DE10102470C1

DE10102470C1 - Vorrichtung zur Beeinflussung von mechanischen Drehschwingungen

Info

Publication number: DE10102470C1
Application number: DE2001102470
Authority: DE
Inventors: Olaf Przybilski; Horst Schwenn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2021-01-19

Abstract

Das Grundprinzip der Anmeldung besteht darin, dass Massen auf rotierenden Führungsbahnen durch entsprechende Antriebsmechanismen von einem Ende zum anderen Ende bewegt werden. Die einfachste Grundvariante besteht aus mindestens zwei sich gegenläufig bewegender/drehender Systeme, die ein Paar bilden. DOLLAR A Wie bei einer Pirouette will die zum Mittelpunkt bewegte Masse die Drehbewegung der Führungsbahn gegen das vorhandene Drehmoment der konstant umlaufenden Führungsbahn beschleunigen. Nach dem Mittelpunkt erfolgt die Umkehrung, indem die Masse die Drehgeschwindigkeit gegen das Drehmoment des Antriebs verzögern versucht. DOLLAR A Wegen den paarweise angeordneten Führungsbahnen entsteht durch Beschleunigungsvektoraddition ein linearer Schub unterschiedlicher Größenordnung, da der nach der einen Seite gerichtete Impuls, resultierend aus der Bewegung zum Rotationsmittelpunkt, größer ist als der nach der anderen Seite gerichtete, der durch die Fliehkraftwirkung minimiert wird. DOLLAR A Durch mehrere gleichartige Doppelsysteme, die zeitlich gestaffelt wirken, um die negative Fliehkraft zu kompensieren und in Summe den gewünschten, einseitigen Gesamtimpuls liefern, ist ein neuartiger Antriebsmechanismus gefunden.

Description

Die Anmeldung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung mechanischer Drehschwingungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 42 18 951 A1 bekannt. Die AT 341 417 und die DE 32 12 599 A1 beschreiben Schwingungserreger mit in einer gleichförmig angetriebenen Scheibe angeordneten bewegten Masse. Diese kann hydraulisch von einer Antriebseinrichtung verlagert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsbildende Vorrichtung so zu gestalten, dass mit einfachen Mitteln die sich aus der Drehschwingung ergebene Kraft weitgehend zu variieren ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des einzigen Anspruchs gelöst.

Ein Mechanismus, der diese Unwucht-Schwingungen beeinflusst, ist beiliegend in Fig. 1-12 dargestellt. Fig. 13 zeigt das Ergebnis eines Experiments.

Das Grundprinzip der Lösung besteht darin, dass Massen 1, 2 auf Führungsbahnen 3, 4 durch entsprechende Antriebsmechanismen von einem Ende zum anderen Ende ihres Weges, bei gleichzeitiger Rotation ihrer selbst, innerhalb eines definierten Drehwinkels der Bahnen, bewegt werden. Die einfachste Grundvariante besteht aus einer Anzahl geradzahliger, sich gegenläufig drehender, gekoppelter Rotationssysteme 5, 6, die zwangsweise einen gespiegelten Bewegungsablauf gewährleisten. In den Skizzen sind 12 Etappen einer 180° Drehbewegung der Führungsbahnen dargestellt. Der gewünschte Effekt beginnt in dem dargestellten Beispiel bei 30° Drehwinkel vor der Waagerechten und endet bei 150° vor dem Null-Durchgang: Wie bei einer Eiskunstlauf-Pirouette will die zum Mittelpunkt bewegte Masse die Drehbewegung der Führungsbahn gegen das vorhandene Drehmoment der konstant umlaufenden Führungsbahn beschleunigen. Ab dem Mittelpunkt erfolgt die Umkehrung, indem die Masse die Drehgeschwindigkeit gegen das Drehmoment des Antriebs verzögern will. Wie aus der Messkurve (Fig. 13) ersichtlich ist, entsteht dadurch für das gesamte System 7 ein linear gerichteter Schub-Impuls unterschiedlicher Stärke, da der nach der einen Seite gerichtete, aus der Fliehkraftwirkung entstehende Impuls wesentlich geringer ist als der nach der anderen Seite wirkende.

Die Basis der kinematischen Berechnungen bildet die mit konstanter Winkelgeschwindigkeit gedrehte, gerade Führung und deren mathematische Gesetzmäßigkeit.

Messaufbau

- PC mit AD-Wandler als zentraler Messwertspeicher/Verarbeitung; Software DASYLab
- Messwertaufnehmer: P-3500 von der Measurement Group; Raleigh, North Carolina
- Messgerät: Druckdose Typ 8431-500 der Burster Präzisionsmesstechnik GmbH; Gernsbach
- "Krafterzeuger" HOPS-01 auf Druckdose montiert

"Krafterzeuger" Demonstrator HOPS-01

HOPS-01 hat eine Gesamtmasse von 4,3 kg. Er besteht aus handelsüblichen Bauelementen und wird mit Niederspannung/Gleichstrom betrieben. Ansteuerung der rotatorischen und translatorischen Bewegungen manuell.

Diese neuartige Vorrichtung nutzt die Corioliskraft aus, wobei durch Bewegung von Massen im rotierendem System eine Beschleunigung des Gesamtsystems bewirkt werden soll.

Messvorgang

(siehe hierzu beiliegenden Ausdruck - ein Test von 12 durchgeführten; ASCII-Datei liegt vor) Der "Krafterzeuger" wurde in Betrieb genommen (relativ ruhige Kurve über 5 s) und nach ca. 5 s die Schwungmassen aus der Ausgangsposition gefahren. Die Auswirkung erkennt man an der etwas überhöhten Kurve zwischen ca. der 5. und 6. s. Daran anschließend erfolgten die entscheidenden Massenverschiebungen im System innerhalb von 0,6 s. Im folgenden Zeitintervall bis zur ca. 8. s wurden die Schwungmassen wieder in die Ausgangsposition gebracht, was sich im weiteren durch den ruhigeren Kurvenverlauf darstellt.

Auswertung

Aufgrund von Vereinfachungen konnte die Messkurve nicht direkt auf die "0"-Ebene gelegt werden, sie liegt somit, in etwa bei 3 N.

Die Druckdose maß im vorliegenden Messdurchgang zu Beginn der Massenbewegung eine Zugkraft von über 15 N und am Ende eine Druckkraft (durch interne Kompensation der Fliehkraft) von nicht einmal 10 N.

Durch die unterschiedlichen Bewegungsrichtungen und in Beachtung der Fliehkraft ergibt sich eine Kraftdifferenz, die, konstruktiv umgesetzt, einen Vortrieb gestatten würde. Mit dem Demonstrator HOPS-01 ist der Beweis erbracht, dass einseitige Beschleunigungen aus einem System heraus machbar sind. Somit erscheint eine Fortbewegung ohne Unterstützung des umgebenden Mediums und ohne Stoffabgabe möglich.

Erläuterungen zu den nachfolgenden Fig. 1-12

1

,

2

Verschiebbare Massen

3

,

4

Führungsbahnen

5

,

6

Rotierende Teilsysteme

7

Grundsystem
Winkelgeschwindigkeit der Führungsbahn
a Gesamtbeschleunigung
a_r

Zentrifugalbeschleunigung
a_f

Fliehbeschleunigung
a_c

Coriolisbeschleunigung
Abhängigkeiten:

a_c = 2.v x

a_r = r.²

Die ausgeführten Längen der Beschleunigungspfeile spiegeln errechnete Beispiele wider.

Claims

Vorrichtung zur Beeinflussung mechanischer Drehschwingungen, die mindestens zwei sich gegenläufig mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufende Scheiben 5, 6 aufweist, die je eine zu ihre zu bewegende Masse 1, 2 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem Antriebsmechanismus zu bewegenden Massen 1, 2 auf linearen Führungsbahnen 3, 4 durch den Drehmittelpunkt der Rotationssysteme 5, 6 so zu bewegen sind.