der Luftwiderstand ist noch gering - L e e r s e i t e -

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Erzeugung angenäherter Schwerelosigkeit auf der Erde zwecks langdauernder Behandlung von Materialien dadurch gekennzeichnet, daß der träger des Materials zyclisch dem freien Fall ausgesetzt wird und sich langsam um eine horizontale Achse pro Zyklus um 180 Grad dreht.
Z. Apparatur nach anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Drehung nur einen Bruchteil von 180 Grad beträqt und sich die Impulse erst nach mehreren Zyclen neutralisieren.
3. apparatur nach anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie im frei beweglichen Teil alle zusätzlichen Geräte mitführt und die erforderliche Energiequelle entweder autark enthält oder von außen kräftefrei zugeführt bekommt.