DE4207637A1

DE4207637A1 - Fliehkraft-antrieb

Info

Publication number: DE4207637A1
Application number: DE19924207637
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl Ing Will
Original assignee: Individual
Current assignee: Will Reinhold Dipl-Ing 8901 Stadtbergen De
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1992-10-01
Also published as: AU1376492A; WO1992016746A1; DE9203251U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Fliehkraft-Antrieb mittels geführter Schwungmassen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Fliehkraft-Antriebs mittels geführter Schwungmassen, der eine stetig wirkende, gerichtete Schub-Kraft erzeugt, die zudem so, wie sich die Fliehkraft ohne Abstützung aus ihrem Drehmittelpunkt heraus aufbaut, auch ohne Abstützung auf einem Medium wie Erde, Wasser, Luft oder Feuer wirkt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Ein Führungsbahn-Muster ist z. B. wie folgt herstellbar:
ein Papier-Streifen von ca. 300 mm Länge und 15 mm Breite wird an einem Ende festgehalten und am anderen Ende um 360° verdreht, wonach die beiden Enden zusammengefügt werden, z. B. durch Verkleben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die freigesetzte Schub-Kraft vergrößert sich mit der Winkelgeschwindigkeit ω bzw. der Geschwindigkeit v zum Quadrat, so daß mit einem relativ kleinen Fließkraft-Antrieb bereits beachtliche Schub-Kräfte erzeugt werden können, die ohne die genannten Abstützungs-Medien wirken.

Die zum Quadrat ansteigende Schub-Kraft erfordert aber keineswegs eine gleichgroße Steigerung der Antriebsenergie, denn die schubkrafterzeugende Fliehkraft wirkt nur indirekt, so daß ein Primär-Trieb lediglich die Schwungmassen auf die gewünschte Winkelgeschwindigkeit zu beschleunigen und bei gleichbleibendem Umlauf nur noch die Reibungs-Verluste zu decken hat. Die Beschleunigungsleistung braucht also nicht wesentlich größer zu sein, als für die Deckung der Reibungs-Verluste benötigt wird, wenn der Primär-Trieb genügend Zeit zum Hochfahren der Schwungmassen erhält.

Dies bedeutet, daß der Fliehkraft-Antrieb nicht nach dem Kraft-Leistungs-Prinzip zu bemessen ist, sondern im Vergleich mit den herkömmlichen Antrieben weniger als 2% der Antriebsleistung benötigt, um eine gleichgroße Schub-Kraft zu erzeugen.

So muß nicht jedes erdnahe Fahrzeug seinen eigenen Energieerzeuger mitführen, was dagegen bei Schiffen oder Weltraum-Fahrzeugen zweckmäßig ist, vorzugsweise als Anordnung nah Anspruch 11 und/oder als Solargenerator.

Als Energiequelle ist ein herkömmlicher Batteriesatz, der mit einer Aufladung nur ca. 125 km ein Elektroauto fahren läßt, mehr als ausreichend, denn wegen der erfindungsgemäßen 98%igen Energieeinsparung können mit einer Aufladung ca. 6000 km erfindungsgemäß gefahren werden.

Als abgeschlossenes System reagiert der erfindungsgemäße Fliehkraft-Antrieb nur auf äußere Beschleunigungen und Verzögerungen, und er verhält sich bei konstanter Geschwindigkeit so, als wäre sie nicht vorhanden. So kann auf jede bereits erreichte Geschwindigkeit ein erneuter Beschleunigungs-Schub "aufgesattelt" werden, um sehr hohe Fahrzeug-Geschwindigkeiten zu erreichen.

Für Straßen-Fahrzeuge genügt ein erfindungsgemäßer Fliehkraft-Antrieb zum Beschleunigen und Bremsen, wenn er in Fahrtrichtung schwenkbar angeordnet ist. Bei konstanter Schwungmassen-Geschwindigkeit wird die Schub-Kraft beim Fahrzeugstillstand nach unten und beim Fahren bzw. Bremsen nach vorn bzw. hinten gerichtet.

Für Schwebeverkehr-Fahrzeuge in Erdnähe sind zwecks Sicherheit, seitlichem Schubausgleich und guter Manövrierfähigkeit zwei erfindungsgemäße Fliehkraft-Antriebe allseits schwenkbar angeordnet, deren Schwungmassen mit konstanter Geschwindigkeit umlaufen können. Die Erdanziehung wirkt bei diesem Aufbau als stabilisierender Gegenpol, und die Schub-Kraft der einzelnen Fliehkraft-Antriebe kann so gerichtet werden, daß sie sich gegenseitig aufhebt, addiert oder als resultierende Schub-Kraft wirkt. Demzufolge können derartige Fahrzeuge sehr schnell starten, fliegen und verzögern, schweben, Lasten heben oder dergleichen.

Für Weltraum-Fahrzeuge, die sich ohne Gegenpol stabilisieren müssen, sind drei und mehr erfindungsgemäße Fliehkraft-Antriebe erforderlich, um alle Steuermanöver schnell und genau zu ermöglichen. Ansonsten ist der Aufbau ähnlich dem für Schwebeverkehr in Erdnähe.

Für Über- und Unterwasser-Fahrzeuge genügt je ein schwenkbar angeordneter erfindungsgemäßer Fliehkraft-Antrieb in Bug und Heck, um ohne Schiffsschraube und Steuerruder eine nie gekannte Manövrierfähigkeit zu erreichen.

Kein bekannter Stand der Technik kommt in Aufbau und Betrieb der Erfindung nahe.

Bei bisher vorliegenden Versuchen mit dem gleichen Ziel heben sich die Wirkungen rotierender Massen gegenseitig auf oder erzeugen unverwertbare Kräfte bzw. springende Bewegungen.

DE-A-25 36 469 (GROSSMANN) beschreibt ein "Fliehkraftgetriebe", bei dem auf einem Radius R (Fig. 1) um eine Achse b Schwungmassen A angeordnet sind, die jeweils auf einer eigenen Achse a rotieren, während die Achsen a und b im Winkel von ca. 90° zueinander stehen. Die Massen bewegen sich um die Achse a mit der Geschwindigkeit v₂ und gleichzeitig mit der Geschwindigkeit v₁ um die Achse b. So addieren sich die Geschwindigkeiten v₁ und v₂ jeweils nur im Augenblick des Durchgangs A (Fig. 2) und subtrahieren sich im gleichen Augenblick (v₁-v₂) auf der Gegenseite im Durchgangspunkt A′′, wodurch ein Differenzschub in Richtung P entstehen soll.

Hier wurde jedoch übersehen, daß die Massen A auch eine eigene radial gerichtete Fliehkraft erzeugen, die, wie aus den Schwungmassen-Stellungen A′, A′′′ (Fig. 2) gut ersichtlich, mit der Schub-Kraft P′′ zusammen der Schub-Kraft P entgegenwirken und sich so gegenseitig völlig neutralisieren. Wie die Massen und Achsen auch immer zueinander eingestellt werden, neutralisieren sich die Kräfte bei diesem System immer gegenseitig, so daß nur unerwünschte Drehmoments- und Unwuchts-Wirkungen verbleiben.

US-A-48 84 465 (ZACHTYTAL) sowie DE-B-14 76 678 (DI BELLA) wollen durch eine umlaufende Schwungmasse eine resultierende Schub-Kraft erzeugen, indem sie gleichzeitig um eine zweite Achse gedreht wird, die rechtwinklig zur Schwungmassen-Achse steht.

Wie die Schwungmasse auch immer geführt wird, sie zeigt in jedem Augenblick ihres Umlaufs in eine andere Richtung, kann mit sich selbst keine Resultierende bilden und nur springende Bewegungen erzeugen.

DE-A-20 46 865 (POHLIG-HECKEL-BLEICHERT . . . AG):
ein "Wuchtgetriebe" mit gleichem Aufbau und Betrieb wie oben in US-A-48 84 465 und DE-B-14 67 678 soll nach oben gerichtete Schub-Kräfte erzeugen.

Durch die Anordnung von nun vier Schwungmassen heben sich zwar die Querkräfte auf, was jedoch nicht verhindert, daß durch die Querrotationen Coriolis-Kräfte entstehen.

Diese Coriolis-Kräfte wirken den pulsierenden Fliehkraft-Vertikalkräften entgegen und neutralisieren sie.

Da die Funktion nur bei gleichen Winkelgeschwindigkeiten um x- und y-Achse gegeben ist, läßt sich das Kräfteverhältnis Fliehkraft zu Coriolis-Kraft durch nichts ändern.

FR-A-22 16 461 (MIZRAHI) stellt fest, daß die innerhalb einer Kreisbahn umlaufenden Massen eine gerichtete Fliehkraft erzeugen, wenn der die Massen antreibende Motor aus seiner Mittellage verschoben wird.

Da aber, wie besonderes hervorgehoben, die Massen flexibel mit dem Antrieb verbunden sind, erzeugt die Antriebsachsen-Verlagerung nicht einmal eine Unwucht, geschweige denn eine gerichtete Fliehkraft. Die Massen folgen weiterhin ihrer vorgegebenen Bahn als würden sie um eine feststehende Welle kreisen.

Die (dort in Fig. 1 dargestellte) Anordnung, das gleiche Ziel durch Bahnvertiefungen zu erreichen, kann nicht ernst genommen werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1, 2 jeweils in zwei Ansichten ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fliehkraft-Antriebs, wobei Fig. 2 links einen (stark vergrößerten) Schnitt A-A aus Fig. 1 darstellt;

Fig. 3 eine Alternative zur Feder-Aufhängung, indem die Federn 8 durch energiestarke Dauermagnet-Leisten 12 ersetzt sind;

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Primär-Triebs für kleinere Fliehkraft-Antriebe;

Fig. 5 in zwei Ansichten acht Fliehkraft-Antriebe auf zwei gegenläufigen Achsenkreuzen montiert, um über ein Planetengetriebe vier Generatoren anzutreiben.

Fig. 1 und 2:
Auf einer in sich verwundenen einer 8 (Acht) ähnlichen Führungs-Bahn 1 sind so viele Schwungmassen 2 wie möglich angeordnet, die jeweils von Rollen-Wagen 3 mit je sechs Rollen 4 getragen sind und möglichst im neutralen Punkt durch Zug- oder Druckelemente, z. B. ein Seil 5, auf gleichem gegenseitigen (Mindest-) Abstand gehalten sind.

Alternativ zu den Rollen-Wagen 3 mit je sechs Rollen 4 kann durch ein anderes Bahnprofil der Rollen-Anteil halbiert bzw. eine direkte Kugelführung eingebaut werden.

Für sehr hohe Geschwindigkeiten ist auch eine Magnetschwebebahn unter Verwendung von Supraleitern denkbar.

Die erfindungsgemäße Führungs-Bahn 1 bewirkt, daß die Schwungmassen 2 während eines Umlaufes zweimal ihren Schwerpunkts-Abstand r und damit ihre Bahn-Geschwindigkeit v ändern, so daß ein gerichteter Fliehkraft-Schub F_s entsteht, der ausgehend vom Fliehkraft-Gesetz berechenbar ist:

F_s=m_s1 · v₁²/r₁-m_s2 · v₂²/r₂

mit

m_s=k · m
k=Koeffizient größer 2 in Abhängigkeit von jeweiligem Bahn-Schleifen-Radius sowie Abständen und Stellungen der Schwungmassen 2 im Winkel-Bereich α der jeweiligen Bahn-Schleife,
m=Masse einer einzelnen Schwungmasse 2.

Bei bevorzugtem gleichem Bahn-Schleifen-Durchmesser d₀ gilt dann einfach:

F_s=m_s0 · ω² · (r₁-r₂)

mit

ω=v₀/r₀
r₀=d₀/2.

Die im Winkel-Bereich β=68° gegeneinander wirkenden Fliehkräfte neutralisieren sich gegenseitig, während im Winkel-Bereich α=112° Differenz-Schubkräfte in Schubrichtung F_s wirken; so bildet jede Schwungmasse 2, die den Winkel-Bereich α=112° durchläuft, eine kontinuierlich an- und abschwellende Resultierenden-Kurve, die sich den Resultierenden-Kurven der anderen Schwungmassen 2 in diesem Winkel-Bereich α überlagert, was eine nahezu kontinuierliche Schub-Kraft F_s sichert.

Die Führungs-Bahn 1 ist über eine umlaufende Rippe an drei Punkten am (nur schematisch angedeuteten) Gehäuse aufgehängt, nämlich unten ist die herausgeführte Rippe direkt mit dem Gehäuse verbunden und über dem Bahn-Kreuzungspunkt durch ein Rohr 11 indirekt mit dem Gehäuse.

Die Führungs-Bahn 1 kann links- oder rechtsdrehend sein, so daß sich bei paarweiser Anordnung unerwünschte Seitenschübe neutralisieren.

Die Bahn-Verwindung verläuft kontinuierlich immer im vorgegebenen Drehsinn, und der Verwindungs-Winkel ist überall gleich, auch auf den geraden Verbindungs-Abschnitten zwischen den Bahn-Schleifen.

Für einen klemmfreien Rollen-Lauf sind demzufolge die Rollen-Wagen 3 in einem Winkel γ gegeneinander angestellt, nämlich über beidseitige Anschrägung von Rollenwagen-Verbindungsplatten 6:

γ=X · 180°/L_B · 2

mit

X=Rollen-Abstand
L_B=Führungs-Bahn-Länge.

Jede Schwungmasse 2 ist mit zwei Bolzen 7 schwenkbar an die Rollen-Wagen 3 angeschraubt.

Um die Schwungmasse 2 in Mittelstellung zu halten, sind acht Federn 8 wechselseitig mit der Verbindungsplatte 6 und der Schwungmasse 2 verbunden.

Die Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte, die durch den ständigen Geschwindigkeitswechsel der Schwungmassen 2 entstehen, neutralisieren sich über die alle Schwungmassen 2 verbindenden Zug- oder Druckelemente, hier das Seil 5.

Um jedoch die Belastung der Verbindungselemente möglichst niedrig zu halten, wird durch die bewegliche Massenaufhängung zwischen den Federn 8 der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsweg verlängert und damit die Belastung reduziert.

Fig. 3 zeigt eine Alternative zur Feder-Aufhängung, indem energiestarke Dauermagnet-Leisten 12 die Federn 8 ersetzen.

Die Dauermagnet-Leisten 12 sind so angeordnet, daß ihr Kraftfeld die Schwungmassen 2 in Mittelstellung hält und einen verschleißfreien, beidseitigen Ausgleichshub ermöglicht. Bei diesem Aufbau sind jedoch (nicht gezeigte) elastische Hubbegrenzungen zweckmäßig.

Um die Justierkraft zu erhöhen, können die Dauermagnet-Leisten 12 auch so angeordnet werden, daß die sich abstoßenden Pole frontal aufeinander wirken.

Fig. 1 und 2:
Ein elektromagnetischer Primär-Trieb für die Schwungmassen 2 ähnelt einem aufgeschnittenen und gestreckten Kurzschlußläufer-Motor, wobei Käfige mit Ankerlaufstäben 9 auf den Rollen-Wagen 3 befestigt sind, während eine Feldwicklung 10 über den geraden Verbindungsabschnitten der Führungs-Bahn 1 stationär angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Primär-Triebs für kleinere Fliehkraft-Antriebe.

Magnetspulen 13 sind paarweise über den geraden Verbindungs-Abschnitten der Führungs-Bahn 1 hintereinander angeordnet und beaufschlagen mittels (nicht gezeigter) für sich bekannter elektronischer Impulsansteuerung Weicheisen-Platten 14 auf den Rollen-Wagen 3.

Die Umlauf-Richtung Z ist durch einen Ansteuer-Takt I-V vorgegeben.

Gemäß Fig. 4 wurde die eine Weicheisen-Platte 14 in Taktstellung I bis zur Spulen-Mitte gezogen, während die vorhergehende Weicheisen-Platte 14 den Spulenrand in Takt-Stellung II erreicht hat. Nun wird die Magnetspule 13 in Taktstellung II erregt und die Weicheisen-Platte 14 wiederum bis zur Spulen-Mitte gezogen.

Das wiederholt sich bis Takt-Stellung V und beginnt dann wieder in Takt-Stellung I.

So wird eine stetige Schub-Bewegung der Schwungmassen 2 erzeugt, die entsprechend den elektronischen Steuerimpulsen stufenlos regelbar ist.

Während bei Fahrzeugen die Schub-Kraft direkt einsetzbar ist, erfordert die Erzeugung elektrischer Energie den Umweg über eine drehende Bewegung.

Fig. 5 zeigt in zwei Ansichten eine Anordnung, bei der acht erfindungsgemäße Fliehkraft-Antriebe 16 auf zwei gegenläufigen Achsenkreuzen 17 und 18 montiert sind und über ein Planetengetriebe vier Generatoren 20 antreiben.

Diese Anordnung zeigt, wie selbst bei sich langsam drehenden Achsenkreuzen 17 und 18 die erforderliche hohe Antriebsdrehzahl erreicht werden kann.

Das obere Achsenkreuz 17 wirkt über einen Innenzahnkranz 21 und das untere Achsenkreuz 18 über einen Steg 22 auf ein Zahnrad 23 und weiter über ein Zahnrad 24 auf eine Antriebswelle 25.

Über ein Kegelradgetriebe 26 erfolgt die Verteilung über ein Vorgelege 27 auf die vier Generatoren 20, was eine flexible Anpassung an die jeweils geforderte Leistung ermöglicht.

Jeweils zwei Fliehkraft-Antriebe 16 erzeugen das Drehmoment für jeweils einen Generator 20 und bilden bei dieser Anordnung die kleinste Einheit.

Claims

1. Fliehkraft-Antrieb mittels geführter Schwungmasse (2), gekennzeichnet durch

- eine endlose Führungs-Bahn (1)
- ähnlich einer
- in sich verwundenen
- 8 (Acht) mit
- durch gerade Verbindungs-Abschnitte verbundenen
- zwei Bahn-Schleifen derart,
- daß bei einem Umlauf auf der Führungs-Bahn (1)
- jede Schwungmasse (2)
- einmal auf der Außenseite der einen Bahn-Schleife und
- einmal auf der Innenseite der anderen Bahn-Schleife läuft,
- mit unterschiedlichem Schwerpunkts-Abstand r₁ bzw. r₂ vom jeweiligen Bahn-Schleifen-Mittelpunkt und so
- auch unterschiedlicher Bahn-Geschwindigkeit v₁ bzw. v₂,
- so daß als Differenz unterschiedlicher Fliehkräfte in entgegengesetzten Winkel-Bereichen (α) der Bahn-Schleifen
- eine Schub-Kraft F_s
- von der Bahn-Schleife mit größerem Schwerpunkts-Abstand r₁ der Schwungmassen (2)
- nach außen wirkt:
F_s=m_s1 · v₁²/r₁-m_s2 · v₂²/r₂ mitm_s=k · mk=Koeffizient größer 2 in Abhängigkeit von jeweiligem Bahn-Schleifen-Radius sowie Abständen und Stellungen der Schwungmassen (2) im Winkel-Bereich (α) der jeweiligen Bahn-Schleife,
m=Masse einer einzelnen Schwungmasse (2)
(Fig. 1).

2. Fliehkraft-Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- Rollen (4)- Kugel-geführte Wagen (3)
- zur Lagerung der Schwungmassen (2) auf der Führungs-Bahn (1)
(Fig. 2).

3. Fliehkraft-Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- eine Magnetschwebebahn-Führung mit Supraleitern
- zur Lagerung der Schwungmassen (2).

4. Fliehkraft-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- einen elektro-magnetischen Primär-Trieb
- für die Schwungmassen (2).

5. Fliehkraft-Antrieb nach Anspruch 4 mit 2, gekennzeichnet dadurch, daß

- der elektromagnetische Primär-Trieb
- einem aufgeschnittenen und gestreckten
- Kurzschlußläufer-Motor ähnlich ist mit
- Ankerlaufstäben (9) an den Wagen (3) und
- stationären Feldwicklungen (10)
- über den geraden Verbindungs-Abschnitten der Führungs-Bahn (1)
(Fig. 1, 2).

6. Fliehkraft-Antrieb nach Anspruch 4 mit 2, gekennzeichnet dadurch, daß

- der elektromagnetische Primär-Trieb besitzt:
- stationäre Magnetspulen (13)
- über den geraden Verbindungs-Abschnitten der Führungs-Bahn (1),
- die mittels elektronischer Impulsansteuerung
- Weicheisenplatten (14) an den Wagen (3) anziehen und
- die Wagen (3) in kontinuierlichem Umlauf halten, so daß
- die Umlaufgeschwindigkeit der Schwungmassen (2) und damit die Schub-Kraft F_s
- über die Impulsansteuerung stufenlos regelbar ist
(Fig. 4).

7. Fliehkraft-Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- Zug- oder Druck-Elemente
- zum Halten der Schwungmassen (2) auf gegenseitigem Mindest-Abstand.

8. Fliehkraft-Antrieb nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch

- ein Seil (5)
(Fig. 2).

9. Fliehkraft-Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß

- zur Entlastung der Zug- oder Druck-Elemente
- jede Schwungmasse (2)
- vom Unterbau getrennt
- über zwei Bolzen (7) schwenkbar gelagert und
- durch wechselseitig angeordnete Federn (8) in Mittelstellung gehalten ist
(Fig. 2).

10. Fliehkraft-Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß

- zur Entlastung der Zug- oder Druck-Elemente
- jede Schwungmasse (2)
- vom Unterbau getrennt
- über zwei Bolzen (7) schwenkbar gelagert und
- durch energiestarke Dauermagnete (12) in Mittelstellung gehalten ist
(Fig. 3).

11. Anordnung von Fliehkraft-Antrieben nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erzeugung elektrischer Energie, gekennzeichnet dadurch, daß

- die Fliehkraft-Antriebe (16)
- auf mittig gelagerten Drehkreuzen (17, 18) montiert umlaufen und
- durch ihre Schub-Kraft F_s
- einen Drehmoment erzeugen, das jeweils über
- ein Planetengetriebe (21-24) und Vorgelege (27)
- Generatoren (20) antreibt
(Fig. 5).