Das Unwuchtsystem - neu entwickelt

Die bisherigen Simulationen zeigen, dass ich das eigentliche Prinzip des Energiegewinns noch nicht gefunden habe. Ich muss wohl alle Aspekte noch einmal durchdenken und evtl. verbessern - angefangen mit dem Unwuchtsystem.

Die Verse auf Seite 81 in der Apologischen Poësie ordne ich eindeutig dem Unwuchtsystem zu:   „Wills auch noch hier /zwar kurz beschreiben:     Nemlich ein Kunst-Werk muß sich treiben     Von vielen sondern Stücken Bley/     Der sind nun immer zwey und zwey/     Nimmt ein Ding äusserlich die Stelle/     So fährt das andre an die Welle/” Weiterhin gibt Bessler im Bild MT138 mit ziemlicher Sicherheit einen Hinweis auf das Prinzip, die Mechanik des Hebelwerks und ergänzt es mit den Worten: „Kinder=spiele in welchen doch auch was besonderes steckt, wer sie auf andere Weise zu applicieren weiß.”

Wenn wir vorerst den Amboss unberücksichtigt lassen und die Köpfe als bewegte Massen betrachten, dann sehen wir eine Struktur, die sich um die senkrechte Achse spiegeln lässt. Halten wir das obere Holz fest und verschieben das untere, so bewegen sich die Figuren immer parallel. Schwingt die eine nach vorne, so geht die andere automatisch nach hinten und umgekehrt. Das wird erreicht durch die untere Verbindungsstange. In unserem Rad brauchen wir aber eine Mechanik, die sich nach Drehung um 180 Grad wieder gleich darstellt, also eine Transformation in die Rotation. Dazu wird z.B. der linke Teil in der Skizze um 180 Grad gedreht. Im Prinzip haben wir erreicht, was wir wollten. Wenn eine Masse nach aussen geht, dann zieht es die andere in Richtung Zentrum, die Welle, wie Bessler schrieb. Leider ist das mit der Verbindungsstange nicht ganz optimal. Der Bewegungsablauf wird verzerrt und ist im Winkel stark eingeschränkt. Deshalb noch eine weitere Abwandlung: Wir ersetzen die Verbindungsstange durch Riemen auf Riemenscheiben und schon können wir die Satellitenmassen um 180 Grad bei konstanter Übersetzung und ohne Verklemmung verdrehen.

Die folgende Animation zeigt den Bewegungsablauf dieser Teilfunktion. Im fertigen Unwuchtsystem gibt es dann zwei Stück davon, um 90 Grad versetzt.

Die Algodoo-Szene zur nebenstehenden Animation kann hier herunter geladen werden. Wer intensiver mit der Szene arbeiten will, sollte sich auch noch die zugehörige Textdatei ansehen. Zum Antrieb des Systems wird per script-Sprache jeweils der obere Motor kurz eingeschaltet. Die Text-Datei zeigt mit welchen Parametern man die Einschalt- und Ausschaltwinkel sowie das Drehmoment und die Drehzahl der Motoren verändern kann. Zum einfacheren Erstellen der gif-Datei habe ich die Geschwindigkeit herabgesetzt und einen Motor auf die Zentralwelle gesetzt um dafür noch eine konstante Winkelgeschwindigkeit zu erreichen. Der wichtigste Aspekt bei dieser Anordnung ist wohl die Abschaltung der Fliehkraft, wenn die untere Masse angehoben wird. Das erreicht Bessler indem das untere Rad kurz rückwärts läuft.

   „Der sind nun immer zwey und zwey/
    Nimmt ein Ding äusserlich die Stelle/
    So fährt das andre an die Welle/”
Die erste Zeile scheint klar: Es gehören immer zwei Fluggewichte zusammen - wie in der Animation dargestellt.
Sie hat aber wohl noch eine weitere Bedeutung: Immer „zwei und zwei”, das sind doch vier.
Und zwei solche Systeme um 90 Grad versetzt - ergeben ein Kreuz, doch dazu später.

Mit dem nachfolgenden Standbild dieses Unwuchtsystems will ich ein paar Aspekte aufzeigen, die diese Mechanik so interessant machen. Ein Bessler-Rad ist kein statisches, sondern ein hoch dynamisches Gebilde. Die überlieferten Drehzahlen weisen darauf hin, dass die Fliehkraft eines äusseren Fluggewichts in etwa der Schwerkraft entspricht. Das sollte man immer im Hinterkopf haben.

Betrachtet man den aktuell oberen Satelliten, das rote Fluggewicht, so nimmt während des Hinaus-schwingens die Fliehkraft zu. Das vermindert die notwendige Energie um die Masse zu heben. Das Fluggewicht entfernt sich aber vom Rotationszentrum des Rades, was nach dem Pirouetten-Effekt eine Verlangsamung bedeutet. Die Energie dafür kommt aus der Trägheit des Rades. Beim unteren Fluggewicht addieren sich genauso das Gewicht und die Fliehkraft, was eigentlich einer Verdoppelung entsprechen würde. Durch den Trick der Rückwärtsbewegung wird die Fliehkraft allerdings fast ausgeschaltet, so dass es sich leichter heben lässt. Dazu kommt wieder der Pirouetten-Effekt, der jetzt aber positiv wirkt, also das Rad beschleunigt. Im Prinzip zeigt sich, dass die Aktion des Hebens beider Fluggewichte relativ wenig Energieeinsatz benötigt, der ausserdem noch stetig abnimmt.

nächste Seite