DE475795C

DE475795C - Verfahren zur Fortbewegung mechanischer Vorrichtungen

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Publication number: DE475795C
Application number: DESCH78734D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-05-01
Filing date: 1926-05-02
Publication date: 1929-05-04

Description

Verfahren zur Fortbewegung mechanischer Vorrichtungen Es ist bereits mehrfach versucht worden, den tierischen Gang auf mechanischem Wege nachzuahmen. Die auf diese Weise erhaltenen Mechanismen haben jedoch keine Bedeutung erlangt, weil sie mit dem umlaufenden Rad als Fortbewegungsmittel nicht zu konkurrieren vermochten oder, wie besonders bei Spielzeugen, sich komplizierter Hebel- und Gelenkmechanismen bedienten, vermittels derer der tierische Gang nur unvollkommen nachgeahmt werden konnte.
Die innere Ursache läuft auf die in der Mechanik vernachlässigte und von der Natur in schwer zugängliche Form gekleidete Massenbeherrschungsfrage hinaus, und das negative Resultat ist in der Technik so festgewurzelt und verankert, daß gerade die angeblich unmögliche mechanische Nachahmung des tierischen Ganges umgekehrt vielfach als Beweis dafür angeführt wird, daß auch andere von der Natur vorbildlich gelöste mechanische Fortbewegungsmethoden, z. B. der Vogelflug, in brauchbarer Form nicht nachzuahmen seien.
Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die Tatsache, daß man seit kurzer Zeit selbst relativ große Massen zu beherrschen und mit sehr gutem Wirkungsgrad schwingend zu bewegen vermag, wenn man sie zwischen elastischen Mitteln lagert, nach -den Gesetzen der Schwingungstechnik lose koppelt und in Resonanz erregt.
Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die neue Erkenntnis zugrunde, daß alle die einzelnen Bewegungsvorgänge, aus denen der tierische Gang sich zusammensetzt, letzten Endes unsymmetrisch verlaufende Schwingungsvorgänge sind, woraus sich die theoretische Lösungsmöglichkeit der gestellten Aufgabe ergibt. Bei getreuer Anlehnung an das Vorbild der Natur mit seinen oft vielgliedrigen Bewegungsorganen entstünde jedoch auch hiernach ein noch viel zu komplizierter unpraktischer Mechanismus, so daß es zur Realisierung des vorliegenden erfinderischen Gedankens noch der neuen Erkenntnis bedurfte, daß schon bei Anwendung eines einzigen unsymmetrischen Schwingungsvorganges bzw. eines einzigen unsymmetrisch schwingenden Organs ein im Sinne der vorliegenden Erfindung fortschreitender 'Mechanismus geschaffen werden kann.
Abb. x stellt einen auf Füßen, Kufen o. dgl, ruhenden federabgestützten, mit Masse behafteten Mechanismus dar. in ist die Masse eines Rotationsmotors samt Umbau, der Motor treibt zwei umlaufende exzentrische Massen k1 und k2, das Ganze ist abgestützt durch eine oder mehrere Federn f, die mit ihrem einen Ende unter einem gewissen Winkel an in, mit ihrem anderen Ende an den Kufen, Füßen o. dgl. zf, befestigt oder nach Abb. 2 je an einem Ende fest eingespannt und am anderen angelenkt sind. Setzt man die Welle re, des Motors und mit ihr die exzentrisch angebrachten Massen k1 und k2 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles in Umlauf, -so beschreibt sie samt der Masse in auf Grund der durch k1 und k2 hervorgerufenen Fliehkräfte einen Kreis um ihre ursprüngliche Schwerachse, wobei die Federn f in periodischei Folge nach Abb. 2 durchgebogen werden. Zerlegt man die gesamte Fliehkraftwirkung in vier seitlich nacheinander auftretende Komponenten - Q, P, Q und - P, so ergibt sich folgendes: Die Kräfte - P und Q bewirken eine Durchbiegung der Feder f nach Abb. 2 a, b oder c und damit eine Aufspeicherung von potentieller Energie (R X f, wobei R als Resultierende aus - P und Q und f als Federdurchbiegung anzusehen ist). Diese potentielle Energie addiert sich bei der Entspannung der Federn zu der durch P und - Q hervorgerufenen Beschleunigungsarbeit und bewirkt eine Wurfbewegung der Masse in. Die Masse in rückt also nach Art des Schaufelwurfes bei jeder Umdrehung um einen kleinen Betrag vor, wobei sie die Kufen und das Federsystem in entspannendem Zustand mitnimmt, so daß sich jedesmal vom neu eingenommenen Ruhepunkt aus der beschriebene Vorgang wiederholt und im ganzen ein rascheres oder langsameres Fortschreiten bewirkt. Die beschriebene Vorrichtung hat jedoch noch mancherlei Nachteile. Sie ist relativ stark gedämpft, da in den Federn nur etwa die Energie von einer halben Periode aufgespeichert werden kann. Ferner ist der ganze Vorgang von der Masse in, den Federn f und der jeweiligen Dämpfung in hohem Maße abhängig. Eine wesentlich bessere Wirkung ist erzielbar, wenn man nach Abb. 3 den Motor in, zwischen elastischen Mitteln b, b (Federn, Gummibällen usw.) einspannt, d. h. zum schwingungsfähigen Gebilde macht und den erforderlichen Umbaurahmen in, als Gegengewicht verwendet. Die Kufen u sind dann wieder wie bei Abb. i durch schrägstehende Federn f mit dem Rahmen in, verbunden.
Läßt man jetzt die exzentrischen Massen k1 und k. umlaufen, so kann unabhängig vom Arbeitsgang eine erhebliche Blindleistung im schwingenden System akkumuliert werden. Der Wirkungsgrad dieses Systems, der bei .in, -in, in erster Linie von der richtigen Einstellung, die bei konstanter Masse in, und konstanten elastischen Mitteln b, b leicht erzielbar ist, abhängt, kann gegenüber der Ausführung (Abb. i) bedeutend gesteigert werden. Bei Verwendung von Federn als elastische Mittel geschieht dies durch möglichste Einhaltung der Abstimmung; bei Verwendung von, Bällen, die pseudoharmonische Schwingungen verursachen, ergibt sich bei richtiger Dimensionierung der günstigste Wirkungsgrad quasi automatisch, selbst bei großen Tourenänderungen. Die günstigste Schwingungszahl und Vorschublänge kann auf empirischem Wege für @ j eden Fall ermittelt werden.
Versieht man ein solches Transportmittel mit Rädern anstatt mit Kufen (Abb. q.), so kann man je nach der Trägheit der verwendeten Mittel unter Umständen ohne weiteres Zutun ebenfalls eine Fortbewegung erzielen.
Zur Erzielung relativ großer Zug- bzw. Steigleistungen kann man einzelne oder alle Räder eines solchen Fahrzeuges mit Freiläufen versehen, die ein Umlaufen im Vorwärtssinn gestatten, im Rückwärtssinn aber verhindern. In Abb. q. ist ein solcher an sich bekannter Freilauf r dargestellt.
Dasselbe Mittel läßt sich zur Fortbewegung von Fahrzeugen im Wasser verwenden. Versieht man ein solches Fahrzeug mit einem Wasserrad oder einer Schraube, die leer mitläuft; und beim Rückstoß durch einen Freilauf gehemmt wird, oder auch nur mit einem Boden, der nach verschiedenen Seiten verschiedenen Widerstand aufweist (Abb. 5), so ist die Bedingung der Unsymmetrie im Schwingungsvorgang erfüllt. Die Aufgabe des Lenkens vollzieht sich bei Abb. q. und 5 in gewohnter Weise, bei Abb. 3 kann zu diesem Zweck der Rahmen, in dem die innere Masse elastisch eingespannt ist, dem äußeren Rahmen gegenüber um einen gewissen Winkel verschoben werden, so daß der Angriff der periodisch wirkenden Kräfte exzentrisch erfolgt.
In Abb. 6 ist ein Anwendungsbeispiel schematisch zur Darstellung gebracht, bei dem zwei synchron erregte oder schwingende Systeme verwendet werden. jedes dieser Systeme besteht aus der durch die Federn f auf den Füßen oder Kufen u abgestützten Rahmen ira2, den Unbalancen k1 und k2, die ihrerseits innerhalb des Rahmens in, zwischen elastischen Mitteln eingespannt sind. Der Antrieb erfolgt durch den Motor in" der gleichzeitig die beiden Systeme durch Kardangelenk verbindet. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden schwingenden Systeme hintereinander geschaltet; ebensogut konnten sie nebeneinander angeordnet sein. Bei der Hintereinanderschaltung müssen die Unbalancen gleichsinnig und synchron umlaufen, da die Federn f beider Systeme gleichsinnig beansprucht werden müssen, um eine gleichsinnige Wurf- bzw. Hupf- oder Sprungbewegung beider Systeme zu erzeugen, wie beschrieben. Bei Parallelschaltung der schwingenden Systeme können die Unbalancen entweder gleichsinnig synchron oder aber in 18o' Phasenverschiebung umlaufen. Im ersteren Falle entsteht ein gleichzeitiger Sprung beider Systeme, der Hupfbewegung eines Vogels vergleichbar, im letzteren Falle eine Schreitbewegung, dem menschlichen Gang vergleichbar. An dem Sinne der Erfindung wird nichts geändert, wenn mehrere Systeme hintereinander oder parallel geschaltet werden und synchron oder mit einer geeigneten Phasenverschiebung erregt werden.
Die Gesamtvorrichtung kann sich auch auf einer gekrümmten Bahn bewegen oder bewegt werden, dadurch, daß der äußere Rahmen gegenüber dem inneren verschoben wird, oder daß bei parallel geschalteten Systemen der Neigungswinkel der Federn - eines Systems ein anderer ist als derjenige der Federn des anderen Systems.
Auch Vorrichtungen nach Abb. z bis q. können sich auf gekrümmten Bahnen bewegen, wenn beispielsweise die Massenn unsymmetrisch zu den Federn f gelagert ist.
Die Kufen, auf denen sich der Mechanismus (Abb. 1, 3 und 6) fortbewegt, können natürlich, namentlich auf ihrerLaufseite, mit Gummi oder Leder oder mit pneumatischen Polstern versehen sein.

Claims

PATENTANSPRETcHR: 25U1 fluitbr-w nischer Vorrichtungen, dadurch geke ich- net, daß die nach der Erde ab tzte Vor- richtung durch eine Ener ' uelle in schwin- gende Bewegungen ersetzt wird, deren Energie der D" fung entsprechend in der einen Ric ng aufgespeichert, in der an- dere s Wurfarbeit zum Zwecke der Fort- 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Erde abge- stützte Vorrichtung Kreis- oder elliptische Schwingungen ausführtlund beim Durch- laufen eines Teiles der Kurvenbahn Energie in!potentieller Form in zusätzlichen, nach- giebigen -Mitteln vorübergehend aufspeichert, dagegen beim Durchlaufen des anderen Teiles der Kurvenbahn die zur Wurfbewegung not- wendige Energie verbraucht wird. durch gekennz ' , a sich die Gesamt- v ic orric auf Kufen, Füßen, Rädern o.-dgl.

4.. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückwärtsbewegung der Räder der Vorrichtung durch einseitig wirkende Brems- oder Freilaufvorrichtungen verhindert wird, so daß hierdurch eine Unsymmetrie des Schwingungsvorgangs bewirkt wird. g. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Unsymmetrie im Schwingungsvorgange durch einseitige Bremsung der Schwingungsamplitude oder durch nachgiebige, Energie aufspeichernde, zusätzliche Mittel oder durch beides verursacht wird. 6. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wasserfahrzeugen zur Erzielung einer Unsymmetrie im Schwingungsvorgange die Ventilwirkung umlaufender, mit Freilauf versehener Wasserräder oder Propeller oder durch einseitig wirkende flossenartige Gebilde bewirkt wird. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lenken der Vorrichtung die innere schwingende Masse gegenüber der äußeren um einen entsprechenden Winkel gedreht wird. B. Verfahren nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei synchron erregte oder schwingende Systeme verwendet werden, von denen eins dem anderen gegenüber zum Zwecke des Lenkens um einen gewissen Winkel verschoben werden kann. g. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Phasenverschiebung erregte, schwingende Systeme verwendet werden, zum Zweck der Erzielung einer Schreitbewegung. io. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß außer einer Energiequelle ein schwingungs- und abstimmfähiges Gebilde und eine zwischen diesem und der Energiequelle eingeschaltete lose Kopplung sowie zusätzliche Organe zur Erzielung einer Unsymmetrie im Schwingungsvorgange angeordnet sind. ii. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kufen der Vorrichtung mit Leder, Gummi oder anderen nachgiebigen Mitteln bekleidet sind. 12. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kufen der Vorrichtung mit Luftpolstern bekleidet sind. 13. Vorrichtung nach Anspruch i und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden schwingenden Systeme durch Kardangelenk verbunden sind. Ergänzungsblatt zur Patentschrift ¢75 795 Klasse 63 c Gruppe 29. Das Patent 475 795 ist durch Entscheidung des Reichspatentamts vom 11.Dezember 1930,bestätigt durch Urteil des Reichsgerichts vom 15.Juni 1932, dadurch teilweise für nichtig erklärt worden, daß die Patentansprüche 1 und 3 gestrichen worden sind.