DE4406101A1 - Verfahren und Einrichtung zur Simulation künstlicher Schwerkraftbedingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Simulation künstlicher Schwerkraftbedingungen, insbesondere künstlicher Mikrogravitationsbedingungen nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Z. Zt. sind verschiedene Verfahren und Einrichtungen zur Simulation künstlicher Schwerkraft-/Mikrogravitationsbedingun­ gen bekannt.

H. W. Luttmann beschreibt in "Bremer Fallturm trickst die Schwerkraft aus" (siehe VDI-nachrichten Nr. 25/ 22. Juni 1990, Seite 35) als einen ca. 146 m hohen Fallturm ausgebildete Simulationseinrichtung, bei der eine Kapsel in freiem Fall innerhalb von 4,5 Sek. durch die Fallröhre des Turmes hin­ durchfällt und an deren unterem Ende abgefedert aufgefangen wird. Der Bremer Fallturm ermöglicht durch die aufwendige Evakuierung der Fallröhre und den freien Fall der Kapsel Simulationen nur in großen zeitlichen Abständen. Zusätzlich wird die Kapsel mit einem Verzögerungsschock des zigfachen der Erdbeschleunigung im Millisekundenbereich belastet.

In dem DE-GM-88 02 418 wird eine Falleinrichtung beschrieben, bei der eine in einem Wurf-/Fallschacht geführte Kapsel mittels eines Linearmotors berührungsfrei angetrieben wird. Diese bekannte Einrichtung erfordert zur Steuerung eine falls bis zum vollständigen Halt gebremst werden muß, wodurch sich ein hoher Energie- und Investitionsaufwand ergibt.

In der DE 38 72 943 T2 wird ein Verfahren sowie eine Vor­ richtung zur Erzeugung von Mikroschwerkraftbedingungen, insbesondere im Erdanziehungsfeld beschrieben, die speziell für die Anwendung in der Biotechnologie entwickelt wurden und bei denen eine Kapsel, die Zellkulturen enthält, durch periodisches Hochwerfen den Bedingungen der Mikrogravitation unterworfen wird. Zum einen wird durch die Belastungen, die während des Abbremsens und Beschleunigens auf die Kapsel wirken sowie durch die möglichen Bahnabweichungen im freien Wurf/Fall die Simulationsdauer begrenzt. Zum andern ist eine externe Energieversorgung der Kapsel nicht möglich. Darüber hinaus läßt sich ein beliebiger Schwerkraftverlauf wie z. B. eine stoßfreie Abbremsung bis zum Halt nicht bzw. nur schwer realisieren.

Schließlich ist aus der US-PS 3,041,741 ein Raumflugsimulator bekannt, bei dem eine auf einem Fahrzeug befestigte Probenkap­ sel zuerst auf einer horizontalen Kreisbahn beschleunigt und danach auf eine in einer vertikalen Ebene liegende Wurf- /Fallstrecke umgelenkt wird, um zurückkehrend auf dieser Kreisbahn anschließend wieder abgebremst zu werden. Neben dem Aufwand für die komplexe Verbindungs-Weiche zwischen der horizontalen Beschleunigungsbahn und der vertikalen Wurf- /Fallstrecke weist diese bekannte Einrichtung den Nachteil auf, daß ein länger andauernder, kontinuierlicher Betrieb nicht möglich ist, daß also die Geschwindigkeit der Probenkap­ sel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Simulationen bis auf Null abgebremst werden muß. Der dafür vorgeschlagene chemische Antrieb macht darüber hinaus aufwendige Wartungsarbeiten erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Ein­ richtung obiger Gattungen anzugeben, die ermöglichen, daß bei geringer Abbremsbeschleunigung eine periodische Erzeugung von Mikrogravitations -/Schwerkraftbedingungen einfach und kosten­ günstig sichergestellt wird, und zudem eine einfache Möglich­ keit der Energieversorgung mitgeführter Systeme verwirklicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine gattungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Demgemäß ist beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich, daß die Bewegungsvorrichtung, die z. B. eine Proben-Kapsel trägt, sich auf einer insgesamt in einer im wesentlichen vertikalen Ebene liegenden Gesamtbahn bewegt, daß der erste Bahnteil im wesentlichen gleich dem dritten Bahnteil aufgebaut ist, hiermit eine im wesentlichen U-förmige Gesamtbahn bildend und daß die Bewegungsvorrichtung die Gesamtbahn ein oder beliebige Male periodisch bzw. pendelartig durchfährt. Somit besteht die Möglichkeit, z. B. eine Probe auf einer U-förmigen Bahn hin- und herpendeln zu lassen, wobei mindestens einer der beiden Bahn-Schenkel eine kombinierte Wurf-/Fallstrecke darstellt, wodurch die doppelte Mikrogravitationsdauer einer einfachen Fallstrecke erhalten wird. Selbstverständlich kann die Mikrogravitationsdauer insgesamt durch vielfaches Hin- und Herpendeln entsprechend erhöht werden. Durch die Umlenkung der Bewegungsrichtung im bogenförmigen, zweiten Bahnteil der U- förmigen Gesamtbahn werden sowohl ein Teil der kinetischen Energie der Probenkapsel und der gesamten, diese tragenden Bewegungsvorrichtung für die nächste Wurfphase verwendet, als auch die Abbremsbeschleunigung reduziert, wobei deren Höhe bei konstanter Simulationsdauer hauptsächlich vom Krümmungsradius des Bogenstückes abhängt.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann die die Probenkapsel tragende Bewegungsvorrichtung so angetrieben werden, daß vorbestimmbare Schwerkraftbedingungen, insbesonde­ re im Bereich von 1 bis 0 g simuliert werden. Dabei besteht zusätzlich die Möglichkeit, durch die Anbringung von festen oder von Stellgliedern bewegbaren Unebenheiten auf der Bahn, in gewünschter Weise Beschleunigungsspikes zu erzeugen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die von der Bewegungsvorrichtung getragene Probenkapsel auf einer U-förmigen Gesamtbahn mit im wesentlichen zueinander parallelen, geradlinigen, vertikalen Schenkeln bewegt. Hierdurch weist die Bewegungsbahn der Probenkapsel zwei zueinander parallele Wurf-/Fallstrecken auf, die über ein unteres Bogenstück miteinander verbunden sind, so daß die Probenkapsel z. B. im ersten Bahnteil vertikal abwärts fällt, dann den Bogenteil durcheilt und schließlich den dritten Bahnteil zumindest teilweise hochgeworfen wird und ggf. mit einem zusätzlichen Antrieb bis in eine gewünschte Höhe befördert wird, wonach eine Bewegungsumkehr stattfindet. Danach fällt also die Bewegungsvorrichtung mit der Probenkap­ sel erneut vertikal abwärts, durchläuft das bogenförmige zweite Bahnteil und wird im ersten Bahnteil zuerst hochgeworfen und danach auf gewünschte Höhe über den Zusatzantrieb hochbewegt. Es findet folglich eine Hin- und Her-Pendelbewegung durch jeweiliges Fallen und mit Antrieb kombiniertes Hochwerfen statt, durch die in optimaler Weise künstliche Schwerkraft- und insbesondere Mikrogravitationsbedingungen geschaffen werden können.

Selbstverständlich kann die zusätzliche Bewegungskraft, die die Probenkapsel bzw. die Bewegungsvorrichtung jeweils auf die Ausgangshöhe einer Pendelbewegung bringt, an unterschiedlichen Bahnabschnitten eingebracht werden, wie z. B. im kurvenförmi­ gen zweiten Bahnteil, im ersten oder im dritten Bahnteil, wodurch die Bewegungsvorrichtung mit der Probenkapsel wie auf einer Schaukel hin- und herfällt bzw. gedrückt wird.

Von Vorteil kann des weiteren sein, wenn ein Schenkel der U- förmigen Gesamtbahn von der Vertikalen in einem Winkel von ca. 200 bis 750 abweicht. Hierdurch kann z. B. die auf der Bewegungsvorrichtung befestigte Probenkapsel auf dem geneigten Schenkel unter zusätzlicher Antriebskraft starten und bis in die gewünschte obere Position des Vertikal-Schenkels gedrückt werden, wonach sie vertikal nach unten fällt und dann entlang des geneigten Schenkels wieder in die Ausgangsposition zurückfährt, und wonach der Antrieb wieder eingeschaltet und die Pendelbewegung wiederholt werden kann.

Von Vorteil ist des weiteren, wenn der erste Bahnteil zwei Schenkel aufweist, wobei der erste Schenkel im wesentlichen parallel zum Vertikalschenkel des dritten Bahnteils, also vertikal verläuft, während der zweite zu dieser um ca. 20° bis 75° geneigt verläuft. Beide Schenkel können dabei in der gleichen Vertikalebene liegen. Wird nunmehr die Bewegungsvor­ richtung mit der Probenkapsel z. B. vom Haltepunkt des geneigten zweiten End-/Anfang-Schenkel gestartet, dann kann die Probenkapsel je nach Bedarf, beliebig lang zwischen den beiden vertikalen Schenkeln U-förmig hin- und herpendeln, um schließlich bei Simulationsende erneut auf den schrägen Schenkel zu fahren und auf diesem angehalten zu werden. Selbstverständlich ist hierbei ein Weichen-Bahnteil notwendig, das das Ein- bzw. Aus fahren in den ersten oder zweiten Schenkel des ersten Bahnteils ermöglicht.

Wie bereits vorerwähnt, können die beiden Schenkel des ersten Bahnteils in der gleichen Vertikalebene liegen. Sie können jedoch auch in zueinander winkelig oder parallel versetzten, unterschiedlichen Vertikalebenen angeordnet sein. Insbesondere in letzteren beiden Fällen läßt sich eine Vereinfachung des Aufbaus der zwischen den beiden Schenkeln des ersten Bahnteils angeordneten Weichen erzielen, wenn der bogenförmige, zweite Bahnabschnitt an seinem unteren, mittleren Teil horizontal so auseinandergezogen ist, daß ein horizontales, gerades Zwi­ schenstück zwischen zwei Bogenteilen vorgesehen ist.

Vorteilhaft kann auch sein, wenn die Gesamtbahn eine in einer Vertikalebene liegende Teil-Kreisbahn ist, auf der die auf der Bewegungsvorrichtung befestigte Probenkapsel in Art eines Pendels hin- und herschwenkt.

Auch kann schließlich von Vorteil sein, wenn die Gesamtbahn eine geschlossene, im wesentlichen O-förmige Bahn ist, wobei die beiden vertikalen Bahnteile durch jeweils ein unteres und ein oberes, bogenförmiges Bahnteil so miteinander verbunden sind, daß die Bewegungsvorrichtung mit der Probe immer an einem Vertikalschenkel abwärts fällt, den unteren Bahnbogen durchläuft, im zweiten Vertikalschenkel hochgeworfen und zudem angetrieben wird. Hierdurch wird eine Probe entlang einer geschlossenen, vertikalen Gesamtbahn immer in gleicher Bahnrichtung bewegt, wobei jeweils fast die Hälfte des Weges als Fall-Strecke und die andere Hälfte als Wurf-Strecke, jeweils bedarfsweise kombiniert mit Antriebsstrecken, betrach­ tet werden kann.

Die Aufgabe wird auch durch eine Einrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Demgemäß weist die Simulationseinrichtung eine aus drei Bahnteilen zusammengesetzte und insgesamt in einer Vertikal­ ebene angeordnete Gesamtbahn auf. Das erste Bahnteil ist im wesentlichen identisch mit dem dritten Bahnteil ausgebildet, wodurch eine U-förmige Gesamtbahn realisiert wird. Zudem ist die Bewegungsvorrichtung, die z. B. eine Probenkapsel trägt, so ausgelegt, daß die U-förmige Gesamtbahn einmal oder beliebige Male periodisch bzw. pendelartig durchfahrbar ist.

Von Vorteil ist dabei, wenn die Bewegungsvorrichtung in Form eines Schlittens ausgebildet ist, der auf einem Haltegerüst geführt ist, das im Bereich der Schenkel, also des ersten und des dritten Bahnteils in festem Abstand parallel zur Laufbahn des Schlittens verläuft und im bogenförmigen zweiten Bahnteil einen kleineren, gleichen oder größeren Abstand besitzen kann, je nach Art der Führung, die durch oben und unten angebrachten Führungsmittel oder nach dem bei Achterbahnen verwendeten Prinzip oder mit einer oder mehreren mittigen Führungsschienen erfolgen kann, wobei die Führung durch eine oder mehrere Schienen ausgeführt werden kann. Durch die Veränderung des Abstandes zwischen Lauf- und Führungsschiene, neben den zum Stand der Technik gehörenden Lösungen, ergibt sich die Möglich­ keit der Beeinflussung der Anpreßkraft, mit der die schlitten­ förmige Bewegungsvorrichtung durch Federn an die Schienen angedrückt wird und die bei einer einseitigen Führung ein Kippen des Schlittens auf der Wurf-/Fallstrecke verhindert. Dabei kann ein Teil der Führungsschienen im Bereich des Bogens weggelassen werden, da hier kein Kippen des Schlittens zu befürchten ist. Diese Ausführungsform ist jedoch geräusch­ intensiver.

Gemäß einer Weitebildung des Erfindungsgedankens weist die Simulationseinrichtung zwei im wesentlichen zueinander parallele, geradlinige Bahnteil-Schenkel auf, die durch einen halbkreisförmigen, unteren Bahnteil miteinander verbunden sind.

Mindestens einer der beiden Schenkel der Gesamtbahn, also der erste Bahnteil und/oder der zweite Bahnteil kann in einem Winkel von ca. 20° bis 75° von der Vertikalen geneigt an­ geordnet sein, wodurch z. B. eine zumindest einseitig offene U-Gesamtbahn ausgebildet wird. Dabei kann nur der erste Bahnteil-Schenkel zur Vertikalen geneigt angeordnet sein, während der dritte Bahnteil-Schenkel vertikal steht, wobei das äußere Ende des ersten Bahnteil-Schenkels gleichzeitig die Anfangs- und Endstation der z. B. als Schlitten ausgebildeten Bewegungsvorrichtung bildet.

Zudem kann von Vorteil sein, wenn der erste Bahnteil zwei zueinander geneigte Schenkel aufweist und zwar einen ersten, zur Vertikalen geneigten und einen zweiten, vertikalen Schenkel, die jeweils bedarfsweise über eine Weiche mit dem zweiten, Bogen-Bahnteil und über diese mit dem dritten Bahnteil koppelbar sind. Dabei kann die jeweilige Weiche konstruktiv einfacher ausgeführt werden, wenn der zweite, gebogene Verbindungs-Bahnteil ein horizontales Bahn-Zwischen­ teil aufweist, und die Weiche vorzugsweise in diesem Zwischen­ teil angeordnet ist.

Dabei können die beiden Schenkel des ersten Bahnteils in der gleichen Vertikalebene angeordnet sein. Sie können jedoch auch in unterschiedlichen Vertikalebenen so angeordnet sein, daß der vertikale Schenkel in der gleichen Ebene mit dem zweiten und dem dritten Bahnteil angeordnet ist, eine U-Schwingbahn bildend, während der zweite, geneigt angeordnete Schenkel in einer zur U-Schwingbahn-Ebene parallel oder winkelig versetz­ ten Vertikalebene angeordnet ist.

Vorteilhaft ist des weiteren, wenn die z. B. als Schlitten ausgebildete Bewegungsvorrichtung aus zwei oder mehr einzeln fahrfähigen Teilen besteht, die mit einem bzw. mehreren festen oder lösbaren Gelenken miteinander gekoppelt sind. Durch die Koppelung mehrerer Schlitten bzw. die Verwendung eines oder mehrerer Drehgelenke wird ein modularer Aufbau ermöglicht und die Achs- bzw. Radlast verringert bzw. besser verteilt sowie die Anpassung an den Kurvenbogen verbessert.

Von Vorteil ist des weiteren, wenn bei einer mechanischen Führung des Schlittens die beim Durchfahren des ersten bogenförmigen Bahnteiles auftretenden Reibungskräfte durch magnetische Gegenkräfte reduziert werden. Hierdurch kann der Antrieb kleiner dimensioniert werden. Dies kann dabei wie bei einem Linearmotor erfolgen oder durch einen am Schlitten befestigten Dauermagneten, wobei durch eine oder mehrere im Bogen angebrachte Spulen beim Durchfahren des Schlittens ein entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Simulationseinrichtung eine Gesamtbahn aufweisen, deren drei Bahnteile alle bogenförmig so ausgebildet sind, daß im wesentlichen ein einziger, gleichförmiger Kreisbogen gebildet wird. Als Bewegungsvorrichtung ist hier eine um den Mittel­ punkt der Gesamt-Kreisbahn sich bewegendes Probenkapsel-Pendel vorgesehen. Dabei kann das Probenkapsel-Pendel an einer drehbaren, horizontalen Achse befestigt sein und vorzugsweise zur Entlastung der Achslager und/oder Vereinfachung des Antriebs am Pendel ein Gegengewicht angebracht sein. Hierdurch können zwar naturgemäß nur kurze Mikrogravitationszeiten erzeugt werden. Eine mögliche Anwendung dieser Ausführungsform besteht z. B. in der Herstellung von Keramiken mit anisotropen Eigenschaften, wobei die Stoffstruktur wie bei einem umgekehr­ ten Schlagwerk durch die Abbremsung der Kapsel an einem Anschlag zusätzlich aufgelockert werden kann.

Zwar besteht einer der großen Vorteile der erfindungsgemäßen Simulationseinrichtung darin, daß sie unter normalen atmosphä­ rischen Bedingungen arbeitet. Jedoch kann unter gewissen Bedingungen von Vorteil sein, wenn die Einrichtung sich insgesamt in einem Behälter befindet, in dem sich konstante Umgebungsparameter erzeugen lassen und/oder der sich mit einem speziellen Gas oder Gasgemisch füllen läßt. Es läßt sich folglich bedarfsweise auch ein Betrieb im Vakuum oder unter Schutzgas durchführen, wobei dann die Mitführung z. B. einer Vakuumpumpe auf dem Schlitten entfällt.

Durch eine z. B. gleitende Lagerung der Versuchskapsel in einer, zwei oder drei Achsen bzw. durch eine Aufhängung mittels Seilen mit oder ohne Spiel auf dem Schlitten, lassen sich neben den durch den Stand der Technik gegebenen Dämp­ fungsmethoden die Übertragung von Vibrationen des Schlittens auf die Kapsel verringern und die Mikrogravitationsqualität verbessern. Unerwünschte, durch den betriebsbedingten Gravita­ tionsverlauf entstehende Konvektion kann zudem bei entspre­ chend geeigneten Medien durch den Einsatz elektrischer Felder eingeschränkt werden. Einen anderen Weg stellt die Verstärkung dieser Strömungen durch Rühren oder den Einsatz hochfrequenter elektromagnetischer oder mechanischer Schwingungen etwa im Ultraschallbereich dar.

Erfindungsgemäß läßt sich durch eine reibungsarme Lagerung des Schlittens und eine aerodynamisch günstige Formgebung bzw. Verkleidung, speziell bei kleinen Bauhöhen, die auf den Schlitten wirkende Restbeschleunigung unter 0,1 g senken, wenn dieser etwa nur im Bogen eine Antriebskraft erfährt. Dieser Wert könnte für manche Anwendungen durchaus schon ausreichend sein, wobei die Steuerung des Antriebs nach dem Stand der Technik mittels Näherungsschalter oder Lichtschranken o. a. erfolgen kann, die direkt ein Relais anziehen oder abfallen lassen.

Vorteilhaft ist des weiteren, wenn die Bewegungsvorrichtung nach einem vorgegebenen Programm angetrieben wird, dessen Parameter experimentell und/oder empirisch ermittelt wurden und den Werten der vorhergehenden Simulation bei Bedarf angepaßt werden können. Hierdurch kann die benötigte Motorlei­ stung verringert und gleichzeitig die Mikrogravitationsquali­ tät verbessert werden, wenn der Antrieb des Schlittens über einen größeren Teil der Bahn, d. h. einschließlich der Wurf- /Fallstrecken, erfolgt. Eine on-line Steuerung des Schlittens durch die Aufnahme geeigneter Parameter wie Ort, Geschwindig­ keit oder Beschleunigung in Verbindung mit einer festen Zeitbasis, ist z. B. mit einer Fuzzy-Logic möglich, wird aber bei einem Antrieb mit loser Koppelung, etwa mit Druckluft oder Propellern, problematisch. Einen einfacheren Weg stellt die nachträgliche Optimierung der Steuerung in Abhängigkeit der erzielten Mikrogravitationsqualität dar, wobei diese dann auch als feste Programme gespeichert werden können.

Vorteilhaft ist des weiteren, wenn die Bewegungsvorrichtung abrupt abgebremst werden kann, so daß eine erhöhte Beschleuni­ gung oder ein Schock auftritt, wobei ein Teil der kinetischen Energie in anderer Form zwischengespeichert und durch ent­ sprechende Halterungen auch der Versuchsablauf unterbrochen werden kann und/oder ein auf der Bewegungsvorrichtung befind­ licher Druckbehälter aufgefüllt werden kann.

Die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung weist des weiteren den Vorteil auf, daß die Bewegungseinrichtung während ihrer Bewegung und/oder vorzugsweise an den Umkehrpunkten der Bewegungsrichtung bzw. -Bahnteilen ohne Unterbrechung eines laufenden oder periodischen Simulationsbetriebs be- und/oder entladen werden kann. So kann die Führung des Schlittens, mittels einer vertikal beweglichen und mit einem Verschluß versehenen Andockeinrichtung die Zufuhr flüssiger und/oder gasförmiger Stoffe am Wendepunkt zum Schlitten erlauben. Mittels eines Magnetventils können z. B. im Bogenstück flüssige Stoffe in dort angebrachte Auffangbehälter abgelassen werden. Auch können auf der Bewegungsvorrichtung/dem Schlitten zusätzliche Vorrichtungen für die Be- und/oder Entladung vorzugsweise containerähnlicher Behälter vorgesehen sein, durch die diese Behälter festgehalten und/oder gelöst bzw. abgestoßen werden können.

Auch kann von Vorteil sein, wenn die Bewegungsvorrichtung mit einem Schleppseil in eine Startposition bringbar ist, wobei das Schleppseil mit einem Motor und/oder manuell antreibbar ist und vorzugsweise über eine oder mehrere Rollen geführt ist.

Das vorbeschriebene Verfahren und die Einrichtung können erfindungsgemäß zur Herstellung von Kugeln verwendet werden, wobei das Fertigungsmaterial in geschmolzenem Zustand aus einem Vorratsbehälter durch eine Düse austritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung können des weiteren zur Herstellung von Hohlkugeln verwendet werden, wobei zusätzlich zu der vorbeschriebenen Herstellung von Kugeln bei dieser durch einen zusätzliche im Inneren der Düse angebrachten Kanal Gas in das flüssige Material eingebracht wird.

Die erfindungsgemäß hergestellten Hohlkugeln können des weiteren zur Herstellung von Folien verwendet werden, wobei die flüssige Kugel von einer vorzugsweise runden Halterung aufgenommen wird, so daß sich die Kugel ganz oder nur mit einem Teil ihrer Oberfläche in oder an der Halterung befindet. Vorzugsweise ist die Halterung beheizbar ausgebildet. Zudem können gegenüber der Halterung Infrarot-Strahler und/oder Reflektoren so angebracht sein, daß die Richtung der Abkühlung bzw. der Temperaturgradient im Bereich der Halterung gesteuert bzw. beeinflußt werden kann.

Schließlich kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Verfahren und Einrichtung und der durch diese herstellbaren Hohlkugeln das Fertigungsmaterial in geschmolzenem Zustand als Teil eines Kugelsegments oder in Kugelform auf ein zu be­ schichtendes Trägermaterial oder Substrat aufgebracht werden. Dabei kann der Temperaturgradient steuerbar sein und das Substrat kann vorgeheizt werden.

Durch eine oder mehrere seitlich versetzt angebrachte Start- /Endposition wird ein schneller Versuchsbeginn und/oder Versuchsabbruch oder bei Verwendung mehrerer Schlitten auch Wechsel zwischen verschiedenen Versuchen leicht realisiert.

Die für die Simulierung nötigen Antriebskräfte können z. B. durch Pneus, sonstige mit einer Haftschicht versehene Räder, Zahnräder in Verbindung mit einer entsprechenden Führung, Seile, magnetische Felder, Propeller oder durch das Rückstoß­ prinzip übertragen bzw. erzeugt werden.

Die für den Antrieb benötigte Energie kann in Form von Druckluft, elektrischer oder chemischer Energie im Schlitten mitgeführt werden bzw. einem Schlitten mittels geeigneter Abnehmer von außen in Form elektrischer Energie zugeführt werden.

Zur Steuerung der Simulierung werden die Parameter Ort, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet und die Meßgrößen durch z. B. Näherungs­ melder, optische Abtastung z. B. einer Gitters, optische oder akustische Entfernungsmessung, Induktionsprinzip, Staurohr, Ausnutzung des Doppeleffekts, Drucksensoren bzw. Beschleuni­ gungsaufnehmer, Verwendung einer in einer Richtung beweglichen und an zwei Dehnungsmeßstreifen befestigten Masse oder durch Messung der Position der Probenkapsel relativ zum Schlitten, aufgenommen.

Die Steuerung der Antriebskräfte kann z. B. durch eine auf dem Schlitten oder außerhalb befindliche Regelung bzw. durch eine Kombination der beiden vorhergehenden Methoden erfolgen.

Die vorzugsweise als Schlitten ausgebildete Bewegungsvor­ richtung kann auf der Bahn z. B. mittels Rädern, Gleitreibung, magnetischer Felder bzw. in einer Kombination der vorher­ gehenden Elemente geführt werden.

Dabei können sich die Führungen über die gesamte Länge der Bahn erstrecken oder aber nur in den Schenkeln des U und einem Teil des Bogens angebracht sein.

Durch die Anbringung von Unebenheiten, die fest angeordnet sind oder von Stellgliedern bewegbar sind, auf den Schienen, besteht zusätzlich die Möglichkeit, in gewünschter Weise Beschleunigungsspikes zu erzeugen.

Eine Führung mittels eines Stoff-Feld-Systems, etwa in der Art einer Magnetschwebebahn, ist dabei natürlich genauso vorstell­ bar. Die Energieversorgung müßte dann - bei völliger Loslösung - induktiv erfolgen.

Die Ausbildung der Gesamtbahn in Art eines geschlossenen O- Zuges (O-Bahn) bietet den Vorteil einer einfacher Steuerung, der allerdings auf Kosten der Mikrogravitationsdauer geht.

Nachfolgend werden das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung anhand mehrerer Ausführungsbei­ spiele der Einrichtung unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Einrichtung, in erster Ausführungsform,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Einrichtung in zweiter Ausführungsform,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung in dritter Ausführungsform, die eine Kombination der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen ist, mit allen Bahnteilen in der gleichen Vertikalebene,

Fig. 4 eine Seitenansicht auf eine Ausführungsform ähnlich wie in Fig. 3, jedoch mit dem End-/Anfangsbahnteil- Schenkel in parallel versetzter Vertikalebene,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Einrichtung nach Fig. 4,

Fig. 6 bis 8 jeweils eine schematische Darstellung der Befesti­ gungsart einer Probenkapsel auf einer schlittenför­ migen Bewegungsvorrichtung, wobei,

Fig. 6 eine starre Befestigung der Probekapsel auf dem Schlitten,

Fig. 7 eine Befestigung der Probenkapsel über Gleitlager, und

Fig. 8 eine Befestigung der Probenkapsel über Schwenkachsen bewegbare Halteklammern zeigt,

Fig. 9 eine Seitenansicht auf eine schlittenförmige Bewe­ gungsvorrichtung,

Fig. 10 eine Stirnansicht nach dem Pfeil X aus Fig. 9,

Fig. 11 eine Draufsicht auf die schlittenförmige Bewegungs­ vorrichtung nach Fig. 9 und 10,

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht auf eine schlitten­ förmige Bewegungsvorrichtung in Verbindung mit Bahnführungen,

Fig. 13 eine Ansicht nach Pfeil XIII aus Fig. 12, die Schienenanordnung darstellend,

Fig. 14 eine Draufsicht auf die Schienendarstellung nach Fig. 13,

Fig. 15 eine sehr reduzierte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung, mit O-förmiger Gesamt-Bewegungsbahn,

Fig. 16 eine schematische Darstellung einer in dem bogenför­ migen, zweiten Bahnteil befindlichen, mehrteiligen, schlittenförmigen Bewegungseinrichtung mit mehreren Drehgelenken, und

Fig. 17 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einer Pendel- Bewegungsvorrichtung und halbkreisförmiger Gesamt­ bahn.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Simulationseinrichtung in erster Ausführungsform dargestellt, deren Gesamtbahn 1 eine nach oben einseitig offene U-Form aufweist. Die Gesamtbahn 1 ist im wesentlichen aus drei Bahnteilen zusammengesetzt und zwar aus einem ersten, zur Vertikalen geneigten Bahnteil 2, einem zweiten, gekrümmten Bahnteil 3 und einem dritten, vertikalen Bahnteil 4. Am äußeren "freien" Ende des ersten Bahnteils 2, das gleichzeitig Bewegungsanfang und -ende darstellt, befindet sich ein Haltepunkt 5. Am entsprechenden oberen Ende des vertikalen, dritten Bahnteils 4 ist ein Wendepunkt 6 vorgesehen. Zwischen Haltepunkt 5 und Wendepunkt 6 bewegt sich auf einer in strichpunktierter Linie eingezeich­ neten Bewegungsbahn 8 eine als Schlitten 9 ausgebildete Bewegungsvorrichtung auf der eine Probenkapsel 10 befestigt ist. Der Schlitten 9 befindet sich in Ruhestellung im Halte­ punkt 5. Von hier aus startet der Schlitten 9, beschleunigt zusätzlich zum Hangabtrieb auf dem ersten Bahnteil 2, und über den bogenförmigen zweiten Bahnteil 3, bis er den eine Wurf- /Fallstrecke darstellenden Bahnteil 4 mit der für einen freien und reibungslosen Wurf bis zum Wendepunkt 6 nötigen Geschwin­ digkeit erreicht. Der Schlitten 9 wird dabei gegen Herauskip­ pen aus der Bahn über ein Haltegerüst 7 gehalten. Der Schlit­ ten 9, dessen genauer Aufbau im weiteren insbesondere im Zusammenhang mit Fig. 6 bis 12 beschrieben wird, der bisher mittels Schienenrädern 11 auf Schienen 12 rollte, wird nun von auf dem Haltegerüst 7 laufenden Rädern 13 so angetrieben, daß Luftwiederstands- und Reibungskräfte ausgeglichen werden. Bei dieser Ausführungsform fährt der Schlitten 9 immer aus dem Haltepunkt 5 ab und bis zum Wendepunkt 6 und kehrt wieder in den Haltepunkt 5 zurück.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besitzt die Gesamtbahn 15 eine mittensymmetrische U-Form. Hier ist auch der erste Bahnteil 17 als vertikale Wurf-/Fallstrecke ausge­ bildet, während das zweite, gekrümmte Bahnteil 18 hier eine Halbkreis-Form besitzt. Der in der Gesamtbahn 15 eingebrachte Schlitten 9 mit darauf befestigter Probe 10 wird zwischen den jeweiligen Wendepunkten 6 und 16 der Wurf-/Fallstrecken 4 und 17 entlang der Bewegungsbahn 8 hin- und herpendeln. Diese Pendelbewegung kann durch entsprechenden Antrieb des Schlit­ tens bedarfsweise beliebig lange aufrechterhalten werden.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Simulationseinrichtung und zwar mit einer Gesamtbahn 20, die im wesentlichen eine Kombination der in Fig. 1 und 2 dargestellten Gesamtbahnen 1 und 15 ist. Die Gesamtbahn 20 liegt insgesamt, d. h. mit allen ihren Bahnteilen 2, 3, 4, 17 und 18 in der gleichen Vertikalebene. Ein vom Haltepunkt 5 startender Schlitten 9 fährt hier entlang des schrägen ersten Bahnteils 2, des gekrümmten zweiten Bahnteils 3, wird hochge­ worfen entlang des dritten, vertikalen Bahnteils 4 und ändert seine Richtung am Wendepunkt 6, um entlang des Bahnteils 4 abwärts zu fallen, und nun nach Stellen einer nicht darge­ stellten Weiche vom gekrümmten Bahnteil 3 auf das gekrümmte Bahnteil 18 zu wechseln und schließlich in das vertikale erste Bahnteil 17 hochgeworfen zu werden. Danach findet am Wende­ punkt 16 eine Bewegungsumkehrung statt und der Schlitten wird beliebige Male zwischen den Wendepunkten 16 und 6 über die Bahnteile 17, 18 und 4 hin- und herpendeln, bis die Weiche 25 wieder umgestellt und der Schlitten vom Wendepunkt 6 kommend über den Bahnteil 2 wieder zurück zum Haltepunkt 5 fährt.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Simulationseinrichtung dargestellt, die im Prinzip ähnlich wie diejenige nach Fig. 3 aufgebaut ist. Hier ist jedoch die Gesamtbahn 21 nicht insgesamt in einer einzigen Vertikalebene angeordnet, sondern die aus den zwei vertikalen Bahnteilen 4 und 17 und dem zwischen diesen befindlichen gekrümmten Mittenbahnteil, der zwischen zwei Viertelkreisen 22 ein horizontales Zwischen-Bahnteil 23 aufweist, ist in einer ersten vertikalen Fläche angeordnet, während das Bahnteil 2 mit dem Haltepunkt 5 in einer zu der ersten Vertikalebene parallelen Vertikalebene angeordnet ist, wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist. Über eine nicht näher dargestellte Weiche 25 am Beginn des horizontalen Zwischenbahnteils 23 können die auf den jeweiligen Bahnteilen angeordnete Schienen 12 des Pendelbahnteiles oder des Schrägbahnteiles 2 mit dem Haltepunkt 5 angeschlossen werden. Bei Beginn der Simulation fährt der Schlitten 9 vom Haltepunkt 5 weg, über die Bahnteile 2, 24, dann über die Weiche 25, die Bahnteile 22 und 4 bis zum Wendepunkt 6, wo er umkehrt. Dann durchläuft er die Bahnteile 4 und 22, um über die zwischenzeitlich umgestellte Weiche 25 entlang des horizontalen Bahnteils 23 und der Bahnteile 22 und 17 bis zum Umkehrpunkt 16 zu fahren. Danach schwingt der Schlitten zwischen den Umkehrpunkten 16 und 6 in vorgegebener Weise hin und her, um nach erneuter Umstellung der Weiche 25 vom Wendepunkt 6 kommend über den Bahnteil 2 in den Haltepunkt 5 zurückzukehren.

In den Fig. 6 bis 8 sind verschiedene Befestigungs- bzw. Aufnahmevorkehrungen für die Probe bzw. Probenkapsel 10 dargestellt.

So zeigt Fig. 6 den Schlitten 9, der zu beiden Längsseiten an einer entsprechenden Radaufhängung jeweils Schienenräder 11 aufweist. Die Probenkapsel 10 ist dabei auf dem Schlitten starr befestigt.

Gemäß Fig. 7 ist die Probenkapsel 10 über ein Gleitlager 27 auf dem Schlitten 9 befestigt, während gemäß Fig. 8 eine Befestigung über Halteklammern 28 stattfindet, die um Dreh­ achsen 29 schwenkbar sind.

In Fig. 9 bis 11 ist eine besondere Ausführungsform des Schlittens dargestellt. Dieser weist an seiner einen Längs­ seite zwei Schienenräder 11 auf, während auf seiner anderen Längsseite ein Halterad 13 vorgesehen ist, das im wesentlichen mittig im Vergleich zu den beiden Schienenrädern 11 angeordnet ist. Das Halterad 13 ist an einer Radaufhängung 30 befestigt, die über Druckfedern 31 eine anpressende Querbeweglichkeit des Rades 13 zuläßt. Hierdurch wird das Rad 13 an das jeweilige Haltegerüst 7 angepreßt, wie z. B. in Fig. 1 bis 3 darge­ stellt. Der Schlitten 9 läuft somit auf den Rädern 11 und 13, über die er zu den die für den Antrieb der Räder nötige Energie für einen Elektromotor 23 aufnimmt. Das Haltegerüst 7 sorgt dabei in Verbindung mit den Druckfedern 31 für die nötige Anpreßkraft, um die für die Übertragung der Antriebs­ kräfte nötigen Normalkräfte zu erzeugen. Aus Fig. 9 und 11 wird ersichtlich, daß der Elektromotor 32 über einem Riemen­ antrieb 33 mit dem Rad 13 verbunden ist.

In Fig. 12 bis 14 wird eine besondere Ausführungsform des Schlittens 9 und beispielsweise der Bahnen 4 und 17 darge­ stellt. Auf den Rollflächen der Bahnen sind Schienen 12 angeordnet und in bestimmtem Abstand dazu ist das Haltegerüst 7 vorgesehen. Die Schienen 12 bestehen im wesentlichen aus Profilstäben 36, die beispielsweise einen runden Querschnitt aufweisen. Die Profilstäbe 36 sind dabei über Schwellen 37 auf den Bahnen befestigt.

Das Haltegerüst 7 besteht ebenfalls aus Profilstäben 36 mit vorzugsweise rundem Querschnitt, die durch I-Halteprofile 38 so festgehalten sind, daß die Profilstäbe an der Unterseite des oberen Querschenkels des I-Profils angebracht sind.

Der Schlitten 9 weist an seiner Unterseite Schienenräder 11 auf, die auf den Profilstäben 36 laufen, wozu die Mantel­ flächen der Räder 11 dem Stabprofil angepaßt sind und vorzugs­ weise eine entsprechende, den Profilstab 36 der Schiene überdeckende Rillenprofilierung besitzen. An der Unterseite des Schlittens 9 ist eine Radaufhängung 34 angeordnet, die in der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform aus am Schlitten schwenkbar angelenkten Hebeln besteht, an deren äußerem Ende Halteräder 13 angeordnet sind. Die Hebel der Radaufhängung 34 sind jeweils über Zugfedern 35 so vorgespannt, daß die die Profilstäbe des Haltegerüsts umgreifenden Halteräder 13 den gesamten Schlitten gegen Abheben von den Schienen und somit von der Bahn bewahren.

In dem in Fig. 15 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel weist die insgesamt in einer Vertikalebene liegende Gesamtbahn 40 eine O-Form auf, wobei sie auf einem vertikalen Bahnteil 4, das immer als Fallstrecke arbeitet, einem unteren Halbkreis- Bahnteil 18, einem vertikalen Bahnteil 17, das immer als Wurfstrecke arbeitet und einem oberen Halbkreis-Bahnteil 41 zusammengesetzt ist. Der auf der Gesamtbahn 40 laufende Schlitten 9 durchläuft die Bahn immer im gleichen Sinn entlang einer Bewegungsbahn 8. Selbstverständlich kann die Bewegungsrichtung auch bedarfsweise umgekehrt werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht in einer einfachen Steuerung, der jedoch auf Kosten der Mikrogravitationsdauer geht.

Fig. 16 zeigt eine weitere besondere Ausführungsform eines Schlittens 9, der hier aus mehreren in Fahrtrichtung hinter­ einander über Drehgelenke 43 zusammengesetzten Schlittenteilen 42 besteht. Der Schlitten 9 ist dabei über mehrere Radachsen mit entsprechenden Rädern auf den Bahnteilen bzw. den darauf befindlichen Schienen abgestützt. Hierdurch wird die Achs- bzw. Radlast verringert bzw. besser verteilt, sowie die Anpassung an die gekrümmten Bahnteile verbessert.

Schließlich zeigt Fig. 17 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, die im wesentlichen den Aufbau eines Pendels aufweist. Die Probenkapsel 10 befindet sich dabei an einem in einem Achslager 45 drehbar gelagerten Stab 46, an dessen Ende ein Weicheisenstück 47 befestigt ist, das zur Lagerentlastung dient und von einem vertikal unter dem Achslager 45 angeordneten Elektromagneten 48 angezogen wird. Wird an seiner Stelle ein Dauermagnet verwendet, kann auf sonst zusätzlich notwendige Sensoren zu Steuerung verzichtet werden, in dem die in der Spule induzierte Spannung ausge­ wertet wird. Das Magnetfeld stößt dann den Magneten ab, nachdem er die Spule mindestens zur Hälfte überquert hat. Bei entsprechender Beschleunigung des Stabes 46 wird dann die Probenkapsel 10 an einer jeweiligen Kontaktplatte 49, die den jeweiligen Umkehrpunkt darstellt, abgebremst. Es ist klar ersichtlich, daß hier die Gesamtbahn 50, die ebenfalls in einer Vertikalebene liegt, eine Halbkreisform aufweist.

Bezugszeichenliste

 1 Gesamtbahn/1te Ausf.
 2 1tes Bahnteil, schräg
 3 2tes Bahnteil, Kreissegment
 4 3tes Bahnteil, vertikal
 5 Haltepunkt
 6 Wendepunkt
 7 Haltegerüst
 8 Bewegungsbahn
 9 Schlitten
10 Probekapsel
11 Schienenräder
12 Schienen
13 Halteräder
14 -
15 Gesamtbahn/2te Ausf.
16 Wendepunkt, 2ter
17 1tes Bahnteil, Vertikalsch.
18 2tes Bahnteil, Halbkreis
19 -
20 Gesamtbahn/3te Ausf.
21 Gesamtbahn/4te Ausf.
22 Viertelkreis-Bahnteil
23 Zwischen-Bahnteil
24 Bogen-Bahnteil
25 Weiche
26 Radaufhängung
27 Gleitlager
28 Halteklammern
29 Achse
30 Radaufhängung
31 Druckfedern
32 Elektromotor
33 Riementrieb
34 Radaufhängung
35 Zugfedern
36 Profilstab
37 Befestigungsschwelle
38 I-Befestigungsprofil
39 -
40 Gesamtbahn/5te Ausf.
41 Bahnteil, Halbkreis
42 Schlittenteile
43 Drehgelenke
44 Radachsen
45 Achslager
46 Stab
47 Weicheisenstück
48 Elektromagnet
49 Kontaktplatte
50 Gesamtbahn/6te Ausf.

Claims (36)

1. Verfahren zur Simulation künstlicher Schwerkraft- insbesondere Mikrogravitationsbedingungen, bei dem eine auf einer antreib- und abbremsbaren Bewegungsvorrichtung befestig­ ter Körper, Probe, Aufnahmekapsel usw. sich auf einer aus drei Bahnteilen zusammengesetzten Gesamtbahn hin- und herbewegt, wobei diese

• - mindestens auf einem ersten Bahnteil beschleunigt wird,
• - anschließend über ein bogenförmiges, zweites Verbindungs- Bahnteil bewegt wird,
• - und schließlich entlang eines dritten, in einer im wesentlichen vertikalen Ebene liegenden Wurf-/Fall- Bahnteils hochfährt,
• - um sich vor Erreichen des oberen, äußeren Endes des dritten Bahnteils zumindest unter Schwerkrafteinwirkung auf den drei Bahnteilen wieder zurückzubewegen, dadurch gekennzeichnet
• - daß die Gesamtbahn (1, 15, 20) insgesamt in einer im wesentlichen vertikalen Ebene liegt,
• - daß der erste Bahnteil (2, 17) im wesentlichen gleich dem dritten Bahnteil (4) aufgebaut ist, eine U-förmige Gesamtbahn bildend,
• - daß die Bewegungsvorrichtung (9) die Gesamtbahn einmal oder beliebige Male periodisch bzw. pendelartig durch­ fährt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (9) mit darauf befindlicher Probenkapsel (10) so angetrieben wird, daß vorprogrammierbare Schwerkraftbedingungen, insbesondere im Bereich von 1 bis 0 g simuliert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch auf der Bahn eingebrachte Unebenheiten, die vorzugsweise fest und/oder manuell oder mechanisch betätigbar angebracht sind, Beschleunigungsspikes erzeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (9) auf einer U-förmigen Gesamtbahn (15) mit im wesentlichen paralle­ len, geradlinigen, vertikalen Schenkeln (4, 17) bewegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schenkel (2) der U- förmigen Gesamtbahn von der Vertikalen in einem Winkel von ca. 20° bis 75° abweicht.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bahnteil zwei Schenkel (2, 17) aufweist, wobei der erste Schenkel (17) im wesentli­ chen parallel zum Vertikalschenkel des dritten Bahnteils (4), d. h. ebenfalls im wesentlichen vertikal verläuft, während der zweite Schenkel (2) in einem Winkel von ca. 20° bis 75° zu diesem geneigt ist, wobei die Bewegungsvorrichtung (9) vom äußeren Haltepunkt (5) des zweiten Schenkels (2) startet, dann entlang der Vertikal-Bahnteile (4, 17) mit dazwischenliegenden Bogen-Bahnteil (3) beliebige Male auf- und abpendelt, um schließlich erneut auf den geneigten Anfangs/-Endschenkel (2) einzufahren und auf diesem anzuhalten.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (9) nur in einem Teil der Gesamtbahn oder gemäß einem vorgegebenen Programm in mehreren Abschnitten der Bahn angetrieben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbahn eine in der Vertikalebene liegende Teil-Kreisbahn (50) ist, auf der die Bewegungsvorrichtung in Art eines Pendels schwingt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbahn (40) eine im wesentlichen O-Form aufweist, wobei die vertikalen Bahnteile (4, 17) gerade Fall- bzw. Wurfstrecken sind, die oben und unten jeweils über eine Halbkreis-Bahn (18, 41) verbunden sind.

10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9,

• - mit einer antreib- und abbremsbaren Bewegungsvorrichtung auf der ein Versuchskörper, eine Probenkapsel o. dgl. befestigt ist,
• - mit einer ortsfesten Bahn, auf der die Bewegungsvorrich­ tung zumindest teilweise über Schienen o. dgl. geführt sich bewegt,
• - wobei die Bahn im wesentlichen aus drei Bahnteilen besteht, und zwar
• - einem ersten, Beschleunigungs-Bahnteil,
• - einem zweiten, bogenförmigen Verbindungs-Bahnteil und
• - einem dritten, in einer vertikalen Ebene liegenden Bahnteil,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die aus den drei Bahnteilen (2, 3, 4) zusammengesetz­ te Gesamtbahn insgesamt in einer Vertikalebene liegt,
• - daß auch das erste Bahnteil (2) im wesentlichen identisch wie das dritte Bahnteil (4) ausgebildet ist, wodurch die Gesamtbahn (1, 15, 20, 21, 50) U-förmig ausgebildet ist, und daß die Bewegungsvorrichtung (9) so ausgelegt ist, daß die U-förmige Gesamtbahn einmal oder beliebige Male periodisch bzw. pendelartig durchfahrbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (9) so ausgelegt ist, daß vorprogrammierbare Schwerkraftbedingungen insbesondere im Bereich von 1 bis 0 g simulierbar sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Beschleunigungs­ spikes auf der Bahn Unebenheiten fest und/oder manuell oder mechanisch betätigbar angebracht sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmige Gesamtbahn (15) zwei im wesentlichen parallele, geradlinige Bahnschenkel aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Schenkel der Gesamtbahn, also der erste Bahnteil (2) und/oder der dritte Bahnteil (4) in einem Winkel von ca. 20° bis 75° geneigt zur Vertikalen angeordnet ist, eine zumindest ein­ seitig offenere U-Gesamtbahn (1) bildend.

15. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bahnteil-Schenkel (2) zur Vertikalen abgewinkelt angeordnet ist, während der dritte Bahnteil-Schenkel (4) vertikal steht, wobei das äußere Ende des ersten Bahnteil-Schenkels (2) gleichzeitig die Anfang- und Endstation der Bewegungsvorrichtung bildet und einen Halte­ punkt (5) aufweist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bahnteil zwei Schenkel (2, 17) aufweist, und zwar einen ersten, zur Vertikalen geneigten Schenkel (2) und einen zweiten, vertikalen Schenkel (17), die jeweils bedarfsweise über eine Weiche (25) mit dem zweiten, vertikalen Bahnteil (4) koppelbar sind.

17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, gekrümmte Verbindungs- Bahnteil ein horizontales Zwischen-Bahnteil (23) aufweist, wobei die Weiche (25) vorzugsweise in diesem Zwischen-Bahnteil (23) angeordnet ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (2, 17) des ersten Bahnteils in der selben Vertikalebene der Gesamtbahn angeordnet sind.

19. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (2, 17) des ersten Bahnteiles in unterschiedlichen Vertikalebenen so angeordnet sind, daß der vertikale Schenkel (17) in der gleichen Ebene mit dem zweiten (3) und dem dritten Bahnteil (4) angeordnet ist, eine U-Schwingbahn bildend, während der zweite, geneigt angeordnete Schenkel (2) des ersten Bahnteils in einer zur U-Schwingbahn parallel oder winkelig versetzten Vertikalebene angeordnet ist.

20. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung ein Schlitten (9) ist, der aus zwei oder mehr einzeln fahrfähigen Teilen (42) besteht, die mit einem bzw. mehreren festen oder lösbaren Gelenken (43) miteinander gekoppelt sind.

21. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (9) zur besseren Anpaßbarkeit an einen kurvenförmigen Bahnverlaufaus mehr als zwei Achsen aufgebaut ist und ein oder mehrere Drehgelenke aufweist.

22. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mechanischen Führung des Schlittens (9) die beim Durchfahren des bogenförmigen Bahn­ teiles (3) auftretenden Reibungskräfte durch magnetische Gegenkräfte reduziert werden.

23. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbahn (40) eine im wesentliche geschlossene, O-förmige Bahn mit zwei vertikalen Bahnteilen ist, die jeweils über Halbkreis-Bahnteile (3, 41) miteinander verbunden sind.

24. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Bahnteile der Gesamtbahn (50) bogenförmig ausgebildet sind, im wesentlichen einen Halbkreisbogen bildend und daß als Bewegungsvorrichtung eine um den Mittelpunkt der Gesamtbahn (50) sich bewegendes Probenkapsel-Pendel vorgesehen ist.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenkapsel-Pendel an einer drehbaren horizontalen Achse (45) befestigt ist und vorzugs­ weise zur Entlastung der Achslager und/oder Vereinfachung des Antriebs an Probenkapsel-Pendel ein Gewicht (47) angebracht ist.

26. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich in einem Behälter befindet, in dem konstante Umgebungsparameter erzeugt werden und/oder der mit einem speziellen Gas oder Gasgemisch gefüllt ist oder einen luftleeren Raum enthält.

27. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkapsel (10) durch einen luftleeren Raum von der Bewegungsvorrichtung (9) getrennt ist und frei schwebt oder fest mit dieser verbunden ist.

28. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (9) während ihrer Bewegung und/oder vorzugsweise an den Bewegungs- Umkehrpunkten (6, 16) ohne Unterbrechung eines laufenden oder periodischen Simulationsbetriebs be- und/oder entladbar ist.

29. Einrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Bewegungsvorrichtung (9) Vorrichtungen für die Be- und/oder Entladung vorzugsweise containerähnlicher Behälter vorgesehen sind, durch die diese Behälter festgehalten und/oder gelöst bzw. abgestoßen werden können.

30. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (9) mit einem Schleppseil in eine Startposition bringbar ist, wobei das Schleppseil mit einem Motor und/oder manuell antreibbar ist und vorzugsweise über eine oder mehrere Rollen geführt ist.

31. Herstellung von Kugeln unter Verwendung des Verfahrens und der Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 30, wobei das Fertigungsmaterial in geschmolzenem Zustand aus einem Vorrats­ behälter durch eine Düse austritt.

32. Herstellung von Kugeln gemäß Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Hohlkugeln durch einen zusätzlich im Innern der Düse angebrachten Kanal Gas in das flüssige Material eingebracht wird.

33. Herstellung von Folien unter Verwendung der nach An­ sprüchen 31 und 32 hergestellten Kugeln bzw. Hohlkugeln, wobei die flüssige Kugel von einer vorzugsweise runden Halterung aufgenommen wird, so daß sich die Kugel ganz oder nur mit einem Teil ihrer Oberfläche in oder an der Halterung befindet, und wobei vorzugsweise die Halterung beheizbar ist.

34. Herstellung von Folien nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der Halterung Infrarot- Strahler und/oder Reflektoren so angebracht sind, daß die Richtung der Abkühlung bzw. der Temperaturgradient im Bereich der Halterung gesteuert bzw. beeinflußt werden kann.

35. Herstellung von Beschichtungen unter Verwendung der Herstellungsverfahren nach Ansprüchen 31 bis 34, wobei das Fertigungsmaterial in geschmolzenem Zustand als Teil eines Kugelsegments oder in Kugelform auf ein zu beschichtendes Trägermaterial oder Substrat aufgebracht wird und wobei der Temperaturgradient steuerbar ist und das Substrat vorgeheizt werden kann.