Äther-Physik und -Philosophie - Evert
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Alfred <strong>Evert</strong> www.evert.de<br />
<strong>Äther</strong>-<strong>Physik</strong> <strong>und</strong> -<strong>Philosophie</strong><br />
Fünfter Teil<br />
05. Teilchen-<br />
Bewegungen<br />
05.01.<br />
Fliegen durch Nichts,<br />
Struktur im Chaos<br />
05.02. Drei Mal Sog-Effekt<br />
05.03. Potential-Drall-Rohr<br />
05.04.<br />
Auftrieb an<br />
Tragflächen<br />
05.05. Vakuum-Sog-Pumpe<br />
05.06. Sog-Wind-Rad<br />
05.07. Sog-Hubschrauber<br />
05.08. Flugzeug NT<br />
05.09. Staudruck-Motor<br />
05.10. Tornado-Motor<br />
05.11. Spiral-Kanal-Motor<br />
05.12. A380 <strong>und</strong> Auftrieb<br />
05.13.<br />
Explosion /<br />
Implosion<br />
05.14. Zusammenfassung<br />
Stand 28.02.2007 Seite<br />
Leere der Gase <strong>und</strong> Bewegung ihrer Partikel 2<br />
Sog in leere Bereiche <strong>und</strong> schnelle Strömung,<br />
Selbst-Beschleunigung im Wirbelsystem<br />
Reibungsfreier Transport von Fluid in Rohren, z.B.<br />
mit neuartigem Querschnitt eines Segment-Rohrs<br />
Präzise Beschreibung des gr<strong>und</strong>legenden Prozesses<br />
an Tragflächen <strong>und</strong> ähnlichen Anwendungen<br />
Sog erzeugt Selbst-Beschleunigung an gekrümmten<br />
Flächen, z.B. im Einlass von Pumpen<br />
Windkraftanlage, die notwendigen Wind selbst<br />
erzeugt.<br />
Völlig neue Technik für effektive Hubschrauber -<br />
nach dem Vorbild vedischer ´Vimana´.<br />
Völlig neues Design <strong>und</strong> neue Technologie im<br />
Flugzeugbau.<br />
Wie es die Bachforelle vormacht: Staudruck<br />
umzusetzen in Vortrieb.<br />
Nutzung des ´scheiben-weisen´ Sog-Effekts,<br />
Perfektion der Clem-Maschine.<br />
Nutzung des Bewegungs-Potentials eines Mediums<br />
bis zur Schallgrenze.<br />
Berechnung des Auftriebes anhand realer Daten,<br />
Prüfung der Auftriebs-Theorien.<br />
Formelhafte Betrachtungen <strong>und</strong> reale Differenzen<br />
bei Anwendung von Druck oder Sog.<br />
Kurze Darstellung dieser Anwendungen<br />
organisierter Teilchen-Bewegungen.<br />
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05.01. Fliegen durch Nichts, Struktur im Chaos<br />
Reale Teile-Welten<br />
In diesem Abschnitt sollen die uns bekannte Welt realer Teile im Vordergr<strong>und</strong> stehen <strong>und</strong> nur einige<br />
Differenzen zur schwer verständlichen Welt des <strong>Äther</strong>s genannt werden. Zunächst werden einige wohl<br />
bekannte <strong>und</strong> banale Sachverhalte aufgelistet, die in späteren Kapiteln aber Bedeutung gewinnen.<br />
Unsere Erfahrungswelt besteht aus Teilen, die wir ständig <strong>und</strong> vielfältig handhaben, beispielsweise<br />
daraus Maschinen bauen. In Bild 05.01.01 ist (links bei A) sehr schematisch ein Querschnitt durch<br />
eine beliebte Konstruktionen dargestellt - durch einen Verbrennungsmotor.<br />
Im Motorgehäuse dreht die Kurbelwelle, mittels Kurbelarm <strong>und</strong> Pleuelstange wird der Kolben im<br />
Zylinder auf <strong>und</strong> ab geführt, in den Hubraum variablen Volumens wird Luft eingesaugt <strong>und</strong> verdichtet,<br />
Brennstoff eingespritzt <strong>und</strong> gezündet, Hitze entsteht <strong>und</strong> treibt den Kolben abwärts, die<br />
Verbrennungsgase werden ausgestoßen<br />
<strong>und</strong> überflüssige Wärme per Kühlwasser<br />
abgeführt.<br />
Formel-1-Fans wissen, dass per Throttle<br />
bis zu 16.000 rpms gefahren werden, in<br />
Kurven einige g Fliehkraft auftreten, per<br />
Brake manchmal verzögert wird, der<br />
Fahrer die Gefahr von Kollisionen nicht<br />
bedenken darf - sonst ist Schummi<br />
vorbei <strong>und</strong> wieder mal der Größte.<br />
In dieser Maschine wird Material aller<br />
drei Aggregatszustände verwendet: feste<br />
Stoffe (grau) für die Maschinenteile,<br />
Flüssigkeit (blau) für die Kühlung, Gas<br />
(rot) als Durchsatz-Medium - <strong>und</strong><br />
darüber hinaus könnte der Zündfunken kurzfristig sogar den vierten Aggregatszustand eines Plasmas<br />
(gelb) erzeugen.<br />
In diesem Bild rechts bei B sind einige Eigenschaften der Aggregatszustände beispielhaft dargestellt.<br />
Besonders auffallend ist die Relation der Volumen, welche (nach Gewicht) vergleichbare Mengen von<br />
Atomen bzw. Molekülen einnehmen. Eisen (FE) besteht aus relativ schweren, dicht beieinander<br />
sitzenden Atomen (grauer kleiner Punkt). Wassermoleküle (H2O) sind dreimal leichter <strong>und</strong> in lockerem<br />
Verb<strong>und</strong> angeordnet, so dass die gleiche Masse Wassers (blauer Punkt) etwa sieben mal mehr<br />
Volumen beansprucht (hier dargestellt als siebenfach größere blaue Fläche).<br />
Siebenh<strong>und</strong>ertmal mehr Volumen als Wasser jedoch beansprucht Luft (N+O) unter Normalbedingungen<br />
(rote Fläche). Die Atome der Luft sind fast gleich schwer wie H2O, aber viel weiträumiger<br />
verteilt. Die Gas-Atome sind geradezu vernachlässigbar klein in Relation zum beanspruchten<br />
Volumen - winzige Punkte in einem riesigen Meer von Nichts - nach gängiger Lehre. Nach meiner<br />
Anschauung jedoch ist dieser Zwischenraum aufgefüllt mit <strong>Äther</strong> (E) <strong>und</strong> auch diese materiellen<br />
Teilchen sind nichts anderes als <strong>Äther</strong>, nur eben lokal jeweils spezielle Bewegungen dieses Plasmas.<br />
Bewegung, Wärme, Dichte<br />
Bewegung (B) ist das gemeinsame Merkmal aller Aggregatszustände. Plasma ist pure<br />
<strong>Äther</strong>bewegung, die Atome der Gase rasen unablässig durch den Raum, Flüssigkeiten sind so<br />
´weich´, dass sie vom Gravitationsdruck jeden kleinsten Abhang hinunter gedrückt werden, ortsfeste<br />
Festkörper erscheinen nur unbewegt während ihre Atome fortwährend zittern. Materie aller<br />
Aggregatszustände befindet sich also fortwährend in Bewegung, von fest über flüssig zu gasförmig<br />
jedoch auf zunehmend größeren Distanzen. Plasma bzw. der <strong>Äther</strong> als Hintergr<strong>und</strong> aller<br />
Erscheinungen ist natürlich auch in fortwährender Bewegung - allerdings bleibt <strong>Äther</strong> dabei immer<br />
nahezu ortsfest (also ähnlich zum ´ortsfesten´ Zittern der Festkörper).<br />
Ein Ausdruck von Geschwindigkeit bzw. Heftigkeit der Teilchenbewegung wird ´Wärme´ (W) genannt.<br />
Atome fester Körper können mehr oder weniger heftig zittern, z.B. von ´kaltem bis glühendheißem´<br />
2
Eisen. Die Bestandteile von Flüssigkeiten können sich relativ zueinander mehr oder weniger heftig<br />
bewegen (<strong>und</strong> dabei auch kondensieren bzw. verdampfen). Gase rasen schneller durch den Raum<br />
oder werden so langsam, dass sie flüssig werden. ´Wärme´ ist also Ausdruck von Bewegungsintensität<br />
unter Teilchen - <strong>und</strong> ist damit nicht anwendbar auf teilchenloses <strong>Äther</strong>plasma.<br />
Das All gilt als extrem kalt, aber nur weil es dort draußen sehr sehr wenige materielle Teilchen gibt,<br />
die auf ein Thermometer einhämmern könnten. Licht rast durch das All - aber diese ´elektromagnetische<br />
Welle´ ist nicht ´warm´, erst ihr Auftreffen auf ein materielles Teilchen kann dessen<br />
Bewegungsintensität erhöhen. Wärme bzw. Temperatur gibt es also nur auf Ebene der materiellen<br />
Erscheinungen <strong>und</strong> auch dort tritt sie nur in Erscheinung bei ´Wechselwirkung´, d.h. wenn die<br />
Heftigkeit von Bewegung unter Teilchen ausgetauscht wird. Alle Vorgänge im <strong>Äther</strong> selbst, z.B. obiger<br />
Lichtstrahl aber auch das Wirbelmuster eines Elektrons sind zwar Bewegung, aber dieser interaktionsbedingte<br />
Wärmebegriff ist darauf nicht anwendbar. <strong>Äther</strong> selbst hat keine Temperatur (<strong>und</strong> damit auch<br />
nicht der Freie <strong>Äther</strong> im Universum).<br />
Analog verhält es sich mit dem Begriff der ´Dichte´ (D). Wirklich variable Dichte kann nur Gas<br />
aufweisen, z.B. im Hubraum dieses Verbrennungsmotors. Flüssigkeiten weisen je nach Temperatur<br />
etwas unterschiedliche Dichte auf, sind jedoch nicht beliebig komprimierbar. Ähnliches gilt für<br />
Festkörper mit fast gleich bleibender Dichte, einfach weil deren Atome oder Moleküle schon unter<br />
Normalbedingung sehr eng zusammen sitzen. Je kleiner dicht sitzende Teilchen sind, desto weniger<br />
kann die relative Dichte schwanken - <strong>und</strong> der Begriff ´Dichte´ kann darum auf ein teilchenloses<br />
Plasma nicht mehr angewandt werden: <strong>Äther</strong> ist durchgängige Substanz ohne die Möglichkeit von<br />
Dichte-Schwankungen.<br />
Irre Vorstellung<br />
Ich weiß sehr wohl, dass praktisch alle Leser solche Behauptungen für ´aberwitzig´ halten (während<br />
es für mich klare Ergebnisse sorgfältiger Überlegungen sind). Gerade deshalb bin ich Harald Maurer<br />
so dankbar, weil er zu ähnlichen Ergebnissen kommt, aber auf Basis einer wesentlich ´einsichtigeren´<br />
Ursubstanz in Form eines ´Granulats´ (siehe seine T.A.O.-Matrix in Kapitel 04.04.).<br />
Dennoch möchte ich noch einmal feststellen, dass auf ´meinen teilchen- <strong>und</strong> lückenloser <strong>Äther</strong>´ weder<br />
der Begriff Wärme noch Dichte zutreffend sind (sondern nur auf der Ebene materieller Erscheinungen<br />
bzw. der Teilchen-Welt). Wärme wird selbstverständlich auch nicht angewandt auf diverse ´Felder´,<br />
ein Elektro- oder Magnet- oder Schwerkraft-Feld ist natürlich weder kalt noch warm. Der Begriff<br />
´Dichte´ wird gelegentlich auf Felder angewandt, aber Felder beschreiben Kräfte, also wäre ´Stärke´<br />
zutreffender als Dichte. Es gibt also durchaus physikalische Erscheinungen, auf die ebenfalls Begriffe<br />
von Wärme oder Dichte nicht anwendbar sind (eben weil vorige Felder unmittelbare Auswirkungen<br />
von <strong>Äther</strong>bewegungen sind, ohne eigenständig <strong>und</strong> lokal abgegrenzte Entitäten materieller Art zu<br />
sein).<br />
Mein <strong>Äther</strong> ist also keinesfalls ´elastisch´ <strong>und</strong> Erscheinungen basieren nicht auf irgendwelcher<br />
´Verdünnung oder Verdickung oder Kondensierung´ einer<br />
Substanz variabler Dichte, wie das so gern in vielen<br />
Theorien angenommen wird. Dort gibt es z.B.<br />
´Kristallisation von Materie aus dem Vakuum heraus´ oder<br />
´virtuelle Teilchen´ - alle ohne logische Erklärung des Wie<br />
<strong>und</strong> Warum. Nur Maurer hat z.B. mit seinen ´Störzonen´<br />
einleuchtende Erklärungen geliefert.<br />
Bewegung in Gasen<br />
Im folgenden möchte ich mich auf Gase konzentrieren,<br />
weil dort beste Möglichkeiten freier Bewegung für Teilchen<br />
gegeben sind, anderseits auch zwingend notwendige<br />
Effekte deutlich zum Ausdruck kommen.<br />
In Bild 05.01.02 ist hellrot der Bereich eines Gases markiert. Die roten Punkte repräsentieren Atome.<br />
Die roten Striche kennzeichnen deren zuletzt zurück gelegte Wege. Dieses Bild zeigt keine reale<br />
Relationen. Es sind viel zu viele Atome in diesen Bereich hinein gedrückt. Die Atome stehen niemals<br />
so geordnet im Raum. Die Atome bewegen sich nicht nur auf diesen senkrechten <strong>und</strong> waagrechten<br />
Wegen.<br />
3
Insofern können dieses Bild wie auch folgende Animation nur aufzeigen, wie sich Atome eines Gases<br />
durcheinander hindurch bewegen können <strong>und</strong> dennoch immer wieder kollidieren, entweder<br />
gegenseitig oder mit der Wand. Allgemein unterstellt wird, dass diese Kollisionen ´vollkommen<br />
elastisch´ erfolgen (also ohne Verlust an Bewegungsenergie), wobei Richtung <strong>und</strong> Geschwindigkeit<br />
nur jeweils zwischen den Teilchen ausgetauscht werden (was hier durch jeweils gleich lange Wege je<br />
Zeiteinheit repräsentiert wird).<br />
Dieses Bild entspricht auch gängiger Vorstellung insofern,<br />
als geradlinige konstante Geschwindigkeit unterstellt wird.<br />
Allerdings haben innerhalb eines Gases nicht alle Teilchen<br />
genau gleiche, sondern nur ähnliche Geschwindigkeit<br />
(nach glockenförmiger Verteilung). Es wird auch<br />
unterstellt, dass Teilchen in Gasen keine anziehend oder<br />
abstoßende Wirkung haben (außer bei Polarisierung, wo<br />
z.B. das ´Gemisch der Gase H2 <strong>und</strong> O´ eine Flüssigkeit ergeben).<br />
Da hier die Bewegungen auf senkrechte <strong>und</strong> waagrechte Richtungen reduziert sind, ergibt sich der<br />
falsche Eindruck, dass ein Gas-Atom im Raum nicht voran kommt. In Realität bewegen sich alle<br />
Atome in chaotischer Richtung <strong>und</strong> es ergibt sich dabei auch zwingend die Möglichkeit, dass einzelne<br />
Atome unglaublich schnell <strong>und</strong> weit im Raum voran kommen (siehe unten).<br />
Leere in Gasen<br />
Bild 05.01.04 bei A zeigt sehr viel realistischere Verhältnisse hinsichtlich der ´chaotischen´<br />
Richtungen, in welche sich die Atome momentan bewegen. Vollkommen unrealistisch ist aber noch<br />
immer die Dichte der skizzierten Atom-Durchmesser zur gegebenen Fläche. Die realen Verhältnisse<br />
sind auf Papier oder am Bildschirm nicht darstellbar, folgendes Beispiel aber mag einen stimmigen<br />
Eindruck ergeben.<br />
´Nordic-Walking´ ist in <strong>und</strong> darum versammeln sich viele ges<strong>und</strong>heitsbewusste Walker auf einer<br />
riesigen Ebene. Weil ihnen Natur als Umgebung zu wenig gibt, veranstalten sie ein ´Event´: alle<br />
verteilen sich auf dem Feld <strong>und</strong> auf Kommando läuft jeder in eine beliebige Richtung zügig voran,<br />
immer total gerade aus. Als ´Trefferfläche´ gilt ein Quadratmeter <strong>und</strong> bei jedem Treffen tauschen die<br />
Partner ihre jeweilige Richtung aus. Zielsetzung dieser Übung ist ... aber Events sind ohnehin<br />
Selbstzweck.<br />
Auf jeden Fall werden manche Walker schon nach wenigen Metern einen Kollegen - oder eine<br />
Kollegin - treffen, andere erst nach h<strong>und</strong>ert Metern oder noch später. Zielsetzung dieses Vergleiches<br />
ist, die ´Leere´ in Gasen augenscheinlich zu machen. In Gasen unter Normalbedingung bewegen sich<br />
Atome im Durchschnitt tausendmal um ihren Durchmesser vorwärts, bevor es zu einer Kollision<br />
kommt. Bei obiger ´Trefferfläche´ von einem Meter würde ein Walker im Durchschnitt nach jeweils<br />
einem Kilometer auf einen anderen Walker treffen - <strong>und</strong> es fänden wohl nicht viele solch langweiliger<br />
Events statt - bzw. warum stellen die Gas-Teilchen nicht auch bald dieses sinnlose Rasen durch Leere<br />
ein?<br />
Bekannte Thermodynamik<br />
In Bild 05.01.04 bei B ist schematisch<br />
dargestellt, wie sich erhöhte Wärme (im<br />
Vergleich zu A) ergibt. Die Atome bewegen<br />
sich nur etwas schneller, treffen damit<br />
heftiger auf die Wände, bringen diese in<br />
stärkeres Zittern. Umgekehrt wird durch<br />
wärmere Wände natürlich auch ein Gas<br />
entsprechend aufgeheizt - jeweils zwingend<br />
´fließt Wärme von warm nach kalt´ - wie allgemein bekannt (mit ´Zielsetzung´ größerer Entropie).<br />
Daneben bei C ist der verfügbare Bereich für die gegebene Anzahl Atome verkleinert. Die Atome<br />
treffen damit früher <strong>und</strong> häufiger auf die Wand, womit ´erhöhter Druck´ angezeigt wird. In obigem<br />
Kolbenmotor wird das verfügbare Volumen verringert indem der Kolben in den Zylinder hinein fährt.<br />
Diese bewegliche Wand stößt die Atome beschleunigt zurück, womit sich zugleich größere Wärme<br />
ergibt.<br />
4
Ich habe mir damit wieder einmal erlaubt, mit einem simplen Beispiel die Realität ´praktisch leerer´<br />
Gase zu veranschaulichen (weil mit Atomdurchmessern von 10-hoch-minus-10 <strong>und</strong> Wegstrecken von<br />
10-hoch-minus-7 kaum eine reale Vorstellung sich einstellt). Diese Sachverhalte sind längst <strong>und</strong><br />
bestens bekannt, Fachleute kennen die einschlägigen Fachbegriffe <strong>und</strong> Formeln. Ich spreche diese<br />
Fakten nur kurz an, nur mit umgangssprachlichen Begriffen <strong>und</strong> simplen Beispielen, um eine<br />
realistische Vorstellung der Relationen <strong>und</strong> Prozesse in Gasen zu vermitteln - <strong>und</strong> weil eben doch<br />
nicht alles ganz so ist bzw. gängige Lehre nicht immer alle Konsequenzen heraus stellt oder<br />
zweckdienlicher Nutzen daraus gezogen wird (siehe z.B. den völlig unbefriedigenden Nutzungsgrad<br />
von Verbrennungsmotoren).<br />
Mischung<br />
In Bild 05.01.05 bei A sind zwei feste Körper<br />
(dunkelgrau <strong>und</strong> hellgrau) skizziert <strong>und</strong> bekanntlich<br />
sind diese nicht zu ´vermischen´ (sofern sie im festen<br />
Aggregatszustand verbleiben). Eine wesentliche<br />
Eigenschaft fester Körper ist nun mal, dass ihre<br />
Teilchen einen Verb<strong>und</strong> darstellen mit einer<br />
gemeinsamen ´harten´ Außengrenze.<br />
Bei B sind nebeneinander zwei Flüssigkeiten dargestellt (dunkelblau <strong>und</strong> hellblau). Der Verb<strong>und</strong> von<br />
Teilchen in Flüssigkeiten ist nicht so starr, aber die Teilchen bleiben in der Regel stets bei ihren<br />
Nachbarn. Mischen lassen sich Flüssigkeiten nur durch Umrühren (wie hier skizziert) oder Schütteln.<br />
Bei C <strong>und</strong> D ist ein Gas in zwei Bereiche (dunkelrot <strong>und</strong> hellrot) dargestellt. Es sind zwei Teilchen<br />
eingezeichnet <strong>und</strong> deren potentielle Wege. In Gasen ist so viel Leere gegeben <strong>und</strong> die Teilchen<br />
bewegen sich ´chaotisch´, so dass sie nicht immer bei ihren Nachbarn bleiben müssen (wie oben in<br />
der allzu schematischen Darstellung bei 05.01.02).<br />
Beispielsweise verbreiten sich Duftstoffe erstaunlich schnell <strong>und</strong> kleinste Mengen reichen aus, um in<br />
einem großen Raum augenblicklich wahrnehmbar zu werden (z.B. wenn die Diva mit exotischem<br />
Parfüm den Saal betritt). Gasen ist große ´kinetische Energie inhärent´ <strong>und</strong> es finden darin sehr<br />
dynamische Prozesse statt. Unterschiedliche Gase vermischen sich schnell <strong>und</strong> vollständig,<br />
automatisch ohne äußeren Eingriff (wie obiges Rühren<br />
in Flüssigkeiten).<br />
Manchmal muss ich mich für simple Beispiele<br />
entschuldigen, manchmal für zu verwirrende<br />
Darstellungen. Diese Animation ist stressig, weil sie<br />
unser Wahrnehmungsvermögen überfordert (obwohl<br />
nur zwei Bilder je Sek<strong>und</strong>e). Die Animation zeigt links<br />
einen Bereich, in welchem anfangs zehn rote Teilchen<br />
willkürlich verteilt sind. Im rechten Bereich sind<br />
entsprechend zehn blaue Teilchen skizziert. Willkürlich<br />
ist jedem Teilchen eine Anfangsbewegung zugeordnet.<br />
Die Animation zeigt über zwölf Schritte den<br />
´Flugverkehr´, indem die jeweils zurück gelegten Wege<br />
durch Linien markiert sind.<br />
Man muss sich sehr konzentrieren, um die Wanderung<br />
eines Teilchens zu verfolgen. Die Entwicklung ist<br />
leichter zu erkennen aus einer Folge von Standbildern.<br />
Im Bild 05.01.07 sind dazu vier Phasen der<br />
Bewegungsabläufe dargestellt, Bild 05.01.08 zeigt in<br />
vier (anderen) Phasen die jeweiligen Positionen der<br />
roten <strong>und</strong> blauen Teilchen.<br />
Obwohl dieser ´Luftraum völlig überfüllt´ ist, erreichen die ersten Teilchen das andere Ende schon<br />
nach wenigen (in diesem Beispiel acht) ´Spielzügen´. Die vollständige Vermischung ist nach kurzer<br />
Zeit abgeschlossen (hier sind nach zwölf Spielzügen die roten <strong>und</strong> blauen Teilchen in beiden Hälften<br />
je etwa hälftig vorhanden). Nie wieder wird eine komplette ´Entmischung´ eintreten.<br />
5
Keine Gleichverteilung<br />
Der Mischprozess findet keinesfalls nur an der Grenzlinie statt, vielmehr ´fallen´ einzelne Teilchen in<br />
zufällig leere Räume sehr weit vorwärts. Auffällig ist, dass die Teilchen keinesfalls gleichmäßig auf die<br />
Fläche verteilt sind. Es bilden sich stets ´Knäuel´ von Teilchen, allerdings mit wechselnden<br />
Teilnehmern <strong>und</strong> in ständig wechselnder Struktur. Genauso auffällig ist, dass natürlich entsprechend<br />
große ´Blasen völliger Leere´ entstehen, die natürlich auch nie lange bestehen oder ortsfest bleiben.<br />
Trotz pauschaler Gleichverteilung ergeben sich also stets Strukturen in Form von Anhäufungen von<br />
Teilchen <strong>und</strong> entsprechend leere Räume. Jede einzelne Struktur ist aber dynamischer Art, d.h. nur<br />
zeitweilig existent <strong>und</strong> in ständiger Veränderung. Im Gegensatz zu den uns vertrauten, stabilen<br />
Strukturen aus festen Teilen (z.B. obiger Maschine) sind diese Strukturen veränderlich <strong>und</strong><br />
vergänglich, aber dennoch permanent gegeben.<br />
Die anfänglichen Bewegungsrichtungen wurden willkürlich (´chaotisch´) angelegt, aber dieses Chaos<br />
bleibt keinesfalls beständig. Sehr auffällig zeigt sich vielmehr, dass mehrere Teilchen sich ziemlich<br />
parallel zueinander bewegen können, auch auf engem Raum. Lokal ist damit viel ´kinetische Energie´<br />
versammelt, sogar mit relativ gleich gerichteter Struktur. Gerade in diesen Bereichen ´geordneter<br />
Bewegungen´ sind die Teilchen relativ nah beisammen <strong>und</strong> bilden damit zugleich einen Bereich<br />
erhöhter ´Dichte´ (<strong>und</strong> entsprechend weisen andere Bereiche zumindest zeitweilig wesentlich<br />
geringere Dichte auf).<br />
Wir wissen, dass in festen Körpern die Teilchen in sehr kompakter Ordnung, beispielsweise in<br />
Gitterstrukturen angeordnet sind. Auch bei Flüssigkeiten wissen wir, dass Teilchen nah beisammen<br />
sind mit relativ konstantem Abstand zueinander (wenngleich dort schon Cluster-Bildung vorherrschend<br />
ist). Von Gasen wissen wir, dass in ihnen das ´Chaos´ herrscht, weil alle Teilchen wild durcheinander<br />
fliegen <strong>und</strong> kollidieren in allen Richtungen. Dennoch ist unsere Vorstellung von Chaos viel zu ´starr´.<br />
Wir wissen beispielsweise, dass Druck in Gasen ´omnipräsent´ ist, also unterstellen wir gleichförmiges<br />
Auftreffen von Teilchen an allen Wänden. Wir unterstellen damit zugleich, dass die Teilchen gleichverteilt<br />
im Raum sind. Pauschal ist das stimmig, aber<br />
die Formeln der Thermodynamik repräsentieren nur<br />
das Ergebnis summarisch - so wie<br />
Wahrscheinlichkeitsrechnung die Verteilung von<br />
Häufigkeiten als End-Ergebnis ermitteln kann (ob bei<br />
Würfel- oder Roulette-Spiel oder sonstigen zufallsgesteuerten<br />
Prozessen).<br />
Das Merkmal von Zufall <strong>und</strong> Chaos jedoch ist, dass es<br />
aktuell niemals Gleichverteilung gibt, hier also räumlich<br />
gleich große Abstände zwischen allen Teilchen <strong>und</strong><br />
überall Bewegung in unterschiedliche Richtungen.<br />
Ganz im Gegenteil ist unabdingbar, dass zeitlich <strong>und</strong><br />
räumlich fortwährend ungleiche Verteilung gegeben<br />
sein muss, hinsichtlich der aktuellen Positionen der<br />
Teilchen wie hinsichtlich ihrer aktuellen<br />
Bewegungsrichtungen. Nur in Summe ergibt sich ein<br />
scheinbarer Zustand ´durchschnittlicher´ Häufigkeiten.<br />
Real sind Chaos <strong>und</strong> Zufall dadurch gekennzeichnet, dass sich stets dynamische Strukturen ergeben<br />
müssen. Wir ´stabile-Teilchen-Handhaber´ tun uns schwer mit Strukturen fortwährender Änderung<br />
(siehe vorige stressige Animation). Aber diese Bewegungsstrukturen sind so real wie ´feste Körper´,<br />
auch wenn sie ständig in wechselnder Form an wechselnden Orten auftreten.<br />
Ordnungsfaktor<br />
Zugegeben: in diesem Beispiel ist etwas zu viel Ordnung - weil die engen Wände hier als<br />
´Ordnungsfaktor´ mit wirken. An diesen Wänden werden Teilchen reflektiert wie unter Teilchen, aber<br />
eben nicht irgendwo im Raum, sondern alle exakt an dieser geraden Linie der Wand entlang.<br />
Prinzipiell aber ist auch in Gasen ohne eingrenzenden Raum die obige Ungleichverteilung gegeben,<br />
also ungleicher Abstand der Teile untereinander <strong>und</strong> dafür jeweils momentan bevorzugte<br />
6
Bewegungsrichtungen (wobei der Blick ins Weltall ein gutes Beispiel zeigt - <strong>und</strong> z.B. Maurers<br />
´Alldruck´ erklärt, warum diese Ungleichverteilung nicht nur momentan sein wird).<br />
Die ´Hauptsätze der Thermodynamik´ lehren uns dagegen, dass alle Prozesse verlustreich sind indem<br />
Wärme verloren geht, diese eine minderwertige Energie ist weil Entropie produzierende, darum das<br />
Universum den Wärmetod erleiden wird <strong>und</strong> zuvor auch nie die Chance für ein Perpetuum Mobile<br />
gegeben sein wird. Diese Entropie gibt es nicht, weder im Universum noch im ´geschlossenen<br />
System´ einer Gasflasche. Zugegeben, es ist sehr schwierig mit diesen wandelnden Strukturen<br />
umzugehen oder gar die im Gas inhärente kinetische Energie nutzen zu können. Voriger Hinweis auf<br />
die ordnende Funktion einer Behälterwand zeigt jedoch Möglichkeiten an.<br />
7
05.02. Drei Mal Sog-Effekt<br />
Blasen von Nichts<br />
Im vorigen Kapitel wurde unter anderem untersucht, wie sich Gase mischen. Nun sollen Prozesse<br />
dargestellt werden, welche beim ´Mischen´ von Gasen unterschiedlicher Dichte statt finden. In Bild<br />
05.02.01 ist bei A links ein Bereich relativ hoher Dichte (rot) dargestellt, rechts ein Bereich (des<br />
gleichen Gases) mit geringerer Dichte (hellrot).<br />
Aus vorigen Überlegungen wissen wir, dass die Teilchen eines Gases<br />
nicht gleichmäßig verteilt sein können, sondern zwangsläufig immer<br />
wieder ´Blasen von Leere´ auftreten. In diesem Bild bei B sind solche<br />
Blasen (hellrot) schematisch skizziert. Natürlich werden solch<br />
teilchenlose Gebiete um so größer sein, je weniger Teilchen<br />
insgesamt in einem Volumen vorhanden sind (hier skizziert durch<br />
größeren Blasen rechts).<br />
In diesem Bild bei C ist nun die Trennwand zwischen beiden Bereichen entfernt. Teilchen aus dem<br />
bislang dichten Bereich werden vermehrt in die Blasen des bislang weniger dichten Bereichs fallen. Im<br />
Prinzip findet eine Wanderbewegung von hoher zu geringerer Dichte statt. Nach kurzer Zeit wird<br />
überall gleiche Dichte herrschen - pauschal gesehen - während real sich weiterhin ständig Bereiche<br />
höchst unterschiedlicher Anwesenheit von Teilchen ergeben, in fortwährend ändernder Form.<br />
Bündelweises Strömen<br />
Natürlich ist dieser Prozess des Ausgleichs von Dichte - <strong>und</strong> damit auch von Druck - zwischen zwei<br />
Bereichen längst bekannt <strong>und</strong> per Formeln exakt berechenbar. Ich möchte mit diesen simpel<br />
skizzierten Blasen jedoch hervorhebend, dass der Ausgleichsprozess nicht nur an der Grenzlinie statt<br />
findet <strong>und</strong> nicht nur durch einzelne Atome, sondern immer ganze ´Bündel´ von Teilchen relativ<br />
geschlossen in bislang ´leere´ Teilbereiche hinein fallen.<br />
Zudem möchte ich betonen, dass diese Sog-Bereiche keinesfalls irgendwelche ´anziehende Kräfte´<br />
ausüben. Sie ermöglichen lediglich, dass zufällig in ihre Richtung gestoßene Teilchen dort bis zur<br />
nächsten Kollision längere Wege als durchschnittlich fliegen können. Indem sie von ihrem bisherigen<br />
Bereich relativ lang weg fliegen, können sie auch nur verspätet zurück kommen. In der Zwischenzeit<br />
können darum weitere, wiederum zufällig dorthin gestoßene Teilchen auf ähnlichem Weg folgen,<br />
woraus sich momentan gleichförmige Strömung ergibt.<br />
Rückwirkender Sog<br />
Generell bewegen sich Gas-Teilchen chaotisch in<br />
beliebige Richtungen. Zu Beginn vorigen Kapitels<br />
wurden diese Bewegungen schematisch<br />
reduziert in nur senkrechte <strong>und</strong> waagrechte<br />
Richtung. Hier findet der Dichte-Ausgleich<br />
theoretisch nur von links nach rechts statt, darum<br />
sind in Bild 05.02.02 Bewegungen nur in<br />
waagrechter Richtung dargestellt.<br />
Im dichten Bereich links (rot) ist der Abstand<br />
zwischen Kollisionen zwei Weg-Einheiten lang<br />
unterstellt (schwarze Linien), im weniger dichten<br />
Bereich rechts (hellrot) soll dieser Abstand drei<br />
Weg-Einheiten jeweils lang sein (blaue Linien).<br />
Sechs Teilchen (rote Punkte) sind zunächst dem<br />
dichten Bereich zugeordnet <strong>und</strong> nur vier Teilchen<br />
dem weniger dichten Bereich.<br />
In der ersten Zeile A ist die Ausgangssituation<br />
dargestellt. Je ein Teilchen befindet sich rechts<br />
<strong>und</strong> links an der Wand. Dazwischen stoßen<br />
jeweils zwei Teilchen gerade zusammen<br />
8
(nachdem sie seit ihrer vorigen Kollision insgesamt vier schwarze Wegeteile links bzw. sechs blaue<br />
Wegteile rechts zurück gelegt hatten). In den Zeilen darunter ist jeweils die Position nach einer Weg-<br />
bzw. Zeiteinheit eingezeichnet.<br />
Ausgehend von der in Zeile A skizzierten Situation fliegen die Teilchen wieder auseinander bzw. von<br />
der Wand zurück. Sie kollidieren nach zwei Einheiten (bei B) bereits wieder im dichten Bereich, aber<br />
erst nach drei Einheiten (bei C) im weniger dichten Bereich.<br />
Das Teilchen links von der Grenze zwischen beiden Bereichen kann nun aber (bei D) eine Einheit<br />
weiter nach rechts fliegen (markiert durch blauen dicken Strich), bis es erneut kollidiert. Nach jeweils<br />
zwei Wegstrecken kann das nächste Teilchen an der neuen Grenze weiter in den relativ leeren<br />
Bereich nach rechts fliegen (jeweils blau markiert). Nach sehr kurzer Zeit verlagern sich also die<br />
Teilchen nach rechts bzw. umgekehrt wird der bislang dichte Bereich ´ausgedünnt´.<br />
Bei E würde das erste Teilchen den beobachteten Bereich endgültig nach rechts verlassen, bei F<br />
würde von links ein neues Teilchen auftreten. Es wird also (realistisch) unterstellt, dass die Bereiche<br />
größerer <strong>und</strong> geringerer Dichte nach links <strong>und</strong> rechts weit über dieses Beobachtungsfenster hinaus<br />
reichen. Es zeigt sich anhand dieser schematischen Darstellung klar, dass der ´Sog-Bereich´ zurück<br />
wirkt in den Druck-Bereich bzw. in diesen hinein wandert. Ein Sog zieht nicht irgendwie Teilchen zu<br />
sich her - sondern er verlagert sich<br />
rückwärts in den Bereich größerer Dichte<br />
hinein - wie man möglicherweise auch an<br />
dieser Animation erkennen kann.<br />
Auch das ist natürlich (mehr oder weniger) bekannte Tatsache, wenngleich die Konsequenzen daraus<br />
eher selten gezogen werden. Hier ist dieser Prozess nur sehr schematisch dargestellt anhand einer<br />
Reihe von Teilchen. Natürlich verläuft der Prozess analog dazu auch betreffend voriger ´Blasen´:<br />
diese relativ leeren Teilbereiche wandern in die Bereiche bislang größerer Dichte hinein. Die Teilchen<br />
wandern von hoher zu geringer Dichte - aber entgegen gesetzt wandern lokale Bereiche relativer<br />
Leere.<br />
Leere in Gasen<br />
In obiger Darstellung von Bewegung in nur<br />
waagrechter Richtung treten die Kollisionen<br />
zwangsweise im gegebenen Rhythmus auf,<br />
auch weil dort die Teilchen anfangs<br />
gleichförmig schematisch positioniert waren.<br />
Ich möchte noch einmal ein Beispiel<br />
anführen, aus dem sich die Leere von Gasen<br />
sowie das zwangsweise Auftreten obiger<br />
´Blasen´ anschaulich ergibt.<br />
In Bild 05.02.04 bei A ist eine Box von ca. 50 cm Kantenlänge skizziert, in welcher sich in neun Lagen<br />
jeweils neun Reihen von jeweils neun Weihnachts-Glaskugeln befinden. Insgesamt sind das 729<br />
durchsichtige Kugeln (hier blau gezeichnet), nur eine ist <strong>und</strong>urchsichtig (hier rot markiert). Dieses ist<br />
etwa die Relation von Wassermolekülen in flüssiger Form (alle Plätze in der Box sind belegt) zu<br />
Wasserdampf (das Gas beansprucht das Volumen der ganzen Box, aber nur ein Platz ist belegt).<br />
Nur eine Position in einer Lage (dunkel markiert) ist belegt, während die übrigen acht Lagen (hellrot)<br />
unbelegt sind. Bei B ist dieser Würfel noch einmal in kleinerem Maßstab gezeichnet <strong>und</strong> sieben<br />
weitere dazu (das Gesamtvolumen wäre ein Kubikmeter). Im Durchschnitt soll in jeder Box ein Platz<br />
belegt sein, was einer theoretischen, gleichförmigen Verteilung entspricht, real aber absolute extremer<br />
Ausnahmefall sein wird.<br />
Bei zufälliger Verteilung ist vielmehr sehr wahrscheinlich, dass in einer Box zwei <strong>und</strong> in einer anderen<br />
Box sogar drei Plätze belegt sind. Dann werden zugleich aber drei Boxen völlig unbelegt sein (hellrot<br />
markiert). Und wiederum werden zumindest zwei davon neben einander liegen. Auch wenn in viel<br />
größerem Raum viel mehr Plätze zu belegen wären, werden ´leere Blasen´ einen großen Teil des<br />
Bereichs einnehmen.<br />
9
Wenn beispielsweise von obigen Boxen jeweils neun neben, hinter <strong>und</strong> übereinander gestapelt<br />
würden (insgesamt 729) <strong>und</strong> in diesen 729 Positionen willkürlich zu belegen wären, blieben ziemlich<br />
genau 243 Boxen vollkommen leer (bekannt als ´2/3-Gesetz´ der Wahrscheinlichkeitsrechnung, z.B.<br />
beim Roulette). Egal wie groß die Bereiche angenommen werden, bei obigem Sog-Effekt werden in<br />
relativ leere Gebiete hinein ganze Bündel von Teilchen aus relativ dicht besetzten Bereichen<br />
tatsächlich in gemeinsamer Bewegung sein.<br />
Ordnungsfaktor Wand<br />
In Bild 05.02.05 bei A ist schematisch ein Bereich geringer Dichte (hell) in einem Bereich großer<br />
Dichte (dunkelrot) eingezeichnet. Die Teilchen fallen in die relative Leere hinein, teilweise sogar durch<br />
diese zunächst hindurch. Umgekehrt weitet sich die geringere Dichte (hellrot) radial aus.<br />
In diesem Bild bei B ist die relative Leere entlang einer Wand (graue Linie unten) eingezeichnet.<br />
Teilchen fallen in diese Leere, auch bis zur Wand <strong>und</strong> werden von dieser reflektiert. Dies gilt auch im<br />
bereits ausgedünnten Bereich (hellrot) entlang der Wand. In diesen Fällen hinterlassen die<br />
reflektierten Teilchen hinter sich einen Freiraum, in welchen hinein aber (aus der Wand heraus) keine<br />
anderen folgen. Diese Leere wird mittig darum tatsächlich nur relativ langsam aufgefüllt. Andererseits<br />
lassen diese Freiräume im ausgedünnten Bereich entlang der Wand relativ gleichförmige Strömungen<br />
zu (Sog entlang von Wänden ´zieht´ stärker) bzw. umgekehrt weiten sich ausgedünnte Bereiche<br />
entlang von Wänden weiter aus.<br />
In diesem Bild bei C ist ein wohlbekanntes Beispiel dieses Effekts skizziert: ein ´strömungs-günstig´<br />
geformter Körper (blau). Dieser kann ortsfest in einer Strömung stehen oder sich durch ein ruhendes<br />
Fluid hindurch bewegen. In jedem Fall verdrängt er an seiner breitesten Stelle dieses Fluid <strong>und</strong><br />
dahinter ergibt sich ein Bereich relativ geringer Dichte (hell).<br />
Dieser Bereich wird aufgefüllt <strong>und</strong> zugleich<br />
immer wieder erneuert. Die relative Leere<br />
wandert im Raum (bei bewegtem Körper)<br />
oder relativ zur Fluidströmung (bei<br />
ortsfestem Körper) nach links. Wie oben<br />
geschildert, weitet sich der verdünnte<br />
Bereich (hellrot) entlang der Körperwände<br />
aus <strong>und</strong> reicht tatsächlich bis weit vor die<br />
´Nase´ nach vorn. Der geringe Widerstand<br />
strömungsgünstiger Körper beruht darauf,<br />
dass sich vor ihnen automatisch <strong>und</strong><br />
fortgesetzt ein Bereich relativer Leere bildet<br />
<strong>und</strong> entlang ihrer Wände eine relativ<br />
gleichförmige Strömung gegeben ist.<br />
Der achterliche Sogbereich wirkt nicht ´anziehend´, wohl aber erlaubt er Teilchen dort hinein zu fallen<br />
(mit ihrer molekularen Geschwindigkeit) <strong>und</strong> dieses nicht nur im achterlichen Bereich, sondern schon<br />
viel weiter vorn im ausgedünnten Bereich - ein bekannter Fakt. Die Geschwindigkeit der Strömung<br />
entlang der Wände ist höher als weiter außen. Solche Differenzen zwischen benachbarten<br />
Strömungen zeitigen besondere Resultate - eine zweite Art von Sog-Effekt, wie nachfolgend<br />
dargestellt.<br />
Geschwindigkeiten<br />
Schallgeschwindigkeit ist uns vertraut, z.B. indem wir die Sek<strong>und</strong>en zwischen Blitz <strong>und</strong> Donner<br />
abzählen <strong>und</strong> für je drei Sek<strong>und</strong>en einen Kilometer berechnen. Die Teilchen der Luft sind aber noch<br />
schneller <strong>und</strong> brauchen nur zwei Sek<strong>und</strong>en für einen Kilometer. In Bild 05.02.06 sind verschiedene<br />
Geschwindigkeiten schematisch dargestellt.<br />
Die rote Linie bei A repräsentiert Molekulargeschwindigkeit der Luft in einer Größenordnung von r<strong>und</strong><br />
500 m/s bzw. 1.500 km/h. Die Länge der blauen Linie bei B entspricht dann etwa der<br />
Schallgeschwindigkeit in einer Größenordnung von rd. 300 m/s bzw. 1.000 km/h. Die rote Zick-Zack-<br />
Linie zeigt an, dass der Schall nicht reine Vorwärtsbewegung ist, sondern nur ´auf Umwegen´ vorwärts<br />
kommen kann.<br />
10
Als Sturm bzw. Orkan werden Windgeschwindigkeiten bezeichnet, welche nur ein Zehntel so schnell<br />
sind, beispielsweise r<strong>und</strong> 30 m/s oder 100 km/h (graue Linie bei C). Die Teilchen der Luft bewegen<br />
sich dabei auf vielfach längeren Wegen, in diverse Richtungen, z.B. mehr kreuz <strong>und</strong> quer als vorwärts.<br />
In nochmals stärkerem Umfang gilt das für die Geschwindigkeit von Gasen bei technischen<br />
Anwendungen, die meist nur wenige m/s bzw. km/h erreichen (schwarze Linie bei D).<br />
Potentielle Bewegung<br />
In diesem Bild bei E ist ein ruhendes<br />
Teilchen dargestellt (roter Punkt),<br />
welches nach einer Kollision nach einer<br />
Zeiteinheit irgendeinen Ort auf dem<br />
skizzierten Kreis einnehmen wird.<br />
Daneben sind strahlenförmig einige<br />
dieser möglichen Wege eingezeichnet.<br />
In obigen Überlegungen haben wir<br />
stellvertretend dafür nur Bewegungen in<br />
senkrechter oder waagrechter Richtung<br />
untersucht.<br />
Wenn nun alle Teilchen <strong>und</strong> ihre<br />
molekulare Bewegungen durch eine<br />
generelle Vorwärtsbewegung (hier von links nach rechts) überlagert ist, sind entsprechende<br />
Darstellungen wie bei F repräsentativ. Summarisch sind nach hinten gerichtete Bewegungen kürzer<br />
<strong>und</strong> die nach vorn entsprechend länger. Die bislang quer verlaufende Richtungen weisen nun etwas<br />
nach vorn. Alle potentiellen Orte nach einer Kollision (auf dem Kreis) sind etwas nach vorn verlagert.<br />
Hier allerdings ist diese Verlagerung stark überzeichnet, entspräche schall-schnellem Orkan (der nur<br />
lokal ein Maximum von etwa 300 km/h erreichen kann).<br />
Statischer / Dynamischer Druck<br />
In diesem Bild bei G ist (per schwarzen Pfeilen) schematisch dargestellt, dass in ´ruhendem´ Gas<br />
gleichförmig nach allen Seiten hin ´statischer´ Druck existiert (indem z.B. Teilchen an Gefäßwänden<br />
reflektiert werden). Bei H ist ein in Vorwärtsbewegung befindliches Teilchen skizziert, dessen seitliche<br />
Bewegungen nicht mehr rechtwinklig auf eine Gefäßwand auftreffen, womit quer zur<br />
Bewegungsrichtung geringerer ´statischer Druck´ gemessen wird. Entsprechend stärker ist<br />
´dynamischer Druck´ in Vorwärtsrichtung gegeben (markiert durch unterschiedliche Länge der Pfeile).<br />
Je schneller die generelle Vorwärtsbewegung ist, desto stärker verlagert sich die Richtung von<br />
seitlich- zu vorwärts-weisendem Druck. Bei I ist vorige extrem schnelle Bewegung noch einmal<br />
eingezeichnet mit ihrem nochmals reduzierten statischen <strong>und</strong> erhöhtem dynamischem Druck. Diese<br />
Druckverhältnissen werden in der Strömungslehre vornehmlich diskutiert <strong>und</strong> berechnet. Mich<br />
interessieren dagegen vorwiegend die Bewegungen <strong>und</strong> Bewegungsmuster der Teilchen selbst,<br />
beispielsweise wenn ungleich schnelle Vorwärtsbewegungen neben einander statt finden.<br />
Diagonale Wechselwirkungen<br />
In Bild 05.02.07 sind bei A vorige schematische Darstellungen potentieller Bewegungsrichtungen noch<br />
einmal dargestellt, oben für eine langsamere Strömung (helles Rot) <strong>und</strong> darunter für relativ schnellere<br />
Bewegung (dunkleres Rot). Oben wurden senkrechte <strong>und</strong> waagrechte Bewegungen als repräsentativ<br />
ausgewählt, genauso repräsentativ sind diagonale Bewegungsrichtungen (jeweils 45 Grad zur<br />
waagrechten bzw. senkrechten Richtung). Bei Überlagerung durch Vorwärtsbewegung werden diese<br />
Diagonalen entsprechend weiter nach vorn weisen, wie bei B skizziert ist wiederum für die langsame<br />
(oben) <strong>und</strong> schnellere (unten) Strömung. Diese Teilchen mit diesen potentiellen Bewegungswegen<br />
sind also repräsentativ als Bewegungstypen bzw. -muster unterschiedlich schneller Strömungen,<br />
bilden also ´durchschnittliche´ Vorgänge ab.<br />
Bei C sind schematisch vier Kollisionen (schwarzer Punkt) skizziert, welche sich aus diagonalen<br />
Bewegungen an einer Grenze (graue Linien) beider Strömung typischer Weise ergeben. Wie bei<br />
Kollisionen üblich tauschen beide Teilchen ihre Bewegungen hinsichtlich Richtung <strong>und</strong><br />
Geschwindigkeit aus. Dies entspricht obigen Vorgängen ruhender Gase oder auch des Mischens von<br />
Gasen. Hier in diesem Grenzbereich findet praktisch eine Mischung von Bewegungskomponenten<br />
unterschiedlich schneller Strömungen statt.<br />
11
Diese vier typischen Kollisionen bei C kommen zustande, indem sich beide Teilchen auf einander zu<br />
bewegen. In der Zeile darunter sind vier andere Begegnungen skizziert, bei welchen sich Teilchen in<br />
relativ gleichartige Richtung bewegen. Die Teilchen sind schematisch oberhalb <strong>und</strong> unterhalb der<br />
theoretischen Grenzlinie gezeichnet, so dass sich keine Kollisionen ergeben. Tatsächlich aber<br />
vermischen sich beide Bewegungstypen im Grenzbereich (aufgr<strong>und</strong> obiger Kollisionen), so dass sich<br />
auch diese typische Wege real kreuzen werden.<br />
Richtungsgleiche Kollisionen<br />
Bei D sind beide Wege nach hintenoben<br />
gerichtet, also gegen die<br />
generelle Strömungen <strong>und</strong> hin zur<br />
langsameren. Der untere Weg ist<br />
kürzer, so dass ein Teilchen aus der<br />
schnelleren Strömung meist nur<br />
hinter einem Teilchen der<br />
langsameren Strömung her fliegen<br />
wird ohne zwingende Kollision.<br />
Andererseits fliegen beide Teilchen<br />
´gegen den Strom´ <strong>und</strong> werden bald<br />
wieder nach vorn gestoßen, beide<br />
wieder in relativ gleiche Richtung<br />
diagonal vorwärts.<br />
Bei E sind beide Wege ebenfalls<br />
nach hinten gerichtet, nun aber nach<br />
unten zur schnelleren Strömung hin.<br />
Der untere Weg ist kürzer, so dass dieses Teilchen sehr wohl von einem oberen Teilchen ´gerammt´<br />
werden kann (beim schwarzen Punkt unten). Es findet praktisch ein ´Auffahr-Unfall´ statt, beide<br />
Teilchen fliegen weiterhin gegen die Strömung, bewirken praktisch eine Verzögerung der schnelleren<br />
Strömung, bzw. drücken diese nach unten-hinten.<br />
Bei F ist der umgekehrte Fall skizziert, indem beide Wege nach vorwärts-oben weisen. Das untere<br />
Teilchen fliegt schneller <strong>und</strong> wird das obere von hinten anstoßen. Beide Teilchen fliegen weiter in<br />
diese Richtungen <strong>und</strong> damit wird die langsamere Strömung nach oben-vorwärts beschleunigt bzw. die<br />
schnellere Strömung weitet sich aus in die langsamere hinein.<br />
Nach mehr oder weniger frontalen Kollisionen fliegen die Teilchen weiterhin ´chaotisch´<br />
durcheinander. Hier aber, bei diesen Kollisionen von Bewegungen in relativ gleiche Richtungen,<br />
bleiben die Teilchen auch nach den ´Auffahr-Unfällen´ weiterhin relativ dicht beisammen <strong>und</strong> fliegen<br />
gemeinsam weiter in gleichartige Richtungen. Neben Bereichen einer totalen Durchmischung mit<br />
Bewegung kreuz <strong>und</strong> quer ergeben sich also zwingend auch Bereiche, in welchen sich ganze Pulks<br />
von Teilchen nahe beieinander in ähnliche Richtungen gemeinsam bewegen.<br />
Ohne oder verspätete Rückkehr<br />
Der entscheidende Effekt bei benachbarten, aber ungleich schnellen Strömungen ergibt sich jedoch<br />
aus dem bei G dargestellten Bewegungsmuster (durch schwarze Linien hervor gehoben). Beide<br />
Teilchen fliegen nach vorn-abwärts, also im generellen Strom <strong>und</strong> hin zur schnelleren Strömung. Das<br />
obere Teilchen fliegt langsamer als das untere Teilchen, wird es somit nicht einholen, sondern nur<br />
hinter her fliegen. Das neue Teilchen wird widerstandslos in die schnellere Strömung aufgenommen.<br />
In der schnelleren Strömung sind rückwärts gerichtete Bewegungen seltener <strong>und</strong> es gibt damit<br />
weniger Kollisionen <strong>und</strong> dabei werden Teilchen weniger häufig zurück geworfen. Das neue Teilchen<br />
wird überhaupt nicht mehr in die langsamere Strömung zurück gestoßen oder erst relativ spät. Dieses<br />
Teilchen fehlt damit in seinem Herkunftsbereich als Kollisionspartner oder es kommt erst verspätet zu<br />
erneuter Kollision zurück. Ein weiteres, zufällig in diese ´Leere´ gestoßene Teilchen kann auf diesem<br />
Weg folgen oder zumindest wird der Ort einer erneuten Kollision nach vorn-unten verlagert.<br />
Diese Bewegungen entsprechen vollkommen den Abläufen, welche bei Sogbereichen statt finden (wie<br />
oben bei Bild 05.02.02 diskutiert). Auch in der schnelleren Strömung wird es obige ´Blasen relativer<br />
Leere´ geben (wie bei Bild 05.02.01 angesprochen), in welche ganze Pulks auf ähnlichen Wegen<br />
12
hinein fallen. Die ´neuen´ Teilchen treffen nur selten frontal auf ´alte´ Teilchen <strong>und</strong> werden darum nur<br />
selten in der Strömung zurück geworfen. Viel häufiger treten dort obige ´Auffahr-Kollisionen´ auf, so<br />
dass Teilchen relativ dicht beisammen in ähnliche Richtungen vorwärts fliegen.<br />
Beugung zur schnelleren Strömung<br />
Das ist Ursache <strong>und</strong> Prozess des wohl bekannten Effekts, dass benachbarte ´Stromfäden´ stets zur<br />
jeweils schnelleren Strömung hin gebeugt werden. In Bild 05.02.07 ist eine langsame Strömung (H)<br />
neben einer schnelleren Strömung (I) skizziert <strong>und</strong> die diagonalen Pfeile markieren den Weg voriger<br />
diagonalen Bewegungen. Die ´neuen´ Teile hinterlassen relative Leere, welche hier als heller Bereich<br />
(J) markiert ist.<br />
Eine schnellere Strömung wirkt auf benachbarte langsamere Strömungen wie Sog. Es werden aber<br />
keine Teilchen ´hinein gezogen´, vielmehr fliegen ´freiwillig´ immer nur Teilchen dort hinein, wenn <strong>und</strong><br />
weil sie aufgr<strong>und</strong> einer Kollision dorthin zufällig gestoßen wurden. Es findet aber nicht nur eine<br />
´Beugung´ der Stromfäden statt, vielmehr werden bislang existierende ´leere Blasen´ durch neue<br />
Teilchen aufgefüllt (<strong>und</strong> diese Strömung weist nun ´höhere Dichte´ auf). Die Teilchen fliegen mit<br />
Molekulargeschwindigkeit in die Lücken, diagonal vorwärts, so dass diese Bestandteil der<br />
existierenden (Durchschnitts-) Geschwindigkeit wird. Alle Teilchen bewegen sich immer mit<br />
Molekulargeschwindigkeit, nun aber fliegen viele Teilchen in größerer Ordnung vorwärts gerichtet, so<br />
dass die Strömung tatsächlich schneller wird (was beim normalen Auffüllen eines Sogbereichs nicht<br />
eintreten kann).<br />
Schnelle Strömung wirkt also wie ein Sog, zieht benachbarte Teilchen mit ein, in diagonaler Vorwärts-<br />
Richtung, wodurch größere Dichte entsteht, größere Ordnung <strong>und</strong> darüber hinaus eine<br />
Beschleunigung der Strömung. Am besten können sich diese Prozesse entfalten, wenn sie entlang<br />
einer gebeugten Wand (oben als schwarze Kurve markiert) statt finden.<br />
Wasserstrahl-Pumpe<br />
Analog dazu bzw. aufgr<strong>und</strong> dieser Effekte arbeitet jede Wasserstrahlpumpe, wie in 05.02.07 bei K<br />
schematisch skizziert ist <strong>und</strong> die natürlich genauso bei Gasen funktioniert. Die Pump-Leistung erfolgt<br />
ohne entsprechenden Energie-Einsatz, weil keine Teilchen ´hineinzuzerren´ sind, was bei Gasen<br />
ohnehin niemals möglich ist. Solche Pumpen sind tatsächlich ´Perpetuum Mobile´ in dem Sinne, dass<br />
ein energetisch höherer Level (vermehrter Durchsatz) erreicht wird ohne entsprechenden ´Energie-<br />
Verbrauch´.<br />
Bei diesen Prozessen wird überhaupt keine Energie umgesetzt (<strong>und</strong> Betrachtungen aus Sicht der<br />
Energie-Konstanz sind darin total irrelevant). Es werden lediglich die Vektoren der molekularen<br />
Bewegung gleich gerichtet, natürlich niemals vollkommen, sondern nur relativ größere Ordnung<br />
´organisiert´. Auch dieses Ordnung-Schaffen erfordert meist nur wenig Aufwand oder gar keinen<br />
Energie-Einsatz - weil beispielsweise jede gekrümmte Wand dazu zweckdienlich eingesetzt werden<br />
kann.<br />
Antriebskraft der Hurrikans<br />
Obige ´Bewegungstypen´ an den Grenzflächen unterschiedlich schneller Strömungen sind<br />
theoretische Bewegungsmuster zur Erklärung ihrer ´unglaublichen Sog-Effekte´ <strong>und</strong> autonomen<br />
Selbstbeschleunigung, wie sie beispielsweise durch Wirbelstürme offenbar werden. Basierend auf<br />
Anregungen durch Dr. Daudrich habe ich diese Wirbelsysteme ausführlich in meiner Website unter<br />
Kapitel ´Wirbelsturm <strong>und</strong> Wirbelkraftwerke´ beschrieben.<br />
Auslöser tropischer Wirbelstürme ist die Verdunstung von Wasser (die den Gesetzen der<br />
Thermodynamik widerspricht, indem autonom eine Potentialdifferenz entsteht, also Entropie verringert<br />
wird). Wasserdampf ist leichter als Luft <strong>und</strong> es ergibt sich Auftrieb (der insofern interessant ist, als<br />
autonom eine Kraft entsteht, deren Vektor entgegen gesetzt zur ursächlichen Gravitationskraft<br />
gerichtet ist). Auslöser für die Rotation dieser Bewegung ist die Erddrehung bzw. ´Coriolis-Kraft´ (die<br />
keine eigenständige Kraft ist, sondern lediglich Auswirkung der Trägheit).<br />
Da gängige Lehre die Möglichkeit von Perpetuum Mobile bzw. ´Selbstbeschleunigung´ negiert, wird<br />
die offensichtlich beschleunigte Rotation meist mit Umwandlung von Wärme in kinetische Energie<br />
erklärt. Andere Erklärungen gehen davon aus, dass statischer Druck der Umgebung in dynamischen<br />
Druck der Strömung umgesetzt wird. Das mag pauschal zutreffend sein, andererseits findet nach<br />
13
gängiger Lehre zwischen Bereichen unterschiedlichen Drucks sofort ein Druckausgleich statt (wie<br />
oben bei Bild 05.02.01) <strong>und</strong> nach Druckausgleich ist der Prozess beendet. Damit allein lässt sich also<br />
fortwährende Beschleunigung nicht erklären.<br />
Der reale Vorgang basiert ausschließlich auf dem ´Sog-Effekt´ schnellerer gegenüber langsamerer<br />
Strömung, wie oben bei Bild 05.02.07 beschrieben (auch mit anderen Bildern im genannten Kapitel).<br />
Durch puren Zufall fallen aus der Umgebung fortwährend Teilchen mit passendem Vektor<br />
widerstandslos in die schnellere Strömung <strong>und</strong> hinterlassen ´Leere´ in ihrem Herkunftsbereich. Es<br />
findet nur eine Auswahl der Bewegungsvektoren statt, wobei in der geordnete Strömung mehr<br />
Teilchen enger zusammen in gemeinsame Richtung fliegen können <strong>und</strong> die Strömung durch den<br />
Beitrag der neu hinzu kommenden Teilchen in Summe beschleunigt wird.<br />
Man muss sich immer wieder die Relationen klar machen: Luft wiegt fast nichts, macht sich aber bei<br />
Orkangeschwindigkeit durchaus ´bemerkbar´. Die Bewegung der Teilchen selbst ist jedoch zehn mal<br />
schneller, auch ´ruhende´ Luft ist voller Energie, allerdings ohne ´Außenwirkung´. Wird nur ein<br />
Bruchteil der normalerweise chaotischen Bewegungen ´gleich-gerichtet´, werden riesige Kräfte nach<br />
außen wirksam - ohne dass sich dabei irgendetwas hinsichtlich der molekularen Geschwindigkeit<br />
ändert (also ohne jeden Umsatz an ´Wärme´).<br />
Bewegung <strong>und</strong> Druck<br />
Bild 05.02.08 zeigt oben einen typischen Hurrikan.<br />
Darunter ist ein Querschnitt gezeichnet, welcher<br />
die bekannten Luftbewegungen schematisch<br />
aufzeigt (siehe schwarze Pfeile). Das mittige Auge<br />
(D, hell markiert) hat einen Durchmesser von 10<br />
bis 40 km, in welchem die Luft abwärts fließt,<br />
schönes klares Wetter <strong>und</strong> am Boden nahezu<br />
Windstille herrschen. In einem Ring (C) am Rand<br />
des Auges bewegt sich Luft vehement aufwärts<br />
<strong>und</strong> fließt oben auseinander (dunkelrot markiert).<br />
In diesem Bereich (B, rot markiert) herrscht starke<br />
Bewölkung mit heftigem Regen.<br />
Das Wirbelsystem reicht wesentlich weiter hinaus<br />
(A, hellrot markiert), wobei Luft auswärts-abwärts<br />
fließt, klare Sicht <strong>und</strong> schönes Wetter gegeben<br />
sind. Am Boden entlang fließen Luftmassen<br />
zurück zum Zentrum. Diese Vorgänge sind<br />
detailliert beschrieben in obigem Kapitel. Hier<br />
jedoch sollen zwei Aspekte nochmals erwähnt<br />
werden.<br />
Bei E ist der Verlauf des Luftdrucks etwa auf halber Höhe des Wirbelsturms schematisch dargestellt<br />
(grün). Dieser atmosphärische Druck entspricht weitgehend der restlichen darüber lastenden<br />
Luftmasse. Wo die Luft am höchsten aufgetürmt ist (zwischen B <strong>und</strong> A) wird auch der höchste Druck<br />
gemessen.<br />
Ganz andere Ergebnisse jedoch zeigen Messungen am Boden, wie schematisch bei F skizziert ist<br />
(blau). Im äußeren Bereich (A) ist der Druck ansteigend, entsprechend zur Abwärtsbewegung der<br />
dortigen Luftmassen. Weiter einwärts (B) fällt der Druck kontinuierlich ab, weil dort die Winde<br />
zunehmend schneller zum Zentrum hin fließen (der statische Druck ist reduziert <strong>und</strong> entsprechend<br />
höher ist der dynamische Druck der Strömung).<br />
Druck oder Dichte<br />
Phänomenal ist ein plötzlicher Anstieg des statischen Drucks im Bereich der Aufwärtsbewegung (C),<br />
wobei dieser hohe Druck allerdings nur unten im Wirbelsystem auftritt. Nach oben <strong>und</strong> zum Zentrum<br />
hin fällt der Druck wieder auf sehr viel niedrigeres Niveau. Dieser Bereich überhöhten Drucks ist aber<br />
kein ´atmosphärischer Druck´ (Gewicht der darüber befindlichen Luftmassen plus/minus Aufwärts-<br />
oder Abwärtsbewegungen) wie bei ´normalen´ Tief- oder Hochdruckbereichen, sondern ist Ausdruck<br />
der dortigen Dichte der Luftmassen.<br />
14
In Bild 05.02.09 ist bei A der Kernbereich des Wirbelsturms nochmals in größerem Maßstab skizziert.<br />
Zwei Bereiche sind darin hervorgehoben: dieser Bereich überhöhter Dichte (E, dunkelrot) sowie ein<br />
Bereich relativer Leere (D, hell) außerhalb davon, beide nur im unteren Bereich des Wirbelsturms.<br />
Kein Wind ist eine total gleichförmige Strömung,<br />
sondern setzt sich aus einzelnen Böen<br />
zusammen, wobei die Luft lokal sehr<br />
unterschiedliche Dichte <strong>und</strong> Geschwindigkeit<br />
aufweist. Das ist makroskopische Erscheinung<br />
entsprechend oben diskutierten ´leeren Blasen´<br />
bzw. pulk-weiser Bewegungen von Teilchen in<br />
Gasen. In solche ´Leere´ fallen die Böen, füllen<br />
diese auf, die Luftmassen prallen zusammen <strong>und</strong><br />
werden wieder in andere Richtungen gestoßen.<br />
In freiem Luftraum können Böen aus allen<br />
Richtungen in solche Leere fallen <strong>und</strong> jede Bö<br />
hinterlässt einen Freiraum, in welchen<br />
nachfolgende Windstösse wiederum hinein fallen können. Wenn jedoch eine Bö von oben auf den<br />
Boden auftrifft, wird sie zurück prallen nach oben - aber es können von unten keine weitere<br />
Luftmassen nachfolgen, es bleiben vielmehr wiederum leere Bereiche (D) in Bodennähe zurück. Nur<br />
von äußeren Bereichen des Wirbelwinds können diese Sogbereiche in Bodennähe aufgefüllt werden.<br />
Daraus resultieren entlang des Bodens stärkste Winde in radialer bzw. letztlich tangentialer Richtung.<br />
Ordnungsfaktor Wand<br />
Eigentlich müsste man erwarten, dass die radiale Strömungskomponente bis ganz ins Zentrum reicht.<br />
Meist wird argumentiert, dass die rotierenden Luftmassen aufgr<strong>und</strong> von Fliehkraft (letztlich Trägheit)<br />
wieder nach außen streben bzw. nicht weiter zusammen gedrückt werden können (aber Fliehkraft<br />
wirkt auch schon ganz außen gegen zentripetale Bewegungen). Luftteilchen bewegen sich chaotisch<br />
<strong>und</strong> fliegen immer nur bis zur nächsten Kollision. Luft insgesamt bewegt sich dort hin, wohin die<br />
Teilchen am längsten ohne ´schädliche´ Kollision (gegen die Strömungsrichtung) fliegen können.<br />
Trägheit spielt nur insofern eine Rolle, als Teilchen zwischen Kollisionen geradeaus <strong>und</strong> konstant<br />
schnell fliegen. Trägheit von ganzen Luftmassen - gibt es nicht (<strong>und</strong> das ist wirklich so).<br />
In diesem Bild bei B sind die schematischen Bewegungstypen aus obigem Bild 05.02.07 nochmals<br />
dargestellt, mit Blick von oben auf die Strömung. Links von der gedachten Grenze (graue Linie) ist ein<br />
Teilchen der langsamen, rechts davon ein Teilchen der schnelleren Strömung skizziert. Die vorwärtseinwärts<br />
gerichtete Bewegung (F) des ´langsamen´ Teilchens bewirkt prinzipiell die Beschleunigung<br />
der schnellen Strömung, die rückwärts-einwärts gerichtete Bewegung (G) drückt die schnelle<br />
Bewegung zusammen.<br />
In diesem Bild bei C ist ein senkrechter Schnitt durch die Strömung dargestellt, wobei sich ein<br />
Teilchen nah beim Boden (schwarz) befindet. Voriger Druck (G) in Richtung Zentrum wird natürlich<br />
nicht nur waagrecht übertragen, sondern auch schräg-aufwärts oder schräg-abwärts (markiert durch<br />
Pfeile). Die abwärts gerichteten Bewegungen werden am rauhen Boden reflektiert, so dass dieses<br />
Teilchen anschließend aufwärts-zurück fliegen wird (markiert durch Pfeil H). In diesem Bereich sind<br />
´leere Blasen´ weitgehend aufgefüllt, so dass diese rückwärts gerichtete Bewegung zu Kollisionen (I)<br />
in rascher Folge führt, die radiale Bewegung praktisch abgeblockt wird.<br />
Wiederum muss man bedenken, dass selbst bei den dortigen enormen Geschwindigkeiten die<br />
Teilchen neun Wegstrecken kreuz <strong>und</strong> quer, hin <strong>und</strong> her, auf <strong>und</strong> ab gehen - bevor sie einen ´Schritt´<br />
in generellee Strömungsrichtung voran kommen. In diesem Gewirr wird die zentripetale Richtung<br />
abgeblockt <strong>und</strong> viele Teilchen schwirren auf engem Raum, was als enormer Druckanstieg messbar<br />
wird. Dieser ´Druck´ kann sich nur entspannen, indem Teilchen nach oben entweichen, die dichte<br />
Luftmasse praktisch ´explodiert´.<br />
Windhose<br />
Am Boden eines Hurrikans bildet sich um das Auge ein ringförmiger ´Sperr-Riegel´ aus verdichteter<br />
Luft. Die Erdoberfläche tritt als ´Ordnungsfaktor´ auf (wie oben genannte Wand), zuletzt aber als<br />
15
emsendes Element. Das Auftreten dieser Sperre bzw. eines Auges ist nicht zwingend - sofern das<br />
Wirbelsystem frei vom Boden drehen kann.<br />
Das Gegenstück zu Wirbelsturm bzw. Hurrikan sind Windhose bzw. Tornado, fünf Beispiele dazu zeigt<br />
Bild 05.02.10. Die Windhose links ist voll ausgebildet, aus der Gewitterwolke reicht ein ´Schlauch bzw.<br />
Rüssel´ herunter bis zur Wasseroberfläche. Natürlich ist dieser Schlauch nur der sichtbare Teil des<br />
Systems <strong>und</strong> auch um diesen herum bewegt sich Luft in zentripetaler wie tangentialer Richtung.<br />
Andererseits kann eine Windhose nur wenige<br />
Meter dünn, aber Kilometer hoch sein. Am<br />
unteren Ende des Rüssels treten enorme<br />
Kräfte auf <strong>und</strong> werden selbst schwere<br />
Gegenstände hoch gerissen. Hier<br />
beispielsweise wird Wasser durch den Rüssel<br />
nach oben ´gesaugt´, aber es ist auch klar<br />
vorige ´Explosion´ über der Wasseroberfläche<br />
zu erkennen. Solang also keine ´Wand´ das<br />
Wirbelsystem beeinflusst, gibt es keine<br />
Sperrzone, sondern einen kompakten Wirbel<br />
praktisch ohne Auge. Nur an der<br />
Wasseroberfläche stiebt die dortige dichte<br />
Luftmasse auseinander.<br />
Umgekehrt zum Hurrikan entstehen Tornados aus lokalen Drehbewegungen innerhalb von<br />
Gewitterwolken. Von dort aus wachsen sie nach unten aus der Wolke heraus, wie die Bilder rechts<br />
eindrucksvoll zeigen. Wasserdampf, Wärmedifferenzen <strong>und</strong> entsprechende Turbulenzen in<br />
Gewitterwolken sind sehr wohl Auslöser dieser Erscheinung, andererseits entstehen Windhosen<br />
spontan auch aus ´trockenen´ Luftbewegungen. Für das Wachsen <strong>und</strong> die Selbstbeschleunigung<br />
solcher Wirbelsysteme ist wiederum ausschließlich der ´Sog schneller Bewegung´ entscheidend.<br />
Sog scheibenweise<br />
Eine Windhose startet immer aus drehender Bewegung, die<br />
durchaus rein zufällig zustande kommen kann. In Wolken herrscht<br />
oberhalb <strong>und</strong> r<strong>und</strong> um solcher Bewegungskerne viel Turbulenz,<br />
so dass von dort aus kein kontinuierlicher Zufluss in den Wirbel<br />
hinein entstehen kann. Nur aus relativ ruhigen Luftschichten<br />
unterhalb der Wolke kann der Beschleunigungs-Effekt in Gang<br />
kommen.<br />
In Bild 05.02.11 ist die anfängliche Drehbewegung in Form einer<br />
roten Scheibe schematisch dargestellt (von schräg unten<br />
gesehen). Die Luft darunter ist als blaue Scheibe skizziert. Diese<br />
könnte anfangs auch vollkommen bewegungslos sein, aber<br />
dennoch würden Teilchen daraus zufällig schräg-aufwärts in die<br />
Drehbewegung hinein ´verschwinden´ (siehe diagonale blaue<br />
Pfeile). Der nachfolgende Prozess entwickelt sich wie oben<br />
beschrieben. In die nun ebenfalls drehende Luftschicht (blau) wird wiederum von unten Luft (grün)<br />
´eingesaugt´, jeweils im Drehsinn aufwärts.<br />
Auf den sich entwickelnden Schlauch drückt nun auch die Luft aus der Umgebung, so dass dieser<br />
radial zusammen gedrückt <strong>und</strong> zugleich weiter beschleunigt wird (schwarze Pfeile an der grünen<br />
Scheibe). Diese schematische Darstellung erklärt theoretisch das Wachstum <strong>und</strong> die<br />
Selbstbeschleunigung dieser Wirbelmuster, deren reale Bewegung <strong>und</strong> Entwicklung aus obigen<br />
Bildern augenscheinlich sind.<br />
Im Prinzip wirkt der gleiche ´Sog schneller Bewegung´ genau wie oben geschildert. Hier befinden sich<br />
allerdings die ´Stromfäden´ unterschiedlicher Geschwindigkeit untereinander im Raum. Die<br />
Stromfäden verlaufen in geschlossenen Kreisen bzw. aufgr<strong>und</strong> der generellen Aufwärtsbewegung<br />
spiralig aufwärts. Ein Tornado basiert also auf gleichem Prinzip wie voriger Hurrikan, weist aber auch<br />
spezielle Eigenschaften auf - warum ich diese Wirbelform als dritte Form des Sog-Effekts beschrieb.<br />
16
Die fortgesetzte Beschleunigung mit letztlich gewaltigen Kräften ergibt sich daraus, dass<br />
Geschwindigkeitsdifferenzen im gesamten Volumen des Wirbelsystem gegeben sind, von jedem<br />
einzelnen dünnen Stromfaden zum jeweils benachbarten. Überall fallen Teilchen zufällig in eine<br />
Richtung, aus der sie nie wieder oder nur verspätet zurück kehren, so dass überall ihre molekulare<br />
Geschwindigkeit mit passendem Vektor Teil der Gesamtströmung wird. Es gibt also keine ´äußere<br />
Beschleunigungs-Kraft´, die Selbstbeschleunigung kommt aus dem gesamten Volumen des<br />
Wirbelsystems selbst. Diese selbst-organisierende Systeme wachsen <strong>und</strong> ´leben´ aus ihrer inneren<br />
Struktur heraus (solang sie nicht von außen beeinflusst werden <strong>und</strong> letztlich in sich zusammen fallen).<br />
Noch ein letztes Mal: Es findet keinerlei Energie-Umwandlung statt wie bei üblicher Technik (die<br />
darum an Energie-Konstanz geb<strong>und</strong>en ist). Es findet kein Energie-Gewinn statt (wenngleich diese<br />
geordneten Strömungen technisch sehr wohl genutzt werden, aber noch wesentlich konsequenter zu<br />
nutzen wären). Der einzige Vorgang ist, dass Vektoren gegebener Bewegungen etwas gleichförmiger<br />
geordnet werden. Diese Prozesse verlaufen autonom - weil nicht alle Kollisionen immer Bewegungen<br />
in alle Richtungen gleichermaßen ergeben, sondern viele Kollisionen innerhalb Strömungen in<br />
ähnlicher Richtung erfolgen <strong>und</strong> weniger ´schädlich´ gegen die allgemeine Strömung ausfallen.<br />
Teilchen-Bewegung nutzen<br />
Der interessierte Leser fragt sich schon längst, was diese langatmigen Erörterungen über<br />
Wirbelsysteme mit der Thematik ´<strong>Äther</strong>-<strong>Physik</strong>´ zu tun haben. Nichts, weil zumindest ´mein <strong>Äther</strong>´<br />
nicht teilchenhaft ist. Praktisch alle Leser denken aber noch immer in Teilchen, darum habe ich diese<br />
Beschreibung von Teilchen-Wirbeln eingefügt. Für Teilchen-Denker waren diese gewiss leicht<br />
verständlich <strong>und</strong> nachvollziehbar - <strong>und</strong> ich werde damit leichter verständlich machen können, warum<br />
<strong>Äther</strong> so nicht funktionieren kann.<br />
Ich bemühe mich um den <strong>Äther</strong> aus der Überzeugung, dass man erst nach besserem Verständnis<br />
seiner Bewegungsmöglichkeiten <strong>und</strong> -notwendigkeiten in vielen Belangen ´äther-gerechter´ wird<br />
vorgehen können, beispielsweise sehr viel sinnvollere Maschinen wird bauen können. Ich füge nun<br />
noch einige Kapitel ein als Beispiele, wie man aus vorigen Erkenntnissen hinsichtlich Teilchen-<br />
Bewegungen zweckdienliche Maschinen ableiten kann. Diese werden wiederum keinen Bezug zum<br />
Thema <strong>Äther</strong> haben - wohl aber wird analog dazu in späteren Teilen entsprechende Nutzung von<br />
<strong>Äther</strong>-Bewegungen zu diskutieren sein.<br />
17
05.03. Potential-Drall-Rohr<br />
R<strong>und</strong>-Eck-Rohr<br />
Im vorigen Kapitel wurde zuletzt festgestellt, dass Wände sehr wohl bremsend auf Strömungen wirken<br />
können. Besonders deutlich wird dies bei der Förderung von Fluid durch Rohrsysteme. Es herrscht<br />
zwar anfangs reibungsfreie ´laminare Strömung´, aber nach kurzer Strecke bilden sich Wirbel entlang<br />
der Wand. Diese turbulente Strömungen bilden Widerstand <strong>und</strong> es ist nur von der Relation<br />
Durchmesser zur Länge abhängig, bis jedes Rohrsystem selbst-sperrend wird. Mehr Druck nützt<br />
nichts, weil der Widerstand überproportional ansteigt.<br />
Viktor Schauberger betonte immer wieder, dass<br />
vorrangig Sog zu nutzen sei, z.B. Fluid durch<br />
Rohre nicht hindurch gedrückt sondern gesaugt<br />
werden sollte. Verstärkter Sog bedeutet weniger<br />
Widerstand, so dass obige Selbst-Sperrung<br />
niemals auftreten wird. Schauberger hat mit<br />
diversen Formen von Rohren experimentiert,<br />
beispielsweise gewendelte Rohre mit eiförmigem<br />
Querschnitt. Seine Rohre sind aber<br />
kaum baubar, darum habe ich nach einfacheren<br />
Lösungen gesucht. Mit diesen soll Widerstand<br />
reduziert werden auch für Anwendungen, bei denen nur Druck gegeben ist für den Fluid-Durchsatz im<br />
Rohrsystem.<br />
Vor einigen Jahren habe ich in meiner Fluid-Technologie z.B. ein Potential-Drall-Rohr vorgeschlagen,<br />
wie in Bild 05.03.01 schematisch dargestellt ist. Der Querschnitt ist ein Vieleck, dessen Ecken<br />
ger<strong>und</strong>et sind. Darin bilden sich Nebenströme in Form rotierender Walzen, so dass der Hauptstrom<br />
wie ´auf Kugellagern´ frei von Reibung an der Wand fließen kann. Das Fluid darf nicht nur vorwärts im<br />
Rohr fließen, sondern mit Drall, durch welchen erst diese ´Walzenlager´ zustande kommen. Um den<br />
Drall aufrecht zu erhalten, ist das ganze Rohr gewendelt. Besonders wichtig ist dieser Drall-Strom bei<br />
Rohrbogen, weil damit alle Bahnen gleich lang sind.<br />
Drallströmung in Rohren bietet nicht nur weniger Widerstand, es lagern sich weniger Sedimente ab,<br />
Wasser bleibt ´lebendiger´ oder Emulsionen homogener. Ich hatte ´enorme Nachfrage´ nach diesen<br />
Rohren, aber ich bin kein Unternehmer <strong>und</strong> kann nichts liefern außer Vorschlägen. Einige<br />
Unternehmen setzten diese Konzeption um <strong>und</strong> erhöhten mit diesen ´Wendelrohren´ z.B. den<br />
Wirkungsgrad von Wärmetauschern beachtlich.<br />
Selbstsperrendes System<br />
In Bild 05.03.02 ist<br />
schematisch die Ursache des<br />
Widerstandes in Rohren<br />
dargestellt in knapper Form<br />
(Details siehe oben erwähnte<br />
Fluid-Technologie), links<br />
mittels Längsschnitt <strong>und</strong> rechts per Querschnitt durch ein Rohr (rot).<br />
Das Fluid (blau) fließt anfänglich parallel (A) zur Rohrwand, weist aber auch dort schon<br />
Bewegungskomponenten (B) auf, welche mehr oder weniger schräg zur Wand hin gerichtet sind.<br />
Diese werden nicht einfach mit gleichem Winkel reflektiert, vielmehr durch die Rauheit des Materials<br />
immer weiter einwärts gerichtet. Es baut sich damit eine ´Sperre´ (C) auf, praktisch analog zur extrem<br />
verdichteten Barriere r<strong>und</strong> um das Auge eines Hurrikans (siehe voriges Kapitel).<br />
Problematisch ist dabei, dass bei einem r<strong>und</strong>en Rohr aller nach innen weisende Druck im Zentrum<br />
zusammen trifft, wie durch die schwarzen Pfeile rechts im Querschnitt (D) skizziert ist. Wiederum<br />
radial wird dieser Druck reflektiert, so dass letztlich praktisch alle Bewegungen vorwiegend nur noch<br />
quer zum Rohr verlaufen, ein ´dichter Pfropf´ den weiteren Durchfluss verhindert. Die theoretischen<br />
Formeln des Widerstands sind bekannt <strong>und</strong> praktisch vielfach belegt. Das simple <strong>und</strong> praktisch überall<br />
gegebene Problem der Förderung von Fluid durch Rohre kostet viel Energie <strong>und</strong> Kosten.<br />
18
Segment-Rohr<br />
Obige Potentialdrallrohre könnten dieses Problem mildern, aber offensichtlich war diese Lösung nicht<br />
einsichtig oder einfach genug. Darum möchte ich einen neuen Vorschlag nachreichen, der das ´Kern-<br />
Problem´ angeht <strong>und</strong> darum leichter akzeptiert werden könnte.<br />
In Bild 05.03.03 ist bei A der Querschnitt eines Rohres dargestellt, wobei die Rohrwand aus vier<br />
Segmenten besteht. Jedes Segment bildet etwa ein Viertel eines Kreises, dessen Mittelpunkt nicht<br />
identisch mit dem Rohrmittelpunkt ist. Ein Ende jeden Segments ist etwas weiter zur Rohrmitte hin<br />
gerichtet. Die Differenz der Radien ist durch S-förmige Abschnitte überbrückt.<br />
Natürlich wird Fluid an den Wänden in alle Richtungen reflektiert, in Summe aber jeweils senkrecht zur<br />
jeweiligen Wand. Diese Bewegungs- bzw. Druckrichtungen sind hier durch Pfeile angezeigt. Es ist<br />
logisch, dass diese Druckrichtungen nun nicht mehr im Rohrmittelpunkt (wie im vorigen Bild bei D)<br />
zusammen treffen, sondern ´tangential´ um den Mittelpunkt herum wirken.<br />
Damit prallen Partikel des Fluids nicht mehr frontal auf immer engerem Raum zusammen, vielmehr<br />
weichen sie sich im Prinzip im Kreis herum aus. Es ergibt sich vorwiegend die Situation der ´Auffahr-<br />
Unfälle´ aus vorigem Kapitel. Die mittige Zone (dunkelblau) wie auch das Umfeld (helleres Blau) wird<br />
damit in Drallbewegung versetzt.<br />
Potentialwirbel<br />
In diesem Bild bei B ist ein entsprechender Rohr-Querschnitt mit beispielsweise sechs Segmenten<br />
dargestellt. Der von den Segmenten ausgehende Druck, jeweils senkrecht zur Oberfläche, ist durch<br />
gestrichelte Linien markiert. Der Druck ist nicht radial, sondern etwas nach vorwärts gerichtet. Eine<br />
ring- bzw. walzenförmige Fluidschicht weiter innen (jeweils dunkleres Blau) erfährt damit Schub in<br />
Drallrichtung. Die Druck-Linien treffen weiter innen jeweils enger zusammen, so dass dortiges Fluid<br />
nur durch schnellere Drallbewegung ausweichen kann.<br />
Bei zuvor diskutierten Bewegungsabläufen des Hurrikans oder Tornados war zuerst immer ein mittiger<br />
Rotationskern gegeben, der dann durch langsamere Bewegung der Umgebung beschleunigt wurde.<br />
Hier dagegen produziert eine Strömung in Längsachse des Rohres zunächst nur Druck von außen<br />
nach innen. Erst aus diesem gerichteten<br />
Umgebungsdruck (schräg einwärts)<br />
resultiert letztlich doch ein Potentialwirbel.<br />
Bei einem normalen bzw. ´starren Wirbel´<br />
bewegen sich Teile auf unterschiedlichen<br />
Radien, aber immer mit gleicher Winkelgeschwindigkeit.<br />
Beim Potential-Wirbel<br />
dagegen rotieren innere Teile schneller als<br />
Teile weiter außerhalb, was bei B durch<br />
unterschiedlich lange Pfeile markiert ist.<br />
Nur beim Potential-Wirbel sind interne<br />
Geschwindigkeitsdifferenzen geben <strong>und</strong><br />
nur bei diesen kann voriger ´Sog-Effekt<br />
schneller Strömung´ zustande kommen.<br />
Der Wirbel im Segment-Rohr wird also<br />
zunächst von außen her ausgelöst, aber<br />
dennoch im weiteren Verlauf selbstbeschleunigend<br />
sein. Er ´zieht´ damit<br />
Fluidteile in sich hinein, d.h. zum Zentrum<br />
hin wird nicht nur schnellere Bewegung<br />
sondern auch erhöhte Dichte gegeben sein.<br />
Umgekehrt ist damit weniger Dichte entlang<br />
der Wand gegeben <strong>und</strong> somit weniger<br />
Reibungswiderstand. Wiederum kann man<br />
erkennen, dass für diesen ´Energie-Zuwachs´ im Zentrum keine externe Energie einzusetzen ist. Nur<br />
aus der geschickten Formgebung der Wand, rein passiv durch normale Reflektion, ergibt sich dieses<br />
selbst-organisierende System.<br />
19
Gewendeltes Rohr<br />
Die gegen die radiale Richtung angestellten Segmentflächen haben zweifelsfrei positive Wirkung <strong>und</strong><br />
führen zur gewünschten Strömung mit Drall in Form eines Potentialwirbels. Nachteilig dagegen sind<br />
die S-förmigen Übergänge zwischen den Segmenten. An deren Oberflächen tritt natürlich auch<br />
Reflektion auf, die eine Querströmung gegen den Drall darstellt.<br />
Die Reflektion ist nicht absolut schädlich, weil Drallströmung nicht nur kreisförmige Bewegung ist,<br />
sondern auch vorwärts gerichtete. Die Partikel treffen also durchaus in vorwärts gerichtetem Winkel<br />
auf die Übergänge. Andererseits würde dieser Winkel nochmals flacher, wenn das Rohr insgesamt<br />
gewendelt wird, wie schematisch in diesem Bild bei C dargestellt ist.<br />
Aufgr<strong>und</strong> der angewinkelten Segmente ergibt sich in diesem Beispiel ein Drall im Uhrzeigersinn. Und<br />
in gleichem Drehsinn könnte das Rohr ´verdreht´ werden, so dass die Übergänge nicht parallel zur<br />
Längsachse verlaufen, sondern etwas diagonal dazu. Ob <strong>und</strong> mit welcher ´Steigung´ diese<br />
Wendelung notwendig oder optimal ist, hängt wohl sehr vom jeweiligen Einsatz dieser Rohre ab.<br />
Vorteilhafte Drallströmung<br />
In Bild 05.03.04 ist oben links der Querschnitt eines r<strong>und</strong>en Rohres dargestellt, in welchem eine<br />
Drallströmung (wiederum rechtsdrehend) gegeben ist.<br />
Das Fluid fließt darin im Kreis herum, innen frei <strong>und</strong> außen entlang der Wand. Überall aber wird es<br />
Bewegungskomponenten in Richtung Wand geben, beispielsweise in dem bei A dargestellten Winkel.<br />
Diese Bewegung wird reflektiert <strong>und</strong> ist insofern nicht schädlich, als sie immer wieder in Richtung des<br />
Dralls reflektiert wird.<br />
Oben wurde (zurecht) unterstellt, dass diese Reflektionen nicht spiegelbildlich erfolgen, sondern die<br />
Partikel in steilerem Winkel zurück geworfen werden. Diese Situation ist jeweils bei B schematisch<br />
dargestellt. Das Ergebnis ist wiederum nicht negativ, sondern eher positiv. Es entsteht damit diese<br />
einwärts gerichtete Druck-Komponente, welche automatisch zur Ausbildung eines Potentialwirbels<br />
führt (wie oben geschildert). Aus diesem einfachen Bild ergeben sich also deutlich die Vorteile einer<br />
Drallströmung.<br />
Leitflächen<br />
Auch in r<strong>und</strong>en Rohren kann ein<br />
Drall leicht hergestellt werden.<br />
Dazu müssen entlang der Wand<br />
nur vereinzelt Leitflächen<br />
installiert werden, wie bei C<br />
schematisch im Längsschnitt<br />
durch ein Rohr dargestellt.<br />
Diese Flächen ragen in das<br />
Rohr von außen hinein <strong>und</strong> sind<br />
etwas im gewünschten<br />
Drehsinn gekrümmt, wie rechts<br />
daneben skizziert.<br />
Die Leitfläche hat eine<br />
Druckseite D, an welcher das<br />
Fluid in die Drehrichtung<br />
gedrückt wird. Dieser Prozess<br />
bedeutet natürlich Widerstand<br />
hinsichtlich der<br />
Vorwärtsbewegung. Die Rückseite E der Leitfläche ergibt einen Sogbereich, in welchen das Fluid im<br />
Drehsinn hinein fällt <strong>und</strong> damit voriger Verlust an Vorwärtsbewegung in etwa ausgeglichen wird.<br />
Mit dieser Technik kann durchaus Drallströmung erzeugt werden <strong>und</strong> Schauberger demonstrierte dies<br />
mit großem Erfolg. Wenn diese Leitflächen nur vereinzelt eingesetzt werden, ist aber auf lange<br />
Strecken keine saubere Drallströmung gewährleistet. Als Alternative bietet sich an, nicht<br />
Drallströmung vom Rand her, sondern sofort den Kern einer Potentialdrallströmung zu organisieren.<br />
20
Drall nur durch Sog<br />
Man kann quer durch ein Rohr, von Wand zu Wand, einen strömungsgünstigen Körper einsetzen (wie<br />
im Längsschnitt bei F dargestellt) ohne Verlust an Durchsatz. Die freie Querschnittsfläche wird zwar<br />
reduziert, aber entsprechend schneller fließt das Fluid durch diese Engstelle (per Formel theoretisch<br />
rechenbar <strong>und</strong> praktisch vielfach belegt). Die Erklärung dieses Effekts bei strömungsgünstigen<br />
Körpern ist im vorigen Kapitel bei Bild 05.02.05 beschrieben.<br />
Von außen nach innen sollte dieser zunächst symmetrische Körper seine Form ändern, wie bei G von<br />
oben nach unten skizziert ist. Die ´Nase´ wie das Ende des Körpers sollten zu einer Seite hin verlagert<br />
werden, so dass sich ein Tragflächenprofil ergibt. An deren Sogseite (hier jeweils oben) fällt das Fluid<br />
beschleunigt nach hinten-unten. Diese Strömung fließt weiter auch hinter der Kante <strong>und</strong> bildet nun<br />
auch einen Sog schneller Bewegung für Fluid an der Unterseite. Diese ´Druckseite der Tragfläche´<br />
kann hinten nach unten weisen <strong>und</strong> dennoch wird das Fluid dort keinen Druck ausüben, eben weil<br />
vom obigen schnelleren Fluss in dessen Richtung ´gesaugt´.<br />
Damit wird im Rohr eine Drallbewegung ausgelöst, wozu natürlich dieser Körper punktsymmetrisch<br />
zum Rohrmittelpunkt angelegt sein muss. Im Querschnitt (H) durch das Rohr (bzw. schematisch auch<br />
durch diesen Körper) ist gelb der Verlauf der Nase <strong>und</strong> schwarz der Verlauf des Endes markiert.<br />
Allerdings ist hier der Querschnitt dieser Tragfläche überhöht gezeichnet, real können die Blätter<br />
dieses ´Stator-Leitrads´ sehr viel schmaler ausgelegt sein.<br />
Zwei Besonderheiten kennzeichnen diese prinzipielle Form: es wird im Rohrzentrum ein<br />
Potentialdrallwirbel erzeugt, der sich im weiteren Verlauf selbsttätig beschleunigt <strong>und</strong> womit das<br />
günstige Bewegungsmuster der Drallströmung sehr viel länger im Rohr erhalten wird. Zum andern<br />
wird diese teilweise Umlenkung der Strömung in Kreisbewegung ohne jeden Druck erzeugt, d.h. ohne<br />
Widerstand <strong>und</strong> Verzögerung der Vorwärtsbewegung. Durch das Fallen von Partikeln in die<br />
Sogbereiche ergibt sich vielmehr Beschleunigung der Strömung insgesamt.<br />
Einsatz - freibleibend<br />
Wer immer diese Vorschläge von R<strong>und</strong>-Eck-Rohr oder Segment-Rohr oder Sog-Leitfläche<br />
einleuchtend findet <strong>und</strong> Bedarf hat, kann diese aufgreifen (während ich keinerlei Interesse daran<br />
habe). Mir kam es lediglich darauf an, dass man sich nicht mit bekannten Formeln <strong>und</strong> pauschalen<br />
Lehrsätzen zufrieden geben darf, sondern nach besseren Lösungen suchen muss. Wenn das<br />
Verhalten von Partikeln genauer betrachtet wird, ist die Ursache ´phänomenaler´ Effekte erkennbar<br />
<strong>und</strong> damit sind Wirkungen natürlich auch besser nutzbar.<br />
Niemals handelt es sich bei diesen Prozessen um Energie-Umsetzung (mit der Problematik der<br />
Energie-Konstanz), sondern immer nur um gezielte Gleichrichtung von Bewegungen. Dazu ist kein<br />
Kraftaufwand erforderlich, Bewegungen sind immer in alle Richtungen gegeben, es muss nur eine<br />
Auswahl der aktuell zweckdienlichen getroffen werden. Das ist allein durch organisatorische<br />
Maßnahmen (in aller Regel die Formgebung einer Wand) zu bewerkstelligen, welche dann ´passiv´<br />
wirken <strong>und</strong> größere Ordnung nicht erzwingen sondern nur zulassen.<br />
Zuletzt wurden tragflächen-ähnliche Körper angesprochen, darum soll im nächsten Kapitel das<br />
´Phänomen des Fliegens´ diskutiert werden.<br />
21
05.04. Auftrieb an Tragflächen<br />
Phänomenales Fliegen<br />
Fliegen ist faszinierend <strong>und</strong> praktisch jeder kann sich heute diesen uralten Menschheitstraum erfüllen.<br />
Als die ersten Flugzeuge schon relativ dauerhaft oben blieben bewies noch mancher <strong>Physik</strong>er, dass<br />
Maschinen schwerer als Luft niemals fliegen könnten. Wirklich phänomenal allerdings ist, dass man<br />
sich auch heute noch nicht auf eine Theorie einigen konnte, die Frage des Warum noch immer offen<br />
scheint.<br />
Auf diese Frage antwortet<br />
spontan jeder: ´weil der Weg<br />
oben herum länger ist als unten<br />
herum, strömt Luft oben<br />
schneller ...´ - so wie in Bild<br />
05.04.01 skizziert ist von A nach<br />
B - aber länger ist auch der<br />
obere Weg von B nach A - <strong>und</strong><br />
rückwärts fliegende Tragflächen<br />
ergeben keinen Auftrieb - wohl<br />
aber produziert ein hauchdünnes<br />
Segel (mit praktisch<br />
identischer Länge vorn wie<br />
hinten herum) zuverlässigen<br />
Vortrieb.<br />
Wesentlich professioneller erscheint die (derzeit wohl bevorzugte) Zirkulations-Theorie: Luft umströmt<br />
die Tragfläche, hinten (C) abwärts, unten vorwärts, vorn (D) aufwärts <strong>und</strong> oben nach hinten zurück.<br />
Kontinuierlich aber kann eine Luftmasse derart kaum zirkulieren. Nur vor der Nase kann sie hoch<br />
steigen, dann soll sie getrennt entgegen gesetzt strömen, hinten fließt sie sehr wohl abwärts - aber<br />
garantiert nie mehr vorwärts.<br />
Gestützt wird diese Theorie auf der unabdingbaren Ausbildung von<br />
Wirbeln hinter dem Flieger, wie klar erkennbar bei E <strong>und</strong> F. Diese<br />
Wirbel entstehen außen an den Flügeln <strong>und</strong> reichen weit achteraus.<br />
Es wird unterstellt, dass alle Wirbelfäden in sich geschlossen sein<br />
müssen, also müsste dieser Wirbel vom Ende des Flügels her um die<br />
ganze Tragfläche herum existieren, bis zum Rumpf reichen <strong>und</strong> am<br />
anderen Flügel entsprechend, also einen lang gestreckten Wirbelring darstellen. Wirbel müssen aber<br />
keinesfalls in sich geschlossen sein <strong>und</strong> zum andern wird hier (höchst unproduktive) Neben-Folge-<br />
Wirkung mit der Ursache des Auftriebs verwechselt.<br />
Wider formulierter Gesetze<br />
Alle gängige Theorien können nicht wirklich das Phänomen erklären,<br />
dass die stärkste Auftriebskraft (G) ausgerechnet dort auftritt, wo<br />
auftreffende Partikel (H) den Flieger am härtesten nach unten<br />
drücken müssten, also mit exakt entgegen gesetzten Vektoren. Das -<br />
meist nicht ausgesprochene - Kernproblem ist, dass dieser Auftrieb<br />
praktisch nichts kostet. Das Flugzeug braucht nur Energie zur<br />
Überwindung des Widerstands für die Vorwärtsbewegung, das<br />
Anheben gegen die Schwerkraft kostet keinen (oder nur minimalen)<br />
Energie-Einsatz (vollkommen entgegen gesetzt zur Lehre von<br />
Energie-Konstanz).<br />
Der alte Archimedes hat die Gesetzmäßigkeit des Auftriebs erkannt<br />
<strong>und</strong> auch sein Schiff schwimmt ´kostenlos´ auf dem Wasser (aber<br />
eben nur solang leichter als das verdrängte Medium). Der alte<br />
Newton wird bemüht mit seinem Gesetz von Aktion <strong>und</strong> Reaktion -<br />
aber es zieht nicht, weil Luft keine Balken hat. Gesetze <strong>und</strong> Formeln<br />
vieler bekannter <strong>Physik</strong>er werden bemüht, die sehr wohl Teilaspekte<br />
der Strömungslehre zutreffend beschreiben - aber Auftrieb existiert<br />
22
nicht aufgr<strong>und</strong> von Formeln, sondern ergibt sich nur aus der realen Bewegung realer Teilchen. Darum<br />
können Ursache <strong>und</strong> Wesen des Auftriebs nur durch Beschreibung realer Prozesse erkannt werden.<br />
Ein letztes Mal<br />
In meiner Website habe ich wiederholt den Prozess des Auftriebs beschrieben, z.B. anhand dieser<br />
Animation bzw. drei Bilder daraus in 05.04.03. Zu Beginn sind Luftteilchen markiert, welche in<br />
vertikaler Linie benachbart sind. Noch vor Eintreffen der Tragfläche werden diese zur Nase hin<br />
´gesaugt´, sogar von unterhalb (A). Die Lufteilchen fliegen oben herum schneller (B), nicht aber um<br />
sich am Ende nur wieder mit vorigem Nachbarn zu treffen, sondern viel weiter nach rückwärts (D).<br />
Luftteilchen unten werden anfangs nach hinten beschleunigt (A), dann in einer schmalen Grenzschicht<br />
an der Tragfläche nach vorn mit genommen (C), am Ende aber wieder nach hinten weg gesaugt (E).<br />
Es kommt hier kein sauberer Wirbel zustande (bestenfalls außen am Ende der Tragfläche) <strong>und</strong> schon<br />
gar keine Zirkulation.<br />
Nachfolgend werde ich den Prozess des Auftriebs an Tragflächen noch einmal sehr detailliert<br />
beschreiben. Zum generellen Thema <strong>Äther</strong>-<strong>Physik</strong> hat das wiederum keinen direkten Bezug, aber es<br />
lässt sich hier aufzeigen, dass eine ´Störung´ (wie Maurer sagen würde) im weiten Umfeld des<br />
Mediums Konsequenzen hat. Konsequenzen <strong>und</strong> Nebenwirkungen dieser Bewegungsabläufe lassen<br />
sich am Beispiel der Tragfläche sehr gut erkennen <strong>und</strong> diese haben Bedeutung überall wo<br />
tragflächen-ähnliche Elemente eingesetzt werden (z.B. in Pumpen oder Turbinen) <strong>und</strong> etwas darüber<br />
hinaus. In einzelnen Schritten sind dazu nun jeweils Ursache <strong>und</strong> Wirkung darzustellen.<br />
Auslösendes Element<br />
In Bild 05.04.04 ist schematisch der Querschnitt durch eine Tragfläche (gelb) dargestellt. Von<br />
Interesse ist zunächst der hintere Teil, welcher im Prinzip ein Dreieck (A-B-C) darstellt. Als Höhe<br />
dieses Dreiecks sind 0.3 m (H = 0.3) <strong>und</strong> als Länge 1.8 m (L = 1.8) unterstellt. Das Verhältnis von<br />
Länge zu Höhe ist hier also 6:1. Während sich die Tragfläche um diese Länge (B-C) nach links im<br />
Raum bewegt, können Luftteilchen diese Höhendifferenz nach unten fallen. Das ist auslösendes<br />
Moment aller weiteren Prozesse.<br />
Andere Werte sind hier grob in der Weise angesetzt, dass sich einfache Berechnungen ergeben. Bei<br />
D ist beispielsweise der ´Aktionsradius´ (roter Kreis) eines Luftteilchens (roter Punkt) skizziert (bzw.<br />
deren maximaler Weg binnen einer Sek<strong>und</strong>e). Die molekulare Geschwindigkeit dieser Teilchen ist<br />
r<strong>und</strong> 450 m/s (VM = 450). Teilchen fliegen nicht nur gerade aus, sondern treffen sich im Durchschnitt<br />
jeweils diagonal, z.B. wenn sie<br />
Schall transportieren. Darum ist<br />
zunächst als Vorwärts-Bewegung<br />
eine Zickzack-Linie <strong>und</strong> eine<br />
mittlere Bewegungsmöglichkeit mit<br />
Schallgeschwindigkeit von r<strong>und</strong> 300<br />
m/s (VS = 300) unterstellt. Die Höhe<br />
H von 0.3 m würde darum eine<br />
Millisek<strong>und</strong>e beanspruchen (TH = 1<br />
MS).<br />
Die Geschwindigkeit der Tragfläche<br />
in Längsrichtung wird mit halber<br />
Schallgeschwindigkeit unterstellt,<br />
also r<strong>und</strong> 150 m/s (VL = 150). Zur<br />
Überbrückung der Länge von 1.8 m<br />
sind somit 12 Millisek<strong>und</strong>en<br />
erforderlich (TL = 12 MS).<br />
Ausdünnung vertikal<br />
Über dem Scheitelpunkt der Tragfläche sind stellvertretend für alle Luftteilchen sechs Partikel (rote<br />
Punkte) eingezeichnet (von A bis E). Wenn sich die Tragfläche 12 Millisek<strong>und</strong>en weiter nach links<br />
bewegt, haben diese Partikel mehr Raum (von C bis F). Im Umfang von Höhe H können sie nach<br />
unten in Leere vordringen. Über A finden Kollisionen nach normaler Distanz (ND) statt, über C ist die<br />
Distanz zwischen Kollisionen länger (LD).<br />
23
Über der Tragfläche entsteht damit ein Bereich geringerer Dichte. Gleiche Anzahl Partikel in größerem<br />
Volumen bedeutet zugleich weniger Druck. Anstelle eines ´normalen´ atmosphärischen Drucks mit<br />
1000 Millibar (NP = 1000) ergäben sich hinten über der Tragfläche ein geringerer Druck, rechnerisch<br />
also ´Tiefdruck´ von nur noch 917 Millibar (TP = 917).<br />
Im vorletzten Kapitel 05.02. ´Drei Mal Sog-Effekt´ wurde bei Bild 05.02.02 dieser Prozess beschrieben,<br />
wobei dort Bewegung in horizontaler Richtung in eine relative Leere hinein betrachtet wurde (während<br />
hier der analoge Prozess in vertikaler Richtung abläuft). Im Prinzip fällt der erste Partikel in die Leere<br />
(hier an die nach unten ausweichende Trägflächen-Oberseite) <strong>und</strong> kommt verspätet zurück zur<br />
Kollision mit dem nächsten Partikel. Nach jeweils ´zwei Zügen´ rückt ein Partikel nach, so dass sich<br />
der ´Sogbereich´ nach oben ausweitet.<br />
Die Aufwärts- <strong>und</strong> Abwärtsbewegungen erfolgen nicht nur in der Senkrechten, sondern per Zickzack,<br />
also mit Schallgeschwindigkeit. Nach je zwei Bewegungen rückt die ´Information´ (mehr Leere) nach<br />
oben, d.h. mit halber Schallgeschwindigkeit wandert die Ausdünnung der Dichte bzw. der geringere<br />
Druck nach oben (VP = 150). Da hier auch die Flug-Geschwindigkeit (VL) mit halber<br />
Schallgeschwindigkeit bzw. 150 m/s unterstellt ist, wandert die Grenze der Ausdünnung diagonal nach<br />
hinten-oben. Dieser Bereich geringerer Dichte ist hier rot hervor gehoben.<br />
Wind horizontal<br />
In diesem Bereich relativer Leere erfolgen aber nicht nur vertikale Bewegungen mit längerer Distanz<br />
zwischen Kollisionen, auch die horizontale Bewegungsmöglichkeiten ändern sich, wie in Bild 05.04.05<br />
schematisch dargestellt ist.<br />
Wenn ein Partikel an der Grenze zum ausgedünnten Bereich zufällig nach rechts gestoßen wird, kann<br />
er gleichfalls länger fliegen bis zur nächsten Kollision (z.B. bei G), entsprechend um ein Sechstel<br />
weiter. Solche Partikel kehren verspätet zur erneuten Kollision (z.B. bei H) zurück, so dass alle Orte<br />
von Kollisionen (z.B. bei I) entsprechend nach rechts verlagert werden.<br />
Ein Partikel bei A hat bis zum Ende<br />
der Tragfläche die meisten<br />
Kollisionen im ausgedünnten<br />
Bereich. Dieser Partikel landet nicht<br />
nur bei C aufgr<strong>und</strong> seines vertikalen<br />
Fallens, sondern wird - aufgr<strong>und</strong><br />
Verlagerung seiner Kollisions-Orte -<br />
zugleich in horizontaler Richtung<br />
nach K wandern.<br />
In der Moment-Aufnahme dieses<br />
Bildes wird bei A die Verdünnung<br />
ausgelöst, die im weiteren Verlauf<br />
aber mit dem Flugzeug nach links<br />
wandert, so dass der aktuell bei A<br />
befindliche Partikel ab sofort<br />
tatsächlich in die achterliche Leere<br />
hinein fallen wird.<br />
Horizontale Bewegungen laufen unter gleichen Bedingungen ab wie vorige vertikale Bewegungen.<br />
Hier ist darum die Linie F-K gegenüber der Senkrechten gleich angewinkelt wie die Tragflächen-<br />
Oberseite zur Waagrechten (Winkel A-C-B ist gleich Winkel K-F-C). Dieses vertikale Dreieck ist um<br />
ein Sechstel (um H = 0.3) länger, so dass die Distanz C-K auch etwas länger als die Höhe der<br />
Tragfläche ist.<br />
Um diese 0.35 m wandert der Partikel bei A nach rechts binnen dieser 12 Millisek<strong>und</strong>en. Die<br />
Geschwindigkeit dieser Bewegung ist etwa 0.03 m je Millisek<strong>und</strong>e bzw. 30 m/s (VW = 30). Aufgr<strong>und</strong><br />
´Sogwirkung´ ergibt sich also direkt über dem abfallenden Teil der Tragfläche ein Wind von r<strong>und</strong> 100<br />
24
km/h. Selbst wenn bei Punkt A kein Wind gegeben ist (dortiges VW = 0), entsteht eine Strömung<br />
gegen die Bewegung der Tragfläche, der bei ihrem Ende einem beachtlichen Sturm entspricht.<br />
In diesem Bild ist bei M der ´Aktionsradius´ eines ´ruhenden´ Partikels skizziert (z.B. weit vor der<br />
Tragfläche), welcher bis zur nächsten Kollision eine Distanz von 0.3 Längeneinheiten aufweist (KD =<br />
0.3, entsprechend dem hier dargestellten Raster). Bei N ist der entsprechende Aktionsradius eines<br />
Partikel im ausgedünnten Bereich dargestellt, welche nach unten <strong>und</strong> hinten (rote Sichel) ausgeweitet<br />
ist, indem dorthin die Distanz bis zur nächsten Kollision 0.35 Einheiten entspricht (KD = 0.35).<br />
Diese Darstellung ist vergleichbar zu den früher eingeführten ´Bewegungsmuster bzw. -typen´ für<br />
ruhende Partikel <strong>und</strong> für Partikel in unterschiedlich schnellen Strömungen. Analog dazu wäre der<br />
Partikel in normaler Umgebung als Bewegungstyp O zu kennzeichnen (nach Kollision befindet er sich<br />
irgendwo auf einer Position des r<strong>und</strong>en Kreises). Ein Partikel hinten über der Tragfläche wäre als Typ<br />
P zu kennzeichnen (nach Kollision befindet er sich irgendwo auf dieser Kurve, die nach rechts-unten<br />
ein Sechstel weiter reicht).<br />
Tatsächlich Wind<br />
An der diagonalen Grenzlinie des ausgedünnten Bereichs müssten also Partikel augenblicklich von 0<br />
auf 100 km/h beschleunigen. Das ist kein Problem, weil alle Partikel bei frontaler Kollision von 0 auf<br />
1500 km/h ´beschleunigen´. Dieser Wind setzt aber nicht augenblicklich erst an der Grenzlinie ein,<br />
weil jeder nach achtern davon fliegende Partikel relative Leere hinterlässt. Die horizontale Bewegung<br />
ergibt natürlich auch eine fortschreitende Ausdünnung dieses Bereichs nach vorn.<br />
In Bild 05.04.06 links ist diese sek<strong>und</strong>äre Ausdünnung bis zu einer Linie senkrecht über dem Scheitelpunkt<br />
der Tragfläche (A) dunkelrot markiert. Für sechs Luftschichten sind hier Geschwindigkeiten des<br />
jeweiligen Windes (VW) eingezeichnet, wobei sie als einfacher Durchschnitt ihres Weges vor <strong>und</strong><br />
nach der Grenzlinie grob ermittelt sind. Es ergeben sich damit von oben nach unten zunehmend<br />
schnellere Strömungen von z.B. 3, 7, 12, 18, 24 bzw. 30 m/s.<br />
Vorige vertikale Ausdünnung ergaben sehr wohl eine Wanderbewegung von Teilchen, indem diese<br />
insgesamt nach unten versetzt wurden. Das kann aber nicht als Wind bezeichnet werden, weil jedes<br />
Teilchen unerbittlich an der Oberfläche reflektiert wird - <strong>und</strong> keines (aufgr<strong>und</strong> dieser Bewegungen) aus<br />
diesem lokalen Bereich (in den Flügel hinein) verschwindet.<br />
Die horizontale Bewegung stellt dagegen echten Wind dar, indem die Teilchen nach hinten<br />
auswandern. Sie werden nicht an einem bestimmten Punkt (wie voriger Oberfläche) reflektiert,<br />
sondern kollidieren möglicherweise erst viel später. Möglicherweise verschwinden einzelne Partikel<br />
auch ganz aus ihrem Herkunftsbereich, weil weit achteraus noch immer relative Leere gegeben ist<br />
bzw. dieser Wind noch lange weiter läuft. Es sei auch daran erinnert, dass nicht nur einzelne Partikel,<br />
sondern ganze Pulks in unabdingbar gegebene ´leere Blasen´ fallen (siehe vorletztes Kapitel).<br />
Diese horizontale Strömungskomponente<br />
endet also<br />
keinesfalls über der Hinterkante<br />
des Flügels <strong>und</strong> sie<br />
setzt vorn auch nicht erst an<br />
obiger Grenzlinie ein. Die<br />
Ausdünnung nach vorn wird<br />
bei diesem ´echten Wind´<br />
auch nicht nur mit halber<br />
Schallgeschwindigkeit (wie bei<br />
der vertikalen Ausdünnung)<br />
statt finden. Diese<br />
´Information´ (Kollisionspartner<br />
wandern achteraus) ist vielmehr augenblicklich gegeben für jeden zufällig nach hinten<br />
gestoßenen Partikel, d.h. wandert mit Schallgeschwindigkeit nach vorn.<br />
In diesem Bild rechts sind die Geschwindigkeiten der Luftschichten als Wanderungsbewegung von<br />
Partikeln dargestellt, welche ursprünglich senkrecht übereinander benachbart waren. Diese<br />
Darstellung entspricht also der schwarzen Linie bzw. Kurven obiger Animation bzw. in Bild 05.04.03.<br />
25
Von oben nach unten ist der Wind schneller <strong>und</strong> die Partikel wandern über der sich nach links<br />
bewegenden Tragfläche achter aus, in den unteren Bereichen wesentlich schneller als in oberen<br />
Schichten.<br />
Sog schneller Bewegung<br />
Zwischen benachbarten Strömungen unterschiedlicher Geschwindigkeit existiert Sogwirkung, wie<br />
ausführlich im erwähnten Kapitel 05.02. ausgeführt wurde. Zwischen den dort beteiligten<br />
Bewegungstypen (wie auch oben beim ´Aktions-Radius´ bzw. -Typ P in vorigem Bild 05.04.05) finden<br />
vorwiegend Begegnungen in Form von ´Auffahr-Kollisionen´ statt. Einerseits wird damit die jeweils<br />
schnellere Strömung zusammen gedrückt (bzw. gebeugt), andererseits fallen Partikel zufällig in<br />
schnellere Strömung hinein <strong>und</strong> werden widerstandslos aufgenommen, erhöhen deren Dichte <strong>und</strong><br />
auch Geschwindigkeit. Diese Vorgänge finden nicht nur hinsichtlich einzelner Partikel statt, sondern<br />
aufgr<strong>und</strong> der allgemeinen Leere <strong>und</strong> ungleichen Verteilung in Gasen auch in ganzen Paketen.<br />
Dieser Effekt tritt überall im gesamten Volumen dieser Strömungen auf, also auch in diesem Bereich<br />
oberhalb der Tragfläche. Vorige Rechnereien hinsichtlich Druck <strong>und</strong> Geschwindigkeit mögen formal<br />
richtig sein, können aber niemals die realen Vorgänge exakt widerspiegeln. Durch den bekannten <strong>und</strong><br />
höchst wirkungsvollen ´Sog-Effekt schneller Strömungen´ (siehe Hurrikan usw.) wird die Strömung<br />
entlang der Oberfläche wesentlich schneller sein <strong>und</strong> auch die Dichteverteilung wird sehr viel<br />
ausgeprägter sein.<br />
Wirbel-Schleppe<br />
An der Hinterkante der Tragfläche existiert also eine sturm-ähnliche Strömung rückwärts-abwärts. Sie<br />
trifft dort auf Luft der Tragflächen-Unterseite, die ´ruhend´ ist bzw. etwas turbulent aufgr<strong>und</strong> ihrer<br />
Haftung am Flügel. Die Strömung von oben prallt auf die untere Luftmassen <strong>und</strong> komprimiert diese.<br />
Dieser Prozess erfolgt auf beiden Seiten des Rumpfes, so dass der erhöhte Druck unten nur seitlichauswärts<br />
entspannen kann.<br />
Umgekehrt ´zieht´ diese Abwärtsbewegung weiterhin Luft von oben nach, wobei allerdings zugleich<br />
vorige Ausdünnung nach oben weiter wandert. Zufluss kann also nur aus relativ ruhender Luft seitlicheinwärts<br />
erfolgen, wobei alle Strömungen zugleich immer nach rückwärts fließen. Damit werden<br />
beidseitig diese Wirbelwalzen gebildet, die eindrucksvoll in obigem Bild 05.04.01 bei E <strong>und</strong> F zu sehen<br />
sind.<br />
Auch diese Wirbel grenzen r<strong>und</strong>um an langsamere Bewegung, womit auch dort wieder die<br />
Sogwirkung der jeweils schnelleren Strömung auftritt. Diese Wirbelschleppen bilden praktisch zwei<br />
gegenläufige Tornados inklusiv deren Selbstbeschleunigung. Ein großes Flugzeug verwirbelt damit<br />
den Luftraum für Minuten - aber dieser Nebeneffekt ist nachfolgende, hinderliche Erscheinung <strong>und</strong><br />
keinesfalls dem Auftrieb vorausgehende Ursache.<br />
Auftrieb entsteht tatsächlich an diesem hinteren Teil der Tragfläche, indem unten nahezu normaler<br />
atmosphärischer Druck anliegt, während oben Wind über die Oberfläche schräg abwärts streicht.<br />
Dessen statischer Druck ist sehr viel geringer <strong>und</strong> die Druckdifferenz wirkt als aufwärts gerichtete<br />
Kraft. Allerdings erfolgt der Auftrieb in wesentlichem Umfang am vorderen Teil der Tragfläche, so dass<br />
die dortigen Prozesse nun zu diskutieren sind.<br />
Vorauseilende Information<br />
In Bild 05.04.07 ist wiederum die gelbe Tragfläche eingezeichnet <strong>und</strong> darüber die primäre (vertikale)<br />
Ausdünnung hinten-oben hellrot markiert. Das Profil der Tragfläche ist (im Prinzip) nach hinten ein<br />
Dreieck, das etwa drei Viertel (B-C) der Gesamtlänge einnimmt, während die vordere R<strong>und</strong>ung etwa<br />
ein Viertel des Querschnitts lang ist. Der Bereich sek<strong>und</strong>ärer (horizontaler) Ausdünnung ist wiederum<br />
dunkelrot markiert, nun allerdings weiter nach vorn ausgeführt.<br />
Es wurde oben zurecht unterstellt, dass die Ausbreitung der Ausdünnung (bzw. oben auch in<br />
übertragenem Sinn als ´Information´ bezeichnet) nach vorn mit Schallgeschwindigkeit erfolgt. Als<br />
eindeutiger Beweis dafür kann geltend gemacht werden, dass Auftrieb bei Flugzeugen mit<br />
Überschallgeschwindigkeit nicht mehr auftritt. Jedes Tragflächen-Profil hat eine spezielle Kennlinie<br />
hinsichtlich Geschwindigkeit <strong>und</strong> Auftriebskraft. Steigende Geschwindigkeit bedeutet erhöhte<br />
Auftriebskraft, welche aber bei jeweils überhöhter Geschwindigkeit reduziert ist bzw. vollkommen<br />
verschwindet.<br />
26
Ausgangspunkt der Überlegungen<br />
war, dass die<br />
primäre Auslösung des<br />
Auftriebs beim Scheitel der<br />
Tragfläche (B) beginnt <strong>und</strong><br />
gegen Ende der Tragfläche<br />
(C) deren Wirksamkeit voll<br />
ausgebildet ist. In diesem<br />
Beispiel wurde unterstellt,<br />
dass dieses Flugzeug mit<br />
halber Schallgeschwindigkeit<br />
fliegt. Da obige ´Information´<br />
mit Schallgeschwindigkeit<br />
durch den Raum vorwärts<br />
läuft, eilt sie mit halber<br />
Schallgeschwindigkeit dem<br />
Flieger voran. Hier wurde nun<br />
unterstellt, dass sie<br />
wenigstens drei dieser Viertel<br />
vor dem primären Auslösepunkt (B) wirksam wird.<br />
Aus vorigem Bild 05.04.06 wurden die Linien rechts hier noch einmal eingezeichnet. Sie stellen die<br />
´Verzerrung´ senkrechter Nachbarn durch den ausgelösten Wind dar. Diese Kurven wurden nach vorn<br />
´extrapoliert´, d.h. die jeweilige Differenz zur Senkrechten hin gemittelt. Allerdings ist zu beachten,<br />
dass stärkerer Wind auch stärkeren ´Sog´ (durch Verlagerung seiner Kollisions-Orte) bedeutet <strong>und</strong><br />
damit stärkere Auswirkung für Partikel weiter vorn hat. Je größer die Ordnung <strong>und</strong> Geschwindigkeit<br />
einer Strömung ist, desto weniger negative Kollisionen treten auf <strong>und</strong> desto widerstandsloser werden<br />
nachfolgende Partikel folgen können.<br />
Sog durch Leere <strong>und</strong> schnelle Strömung<br />
Der ausgedünnte Raum bzw. korrespondierend dazu die jeweiligen Windgeschwindigkeiten greifen<br />
also nicht linear voraus in den Raum, vielmehr wirkt intensive Bewegung entsprechend stärker in den<br />
Raum vor der Tragfläche hinein. Die maximale Geschwindigkeit ist direkt entlang der Tragflächen-<br />
Oberseite gegeben, darum greift ihr ´Sog´ auch vor die Nase nach unten-vorwärts. Dieser Wind ´zieht´<br />
noch immer keine Partikel nach sich her, vielmehr bietet er immer nur nachfolgenden Partikeln<br />
Freiraum, in welchen diese rein zufällig hinein gestoßen werden - hier eben auch von vorn-unten über<br />
die Nase aufwärts.<br />
In Bild 05.04.08 sind wiederum<br />
diese ´vertikale Wind-<br />
Kurven´ eingezeichnet, zur<br />
Orientierung nun zusätzlich<br />
auch die Luftschichten durch<br />
´horizontale Kurven´ verdeutlicht.<br />
Je nach Windgeschwindigkeit<br />
sind die<br />
Teilbereiche farblich abgestuft,<br />
von ruhender Luft (dunkelblau)<br />
zur schnellsten Strömung<br />
(hellblau).<br />
Wie bei den unterschiedlich<br />
schnellen Strömungen im<br />
hinteren Bereich der<br />
Tragfläche wirkt die starke<br />
Strömung entlang des<br />
vorderen Teils wiederum als starker ´Sog´ hinsichtlich benachbarter Strömung. Zudem ist dort nun die<br />
Oberfläche gekrümmt <strong>und</strong> an diesen ist der Sog-Effekt besonders wirksam.<br />
Stromfäden sind immer gekrümmt hin zur schnelleren Strömung <strong>und</strong> auch diese wird gekrümmt - <strong>und</strong><br />
kann nun entsprechend widerstandslos um diese Kurve herum fliegen (wie im Kapitel 05.02 ´Sog´ bei<br />
27
Bild 05.02.05 detailliert beschrieben). Aus Sicht der von unten kommenden Strömung tritt diese<br />
Oberfläche ständig weiter zurück (analog bzw. bis hinter dem Scheitelpunkt) <strong>und</strong> es entsteht somit<br />
zusätzlich relative Leere mit entsprechender Sogwirkung. Die Krümmung des Profils in diesem<br />
Bereich ist kritisch hinsichtlich des Auftriebs <strong>und</strong> muss darum auf die gewünschte Flug-<br />
Geschwindigkeit abgestimmt sein.<br />
Ordnungsfaktor Wand<br />
Wiederholt habe ich auf die Funktion der Wände bei Strömungen hingewiesen. Das abfallende Ende<br />
der Tragfläche stellt relative Leere dar <strong>und</strong> wurde oben als auslösendes Moment für vertikale<br />
Ausdünnung beschrieben. Für die horizontale Bewegung ist eine entsprechende Wand nach<br />
rückwärts nicht gegeben, so dass sich wirklicher Wind mit Wanderbewegung von Partikeln ergeben<br />
kann.<br />
Im freien Raum können alle lokale Bereiche relativer Leere von allen Seiten her aufgefüllt werden. Wie<br />
im gr<strong>und</strong>legenden Kapitel 05.02. bei Bild 05.02.05 bereits ausführlich beschrieben wurde, kann aber<br />
eine Leere entlang einer Wand nur von außen oder entlang der Wand aufgefüllt werden. Das trifft hier<br />
entlang der gesamten Oberfläche zu: hinter dem Scheitelpunkt tritt relative Leere auf, die sich<br />
fortpflanzt als starker Wind weiter nach vorn. Für jeden nachfolgenden Partikel stellt dessen schnelles<br />
Vorauseilen ebenfalls relative Leere dar - <strong>und</strong> eben diese kann niemals von der Wand her aufgefüllt<br />
werden, bleibt also fortwährend erhalten.<br />
Minimaler <strong>und</strong> maximaler statischer Druck<br />
Weil vorn an <strong>und</strong> über der Nase der ´Sog´ nur von vorn-unten aufgefüllt werden kann <strong>und</strong> die<br />
gebeugte Strömung widerstandslos um die gekrümmte Oberfläche fließen kann, tritt also gerade über<br />
diesem Teil der Tragflächen-Oberseite maximale Geschwindigkeit auf. Nicht nur direkt an der<br />
Oberfläche, sondern auch in Luftschichten oberhalb ist dort jeweils deren schnellste Bewegung<br />
gegeben. In diesem hellen Bereich vorn-aufwärts ist in allen Schichten darum auch jeweils der<br />
geringste Druck quer zur Strömung gegeben. Dort also liegt an der Oberfläche der geringste statische<br />
Druck an. Die Luft weicht der vorwärts fliegenden Tragfläche tatsächlich nach oben aus bzw. diese<br />
fliegt gegen geringsten Druck an.<br />
Auf der Unterseite drückt im Prinzip der gesamte atmosphärische Druck. Allerdings ist auch dort die<br />
Luft nicht vollkommen ruhig, sondern wird etwas angesaugt, dann mitgerissen durch Haftung <strong>und</strong><br />
hinten hinaus wieder etwas beschleunigt. Es ist also auch von unten nicht der komplette<br />
atmosphärische Druck durchgängig wirksam. Die Differenz des statischen Drucks zwischen Ober- <strong>und</strong><br />
Unterseite der Tragfläche ergibt die Auftriebskraft.<br />
Berechnung des Auftriebs<br />
Zur Berechnung dieser Kraft werden vielfältige Formeln verwendet. In der Zirkulationstheorie tritt z.B.<br />
´Zirkulation´ als Faktor auf (aus der achterlichen Wirbelschleppe abgeleitet bzw. praktisch der<br />
Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Ober- <strong>und</strong> Unterseite entsprechend). Andere Berechnungen<br />
unterstellen, dass Auftriebskraft entsprechend zur abwärts gedrückten Luftmasse sei (eine rein<br />
mechanische Vorstellung, welche die Wirkung von Sog völlig unbeachtet lässt). Meist werden Cw- <strong>und</strong><br />
Ca-Werte als Faktoren eingesetzt (die aber für jedes Profil <strong>und</strong> jeden Anstellwinkel empirisch ermittelt<br />
sind). Meist tritt Dichte des Mediums als Faktor auf (wo vermutlich eher Druck maßgeblich ist).<br />
Geschwindigkeit wird stets im Quadrat angesetzt (möglicherweise eine zu starke Vereinfachung).<br />
Unstrittig dürfte nur die wirksame Fläche als Faktor des Gesamtauftriebs sein.<br />
Alle Formeln werden aber der Tatsache nicht gerecht, dass an der Grenze zur Schallgeschwindigkeit<br />
keinerlei Auftrieb mehr gegeben ist. Ich möchte darum einen Ansatz für Berechnungen anbieten,<br />
welche aus den Ursachen des Auftriebs abgeleitet ist (mit Bezug auf obige Bildern 05.04.04 <strong>und</strong><br />
05.04.05).<br />
Hinter dem Scheitelpunkt (A) des Profils kann Luft nach unten fallen auf einer Strecke H während der<br />
Zeit TL (bis die Tragfläche den Weg L nach vorn gewandert ist). Der waagrechte Wind entspricht<br />
dieser Abwärtsgeschwindigkeit plus einem Zuschlag in Relation H / L (obiges Sechstel), so dass sich<br />
in diesem Beispiel ein Wind von 30 m/s im Raum ergibt.<br />
Dieser Wind füllt die hinten kontinuierlich auftretende Leere (teilweise) auf über die Distanz L hinweg.<br />
Per Sog wird von vorn die entsprechende Masse Luft angesaugt, was allerdings über die wesentlich<br />
28
kürzere Distanz vor dem Scheitelpunkt erfolgen muss. Der Vorderteil des Profils wurde hier mit einem<br />
Drittel des hinteren Teils L angenommen, also wird vorn ein Wind dreifacher Stärke herrschen, hier<br />
also von 90 m/s bzw. r<strong>und</strong> 300 km/h. Für die Oberfläche insgesamt ergäbe sich damit eine<br />
Durchschnittsgeschwindigkeit von 45 m/s.<br />
Nun kann (mit Bernoulli) der dynamische Druck errechnet werden, an der Unterseite mit der Flug-<br />
Geschwindigkeit von 150 m/s <strong>und</strong> an der Oberseite zuzüglich dieses Windes, also mit 195 m/s.<br />
Anstatt dieses Faktors von 195 / 150 = 1.3 wird Geschwindigkeit im Quadrat gerechnet, also ergäbe<br />
sich ein Faktor von 38.025 / 22.500 = 1.7 für den dynamischen Druck. Umgekehrt dazu verhält sich<br />
der verbleibende statische Druck, also mit Faktor von etwa 1 / 1.7 = 0.6 bzw. einer Differenz von 0.4<br />
zugunsten der Oberseite.<br />
Bei atmosphärischem Druck von einer Tonne je Quadratmeter würde sich Auftriebskraft von r<strong>und</strong> 400<br />
kg/qm Tragfläche ergeben. Obige Tragfläche ist 2.4 m lang <strong>und</strong> hätte bei z.B. 20 m Spannweite eine<br />
Fläche von 48 qm, somit Auftrieb von 19.600 kg - was zu überprüfen wäre (durch andere, weil mir<br />
Rechnen keinen Spaß macht). Es wäre z.B. interessant diese Überlegungen zu prüfen auch<br />
hinsichtlich des Ca-Wertes bei unterschiedlichem Anstellwinkel: der Scheitelpunkt wandert dabei nach<br />
vorn, somit die Relation von vorderem zu hinterem Teil des Profils sowie die Relation von H zu L.<br />
Schallgrenze<br />
Bei diesem Beispiel wurde vorn ein Wind von 90 m/s pauschal ermittelt. Der vordere Teil ist 0.3 m<br />
hoch <strong>und</strong> 0.6 m lang, das Flugzeug fliegt 150 m/s schnell, so dass die Luft schon durchschnittlich mit<br />
75 m/s nach oben ausweichen muss. Nur wenn tatsächlich solch hohe Windgeschwindigkeiten an der<br />
Nase zustande kommen, können die minimalen Cw-Wert von Tragflächen auftreten (ein Rohr von 3<br />
cm Durchmesser bzw. 7 cm^2 weist mehr Widerstand auf als dieses 2.4 mal 0.3 m großes Profil mit<br />
etwa 3.200 cm^2).<br />
Wenn dieses Flugzeug schneller fliegen soll, müsste die Relation von Höhe zu Länge reduziert sein,<br />
d.h. flacheres Profil eingesetzt werden. Die an der Nase erforderliche Geschwindigkeit muss aber<br />
schon weiter vorn aufgebaut werden. Die ´Information´ des Windes bzw. seiner Sogwirkung eilt aber<br />
nur mit Schallgeschwindigkeit durch den Raum. Spätestens wenn das Flugzeug selbst mit dieser<br />
Geschwindigkeit fliegt, kann kein ausweichender Wind mehr aufgebaut werden.<br />
Das Flugzeug schiebt dann plötzlich eine ´Bugwelle´ dichter Luft vor sich her, d.h. beschleunigt<br />
umgebende Luft nach vorn. Natürlich löst sich dieser Bereich hoher Dichte wieder auf, wobei die<br />
vorwärts gestoßene Luft nur wieder etwas langsamer wird. Es kommt Turbulenz auf, aber nicht mehr<br />
geordnete Windströmung entlang der Oberfläche, die Voraussetzung für Auftrieb ist.<br />
Theorie des Auftriebs<br />
In Bild 05.04.09 sind vorige<br />
Wind- bzw. Druckbereiche<br />
noch einmal dargestellt, nun<br />
aber sind die farblichen<br />
Abstufungen geglättet. Die<br />
Bewegungsabläufe <strong>und</strong><br />
Effekte sind per Pfeile<br />
markiert. Diese Theorie des<br />
Auftriebs soll hier noch einmal<br />
kurz zusammen gefasst<br />
werden, in verschiedenen<br />
Schritten von der Ursache bis<br />
zur letztlichen Wirkung.<br />
Vorweg ist anzumerken, dass<br />
´Sog´ niemals ´ziehend oder<br />
anziehend´ wirkt, sondern<br />
zufällig dorthin gestoßenen<br />
Partikeln lediglich die<br />
29
Möglichkeit bietet, längere Distanz bis zur nächsten Kollision zu fliegen. Darüber hinaus können<br />
Partikel dorthin dichter beisammen <strong>und</strong> in besser geordneter Struktur strömen. In diesem Sinne ist<br />
nachfolgend der Begriff ´Sog´ zu verstehen.<br />
A. Auslösende Ursache des Auftriebs ist die nach hinten abfallende Oberfläche der Tragfläche, welche<br />
während ihrer Vorwärtsbewegung fortwährend einen leeren Raum erzeugt. In diesen fallen Partikel in<br />
vertikaler Richtung hinunter. Sie werden an der Oberfläche reflektiert, kehren aber erst verspätet nach<br />
oben zurück.<br />
B. Umgekehrt wird damit der Raum über dieser originären Leere ausgedünnt, indem sich die Orte aller<br />
Kollisionen nach unten verlagern, wobei die Wege zwischen Kollisionen länger werden. Der Bereich<br />
geringerer Dichte weitet sich nach oben mit halber Schallgeschwindigkeit aus.<br />
C. In diesen ausgedünnten Bereich fallen Partikel auch in horizontaler Richtung, wobei die Wege<br />
zwischen Kollisionen entsprechend länger werden. Diese Bewegung nach hinten wird durch keine<br />
Oberfläche begrenzt, so dass Wanderbewegung eintritt, d.h. echte Strömung entsteht. Da die<br />
Ausdünnung von unten nach oben wächst, kann unten dieser Wind früher einsetzen <strong>und</strong> sich stärker<br />
entwickeln als in den Luftschichten oberhalb davon.<br />
D. In benachbarten Strömungen unterschiedlicher Geschwindigkeit wirken jeweils schnellere<br />
Strömungen wie Sog auf benachbarte, so dass Partikel aus langsameren Strömungen widerstandslos<br />
in die schnellere Strömung aufgenommen werden. Die unteren Strömungen werden damit dichter <strong>und</strong><br />
beschleunigt.<br />
E. Diese achterlich auswandernden Winde stellen nach vorn ebenfalls Sog dar bzw. hinterlassen<br />
relative Leere, welche sich mit Schallgeschwindigkeit nach vorn ausbreitet. Diese Leere kann entlang<br />
der Oberfläche nur von oben <strong>und</strong> besonders von vorn aufgefüllt werden. Obwohl Wind auch weit über<br />
der Tragfläche herrscht, ist dieser an der Oberfläche sehr viel stärker ausgeprägt.<br />
F. Die sehr starke Strömung entlang der vorderen Oberseite erzeugt entsprechend starke Sogwirkung<br />
bis unterhalb der Nase. Die zur Auffüllung der achterlichen Leere nach hinten-unten abfließende<br />
Luftmasse muss vorn auf viel kürzerer Distanz aufwärts ´gesaugt´ werden.<br />
G. Bereiche weiter vorn weisen zunächst geringere Geschwindigkeiten auf, die wiederum beugend,<br />
verdichtend <strong>und</strong> beschleunigend auf die schnelle Strömung an der Oberfläche wirken. Entlang der<br />
Krümmung über <strong>und</strong> hinter der Nase kann die gebeugte Strömung widerstandslos fließen.<br />
H. An der Unterseite verbleibt die Luft nicht vollkommen ruhend, im wesentlichen drückt sie aber mit<br />
atmosphärischem Druck gegen die Unterseite.<br />
I. An der Oberseite ist entsprechend zur Strömung der statische Druck auf die Oberfläche reduziert.<br />
Die Differenz beider statischen Drucke entspricht der Auftriebskraft, welche insgesamt aufwärts <strong>und</strong><br />
etwas nach vorn gerichtet ist. Die ´Produktion´ dieses Auftriebs kostet keinen entsprechenden<br />
Energie-Einsatz, weil die ´Abschirmung´ der Oberseite gegen atmosphärischen Druck ausschließlich<br />
auf Sog basiert, der dortige Wind automatisch entsteht, indem Partikel rein zufällig in die jeweilige<br />
relative Leere fallen.<br />
Der Leser möge beurteilen, ob meine Theorie des Auftriebs logische <strong>und</strong> verständliche Erklärung<br />
liefert für Ursache <strong>und</strong> Wirkungen dieses ´Phänomens´ - <strong>und</strong> darf sie dazu gern vergleichen mit<br />
anderen Theorien.<br />
PS. Betreffend Berechnungen siehe auch Kapitel 05.12. ´A380 <strong>und</strong> Auftrieb´.<br />
30
05.05. Vakuum - Sog - Pumpen<br />
Vakuum-Pumpen<br />
Eine Anwendung der Strömungstechnik ist das Leer-Saugen von<br />
Behältern oder die Förderung von Luft aus Räumen heraus. Es sind<br />
vielfältige Lösungen bekannt <strong>und</strong> diese Maschinen erreichen sehr<br />
hohen Wirkungsgrad. Verbesserungen können darum nur marginal<br />
sein, dennoch möchte ich einige Gesichtspunkte aufzeigen, die sich aus<br />
vorigen Kapiteln für diese Anwendungen ergeben.<br />
In Bild 05.05.01 ist beispielsweise <strong>und</strong> sehr schematisch eine Vakuum-<br />
Pumpe mit Schieber-Steuerung dargestellt. Ein Rotor (R, rot) dreht sich<br />
im Uhrzeigersinn. In Aussparungen sind Platten (´Schieber´, grün) radial<br />
verschieblich gelagert, welche mit ihrer äußeren Kante an der Gehäusewand dicht anliegen <strong>und</strong><br />
vorbei gleiten. Diese Gehäusewand ist r<strong>und</strong>, jedoch exzentrisch zur Rotorachse. Zwischen den Platten<br />
ergeben sich damit Räume wechselnden Volumens, bei A zunehmend, bei B maximal, bei C<br />
abnehmend.<br />
Man kann niemals Teilchen eines Gases aus einem Raum heraus ziehen, sondern nur ´Leere´<br />
anbieten, in welche Teilchen von sich aus fallen. Dieser Vorgang erfolgt bei A. Umgekehrt werden die<br />
Partikel bei C wieder aus dem Bereich der Pumpe hinaus gedrückt. Dazwischen bei B findet keine<br />
wesentliche Änderung des Volumens statt, wohl aber wird den Teilchen eine bestimmte Richtung<br />
aufgeprägt.<br />
Nach diesem Prozess arbeiten prinzipiell alle Pumpen. Obwohl relative Leere im Herkunftsbereich<br />
ausschließlich per Sog zu erreichen ist, erhalten Teilchen durch Aufschlagen an den sich bewegenden<br />
Schaufeln einen zusätzlichen Impuls. Bei Hochleistungs-Vakuum-Pumpen wird damit dem Fluid so<br />
viel Wärme zugeführt wie ihrem Energie-Einsatz entspricht - weil eben die Fluid-Förderung aus dem<br />
Herkunftsbereich heraus ´kostenlos´ erfolgt. Aufwand entsteht praktisch nur aus Reibung <strong>und</strong> indem<br />
(bzw. wenn) das Fluid am Auslass in Bereiche höheren Drucks hinein gepresst werden muss (<strong>und</strong><br />
eben für vorige Erwärmung).<br />
Analog zu Tragflächen<br />
Im folgenden soll nun untersucht werden, ob<br />
die Förderung von Fluid ausschließlich durch<br />
Sog zu bewerkstelligen ist bzw. wie Effekte<br />
des Sogs bestmöglich genutzt werden. An<br />
Tragflächen wird Sog optimal genutzt <strong>und</strong><br />
praktisch als ´Nebeneffekt´ fällt Auftrieb an, so<br />
dass eigentlich auch die Förderung von Fluid<br />
als Nebeneffekt machbar sein müsste.<br />
In Bild 05.05.02 ist bei A das Profil einer<br />
Tragfläche skizziert, welche durch ihre<br />
Vorwärtsbewegung im Raum an ihrer<br />
Hinterseite fortwährend einen Bereich von<br />
Leere hinterlässt, in welche die Luft fällt. Im<br />
vorigen Kapitel wurde ausführlich beschrieben,<br />
wie dieser Wind nach vorn wirkt <strong>und</strong> im<br />
Bereich der Nase sogar sein Maximum<br />
erreicht.<br />
Umgekehrt müsste sich gleicher Wind ergeben, wenn die Tragfläche ruhend ist, aber entlang ihrer<br />
Oberfläche ´künstliche´ Leere geschaffen wird. In diesem Bild bei B ist diese Situation schematisch<br />
dargestellt. Das Profil ist so ausgerichtet, dass die Oberseite horizontal verläuft, so dass eine ´Wand´<br />
(rot) darüber hinweg geführt werden kann. Dieser ´Schieber´ (S) kann kontinuierlich über diese Fläche<br />
geführt werden, wenn er um eine Achse gedreht wird. Darum wird dieses Teil im folgenden als ´Rotor´<br />
(R) bezeichnet - bzw. auch seine ´Schaufelblätter´.<br />
31
Im Kreis herum sind dann auch mehrere solcher Elemente einzusetzen (C <strong>und</strong> D). Da die Selbst-<br />
Beschleunigung von Wind am besten entlang gebeugter Oberflächen erfolgt, ist hier die Nase<br />
halbkreisförmig gestaltet. Diese Elemente sind ortsfest installiert <strong>und</strong> die Gestaltung der Unterseite<br />
spielt darum keine Rolle. Wichtig ist allerdings, dass Fluid bestmöglich durch den ´Kanal´ (E) zwischen<br />
den Elementen geführt wird.<br />
Für die Aufwärts-Strömung rechts entlang der konvexen Wand stellt deren Beugung immer wieder<br />
Leere dar. Es sind aber die Reflektionen (F) links an der konkaven Wand entscheidend, weil sie<br />
Impulse für die Beugung der Strömungen ergeben. Durch diese Bewegung entstehen Situationen von<br />
´Auffahr-Kollisionen´ mit ihrer positiver Wirkung von Beschleunigung <strong>und</strong> Verdichtung geordneter<br />
Strömung. Die Formgebung beider Wände zusammen ist also entscheidend für die Stärke des<br />
´künstlichen Winds´.<br />
Axial- <strong>und</strong> Radial-Pumpen<br />
Stator (ortfeste Leitschaufeln oder obige Profile bzw.<br />
Kanäle) <strong>und</strong> Rotor (drehendes Teil, meist mit<br />
Turbinen-Schaufeln) lassen sich unterschiedlich<br />
anordnen, wozu in Bild 05.05.03 drei prinzipielle<br />
Möglichkeiten schematisch skizziert sind (immer<br />
Stator S gelb <strong>und</strong> Rotor R rot gezeichnet, links immer<br />
im Querschnitt <strong>und</strong> rechts im Längsschnitt, das Fluid<br />
ist immer blau markiert).<br />
Bei A wird das Fluid in axialer Richtung geführt. Die<br />
Leitelemente bzw. Kanäle sind im Kreis herum<br />
angeordnet <strong>und</strong> die Schaufeln des Rotors streichen<br />
entlang ihrer Oberfläche bzw. der Auslass-Öffnung<br />
darüber hinweg.<br />
Bei B wir das Fluid seitlich zugeführt <strong>und</strong> nach oben<br />
abgeführt. Es sind nur zwei Kanäle angeordnet, an<br />
deren (in dieser Version relativ kurzen) Oberflächen<br />
ein sternförmiger Rotor entlang streicht. Die<br />
Rotorschaufel links hat gerade einen Kanal passiert<br />
<strong>und</strong> es ist gut zu erkennen, wie dieser das Fluid<br />
hinter sich her zieht (hier z.B. die Schaufel rechtsoben).<br />
Bei C ist die Bewegungsrichtung umgekehrt: oben<br />
mittig wird Luft angesaugt <strong>und</strong> radial nach außen entlassen. Diese beispielsweise vier Leitelemente<br />
haben außen lange Oberflächen, entlang denen sechs Rotorschaufeln entsprechenden ´Sog´<br />
produzieren.<br />
Kein Schaufeln <strong>und</strong> Drücken<br />
Diese Konzeption unterscheidet sich von vielen gängigen Typen, besonders von Ventilatoren. Bei<br />
diesen ´rudern´ Schaufelblätter mehr oder weniger frei im Raum herum. Gewiss produzieren auch<br />
diese Luft-Bewegung, aber mehr durch Drücken <strong>und</strong> Stossen als durch gleichförmige Strömung. Auch<br />
zwischen üblichen Schaufelkränzen von Leiträdern <strong>und</strong> Rotorrädern wird das Fluid mehr ´zerhackt´ als<br />
kontinuierlich gefördert.<br />
Im Querschnitt links bei C ist zu erkennen, dass die Rotorblätter nicht frei auf (turbulente) Luft treffen.<br />
Diese Luft ist vielmehr schon lange Wege durch die Kanäle gelaufen <strong>und</strong> wurde dort schon zu einer<br />
geordneten Strömung geformt, bevor diese dann nurmehr vom jeweiligen Schaufelblatt weiter<br />
gezogen wird.<br />
Das Schaufelblatt selbst bewirkt keine Beschleunigung, diese kommt vielmehr automatisch zustande<br />
durch oben genannte Beugung an der konvexen sowie Reflektion an der konkaven Kanalwand. Die<br />
Schaufelblätter dienen erst danach für die Aufrechterhaltung der Strömung. Außen r<strong>und</strong> um diese<br />
Leitelemente befindet sich Luft in kreisender Bewegung, so dass die Schaufeln des Rotors kaum<br />
Energie an das Fluid abgeben - bzw. der Antrieb des Rotors wenig Energie erfordert.<br />
32
Nur ein Stator-Element<br />
Bei vorigen Konzeptionen<br />
ziehen also die Schaufelblätter<br />
kontinuierlich die Strömung<br />
aus den Kanälen heraus.<br />
Problematisch sind nur die<br />
Phasen, während der ein<br />
Schaufelblatt über die Öffnung<br />
eines Kanals hinweg streicht.<br />
Dort muss die Anstellung des<br />
Schaufelblatts genau mit der<br />
gegebenen Geschwindigkeit<br />
der Strömung überein<br />
stimmen, sonst gibt es<br />
schädliche Turbulenzen (wie bei vielen gängigen Maschinen permanent). Eine optimale Lösung dürfte<br />
solche Übergangs-Phasen nicht aufweisen.<br />
Die prinzipielle Konzeption hierfür ist in Bild 05.05.04 dargestellt. Sowohl Zufluss wie Abfluss erfolgen<br />
seitlich. Der Stator ist hier r<strong>und</strong> herum geführt, die konvexe Wand praktisch als ein äußerer Ring, die<br />
konkave Wand mittig als r<strong>und</strong>e Säule. Es gibt nur einen Kanal, dessen Form praktisch der inneren<br />
Hälfte eines Wirbelrings entspricht. Der Rotor stellt einen flächigen Teil der mittigen Wand dar, jedoch<br />
nur den Abschnitt unten-außen (im folgenden ´Rotor-Teller´ genannt). Auf diesem Teller sind einige<br />
Schaufelblätter fest installiert, welche etwas in den Kanal hinein reichen.<br />
Progressive Beschleunigung<br />
Der Rotor versetzt die Strömung entlang der inneren Wand in Drehrichtung. Dies erfolgt zum Teil<br />
schon allein aufgr<strong>und</strong> Haftreibung des Fluids am Teller. Es sind nur wenige Schaufeln zusätzlich<br />
erforderlich, z.B. drei wie im Querschnitt rechts schematisch skizziert ist. Diese Schaufeln könnten<br />
radial nach außen verlaufen oder etwas gekrümmt sein (wie hier skizziert ist), um weniger Druck<br />
auszuüben, sondern nur die Strömung mit zu führen.<br />
Bei solcher Konstruktion kommt automatisch ein Beschleunigungs-Effekt zustande, indem dieser<br />
Rotor von innen nach außen zunehmend schneller an der Statorwand entlang streicht. Er produziert<br />
damit von innen nach außen zunehmend schneller eine Leere, in welche das Fluid hinein fallen kann<br />
bzw. diagonal vorwärts-auswärts beschleunigt fallen wird.<br />
Das Fluid fließt hier also nicht nur in einem Halbkreis von oben nach unten (wie die blaue Fläche links<br />
im Längsschnitt zunächst vermuten lässt). Je weiter nach unten <strong>und</strong> nach außen, desto stärker wird<br />
die Strömung in tangentiale Richtung fließen. Das Fluid strömt also nicht entlang der hier<br />
gezeichneten Krümmungen, sondern quert diese diagonal auf sehr viel längerem Weg.<br />
Da es nur diesen einen R<strong>und</strong>-um-Kanal gibt kann sich das Fluid relativ frei bewegen bzw. gibt es<br />
keine Reibung wie an sonstigen Kanälen (welche praktisch immer vier Seiten haben, aber nur zwei<br />
davon haben Wirkung durch konvexe / konkave Oberflächen). Wenn nur ein Stator-Element<br />
notwendig ist, dann müsste auch nur ein Rotor-Element ausreichend sein.<br />
Nur ein Rotor-Element<br />
Noch nicht gelöst ist bei voriger Konzeption die Problematik des Anstellwinkels der Rotorschaufeln<br />
(<strong>und</strong> deren Abstimmung mit den Geschwindigkeiten der Strömungen ist ein generelles Problem).<br />
Tesla baute eine Pumpe (<strong>und</strong> analog dazu Turbine) ohne Schaufeln, mit nur planen Rotorscheiben<br />
(<strong>und</strong> ohne Stator), welche ausschließlich mit Haftreibung arbeiteten. Die Pumpe arbeitete letztlich auf<br />
Basis von Trägheit, indem Fluid per Fliehkraft nach außen wanderte. In nachfolgende Konzeption<br />
jedoch wird sehr wohl ein Stator zur Ausbildung geordneter Strömung eingesetzt, lediglich die<br />
´Schaufeln´ des Rotors sind minimiert.<br />
Die in Bild 05.05.05 dargestellte Konzeption entspricht voriger mit diesen Änderungen: der Zufluss<br />
erfolgt in axialer Richtung (wobei die Kanäle noch senkrechter ausgeführt <strong>und</strong> die mittige Säule dicker<br />
sein könnten als hier dargestellt). Auch der untere Teil des mittigen Stators ist nun ortsfest. Der Rotor<br />
tangiert den Kanal nur noch auf einer ringförmigen Fläche unten-außen <strong>und</strong> ragt kaum mehr in den<br />
Kanal hinein.<br />
33
Das Fluid wird nicht mehr per Schaufeln tangential-auswärts beschleunigt, sondern nur noch per<br />
Haftreibung auf der ringförmigen Rotorfläche. Dieser Rotor wird damit sehr leicht drehen, weil er außer<br />
Reibung an den Lagern nur noch etwas Reibung am Fluid erfährt, welches jedoch fast gleich schnell<br />
rotiert.<br />
Beim Starten der Maschine setzt sich das Fluid<br />
darum nur langsam in Bewegung. Sobald aber<br />
eine Strömung in Gang kommt, treten an den<br />
gekrümmten Statorflächen oben genannte<br />
Beschleunigungs-Effekte auf, so dass sich eine<br />
geordnete dichte Strömung bildet. Das Fluid<br />
strömt dabei von oben nach unten durch den<br />
Stator, unten zunehmend tangential auswärts. In<br />
Bild 05.05.05 unten ist schematisch ein<br />
Querschnitt dargestellt <strong>und</strong> dieser Weg<br />
schematisch durch die gekrümmte Kurve mit Pfeil<br />
skizziert.<br />
Diese ringförmige Rotorfläche (R) sollte durchaus<br />
raue Oberfläche aufweisen, damit Fluid dort haften<br />
bleibt. Vermutlich würde der Mitnahme-Effekt aber<br />
sehr viel besser, wenn diese Oberfläche Rillen<br />
oder Kanten (von maximal einem Millimeter Tiefe /<br />
Höhe) aufweisen würde. Diese sollten quer zur<br />
dortigen Strömungsrichtung angelegt sein, wie<br />
hier beispielsweise durch gestrichelte Linien<br />
skizziert ist.<br />
Mancher mag der Wirksamkeit der Haftreibung<br />
oder ´mikroskopisch kleiner´ Schaufeln nicht<br />
vertrauen. Es sei darum noch einmal hervor<br />
gehoben, dass der Rotor dieser Konzeptionen<br />
keinen Druck erzeugen, sondern lediglich<br />
Sogbereiche bereit stellen soll. Strömung ist gleichbedeutend wie Sog für alle benachbarten Bereiche<br />
geringerer Geschwindigkeit <strong>und</strong> ebenso für alle Bereiche hinter der schnelleren Strömung. Diese<br />
Beschleunigung kann ohne jeden Energie-Einsatz erfolgen, wenn Strömung entlang zweckdienlich<br />
gekrümmter Oberflächen geführt wird. In diesem Sinne agiert der Rotor dieser Konzeption nicht<br />
ursächlich für beschleunigte Bewegung, sondern anfangs nur als Auslöser <strong>und</strong> später praktisch<br />
nurmehr als ´Moderator´ zur Aufrechterhaltung bestehender Bewegungsprozesse.<br />
Starker Abgang<br />
Vieles aus obigen Ausführungen ist in der Strömungslehre natürlich bekannt - aber um so<br />
erstaunlicher ist, dass nicht alle Effekte immer konsequent umgesetzt werden. In aller Regel setzt man<br />
´instinktiv´ wohl mehr auf aktiven Druck <strong>und</strong> verkennt die Stärke ´passiven´ Sogs. Zum Abschluss<br />
möchte ich nur noch auf einen Gesichtspunkt hinweisen, der auch bei großen <strong>und</strong> teuren Anlagen<br />
nicht immer berücksichtigt wird - indem noch immer Abfluss mittig in ein Schneckenrohr geschickt<br />
wird.<br />
In Bild 05.05.06 ist der Querschnitt voriger<br />
Konstruktion noch einmal in kleinerem Maßstab<br />
gezeichnet. Darüber ist ein schneckenförmiges<br />
Rohr skizziert, aus welchem das Fluid dem<br />
Stator-Kanal zugeführt wird. Auch unten ist ein<br />
schneckenförmiges Element zur Aufnahme des<br />
Abflusses im Querschnitt schematisch dargestellt.<br />
Der obere Zufluss ist relativ unproblematisch <strong>und</strong><br />
muss nur ausreichend Querschnitt aufweisen. Die<br />
Luft sollte darin einigermaßen turbulenzfrei fließen können, wie z.B. in dieser Schnecke von oben von<br />
links eindrehend in den Kanal. Die Bildung geordneter Strömung findet erst im Kanal des Stators statt.<br />
34
Der Abfluss dagegen ist problematisch, weil Stau diese rein auf Sog basierende Strömung zusammen<br />
brechen ließe. Auch schon normaler atmosphärischer Druck stellt dem Abfluss entsprechenden<br />
Widerstand entgegen. Bei dieser Konstruktion tritt der Abfluss durch einen schmalen Schlitz r<strong>und</strong> um<br />
die Maschine in radialer bzw. tangentialer Richtung aus. Bei manchen Anwendungen könnte das<br />
ausreichend sein, z.B. wenn diese Pumpe nur als Ventilator eingesetzt würde.<br />
Wenn dagegen die geförderte Luft weiter zu transportieren ist, muss dieser flächige Strahl in<br />
geeigneter Form zusammen gefasst werden. Solche tangential austretende Strömung wird in der<br />
Regel wiederum durch ein r<strong>und</strong> um laufendes Rohr zunehmenden Durchmessers aufgenommen. In<br />
diesem Bild weist diese ´Schnecke´ links den geringsten, rechts mittleren <strong>und</strong> links-außen maximalen<br />
Durchmesser auf.<br />
Entscheidend ist nun, dass die Einleitung in das Rohr immer tangential erfolgt (<strong>und</strong> nicht einfach radial<br />
wie man oft sehen kann), weil nur so ein turbulenzfreies ´Bei-Mischen´ der jeweils neuen Luftmassen<br />
erfolgen kann. Es werden praktisch immer neue Luftschichten von außen um den gegebenen Kern<br />
der Strömung ´aufgewickelt´. In diesem Rohr herrscht also Bewegung in Längsachse des Rohrs, aber<br />
auch starker Drall.<br />
Düsen-Effekt<br />
Drallströmung fließt relativ verlustfrei durch Rohre <strong>und</strong> kann auch leicht durch Rohrbogen umgelenkt<br />
werden. Wenn dieser drehende Luftstrahl das Rohrende verlässt, ´bohrt´ er sich in die Umgebungsluft<br />
hinein. Einerseits werden am Rand des Strahls Luftteilchen ebenfalls im Drehsinn beschleunigt, d.h.<br />
die Drehbewegung weitet sich aus. Andererseits stellt der drehende Strahl praktisch eine ´Windhose´<br />
dar, die statischem Druck der Umgebung ausgesetzt ist. Es fallen neue Partikel von außen in die<br />
Strömung hinein, d.h. diese wird nochmals dichter <strong>und</strong> beschleunigt. Diese nachfolgende<br />
Beschleunigung wirkt natürlich auch als ´Sog´ zurück in die Schnecke - <strong>und</strong> könnte durchaus mehr für<br />
den Durchsatz beitragen als der Rotor, dem weitgehend nur Auslöser- <strong>und</strong> Moderator-Funktion<br />
zukommt.<br />
Im Rohr kann dieser Effekt statischen Drucks nicht wirksam werden, weil keine Partikel aus der Wand<br />
heraus das Zusammendrücken <strong>und</strong> Verdichten bewirken können. Dieser Effekt tritt im Rohr nur auf,<br />
wenn der Querschnitt reduziert wird, z.B. das Rohr konisch zu einer Düse geformt ist.<br />
Erstaunlicherweise ergibt jede Querschnitts-Erweiterung erhöhten Widerstand, während reduzierte<br />
Querschnittsfläche weitgehend verlustfrei ist <strong>und</strong> lediglich entsprechende Beschleunigung ergibt.<br />
Obige Beschleunigung <strong>und</strong> Verdichtung des Strahls in freier Umgebung kann also durchaus schon<br />
zum Ende des Rohres eingeleitet werden, wenn dieses düsenförmig gestaltet wird. Darüber hinaus<br />
sollte die Verjüngung des Querschnitts einen Übergang zum Segment-Rohr darstellen, indem zwei<br />
(oder mehr) Segmente verkantet werden (Details siehe Kapitel 05.05.03).<br />
Umsonst<br />
Nichts ist umsonst - außer Sonnen-Licht. Durch<br />
rein passive Maßnahme (z.B. diesem Hohlspiegel<br />
links in Bild 05.05.07) lässt sich aber Mehr-<br />
Nutzen erzielen (z.B. um Wärme so zu<br />
konzentrieren, dass sie für die Versorgung mit<br />
Warmwasser ausreichend wird). Dieser Prozess<br />
tangiert in keiner Weise die Frage der Energie-<br />
Konstanz, sondern ist nur eine Frage der<br />
Organisation von Ordnung (hier der radialen<br />
Bündelung ursprünglich paralleler Strahlung).<br />
Umsonst ist auch molekulare Bewegung. Ihre<br />
ursprünglich chaotischen Bewegungsrichtungen<br />
sind ebenfalls zu ordnen, indem z.B. Luft um<br />
konvex geformte Oberflächen herum geführt wird.<br />
Dazu ist kein Energie-Einsatz in der<br />
Größenordnung des entstandenen Winds<br />
erforderlich, sondern nur ein Auslöser zu<br />
organisieren. Die generierte Strömung kann<br />
einen Nutzen erfüllen (z.B. das Schaffen relativer<br />
35
Leere in einem Raum wie bei vorigen Vakuum-Pumpen) oder Neben-Effekte ergeben indirekt einen<br />
brauchbaren Nutzen (wie z.B. den Auftrieb vorigen Kapitels).<br />
Binnen weniger Tage produziere ich Text <strong>und</strong> Zeichnungen dieser Webseite, laienhaft <strong>und</strong> ungeniert,<br />
mit mehr oder weniger guten Ideen, längst Bekanntes oder manchmal auch Neues. Wenn dagegen<br />
wirklich kompetente Fachleute, frei von ´Angst um Verletzung der heilige Energie-Konstanz´, sich<br />
konsequent auf das Suchen preiswerter Neben-Effekte fokussieren würden, kämen selbstverständlich<br />
weit bessere Ideen <strong>und</strong> reale Produkte zustande mit weit höherem Nutzen als Kosten.<br />
Es macht doch für das angeblich intelligenteste Lebewesen keinen Sinn, auf Dauer Maschinen zu<br />
bauen mit höherem Aufwand als Nutzen - sonst ist wirklich alles ´umsonst´. Mit plumpen<br />
Überlegungen <strong>und</strong> Lösungsansätzen am Beispiel dieser Pumpen wollte ich Darüber-Nach-Denken<br />
anregen.<br />
36
05.06. Sog - Wind - Rad<br />
Pusten oder Saugen<br />
Auch dieses Kapitel handelt nicht von <strong>Äther</strong>, aber die Gesichtspunkte dieser Überlegungen werden<br />
später sehr wohl wieder auftreten. Hier aber handelt es sich ganz einfach um Windräder - nur dass<br />
Wind hierzu ´künstlich´ hergestellt wird.<br />
Kein Segler liebt in der Flaute zu sitzen. Hilfreich sind dann Zurufe, er solle doch ins Segel pusten,<br />
oder professioneller der Vorschlag, vor dem Segel entlang zu blasen. Aber dieses Drücken von Luft<br />
erzeugt Gegendruck <strong>und</strong> es wird damit kaum Vortrieb zu gewinnen sein. Ich allerdings würde<br />
empfehlen, Luft abzusaugen, auf der Vorderseite des Segels, an seiner Hinterkante. Vermutlich halten<br />
´Landratten´ auch dies für ´Seemannsgarn´ - sollten aber folgende Konstruktion ernsthaft bedenken.<br />
Gr<strong>und</strong>konstruktion des Rotors<br />
In Bild 05.06.01 ist schematisch<br />
das Prinzip dieser Maschine<br />
dargestellt, links im Querschnitt <strong>und</strong><br />
rechts im Längsschnitt durch die<br />
Systemachse. In einem Gehäuse<br />
(grau) ist die Welle eines Rotors (R,<br />
rot) gelagert, welcher gegen den<br />
Uhrzeigersinn dreht. Der Rotor<br />
besteht zunächst aus zwei planen,<br />
parallelen, r<strong>und</strong>en Scheiben.<br />
Senkrecht zu diesen Scheiben <strong>und</strong><br />
zwischen beiden Scheiben ist eine<br />
ringförmig Fläche (U) installiert.<br />
Außerhalb dieses Rings sind<br />
Schaufelblätter (S, hier z.B. zwölf)<br />
installiert, ebenfalls von Scheibe zu<br />
Scheibe reichend.<br />
Das Profil der Schaufelblätter ist ähnlich zur Oberseite von Tragflächen gestaltet, allerdings sind diese<br />
Blätter außen kreisförmig weiter geführt, so dass nur ein kleiner Spalt nach außen zwischen jeweils<br />
zwei Schaufeln offen bleibt. Auch der vorige Ring weist Spalten auf, jeweils an der Vorderkante der<br />
Schaufeln. Dieser innere Spalt (E) ist enger als der jeweils äußere Spalt (F).<br />
Umwälzung des Mediums<br />
Die Luft im Innern der Maschine wird umgewälzt, wozu drei Bereiche durch unterschiedliches Blau<br />
<strong>und</strong> ein Bereich durch Gelb gekennzeichnet ist. Die Luftbewegung ist durch Pfeile gekennzeichnet. Im<br />
Bereich A (gelb) saugt eine Pumpe (P) Luft durch einen Kanal (gelb) in axialer Richtung aus dem<br />
Rotor.<br />
Bereich B zwischen den Rotorscheiben <strong>und</strong> bis zum Ring weist damit ein relatives Vakuum (V) auf. In<br />
dieses fließt Luft durch die Schlitze (E) aus dem Bereich C der Schaufelblätter nach. Durch die<br />
Schlitze (F) wird wiederum Luft aus dem äußeren Bereich D eingesaugt. In diesem äußeren Bereich<br />
herrscht normaler Luftdruck (N) <strong>und</strong> in diesen äußeren Bereich mündet auch der Auslass der Pumpe.<br />
Die Luft wird durch Drehung des Rotors im Kreis herum mit geführt. Die Pumpe sollte Luft am Auslass<br />
im Drehsinn abgeben <strong>und</strong> könnte dabei durchaus noch Drehmoment an den Rotor abgeben (weil die<br />
Abluft schneller als die Rotordrehung ist). Außen am Gehäuse entlang wird die Luft praktisch gleich<br />
schnell drehen wie der Rotor. Zwischen den Schaufelblättern ´fährt´ Luft mit im Kreis herum. Im<br />
mittigen Bereich wird die Luft sogar schneller drehen als der Rotor <strong>und</strong> zum Zentrum <strong>und</strong> in den<br />
Pumpen-Einlass hinein nochmals beschleunigt.<br />
Strömung <strong>und</strong> Vortrieb<br />
Die Schlitze sind jeweils an der Vorderseite der Schaufelblättern angebracht. Vorige Strömung gleitet<br />
also entlang dieser Oberfläche, bleibt dort auch anliegend aufgr<strong>und</strong> deren konvexer Krümmung. Direkt<br />
an der Oberfläche wird die schnellste Strömung sein, weil langsamere Luftschichten seitlich davon auf<br />
37
diese beugend, verdichtend <strong>und</strong> beschleunigend wirken (wie in vorigen Kapiteln mehrfach<br />
ausgeführt).<br />
In Bild 05.06.02 ist ein Ausschnitt vorigen Querschnitts noch einmal in größerem Maßstab skizziert.<br />
Der Bereich der Strömung entlang der Vorderseite der Schaufelblätter ist durch helles Blau markiert.<br />
Damit die Strömung auch über längere Distanz anliegend bleibt bzw. diese zusätzlich beschleunigt<br />
wird, könnten davor strömungsgünstige Elemente (G) oder Leitbleche (H) installiert sein.<br />
Diese Elemente könnten durch ihr tragflächen-ähnliches Profil durchaus Auftrieb erzeugen, welcher<br />
hier im Drehsinn wirkt <strong>und</strong> somit Vortrieb darstellt. Im wesentlichen aber ergibt sich das Drehmoment<br />
dieser Maschine durch Differenz statischen Drucks zwischen Vorderseite (I) <strong>und</strong> Rückseite (J) der<br />
Schaufelblätter. Die Luft im ´Kasten´ der Schaufelblätter dreht gleichsinnig mit dem Rotor, so dass sie<br />
an deren Rückseite praktisch ruhend ist <strong>und</strong> mit nahezu normalem atmosphärischen Druck auf dieser<br />
lastet.<br />
Die Luft fließt an den Vorderseiten der<br />
Schaufelblättern von außen nach innen,<br />
allerdings wirkt diese Strömung nicht bis<br />
zur nächsten Rückseite (bzw. die<br />
Schaufelblätter müssen mit<br />
entsprechendem Abstand installiert<br />
werden). Damit an den Rückseiten die<br />
Luft möglichst ruhend ist, könnten dort<br />
z.B. gekrümmte Bleche (K) <strong>und</strong> quer dazu<br />
scheibenförmige Segmente (L) installiert<br />
sein. Die Flächen dieser ´Kästen´ könnten<br />
mit Löchern versehen sein, so dass<br />
Luftbewegung möglich ist, jedoch nur<br />
turbulent. Es könnten auch Löcher (M)<br />
durch die Rotorscheiben gebohrt sein,<br />
damit direkt hinter der Schaufel-Rückseite<br />
wirklich der normale atmosphärische<br />
Luftdruck anliegt.<br />
Auf- bzw. Vortriebskraft<br />
Damit sollte eine Windkraftanlage zu<br />
bauen sein, die mehr Energie liefert als<br />
für die Produktion des ´künstlichen´ Winds erforderlich ist. Diese Vorstellung ist natürlich höchst<br />
befremdlich, eben weil wir das Gesetz der Energie-Konstanz verinnerlicht haben <strong>und</strong> Maschinen mit<br />
mehr Nutzen als Aufwand unmöglich erscheinen. Selbst die berühmte Wärmepumpe mit ihren 300<br />
Prozent Wirkungsgrad hält sich an dieses Gesetz - wiewohl eben ´kostenlose´ Umweltwärme genutzt<br />
wird (die aber ansonsten wertlos bliebe).<br />
Tragflächen haben nochmals höheren Wirkungsgrad, indem Gravitationskraft genutzt wird - aber diese<br />
´Energie´ wird nicht verbraucht (wie vorige Umweltwärme). Eine Tragfläche bietet Widerstand gegen<br />
ihre Vorwärtsbewegung, aber nur minimale Cw-Werte von etwa 0.01 bis 0.05 (im Gegensatz zu den<br />
bekannten Kfz-Werten von 0.2 <strong>und</strong> mehr). Die Auftriebskraft wird entsprechend per Ca-Wert für jedes<br />
Profil <strong>und</strong> jeden Anstellwinkel ermittelt - <strong>und</strong> dieser liegt bei etwa 0.25 bis 1.0, also vielfach höher als<br />
der korrespondierende Widerstandsbeiwert <strong>und</strong> entsprechend ist der ´Wirkungsgrad´ zwischen<br />
Energie-Einsatz für den Vortrieb <strong>und</strong> Nutzen durch Auftrieb).<br />
Hier müsste leicht ein Ca-Wert von mindestens 0.5 erreichbar sein, weil praktisch keine Luftbewegung<br />
an der Hinterseite des Schaufelblatts gegeben ist, also der ganze atmosphärische Druck anliegen<br />
wird. Umgekehrt kann die Vorderseite optimal gestaltet werden, weil sie nur für konstante<br />
Geschwindigkeiten auszulegen ist. Die wirksame Fläche ist seitlich durch die Rotorscheiben begrenzt,<br />
so dass der Auftrieb nicht durch seitlichen Zustrom gemindert wird (der an Tragflächen z.B. durch<br />
´Winglets´ vermieden werden soll). Anders als beim Profil der Tragfläche sollte hier von außen nach<br />
innen die Krümmung zunehmend sein, so dass die Strömung stetig weiter gebeugt werden kann.<br />
38
Die Luft wird außen gleich schnell wie der Rotor drehen, so dass der Zufluss zur Schaufel durch den<br />
äußeren Schlitz niemals abreißen wird. Umgekehrt wird die Luft durch den inneren Schlitz permanent<br />
abgesaugt, wobei die Luft in das große Volumen des mittigen Rotorbereichs widerstandslos<br />
einströmen kann (weil dort ohnehin Strömung zum Zentrum gegeben ist). Diese Schaufeln werden<br />
also Vortrieb in optimaler Weise produzieren. Allerdings ist die gängige Formel für Auftrieb hier nicht<br />
anwendbar, weil diese Schaufeln nicht wie (angestellte) Tragflächen umströmt werden. Der Vortrieb<br />
ergibt sich hier ausschließlich aufgr<strong>und</strong> Differenz statischen Drucks.<br />
Künstlicher Wind<br />
In Bild 05.06.03 ist die Konzeption des ersten Bildes wiederholt, nun jedoch etwas maßstab-gerechter<br />
<strong>und</strong> mit folgenden Änderungen:<br />
Die Scheiben des Rotors (R) können auch konisch angestellt sein (wie hier die rechte), so dass von<br />
außen nach innen weniger Raum zur Verfügung steht, d.h. das Fluid einwärts beschleunigt wird. Die<br />
Rotorscheibe zur Pumpe hin muss nicht bis zur Achse durchgezogen sein, beide können mit<br />
Querstreben ausreichend stabil verb<strong>und</strong>en sein. Damit kann der Zufluss zur Pumpe weiträumig als<br />
ringförmiger Kanal gestaltet<br />
werden.<br />
Die Pumpe (P) wurde nun axial<br />
angeordnet, wobei gängige<br />
Radialpumpen oder die Vakuum-<br />
Sog-Pumpe des vorigen Kapitels<br />
zu verwenden sind. Eventuell sind<br />
zur Halterung oder Lagerung von<br />
Bauteilen auch Leitschaufeln<br />
erforderlich, die aber optimal<br />
korrespondierend zur konstanten<br />
Geschwindigkeit <strong>und</strong> Richtung der<br />
Strömung anzulegen sind. Die<br />
Abluft der Pumpe ist gegen die<br />
Außenfläche der Rotorscheibe zu<br />
richten, so dass der Energie-<br />
Einsatz der Pumpe zur Fluid-<br />
Beschleunigung wieder zurück<br />
gewonnen wird.<br />
Die Pumpe entlässt Abluft in bereits rotierendes Fluid, so dass auch dort nur geringer Widerstand<br />
auftritt. Im ganzen System wird Luft nur umgewälzt, wobei die Geschwindigkeit von Bereich zu Bereich<br />
unterschiedlich ist, aber keine wesentlichen Widerstände auftreten, sondern im Gegenteil die jeweilige<br />
Beschleunigung (entlang der Schaufeloberfläche <strong>und</strong> in der Sogpumpe) automatisch aufgr<strong>und</strong><br />
molekularer Bewegung erfolgt. Wesentlich größer wird die mechanische Reibung sein, z.B. auch der<br />
Dichtung zwischen Rotor <strong>und</strong> Pumpe, sowie der Verlust beim elektrischen Antrieb der Pumpe.<br />
Beispiel-Daten<br />
Voriges Bild zeigt die Bauelemente etwa maßstabgerecht, wobei von einem Durchmesser des Rotors<br />
mit 4 m ausgegangen wird. Die Schaufeln (S) sind 0.5 m lang <strong>und</strong> 0.25 m breit, bilden also eine<br />
Fläche von 0.125 m^2, alle zwölf Schaufeln zusammen eine wirksame Fläche von 1.5 m^2. Die<br />
inneren Schlitze sind diese 0.25 m lang <strong>und</strong> 0.04 m breit, jeder Schlitz hat damit eine<br />
Querschnittsfläche von 0.01 m^2 bzw. die zwölf Schlitze zusammen von 0.12 m^2. Der Abstand<br />
zwischen Hinter- <strong>und</strong> nächster Vorderseite der Schaufeln ist mehr als ein Meter, so dass durchaus<br />
auch 15 oder 18 Schaufeln einsetzbar wären.<br />
Die Schlitze stellen Engpässe dar. Analog dazu könnte die minimale Querschnittsfläche im Bereich (A)<br />
der Pumpe angelegt werden. Bei einem Durchmesser von z.B. 0.65 m ist der Umfang r<strong>und</strong> 2.0 m. Der<br />
um die Pumpe umlaufende Auslass müsste also 0.06 m breit sein, um ebenfalls obige Querschnittsfläche<br />
von 0.12 m^2 zu ergeben. Dieser Pumpen-Schlitz wäre damit entsprechender Engpass.<br />
Bei 100 km/h erfährt ein kleines Flugzeug schon genügend Auftrieb, andererseits müssen normale<br />
Windkraftanlagen bei solchem Sturm schon die Arbeit einstellen. Hier aber ist Wind von 100 km/h<br />
39
zw. Strömungsgeschwindigkeit von 27.5 m/s durchaus machbar. Die Pumpe mit ihren 2 m Umfang<br />
müsste dazu mindesten 14 bis 20 mal je Sek<strong>und</strong>e rotieren, also mit r<strong>und</strong> 1200 rpm gefahren werden.<br />
Wenn diese Geschwindigkeit an den Engpässen mit ihren Querschnittsflächen von 0.12 m^2 anliegt,<br />
sind 3.3 m^3/s umzuwälzen bzw. je St<strong>und</strong>e etwa 12000 m^3. Für dieses Fördervolumen empfehlen<br />
Hersteller die Installation von Pumpen mit etwa 5 bis 7.5 kW, je nach gewünschter Druck-Erhöhung<br />
(wobei 30 bis 50 % Verlust eingerechnet sind).<br />
Druckdifferenz<br />
Die Formel für kinetischen (Stau-) Druck einer Strömung lautet: Dichte mal 0.5 mal Geschwindigkeit<br />
im Quadrat. Die Dichte der Luft ist etwa 1.2 kg/m^3 bzw. 12 N/m^3. Bei voriger Geschwindigkeit von<br />
27.5 m/s ergibt sich ein kinetischer Druck von 4537.5 N/m^2, der in allen Engpässen ansteht.<br />
Da die Summe aus kinetischem <strong>und</strong> statischem Druck einer Strömung als konstant gilt, liegt entlang<br />
der Vorderseite der Schaufeln entsprechend geringerer statischer Druck an. Bezogen auf die 1.5 m^2<br />
wirksame Gesamtfläche aller Schaufeln ergeben sich dann r<strong>und</strong> 6800 N - denen der obige Aufwand<br />
zur Erzeugung des ´künstlichen´ Winds gegenüber steht - rechnerisch vermutlich ein Null-Summen-<br />
Spiel.<br />
Die vorigen 27.5 m/s sind durchschnittliche Geschwindigkeit der Strömung in der Pumpe, in den<br />
Schlitzen <strong>und</strong> entlang der Schaufeloberfläche. Die Strömung zwischen den Schlitzen entlang der<br />
Oberfläche ist jedoch keinesfalls in allen Luftschichten gleich schnell, sondern höchst unterschiedlich<br />
aufgr<strong>und</strong> der fortwährend zunehmenden Krümmung. Die Schlitze wurden mit 4 cm Breite unterstellt,<br />
aber in der 1 cm breiten Luftschicht direkt entlang der Oberfläche wird die Strömung mit großer<br />
Wahrscheinlichkeit 1.5 mal schneller als der Durchschnitt sein.<br />
Anstatt voriger 27.5 m/s wird an den Oberflächen eine Geschwindigkeit von r<strong>und</strong> 40 m/s gegeben<br />
sein. Da der Druck im Quadrat mit der Geschwindigkeit anwächst, ist der kinetische Druck nun 9600<br />
N/m^2 bzw. wird die gesamte Oberfläche um 14400 N entlastet gegenüber normalem<br />
atmosphärischen Druck.<br />
Optimierung<br />
In Bild 05.06.04 ist eine optimierte<br />
Form dieser Konzeption<br />
dargestellt, wenngleich noch<br />
immer nur schematisch. Natürlich<br />
müssten alle Ecken <strong>und</strong> Kanten<br />
strömungsgünstig geformt sein,<br />
z.B. müssen am inneren Schlitz<br />
die Oberflächen weiter in den<br />
Innenraum hinein geführt sein, an<br />
den Vorderkanten der Schlitze<br />
müssen Abrisskanten sowie<br />
R<strong>und</strong>ungen zur Umlenkung der<br />
Nebenströmung angebracht sein -<br />
eben so wie in guter<br />
Strömungstechnik üblich.<br />
Links oben in diesem Bild ist im<br />
Querschnitt eine Hälfte des<br />
Rotors dargestellt, nun mit 18<br />
Schaufeln (S). Der Raum<br />
zwischen den Schaufeln ist ´quadratisch´, d.h. die Distanz zwischen Hinter- <strong>und</strong> Vorderseite dürfte<br />
auch bei diesen eng stehenden Schaufeln groß genug sein. Auf gleichem Raum ist also durchaus<br />
mehr wirksame Fläche zu installieren (mit entsprechend höherem Drehmoment).<br />
Rechts im Längsschnitt ist die rechte Rotorscheibe wieder konisch angestellt <strong>und</strong> der Zufluss (A) zur<br />
Pumpe ist nun ganz im Rotor (R, rot) integriert. Die Pumpe (P, gelb) ist nurmehr eine Scheibe<br />
konkaver Oberfläche, die nur aufgeraut oder auch mit üblichen Schaufeln bestückt sein kann. Sie<br />
gleitet entlang der äußeren Rotorscheibe, so dass praktisch keine Dichtungs-Probleme gegeben sind.<br />
40
Links unten ist ein Querschnitt durch die Pumpe (P) dargestellt, wobei sechs Schaufeln skizziert sind.<br />
Um die Pumpe herum ist die (halbe) Rotoraußenseite sichtbar, auf der ebenfalls einige Schaufeln (N)<br />
installiert sind. Die Strömung aus der Pumpe heraus weist sehr viel mehr in vorliche Richtung als die<br />
langsamer drehenden Schaufeln des Rotors.<br />
Wenn eine Umdrehung des Rotors je Sek<strong>und</strong>e unterstellt wird, bewegt er sich bei 4 m Durchmesser<br />
außen mit etwa 12 m/s. Durch die Umlenkung nach außen wird die Strömung aus dem Auslass nicht<br />
verzögert, wohl aber kann ihre tangentiale Bewegungskomponente von z.B. 20 m/s auf diese 12 m/s<br />
reduziert werden, d.h. etwa ein Viertel des Energie-Verbrauchs der Pumpe kann zurück gewonnen<br />
werden.<br />
Die optimierte Version dieser Maschine wird eine konstante Relation zwischen Rotor- <strong>und</strong> Pumpen-<br />
Drehzahl aufweisen. Der Antrieb der Pumpe muss dann nicht mehr per Elektromotor, sondern kann<br />
über ein Getriebe erfolgen. Dieses Getriebe sowie ein Motor/Generator (O, grün) sind im Längsschnitt<br />
rechts schematisch dargestellt. Beim Starten wird über den Motor die Drehzahl hoch gefahren, im<br />
laufenden Betrieb wird der Überschuss durch den Generator verwertet.<br />
Durch solche Maßnahmen der Optimierung wird der Energie-Einsatz um ein Drittel niedriger sein als<br />
bei normalen Anwendungen der Luftumwälzung <strong>und</strong> damit der Wirkungsgrad weit über 100 Prozent<br />
liegen, d.h. diese Maschine wird autonom laufen <strong>und</strong> freie Energie abgeben in beachtlichem Umfang.<br />
Ziel Faktor 50<br />
Ich sehe deutlich das mitleidige Lächeln aller Profis über solch naives Geplapper <strong>und</strong> höre den<br />
Ratschlag, doch erst einmal h<strong>und</strong>ert Bücher zur Strömungslehre zu studieren - sofern in der Lage ein<br />
dreifach geschachteltes Integral überhaupt verstehen zu können. Tatsächlich ist ein w<strong>und</strong>erschönes<br />
Gebäude von Formeln aufgetürmt, eine aus anderen abgeleitet - <strong>und</strong> letztlich basierend auf dem<br />
Gesetz der Energie-Konstanz (oft ´Kontinuität´ genannt).<br />
Überall wird mit Drücken <strong>und</strong> praktisch mit der Mechanik von Festkörpern gerechnet. Nirgendwo tritt<br />
die Energie molekularer Bewegung auf (außer als Verlust-Wärme, wiederum analog zur Mechanik<br />
gedacht) <strong>und</strong> schon gar nicht deren Nutzung mittels Sog diskutiert. Taugliche Strömungsmaschinen<br />
wurden durch Try-and-Error entwickelt - <strong>und</strong> dann erst kam das Nach-Rechnen (so wie langwieriges<br />
<strong>und</strong> fehlerhaftes Nach-Denken erst möglich ist über eine Idee, die jedem mühelos <strong>und</strong> augenblicklich<br />
´zu-fällt´).<br />
Höchst wirkungsvolle Maschinen sind z.B. Segelflugzeuge, die nicht vom Himmel fallen sondern<br />
gleiten, 50 m weit bei nur 1 m Verlust an Höhe. Dieses ´verzögerte Fallen´ ist nur notwendig, um den<br />
Widerstand gegen die Vorwärtsbewegung zu kompensieren, so dass ´Wind´ relativ zur Tragfläche<br />
kontinuierlich gegeben ist. Der Auftrieb ist völlig kostenlos. Das ist die Meßlatte für Ingenieure: 50:1,<br />
<strong>und</strong> nicht das als unerreichbar geltende 1:1. Es geht hier nicht um 1:1-Energie-Transformation,<br />
sondern um Nutzung von Nebeneffekten frei verfügbarer Kräfte, die durch ´billige Tricks´ (zur<br />
Organisation von Bewegungsprozessen) zustande kommen. Die totale Energie-Konstanz ist<br />
überhaupt nicht tangiert, wenn Windräder mit ´eigenem´ Wind fortwährend drehen <strong>und</strong> darüber hinaus<br />
´freie´ Energie liefern.<br />
41
05.07. Sog - Hubschrauber<br />
Umweltverschmutzung<br />
Vorweg will ich meine Meinung k<strong>und</strong>tun: der heutige Flugverkehr ist Verschwendung von Resourcen<br />
<strong>und</strong> gigantische Umweltverschmutzung, die von vielen Staaten zusätzlich subventioniert anstatt hoch<br />
besteuert wird. Gerade jetzt wo Menschen- <strong>und</strong> Freiheits-Rechte beseitigt werden, wird ´Recht auf<br />
Billig-Fliegen für jedermann´ etabliert. Kein einziger Mensch ist so wichtig, dass er binnen weniger<br />
St<strong>und</strong>en auf der anderen Seite der Welt dringend gebraucht wird, <strong>und</strong> Güter schon gar nicht.<br />
Transport <strong>und</strong> Reisen werden mit Rasen gleichgesetzt. Offensichtlich haben viele verlernt, was naturgemäßes<br />
Tun <strong>und</strong> Lassen ist. Statt dessen lärmen <strong>und</strong> hasten Menschen durch die Welt - wie kein<br />
´dummes´ Tier. Offensichtlich wissen viele nicht mehr was Leben bedeutet <strong>und</strong> verwechseln Time mit<br />
Money. Das wirklich Notwendige ist zugunsten angeblicher Notwendigkeit globaler Wirtschaft total<br />
´ver-rückt´.<br />
Fliegen kann zweckdienlich sein <strong>und</strong> am ehesten noch werden Hubschrauber für sinnvolle Aufgaben<br />
eingesetzt - vermutlich weil deren Betrieb teuer, d.h. noch weniger effektiv ist. Die Rotorblätter haben<br />
Profile ähnlich zu Tragflächen <strong>und</strong> könnten insofern kostenlosen Auftrieb liefern. Die Blätter ´schlagen´<br />
aber beim Vorwärtsflug, so dass keine permanente Strömung bestehen kann. Zur Aufwärtsbewegung<br />
wird zusätzliche Auftriebskraft durch steilere Anstellung der Blätter erzeugt - mit mäßigem Effekt, weil<br />
viel Luft nur im Kreis herum wirbelt wird.<br />
Es wird im Prinzip mechanistisch gedacht: Luft muss abwärts gedrückt werden, damit das Fahrzeug<br />
angehoben wird. Um eine Tonne Gewicht zu heben, müssten tausend Kubikmeter Luft nach unten<br />
gedrückt werden - entsprechend zur Gravitations-Beschleunigung. Aber man muss nur wenig Luft<br />
bewegen, mit einem Bruchteil des üblichen Energie-Einsatzes, um per Sog-Wirkung plus normalem<br />
atmosphärischem Druck den Sog-Hub-Schrauber anzuheben. Dieser Lösungsansatz soll im<br />
nachfolgenden dargestellt werden.<br />
Gr<strong>und</strong>sätzliche Bauelemente<br />
In Bild 05.07.01 sind schematisch die wesentlichen Bauteile farblich markiert. Links ist ein Schnitt quer<br />
zum Fahrzeug, in der Mitte ein Schnitt in Längsrichtung <strong>und</strong> rechts ein waagrechter Schnitt dargestellt.<br />
In der ´Kappe´ (A, gelb) sind Pumpen zur Förderung von Luft installiert, die Abluft tritt seitlich aus.<br />
Durch den ´Schaft´ (B, rot) wird Luft von unten nach oben geleitet. Die ´Schürze´ (C, rot) stellt den<br />
Einlass in Form eines umlaufenden Schlitzes dar. Die ´Kabine´ (D, blau) bietet Raum für Personen<br />
<strong>und</strong> Güter, außerdem sind dort Motor <strong>und</strong> Treibstofftanks untergebracht. Kurze ´Flügel´ (E, grün)<br />
bewirken Auftrieb, besonders beim Vorwärtsflug, <strong>und</strong> dienen zur Steuerung per Höhenruder. Der<br />
´Schwanz´ (F, grün) dient zur Stabilisierung sowie zur Steuerung durch ein Seitenleitwerk.<br />
Die eingezeichneten Maßstäbe sowie die skizzierten Strichmännchen sollen die Größe dieses<br />
Beispiels verdeutlichen. Die Kabine ist im Prinzip eine Halbkugel mit Radius von 2.5 m, bietet also<br />
Raum von etwa 65 m^3 über einer Gr<strong>und</strong>fläche von etwa 20 m^2. Der Schaft ist ein sich nach oben<br />
ausweitender r<strong>und</strong>er Zylinder von etwa 4 m Höhe. Die Kappe weist wiederum etwa 5 m Durchmesser<br />
auf. Das Flugzeug ist insgesamt etwa 8 m hoch <strong>und</strong> inklusiv Schwanz auch etwa 8 m lang. Die Breite<br />
inklusiv Flügel könnte etwa 10 m sein.<br />
42
Gebläse<br />
In Bild 05.07.02 ist oben ein senkrechter Schnitt durch die Kappe schematisch dargestellt. Die mit dem<br />
Fahrzeug fest verb<strong>und</strong>enen Teile sind grau markiert. In der Kappe fließt Luft durch diverse Bereiche,<br />
welche durch unterschiedliches Blau gekennzeichnet sind.<br />
Luft fließt durch den Schacht von unten nach oben in einem ringförmigen Kanal (A, helles Blau). Sie<br />
wird in diesem Kanal hoch gesaugt durch eine Radialpumpe, deren mittiger Bereich rot <strong>und</strong> der<br />
Bereich ihrer Schaufeln (B) durch etwas dunkleres Blau markiert sind. Die Luft zirkuliert über der<br />
Pumpe in einem schneckenförmigen Raum (C, dunkelblau). Die Luft fließt letztlich durch einen relativ<br />
engen Auslass (D, sehr dunkles Blau), der schlitzförmig r<strong>und</strong> um die Kappe verläuft.<br />
Dieser Auslass ist bündig zur gewölbten<br />
Oberfläche der Kappe (<strong>und</strong> ´reißt´ Luft<br />
oberhalb davon mit sich, wirkt also<br />
saugend auf die Luft über der Kappe). Die<br />
Luft fließt über eine gekrümmte Fläche (E)<br />
der Unterseite, die außen scharf nach<br />
unten abknickt (so dass dort Turbulenz<br />
gegeben ist).<br />
In diesem Bild unten ist schematisch ein<br />
Querschnitt durch die Kappe dargestellt.<br />
Die diversen Bereiche sind entsprechend<br />
durch unterschiedliches Blau<br />
gekennzeichnet. Die Vorderseite des<br />
Flugzeugs ist hier oben (siehe Pfeil in<br />
Flugrichtung). In der Kappe sollten<br />
mindestens zwei Pumpen installiert sein,<br />
hier sind beispielsweise sechs Pumpen<br />
bzw. die Bereiche (B, hellblau) ihrer<br />
Schaufeln eingezeichnet.<br />
Die Pumpen links (in genereller<br />
Flugrichtung) sind links-drehend, die<br />
Pumpen rechts sind rechts-drehend (siehe<br />
Pfeile), so dass sich insgesamt<br />
ausgeglichenes Drehmoment ergibt. Die<br />
Luft aus den linken Pumpen zirkuliert in einem gemeinsamen Bereich (C, dunkleres Blau), analog<br />
dazu die Luft aus den rechten Pumpen, beide Bereiche getrennt durch eine Längswand (F). Jede<br />
Pumpe entlässt ihre Luft also nicht in eine eigene Schnecke, vielmehr gehen diese ineinander über im<br />
gemeinsamen Bereich (C). Dieser Raum wird durch eine relativ gleichförmige Fläche nach oben<br />
begrenzt, während die untere Fläche drei Mulden aufweist (die aber nicht symmetrisch sondern<br />
weiterhin sprialig angelegt sind).<br />
Der untere Teil der Kappe ist mit dem oberen Teil verb<strong>und</strong>en durch die Mittelwand (F) sowie durch<br />
r<strong>und</strong>e Säulen (G) über den Pumpen (auch für deren Lagerung). Im Bereich zwischen den Pumpen<br />
fließt Luft in total entgegen gesetzte Richtungen, so dass dort eine Trennung durch längliche Säulen<br />
(H) zweckdienlich ist.<br />
Aus den Mulden um die Pumpen bzw. aus dem gesamten Bereich (C) über den Pumpen fließt die Luft<br />
letztlich ab durch die umlaufenden Auslass-Schlitze (D, dunkelblau). Die Bewegungsrichtung dieser<br />
Strömung ist radial bis tangential. Allerdings wäre ein Auslass der Luft gegen die Flugrichtung nicht<br />
zweckdienlich, so dass ganz vorn (im Bild oben) kein Auslass angelegt ist. Entsprechend wird die Luft<br />
ganz hinten durch die mittige Längswand in achterliche Richtung gelenkt.<br />
Steuerung<br />
Die Steuerung der Flugrichtung erfolgt bei normalen Hubschraubern durch phasenweise Änderung<br />
des Anstellwinkels der Blätter. Trotz komplizierter <strong>und</strong> anfälliger Mechanik ist dieser Prozess wenig<br />
effektiv, eben weil keine kontinuierliche Strömungen existieren. Beim Sog-Schrauber erfolgt die<br />
Beschleunigung <strong>und</strong> Förderung mit wesentlich kleineren Pumpen, welche im Prinzip einfache<br />
43
Radialgebläse sind. Die Masse umgesetzter Luft wird durch Änderung der Drehzahl gesteuert. Die<br />
Steuerung der Flugrichtung erfolgt unabhängig von rotierenden Teilen, wiederum durch mechanisch<br />
einfache Bauteile.<br />
In Bild 05.07.03 ist obiger Querschnitt durch<br />
die Kappe bzw. Auslass-Schlitze noch einmal<br />
dargestellt. Der Bereich des Auslasses (D) ist<br />
dunkelblau markiert. In diesem Kanal sind<br />
Steuerelemente (gelb) installiert, deren<br />
strömungsgünstige Form praktisch Ruderblättern<br />
entspricht. Mit diesen Steuerklappen<br />
wird der Luftstrom in den Auslass-Schlitzen<br />
der linken <strong>und</strong> rechten Seite gelenkt.<br />
Auf der linken Seite sind die Steuerklappen in<br />
Positionen gezeigt während der<br />
Vorwärtsbewegung des Flugzeugs. Die aus<br />
den Pumpen zur Seite hin austretenden<br />
Strömungen werden dabei nur wenig<br />
umgelenkt. Im vorderen Bereich fließt die<br />
Strömung diagonal nach hinten ab, im<br />
hinteren Bereich zunehmend radial nach<br />
hinten. Der Vortrieb erfolgt praktisch mittels<br />
Rückstoss-Effekt, da dem von der Pumpe<br />
ausgeübten Druck bzw. dem Staudruck im Bereich C seitlich-hinten kein entsprechender Druck<br />
entgegen steht. Der wesentliche Vortrieb wird aber durch andere Prozesse erreicht, wie weiter unten<br />
beschrieben.<br />
In diesem Bild rechts-unten sind die Steuerklappen in Positionen radialer Richtungen eingezeichnet.<br />
Wenn r<strong>und</strong>um alle Steuerklappen so ausgerichtet sind, fließt Luft nach allen Seiten symmetrisch ab,<br />
das Flugzeug bleibt ortsfest im Raum stehen. Diese ruhige Position kann aber auch durch andere<br />
Stellungen der Steuerklappen erreicht werden, wann immer die vektoriellen Kräfte insgesamt<br />
ausgeglichen sind.<br />
In diesem Bild rechts-oben sind die Steuerklappen nach oben gerichtet, also nach vorn. Wenn alle<br />
anderen Steuerklappen die Luft radial abstrahlen (bzw. insgesamt neutral), bewirken diese rückwärts<br />
gerichteten Steuerklappen ein Drehmoment, hier also würde sich das Fahrzeug um seine senkrechte<br />
Achse nach rechts drehen. Es kann also Rechts- oder Linksdrehung erzeugt werden, je nach relativer<br />
Position der Steuerklappen, in vielerlei Konstellationen.<br />
Wenn alle Steuerklappen nach oben gerichtet sind (also umgekehrt zu den links eingezeichneten<br />
Positionen), wird das Fahrzeug rückwärts fliegen. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung kann leicht<br />
reguliert werden, indem nur einige oder auch alle Steuerklappen minimal verstellt werden.<br />
Es sind also Steuermöglichkeiten in alle Richtungen gegeben, indem relativ kleine Bauteile nur etwas<br />
gedreht werden. Im Kragen unterhalb der Steuerklappen ist ausreichend Raum für deren Steuerung.<br />
Anstelle des Aufwands für die komplexe Steuerung normaler Hubschrauber-Rotoren sollten hier diese<br />
Steuerklappen optimiert, z.B. mittels zwei oder drei zueinander beweglichen Elemente variables Profil<br />
der Steuerklappen gebildet werden.<br />
Auftrieb<br />
In Bild 05.07.04 ist schematisch ein Querschnitt dargestellt mit den Luftbewegungen in <strong>und</strong> um die<br />
Maschine herum. Helles Blau markiert hier schnelle Strömung, jeweils dunkler sind langsamere<br />
Bewegungen <strong>und</strong> dunkelblau kennzeichnet Bereiche ´ruhende´ Luft. Der Auftrieb resultiert<br />
ausschließlich aus Differenzen statischen Drucks. Dargestellt sind hier die Verhältnisse ohne<br />
Vorwärtsbewegung der Maschine.<br />
Die Oberflächen der Kappe (A) <strong>und</strong> des Bodens (G) sind gleich groß. Unten liegt atmosphärischer<br />
Druck an, während oben Luft mehr oder weniger starke Strömung in radiale Richtungen aufweist.<br />
Generell sind die Strömungen außen sehr viel schneller als im mittigen Bereich.<br />
44
Bereits über dem r<strong>und</strong>um verlaufenden Auslass (B) wird Luft über die Kappe nach außen gesaugt<br />
(weil die schnelle Strömung Sog-Wirkung ausübt, siehe vorige Kapitel). Die abfließende Luft gleitet<br />
weiter nach außen, direkt über der gekrümmten Fläche (C). Dort ist maximale Geschwindigkeit<br />
gegeben, mit maximalem Strömungsdruck <strong>und</strong> entsprechend minimalem statischen Druck auf die<br />
Fläche.<br />
Diese Fläche knickt dort bewusst<br />
scharf nach unten ab, so dass an<br />
der Unterseite (D) der Kappe keine<br />
geordnete Strömung aufkommen<br />
kann. Die dortige turbulente Luft<br />
wirkt fast mit normalem Luftdruck<br />
nach oben. Auf dieser äußeren,<br />
ringförmigen Fläche (nur ein Drittel<br />
des Durchmessers, aber die Hälfte<br />
der gesamten Oberfläche) ist die<br />
größte Druckdifferenz <strong>und</strong> damit<br />
maximaler Auftrieb gegeben.<br />
Der Schaft ist relativ hoch (muss<br />
aber weniger hoch sein als die<br />
Kappe breit ist), damit die Luft<br />
unterhalb der Kappe relativ ruhend<br />
bleibt <strong>und</strong> die oberen <strong>und</strong> unteren<br />
Luftbewegungen nicht störend<br />
aufeinander wirken. Durch den<br />
Schacht wird Luft nach oben<br />
gesaugt, wobei der Einlass durch<br />
einen umlaufenden Schlitz (der<br />
´Schürze´) gebildet wird.<br />
Innerhalb dieser Schürze <strong>und</strong> im unteren Teil des Schachtes herrscht schnelle Bewegung mit<br />
entsprechend geringem statischen Druck. Die Luft wird durch den Schlitz eingesaugt, wobei Strömung<br />
(F) entlang der Kabine entsteht. Eine Teil-Strömung (E) davon fließt auch außerhalb weiter aufwärts.<br />
Eventuell kann die Schürze auch mehrere Schlitze aufweisen (gestaffelt nach unten-außen), so dass<br />
Luft über längere Distanz entlang der Kabinenwand geführt wird. Auch auf dieser ´zweiten Ebene´<br />
lastet also von oben geringerer statischer Druck als atmosphärischer Druck von unten gegen den<br />
Boden (G) der Maschine wirkt.<br />
Während normale Hubschrauber große Massen von Luft nach unten drücken <strong>und</strong> verwirbeln, wird bei<br />
diesem Sog-Schrauber nur relativ wenig Luft bewegt <strong>und</strong> nur dünne Luftschichten werden mit<br />
maximaler Geschwindigkeit über geeignete (gekrümmte) Oberflächen geführt. Diese Maschine ist<br />
nicht nur viel leiser <strong>und</strong> viel einfacher zu<br />
bauen, sondern auch vielfach effektiver.<br />
Zusätzliche Flächen<br />
In Bild 05.07.05 ist links ein Längsschnitt<br />
durch die Bauteile dargestellt <strong>und</strong> gestrichelte<br />
Linien markieren Höhen, zu denen rechts<br />
Querschnitte gezeichnet sind (jeweils einer<br />
Hälfte).<br />
Kreisförmige Querschnitte sind die Ausgangsbasis,<br />
jedoch können die Formen natürlich<br />
gestreckt sein in Längsrichtung. Die Kappe<br />
(gelb) könnte z.B. eine ungleichförmiges Oval<br />
bilden. Auch die Pumpen müssen natürlich nicht exakt kreisförmig angeordnet sein, sondern dieser<br />
Bereich (hellrot) z.B. nach achtern länger ausgreifen. R<strong>und</strong>e <strong>und</strong> dünne Querschnitte sind strömungsungünstig,<br />
darum sollte der Schaft unten ´tropfenförmigen´ Querschnitt (dunkelrot) aufweisen. Auch<br />
die Kabine (blau) könnte entsprechend nach hinten weiter geführt sein.<br />
45
Durch diese nach hinten ausgeweitete Flächen (hellgrün) wird der Widerstand gegen<br />
Vorwärtsbewegung reduziert, andererseits wird damit die Stabilität erhöht. Weiter nach unten sollten<br />
diese (mehr oder weniger vertikale) Flächen noch weiter nach achtern geführt sein <strong>und</strong> dieser<br />
´Schwanz´ mit einem Seitenleitwerk (dunkelgrün) enden. Kurze Flügel (dunkelgrün) ergeben mehr<br />
Oberfläche, die schon bei ortsfester Position Auftrieb ergeben (indem Luft oberhalb in die Schürze<br />
abgesaugt wird) <strong>und</strong> während der Vorwärtsbewegung wie normale Tragflächen wirken. Außerdem<br />
können dort Höhenleitwerke (hellgrün) installiert werden.<br />
In den Tragflächen können Treibstofftanks installiert werden <strong>und</strong> im achterlichen Raum könnten der<br />
Motor <strong>und</strong> andere schwere Aggregate untergebracht sein (wobei das erhöhte Gewicht durch<br />
entsprechend größere Auftriebsflächen im hinteren Teil getragen wird). Für den Antrieb der Pumpen<br />
<strong>und</strong> die Bewegung der Steuerklappen <strong>und</strong> Leitwerke bietet sich Hydraulik an (wobei natürlich<br />
Segment-Rohre zu verwenden sind, siehe Kapitel 05.03).<br />
Vorwärts-Fallen<br />
Dieses Flugzeug braucht keinen motorischen Vortrieb, es<br />
´fällt´ vielmehr vorwärts (ähnlich wie ein Segelflugzeug). In<br />
Bild 05.07.06 ist diese Konstruktion wiederum schematisch<br />
im Querschnitt dargestellt, nun aber in seiner Position<br />
während des Vorwärts-Fluges, schräg in der Luft ´hängend´.<br />
Dieser normalen Lage entsprechend ist die Kappe (gelb) nun<br />
etwas schräg zum Schaft angeordnet <strong>und</strong> wirkt damit als<br />
Tragfläche (wobei der oben beschriebene Auftrieb ohne<br />
Vorwärtsbewegung auch mit dieser schrägen Kappe<br />
unverändert ist). Auch die Flügel (dunkelgrün) sind nun<br />
entsprechend installiert.<br />
Die Kappe bildet praktisch den Drehpunkt eines Pendels, das schräg nach hinten weist. Der<br />
Schwerpunkt befindet sich unten-hinten, so dass dieses Pendel nach vorn fallen will. Das Pendel<br />
kommt aber nicht in senkrechte Lage, weil der Auftrieb an der Kappe den ´Pendel-Drehpunkt´<br />
fortwährend nach vorn-aufwärts zieht. Andererseits heben auch die relativ weit hinten installierten<br />
Tragflächen (plus Flächen des Schwanzes) den Schwerpunkt an, so dass das ´Pendel´ fortwährend<br />
diesen Ausschlag beibehält.<br />
Jedes Flugzeug hat nach dem Start praktisch zu viel Auftrieb. Durch die Schrägstellung weist hier der<br />
Überschuss einen nach vorn gerichteten Vektor gegenüber der lotrecht wirkenden Schwerkraft auf,<br />
woraus Vortrieb resultiert. Die oben beschriebenen Pumpen <strong>und</strong> die von ihnen erzeugte<br />
Luftströmungen haben beim Vorwärtsflug praktisch nurmehr unterstützende bzw. steuernde Funktion.<br />
So dienen z.B. auch die Höhenruder in dieser Phase vorwiegend dazu, den Ausschlag des ´Pendels´<br />
nach hinten zu regulieren.<br />
Die entscheidende Druckdifferenz bildet sich zwischen der Oberfläche der Kappe <strong>und</strong> der Unterseite<br />
der Kabine. In der Flugposition sind beide gegeneinander versetzt <strong>und</strong> die Auftriebskraft ist aufwärtsvorwärts<br />
gerichtet (weil der atmosphärische Druck rechtwinklig zur Unterseite wirkt). An dieser<br />
Unterseite sollte keinesfalls eine anliegende Strömung aufkommen. Anders als allgemein üblich sollte<br />
diese Fläche rauh sein, z.B. quer zur Flugrichtung Rippen oder Wellen aufweisen, so dass dort nur<br />
turbulente Luftbewegung auftritt (mit statischem Druck nahezu gleich atmosphärischem Druck).<br />
Andererseits könnte der Boden durchaus etwas waagrechter angelegt sein als hier dargestellt.<br />
Gewiss mutet diese Konstruktion recht seltsam an. Andererseits vermittelt ein normaler Hubschrauber<br />
mit seinen langen Rotorblättern über kleiner Kabine, dem seltsamen Schwanz <strong>und</strong> Heckrotor als<br />
Notbehelf auch kein Vertrauen erweckenden Eindruck. Im Vergleich zur Idealfigur eines<br />
Segelflugzeugs traut man solchen Konstrukten kaum Flugtauglichkeit zu - zurecht, wie deren minimale<br />
Effizienz belegt. Bei diesem Sog-Hubschrauber fließen Strömungen immer entlang großer gewölbter<br />
Flächen, jeweils mit klarer Funktion. Ungewöhnlich ist lediglich die weite Distanz zwischen beiden<br />
wirksamen Oberflächen - was aber erst vorige vorteilhaften ´Pendelwirkungen´ ergibt. Diese sind<br />
vorteilhaft für den Vortrieb, aber auch im Schwebezustand hängt die Last in stabiler Position unter<br />
diesem ´Trag-Schirm´.<br />
46
Viele Gebläse<br />
Von normalen Hubschraubern ist<br />
man gewohnt, dass lange Flügel<br />
notwendig sind. Die Flügel selbst<br />
aber machen nur etwa ein<br />
Fünfzehntel der bestrichenen<br />
Fläche aus - <strong>und</strong> dennoch dreht<br />
jeder Flügel in der Turbulenz des<br />
anderen. Wenn mehrere, sehr viel<br />
kleinere Rotoren eingesetzt werden,<br />
kann Kraft viel effektiver umgesetzt<br />
werden, auf sehr viel besser<br />
genutzter Fläche.<br />
Bild 05.07.07 zeigt dazu eine<br />
Variante <strong>und</strong> zugleich eine Alternative zur Steuerung der Strömungen. Die Kappe (dunkelgrün) ist nun<br />
schräg über dem Schaft (hellgrün) angeordnet. In der Kappe sind schematisch drei Radialpumpen<br />
(rot) eingezeichnet, welche versetzt auf drei Ebenen angeordnet <strong>und</strong> ziemlich flach gebaut sind. Der<br />
Weg der Luft von unten nach oben-außen ist von dunklem zu hellem Blau markiert.<br />
Die Luft wird durch Kanäle (dunkelblau) im Schacht nach oben gesaugt <strong>und</strong> durch die Schaufeln<br />
(etwas helleres Blau) beschleunigt. Die Luft rotiert jeweils in einer Schnecke (helles Blau) <strong>und</strong><br />
entweicht letztlich tangential durch einen Auslass (sehr helles Blau). Die Öffnung des Auslasses ist<br />
etwa 45 Grad weit <strong>und</strong> wird nach außen hin flacher. Bei dieser Lösung ist nun die ganze Schnecke<br />
(gelb) inklusiv des Auslasses um die Rotorachse drehbar, etwa um 120 Grad.<br />
Oben links im Bild weist der Auslass des Gebläses nach links-unten (siehe Pfeil). Daneben im zweiten<br />
Gebläse ist dessen Schnecke um 90 Grad gedreht, so dass die Luft nach rechts-abwärts abfließt.<br />
Beim Gebläse rechts ist dessen Steuerelement nochmals um 30 Grad weiter gedreht, so dass der<br />
Auslass nach rechts-oben weist. Alle Gebläse sind links-drehend dargestellt, aber eines davon könnte<br />
durchaus gegen-sinnig drehen.<br />
Durch Drehung der ganzen Schnecke inklusiv Auslass-Schlitz wird die Steuerungsfunktion analog zu<br />
den Steuerklappen aus obigem Bild 05.07.03 erfüllt. Gegenüber diesen kleinen Elementen sind diese<br />
Steuer-Schnecken relativ große Bauteile (aber durchaus zu handhaben, wenn viele kleine Gebläse<br />
eingesetzt werden). Der entscheidende Vorteil bei dieser Lösung ist, dass die Strömungen ohne<br />
Umlenkung nach außen ungehindert abfließen können.<br />
In diesem Bild unten zeigt der Längsschnitt einen weiteren Vorteil: bei versetzter Anordnung kann<br />
anliegende Strömung über große Teile der Oberfläche erzeugt werden. Die Strömungen aus den<br />
Gebläsen können parallel fließen oder über einander hinweg sich gegenseitig verstärken. Je mehr<br />
Fläche durch Auslass-Ströme überstrichen wird, desto größere Flächen davor oder daneben werden<br />
per Sogwirkung zusätzliche Strömung aufweisen. Praktisch auf der gesamten Oberfläche der Kappe<br />
wird damit atmosphärischer Druck abgeschirmt, also Auftrieb erzeugt.<br />
Viele Düsen<br />
Ein logisch nächster Schritt ist in Bild 05.07.08 schematisch dargestellt: durch den Schaft (hellgrün)<br />
fließt Luft (A, sehr dunkles Blau) nur noch in zwei (oder besser vier) Pumpen (B, rot). Diese sollten in<br />
axialer Richtung relativ lang gebaut sein <strong>und</strong> ihr Auslass mündet tangential in Rohre (C, helleres<br />
Blau). Diese Rohre weisen von unten nach oben zunehmenden Durchmesser aus, so dass darin eine<br />
starke Drallströmung ´aufgewickelt´ wird (siehe Querschnitt links in etwas größerem Maßstab, jeweils<br />
links-drehend).<br />
47
Diese Drallströmung lässt sich verlustfrei auch in<br />
gekrümmten Rohren (D, hellblau) weiter nach oben<br />
leiten (z.B. in flexiblen Rohren, deren optimaler<br />
Querschnitt durch die Strömung selbst geformt<br />
wird). Die Drallströmung mündet in Düsen (E, sehr<br />
helles Blau), in welchen ihr Drall wieder<br />
´abgewickelt´ wird (ähnlich wie in einer Schnecke).<br />
Diese ´Steuer-Düse´ befindet sich in einem r<strong>und</strong>en<br />
Bauelement (gelb), das dreh- <strong>und</strong> schwenkbar<br />
gelagert ist.<br />
Hier sind beispielsweise vier Steuerdüsen in der<br />
Kappe (dunkelgrün) schematisch eingezeichnet. Die<br />
dargestellten Positionen könnten bei Vorwärtsflug<br />
zweckdienlich sein: die zwei vorderen sind<br />
eingeklappt (<strong>und</strong> ihre Pumpe ausgeschaltet), nur die<br />
beiden hinteren Düsen produzieren Strömung über<br />
dem hinteren Teil der Kappe (also ´künstlichen´ Sog<br />
dieser ´Tragfläche´).<br />
Bild 05.07.08 unten zeigt schematisch einen Blick<br />
von oben auf die Kappe, auf welcher beispielsweise<br />
zwei mal vier Düsen eingezeichnet sind. Das Rohr (D, hellblau) stellt den Einlass zur beweglichen<br />
Steuerdüse (F, gelb) dar, aus welcher die Strömung (E, sehr helles Blau) fächerförmig abfließt. In der<br />
oberen Hälfte der Kappe sind die Düsen so ausgerichtet, dass radiale Strömungen praktisch die<br />
gesamte Oberfläche überstreichen. In der unteren Hälfte dagegen sind vorige Positionen dargestellt:<br />
die beiden vorderen Düsen sind eingefahren <strong>und</strong> ´außer Betrieb´, während die beiden hinteren Düsen<br />
den achterlichen Teil der Kappe überstreichen.<br />
Hier sind hellblau nur die Bereiche markiert, welche direkt durch Strömung aus den Düsen abgedeckt<br />
werden. Natürlich wird damit auch entsprechender ´Wind´ per Sogwirkung existieren, d.h. die gesamte<br />
Fläche gegen atmosphärischen Druck abgeschirmt sein. Der klare Vorteil dieser Lösung ist, dass<br />
beliebig viele Düsen in zweckdienlicher Weise auf der gesamten Fläche zu installieren sind. Diese<br />
Steuer-Düsen sind einfacher zu handhaben als vorige Steuer-Schnecken. Allerdings dürfen diese<br />
Düsen nicht ganz einfach gebaut sein, sondern müssen die gesamte Energie der Drallströmung in<br />
flache Strömung entlang der Oberflächen umsetzen.<br />
Beispiel-Daten<br />
Aus der Strömungstechnik ist bekannt, dass bei einem Rohr von z.B. 2 cm Durchmesser spätestens<br />
nach 20 cm die laminare Strömung durch das Aufkommen turbulenter Grenzschichten beeinträchtigt<br />
wird. Hier aber kann flächige Strömung ungehindert weiter fließen, so dass realistisch unterstellt<br />
werden kann, dass ein Strahl von 2 cm Höhe auch 40 cm auf gekrümmter Fläche anliegend bleibt.<br />
Bezogen auf die Fläche von 1 m^2 wäre somit eine Düsen-Querschnittsfläche von 0.05 m^2<br />
erforderlich. Bezogen auf die etwa 20 m^2 Gesamtfläche dieses Beispiel-Sogschraubers müsste der<br />
Auslass alle Düsen insgesamt 1 m^2 weit öffnen.<br />
Wenn die Strömung durch die Düsen mit 100 km/h austreten sollte, also mit etwa 28 m/s, wären 28<br />
m^3 Luft je Sek<strong>und</strong>e zu fördern. Je St<strong>und</strong>e ist das die gewaltige Menge von 100000 m^3 Luft, jedoch<br />
durchaus gängige Leistung für vier Radialpumpen mit jeweils 25000 m^3/h Fördervolumen.<br />
Pumpenhersteller empfehlen in dieser Größenordnung etwa 2.3 kW / m^3/s zu installieren, hier also<br />
28 mal 2.3 gleich insgesamt etwa 65 kW.<br />
Die kinetische Energie dieser Gesamt-Strömung wird nach bekannter Formel gerechnet: Masse mal<br />
0.5 mal Geschwindigkeit im Quadrat. Wenn die Dichte der Luft mit 12 N/m^3 angesetzt wird, beträgt<br />
die Masse der je Sek<strong>und</strong>e durchgesetzten 28 m^3 Luft etwa 336 N. Die kinetische Energie ergibt<br />
somit 336 mal 0.5 mal 28^2 gleich r<strong>und</strong> 132000 Ws. Voriger 65-kW-Motor bietet 234000 Ws, arbeitet<br />
also nur mit etwa 56 % Wirkungsgrad. Das ist durchaus normal, schlicht weil mechanische Kraft auf<br />
ein Gas nicht verlustfrei zu übertragen ist.<br />
48
Der Strömungsdruck ergibt sich aus Fläche mal Dichte mal 0.5 mal Geschwindigkeit im Quadrat.<br />
Bezogen auf 1 m^2 sind dies 1 mal 12 mal 0.5 mal 28^2 gleich r<strong>und</strong> 4700 N/m/s^2. Da dynamischer<br />
Druck <strong>und</strong> statischer Druck konstant sind, lasten auf einem Quadratmeter Oberfläche r<strong>und</strong> 470 kg<br />
weniger als der atmosphärische Druck. Die 20 m^2 Gesamtfläche dieses Beispiels ergeben also 9400<br />
kg bzw. 9.4 t (Brutto-) Auftrieb.<br />
Diese Strömung von 100 km/h wird nicht auf der gesamten Oberfläche gleichförmig anliegen, auch auf<br />
der Unterseite ist Luft nicht vollkommen unbewegt, so dass man realistisch wohl nur die Hälfte als<br />
Netto-Auftriebskraft ansetzen kann. Immerhin kann dieser Sog-Schrauber dann ein Gewicht von 4 bis<br />
5 t in der Schwebe halten. Das Gerät selbst wird 2 bis 3 t wiegen, so dass die zusätzliche Last<br />
maximal 2 t sein darf bzw. überschüssige Kraft als Vortrieb zur Verfügung steht. Andererseits ist<br />
Auftrieb stark abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit,<br />
so dass z.B. r<strong>und</strong> 75 km/h bzw. 21<br />
m/s das Fahrzeug ohne zusätzliche Last im<br />
Schwebezustand halten würde.<br />
Im Gegensatz zu vorigen schematischen Skizzen ist<br />
in Bild 05.07.09 ein realer, vielfach eingesetzter<br />
Hubschrauber abgebildet, der EC-135 T2 von<br />
Eurocopter. Einige seiner Daten sind:<br />
Länge / Breite / Höhe / Rotor-Durchmesser: 12.13 /<br />
2.00 / 3.35 / 10.20 m, maximales Gewicht: 2835 kg,<br />
Reisegeschwindigkeit 257 km/h, maximale Flugzeit 3<br />
h, Platz für sieben Personen, Leistung 610 bis 439<br />
kW, Verbrauch 333 g/kW/h.<br />
Dieser Hubschrauber entspricht vom Raumangebot<br />
<strong>und</strong> Gewicht in etwa obigem Beispiel-Sogschrauber<br />
oder auch aktuellen, ´hyper-potenten´ Geländewagen.<br />
Allerdings hat der Hubschrauber einen Tank von etwa<br />
500 Litern - der in drei St<strong>und</strong>en leer ist. Dieser<br />
bewährte Hubschrauber ist wohl aktueller Stand der<br />
Technik.<br />
Unglaubwürdig<br />
Wie kann man nun behaupten, dass man über einer Kabine nur einen Trichter montieren müsse <strong>und</strong><br />
dieses Gerät dann vergleichbar zu einem normalen Pkw sich verhält, mit einem Mittelklasse-Motor<br />
<strong>und</strong> dessen ganz normalem Verbrauch, leise umher fliegt? Folgende Unterschiede machen das<br />
möglich:<br />
Die Rotorblätter obiger Maschinen bestreichen eine Fläche von über 80 m^2, die vier Blätter selbst<br />
haben aber nur eine Fläche von etwa 5 m^2 (während obiger Sog-Schrauber 20 m^2 wirksame<br />
Oberfläche hat). Es gibt kein Profil, das bei unterschiedlicher Geschwindigkeit <strong>und</strong> veränderter<br />
Anstellung optimalen Auftrieb ergeben kann, schon gar nicht wenn sich das Blatt mit <strong>und</strong> gegen die<br />
Flugrichtung bewegt <strong>und</strong> permanent verstellt wird (wohl aber bietet konstante Strömung über<br />
gleichbleibend gekrümmte Oberflächen optimalen Auftrieb).<br />
Der Hubschrauber verwirbelt Luft, drückt sie nach unten, teilweise sogar auf eigene Flächen (während<br />
der Sog-Schrauber, zumindest im Schwebeflug, einen in sich geschlossenen Luftkreislauf hat: oben<br />
seitlich ausströmend, unten in der Schürze wieder eingesaugt. Entlang aller Flächen ist immer<br />
konstante Strömung gegeben). Der Hubschrauber-Rotor beschleunigt Luft in freier Umgebung, kann<br />
nur bestimmte Drehzahl drehen, einerseits aufgr<strong>und</strong> der Fliehkräfte, zum andern aber weil sonst die<br />
Blätter nur noch in der Turbulenz des vorigen Blattes arbeitet (während beim Sog-Schrauber die<br />
Beschleunigung der Luft in geschlossenen Räumen bzw. Kanälen erfolgt, wobei alle Kanäle wie auch<br />
die Schaufelblätter optimierbar sind für relativ konstante Bedingungen).<br />
Im Vorwärtsflug drehen die Blätter des Hubschraubers durch die Flugrichtung hindurch oder<br />
´schlagen´ gar zur Erzeugung von Vortrieb (während am Sog-Schrauber der Auftrieb durch normale<br />
Tragflächen erfolgt bzw. durch Anstellung von Kappe plus Boden eine Kraft nach aufwärt-vorwärts<br />
49
erzeugen wird. Der Sog-Schrauber fliegt wie ein Segelflugzeug ´mit Hilfsmotor´ - nur nicht ganz mit<br />
dessen Cw-Wert. Darüber hinaus arbeitet dieser Sog-Hubschrauber als ´Doppel-Decker´, sowohl im<br />
Schwebezustand wie im Vorwärts-Flug). Aber diese Überlegungen können Spezialisten mit<br />
Fachkenntnissen auf aktuellem technischen Stand besser beurteilen - während ich nur vorigen ´vorsintflutlichen´<br />
Lösungsansatz zum Nach-Denken anbieten kann.<br />
Vimana<br />
Zugegeben, ich wäre von mir aus nie auf die verrückte Idee gekommen, ein ´Sportflugzeug mit<br />
aufgesetztem Trichter´ zu entwerfen - wenn ich nicht genau dieses Bild vor Jahren gesehen hätte - in<br />
Berichten über uralte vedische Schriften. Dort, wie in Götter-, Halbgötter- <strong>und</strong> Helden-Sagen aus aller<br />
Welt, wimmelt es von Flugapparate aller Art <strong>und</strong> Fähigkeiten. Jede Menge detaillierter technischer<br />
Beschreibungen inklusiv Angaben zu Materialien <strong>und</strong> Abmessungen sind erhalten, unglaublich <strong>und</strong> oft<br />
unverständlich, weil einerseits die Begriffe verwendeter Materialien nicht mehr bekannt sind <strong>und</strong> zum<br />
anderen die Berichterstatter selbst keine Zeitzeugen waren. Aber auch schon in diesen frühen<br />
Hochkulturen waren Flugzeuge meist in kriegerischem Einsatz - also ähnlich zur heutigen Zeit.<br />
Bekannt sind Veröffentlichungen über Flugzeug-Modelle als Grab-Beigaben aus vielen frühen Hoch-<br />
Kulturen bzw. High-Tech-Gesellschaften. Dieses ´Flugzeug mit Trichter´ erschien wohl zu unsinnig, so<br />
dass ich es Bild nicht mehr fand - aber obiges Bild 05.07.06 entspricht dieser Darstellung durchaus.<br />
Ersatzweise zeigt Bild 05.07.10 die<br />
Darstellung eines ´Vimana´-Fluggerätes, von<br />
denen es viele gibt. Diese Zeichnung wurde<br />
nicht von Zeitzeugen erstellt, sondern aus<br />
späteren Beschreibungen nachempf<strong>und</strong>en.<br />
Überall wird als Hauptantrieb eine ´hohle<br />
Säule´ genannt, oft höher als die Flugzeuge<br />
lang sind. Oben auf der Säule werden ein<br />
Kristall (als Sammler von Energien) oder<br />
propellerartige Einrichtungen geschildert.<br />
Entsprechend gängiger Anschauung soll<br />
damit Luft nach unten gedrückt werden.<br />
Auch dieses Bild hat wohl kaum ein sehr<br />
sachk<strong>und</strong>iger Zeichner erstellt, aber die vier<br />
Propeller in ihren Trichtern (rot hervor<br />
gehoben) zeigen eindeutig an (wie in vielen<br />
anderen Zeichnungen), in welche Richtung<br />
Luft gefördert wurde - von unten nach oben.<br />
Auch für mich bekam diese ´absurde´<br />
Vorstellung erst Sinn, als ich in vorigen<br />
Kapiteln die Wirkung von Sog, besonders<br />
entlang gekrümmter Flächen, noch einmal detailliert (für mich selbst) beschreiben wollte. Ob jemand<br />
sonst noch diese ´total verkehrte Technik´ aus uralten Zeiten - oder meine neuzeitliche Interpretation -<br />
für bedenkenswert hält, bleibt dem ´Zeitgeist´ überlassen.<br />
Nur noch eine Anmerkung am Rande: bei diesen Maschinen wird ´Prana´ als eine Energiequelle<br />
genannt - wobei keiner genau weiß was dies zu bedeuten hat. Einerseits wurden die Piloten zum<br />
Umgang mit Prana geschult, andererseits wurde Prana als Quelle oder Katalysator für die<br />
Verfügbarkeit erforderlicher Energien genannt. Ich würde Prana nicht gleich setzen mit <strong>Äther</strong>, wohl<br />
aber zu seinen Schwingungsmöglichkeiten auf breitem Spektrum. Wenn beispielsweise Rotoren wie<br />
auch Luft schnell drehen, sind diese Atome noch immer nur Wirbelsysteme auf der Wanderung durch<br />
relativ ruhenden <strong>Äther</strong> - nur dass dieser nun selbst natürlich auch diese generelle Rotation aufgeprägt<br />
hat - aber das ist Thema anderer Kapitel <strong>und</strong> Teile. Hier ging es nur um einen Flug-Apparat mit<br />
Trichter - <strong>und</strong> nebenbei die Frage, ob unsere Technik einen Stand erreichen wird, den es<br />
offensichtlich schon viel früher gab - oder die moderne Menschheits-Zivilsiation schon vorher endet,<br />
wie offensichtlich diverse ´Vorbilder´.<br />
PS. Betreffend (hier falscher) Berechnungen siehe auch Kapitel 05.12. ´A380 <strong>und</strong> Auftrieb´.<br />
50
05.08. Flugzeug NT<br />
Wirbelstrasse<br />
Flugzeuge zu bauen gilt als eine der großen<br />
Leistungen heutiger Technik, die über viele Jahre mit<br />
großem Aufwand auf hohen Stand gebracht wurde. Die<br />
Erfolge waren so groß, dass nun jedermann jederzeit<br />
an jeden Ort fliegen kann. Im Ergebnis aber stellt der<br />
heutige Flugverkehr nichts weniger als gigantische<br />
Verschwendung von Resourcen <strong>und</strong> ebensolche<br />
Umweltverschmutzung dar. Könnte es sein, dass<br />
gr<strong>und</strong>legend anders zu verfahren, eine neue<br />
Technologie notwendig - <strong>und</strong> möglich ist? Vorweg dazu<br />
ein paar einfache Sachverhalte:<br />
In Bild 05.08.01 oben ist ein r<strong>und</strong>er Querschnitt (blau)<br />
z.B. eines dünnen Drahts dargestellt, der ruhend in<br />
einer Strömung (rot) ist bzw. durch ruhende Luft nach<br />
links bewegt wird. Hinter dem Draht ergibt sich die<br />
bekannte Wirbelstrasse, d.h. Turbulenz <strong>und</strong> damit sehr<br />
hoher Widerstand. Der auftretende Widerstand hat<br />
aber überhaupt nichts mit diesen Wirbeln achteraus zu tun - wie fälschlicherweise immer wieder<br />
unterstellt wird.<br />
Ausschlaggebend für den Widerstand ist allein der Druck unmittelbar an der Oberfläche dieses<br />
Köpers: ganz vorn ist Staudruck gegeben, weiter zur Seite hin relativ geringer statischer Druck<br />
(aufgr<strong>und</strong> der dortigen schnellen Strömung), aber zur Hinterseite kann die Luft nicht schnell genug hin<br />
fließen (sofern die Geschwindigkeit nicht sehr gering ist), so dass sich dort relative Leere ergibt<br />
(gelber Bereich). Nur die Druckdifferenzen unmittelbar an der Oberfläche des Körpers ergeben den<br />
Widerstand - hier praktisch ´negativen Vortrieb´ - während die Wirbel nur sek<strong>und</strong>äre<br />
Nebenerscheinung sind.<br />
In diesem Bild unten ist die bekannte Lösung zur wesentlichen Reduzierung dieses Widerstands<br />
schematisch dargestellt. Durch die seitlich nach hinten nur langsam zurück weichenden Wände muss<br />
Luft nicht mehr rasch nach innen fließen <strong>und</strong> es existiert kein Bereich geringer Dichte mehr. Dieser<br />
´strömungsgünstige´ Körper weist nur einen Bruchteil an Widerstand auf. Allerdings ist dieser nicht<br />
null, z.B. weil dem Staudruck vorn kein entsprechender Andruck von hinten entgegen steht.<br />
Wirbelschleppe<br />
Die derzeit favorisierte Theorie zum Auftrieb ist noch<br />
immer die ´Zirkulations-Theorie´ (so lang nicht abgelöst<br />
durch meine im Kapitel 05.05. ´Auftrieb´ dargestellte<br />
Theorie). Es wird ´Zirkulation´ von Luft um die<br />
Tragfläche unterstellt (unten vorwärts, oben rückwärts)<br />
<strong>und</strong> zudem wird unterstellt, dass diese Wirbel jeweils<br />
außen an den Tragflächen nach hinten abbiegen <strong>und</strong><br />
achteraus einen lang gezogenen, geschlossenen<br />
´Wirbelring´ bilden, wie in Bild 05.08.02 oben<br />
schematisch dargestellt, siehe Pfeile.<br />
Aus der ´Mächtigkeit´ dieses Ring-Wirbel-Systems wird<br />
zurück geschlossen auf die Stärke des Auftriebs. Das<br />
ist analog zur fälschlichen Anschauung, obige<br />
Wirbelstrasse wäre ursächlich für den Widerstand.<br />
Andererseits hält man Wirbel <strong>und</strong> Turbulenz schädlich<br />
für die Vorwärtsbewegung <strong>und</strong> versucht z.B. diesen<br />
Randwirbel außen am Flügel durch ´Winglets´ zu<br />
unterbinden.<br />
51
Das ist vollkommen witzlos, weil der ´Schaden´ nicht an der Hinterkante der Tragfläche entsteht,<br />
sondern viel weiter vorn. In diesem Bild unten ist schematisch eine Tragfläche dargestellt. Aufgr<strong>und</strong><br />
des Sogbereichs oben-hinten wird Luft beschleunigt (siehe Pfeil links) über die Oberfläche gezogen.<br />
Andererseits fließt in diesen Bereich relativer Leere auch Luft von vorn-außen (siehe Pfeil rechts).<br />
Dieser Zustrom ist tatsächlich schädlich, weil die relative Leere damit zusätzlich aufgefüllt wird.<br />
Wirksame Abhilfe dagegen bietet nur ein ´gepfeilter´ Flügel, weil der seitliche Zufluss von Luft damit<br />
´zu spät kommt´ für weiter zum Rumpf hin befindliche Teile des Flügels.<br />
Wenn die Tragfläche Auftrieb erzeugen soll ist unabdingbar, dass achteraus Turbulenz bzw. diese<br />
Wirbelschleppe entsteht. Es macht keinen Sinn, diese nach geordnete Nebenwirkung (siehe oben<br />
erwähntes Kapitel) beseitigen zu wollen. Selbstverständlich jedoch sind im übrigen alle Ursachen von<br />
Verwirbelung zu beseitigen, die ohne entsprechenden Nutzen sind.<br />
Zu viel Auftrieb<br />
Der Auftrieb wächst (angeblich) im<br />
Quadrat zur Geschwindigkeit. Beim<br />
Start <strong>und</strong> damit langsamer<br />
Geschwindigkeit ist entsprechend<br />
(zu) wenig Auftrieb vorhanden,<br />
wenn aber die Reisegeschwindigkeit<br />
erreicht ist, gibt es einen<br />
Überschuss an Auftrieb. Wie sonst<br />
ist zu erklären, dass die Triebwerke<br />
auf der falschen Seite der Tragfläche hängen, nämlich meist unterhalb, wie in Bild 05.08.03 bei A<br />
schematisch dargestellt ist (grün die Tragfläche, rot das Triebwerk). Eigentlich müsste die Luft oben<br />
beschleunigt werden <strong>und</strong> nicht an der Unterseite, wie gelegentlich sogar mit vorn angeordneten<br />
Triebwerken (wie bei B skizziert ist).<br />
Um den notwendigen Auftrieb in der Startphase zu erreichen, wird die wirksame Fläche vergrößert,<br />
z.B. indem ´Vor-Flügel´ oder ´achterliche Klappen´ ausgefahren werden, wie ebenfalls bei B<br />
schematisch dargestellt ist. Wie die komplexe Mechanik dieser Einrichtung deutlich aufzeigt, können<br />
das nur ´Behelfs-Maßnahmen´ sein, die nicht das Kernproblem auf unmittelbare Weise lösen.<br />
Rechts in Bild 05.08.03 ist schematisch dargestellt, wie prinzipiell eine Tragfläche <strong>und</strong> ein Triebwerk<br />
zueinander angeordnet sein müssten: das Triebwerk direkt in gerader Achse hinter dem Flügel (C).<br />
Mehr Auftrieb resultiert, wenn die Luft über der Fläche schneller fließt, also müsste eine Klappe (D)<br />
am Ende der Tragfläche nach unten schwenken. Das Triebwerk saugt dann Luft nur von der Oberseite<br />
ab, während unten zusätzlicher Staudruck entsteht.<br />
Umgekehrt, wenn die Tragfläche eigentlich nur ein neutraler, strömungsgünstiger Körper sein soll,<br />
kann diese Klappe (E) etwas nach oben angehoben werden. Um die Tragfläche herrscht dann<br />
beidseits schnelle Strömung, so dass Luft an ihrer Nase abgesaugt wird, d.h. verminderter Widerstand<br />
gegeben ist.<br />
Auftrieb ergibt sich nur aus Differenz statischer Drücke <strong>und</strong> diese wiederum korrelieren mit der<br />
Geschwindigkeit von Strömung. Triebwerke produzieren schnelle Strömung achteraus, aber sie<br />
saugen genauso viel Luft vorn ein. Also ist zweckdienlich, die Funktion beider Bauelemente durch<br />
geeignete Anordnung zu koordinieren. Je nach Bedarf an Auftriebskraft muss zudem das Profil<br />
variabel sein, allerdings müsste das technisch viel einfacher zu lösen sein als heute üblich.<br />
Staudruck-Motor<br />
Der Widerstand gegen Vorwärtsbewegung ist abhängig von der Form des Körpers, d.h. der Relation<br />
von Höhe zur Länge sowie der Kontur seiner Oberflächen. Der Widerstand wächst im Quadrat zur<br />
Geschwindigkeit <strong>und</strong> natürlich wächst der Widerstand mit zunehmender projizierter Fläche, einfach<br />
weil mit größerem Querschnitt entsprechend mehr Luft umzulenken ist. Daraus ergeben sich<br />
Bauformen, die mehr oder weniger ´strömungsgünstig´ sind, weil natürlich bei jeder Anwendung auch<br />
andere Gesichtspunkte zu beachten sind.<br />
Diese neue Technologie im Flugzeugbau verwendet nun Formen des Rumpfes, die nach heutigem<br />
Stand völlig untauglich wären, weil sie viel zu viel Angriffsfläche bieten. Diese ´plumpe´ Formen sind<br />
52
jedoch höchst effektiv, wenn der ´Staudruck-Motor´ eingesetzt wird, wie im folgenden Kapitel<br />
ausführlich beschrieben wird. Der geneigte Leser möge also zunächst diesen ´un-günstigen´<br />
Gesichtspunkt ignorieren.<br />
Eckiger Kasten<br />
In Bild 05.08.04 ist als Ausgangsbasis ein kastenförmiger<br />
Rumpf dargestellt, oben eine Sicht von oben auf den Rumpf,<br />
unten eine Seitenansicht, dazwischen Querschnitte jeweils im<br />
Bereich der gestrichelten Linien.<br />
Im Prinzip hat dieser Rumpf einen viereckigen Querschnitt,<br />
lediglich die Ecken sind etwas ger<strong>und</strong>et. Nach hinten bleibt die<br />
Oberseite möglichst breit, nur die Unterseite wird schmäler, so<br />
dass der Rumpf nach hinten-oben V-förmig ausläuft.<br />
Gegenüber heutiger Form von Rümpfen ist dieser fürwahr sehr<br />
plump. Wie aber oben angesprochen, ist der damit<br />
verb<strong>und</strong>ene hohe Widerstand zunächst außer Acht zu lassen.<br />
Dafür ergibt sich der Vorteil, dass der ´rechteckige´ Innenraum<br />
dieses Rumpfes natürlich sehr viel besser nutzbar ist als enge<br />
<strong>und</strong> lange ´Röhren´ konventioneller Flugzeuge.<br />
Aufgesetzte Tragfläche<br />
In Bild 05.08.05 ist nun schematisch die Anordnung der anderen Bauelemente des Flugzeugs<br />
skizziert, bei A als Schnitt quer durch die Längsachse, bei B als senkrechter Schnitt entlang der<br />
Längsachse <strong>und</strong> bei C eine Sicht von oben auf dieses Flugzeug. Wesentliche Merkmale dieser neuen<br />
Technologie sind, dass die Tragfläche oberhalb des Rumpfes <strong>und</strong> das Triebwerk hinter der Tragfläche<br />
angeordnet sind (hier beispielsweise einer ein-motorigen Maschine).<br />
Voriger kastenförmige Rumpf (blau) ist hier noch einmal skizziert. An seinen oberen Kanten sind<br />
´Pfosten´ installiert, lang gestreckt <strong>und</strong> strömungsgünstig geformt, welche ´Längs-Säulen´ (grau)<br />
genannt werden. Quer auf diesen Längssäulen ist die durchgehende Tragfläche (grün) montiert. Ein<br />
mittiger Teil befindet sich also über der relativ breiten <strong>und</strong> flachen Rumpfoberseite, links <strong>und</strong> rechts<br />
ragen seitliche Teile nur relativ kurz hinaus. Die Vorderkanten der äußeren Flügelteile sind gepfeilt zur<br />
Vermeidung schädlichen Zustroms (wie oben diskutiert). Hinten-außen an diesen Tragflächen sind<br />
normale Höhenruder (dunkelgrün) installiert.<br />
Die beiden Längssäulen<br />
reichen weiter nach hinten<br />
(über das Ende der Tragfläche<br />
hinaus) <strong>und</strong> bilden dort<br />
nach oben jeweils ein Seiten-<br />
Leitwerk (dunkelgrün). Quer<br />
zu den Längssäulen verlaufen<br />
Streben, welche das Triebwerk<br />
(rot) tragen. Der Einlass<br />
dieses Triebwerks befindet<br />
sich auf Höhe der Tragfläche.<br />
Durch eine Klappe (dunkelgrün)<br />
hinten an der Tragfläche<br />
wird reguliert, in<br />
welchem Umfang Luft über<br />
oder unter der Tragfläche angesaugt wird.<br />
Aus der Seitenansicht (B) wird hier schon deutlich, dass nicht nur Auftrieb an der Oberseite der<br />
Tragfläche produziert wird. Tragfläche <strong>und</strong> Rumpf bilden praktisch eine Düse, so dass auch auf der<br />
Rumpf-Oberfläche schnelle Strömung anliegt. Durch die seitliche Begrenzung der Längssäulen kann<br />
keine Luft zufließen, so dass die Sogwirkung aus diesem geschlossenen Kanal weit nach vorn auf die<br />
Rumpf-Oberseite reichen wird. Der Rumpf selbst trägt damit zum Auftrieb ganz wesentlich bei, so<br />
dass die seitlichen Flügel viel weniger Spannweite aufweisen müssen als konventionell üblich.<br />
53
Breiter Rumpf<br />
´Länge läuft´ ist eine Gr<strong>und</strong>regel der Strömungslehre: wenn an der Frontseite erst einmal das Fluid zur<br />
Seite geschoben wurde, kann dahinter ein Körper beliebiger Länge ohne zusätzlichen Aufwand<br />
folgen, egal ob bei Zügen, bei Booten <strong>und</strong> Schiffen oder auch bei Flugzeug-Rümpfen. ´Breite zieht´<br />
dagegen ist eine Gr<strong>und</strong>regel der neuen Technologie <strong>und</strong> Breite trägt bei dieser Konzeption auch<br />
wesentlich zum Auftrieb bei. Analog zum vorigen Bild ist darum in Bild 05.08.06 eine zweimotorige<br />
Maschinen mit sehr viel breiterem Rumpf skizziert, bei A die Sicht von oben, bei B ein Querschnitt <strong>und</strong><br />
bei C ein Längsschnitt.<br />
Aus der Sicht von oben (A)<br />
stellt sich der Rumpf<br />
(dunkelblau) nun als fast<br />
rechteckige Fläche dar. Die<br />
Hinterkante ist etwas<br />
ger<strong>und</strong>et, während die<br />
Vorderkante quer zur<br />
Längsachse verläuft <strong>und</strong> nur<br />
ganz außen etwas ger<strong>und</strong>et<br />
ist. Aus dem Cockpit sollte<br />
Sicht auch zur Seite hin<br />
möglich sein, darum ist diese<br />
mittige ´Nase´ (hellblau) nach<br />
vorn gezogen.<br />
Im Querschnitt (B) bildet der<br />
Rumpf (dunkelblau) inklusive<br />
mittiger Cockpit-Nase<br />
(hellblau) nun ein flaches<br />
Rechteck, nur die Ecken sind<br />
etwas ger<strong>und</strong>et. Auf den<br />
Kanten oben-außen sind wiederum zwei Längssäulen (grau) installiert, zusätzlich nun auch mittig eine<br />
Längssäule (grau). Nur diese mittige Längssäule geht hinten in ein Seitenleitwerk (dunkelgrün) über.<br />
Zwischen den achterlichen Teilen der Längssäulen sind wiederum Querstreben (grau) installiert,<br />
welche nun zwei Triebwerke (rot) tragen.<br />
Im Längsschnitt (C) ist zu erkennen, dass der Rumpf (dunkelblau) wie auch die Cockpit-Nase<br />
(hellblau) nun strömungsgünstige Kontur aufweisen, der nahezu symmetrisch ist, d.h. insofern neutral<br />
hinsichtlich Auftrieb. Dieser Körper bietet damit insgesamt relativ wenig Widerstand, praktisch wie ein<br />
normaler röhren-förmiger Rumpf. Nur ist dieser Rumpf in Querrichtung gedehnt <strong>und</strong> die Flächen der<br />
Ober- <strong>und</strong> Unterseite sind flach, ebenso werden auch die Seitenflächen nur wenig gekrümmt sein.<br />
In diesem Bild 05.08.06 ist unten bei D der Längsschnitt etwas größer dargestellt, wobei das Flugzeug<br />
in seiner Position während des Steigflugs skizziert ist. Hervorgehoben ist dabei eine Klappe<br />
(dunkelgrün) hinten an der Tragfläche <strong>und</strong> direkt vor dem Triebwerk-Einlass. Diese Klappe weist nach<br />
unten, so dass die Luft zum Triebwerk nur über die Tragfläche angesaugt wird.<br />
Zugleich aber wird damit der Querschnitt zwischen Klappe <strong>und</strong> Rumpf-Oberseite verringert, also eine<br />
Düse gebildet. Solche Düsen bilden keinen Widerstand, sondern wirken nur beschleunigend auf<br />
Strömung in der Düse. Die Luft fließt nach hinten beschleunigt ab - aber diese Beschleunigung wirkt<br />
saugend auch in der Strömung zurück, d.h. wirkt als Sog auch über dem vorderen Teil der Rumpf-<br />
Oberfläche. Wiederum wird also nicht nur an der Tragflächen-Oberseite, sondern über der gesamten<br />
Rumpf-Oberfläche Auftrieb produziert.<br />
In diesen Phasen des Steigflugs wird unter normalen Flügeln ein ´Luftkissen´ aufgestaut, über<br />
welches die Motoren das Flugzeug aufwärts schieben - mit ganz erheblichem Treibstoff-Einsatz. Hier<br />
bildet die breite Rumpf-Unterseite natürlich ein entsprechend breiten Bereich relativ hoher Dichte. Weil<br />
diese Unterseite nun eine vollkommen glatte Fläche darstellt, ist der Abfluss aus diesem Bereich<br />
gleichförmig <strong>und</strong> ergibt viel weniger achterliche Turbulenz als bei gewöhnlichen Rümpfen.<br />
54
Entscheidend aber ist, dass hier das Flugzeug nicht über dieses Luftkissen hoch geschoben wird,<br />
sondern nun Rumpf plus Flügel eine große Fläche mit angestelltem Winkel bilden, d.h. über den<br />
jeweils vorderen R<strong>und</strong>ungen maximaler Auftrieb gegeben ist - <strong>und</strong> dieses Flugzeug hoch-gezogen<br />
wird (bzw. doch wieder hoch-gedrückt wird, nun aber vorwiegend durch atmosphärischen Druck). Weil<br />
die Triebwerke ihre Luft immer über den Oberflächen abzieht, besteht auch an diesen relativ langen<br />
Flächen keine Gefahr von Strömungsabriss.<br />
Neues Erscheinungsbild<br />
In den Anfängen der Fliegerei gab es Maschinen höchst seltsamer Art <strong>und</strong> auch heute noch gibt es<br />
Flugzeuge unterschiedlichster Konzeption. Dennoch haben sich Gr<strong>und</strong>prinzipien ergeben, welche<br />
einerseits diverse Bedürfnisse abdecken <strong>und</strong> andererseits die Produktion ganzer Baureihen<br />
erleichtern. Eine bevorzugte Maßnahme dazu ist, gleiche Technik in Rümpfe unterschiedlicher Länge<br />
einzubauen. Anstatt variabler Länge bietet sich hier nun an, in unterschiedlicher Breite zu bauen.<br />
In Bild 05.08.07 ist obiges<br />
Flugzeug aus diagonaler<br />
Sicht skizziert, das dieses<br />
gewöhnungsbedürftige, aber<br />
zukünftig dominante<br />
Erscheinungsbild von<br />
Flugzeugen besser aufzeigt.<br />
Auffällig ist zunächst die<br />
nach vorn heraus ragende<br />
Nase des Cockpits für gute<br />
Sicht der Piloten nach vorn<br />
<strong>und</strong> zur Seite (wobei diese<br />
Nase durchaus etwas r<strong>und</strong>er<br />
gestaltet sein kann).<br />
Auffällig ist auch die breite Front, quer zur Flugrichtung, welche eine große projizierte Fläche darstellt,<br />
nur leicht ger<strong>und</strong>et - was vorteilhaft ist für den im folgenden Kapitel beschriebenen Staudruck-Motor.<br />
Ansonsten ist der Rumpf durch glatte Oberflächen gekennzeichnet, welche nahezu symmetrisch nach<br />
hinten auslaufen. Im Innern ergibt sich damit ein völlig neues ´Raumgefühl´ <strong>und</strong> alle erforderlichen<br />
Einbauten sind viel besser vorzunehmen als in ´engen Röhren´ heutiger Flugzeuge.<br />
Die durchgehende Tragfläche ist mehrfach abgestützt <strong>und</strong> darum mit sehr viel geringerem Aufwand zu<br />
bauen. Sie wird relativ ´dünn´ <strong>und</strong> leicht sein <strong>und</strong> muss nur wenig nach außen reichen, weil als<br />
zusätzliche Auftriebsfläche praktisch die gesamte Rumpf-Oberfläche nun gegeben ist. Die Triebwerke<br />
(<strong>und</strong> damit die Lärmquelle) sind über dem Rumpf angeordnet, von dort aus gut zugänglich zur Prüfung<br />
<strong>und</strong> Wartung. Entscheidend ist nun, dass die Triebwerke nicht nur isoliert für Vortrieb sorgen, sondern<br />
zugleich die Strömung über den Tragflächen steuern. Deren zusätzlicher Sog ist entscheidend in der<br />
Startphase, wenn das Flugzeug selbst noch nicht genügend Geschwindigkeit aufweist.<br />
Neue Steuer-Technik<br />
Die in obigem Bild 05.08.06 bei D skizzierte Tragfläche plus Klappe ist in Bild 05.08.08 oben als<br />
vergrößerter Ausschnitt noch einmal dargestellt. Über dem Rumpf (A) befindet sich in einigem<br />
Abstand dieser mittlere Teil der Tragfläche (B), an deren Ende die bewegliche Klappe (C) montiert ist.<br />
Diese Bauelemente sind konventionell, sollten jedoch abgelöst werden durch sehr viel<br />
funktionsgerechtere Elemente.<br />
Generell werden diese Elemente zwischen jeweils zwei Längssäulen geführt, so dass die gesamte<br />
Technik zu ihrer Verstellung in den Längssäulen zu installieren ist. Diese Elemente sind also relativ<br />
dünn <strong>und</strong> leicht zu bauen, während zugleich sehr viel mehr Möglichkeiten ihrer Steuerung geboten<br />
sind.<br />
Im zweiten, mittigen Abschnitt dieses Bildes ist vorige Tragfläche ersetzt z.B. durch drei Segmente (D,<br />
E <strong>und</strong> F), wobei jedes in horizontaler <strong>und</strong>/oder vertikale Richtung verschieblich <strong>und</strong>/oder drehbar sein<br />
kann (siehe Pfeile). Im dritten, unteren Abschnitt dieses Bildes ist dargestellt, dass diese Segmente<br />
(G, H <strong>und</strong> I) durchaus unterschiedliches Profil aufweisen sollten. Generell sollten diese Elemente viel<br />
weniger Abstand zur Rumpf-Oberseite aufweisen als schematisch in vorigen Bildern dargestellt wurde.<br />
55
Diese Segmente müssen nicht mehr die<br />
Funktion einer Tragfläche erfüllen - sondern<br />
nurmehr schnelle <strong>und</strong> eng anliegende<br />
Strömung auf der Rumpf-Oberseite bewirken,<br />
d.h. Sog über dem gesamten Rumpf<br />
produzieren. Durch die hier skizzierte<br />
´lamellen-artige´ Anordnung wird einerseits<br />
Luft oberhalb der Segmente beschleunigt,<br />
andererseits von der Rumpf-Oberseite<br />
abgezogen <strong>und</strong> dort entsprechende Leere,<br />
d.h. maximaler Auftrieb produziert.<br />
Andererseits könnten diese Segmente hoch<br />
gefahren werden <strong>und</strong> zusammen geschoben<br />
werden, d.h. nur noch einen<br />
strömungsgünstigen Körper bilden ohne<br />
wesentlichen Auftrieb.<br />
Je nach Stellung der Segmente wird also<br />
mehr oder weniger ´Düsen-Effekt´ erzielt, d.h.<br />
die Kraft des Auftriebes widerstandslos reguliert, aber auch der Schwerpunkt des Auftriebs steuerbar.<br />
Zumindest ein Segment könnte so weit hoch zu drehen sein, dass es die Funktion von Landeklappen<br />
übernimmt. Mit dieser neuen Technologie sind also wesentlich mehr Möglichkeiten zur Balance dieses<br />
Flugzeugs in den diversen Flugphasen gegeben als bei konventioneller Konzeption.<br />
Neue Triebwerks-Technik<br />
Auch die Anordnung der Triebwerke in obigen Bildern war noch viel zu sehr in konventionellem<br />
Denken verhaftet. Man muss sich z.B. lösen von der fixen Vorstellung, Triebwerke müssten immer<br />
r<strong>und</strong> <strong>und</strong> symmetrisch sein. Obige Anordnung wird auch der Zielsetzung funktioneller Koppelung von<br />
Vor- <strong>und</strong> Auftrieb nicht gerecht - weil der Sog im Einlass nicht weit voraus reicht, in freier Umgebung,<br />
sondern nur entlang gekrümmter Oberflächen.<br />
In Bild 05.08.09 ist schematisch eine zweckdienliche<br />
Anordnung als Ausschnitt dargestellt, oben in vertikalem<br />
Schnitt, unten in horizontalem Schnitt, wobei der Rumpf<br />
(A) blau <strong>und</strong> der prinzipielle Weg bzw. Bereiche der Luft<br />
(B, C <strong>und</strong> D) durch unterschiedliches Rot markiert sind.<br />
Das Triebwerk ist dabei voll integriert in den Rumpf.<br />
Prinzipiell sollte die Luft am Einlass der Pumpe schon mit<br />
Drall zugeführt werden, beispielsweise durch eine<br />
Schnecke. Solang Luft entlang gekrümmter Flächen<br />
geführt wird, kann sie per Sog auch von sehr weit her<br />
geholt werden. Die vorderen Teile der Schnecke können<br />
z.B. ´abgerollt´ sein <strong>und</strong> in einem breiten flachen Schlitz<br />
enden. Hier ist dieser Einlass-Bereich (B) weit nach oben<br />
vorn geführt, so dass er z.B. unter dem hinteren der<br />
vorigen ´Düsen-Segmente´ endet. Genau dort sollte Luft<br />
von der Rumpf-Oberseite ´verschwinden´, um Sog bzw.<br />
schnelle Strömung auf dem achterlichen Teil der ´Rumpf-<br />
Tragfläche´ zu bewirken. Besonders in der Startphase wird das mit maximaler Leistung arbeitende<br />
Triebwerk damit zugleich die Auftriebskraft wesentlich verstärken.<br />
Eine andere ´fixe Idee´ ist, dass in diesen Triebwerken die Luft von vorn nach hinten hindurch zu<br />
pressen, d.h. hoher Druck zu erzeugen sei. Aber nicht der Druck selbst schiebt das Flugzeug<br />
vorwärts, sondern die schnelle Bewegung von Luft-Teilchen. Diese haben aber in chaotischer<br />
Bewegung (bzw. Bereichen hohen Drucks) viel weniger Wirkung als in einer geordneten Strömung.<br />
Zielsetzung eines Triebwerks ist also nicht die Produktion maximalen Drucks, sondern maximal<br />
schneller Bewegung.<br />
56
Der schmerzhafte Lärm konventioneller Triebwerke ´schreit lauthals´, dass die angewandte Technik<br />
keinesfalls optimal sein kann. Die Luft wird zwischen Stator- <strong>und</strong> Rotor-Blättern wie in einem Reißwolf<br />
zerhackt - obwohl sich Luft widerstandslos im Kreis herum beschleunigen lässt, in geordneter<br />
Strömung maximaler Dichte. Die spiralige Führung im mittigen Teil dieses Triebwerks (C) soll diese<br />
neue Technologie nur andeuten, ihre detaillierte Beschreibung folgt in späterem Kapitel.<br />
In diesem Bild ist schematisch nur noch der Auslass (D) des Triebwerks dargestellt. Dort müssen die<br />
im mittigen Teil des Triebwerks rotierende Gase wieder ´abgewickelt´ werden, d.h. in eine lineare<br />
Bewegung überführt <strong>und</strong> durch deren Umlenkung die gewünschte Vortriebkraft erzeugt werden. Auch<br />
hier wird zweckdienlich sein, diesen Strahl am Heck des Flugzeugs letztlich durch einen<br />
schlitzförmigen Auslass<br />
abzuführen.<br />
Neue Vortriebs-Technik<br />
Bild 05.08.10 zeigt nun<br />
nochmals eine diagonale<br />
Sicht auf dieses Flugzeug,<br />
das nun ´aufgeräumt´ <strong>und</strong><br />
somit auch weitgehend<br />
turbulenzfrei ist. Der mittige<br />
Teil der Tragfläche ist nun<br />
ersetzt durch hier z.B. zwei<br />
mal drei ´Düsen-Segmente´<br />
(dunkelgrün), die zwischen<br />
den Längssäulen (grau)<br />
beweglich installiert sind.<br />
Durch Verstellung dieser Segmente werden Geschwindigkeit <strong>und</strong> Sog an der Rumpf-Oberseite<br />
gesteuert, die damit zur wesentlichen ´Trag-Fläche´ wird - mit variabler Auftriebskraft.<br />
Dahinter sind die Einlass-Schlitze (rot) zu den Triebwerken angedeutet, wobei real dieser Einlass noch<br />
weiter vorn unter dem hinteren Düsen-Segment sein sollte. Die Triebwerke selbst sind nicht mehr<br />
sichtbar, womit das ganze Flugzeug außen praktisch nurmehr glatte, aber meist gekrümmte<br />
Oberflächen aufweist.<br />
Analog zu diesem Beispiel können ein-motorige Flugzeuge gebaut werden, für größere Maschinen<br />
bieten sich aber drei Triebwerke an, jeweils mit separat steuerbarem Satz Düsen-Segmente. Nur in<br />
der Startphase werden alle drei Triebwerke arbeiten <strong>und</strong> damit zugleich maximalen Auftrieb erzeugen.<br />
In der normalen Flugphase muss nur ein Triebwerk den notwendigen Vortrieb produzieren, wobei die<br />
höhere Fluggeschwindigkeit ohnehin genügend Auftrieb ergibt (wiederum steuerbar durch die Düsen-<br />
Segmente).<br />
Der Treibstoff-Verbrauch wird maximal ein Drittel gegenüber vergleichbaren konventionellen<br />
Flugzeugen sein, eben weil das beim Start maximale Gewicht nicht mehr motorisch anzuheben ist,<br />
sondern weitgehend durch Auftrieb bzw. atmosphärischen Druck angehoben wird. In der Flugphase<br />
wird noch weniger Treibstoff verbraucht - weil ein großer Anteil des Vortriebs durch den Staudruck-<br />
Motor geleistet wird, völlig kostenlos.<br />
Neue Aufgaben<br />
Weil dennoch viel zu viel wertvolles Erdöl durch die Fliegerei ziemlich sinnlos verbrannt wird, sollten<br />
Politiker endlich diesen Spritverbrauch extrem besteuern, wobei die weltweite Gleichbehandlung<br />
notfalls z.B. mittels Boykott durchzusetzen ist - weil dieser Planet sonst vor die H<strong>und</strong>e geht bzw.<br />
zumindest große Teile der Menschheit.<br />
Diese Darstellung der Prinzipien einer neuen Technologie im Flugzeugbau ist ausreichend. Mögen die<br />
Fachleute ernsthaft bedenken, welche Möglichkeiten <strong>und</strong> Vorteile diese neue Konzeption bietet. Es<br />
wird wohl einige Arbeit im Windkanal anstehen, um aus obigen Ansätzen jeweils das Optimale zu<br />
entwickeln. Ich begnüge mich damit, nun anschließend die Prinzipien des ´Staudruck-Motors´<br />
darzustellen.<br />
57
05.09. Staudruck-Motor<br />
Unmöglich<br />
Gegenstand dieses Kapitels ist der widerstandslose Vortrieb von Körpern in Fluid, so dass z.B. ein<br />
Flugzeug praktisch ohne motorischen Antrieb vorwärts weiter fliegt. Nach allen Regeln der <strong>Physik</strong><br />
scheint das völlig unmöglich - aber weder Hummeln noch Forellen haben <strong>Physik</strong> studiert. Und viele<br />
andere physikalische Erscheinungen erscheinen zunächst auch völlig unmöglich zu sein.<br />
In Bild 05.09.01 bei A ist beispielsweise der ´Coanda-Effekt´ skizziert: aus einer Leitung fließt Wasser<br />
(blau) <strong>und</strong> trifft seitlich auf eine ger<strong>und</strong>ete Fläche (grau) <strong>und</strong> wird umgelenkt entlang dieser Fläche -<br />
aus der Richtung seiner Gewichtskraft <strong>und</strong> bisherigen Trägheit heraus. Dieses ´Unglaubliche´ können<br />
<strong>Physik</strong>er gut erklären anhand gültiger Formeln (z.B. betreffende ´Zirkulation´), während ich diesen<br />
Effekt in vorigen Kapiteln auf Basis der normalen Molekularbewegung beschrieben habe. Eine meiner<br />
provokanten Aussagen wird hier bestätigt: Strömung hat keine zwingende Trägheit, ihre Partikel<br />
bewegen sich immer dort hin, wo Wege zwischen<br />
Kollisionen am längsten sind - auch rechtwinklig<br />
zur bisherigen Richtung einer Strömung.<br />
In diesem Bild bei B ist der ´Magnus-Effekt´<br />
skizziert: es wird nicht nur der Wasserstrahl<br />
unterhalb der gekrümmten Fläche abgelenkt (hier<br />
nach rechts), sondern der r<strong>und</strong>e Körper in den<br />
Strahl hinein gezogen (nach links), sogar so weit<br />
dass der Wasserstrahl zuerst nach links umgelenkt<br />
wird. Die höchst erstaunliche Kraft ist leicht<br />
festzustellen, indem ein Löffel unter den<br />
Wasserhahn gehalten wird. Der atmosphärische<br />
Druck ist ein Kilogramm auf jeden Quadratzentimeter<br />
- <strong>und</strong> hier wird diese Kraft durch den<br />
Wasserstrahl vom Löffel abgehalten (genauso wie<br />
der Wasserstrahl selbst wieder durch einen<br />
begleitenden Luftstrom geschützt wird).<br />
Paradox<br />
In diesem Bild bei C ist schematisch das Paradoxon-d´Alembert skizziert: ein Körper bewegt sich<br />
durch Fluid <strong>und</strong> übt damit Druck nach vorn aus. Da sich Druck umgehend in alle Richtungen<br />
gleichförmig ausbreitet, wirkt der Druck letztlich auch auf die Rückseite des Körpers mit genau<br />
gleicher Stärke (als fortgesetzter Prozess, wenn der Körper sich kontinuierlich vorwärts bewegt). Also<br />
müsste die Bewegung widerstandslos sein <strong>und</strong> der Körper verlustfrei weiter wandern, nicht nur Kugeln<br />
sondern auch strömungsgünstige Körper wie bei D skizziert. Egal ob dieses Profil sich nach links oder<br />
rechts bewegt, die Kräfte sind symmetrisch - aber ´paradoxerweise´ weist auch dieser Körper noch<br />
Widerstand auf.<br />
Als Ursache dieses ´Fehlverhaltens´ wird genannt, dass reale Fluide keine ´ideale´ Gase sind, d.h.<br />
letztlich doch kompressibel sind, Kollisionen nicht vollkommen elastisch erfolgen, also Druck nicht<br />
verlustfrei weiter gegeben wird. Das gilt für feste Körper in Wasser oder Luft ganz gewiss - aber<br />
warum bewegen sich dann alle Atome oder Moleküle eines Gases offensichtlich verlustfrei? Als<br />
Antwort kommen nur in Frage: 1. weil sich diese Teilchen widerstandslos durch reines Nichts hindurch<br />
bewegen - wobei paradox für mich bleibt, wie irgendein Etwas an seiner äußeren Grenze sich nicht<br />
augenblicklich ´in Nichts hinein auflösen´ sollte. 2. weil ´materielle Teilchen´ sich in einem wirklich<br />
idealen Gas bewegen - <strong>und</strong> null-Kompression <strong>und</strong> null-Energie-Verlust nur gegeben sein kann in<br />
einem absolut lückenlosen Medium (aber diese Eigenschaft des <strong>Äther</strong>s nimmt mir noch immer keiner<br />
ab, vielleicht nach wiederholter Beschreibung im nächsten Teil).<br />
Hier jedoch geht es nur um Bewegung in der Welt der Teilchen, z.B. eines strömungsgünstigen<br />
Körpers (E in vorigem Bild), der sich durch ein teilchen-haftes Medium bewegt <strong>und</strong> aller Erfahrung<br />
nach Widerstand erfährt, also nur mittels Einsatz von Kraft sich fortgesetzt vorwärts bewegen kann.<br />
Paradox dazu scheinen einige ´Körper´ jedoch ohne erkennbaren Widerstand sich relativ zum Fluid<br />
bewegen zu können.<br />
58
Unglaublich<br />
Vielleicht war der eine oder andere auch schon erstaunt, dass hoch oben in Gebirgsbächen noch<br />
immer Fische vorhanden sind. Bachforellen stehen total ruhig in rascher Strömung <strong>und</strong> fliehen bei<br />
Gefahr blitzschnell - stromaufwärts (wie jeder leicht beobachten kann). Diese Fische kommen dort<br />
oben zur Welt, aber manche Arten (wie z.B. Lachse) wandern bis ins Meer - <strong>und</strong> wieder zurück, selbst<br />
über meterhohe Wasserfälle. Sie ´robben´ dabei nicht irgendwie um den Wasserfall herum oder<br />
´fliegen´ durch die Luft darüber hinweg, nein, sie ´schwimmen´ durch den schnellen satten Strahl<br />
hindurch <strong>und</strong> hinauf (wie oftmals im Fernsehen gezeigt wurde).<br />
Diese Fähigkeiten sind bekannt seit es<br />
´Jäger <strong>und</strong> Angler´ gibt <strong>und</strong> jeder kann<br />
dieses ´Phänomen´ kennen seit<br />
mindestens einem dreiviertel<br />
Jahrh<strong>und</strong>ert, als Viktor Schauberger<br />
diesen Sachverhalt exakt beschrieb<br />
<strong>und</strong> einen ´Forellen-Motor´ entwickelte<br />
(aber wohl nicht ganz zum Laufen<br />
brachte). Für mich ist wirklich<br />
phänomenal, wie gelassen <strong>Physik</strong> (hier<br />
besonders Bionik) diese ´paradoxe´<br />
Erscheinung außer Acht lässt anstatt<br />
zum Kern ihrer Forschungen zu<br />
machen, mit allen zur Verfügung<br />
stehenden Resourcen. Also mache ich<br />
mich auf, mit primitiven ´Bordmitteln´<br />
einige Lösungsansätze aufzuzeigen.<br />
Geschwindigkeit, Druck <strong>und</strong> Sog<br />
Bild 05.09.03 zeigt eine Darstellung aus Lehrbüchern zur Beschreibung des obigen Paradoxond´Alembert.<br />
Ein r<strong>und</strong>er Zylinder (grau) befindet sich in einer Strömung. Weit vor dem Zylinder, links bei<br />
A, weist die Strömung die Geschwindigkeit V1 auf (senkrechte Linie). Zum vordersten Punkt B des<br />
Zylinders wird die Strömung aufgestaut, womit theoretisch an diesem ´Staupunkt´ keine Bewegung<br />
gegeben ist (V0).<br />
Seitlich vom Zylinder sind ebenfalls Geschwindigkeiten<br />
markiert, wobei weit außen bei C wiederum<br />
die Gr<strong>und</strong>-Geschwindigkeit V1 gegeben ist<br />
(waagrechte Linie). Zum Zylinder hin ist die<br />
Strömung beschleunigt <strong>und</strong> erreicht direkt an<br />
dessen Oberfläche D eine ´Über-Geschwindigkeit´<br />
V2, etwa doppelt so schnell wie die Gr<strong>und</strong>-<br />
Geschwindigkeit.<br />
Abhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit<br />
lastet Druck auf der Oberfläche des Zylinders.<br />
Vorn am Staupunkt B existiert der Staudruck P1<br />
(rot), im Quadrat korrelierend zur Gr<strong>und</strong>-<br />
Geschwindigkeit. Weiter zur Seite weist das<br />
Wasser zunehmende Strömung auf, der statische<br />
Druck nimmt also nach außen hin ab. Die<br />
schnellste Geschwindigkeit herrscht seitlich am<br />
Zylinder, so dass dort Sogwirkung (blau) auftritt,<br />
jeweils radial zum Mittelpunkt es Zylinders, z.B. bei<br />
Punkt F in der Größenordnung P-3.<br />
Bei ´unter-kritischer´ Geschwindigkeit sind der Strömungsverlauf <strong>und</strong> damit auch die<br />
Druckverhältnisse symmetrisch (wie hier skizziert), so dass z.B. auch hinten bei E wieder<br />
entsprechender Staudruck gegeben ist. Theoretisch würde dieser Zylinder fast (<strong>und</strong> eine Kugel<br />
vollkommen) widerstandsfrei in der Strömung stehen können. Sobald jedoch die Strömung kritische<br />
Geschwindigkeit erreicht, fließt Wasser hinten nicht mehr schnell genug zusammen, kann sich also<br />
nicht mehr aufstauen, der achterliche Vorwärts-Druck schlägt um in Rückwärts-Sog.<br />
59
Motorische Umleitung<br />
Die Druck- <strong>und</strong> Sog-Kräfte im vorderen Bereich aller ger<strong>und</strong>eten Körper gelten als ausgeglichen<br />
hinsichtlich ihres Widerstands in Strömungsrichtung, aber am achterliche Bereich ergibt sich Sog. Um<br />
dieses achterliche ´Fest-Saugen´ zu reduzieren, müssen die Flanken eines Körpers weiter nach hinten<br />
gezogen sein, womit der Körper ´strömungs-günstigere´ Form erhält.<br />
In Bild 05.09.04 ist ein solch strömungsgünstiger Körper A (grau) schematisch dargestellt, z.B. der<br />
Rumpf eines Flugzeugs aus vorigem Kapitel. Er bewegt sich durch ruhende Luft nach links, so dass<br />
Staudruck B (rot) an seiner Frontseite entsteht. Seitlich davon herrscht beschleunigte Strömung <strong>und</strong><br />
damit geringerer statischer Druck bzw. dieser Sog D, bis hin zum Ende C. Nach links weisender Sog<br />
ist blau, nach rechts (gegen die Bewegung) gerichteter Sog ist rot markiert.<br />
Die Sogkräfte wirken jeweils senkrecht auf die Oberfläche, d.h. ihre nach vorwärts bzw. rückwärts<br />
gerichteten Komponenten sind meist nur Bruchteile davon. Die Kräfte des vorderen Bereichs sind links<br />
dargestellt, rot der gegen die Bewegungsrichtung gerichtete Staudruck <strong>und</strong> blau die in<br />
Bewegungsrichtung weisenden Komponenten des Sogs. In etwa sind diese Kräfte des Bug-Bereichs<br />
ausgeglichen - oder könnten positiv gestaltet werden.<br />
Unvermeidlich dagegen sind die nach rückwärts gerichteten Sogkräfte (rot), welche rechts mit ihren<br />
Komponenten gegen die Bewegungsrichtung dargestellt sind. Egal wie lang der Rumpf nach hinten<br />
gestreckt wird, das ´Fest-Saugen´ kann nicht auf null reduziert werden. Der eigentliche Widerstand<br />
eines strömungsgünstigen Körpers ergibt sich also nicht primär aus dem Staudruck am Bug, sondern<br />
durch Sog am Heck.<br />
Aus meinen frühen Arbeiten zur Fluid-<br />
Technologie ist in diesem Bild 05.09.04<br />
unten der Querschnitt eines Schiffrumpfes<br />
E (grau) skizziert. Der Staudruck am Bug F<br />
sollte abgebaut werden, indem Wasser<br />
(rot) durch Kanäle G nach außen gefördert<br />
wird mittels Propeller (dunkelrot). Auch am<br />
Heck könnten entsprechende Kanäle<br />
installiert sein, um das achterliche<br />
Festsaugen zu eliminieren. Dieses Schiff<br />
würde sehr gut zu manövrieren sein - aber<br />
diese Technik wäre nur einsetzbar unter<br />
´ruhigen Bedingungen´ z.B. auf<br />
Binnengewässer.<br />
Analog dazu habe ich z.B. vorgeschlagen,<br />
die Luft am Bug von Flugzeugen<br />
abzusaugen in den Einlass der Triebwerke<br />
<strong>und</strong> deren Auslass über den Tragflächen<br />
zu installieren. Gewiss würden diese Maßnahme den Widerstand reduzieren, aber die wirkliche<br />
Lösung muss eine andere sein - weil Forellen den Strömungswiderstand offensichtlich ohne<br />
motorische Leistung auf Null bringen bzw. sogar Vortrieb relativ zur Strömung erreichen.<br />
Mechanischer Zug<br />
In Bild 05.09.05 ist der Körper A der Forelle schematisch als ´strömungsgünstiges´ Profil skizziert. Die<br />
Forelle steht mit offenem Maul in der Strömung, so dass der Staudruck B (rot) auch innerhalb des<br />
Körpers anliegt. Blau markiert sind auch wieder die Bereiche des seitlichen Sogs D, welche bis zur<br />
Heckflosse C reichen.<br />
Innerhalb des Maul-Bereichs markieren die Pfeile, dass sich dieser Staudruck nach allen Seiten hin<br />
gleichförmig auswirkt. Dieser erhöhte Druck wirkt somit auch auf die obere Wand (dunkelgrau), die in<br />
etwa der Innenseite einer Halbkugel entsprechen könnte. Hinten vom Körper A her ist normaler<br />
Gegendruck gegeben, vorn an diesem Viertel E einer Kugeloberfläche liegt dagegen der viel<br />
geringere Druck des Sogbereichs an. Wenn damit diese Staudruck-Innenkugel nach vorn gedrückt<br />
würde, ergäbe sich eine elegante Lösung des Paradoxons. ´Gar zu elegant?´ - diese Frage übergebe<br />
ich gern an Fachleute.<br />
60
Alternativ dazu soll die untere Hälfte dieser<br />
Hohlkugel (gelb) aus elastischem Material<br />
bestehen. Von hinten bei F drückt auf<br />
diesen ´Ballon´ wiederum normaler<br />
Körperdruck, nach seitlich-vorn G jedoch<br />
würde diese elastische Wand zum Sog hin<br />
ausgebeult (wie z.B. die Plane bei<br />
Lastwagen). Diese Dehnung bewirkt Zug<br />
an den Befestigungspunkten, hier also<br />
beim Maul quer zur Strömung <strong>und</strong> an der<br />
Seite H in Vorwärtsrichtung. Stehen darum<br />
Forellen so ´elegant´ in der Strömung?<br />
Und ergänzende Frage an Fachleute:<br />
wirken diese Zugkräfte nicht auch analog<br />
beim stabilen Material der oberen Hälfte?<br />
Coanda plus Magnus<br />
Staudruck ist insofern positiv als damit Kraft in Erscheinung tritt (<strong>und</strong> im vorigen Kapitel wurden<br />
´plumpe´ Formen vorgeschlagen, damit diese Kraft relativ groß ist). Mit vorigen Lösungsansätzen wird<br />
diese Kraft aber nur statisch verwertet, was den besonderen Eigenschaften der Fluide nicht gerecht<br />
wird. Erstaunliche <strong>und</strong> höchst wirksame Effekte kommen nur aus Strömungen zustande, wie z.B. oben<br />
erwähnter Coanda- sowie Magnus-Effekt. In Bild 05.09.06 ist nur der vordere Teil des Körpers A<br />
dargestellt. Rot sind Bereiche des Staudrucks (bzw. langsamer Strömung) <strong>und</strong> blau sind Bereiche des<br />
Sogs (bzw. schnellerer Strömung) markiert. Zuerst soll die Darstellung links im Bild diskutiert werden.<br />
Der Staudruck B dringt durch das Maul in den Körper ein. Der Rand des Mauls C ist ger<strong>und</strong>et, so dass<br />
(gemäß Coanda) die Strömung D zur Seite hin umgelenkt wird. Diese Querströmung fließt<br />
anschließend entlang einer wiederum ger<strong>und</strong>eten Oberfläche E, so dass die Strömung F nach außenhinten<br />
umgelenkt wird. Diese mündet durch Schlitze in die Strömung entlang der Außenseite bzw. wird<br />
sogar nach außen gesaugt.<br />
Zugleich mit der Umlenkung wird die Oberfläche zur jeweiligen Strömung hin gedrückt (gemäß<br />
Magnus). Am Maul C treten damit Kräfte G in zentripetale Richtung auf, also neutraler Art. An der<br />
zweiten Krümmung jedoch wird die Oberfläche H nach vorn gezogen. Durch diese doppelte<br />
Umlenkung wird also statischer Staudruck in dynamische Vortriebskraft umgesetzt. Hinter der<br />
R<strong>und</strong>ung des Mauls ergibt sich turbulente Strömung J, welche von innen höheren Druck auf die<br />
´Backe´ I ausübt, während<br />
außen in diesem Sogbereich<br />
geringer statischer Druck<br />
anliegt.<br />
Der Staudruck wirkt im Innern<br />
damit nicht mehr nur als<br />
´ruhendes´ Wasser. Aus<br />
diesem Bereich hoher Dichte<br />
wird vielmehr Strömung<br />
produziert, welche unterstützt<br />
wird durch den Sog am<br />
Auslass dieses ´Kanals´.<br />
Durch geschickte Führung<br />
werden Strömungen unterschiedlicher<br />
Geschwindigkeit<br />
organisiert <strong>und</strong> aus diesen<br />
Differenzen wird Kraft in<br />
Vorwärtsrichtung generiert.<br />
Multiplikation effektiver Fläche<br />
In diesem Bild rechts ist schematisch nun die Gr<strong>und</strong>-Konstruktion des ´Salmon-Vortriebs-Motors´<br />
skizziert. Es sind wiederum nur der vordere Teil des Körpers A dargestellt <strong>und</strong> die anderen Elemente<br />
entsprechend gekennzeichnet. Als zusätzliches ´Bau-Element´ sind hier Kiemen K schematisch<br />
eingezeichnet.<br />
61
Fische haben Kiemen seitlich innen im Kopf, durch welche sie den im Wasser gelösten Sauerstoff<br />
aufnehmen (<strong>und</strong> anschließend dieses Wasser seitlich durch Schlitze abfließt). Generell müssen<br />
Kiemen (analog zu Lungen) große Oberfläche z.B. durch baumartige Verzweigungen aufweisen. Ich<br />
hab noch nie einem lebendigen Fisch ins Maul geschaut, bin aber ziemlich sicher, dass die spezielle<br />
Fähigkeit der Bachforellen <strong>und</strong> Lachse auf einer speziellen Form ihrer Kiemen basiert (wie auch Viktor<br />
Schauberger vermutete).<br />
Im Prinzip werden diese Kiemen-Bäume <strong>und</strong> -Äste an ihrer vorderen Seite jeweils relativ glatte<br />
Oberfläche aufweisen, während nach hinten eine unebene Oberfläche gegeben ist, z.B. wie hier durch<br />
Ästchen oder ´Haare´ skizziert ist. Entlang der glatten Vorderseite herrscht schnelle Strömung,<br />
während jeweils an der Hinterseite vielfache Turbulenz mit entsprechend hohem statischen Druck<br />
existiert. Aus Druck-Differenz resultiert ´Sog´ in Vorwärtsrichtung (hier jeweils blau markiert).<br />
Vermutlich sind Kiemen dieser Gr<strong>und</strong>-Struktur fraktal aufgebaut, so dass im gegebenen Raum diese<br />
Sog-Komponenten an sehr großer Gesamtfläche wirksam werden.<br />
Lebewesen sind aus Material nahezu beliebiger Elastizität aufgebaut <strong>und</strong> darum sind erfolgreiche<br />
Prinzipien der Natur oft nur schwer zu erkennen <strong>und</strong> nur selten durch völlig identische Technik zu<br />
imitieren. Das Gr<strong>und</strong>prinzip der Forellen zur Egalisierung des Strömungswiderstands <strong>und</strong> Generierung<br />
von Vortrieb scheint mir eindeutig: Multiplikation der einer Strömung ausgesetzten Fläche <strong>und</strong><br />
Organisation interner Strömungen dergestalt, dass jeweils an Vorderseiten höhere Geschwindigkeit<br />
als an Hinterseiten existiert. Dieses Prinzip lässt sich gewiss in vielfältiger Weise technisch<br />
nachbilden.<br />
Prinzipien technischer Umsetzung<br />
Als Beispiel soll nun ein Flugzeug-Rumpf dienen, der sich nach links in ruhender Luft bewegt. Das<br />
Gr<strong>und</strong>prinzip technischer Umsetzung ist in Bild 05.09.07 schematisch dargestellt. Der vor dem Rumpf<br />
A existierende Staudruck B muss durch eine Öffnung in einen Bereich innerhalb des Körpers<br />
eindringen können. Strömung in einem Kanal C zwischen Rumpf A <strong>und</strong> vorderem Körperteil D muss<br />
an gekrümmten Flächen umgelenkt werden <strong>und</strong> seitlich am Körper abfließen. Einerseits wird also Luft<br />
per Staudruck in die Kanäle gedrückt, andererseits wird diese Luft aus den Kanälen abgesaugt durch<br />
die Strömung entlang der Außenseite des Rumpfes.<br />
Im vorigen Kapitel wurde breite Form<br />
von Rümpfen, quer zur Bewegungsrichtung,<br />
als vorteilhaft bezeichnet. Bei<br />
r<strong>und</strong>em Rumpf würden die Kanäle<br />
radial auseinander laufen, also immer<br />
breiter werden. Bei diesem Segment<br />
(links) eines breiten Rumpfes behalten<br />
die Kanäle (z.B. zwischen zwei<br />
Spanten) immer gleiche Breite, so<br />
dass der Staudruck bzw. die daraus<br />
resultierende Strömung gleichförmig<br />
zu verwerten ist.<br />
In diesem Bild rechts-oben ist die<br />
Umlenkung an zwei gekrümmten<br />
Flächen aus vorigem Bild nochmals wiederholt, hier jedoch die Oberflächen durch drei Kanäle C<br />
vergrößert. Das allein wird nicht ausreichen, weil zu geringe Geschwindigkeitsdifferenzen an den<br />
jeweiligen Rück- <strong>und</strong> Vorderseiten auftreten. Als ´Rückseite´ wird hier die zum Heck weisende<br />
Oberfläche, als ´Vorderseite´ die zum Bug schauende Oberfläche bezeichnet. In diesem Bild rechtsunten<br />
sind drei Möglichkeiten zur Verzögerung der Strömung an Rückseiten skizziert.<br />
Bei E ist eine Konstruktion dargestellt, wie sie im Kapitel 05.06. ´Sog-Windrad´ schon vorgeschlagen<br />
wurde: an der Rückseite sind Bleche installiert, waagrecht <strong>und</strong> senkrecht, versehen mit Löchern, so<br />
dass Luft entlang der Oberfläche nicht ungehindert fließen kann. Durch die langsame Strömung bzw.<br />
Turbulenzen lastet relativ hoher Druck auf dieser Oberfläche (<strong>und</strong> schieb damit das Flugzeug nach<br />
vorn). Diese Technik verlangt vermutlich großen Abstand zur nächsten Vorderseite, so dass sie hier<br />
nicht optimal sein dürfte.<br />
62
Bei F ist eine Konstruktion dargestellt, die vorigen ´Kiemen-Haaren´ nahe kommt: die gesamte<br />
Rückseite ist wie ein ´Nagelbrett´ gestaltet, d.h. viele r<strong>und</strong>e Stifte ragen aus der Oberfläche heraus, so<br />
dass Luft sich dort sehr wohl bewegen kann, jedoch nur langsam <strong>und</strong> turbulent. Vermutlich wären<br />
elastische Elemente (wie langhaarig rauher Pelz oder Gefieder) sehr geeignet, um hohen statischen<br />
Druck an den Rückseiten der Kanäle zu erreichen.<br />
Bei G ist eine technisch einfachere Konstruktion skizziert, indem diese Rückseite wellenförmig<br />
gestaltet ist. Darüber hinweg streichende Luft kommt nicht in gleichförmig laminare Strömung, sondern<br />
wird immer wieder Turbulenz aufweisen. In jedem Fall also müssen die Vorderseiten der Kanäle<br />
möglichst glatte Oberflächen aufweisen, während die Rückseiten strömungs-hemmend beschaffen<br />
sein müssen.<br />
Dellen <strong>und</strong> glatte Flächen<br />
Voriges Bilder sind rein schematische Darstellungen <strong>und</strong> zu ´makroskopisch´. Gewiss braucht Fluid<br />
immer genügend Spielraum, beispielsweise ausreichende Durchmesser von Rohren oder hier der<br />
Kanäle, wenn das System nicht selbstsperrend sein soll, d.h. gar keine Strömung mehr zustande<br />
kommt. Andererseits zeigen gerade diese Kiemen, dass Effekt nur erreicht wird durch enorme<br />
Vergrößerung der Oberflächen, d.h. mikroskopisch kleiner Strukturen. Hier ist vorteilhaft, dass<br />
Strömung einerseits durch Druck <strong>und</strong> andererseits durch Sog zustande kommen kann, also müsste<br />
auch eine Lösung durch relativ enge Kanäle machbar sein.<br />
In Bild 05.09.08 ist vorige<br />
´Rückwand mit Wellen´ etwas<br />
detaillierter dargestellt, wobei die<br />
Wellen hier durch kleine Dellen<br />
ersetzt sind. Links im Bild ist die<br />
Sicht auf eine Rückseite W<br />
dargestellt, die zwischen zwei<br />
Spanten S gehalten wird. Die<br />
Kreise darin repräsentieren r<strong>und</strong>e<br />
Dellen bzw. auch ein<br />
Wabenmuster wäre geeignet. Die<br />
Luft strömt von unten nach oben<br />
an diesen Vertiefungen entlang<br />
<strong>und</strong> es wird nur turbulente<br />
Bewegung zustande kommen.<br />
Rechts daneben ist ein Querschnitt dargestellt <strong>und</strong> es sind vier Wände W zwischen der Rumpf-<br />
Vorderseite D <strong>und</strong> der Rumpf-Innenwand A eingezeichnet. Jede Rückseite weist dieses Dellen-Muster<br />
auf (auch die rechte Seite der Rumpf-Außenwand), während jede Vorderseite glatt ist (auch die linke<br />
Seite der Rumpf-Innenwand). Entlang der glatten Oberfläche kann Strömung ungehindert fließen, so<br />
dass sich jeweils Sog ergibt (blau markiert) bzw. die Differenz statischen Drucks das Flugzeug nach<br />
vorn schiebt.<br />
Rechts davon ist dieser Querschnitt noch einmal skizziert, wobei das gesamte ´Sandwich´ dieser<br />
Wände gekrümmt ist entsprechend zur Kontur der Rumpf-Außenseite. Durch die einzelnen Kanäle soll<br />
somit Strömung fließen, die an beiden Oberflächen vollkommen unterschiedlichen Charakter hat. Die<br />
laminare Strömung an den Vorderseiten kann aber nicht unbegrenzt erhalten bleiben, sondern wird<br />
nach einer Distanz von etwa zehn- bis fünfzehn mal der Breite des Kanals ebenfalls turbulent werden.<br />
Darum ist hier die Länge der ´Sandwich-Blöcke´ begrenzt <strong>und</strong> vor dem nächsten Block ein freier<br />
Zwischenraum eingezeichnet.<br />
Rillen längs <strong>und</strong> quer<br />
In Bild 05.09.08 ganz rechts ist in diagonaler Sicht ein Sandwich-Block skizziert, der einerseits einfach<br />
zu fertigen <strong>und</strong> andererseits sehr vorteilhaft sein dürfte. Die Luft strömt wieder von unten nach oben<br />
durch die Kanäle, jede Rückseite ist mit Rillen quer zur Strömung versehen, jeder Vorderseite mit<br />
Rillen in Strömungsrichtung, jede Zwischenwand weist also einerseits Quer- <strong>und</strong> andererseits<br />
Längsrillen auf.<br />
63
An den Rückseiten herrscht turbulente Strömung, weil die Querrillen keine kontinuierliche Bewegung<br />
zulassen. An den Vorderseiten dagegen wird die Strömung besonders gut fließen, weil die Längsrillen<br />
gegen seitliche Störung schützen (wie man auch an Tragflächen mit kleinen Längsrillen feststellen<br />
konnte). Allerdings sollten auch diese Kanalblöcke nur begrenzte Länge <strong>und</strong> Abstand zum folgenden<br />
Block aufweisen, so dass sich das günstige Strömungsmuster immer wieder neu bilden kann.<br />
Prinzipiell wird laminare Strömung an gekrümmten Oberflächen länger anliegen, so dass gekrümmte<br />
Sandwich-Blöcke etwas länger sein können (wobei natürlich die Krümmung immer aus der<br />
Strömungsrichtung zurück weichen muss).<br />
Anordnungs-Beispiel<br />
In Bild 05.09.09 links ist wiederum der Bug eines Rumpfes A dargestellt inklusiv des davor<br />
angeordneten Körperteils D, dazwischen die Kanäle C. Am Bug liegt Staudruck B an, so dass Luft<br />
durch die Kanäle gedrückt wird (bzw. auch seitlich abgesaugt wird). Oben in dieser Darstellung sind<br />
vorige Sandwich-Blöcke (dunkelrot, jeweils mit Abstand dazwischen) entlang der Krümmung des Bugs<br />
angeordnet.<br />
Unten in dieser Darstellung ist skizziert, dass der Staudruck auch weiter in den Rumpf hinein zu<br />
führen ist, so dass Kanäle bzw. Sandwich-Blöcke E auch seitlich nebeneinander anzuordnen sind. In<br />
jedem Fall herrscht in diesem Einlassbereich erhöhter Druck bzw. relativ hohe Dichte, aus welcher<br />
Luft zur Seite hin in die Kanäle gedrückt wird. Der Einlass der Kanäle ist gestaffelt angeordnet. An<br />
jeder vorspringenden Fläche lastet aber nicht der volle Staudruck, weil dieser auch dort schon durch<br />
diese Querströmung reduziert ist.<br />
Zur Vergrößerung der wirksamen Fläche sind diverse Möglichkeiten geboten. Theoretisch müsste<br />
diese Technik auch mit Rillentiefe <strong>und</strong> Wandabständen in Mikrometern funktionieren, praktisch wie<br />
poröse Keramik mit geordneter Struktur. Andererseits wird auch Luft unter Druck relativ ´dickflüssig´<br />
<strong>und</strong> Schmutzpartikel in der Luft würden auch Kanäle im Bereich von Zehntelmillimeter verstopfen.<br />
Eine praktikable Größenordnung wird also im Bereich von Millimeter bis einigen Zentimetern liegen.<br />
Daten-Beispiel<br />
In Bild 05.09.09 rechts sind einige<br />
Daten beispielhaft eingezeichnet, oben<br />
für die Start- <strong>und</strong> unten für die<br />
Flugphase. In der Startphase ist das<br />
Flugzeug z.B. erst 100 km/h schnell,<br />
bewegt sich also mit r<strong>und</strong> 28 m/s (V<br />
28) relativ zur ruhenden Luft bzw. mit<br />
dieser Geschwindigkeit kommt Luft<br />
zum Einlass. In diesem Bereich wird<br />
die Strömung verzögert, z.B. auf 25<br />
m/s (V 25). In die relativ engen Kanäle<br />
in seitliche Richtung (hier nach oben)<br />
fließt die Luft nochmals langsamer<br />
hinein, z.B. nurmehr mit 15 m/s (V 15).<br />
Es wird unterstellt, dass an den quer-gerippten Rückseiten eine Geschwindigkeit von nur 13 m/s<br />
anliegt, an den längs-gerippten Vorderseiten dagegen 17 m/s (V 13 bzw. V 17). Die Differenz der<br />
kinetischen Energie beider ´Teilströme´ ergibt r<strong>und</strong> 60 kg/ms^2 (P 60) <strong>und</strong> entsprechend dazu<br />
verhalten sich die statischen Drücke bzw. deren Differenz an Rück- <strong>und</strong> Vorderwand.<br />
Es sind hier sechs Kanäle (K 6, rote Linien) angelegt, wobei eine Wand etwa 1 cm <strong>und</strong> der Abstand<br />
zwischen den Wänden etwa 4 cm breit sind. Der Einlass in die Kanäle insgesamt ist damit r<strong>und</strong> 25 cm<br />
(E 0.25) <strong>und</strong> das Bauelement insgesamt etwa 30 cm (B 0.3) breit. Der Rumpf soll etwa 3 m hoch sein<br />
(H 3.0, grau), die effektiv nutzbare Höhe der Sandwich-Blöcke aber nur halb so hoch (H 1.5). Ein<br />
Rumpf-Segment von 1 m Breite ergibt somit 6 mal 1.5 gleich etwa 9 m^2 effektive Fläche (F 9). Auf<br />
diese Gesamtfläche wirken nun obige 60 mal 9 gleich etwa 540 kgm/s^2 als Vortriebs-<br />
Beschleunigungskraft.<br />
In der unteren Hälfte dieser Darstellung sind Daten der Flugphase beispielhaft angeführt. Die<br />
Reisegeschwindigkeit ist 720 km/h bzw. 200 m/s (V 200). Von der angestauten Luft sollen aber nur<br />
64
Teilmengen mit etwa 50 m/s (V 50) in den Einlassbereich eindringen (der Rest ist erforderlich für die<br />
Umlenkung der Luft außen entlang des Bugs). In den Kanälen selbst wird mit nochmals geringerer<br />
Geschwindigkeit von nur 25 m/s (V 25) gerechnet. Wenn wiederum die Strömungen an Rück- <strong>und</strong><br />
Vorderseite der Kanäle nur um +/- 2 m/s differieren, also 23 m/s bzw. 27 m/s (V 23 <strong>und</strong> V 27)<br />
aufweisen, ergibt sich eine Druckdifferenz von nun 100 kg/ms^2 (P 100). Bezogen auf obige 9 m^2<br />
Gesamtfläche ergibt sich Beschleunigungskraft von r<strong>und</strong> 900 kgm/s^2.<br />
In vorigem Kapitel wurde breite <strong>und</strong> flache Rumpfform empfohlen, beispielsweise könnte dieser nur 3<br />
m hohe Rumpf 6 oder 10 oder auch 20 m breit sein. Natürlich muss dieses Flugzeug beim Start<br />
motorisch beschleunigt werden, aber schon bei etwa 100 km/h würde je Segment von 1 m Breite<br />
zusätzlicher Schub von etwa einer halben Tonne aufkommen, der überproportional anwächst bei<br />
höheren Geschwindigkeiten. Das Flugzeug wird ohne motorischen Antrieb von sich aus bis zur<br />
Schallgeschwindigkeit beschleunigen (aber nicht darüber hinaus), minus des Widerstands an<br />
´unproduktiven´ Flächen <strong>und</strong> sonstiger Reibung.<br />
Natur <strong>und</strong> Technik<br />
Das klingt natürlich unglaublich - aber genauso macht es die Forelle: sie steht bewegungslos in der<br />
Strömung, um bei Gefahr mit einem einzigen Schwanzschlag blitzartig in der Strömung einen Meter<br />
aufwärts ins Versteck zu flüchten. Oder sie beschleunigt im Gumpen unter einem Wasserfall <strong>und</strong><br />
´schwimmt´ mitten durch den satten Strahl hinauf (dessen Fließgeschwindigkeit z.B. bei 1 m Fallhöhe<br />
um r<strong>und</strong> 3 m/s beschleunigt).<br />
Das ist nur möglich, wenn der Staudruck an großer Fläche in Vortrieb umgesetzt wird. Bei obigem<br />
Beispiel von 3 m Rumpfhöhe ist z.B. unterstellt, dass der Einlass 0.3 m hoch ist (H 0.3), je 1 m breitem<br />
Segment also nur 0.3 m^2 aufweist - <strong>und</strong> dessen Staudruck auf 30-fach größeren Fläche obiger 9 m^2<br />
in Vortriebskraft umgesetzt wird.<br />
Alle Fachleute sind eingeladen, entsprechende Berechnungen anzustellen. Natürlich wird die Realität<br />
vollkommen andere Daten liefern, weil z.B. Durchsatz <strong>und</strong> Geschwindigkeiten, Drücke <strong>und</strong> wirksame<br />
Kraft-Komponenten abhängig sind von der Gestaltung der Vorder- <strong>und</strong> Rückseiten sowie des<br />
Abstands dazwischen, ebenso der Länge der Sandwich-Blöcke <strong>und</strong> des Abstands dazwischen.<br />
Insofern liefern obige grobe Berechnungen nur erste Hinweise darauf, dass diese Technik sehr<br />
interessant sein wird. Forellen beherrschen diese Technik, die ihnen durch ´glückliche Mutation´<br />
zugefallen sein wird. Fachleute der Strömungstechnik dagegen müssen optimale Lösungen hart<br />
erarbeiten, andererseits können sie bewusst Entwicklung betreiben <strong>und</strong> unter vielen Möglichkeiten<br />
auswählen.<br />
Andere Anwendungsmöglichkeiten<br />
In Bild 05.09.10 sind weitere Anwendungsmöglichkeiten<br />
skizziert, wobei obige Sandwich-Blöcke nicht im Rumpf<br />
sondern in einer normalen Tragfläche installiert sind. Bei A<br />
ist dargestellt, dass man vorn-unten an der Tragfläche<br />
bewusst zusätzlichen Stau organisiert, um eine Strömung<br />
durch solche Vortriebs-Einheiten (dunkelrot) zu lenken <strong>und</strong><br />
an der Oberfläche abzuführen.<br />
Bei B wird diese Stau-Strömung im Innern der Tragfläche<br />
durch mehrere Düsen geführt, deren eine Seite eine plane<br />
Fläche <strong>und</strong> die andere eine ger<strong>und</strong>ete Fläche darstellen -<br />
<strong>und</strong> sich die Frage ergibt, welche Kräfte dabei wirksam<br />
werden. Aber diese Lösung dürfte nicht optimal sein, schlicht<br />
weil nur in begrenztem Umfang zusätzlich wirksame Fläche<br />
eingesetzt wird.<br />
Interessanter dürfte die bei C dargestellte Version sein, wo in einem länglichen Raum (hier im Innern<br />
einer Tragfläche) die Stau-Strömung so geführt wird, dass sie in Längsrichtung angeordnete Vortriebs-<br />
Elemente (dunkelrot) im ´Zickzack´ durchläuft. Diese Lösung erscheint nicht sehr elegant, könnte aber<br />
dennoch wirksam sein.<br />
65
Vortriebs-Körper<br />
Vorige Konzeptionen dienten zur<br />
Reduzierung des Strömungswiderstands<br />
bzw. zur Selbstbeschleunigung<br />
eines Rumpfes,<br />
damit hinter dem Bug für Menschen<br />
<strong>und</strong> Güter nutzbarer Raum durch<br />
Luft befördert wird. Der Vortrieb<br />
resultiert nur aus der Konstruktion<br />
des Bugbereichs - also müssten<br />
auch ´Vortriebs-Köpfe´ ohne Rumpf<br />
machbar sein, z.B. um diese an konventionellen Rumpfformen praktisch wie Zusatz-Triebwerke<br />
anbringen zu können. In Bild 05.09.11 ist rein schematisch eine Lösung skizziert, links ein Querschnitt<br />
<strong>und</strong> rechts ein Längsschnitt. Schon auf den ersten Blick erscheint diese Konzeption sehr einfach -<br />
eben weil der achterliche Raum frei zur Verfügung steht.<br />
Dieser Vortriebs-Körper ist im Prinzip ein r<strong>und</strong>er Zylinder (grau) mit strömungsgünstig geformtem<br />
Einlass (links). Dort wird die Luft durch feststehende Schaufeln in Drallbewegung versetzt (siehe<br />
Pfeil), wodurch zunächst Luft angestaut wird (rot), also Staudruck resultiert, andererseits die Luft im<br />
Drehsinn beschleunigt wird. Am Ende des Zylinders wird (ebenfalls durch Schaufeln, siehe Pfeil) diese<br />
Rotationsbewegung wieder ´aufgestellt´, so dass die Luft in einem genau nach hinten weisenden<br />
Strahl austritt. Der am Bug durch den Stau gegebene Widerstand wird durch diesen Rückstoss am<br />
Heck komplett kompensiert.<br />
Ähnlich wie in einer ´Archimedes-Schnecke bzw. -Pumpe´ verlaufen die ´Schaufeln´ als spiraliges<br />
Band vom Bug bis zum Heck, vorn aus axialer Richtung übergehend zu abnehmender ´Steigung´,<br />
mittig mit konstanter <strong>und</strong> achtern wieder mit zunehmender Steigung, bis letztlich in axialer Richtung<br />
wieder auslaufend (siehe Pfeile). Die am Einlass gegebene Fläche wird multipliziert mit der Anzahl<br />
´Umdrehungen´ dieser Schraube.<br />
Entscheidend ist nun, dass die Geschwindigkeit der Strömung an der Rückseite geringer ist als an der<br />
Vorderseite, somit Differenz statischen Drucks entlang der gesamten Oberfläche dieses gewendelten<br />
Kanals gegeben ist. Im Querschnitt links ist hierzu obige Möglichkeit skizziert: die Rückseite (oberer<br />
Halbkreis) weist Querrillen auf, hier also radial wie Treppenstufen einer Wendeltreppe angeordnet, mit<br />
entsprechend turbulenter Strömung. Die Vorderseite (unterer Halbkreis) weist Längsrillen auf, hier<br />
also jeweils kreisförmig verlaufend vom Bug zum Heck, praktisch wie spiralige Rutschbahnen. Ein<br />
simples Bild könnte wieder einmal zutreffenden Eindruck ergeben: ´Luft rutscht widerstandslos auf<br />
dem Hintern abwärts, während der Kopf gegen die Unterseite von Treppenstufen anschlägt´.<br />
Nicht alle Luft der Querschnittsfläche fließt durch den Zylinder, vielmehr bildet sich davor ein Luftkeil,<br />
entlang dessen die restliche Luft außen herum abfließt (<strong>und</strong> die äußere Wand vorn muss diesem<br />
Fluss angepasst sein). Hinten ergibt sich natürlich wieder ein Sogbereich, welcher hier jedoch positive<br />
Wirkung hat, indem er Luft aus dem Zylinder heraus saugt (die natürlich in erster Linie entlang der<br />
glatten Vorder-Seite des Kanals strömt). Trotz seiner ´plumpen´ Form wird diese ´Zusatz-Triebwerkes´<br />
also wesentlich zum Vorschub eines Fahrzeugs beitragen.<br />
Neue Aufgaben, alte Probleme<br />
Diese Ausführungen müssten ausreichend Anlass sein für umfangreiches Nach-Denken, auch über<br />
die Anwendung dieser Prinzipien bei Flugzeugen, Land- <strong>und</strong> besonders bei Wasserfahrzeugen.<br />
Gerade für vorige Vortriebs-Köpfe müsste ´numerische Strömungstechnik´ schon rein theoretisch<br />
optimale Kanalquerschnitt für die gewünschte ´zwei-teilige´ Strömung ermitteln können.<br />
Vermutlich aber unterbindet ein massives ´Ja-aber´ jede Aktivität in diese Richtung - weil geltende<br />
Anschauung schon aus Gründen der Energie-Konstanz solche Lösungen unmöglich machen.<br />
Einerseits wird immer wieder verkündet, ´jeder Tropfen Wasser enthielte Energie zur Versorgung von<br />
Millionen ...´ - andererseits gibt es praktisch keine Nutzung solch ´freier Energien´ (mit Ausnahme der<br />
tödlichen Atom-Energie-Wirtschaft).<br />
Auch Luft ist voller Energie: ein Kubikmeter wiegt etwa 1.2 kg <strong>und</strong> jedes Teilchen darin bewegt sich<br />
mit etwa 450 m/s, also steckt in dieser ´ruhenden´ Luft eine Energie von 0.5 mal 1.2 mal 450^2 gleich<br />
66
121500 kg/ms^2. Das entspricht einem Stein von 10 kg, der mit 156 m/s bzw. 561 km/h vom Himmel<br />
fällt, oder einen Felsblock von 100 kg, der mit 49 m/s bzw. 176 km/h zu Tale rauscht oder einem PKW<br />
von 1000 kg, der mit 16 m/s in die Garage hinein <strong>und</strong> mit diesen 56 km/h auch hinten wieder hinaus<br />
fährt - eben mit der Energie eines ganz normalen Kubikmeters ruhender Luft.<br />
An dieser Energie ändert sich rein gar nichts, wenn diese Luft entlang einer gekrümmten Fläche<br />
geführt wird, es werden lediglich die Vektoren der ansonsten chaotischen Bewegungen ein klein<br />
wenig mehr gleichgerichtet sein. Und das geschieht auch wenn die gekrümmte Wand rein passiv da<br />
steht <strong>und</strong> keinerlei Energie einbringt. Die etwas besser geordnete Strömung könnte aber so gelenkt<br />
werden, dass damit irgendein zweckdienlicher Nutzen entsteht, <strong>und</strong> sei es nur als Nebeneffekt - ohne<br />
dass sich dabei irgendetwas am Energie-Gehalt der beteiligten Luft ändert - total einfach zu<br />
verstehen, wenn man nicht im Banne falsch verstandener Energie-<br />
Konstanz ´erblindet´ ist.<br />
Alternativen<br />
Jede Tragfläche ist obige gekrümmte Wand, allerdings muss sie per<br />
Energie-Einsatz vorwärts bewegt werden. Der Nutzen ihres Auftriebs<br />
jedoch ist höher als mechanisch fortgesetzte Beschleunigung der<br />
Last gegen die Gravitation erfordern würde. Diese Maschine liefert<br />
mehr Nutzen als Aufwand erforderlich ist, glasklar - <strong>und</strong> mir völlig<br />
unklar, warum diese Tatsache von <strong>Physik</strong>ern nicht ebenso klar<br />
heraus gestellt wird - <strong>und</strong> die Konzeption von Mehr-Nutzen-<br />
Maschinen nicht zur Maxime erklärt wird.<br />
Voriger Staudruck stellt kinetische Energie dar genauso wie ein in Bewegung befindlicher Stein.<br />
Anders als bei diesem festen Körper jedoch lassen sich Luft-Teilchen umlenken, per passiver<br />
Maßnahme durch Sog. Es ergeben sich automatisch Strömungen höherer <strong>und</strong> geringerer<br />
Geschwindigkeit, also nutzbares Potential, <strong>und</strong> Kräfte größer als der ursprüngliche Staudruck - was<br />
jede Forelle als Selbstverständlichkeit zu nutzen in der Lage ist - <strong>und</strong> intelligente Menschen sollen das<br />
nicht ebenso?<br />
Als Alternative bleibt ansonsten, weiterhin Räuber zu bleiben (wie dieses schöne Tier) <strong>und</strong> wertvolle<br />
Resourcen zu vernichten, in absehbar kurzer Zeit, uns selbst oder spätestens unseren Nachkommen<br />
essentieller Lebensgr<strong>und</strong>lagen zu berauben.<br />
67
05.10. Tornado-Motor<br />
Scheibenweise Sog<br />
In den vorigen Kapiteln wurde die Nutzung von Luftbewegungen dargestellt, welche durch<br />
Sogwirkungen aus Gebieten relativer Leere oder von benachbarter, schneller Strömung ausgehen. In<br />
Kapitel 05.02. ´Drei Mal Sog-Effekt´ wurde eine dritte Form von Sogwirkung genannt, welche z.B.<br />
Windhosen aus Wolken heraus entstehen lässt. Die Nutzung der gewaltigen Wirkung solcher ´Rüssel´<br />
soll nun dargestellt werden.<br />
Das generelle Bewegungsprinzip ist in Bild 05.10.01 dargestellt:<br />
wenn eine scheibenförmige Luftmasse in drehender Bewegung<br />
ist (hier der obere, dunkelblaue Ring bzw. Scheibe), fließt aus<br />
benachbarten Scheiben (hier die Scheiben unterhalb, in jeweils<br />
hellerem Blau) Luft diagonal von unten in die jeweils schnellere<br />
Drehung hinein. Es ergibt sich in diesem System eine spiralige<br />
Aufwärtsbewegung (siehe Pfeil), wobei die Strömung von unten<br />
nach oben beschleunigt, dichter <strong>und</strong> geordneter wird.<br />
Funktions-Beweise<br />
In meiner Website habe ich in Kapitel ´Auto-Motor - Autonome Sogturbine´ diesen Effekt beschrieben.<br />
Als Beweis der Funktionsfähigkeit sind dort zwei Erfindungen genannt <strong>und</strong> die Geschichten dieser<br />
Entwicklungen geschildert, die beide vor einem Vierteljahrh<strong>und</strong>ert statt fanden. In Bild 05.10.02 ist bei<br />
A der prinzipielle Aufbau des autonom arbeitenden Motors des Amerikaners Richard Clem dargestellt<br />
(grün die Neben-Aggregate, blau der Fluid-Durchsatz).<br />
Das Fluid wird in Kanälen geführt, welche spiralig um einen Kegel verlaufen <strong>und</strong> zum Gehäuse hin<br />
offen sind. Richard Clem arbeitete mit Asphaltpumpen <strong>und</strong> stellte fest, dass nach Abschalten des<br />
Antriebs die Pumpen weiterhin diese zähe Masse förderten, minutenlang. Er baute einen ähnlich<br />
konzipierten Motor <strong>und</strong> betrieb damit sein Automobil - ohne jeden Verbrauch von Kraftstoff, wovon<br />
sich Wissenschaftler <strong>und</strong> Mitarbeiter von Automobilherstellern überzeugen konnten. Dieser Motor war<br />
offensichtlich so gut, dass die Erfindung ´verschwand´ <strong>und</strong> Clem es vorzog nicht mehr darüber zu<br />
reden.<br />
Der Schweizer Hans Mazenauer baute jahrelang an<br />
einer Maschine, dessen Kern in diesem Bild bei B<br />
abgebildet ist. Auch hier sind nach außen offene<br />
Kanäle spiralig angelegt, hier entlang eines Doppelkegels,<br />
welcher in einem entsprechend geformten<br />
Gehäuse eingepasst ist. Als diese Maschine<br />
angefahren wurde, beschleunigte sie selbsttätig - aber<br />
Mazenauer hatte keine ausreichende Bremse<br />
vorgesehen, so dass die Maschine letztlich zerbarst -<br />
Schrott im Wert von einer Million Schweizer Franken<br />
blieb übrig, aber kein Geld für die weitere<br />
Entwicklung).<br />
Ohne Kenntnis dieser realen <strong>und</strong> lauffähigen<br />
Maschinen beschrieb ich in meiner Fluid-Technologie<br />
eine ´Potential-Drall-Pumpe´, deren Bauprinzip in<br />
diesem Bild bei C skizziert ist: in einem Gehäuse D<br />
dreht ein glockenförmiger Rotor E, an dessen Flanken<br />
Kanäle F installiert sind. Diese Kanäle sind nach<br />
außen zum Gehäuse hin offen, aber auch nach innen<br />
zu einem zweiten Rotor G hin, der mit doppelter<br />
Drehzahl rotiert.<br />
Das Fluid wird in Drehung um die Systemachse<br />
versetzt entsprechend zur Drehung des Rotors E.<br />
Durch Haftreibung am Gehäuse D sowie am Innen-<br />
Rotor G ergibt sich eine sek<strong>und</strong>äre Rotation des<br />
68
Fluids innerhalb der Kanäle F. Weil die Wände an größerem Radius immer schnellere<br />
Relativbewegungen aufweisen, wird die Drallströmung zunehmend beschleunigt, so dass oben<br />
genannte ´scheibenweise Sogwirkung´ auftritt.<br />
Der entscheidende Effekt ist auch ohne diesen Doppel-Rotor nutzbar. Mazenauer verwendete einen<br />
Kegel als Pumpe <strong>und</strong> einen als Turbine, aber die Pumpen-Seite ist eigentlich überflüssig. Clem hatte<br />
sehr flach angestellt Kanäle <strong>und</strong> das Öl (das er als Medium verwendete) wurde darum sehr heiß.<br />
Einige Lösungsansätze habe ich schon in oben genanntem Kapitel dargestellt, aber wesentlich<br />
bessere Konstruktionen werden nachfolgend beschrieben.<br />
Generelle Kegelform<br />
In Bild 05.10.03 ist das generelle Wirkprinzip<br />
schematisch dargestellt, links zunächst in<br />
einem Längsschnitt durch die Systemachse.<br />
In einem Gehäuse A (grau) dreht ein<br />
kegelförmiger Rotor C (rot), an dessen<br />
Mantel diverse Kanäle B installiert sind. Mit<br />
ihrer nach außen offenen Seite streichen die<br />
Kanäle entlang der Gehäusewand, mit<br />
zunehmendem Radius immer schneller.<br />
Oben im Bild sind vorige ´Scheiben´ durch unterschiedliches Blau eingezeichnet <strong>und</strong> die Pfeile zeigen<br />
die zunehmende Rotation des Fluids innerhalb der Kanäle an. Der Einlass (links) öffnet relativ weit,<br />
während an größerem Umfang (rechts) die Kanäle länglich gestreckt sind.<br />
In diesem Längsschnitt unten ist schematisch die spiralige Bahn des Wirbels innerhalb eines Kanals<br />
skizziert, welcher von links nach rechts zunehmende Intensität aufweist. Die Sogwirkung geht aus von<br />
der schnellen Rotation (rechts) auf jeweils benachbarte Bereiche (jeweils links davon) <strong>und</strong> greift<br />
zurück bis in den Einlass. Dort also wird Fluid eingesaugt, noch bevor es von den ´Schaufeln´ der<br />
Kanalwände erfasst wird.<br />
In diesem Bild rechts sind schematisch Querschnitte dargestellt bzw. oben <strong>und</strong> unten jeweils eine<br />
Sicht in axialer Richtung. In der oberen Hälfte ist der Einlass vorn-innen skizziert, wo die Kanäle in<br />
Form von Kreissegmenten beginnen. Nach außen-hinten nehmen die Kanäle B kreisförmige<br />
Querschnitte an, wobei deren Außenseiten zur Gehäusewand offen sind. In der unteren Hälfte sind<br />
durch Linien die Längsachsen der Kanäle skizziert, die auf dem Kegelmantel des Rotors schräg zur<br />
Systemachse angestellt sind, also spiralig von vorn nach hinten am Rotor entlang laufen.<br />
Generelle Kanalform<br />
In Bild 05.10.04 sind vorige Querschnitte<br />
nochmals in größerem Maßstab dargestellt,<br />
wiederum durch einzelne Ausschnitte.<br />
Dargestellt sind Teile des Gehäuses A<br />
(grau), der Rotor C (rot) <strong>und</strong> die darin<br />
angebrachten Kanäle B (hellrot) bzw. deren<br />
Zwischenwände in Form von ´Schaufeln´.<br />
Unten links zeigt einen Querschnitt am<br />
Beginn der Kanäle, wobei diese Schaufeln<br />
nur eine Teilmenge des Fluids erfassen (<strong>und</strong><br />
durch ihre Anstellung nach hinten-auswärts<br />
fördern). Das Fluid außerhalb der Schaufeln<br />
haftet einerseits an der Gehäusewand,<br />
andererseits wird es durch die Drehung des<br />
Rotors mitgezogen. Wie oben angesprochen<br />
wurde, reicht der Sog von hinten zurück in<br />
den Einlass hinein, so dass auch hier vorn<br />
schon Drallbewegung zwischen den<br />
Schaufeln herrscht. Darüber hinaus wird<br />
auch Luft außerhalb der Schaufeln schon in einrollender Bewegung sein.<br />
69
In diesem Bild unten-mittig bei D reichen die Schaufeln schon weiter hinaus <strong>und</strong> die Drall-Strömung in<br />
den Kanälen zieht weiterhin Fluid zu sich hinein. In diesem Bild unten-rechts bei E reichen die<br />
Schaufeln bis zur Gehäusewand <strong>und</strong> haben somit alle Luft von der Gehäusewand ´abgeschabt´. Weil<br />
dort der Umfang noch nicht lang genug ist, können die Kanäle in diesem Bereich durchaus tief sein.<br />
An größerem Umfang, oben-rechts bei F, können die Kanäle dann in nahezu kreisförmigen<br />
Querschnitt übergehen. Durch Pfeile sind die Bewegungen skizziert. Generell dreht das Fluid mit den<br />
Kanälen (mittiger Pfeil) um die Systemachse entsprechend zur Rotor-Drehung. Oben an der<br />
Gehäusewand wird Fluid durch Haftreibung etwas verzögert, dreht also relativ zum Rotor rückwärts<br />
(kleiner Pfeil oben). An der rechten Wand des Kanals ergibt sich fortwährend Stau, der sich nur<br />
einwärts auflösen kann (rechter Pfeil abwärts). Umgekehrt ergibt sich an der linken Wand des Kanals<br />
relative Leere durch das an der Gehäusewand zurück bleibende Fluid, so dass sich entlang dieser<br />
ebenfalls Strömung ergibt (linker Pfeil aufwärts). An der Innenseite des Kanals ergibt sich zwischen<br />
Überdruck (rechts) <strong>und</strong> Unterdruck (links) eine Strömung nach vorn (Pfeil unten nach links), im Raum<br />
schneller als die Drehung des Rotors.<br />
Das Fluid bewegt sich also in den Kanälen phasenweise viel schneller vorwärts als der Rotor dreht.<br />
Die Generierung dieser zusätzlichen Bewegung kostet relativ wenig Energie-Einsatz, weil sie lediglich<br />
aus Haftreibung resultiert. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn im weiteren Verlauf die Kanäle flacher<br />
werden (bei G) <strong>und</strong> damit längere Distanz entlang der Gehäusewand, aber auch für die<br />
Vorwärtsbewegung in den Kanälen gegeben ist. Wenn letztlich der Drall ´aufgestellt´ wird, indem der<br />
Querschnitt des Kanals in geschlossene flache Form übergeht (bei H), kann die erhöhte<br />
Strömungsgeschwindigkeit einer Nutzung zugeführt werden.<br />
Die entscheidende Beschleunigung kommt durch oben genannten ´scheiben-weisen Sog-Effekt´<br />
zustande. Die Haftreibung ist nur Auslöser für die zusätzliche Drallströmung des Fluids innerhalb der<br />
Kanäle <strong>und</strong> erst durch die Geschwindigkeits-Differenzen von vorn nach hinten wird Selbst-<br />
Beschleunigung durch autonome Ordnung der normalen molekularen Bewegungen auftreten. Die<br />
gewaltige Kraftentfaltung eines Tornados wird praktisch in jedem Kanal nachgebildet, wobei das<br />
zunehmend schnellere Vorbei-Gleiten an der Gehäusewand zur Bildung unterschiedlich schnell<br />
drehender ´Fluid-Scheiben´ dient, die wirkliche Dynamik aber erst durch vektorielle Ordnung dieser<br />
Strömungsform selbsttätig generiert wird.<br />
Düsen-Triebwerk<br />
Moderne Triebwerke von Flugzeugen sind<br />
wahre Meisterwerke, auf die Ingenieure <strong>und</strong><br />
Techniker wirklich stolz sein können.<br />
Andererseits könnte man diese Technik<br />
auch vollkommen anders sehen. Sie ist<br />
Ausdruck des Denkens, dass Luft nach<br />
hinten zu fördern ist, damit das Flugzeug<br />
vorwärts fliegt <strong>und</strong> je mehr Druck, desto<br />
mehr Vorschub gegeben ist. Druck zu<br />
erzeugen ist aber vollkommen<br />
unwirtschaftlich, weil unweigerlich<br />
Widerstand im Quadrat entsteht. Es muss<br />
kein Druck, sondern nur Bewegung<br />
produziert werden <strong>und</strong> dies möglichst<br />
widerstandslos. Konventionelle Triebwerke<br />
aber fördern Luft im Zickzack durch Rotor-<br />
<strong>und</strong> Stator-Blätter wie in einem Reißwolf.<br />
Das ist fürwahr keine elegante <strong>und</strong><br />
fluidgerechte Strömungstechnik <strong>und</strong> nicht<br />
umsonst gibt jedes Triebwerk<br />
´schmerzhaftes Gebrüll´ von sich.<br />
In Bild 05.10.05 ist schematisch ein Triebwerk auf Basis voriger Überlegungen dargestellt, oben im<br />
Längsschnitt, darunter zwei Querschnitte. Im Gehäuse A dreht der Rotor C. Seine Kanäle B bzw.<br />
deren Schaufeln laufen spiralig entlang des kegel- bzw. glockenförmigen Rotors. Am Ende dieser<br />
Pumpe ´rollt´ die beschleunigte Strömung in vier oder mehr Kanäle D des Gehäuses, die parallel<br />
zueinander <strong>und</strong> spiralig nach hinten weiter laufen, auch auf etwas engerem Radius.<br />
70
In die Kanäle kann Kraftstoff zugeführt <strong>und</strong> gezündet werden, hier markiert durch gelbe Dreiecke E.<br />
Es wird keinen Rückschlag geben, vielmehr werden die beschleunigten Gase der nach hinten ständig<br />
abfließenden Strömung folgen. Gegebenenfalls kann im Bereich der Verbrennung der Querschnitt der<br />
Kanäle oder deren Spiralbahn erweitert werden (oder auch die Verbrennung in separater Einrichtung<br />
organisiert <strong>und</strong> nur die Abgase beigemischt werden).<br />
Einige Kanäle werden dann nach innen gelenkt auf eine Turbine F, an deren Schaufeln die Strömung<br />
in axiale Richtung umgelenkt wird. Dort entsteht also Vorschub plus Antrieb des Rotors, steuerbar<br />
über die Menge eingespritzten Kraftstoffs. Unten links bei H ist im Querschnitt schematisch skizziert,<br />
wie das Fluid aus den Kanälen D per Leitschaufeln auf die Turbine F gelenkt <strong>und</strong> damit der Rotor C in<br />
Rotation versetzt wird.<br />
Die Strömung der restlichen Kanäle wird an Leitflächen G in axiale Richtung umgelenkt, womit<br />
Vortrieb gegeben ist, wiederum steuerbar über die Menge eingesetzten Kraftstoffs in diesen Kanälen.<br />
Unten rechts bei I ist im Querschnitt schematisch skizziert, dass diese Umlenkung an möglichst großer<br />
Oberfläche G durch jeweils möglichst flachen Strahl erfolgen sollte.<br />
Im Gegensatz zu herkömmlichen Strahl-Triebwerken wird in dieser Maschine das Fluid fortwährend<br />
entlang gekrümmter Flächen geführt, immer in gleicher Richtung, zum Teil auch in überlagerter<br />
Drehung. Die Bewegung ist vorwiegend eine Rotation um die Achse <strong>und</strong> erst ganz am Ende erfolgt<br />
die einzig scharfe Umlenkung in axiale Richtung zur Umsetzung der kinetischen Energie in<br />
Vortriebskraft. Nur durch solch geordnete Strömungen sind hohe Dichte <strong>und</strong> Geschwindigkeit<br />
wirtschaftlich zu erreichen <strong>und</strong> damit sehr viel bessere Effekte zu erreichen als aus dem<br />
Bewegungschaos konventioneller Triebwerke.<br />
Ein ´Tornado´-Triebwerk von einem Meter Durchmesser dreht z.B. mit 2400 U/min, so dass Luft auf<br />
r<strong>und</strong> 120 m/s beschleunigt wird <strong>und</strong> durch überlagerten Drall von sich aus auf 150 m/s beschleunigt.<br />
Durch Verbrennung von Kraftstoff lässt sich diese Geschwindigkeit verdoppeln. Alle Beschleunigung<br />
über das fluid-eigene Potential der Schallgeschwindigkeit hinaus aber ist vollkommen unproduktiv.<br />
Fachleute mögen ermitteln, welchen Schub diese Maschine bei welchem Verbrauch bewirken kann,<br />
welches Gewicht <strong>und</strong> welche Kosten diese einfache Konstruktion ergeben wird. In Flugzeugen neuer<br />
Technologie (siehe vorletztes Kapitel) mit z.B. zwanzig Meter breitem Rumpf könnten zehn dieser<br />
´flüsterleisen´ Treibwerke im Heck integriert sein. Deren maximale Leistung wird nur gebraucht zur<br />
Beschleunigung des Flugzeugs auf 100 bis 200 km/h, weil anschließend die Technik des Vortrieb-<br />
Motors (siehe voriges Kapitel) ohnehin die wesentliche Arbeit leisten wird.<br />
Geschlossener Kreislauf<br />
Voriges Triebwerk ist ein offenes System,<br />
indem Luft von vorn nach hinten durch die<br />
Maschine geführt wird. Wesentlich wichtiger<br />
jedoch ist die Anwendung dieser Technik in<br />
einem geschlossenen System, in welchem<br />
ein dichteres Medium in einem Kreislauf<br />
geführt wird. Als Medium wird nachfolgend<br />
Wasser unterstellt (<strong>und</strong> blau gekennzeichnet),<br />
vorzugsweise aber könnte auch<br />
ein Öl verwendet werden. Bild 05.10.06 stellt<br />
zunächst einen ´Zwitter´ dar, weil darin<br />
Bereiche des Wassers wie der Luft<br />
auftreten.<br />
In einem Gehäuse A (grau) dreht ein Rotor C (rot), an dessen kegelförmiger Oberfläche wiederum<br />
Kanäle B (hellrot) installiert sind. Das Wasser (blau) wird in den Kanälen im Drehsinn beschleunigt<br />
<strong>und</strong> fliegt aufgr<strong>und</strong> Trägheit bzw. Fliehkraft nach oben-außen. Diese Strömung trifft auf Schaufeln E<br />
einer Turbine D (gelb) <strong>und</strong> treibt diese an. Die Turbine dreht langsamer als der Rotor, wobei beide<br />
über die Rotor-Welle <strong>und</strong> Turbinen-Hohlwelle durch ein Getriebe F (grün) miteinander verb<strong>und</strong>en sind.<br />
Am Auslass E der Turbine fliegt das Wasser in einen Bereich von Luft. Das Wasser weist noch immer<br />
Geschwindigkeit im Drehsinn des Systems auf, so dass durch diesen schräg einfallenden Strahl das<br />
71
Wasser im Behälter fortwährend angetrieben wird. Durch Leitschaufeln wird das Wasser im Behälter<br />
nach unten-innen geführt. Die Leitschaufeln G (zwischen den gestrichelten Linien) laufen spiralig von<br />
außen-oben nach innen-unten. Durch diese Leitschaufeln ist andererseits der mittig ´ovale´ Ring H<br />
(dunkelgrau) mit dem Gehäuse fest verb<strong>und</strong>en.<br />
Natürlich drängt auch in diesem r<strong>und</strong>en Behälter das rotierende Wasser durch Fliehkraft nach außen,<br />
andererseits wirkt der Sog in den Kanälen zurück in den unteren Einlassbereich. Wenn beide Kräfte<br />
ausgeglichen wären <strong>und</strong> somit der Drehimpuls des Wassers erhalten bliebe, wäre unten mittig<br />
entsprechend schnellere Drehbewegung gegeben.<br />
In diesem Kreislauf bleibt ´natürlich´ der Drehimpuls ständig erhalten, d.h. das Wasser muss in den<br />
Kanälen nicht wirklich beschleunigt werden (bzw. dessen Beschleunigung wird umgehend an den<br />
Schaufeln der Turbine wieder in Drehimpuls des Rotors zurück verwandelt). Der Netto-Nutzen dieser<br />
Maschine ergibt sich aus der kinetischen Energie der Drallbewegung in den Kanälen. Auslöser hierzu<br />
ist Haftreibung an der inneren Wand des ovalen Rings H, zu welcher die Kanäle offen sind. Die<br />
geordnete Strömung des Dralls ergibt sich aber allein aus der normalen molekularen Bewegung des<br />
Wassers. Durch entsprechende Gestaltung des Kanals <strong>und</strong> der Schaufeln steht der volle<br />
Strömungsdruck der Drallbewegung - plus der Beschleunigung aufgr<strong>und</strong> scheibenweiser Sogwirkung -<br />
zusätzlich (<strong>und</strong> nahezu kostenlos) zur Verfügung.<br />
Sog-Effekt<br />
Weil diese Vorstellung für viele Leser noch immer ziemlich fremdartig sein mag, sollen die<br />
wesentlichen Merkmale dieser Technik noch einmal dargestellt werden. Voriger Rotor ist im Prinzip<br />
eine ganz normale Radialpumpe. Eine solche ist schematisch in Bild 05.10.07 skizziert, bei A in einem<br />
Längsschnitt <strong>und</strong> bei B in einem Querschnitt durch die Längsachse, bei C eine Sicht von außen auf<br />
den Auslass, bei D eine Seitenansicht.<br />
Die Radialpumpe saugt Wasser durch den<br />
mittigen Einlass <strong>und</strong> schleudert es nach<br />
außen. Jeder Kanal wird durch zwei seitliche<br />
Wände sowie eine Druck- <strong>und</strong> eine Sogwand<br />
gebildet. Entlang der Druckwand entsteht<br />
hohe Dichte bzw. von innen nach außen<br />
zunehmender Druck (markiert durch dunkles<br />
Blau).<br />
Bei E ist durch sternförmige Linien skizziert,<br />
dass sich dieser Druck nach allen Richtungen<br />
gleichförmig ausbreitet. Dieser Druck kann<br />
nicht nach außen entspannen (weil am<br />
Auslass einer Pumpe normalerweise höherer<br />
Druck ansteht als am Einlass). Der Druck<br />
kann nach vorn ausweichen (wird dort aber<br />
sofort wieder von der Druckwand eingeholt).<br />
Der Druck kann ausweichen nach innen (weil<br />
dort noch geringerer Druck existiert). So<br />
ergibt sich tatsächlich entlang der Sogseite<br />
eine Strömung einwärts (siehe Pfeil), also<br />
relativ rückwärts gerichtet zur gewünschten<br />
Förderung. Solche Druckpumpen bauen sich ihren Widerstand selbst auf <strong>und</strong> nutzen damit nicht das<br />
Potential der im Medium selbst enthaltenen Energie.<br />
Im Gegensatz dazu arbeitet ein Tornado-Motor mit der gegebenen kinetischen Energie des Mediums,<br />
wie in diesem Bild unten dargestellt ist. Bei F ist schematisch der Rotor (rot) skizziert, entlang dessen<br />
kegelförmigem Umfang die Kanäle (hellrot) installiert sind mit ihrer offenen Seite hin zur<br />
Gehäusewand (grau). Bei G ist eine Sicht in axialer Richtung auf den Rotor <strong>und</strong> die diagonal<br />
verlaufenden Kanäle skizziert (wie immer linksdrehend). Bei H sind in einem Ausschnitt noch einmal<br />
drei Kanalquerschnitte in etwas größerem Maßstab dargestellt.<br />
72
Bei K ist wiederum dunkelblau markiert, dass an der hinteren Wand des Kanals fortwährend ein<br />
Druckbereich existiert, während weiter vorn geringerer Druck (mittelblau) herrscht <strong>und</strong> an der vorderen<br />
Wand nochmals geringerer Druck (hellblau). Bei L zeigen wiederum sternförmige Linien an, dass sich<br />
dieser Druck nach allen Richtungen gleichförmig auswirkt. Hier allerdings lastet dieser Druck nicht an<br />
der gesamten Druckwand des Kanals (wie bei voriger Radialpumpe), vielmehr kann der Druck nach<br />
unten ausweichen. Dadurch kommt eine vorwärts gerichtete Strömung auf, wie bei M durch Pfeil<br />
markiert ist. Diese Strömung kann weiter fließen in den vorderen Bereich relativ geringen Drucks, so<br />
dass insgesamt eine komplette Drallströmung aufkommt.<br />
An jeweils größerem Radius des Rotors gleitet die offene Seite des Kanals immer schneller an der<br />
Gehäusewand entlang, so dass ´Scheiben´ zunehmender Drehgeschwindigkeit entstehen <strong>und</strong> damit<br />
der oben in Bild 05.10.01 dargestellte Effekt der Selbst-Beschleunigung eintritt (der bereits in den<br />
einführenden Kapiteln dieses Teils ausführlich beschrieben ist). Die kinetische Energie der<br />
Drallbewegung plus Selbst-Beschleunigung aus ´scheibenweisem Sog-Effekt´ machen die<br />
entscheidende Energie-Differenz zwischen normalen Radialpumpen <strong>und</strong> dieser Technik aus. Darüber<br />
hinaus ist diese Pumpe viel leichter zu drehen, weil Widerstand nur aus einem relativ kleinen<br />
Druckbereich gegeben ist, der dortige Druck zwar fortwährend neu entsteht, sich zugleich aber auch<br />
fortwährend auflöst.<br />
Integrierter Rückfluss<br />
Die nachfolgenden Konzeptionen unterscheiden sich gegenüber vorigen - aber auch gegenüber dem<br />
Mazenauer- <strong>und</strong> Clem-Motor - dadurch, dass nun die Rückführung des Mediums innerhalb des Rotors<br />
angelegt ist. Damit ergibt sich ein Kreislauf in sehr kompakter Bauweise. In Bild 05.10.08 sind links ein<br />
Längsschnitt <strong>und</strong> rechts zwei Hälften eines Querschnitts durch die Systemachse skizziert.<br />
Im Gehäuse A (grau) dreht wiederum der<br />
Rotor C (rot) <strong>und</strong> an seinem kegelförmigen<br />
Umfang sind Kanäle B installiert. Oben ist<br />
die Beschleunigung des Wassers von links<br />
nach rechts durch unterschiedliches Blau<br />
markiert. Rechts wird die Strömung wieder<br />
verzögert <strong>und</strong> zurück geführt im Rotor durch<br />
einen zweiten Kanal D (<strong>und</strong> links anschließend<br />
zurück in den äußeren Kanal B).<br />
Im Längsschnitt unten ist Kanal B hellrot<br />
markiert. Das Wasser wird rechts durch Leitschaufeln E (dunkelgrau) des Gehäuses nach innen<br />
gelenkt. Die Strömung trifft dort auf Schaufeln F (gelb) des Rotors <strong>und</strong> wird nach links in den Kanal D<br />
(hellgrün) gelenkt. Die Schaufeln drehen an kürzerem Radius langsamer im Raum <strong>und</strong> verzögern<br />
während der Umlenkung die Strömung, welche damit Drehmoment an den Rotor abgibt. Im<br />
Querschnitt rechts ist in einer Hälfte die Umlenkung durch die Leitschaufeln E (dunkelgrau) zu den<br />
Turbinenschaufeln F (gelb) skizziert.<br />
In der rechten Hälfte des Querschnitts sind der äußere Kanal B mit seiner schnellen Strömung<br />
(dunkelblau) <strong>und</strong> der innere Kanal D mit seiner langsameren Strömung (hellblau) skizziert. Aus dem<br />
Längsschnitt ergibt sich, dass beide ringförmigen Kanäle schräg zur Systemachse angelegt sind,<br />
jeweils in Richtung der Strömung von innen nach außen. Durch diesen Verlauf der Kanäle wird der<br />
Kreislauf des Wassers durch Trägheit bzw. Fliehkraft beschleunigt (während rechts bei der<br />
Umlenkung die Geschwindigkeitsdifferenzen der Rotations- plus Drallbewegung in Drehmoment<br />
umgesetzt wird).<br />
Konvektions-Strömung<br />
Beim Umrühren von Kaffee (oder auch Tee) in einer Tasse ergibt sich die bekannte Konvektions-<br />
Strömung aus dem Zusammenspiel von Fliehkraft <strong>und</strong> Gravitation - <strong>und</strong> ähnlich ergibt sich diese<br />
Strömungsform, wenn die Achse voriger Maschine senkrecht gestellt wird, wie schematisch in Bild<br />
05.10.09 dargestellt ist.<br />
Links ist wiederum durch unterschiedliches Blau markiert, wie die Strömung mittig absinkt <strong>und</strong> in der<br />
Aufwärtsbewegung zunehmend beschleunigt wird. Zum einen rotiert das Wasser schneller im Raum<br />
aufgr<strong>und</strong> des größer werdenden Radius des Rotors. Zum andern wird die Relativbewegung<br />
73
gegenüber der Gehäusewand schneller <strong>und</strong> damit auch die Drallströmung. Zum Dritten wird die<br />
spiralige Aufwärtsbewegung in den Kanälen beschleunigt aufgr<strong>und</strong> ´scheibenweisen´ Sog-Effekts.<br />
Analog zur Konzeption des Bildes 05.10.06<br />
ist bei dieser Version nun wieder die<br />
Variante mit einer separaten Turbine E<br />
(gelb) <strong>und</strong> deren Schaufeln F dargestellt.<br />
Das Prinzip ist ähnlich zu einem<br />
Drehmomentwandler, wobei diese Turbine<br />
dem dortigen Turbinen-Rad entspricht,<br />
während der Rotor dem dortigen Pumpen-<br />
Rad entspricht. Allerdings sind hier die<br />
Kanäle dieser Pumpe in die Länge gezogen<br />
(damit die offenen Kanäle möglichst lang<br />
entlang der Gehäusewand gleiten) - <strong>und</strong><br />
diese Pumpe hier erzeugt Beschleunigung<br />
selbsttätig.<br />
Die linke Hälfte des Querschnitts zeigt eine Sicht auf die Turbine bzw. wie die schnelle Strömung aus<br />
dem äußeren Kanal B mittel Turbine E bzw. durch deren Schaufeln F in den inneren Kanal D<br />
umgelenkt wird. In der rechten Hälfte des Querschnitts ist schematisch skizziert, dass die Kanäle B an<br />
ihrem Ende relativ flache Querschnitte aufweisen, so dass die Drallbewegung aufgestellt wird <strong>und</strong><br />
zusammen mit der Rotationsbewegung als geordnete Strömung in die Turbine eintritt. Im mittigen<br />
Kanal D allerdings sollte das Wasser nicht in enge Kanäle gezwängt werden, so dass dort z.B. nur vier<br />
Querstreben zwischen mittigem <strong>und</strong> äußerem Teil des Rotors zu installieren sind.<br />
Eingezeichnet ist hier nur die Welle des Rotors <strong>und</strong> eine Hohlwelle der Turbine. Beide könnten über<br />
ein festes Getriebe gekoppelt sein oder aber der Antrieb des Rotors <strong>und</strong> Abtrieb der Turbine können<br />
getrennt geregelt werden, je nach Anwendung dieses Motors.<br />
Motor-Block<br />
Bild 05.10.10 zeigt eine letzte Version dieser<br />
Maschine: einen absolut kompakten Motor-<br />
Block mit durchgängigen Kanälen. Durch<br />
unterschiedliches Blau ist wiederum die<br />
unterschiedliche Intensität der Rotations- wie<br />
Drallbewegungen markiert. Die im Längsschnitt<br />
links dargestellte Konzeption ist<br />
analog voriger, jedoch mit folgenden<br />
Abweichungen.<br />
Der mittige Kanal D ist nun als ringförmiger<br />
Hohlraum dicht bei der Achse angelegt. Nur<br />
einige Querstreben F könnten aus Gründen<br />
der Stabilität eingefügt sein. Der Rotor C ist nun ein r<strong>und</strong>er Zylinder bzw. könnte auch ein r<strong>und</strong>er<br />
Kegelstumpf sein. Das Wasser bewegt sich immer innerhalb des Rotors, nur an der Außenseite sind<br />
die Kanäle B offen gegenüber der Gehäusewand <strong>und</strong> gleiten an dieser entlang. Die äußeren Kanäle<br />
sind auch unten <strong>und</strong> oben geschlossen, reichen also von B bis E in dieser Zeichnung.<br />
Es gibt damit keine Probleme mehr beim Übergang von Kanälen zu Turbinenschaufeln. Wenn der<br />
Kanal bei B radial beginnt <strong>und</strong> bei E radial endet <strong>und</strong> auch die Querstreben F radial ausgerichtet sind,<br />
ergeben sich keine Probleme mit korrekten Anstellwinkeln. Das Wasser fließt immer nur entlang der<br />
Kanalwände, mit Ausnahme entlang der Gehäusewand zum Zwecke der dort gewünschten<br />
Haftreibung. Die Querschnitte der Kanäle können damit frei gestaltet werden, z.B. auch mit<br />
ausreichend stark dimensionierten Stegen zwischen den Kanälen.<br />
In diesem Bild rechts sind zwei benachbarte, äußere Kanäle schematisch skizziert mit ihren<br />
Querschnitten von unten nach oben. Der Einlass (unten) kann nahezu quadratisch sein (natürlich mit<br />
ger<strong>und</strong>eten Ecken), wird dann übergehen in r<strong>und</strong>e Form, zunehmend länglicher Gestalt, um größere<br />
Distanz für die Haftreibung wie korrespondierende damit für die zusätzliche Vorwärtsbewegung des<br />
74
Dralls zu erreichen. Am Ende des äußeren Kanals wird der Querschnitt ´gekippt´, so dass eine breite<br />
Druckseite sich ergibt (praktisch die Turbinenschaufel ersetzend) <strong>und</strong> der äußere Kanal kann letztlich<br />
wieder fast quadratisch in den inneren Kanal münden. Die innere Seite des Kanals B kann immer<br />
ger<strong>und</strong>et bleiben (weil es ja keinen Übergang in Kanäle des Gehäuses oder zu Turbinenschaufeln<br />
gibt), so dass die Drallströmung optimal fließen kann.<br />
Die Querschnitte sind hier versetzt eingezeichnet um anzudeuten, dass jeder äußere Kanal zwar<br />
radial beginnt, dann aber einschwenkt in eine Richtung schräg zur Längsachse, also spiralig am<br />
Umfang des Rotors verläuft. Am Ende des Kanals allerdings schwenkt der Kanal wieder in radiale<br />
Richtung <strong>und</strong> durch diese Umlenkung wird Drehmoment auf den Rotor übertragen. Anschließend fließt<br />
das Wasser durch den inneren Kanal mit konstanter Geschwindigkeit wieder zurück zum Einlass.<br />
Das Prinzip dieses Tornado-Motors lässt sich also in unterschiedlichsten Varianten realisieren. Diese<br />
Version hier dürfte jedoch die klarste Umsetzung sein, mit einer minimalen Anzahl Bauteile <strong>und</strong><br />
kompaktester Bauweise. Es ist aber größte Vorsicht beim Testen dieser Maschine geboten: ohne<br />
ausreichende Last bzw. Bremse wird sie bis zur Schallgeschwindigkeit hochdrehen - <strong>und</strong><br />
möglicherweise zerbersten wie Hans Mazenauer erfahren musste.<br />
Eine Tankfüllung<br />
Natürlich könnte dieser Motor auch mit Luft betrieben<br />
werden. Die Molekulargeschwindigkeit eines Mediums<br />
höherer Dichte kann jedoch mit entsprechend kompakterer<br />
Bauweise genutzt werden. Gerade die ´Zähigkeit´ von<br />
Flüssigkeiten begünstigt die Ordnung von Strömungen,<br />
inklusive z.B. des Soges zurück in der Strömung. Umgekehrt<br />
wirken damit natürlich sehr viel größere Kräfte bei der<br />
Umlenkung der Strömung an den Druckseiten des ´Turbinen-<br />
Teils´.<br />
Wenn vorige Maschine z.B. als r<strong>und</strong>er Zylinder von etwa 60<br />
cm Durchmesser <strong>und</strong> 60 cm Länge gebaut wird, werden<br />
darin etwa 40 Liter Wasser die wirksame Masse darstellen.<br />
Deren interne Energie ist so groß als würde die ganze<br />
Maschine mit Über-Schallgeschwindigkeit fliegen.<br />
Normalerweise neutralisieren sich die chaotischen Vektoren dieser internen Bewegungen<br />
vollkommen. Es muss nur ein Bruchteil davon etwas gleichförmiger geordnet werden, um fortwährend<br />
durch anschließende Umlenkung ein Drehmoment zu erhalten - ohne dass die ursächliche Energie<br />
verbraucht würde (weil die molekulare Bewegung an sich damit keinesfalls zum Stillstand gebracht<br />
wird). In jeder Windhose kommen diese Prozesse durch zufällige Auslösung zustande, in dieser<br />
Maschinen werden sie systematisch nachgebildet.<br />
Eine halbe Tankfüllung ist ausreichend, um Fahrzeuge zu betreiben zu Land, zu Wasser oder in der<br />
Luft - ohne dieses Öl jemals zu verbrauchen. Stationäre Tornado-Motoren können überall<br />
Elektrogeneratoren antreiben <strong>und</strong> die gewünschte Energie zur Verfügung stellen. Richard Clem baute<br />
nach diesen Prinzipien einen Motor für sein Auto (siehe Bild 05.10.11). Automobilhersteller konnten<br />
sich von der Funktionsfähigkeit überzeugen <strong>und</strong> diese Maschine ist auch Global Playern der Energie-<br />
Wirtschaft wohl bekannt - <strong>und</strong> entsprechend ihrer Zielsetzung war das Ergebnis. Im neuen<br />
Jahrh<strong>und</strong>ert aber ist die Zeit überreif, die tödliche Verbrennungstechnologie endgültig durch naturgerechte<br />
Technologie zu ersetzen - z.B. durch diesen absolut sauberen <strong>und</strong> unschädlichen Motor.<br />
75
05.11. Spiral-Kanal-Motor<br />
Druck erzeugt Gegendruck<br />
Im vorigen Kapitel wurde festgestellt, dass gängige Maschinen vorwiegend auf der Anwendung von<br />
Druck beruhen, z.B. Wasserturbine oder Verbrennungsmotor. Druck erzeugt Gegendruck, bei Gasen<br />
sogar Widerstand im Quadrat. Per Druck kann das interne Bewegungspotential der Fluide nicht<br />
genutzt werden, sondern nur per Sog lassen sich automatisch beschleunigende Strömungen<br />
generieren, bis zur Schallgeschwindigkeit. In diesem Kapitel soll beispielhaft aufgezeigt werden, wie<br />
diese ´Freie Energie´ nutzbar ist.<br />
In Bild 05.11.01 sind schematisch Schnitte<br />
durch normale Radialpumpen dargestellt<br />
(immer linksdrehend unterstellt). Im<br />
Querschnitt bei A sind im Rotor (rot) sechs<br />
gerade Kanäle (hellrot) dargestellt, durch<br />
welche Fluid nach außen gefördert wird. Das<br />
Fluid bewegt sich dabei im Raum auf spiralig<br />
gekrümmter Bahn (siehe Pfeil) nach außen,<br />
bei dieser Maschine als sechs einzelne Strahle. Am Auslass einer Pumpe ist in aller Regel<br />
durchgängiger Abfluss vorteilhaft, so dass am gesamten Umfang das Fluid als ein flächiger Strahl<br />
austritt.<br />
Dies wird erreicht indem der Querschnitt der Kanäle nach außen hin gestreckt, also länger <strong>und</strong><br />
zugleich flacher wird, wie schematisch im Längsschnitt bei F dargestellt ist. In Querschnitt B ist eine<br />
nachteilige Erscheinung dieser Pumpen dargestellt: das Fluid staut sich an der hinteren (Druck-)<br />
Wand C der Kanäle, woraus zunehmender Widerstand erwächst. Weiter vorn im Kanal herrscht<br />
geringere Dichte D <strong>und</strong> ganz vorn sogar relativer Unterdruck E (durch unterschiedliches Blau<br />
markiert).<br />
Sog erzeugt Bewegung<br />
Natürlich entweichen Teile des Fluids aus<br />
dem hinteren, dichten Bereich nach vorn, sie<br />
werden aber von der Druckwand immer<br />
wieder eingeholt. In Bild 05.11.02 ist<br />
dargestellt, wie diese relative Leere entlang<br />
der Sog-Wand einer Pumpe nutzbar wird.<br />
Oben quer ist ein Schnitt durch drei Kanäle<br />
dargestellt, also mit Blick radial zur<br />
Systemachse. Der Rotor bewegt sich von<br />
rechts nach links, so dass an der rechten<br />
Druckwand sich der Stau C befindet, weiter<br />
nach vorn die Bereiche D <strong>und</strong> E geringerer<br />
Dichte. Der prinzipielle Ansatz zur Nutzung<br />
dieser relativen Leere liegt nun darin, dass<br />
vorn bei der Sogwand ´Falschluft´ G durch<br />
eine seitliche Öffnung einströmen kann.<br />
In diesem Bild unten rechts ist schematisch<br />
ein Längsschnitt dargestellt durch den Rotor (rot) <strong>und</strong> durch die Kanäle (blau), wobei nun der<br />
Querschnitt dieser Kanäle von innen nach außen konstant bleibt. Der Einlass F erfolgt wiederum vornmittig<br />
in axiale Richtung, der Auslass H hinten-außen in radiale Richtung, aber die gesamte Fläche am<br />
Auslass ist damit viel zu groß gegenüber der Fläche des mittigen Einlasses.<br />
In diesem Bild unten links ist schematisch ein Querschnitt durch den Rotor dargestellt. Durch den<br />
mittigen Einlass F (blau) strömt Fluid in die sechs Kanäle, aus denen außen der Abfluss H erfolgt bzw.<br />
das Fluid im Raum auf gekrümmter Bahn I nach außen fließt. Zusätzlich sind nun schlitzförmige<br />
Öffnungen G (hellrot) eingezeichnet, welche entlang jeder Sog-Wand der Kanäle angelegt sind. Auch<br />
im Längsschnitt ist die generelle Position der zusätzlichen Längsöffnungen G (hellrot) skizziert. Diese<br />
76
Längsöffnungen sind hier durchgehend gezeichnet, sie könnten aber auch durch Stege unterbrochen<br />
sein (sofern aus Stabilitätsgründen erforderlich).<br />
Durch diese Öffnungen wird zusätzliches Fluid einströmen, so dass insgesamt ein Durchsatz<br />
entsprechend zur (ansonsten zu großen) Auslass-Fläche zustande kommt. Auf der gesamten<br />
Vorderseite des Rotors ergibt sich damit eine generelle Strömung hin zu diesen Öffnungen. Es wird<br />
jedoch vorteilhaft sein, diese Strömung besser zu strukturieren, z.B. entsprechend zur spiraligen Bahn<br />
des Fluids im Raum.<br />
Spiralige Kanäle<br />
Der Rotor steht nicht frei im<br />
Raum, sondern ist in einem<br />
Gehäuse gelagert. Vor der<br />
Rotor-Vorderseite mit den<br />
Längsöffnungen sollte die<br />
dortige Gehäusewand<br />
zweckdienlich gestaltet sein.<br />
Dies wird erreicht, indem durch<br />
Kanäle des Gehäuses das<br />
Fluid ebenfalls von innen nach<br />
außen dem Rotor in optimaler<br />
Weise zugeführt wird. In Bild<br />
05.11.03 sind schematisch diese Gehäuse- <strong>und</strong> Rotor-Kanäle skizziert. Die Zeichnung zeigt beide<br />
Kanal-Arten auf einer Ebene, während sie real auf zwei axialen Ebenen neben einander angeordnet<br />
sind. Die nach links gekrümmte Kurve A ist eine Kanalwand des Gehäuses, zwischen jeweils zwei<br />
solcher Wände wird ein Gehäusekanal B (dunkelgrau) gebildet. Ein Gehäusekanal weist von innen<br />
nach außen größere Breite auf. Das Fluid wird darin nach außen hin zunehmend schneller strömen,<br />
hier skizziert durch unterschiedliches Blau im Kanal C.<br />
Die nach rechts gekrümmte Linie D stellt die Wand eines Rotor-Kanals dar. Zwischen jeweils zwei<br />
solchen Wänden wird ein Rotor-Kanal E (hellrot) gebildet. Auch in diesem Kanal wird Fluid von innen<br />
nach außen schneller fließen, wie skizziert durch unterschiedliches Blau im Kanal F.<br />
Diese beschleunigte Bewegung in beiden Kanälen kommt zustande, indem die Längsöffnungen (an<br />
den Sog-Wänden der Rotor-Kanäle) nach außen hin zunehmend schneller über die Gehäuse-Kanäle<br />
hinweg streichen bzw. immer längere Längsöffnungen über den immer breiteren Gehäusekanal<br />
gleiten.<br />
In diesem Bild rechts sind beispielsweise zehn Gehäuse- (nach links<br />
gekrümmt, vorwärts im Drehsinn des Systems) <strong>und</strong> zehn Rotor-Kanäle<br />
(nach rechts gekrümmt, rückwärts im Drehsinn des Systems) angelegt.<br />
Jeder zweite Gehäuse-Kanal ist farblich hervor gehoben durch<br />
unterschiedliches Blau, während vom Rotor nur die Kanalwände<br />
eingezeichnet sind. In der folgenden Animation sind die Bewegungen<br />
sowohl der Rotor-Wände als auch des Fluids in den Gehäuse-Kanälen<br />
visualisiert.<br />
Die Krümmung der Wände ist hier so angelegt, dass sich beide weitgehend rechtwinklig schneiden.<br />
Diese Linien sind hier beispielsweise so angelegt, dass sie einen Kreis-Sektor von 36 Grad bilden.<br />
Eine Längsöffnung des Rotor-Kanals läuft also bei einer Rotordrehung von 72 Grad ein mal von ganz<br />
innen bis ganz außen über einen Gehäusekanal hinweg.<br />
Je nach Krümmung aller Linien kann diese Relativbewegung frei gestaltet werden, z.B. können die<br />
Wände bzw. Kanäle des Rotors <strong>und</strong> Stators auch unterschiedlich gekrümmt oder angestellt sein. Die<br />
Druck- <strong>und</strong> Sogseiten eines Kanals können unterschiedlich gestaltet sein, z.B. mit radial weisender<br />
Sogwand <strong>und</strong> viel weiter rückwärts weisender Druckwand.<br />
Beim dargestellten Beispiel von jeweils zehn Kanälen saugen zugleich drei bis vier Längsöffnungen<br />
von Rotor-Kanälen das Fluid aus einem Gehäusekanal ein bzw. umgekehrt liefern vier<br />
unterschiedliche Gehäusekanäle die ´Falsch-Luft´ für einen Rotor-Kanal. In jedem Fall erfolgt diese<br />
77
Strömung vom Gehäuse- zum Rotorkanal nach außen hin auf immer größerer Breite <strong>und</strong> schnellerer<br />
Relativbewegung - ideale Voraussetzungen für die Entfaltung von Sogwirkung.<br />
Gr<strong>und</strong>-Konstruktion<br />
In Bild 05.11.05 ist die gr<strong>und</strong>sätzliche Bauweise des Rotors <strong>und</strong> entsprechender Gehäuseteile<br />
dargestellt, rechts oben in einem Längsschnitt durch die Systemachse. Im Rotor A (rot) verlaufen die<br />
Rotorkanäle B von vorn-mittig nach hinten-außen. Bei der Sogseite der Rotorkanäle sind<br />
Längsöffnungen C angelegt, in welche Fluid aus den Gehäusekanälen einfließt. Die Gehäusekanäle<br />
sind also zum Rotor hin offen, werden seitlich begrenzt durch die (nach links) gekrümmten<br />
Gehäusewände D <strong>und</strong> vorn begrenzt durch eine kegelförmig gekrümmte Gehäusewand E.<br />
Im Gehäuse ist mittig ein Einlass F angelegt, durch welchen Fluid direkt in den mittigen Einlass der<br />
Rotorkanäle fließt (hellblau). Außerhalb davon ist ein Einlassbereich G (mittelblau), durch welchen<br />
Fluid in die Gehäusekanäle fließt. Teilweise wird diese Fluid-Menge durch die Längsöffnungen in die<br />
Rotorkanäle gesaugt <strong>und</strong> fließt außen ab. Das restliche Fluid der Gehäusekanäle (dunkelblau) fließt<br />
beschleunigt weiter ebenfalls zum Auslass. Aus beiden Kanälen fließt eine stark beschleunigte<br />
Strömung I seitlich aus der Maschine ab.<br />
In diesem Bild links oben zeigt ein Querschnitt bzw. eine Sicht von vorn diese Gehäuseteile bzw.<br />
Bereiche der Fluidströmung in den Gehäusekanälen: die im Drehsinn vorwärts gekrümmten Wände D,<br />
den ´Kragen´ der Gehäusewand E, den<br />
mittigen Einlass F für die Rotorkanäle, den<br />
ringförmigen Einlass G für die Gehäusekanäle,<br />
sowie den weiteren Verlauf der<br />
Gehäusekanäle H.<br />
In diesem Bild links unten zeigt ein<br />
Querschnitt die entsprechende Sicht von<br />
vorn auf den Rotor A (rot) mit den im<br />
Drehsinn rückwärts gekrümmten Wänden<br />
(schwarze Linien), an deren Sogseite die<br />
Längsöffnungen C (hellrot) angelegt sind.<br />
Wiederum ist zu erkennen, dass der mittige<br />
ringförmige Einlass in die Rotorkanäle nur<br />
eine Anfangsströmung auszulösen hat,<br />
während die Hauptströmung durch die<br />
Längsöffnungen zustande kommt.<br />
In den Rotorkanälen herrscht starke<br />
Sogwirkung, weil deren Querschnittsfläche<br />
nach außen hin zunehmend ist. Umgekehrt<br />
wird die Querschnittsfläche der Gehäusekanäle<br />
nach außen hin verringert, weil<br />
einerseits daraus Fluid fortwährend in die<br />
Rotorkanäle abgesaugt wird, andererseits<br />
damit die verbliebene Restmenge mit<br />
möglichst hoher Geschwindigkeit durch<br />
diese ´Düse´ abfließt.<br />
In diesem Bild unten rechts ist in etwas größerem Maßstab ein Ausschnitt aus Sicht von außen<br />
dargestellt. Der Rotor A bewegt sich dabei von unten nach oben. Die Sogwand der Rotorkanäle B<br />
´rennt davon´ <strong>und</strong> hinterlässt fortwährend neue Bereiche relativer Leere im Raum. In diese fallen<br />
Fluidteile durch die seitliche Längsöffnung C hinein. Sie prallen an die Sogwand, fliegen von dieser<br />
nach hinten <strong>und</strong> werden über die gekrümmte Druckseite der Rotorkanäle letztlich nach außen<br />
gefördert, so dass vorn in den Rotorkanälen fortwährend relative Leere entsteht.<br />
Durch diese Strömung G werden Fluidteile aus dem Gehäusekanal ´aus-sortiert´ <strong>und</strong> stehen in ihrem<br />
Herkunftsbereich nie mehr als Kollisionspartner zur Verfügung. Mittelbar entsteht somit auch im<br />
Gehäusekanal relative Leere, die fortwährend vorwärts-auswärts im Drehsinn des Systems wandert.<br />
78
Natürlich fallen damit Fluidteilchen im Gehäusekanal H in diesen Sog hinein bzw. ergibt sich daraus<br />
nach außen hin zunehmende Beschleunigung.<br />
Doppelter Sog-Effekt<br />
In diesem System wird die resultierenden Geschwindigkeit nur zum geringen Teil durch<br />
Beschleunigung per Druckwirkung erreicht, nur an der Druckseite der Rotorkanäle <strong>und</strong> nur in relativ<br />
flachem Winkel. Diese Druckwand weist von innen nach außen gleich bleibende Breite auf, d.h. dort<br />
entsteht kein Bereich zunehmender Dichte <strong>und</strong> damit zunehmenden Widerstands. Der Fluidmenge<br />
steht vielmehr nach außen hin zunehmend größerer Raum zur Verfügung. Wenn ein Fluidteilchen per<br />
Druck mechanisch nach außen geschlagen wurde, fliegt es relativ weit davon (erzeugt also nicht<br />
fortgesetzten Widerstand an der Druckwand).<br />
Jede Vorderwand eines Kanals ´rennt davon´ <strong>und</strong> ergibt somit Sogwirkung. Bei normalen Pumpen<br />
aber wird schon am Einlass so viel Druck erzeugt, dass der Weg für Beschleunigung aufgr<strong>und</strong> Sogs<br />
versperrt ist. Hier dagegen wird der Weg zum vorderen Sogbereich nicht behindert, vielmehr ist freier<br />
Zufluss durch die seitlichen Längsöffnungen immer gegeben. Entlang der Rotoraußenwand wird Fluid<br />
ohnehin durch Haftung mitgerissen, so dass parallel fliegendes Fluid praktisch nur von einem zum<br />
anderen Kanal hinüber wechselt.<br />
Das Potential molekularer Geschwindigkeit kann optimal genutzt werden, indem nur eine Sogwand<br />
verwendet wird. In einem Rotorsystem ist das nicht möglich, weil jede Rückwand zwar eine Sogseite<br />
darstellt, die zugehörige Vorderwand aber eine Druckseite darstellt. Hier jedoch wird der Sog vom<br />
Rotorkanal seitlich übertragen zum Gehäusekanal, der völlig frei ist von Begrenzungen, vielmehr im<br />
Drehsinn des Systems vorwärts gekrümmt verläuft, immer genau in Richtung des fortwährend<br />
auftretenden Sogs. Schon in den Rotorkanälen ist der Druck-Widerstand durch deren gleich bleibende<br />
Breite relativ gering. In den Gehäusekanälen gibt es überhaupt keine rückwärts gerichtete Bewegung<br />
mehr, so dass dort eine wohl strukturierte Strömung aufkommt mit selbstbeschleunigendem Effekt,<br />
basierend ausschließlich auf Ordnung normalen molekularen Bewegungspotentials.<br />
Bis zur Schallgrenze<br />
Die Strömung im Gehäusekanal ist schneller als die Rotordrehung. Am Rotor könnten darum<br />
Schaufeln angebracht werden, welche diese Sek<strong>und</strong>ärströmung etwas nach hinten umlenkt - <strong>und</strong><br />
damit würde das System selbstbeschleunigend sein, autonom hoch drehen bis zur<br />
Schallgeschwindigkeit - <strong>und</strong> zerbersten oder davon fliegen. Beides ist schon in Realität so eingetreten.<br />
Bei unkontrolliertem Testlauf soll sich beispielsweise Schaubergers Repulsine aus massiver<br />
Verankerung los gerissen haben <strong>und</strong> durch das Dach der Werkstatt auf <strong>und</strong> davon geflogen sein.<br />
Obwohl Beschreibungen <strong>und</strong> Teile dieser Konstruktion noch vorhanden sind, konnte diese Maschinen<br />
nie wieder funktionsfähig gemacht werden (sofern nicht unter Verschluss gehalten). Schauberger<br />
verwendete aber andere Bewegungsabläufe <strong>und</strong> höchst komplizierte Teile. Erst mit obiger klarer<br />
Erkenntnis zur Wirkung des Sogs <strong>und</strong> direkter Umsetzung in logisch konsequenter Konstruktion ergibt<br />
sich dieser einfache Spiral-Kanal-Motor - mit ungeheurer Wirkung.<br />
Ich möchte an dieser Stelle eindringlich davor warnen, die Sek<strong>und</strong>är-Strömung der Gehäusekanäle<br />
direkt zum Antrieb des Rotors zu verwenden. Es dürfen keine Schaufeln zur Umlenkung dieser<br />
Strömung direkt am Rotor angebracht werden. Zum Anfahren des Systems ist ein geringer Energie-<br />
Einsatz erforderlich, danach aber wird bei direkter Rückkopplung das System selbstbeschleunigend<br />
hoch fahren bis zur Schallgrenze. Anstatt dieses praktisch erfahren zu müssen ist sinnvoller, wenn<br />
Fachleute dieses Verhalten nur rechnerisch ermitteln (was sie dringend tun sollten).<br />
Aber Fachleute glauben vorwiegend noch immer nur an die Wirkung von Druck <strong>und</strong> bedenken nicht,<br />
dass per Sog das wahre Potential molekularer Energie auftritt. Einen praktischen Eindruck kann sich<br />
jeder verschaffen, wenn er die Hand aus einem Fahrzeug hält bei 150 km/h - oder mutige Leute auf<br />
das Fahrzeugdach klettern. Luftpartikel bewegen sich zehnfach <strong>und</strong> selbst auf dem Zick-Zack-Weg<br />
der Schallgeschwindigkeit noch sechs mal schneller - das ist die frei verfügbare kinetische Energie -<br />
<strong>und</strong> nutzbar per Organisation von Sog.<br />
Ich möchte noch einmal in aller Deutlichkeit warnen vor ungeschicktem Bau dieser Maschine. Wenn<br />
beispielsweise die Sog- <strong>und</strong> Druckseite nicht nur durch eine einfache Wand (wie hier dargestellt)<br />
gebildet wird, sondern durch ein Profil mit steil angestellter Sogwand <strong>und</strong> flach angestellter<br />
Druckwand, kann die Strömung durch die Längsöffnungen radial auf die Sogwand treffen (<strong>und</strong> durch<br />
79
Reflektion Drehmoment erzeugen), während an der Druckwand die Fluidteilchen nur in sehr flachem<br />
Winkel auftreffen (<strong>und</strong> damit wenig Widerstand ergeben). Schon damit könnte der Rotor selbst zu<br />
einer selbst-beschleunigenden Komponente werden.<br />
Anwendung als offenes System<br />
Diese Maschine ist geeignet, mit minimalem Energie-<br />
Einsatz viel Wind zu produzieren, weil der Rotor selbst<br />
nur einen Bruchteil der gesamten Strömung per Druck<br />
fördert, ein viel größeres Luftvolumen mit sehr viel<br />
höherer Geschwindigkeit aber aufgr<strong>und</strong> Sogwirkung<br />
verfügbar ist. Die naive Darstellung in Bild 05.11.06<br />
zeigt beispielhaft eine Anwendung hierzu.<br />
Schon in Kapitel 05.07. ´Sog-Hubschrauber´ habe ich<br />
ein ähnliches Fahrzeug beschrieben, wobei dieses hier<br />
eher ein ´Ufo´ bzw. eine Flugscheibe darstellt. Diese<br />
Anwendung ist relativ ´harmlos´, wenngleich es Berichte über Hubschrauber mit Radial-Gebläse gibt,<br />
die kaum mehr zum Abstieg gebracht werden konnten (vermutlich weil vorige Effekte auftraten, ohne<br />
deren theoretische Gr<strong>und</strong>lage zu kennen <strong>und</strong> damit zweckdienliche Konstruktion zu ermöglichen).<br />
Das skizzierte Fluggerät könnte z.B. fünf Meter Durchmesser aufweisen. Der oben montierte Spiral-<br />
Kanal-Motor (rot) müsste weniger als einen Meter Durchmesser aufweisen, allerdings mit etwas weiter<br />
hinaus reichender ´Schürze´ (schwarz markiert). Außen am Motorgehäuse bzw. an dieser Schürze<br />
können Steuerungs-Elemente angebracht sein <strong>und</strong> wichtig ist auch, dass der Querschnitt des<br />
Einlasses regulierbar ist z.B. durch eine Haube (beides hier nicht eingezeichnet). Luft wird von oben<br />
durch die Rotor- <strong>und</strong> Gehäusekanäle gefördert (blau), <strong>und</strong> fließt fächerförmig über die gekrümmte<br />
Oberfläche, mindestens die restlichen zwei Meter weit. Über dieser fächerförmigen Strömung wird die<br />
Luft per Sogwirkung ebenfalls in paralleler Bewegung sein. Die Oberfläche des Fluggeräts wird also<br />
massiv gegen den statischen Luftdruck abgeschirmt, selbst bei relativ geringer Drehzahl des Rotors<br />
(beim vorigen vergleichbaren ´Sog-Hubschrauber´ wurde eine Strömung von r<strong>und</strong> 20 m/s als<br />
ausreichend ermittelt, die hier bei 300 bis 600 Umdrehungen je Minute zu erreichen sind).<br />
Noch immer wird in ähnlichen Entwürfen die Luft außen nach unten umgelenkt in der (naiven) Absicht,<br />
dass entsprechend dieser abwärts geführten Luft das Flugzeug angehoben würde (mechanistisches<br />
actio-reactio-Denken, gerade so als wäre Luft ein Festkörper). Gegen die Unterseite dieses Fahrzeugs<br />
von etwa 200000 Quadratzentimeter Fläche drücken genauso viele Kilogramm statischer Luftdruck -<br />
<strong>und</strong> nur per Differenz statischen Drucks zwischen Ober- <strong>und</strong> Unterseite hebt das Fahrzeug ab. Es<br />
sollte darum an der Unterseite möglichst ´ruhende´ Luft gegeben sein, z.B. indem durch die<br />
Gestaltung der Seitenwände dort eine Aufwärtsströmung bzw. Ring-Wirbel generiert wird (angetrieben<br />
durch die an der Oberseite nach außen abfließende Strömung).<br />
<strong>Physik</strong>ern wie Flugzeug-Technikern mag dieses Bildchen wirklich naiv <strong>und</strong> dieses Teil von vorn herein<br />
flug-untauglich erscheinen. Dann sollte man darüber etwas mehr nach-denken <strong>und</strong> nach-rechnen.<br />
Mehr will <strong>und</strong> muss ich dazu nicht ausführen, es ist Aufgabe dieser Fachleute aus diesen Ansätzen<br />
optimale Fluggeräte zu realisieren.<br />
Geschlossener Kreislauf<br />
Bei voriger Anwendung als offenes System<br />
stellte Luft das Medium dar, aber natürlich<br />
wäre in geschlossenen Systemen dichteres<br />
Fluid viel wirkungsvoller. Es treten hier<br />
große ´Sogkräfte´ auf <strong>und</strong> beim Einsatz von<br />
Flüssigkeiten damit hohe Gefahr von<br />
Kavitation. Wie bei hydraulischen Geräten<br />
(z.B. Hydaulik-Kupplung oder<br />
Drehmomentwandler) muss das Medium<br />
unter entsprechenden Druck gesetzt <strong>und</strong><br />
gegebenenfalls auch Kühlung vorgesehen<br />
werden.<br />
80
In Bild 05.11.07 ist beispielhaft eine Anwendung dieses Prinzips in einem geschlossenen System<br />
schematisch dargestellt. In einem Gehäuse (hellgrau) dreht der Rotor A (rot) mit seinen Rotorkanälen<br />
B <strong>und</strong> deren Längsöffnungen C (hellrot) in der vorderen (hier unteren) Rotorwand. Die Wände D der<br />
Gehäusekanäle H sind an einem ortsfesten Bauteil E angebracht, das seinerseits durch den unteren<br />
Teil dieser Wände D mit dem Gehäuse fest verb<strong>und</strong>en ist.<br />
Der Bewegungsprozess ist identisch mit oben beschriebenen Abläufen, inklusiv des Zuflusses G<br />
durch die Längsöffnungen in die Rotorkanäle hinein, sowie der Strömung des restlichen Fluids H<br />
durch die Gehäusekanälen. Es ergibt sich die oben beschriebene Beschleunigung bis zum seitlichen<br />
Auslass. Diese gemeinsame Strömung wird nun durch Schaufeln L einer Turbine K umgelenkt <strong>und</strong><br />
etwas verzögert (somit Drehmoment erzeugt). Das Fluid wird durch den Bereich M <strong>und</strong> zwischen den<br />
Gehäusewänden D zurück fließen zum Einlass-Bereich bei F.<br />
Wie oben ausgeführt darf keine direkte Kopplung zwischen diesem Turbinen-Element <strong>und</strong> dem Rotor<br />
installiert werden, weil sonst das System unweigerlich bis zur Schallgrenze selbsttätig beschleunigt<br />
<strong>und</strong> dabei früher oder später explodieren wird (sofern keine ausreichende Last anliegt oder Bremse<br />
vorgesehen ist, die z.B. durch automatische Regulierung des Einlass-Querschnitts machbar wäre).<br />
Darum sind hier die Rotorwelle (rot) <strong>und</strong> die Turbinen-Hohlwelle (gelb) als separate Elemente<br />
dargestellt. Die Turbine kann z.B. durch externe Hydraulik durchaus den Antrieb des Rotors<br />
bewerkstelligen, aber diese Kupplung muss garantiert steuerbar sein. Wenn jedoch diese Gefahr des<br />
´Durchgehens´ konstruktiv beherrscht wird, ist dieses System eine autonom arbeitende Kraft-Station<br />
für viele Anwendungen, zur stationären Energieversorgung oder zum Antrieb von Fahrzeugen, baubar<br />
mit fast beliebiger Leistung.<br />
Viele Ausführungsvarianten<br />
Dieses Prinzip kann technisch natürlich in vielfältiger Weise realisiert werden. Oben wurde z.B. die<br />
Gestaltungsmöglichkeiten der Rotorkanäle angesprochen, wobei durchaus die Sog- <strong>und</strong> Druckwände<br />
unterschiedliche Krümmung <strong>und</strong> Anstellung aufweisen sollten. Der Rotor kann in der oben<br />
dargestellten Form normaler Radialpumpen ausgeführt sein, könnte jedoch auch prinzipiell Kegelform<br />
aufweisen (mit Kanälen an der Außen- oder Innenseite des Mantels, mit Rücklauf außen oder mittig).<br />
Die Maschine könnte sogar prinzipiell Ei-Form aufweisen mit ´schüsselförmigem´ Rotor, so dass der<br />
Auslass zurück weist zum Einlass.<br />
Das System könnte sogar ohne die Gehäusewände funktionieren, weil die flächige Strömung an der<br />
Rotor-Vorderseite ohnehin spiralig-auswärts verläuft. Die kinetische Energie der generierten Strömung<br />
kann durch unterschiedlichste Form <strong>und</strong> Position einer Turbine in Drehmoment verwandelt werden.<br />
Ingenieure <strong>und</strong> Techniker werden also viele technische Lösungen entwickeln können für die<br />
unterschiedlichsten Anwendungen - sofern man endlich die entscheidende Funktion des Sogs erkennt<br />
<strong>und</strong> realisiert, welch gewaltiges Potential kinetischer Energie in jedem Kubikmeter Gas oder genauso<br />
jedem Liter Flüssigkeit ´brach-liegt´, frei verfügbar <strong>und</strong> unerschöpflich ist.<br />
Noch eine Variante möchte ich hier als Beispiel darstellen, bei welcher einerseits die Beschleunigung<br />
durch Sog besonders deutlich wird <strong>und</strong> andererseits Ähnlichkeit zur Schauberger-Repulsine gegeben<br />
ist. Viktor Schauberger hat diverse Maschinen als ´Repulsine´ bezeichnet mit dem besonderen<br />
Merkmal, dass die Oberflächen von Rotor <strong>und</strong> Stator ´wellblechförmig´ gestaltet waren. Anstelle von<br />
Kanälen gab es nur jeweils eine wellenförmige Vertiefung, die als lange Spirale die gesamte<br />
Oberfläche bedeckte. Eine dieser Repulsinen soll sich bei unkontrolliertem Testlauf aus starker<br />
Verankerung gerissen <strong>und</strong> durch das Dach der Werkstatt davon geflogen sein (weil Antrieb <strong>und</strong><br />
Abtrieb direkt gekoppelt waren). Obwohl Teile dieser Maschine <strong>und</strong> Beschreibungen noch immer<br />
verfügbar sind, blieb die komplexe Funktionsweise unklar <strong>und</strong> das Gerät konnte nie mehr zum Laufen<br />
gebracht werden. Nachfolgend stark vereinfachte Version repräsentiert die auftretenden Effekte<br />
unmittelbar.<br />
In Bild 05.11.08 ist diese Variante schematisch dargestellt, oben mit Blick in axialer Richtung, unten im<br />
Längsschnitt durch die Systemachse. Wiederum oben im Querschnitt sind vier Gehäusekanäle D<br />
durch helles <strong>und</strong> dunkleres Blau markiert. Diese Kanäle werden nach außen begrenzt durch ein<br />
feststehendes Gehäuseteil E, von dem aus Wände nach innen weisen. Zwischen jeweils zwei<br />
Wänden wird ein Gehäusekanal D gebildet, zum Rotor hin offen <strong>und</strong> im Drehsinn des Systems nach<br />
vorn weisend (also analog obiger Gr<strong>und</strong>konstruktion).<br />
81
Im Gegensatz dazu sind die Rotorkanäle aber anders gestaltet. Oben-mittig wird der Einlass-Bereich<br />
F durch ein Rohr gebildet, in welchem Schaufeln des Rotors wie in einer normalen Axial-Pumpe das<br />
Fluid nach unten fördern. Damit wird aber nur eine anfängliche Strömung ausgelöst.<br />
Im weiteren Verlauf gehen diese Schaufeln in zahnförmige<br />
Vertiefungen über, die nach außen hin offen sind. Die<br />
Wände dieser offenen Kanäle B sind so ausgebildet, dass<br />
praktisch nur noch eine Sogseite gegeben ist, aber keine<br />
Druckseite mehr. Diese ´Zähne´ verlaufen entlang der<br />
kegelförmigen Rotoroberfläche auf spiraliger Bahn nach<br />
außen.<br />
In der unteren Hälfte des Querschnitts ist der Verlauf von<br />
vier dieser Rotorkanäle B durch helles <strong>und</strong> dunkleres Blau<br />
markiert. Sie schneiden die Gehäusekanäle D nahezu<br />
rechtwinklig. Sie überqueren die Gehäusekanäle nach<br />
außen hin mit zunehmend längeren Abschnitten <strong>und</strong><br />
zunehmend schneller. Das Fluid folgt den zurückweichenden<br />
Sog-Seiten <strong>und</strong> diese Strömung zieht vermehrt<br />
Fluid aus dem Einlass <strong>und</strong> den Gehäusekanälen nach, so<br />
dass dort eine geordnete Strömung zustande kommt.<br />
Nur im Bereich oben-mittig erfolgt also eine mechanische<br />
Beschleunigung mit entsprechendem Energie-Einsatz.<br />
Unten-außen jedoch wird dem Fluid nur noch eine<br />
zurückweichende Wand geboten, so dass der überwiegende<br />
Volumenanteil der Strömung ausschließlich aufgr<strong>und</strong> von Sog beschleunigt wird. Dort wird die<br />
normale molekulare Bewegung vektoriell etwas besser geordnet, vollkommen autonom <strong>und</strong> ohne<br />
Energie-Aufwand (weil es unten-außen keine Druckseiten mehr gibt).<br />
Skeptiker werden die Funktionsfähigkeit dieser Maschine bezweifeln, beispielsweise ergäbe sich<br />
enorme Kavitation, wenn die Maschine mit Wasser betrieben würde - was zugleich deren Wirkung<br />
bestätigt. Diese Version könnte durchaus mit Flüssigkeiten betrieben werden (unter Druck gesetzt zur<br />
Vermeidung von Kavitation) <strong>und</strong> die kinetische Energie der generierten Strömung per separater<br />
Turbine genutzt werden (also analog obigem geschlossenem Kreislauf). Andererseits ist diese Version<br />
besonders geeignet als offenes System, beispielsweise als Pumpe obigen Fluggeräts. Das Gehäuse-<br />
Bauteil E wird weit nach außen geführt, so dass eine umlaufende Düse gebildet wird. Der Rotor weist<br />
nach außen hin nur diese spiraligen Vertiefungen auf, ist also einfach zu bauen <strong>und</strong> kann auch bei<br />
großem Durchmesser mit relativ hoher Drehzahl gefahren werden. Fachleute werden aus diesen<br />
Ansätzen höchst effektive Maschinen entwickeln können.<br />
Unverständlich<br />
Man muss erkennen, das diese Maschinen nichts zu tun haben mit der Überführung von einer Form<br />
von Energie in eine andere (wie praktisch alle gängigen Kraftmaschinen) <strong>und</strong> damit die zwingende<br />
Konstanz der Energie-Erhaltung überhaupt nicht tangiert ist (wie in heutiger Technik mit riesigen<br />
Verlusten). In diesen Maschinen werden lediglich die Vektoren normaler molekularer Bewegung etwas<br />
besser ´sortiert´. Unaufhörlich fliegen Moleküle in alle denkbaren Richtungen, also auch fortwährend<br />
gegen eine Wand. Wenn aber diese Wand zurück weicht, können einzelne Moleküle etwas weiter<br />
fliegen <strong>und</strong> kommen erst verspätet zurück. Damit können auch andere weiter in diese Richtung<br />
fliegen, immer diejenige die momentan ohnehin auf diesem Weg sind. Ohne Energie-Einsatz kommt<br />
damit Strömung auf - ohne dass sich am Energie-Gehalt insgesamt irgendetwas ändert.<br />
Genauso streng wie das Gesetz der Energie-Konstanz - <strong>und</strong> eben nur in der Fluid-Technologie<br />
wirksam - ist die konstante Summe von statischem <strong>und</strong> kinetischem Druck. Die Relation beider Drücke<br />
ist variabel <strong>und</strong> sie kann leicht zugunsten erhöhten kinetischen Drucks organisiert werden, eben weil<br />
dem System insgesamt keine Energie zugeführt wird, sondern nur die Relation zwischen statischpotentieller<br />
Druck-Energie <strong>und</strong> dynamisch-kinetischer Druck-Energie ein klein wenig verändert wird.<br />
Der kurzfristig auftretende Strömungsdruck kann geerntet werden an einer Turbine, bei<br />
kontinuierlichem Prozess in entsprechend wiederholter Weise. Wenn hinter der Turbine die Strömung<br />
82
abfällt <strong>und</strong> in die restliche Masse eingeht, ergeben sich wieder die alten Druckverhältnisse mit<br />
unveränderter Summe aller Drücke.<br />
Diese Maschinen sind auch nicht an die ´Gesetze der Thermodynamik´ geb<strong>und</strong>en, weil darin keinerlei<br />
Wärmeumwandlung statt findet. Die Moleküle fliegen mit der ihrer Wärme entsprechenden<br />
Geschwindigkeit. Diese wird im System insgesamt weder beschleunigt noch verzögert, lediglich die<br />
Vektoren der Bewegungen werden sortiert. Wie oben gesagt wurde, ergeben sich aus der Kollision<br />
von Teilchen aus unterschiedlichsten Richtungen immer auch rein zufällig Vektoren in Richtung des<br />
Sogs <strong>und</strong> nur die Distanz auf diesem Weg wird geringfügig länger in einer geordneten Strömung -<br />
ohne dass dabei die Geschwindigkeit der Moleküle selbst verändert würde. Diese Systeme werden<br />
Abwärme erzeugen, z.B. werden Turbinenschaufeln durch vermehrtes Auftreffen von Teilchen warm.<br />
Aber die Grenzen thermodynamischer Prozesse spielen hinsichtlich des erzielten Nutzens in Form<br />
von Drehmoment überhaupt keine Rolle.<br />
Schon in wenigen Jahren wird es jungen Leuten total unverständlich sein, warum man so viele<br />
´beschwörende´ Worte über solche Selbstverständlichkeiten verlieren musste.<br />
83
05.12. A380 <strong>und</strong> Auftrieb<br />
(Holz-) Wege des Rechnens<br />
Im Kapitel 05.04. ´Auftrieb an Tragflächen´ habe ich die Ursache des Auftriebs verbal beschrieben <strong>und</strong><br />
mit einigen Berechnungen untermauert. Weil mir dieser ´Formel-Kram´ keinen Spaß macht, bat ich<br />
Fachleute die Berechnungen zu überprüfen. Das Kapitel wurde in den letzten acht Wochen fast 3000<br />
mal besucht <strong>und</strong> über 1000 mal herunter geladen. Aber ich bekam keine Fehlerhinweise (obwohl ein<br />
Wert mit einer Null zu wenig drin steht), nur mit einigen Lesern ergab sich kritische Diskussion.<br />
´Natürlich´ waren meine überschlägigen Berechnungen falsch <strong>und</strong> die Formeln viel zu umständlich<br />
angewandt. Sie stehen unverändert falsch in diesen Kapiteln, im folgenden jedoch stelle ich den<br />
verständlichen <strong>und</strong> einfachen Rechenweg<br />
<strong>und</strong> korrekte Ergebnisse dar.<br />
Ein <strong>Physik</strong>er ging zwar nicht auf meine<br />
Berechnungen ein, gab mir aber Hinweise auf<br />
gängige Formeln <strong>und</strong> Ansichten, z.B. dass<br />
Anheben des Flugzeuges durch Absenken<br />
entsprechender Luftmassen bewirkt wird <strong>und</strong><br />
untermauerte dies anhand von Daten des<br />
neuen A380. Darum sind nachfolgend einige<br />
Kenngrößen dieses eindrucksvollen Fliegers<br />
aufgelistet (Angaben ger<strong>und</strong>et).<br />
Daten des A380<br />
Achtzig Meter breit ist der Vogel, sieben 120m^2-Wohnungen<br />
hätten auf seiner Tragfläche<br />
nebeneinander Platz, er wiegt so viel wie<br />
dreih<strong>und</strong>ert stattliche Pkw, jedes Auto mit<br />
zwei oder drei Personen besetzt ergibt<br />
vergleichbare Anzahl Passagiere.<br />
Wie bei Landfahrzeugen ist die Nutzlast<br />
relativ gering, nur ein Siebtel (oder ein Viertel<br />
bei reiner Frachtversion), weil diese Maschine<br />
in erster Linie ein fliegender Tanklaster ist -<br />
fast die Hälfte des Startgewichts ist Treibstoff.<br />
Über 300.000 N Schub beschleunigen das<br />
Flugzeug, das an einem halben Tag ein<br />
Viertel des Globus mit r<strong>und</strong> 850 km/h abfliegt.<br />
Geschwindigkeit kostet seinen Preis, je<br />
Passagier etwa so viel wie ein Pkw auf 100<br />
km verbraucht (den Allein-Fahrer allerdings<br />
sieben mal langsamer vorwärts bringt). Wer<br />
glaubt dass man in wenigen St<strong>und</strong>en<br />
dringend auf fernen Kontinenten sein muss,<br />
nimmt auch den Lärm von 100 dB in Kauf.<br />
Spannweite 80 m<br />
Länge / Höhe 73 m / 24 m<br />
Tragflügel-Fläche 850 m^2<br />
Startgewicht 560.000 - 590.000 kg<br />
Nutzlast 83.000 - 152.000 kg<br />
Treibstoff-Liter / -Gewicht 310.000 L / 270.000 kg<br />
Reichweite 10.000 - 15.000 km<br />
Passagiere 500 - 850<br />
Frachtvolumen 1.000 m^3<br />
Reisegeschwindigkeit 0,85 Mach<br />
Start- / Landegeschw. 270 km/h<br />
Schubkraft (Start) 310 - 340 kN<br />
Geräuschpegel 100 dB<br />
Fliegen an sich ist eine tolle Sache, der A380 an sich ist ein technisches Meisterwerk - aber ich kann<br />
keinen Sinn darin erkennen. Offensichtlich jedoch sind ´normale´ Leute nicht betroffen ob dieses<br />
Stresses <strong>und</strong> leiden nicht darunter, ihrer ´Seele davon zu fliegen´, viele Tage bräuchten um wieder<br />
´bei Sinnen bzw. bei-sich´ zu sein. Aber das ist hier nicht Thema, hier geht es um nackte physikalische<br />
Daten <strong>und</strong> Fakten.<br />
Klassische Berechnungen<br />
Obiger Fachmann ging von folgenden Daten aus: Masse m = 500 t (also 500.000 kg), Flügelfläche S =<br />
850 m^2, Geschwindigkeit v = 100 m/s (also 360 km/h), Luftdichte rho = 1 kg/m^3. Daraus ergibt sich<br />
eine erforderliche Auftriebskraft A = m * g = 4.905.000 N. Nach klassischer Formel für Auftriebskraft A<br />
84
= 0,5 * rho * v^2 * S * ca ergibt sich als Auftriebsbeiwert ca = 1,15. Über die Kenngrößen der<br />
Tragfläche lässt sich weiter ermitteln der erforderliche Anstellwinkel alpha = 13,3 Grad (bezogen auf<br />
die Anstellung, bei welcher die Tragfläche null Auftrieb erzeugen würde). Daraus wiederum errechnet<br />
sich der induzierte Widerstand W = 237.600 N, dessen Überwindung bei obiger Geschwindigkeit r<strong>und</strong><br />
32.300 PS erfordert. So weit sind diese Daten fachmännisch korrekt ermittelt.<br />
Der Fachmann vertritt nun die gängige Lehrmeinung, dass diese Leistung der Erzeugung des<br />
Abwindes dient <strong>und</strong> entsprechend dazu das Flugzeug angehoben wird (nach klassisch-mechanisch<br />
bewährtem Prinzip von actio = reactio). Aus dem Anstellwinkel lässt sich leicht errechnen, dass die<br />
Tragfläche mit r<strong>und</strong> 24 m/s Luft nach unten drückt. Nur die Luft direkt an der Unterseite wird so schnell<br />
nach unten beschleunigt, die Luft mit größerem Abstand zur Unterseite aber weniger schnell. Darum<br />
geht der Fachmann von einer durchschnittlichen Abwärts-Geschwindigkeit des Abwindes von nur r<strong>und</strong><br />
12 m/s aus.<br />
Nach dem Impulserhaltungssatz - das Flugzeug erfährt Auftriebs-Impuls durch entsprechenden<br />
Abwärts-Impuls auf die Luft - errechnet sich bei dieser Abwärtsgeschwindigkeit die notwendige<br />
Bewegung einer Masse m = 415 t/s (etwas weniger als das Gewicht des Flugzeugs, weil mit etwas<br />
mehr als g abwärts beschleunigt). Die Beschleunigung dieses Luftmassestroms erfordert eine<br />
Leistung von r<strong>und</strong> 39.400 PS - <strong>und</strong> auch dieses ist nach allen Regeln der <strong>Physik</strong> fachmännisch korrekt<br />
ermittelt <strong>und</strong> allgemein akzeptiertes Ergebnis.<br />
Nicht zu fassen<br />
Was ich bislang nur verbal ausführen konnte<br />
an verschiedener Stelle, ist mit diesen realen<br />
Daten belegt <strong>und</strong> ich bedanke mich für<br />
diesen Hilfsdienst. Mich w<strong>und</strong>ert allerdings,<br />
dass man solche - rechnerisch offensichtlich<br />
stimmige - Ergebnisse nicht gegen<br />
offenk<strong>und</strong>ige Realität abgleicht. Nach obiger<br />
Berechnung muss Luft durch die Tragfläche<br />
nach unten beschleunigt werden im Umfang<br />
von 415 t/s. Das sind 415.000 kg <strong>und</strong> nach<br />
obiger Dichte rho = 1 kg/m^3 bedeutet jedes<br />
Kilogramm einen Kubikmeter Luft. Es muss<br />
also ein Luftvolumen von 415.000 m^3 nach unten beschleunigt werden um r<strong>und</strong> 12 m/s.<br />
In Bild 05.12.02 ist schematisch dieses Volumen skizziert. Die A380 hat eine Spannweite von 80 m<br />
<strong>und</strong> in obigem Beispiel fliegt sie 100 m/s, überstreicht also ziemlich exakt ein Fußballfeld (grün) binnen<br />
einer Sek<strong>und</strong>e. Obiges Volumen ergibt sich, wenn über dem gesamten Feld ein 18-stöckiges<br />
Gebäude (blaue Wände) von 52 m Höhe errichtet wäre. Sowohl die Tore als auch die drei<br />
Strichmännchen im Mittelkreis sind maßstabgetreu gezeichnet.<br />
Oben rechts in diesem Bild ist ebenso maßstabsgerecht die Tragfläche (dunkelrot) mit ihren 850 m^2<br />
eingezeichnet, also mit 80 m Spannweite <strong>und</strong> r<strong>und</strong> 11 m Länge. Die Tragfläche ist schräg gezeichnet<br />
entsprechend obigem Anstellwinkel (gelb), wobei die Tragfläche maximal eine Schicht Luft (hellrot)<br />
von 2,5 m Höhe erfassen kann. Das Flugzeug bewegt sich nach vorn um die Länge der Tragfläche<br />
binnen r<strong>und</strong> einer Zehntelsek<strong>und</strong>e. Die drückt dabei ein Volumen von 80 * 11 * 2.5 = 2.200 m^3 Luft<br />
mit der erforderlichen Beschleunigung nach unten. Sie müsste aber auch die restlich darunter<br />
befindliche Luft von 80 * 11 * 49,5 = 43.500 m^3 in dieser Zehntelsek<strong>und</strong>e um 2,5 m absenken in<br />
komplettem Umfang (bzw. ebenso binnen einer Sek<strong>und</strong>e das gesamte Volumen dieser ´kirchturmhohen<br />
Fußballplatz-Überbauung´).<br />
Das ist real eine absolute Unmöglichkeit. Die obigen Rechnungen sind korrekt - nur behandeln sie Luft<br />
als wäre sie ein Festkörper (ein Impuls auf eine (Teil-) Oberfläche wirkt augenblicklich auf die gesamte<br />
Masse). Luft aber lässt sich so nicht fassen, gibt Druck nicht mechanistisch weiter, ist kompressibel<br />
<strong>und</strong> weicht umgehend in Bereiche geringeren Drucks aus, mit Schallgeschwindigkeit, ohne<br />
entsprechend (mechanistischen) Gegendruck (hier Auftrieb) zurück zu geben. Die Tragfläche kommt<br />
schlicht <strong>und</strong> einfach nicht an genügend Luftmasse heran, um Abwind in dem Umfang zu produzieren,<br />
wie es aus Impuls-Erhaltungs-Sicht notwendig ist.<br />
85
Kein Strohhalm greifbar<br />
Diese mechanistische Betrachtungsweise geht so weit <strong>und</strong> die Meinung ist weit verbreitet, dass auch<br />
die Luft oberhalb der Tragfläche nach unten gezogen wird <strong>und</strong> nach der Tragfläche noch tiefer fällt,<br />
also das Flugzeug entsprechend hoch gezogen würde. In Bild 05.12.03 bei A habe ich das ebenso<br />
naiv skizziert: es gibt diesen Zusammenhang nicht in dieser Weise, es hängen keine ´grüne Umlenk-<br />
Rollen´ am Himmel.<br />
Es kann unmöglich so viel Luft nach unten<br />
bewegt werden, wie Auftrieb erforderlich ist.<br />
Bestenfalls kann Luft komprimiert werden<br />
mit entsprechendem Energie-Einsatz <strong>und</strong><br />
über dieses ´Luftkissen´ B kann der Flieger<br />
nach oben geschoben werden, wiederum<br />
mit entsprechend mechanischem<br />
Kraftaufwand. Solang das Flugzeug am<br />
Boden rollt oder nahe zu diesem fliegt, ist<br />
Gegendruck gegeben. Der Abwärts- bzw.<br />
Kompressions-Druck breitet sich mit Schallgeschwindigkeit nach unten aus, aber der Gegendruck<br />
kommt nur mit halber Schallgeschwindigkeit zurück. Eine Zehntelsek<strong>und</strong>e etwa dauert das<br />
Überfliegen der Tragflächen-Länge von r<strong>und</strong> 11 m. Der Gegendruck kommt in dieser Zeitspanne 15 m<br />
voran, verpasst also die Tragfläche schon bei geringer Geschwindigkeit.<br />
Im freien Luftraum <strong>und</strong> hoher Reisegeschwindigkeit kann die Tragfläche nur den Aufwärtsdruck<br />
erfahren, der sich aus der direkt erfassten Luftschicht ergibt, hier also nur aus dieser 2,5 m hohe<br />
Schicht, einem Zwanzigstel der notwendigen Luftmasse. Zudem fließt natürlich dieser Druck nach<br />
unten <strong>und</strong> hinten ab, muss also fortwährend Energie eingesetzt werden, die kontinuierlich dem<br />
System verloren geht (so wie die Bugwelle eines Schiffes sich ´im Unendlichen verliert´).<br />
Zu wenig / zu viel Auftrieb<br />
Bei hoher bzw. Reise-Geschwindigkeit müssen Tragflächen relativ flache Profile aufweisen, um<br />
ausreichend Auftrieb für den Horizontalflug zu erreichen <strong>und</strong> zugleich möglichst geringen Widerstand<br />
zu bieten. Bei langsamer bzw. Start-Geschwindigkeit müssen Profile größere Krümmung aufweisen<br />
bzw. werden hinten zusätzliche Flächen ausgefahren. Dennoch reicht der ´natürliche´ Auftrieb für das<br />
vollgetankte Flugzeug nicht aus. Das ganze Flugzeug wird nach dem Abheben steil angestellt, so<br />
dass sich voriges keilförmige Luftposter hoher Dichte bildet. Das mechanische Hinauf-Schieben bzw.<br />
Drücken über diesen Keil ist kein originärer Auftrieb. Dieser kommt nur zustande durch erhöhte<br />
Geschwindigkeit an der Oberfläche.<br />
Wie im Kapitel 05.08. ´Flugzeug NT´ ausgeführt wurde, müssten dazu die Triebwerke oberhalb der<br />
Tragfläche Luft absaugen <strong>und</strong> nicht wie gängig (<strong>und</strong> bei obiger A380) unterhalb der Tragfläche<br />
montiert sein. Das Dilemma jedoch ist, dass dann bei hoher Geschwindigkeit zu viel Auftrieb gegeben<br />
wäre. Wie im genannten Kapitel beschrieben wurde, müssten die Triebwerke hinter der Tragfläche<br />
montiert sein (bei C) <strong>und</strong> per Klappen vor dem Einlass bei Bedarf die Luft nur über die Oberseite<br />
angesaugt werden. Im normalen Flug <strong>und</strong> bei weniger Bedarf an Auftrieb kann Luft auch von unten<br />
angesaugt werden (bei D) - oder eben Flugzeuge sind ganz nach Neuer Technologie zu konzipieren,<br />
siehe vorige Kapitel.<br />
Künstlicher Wind<br />
Doch nun zurück zu den Daten der A380 <strong>und</strong> der Berechnung des ´natürlichen´ Auftriebs, d.h. der<br />
Auftriebskraft aufgr<strong>und</strong> des Tragflächen-Profils selbst, resultierend aus normaler molekularer<br />
Bewegungsenergie (plus etwas Antriebsenergie zur Überwindung des Widerstands). Ausgangsbasis<br />
sind obige Daten: Masse m = 500 t = 500.000 kg bzw. 5.000.000 N, Flügelfläche S = 850 m^2,<br />
Geschwindigkeit v = 360 km/h = 100 m/s sowie Luftdichte rho = 1 kg/m^3. Je Quadratmeter wirksame<br />
Flügel-Fläche ist somit eine Auftriebskraft A = 5.000.000 / 850 = 5.882 N/m^2 erforderlich.<br />
Im Kapitel ´Auftrieb an Tragflächen´ habe ich aufgr<strong>und</strong> der Bewegungen von Luftpartikeln ermittelt,<br />
dass per Sogwirkung an der Oberseite eine Strömung von durchschnittlich 45 m/s relativ zur<br />
Tragfläche gegeben ist. Dieser Wert könnte auch etwas höher liegen, weil dort ohne optimale<br />
Anstellung von etwa 3 Grad gerechnet wurde (diese dient zum Ausgleich der über die Nase nach<br />
oben fließenden Luft). Außerdem wurde dort nur mit 300 m/s Schallgeschwindigkeit gerechnet.<br />
86
Diese Geschwindigkeit des ´künstlichen Winds´ wird in dieser Größenordnung ziemlich allgemein<br />
gültig sein, damit auch für die A380. Es wird hier also unterstellt, dass Luft an der Unterseite mit 100<br />
m/s vorbei streicht, an der Oberseite dagegen mit 145 m/s.<br />
Realer Auftrieb<br />
In Bild 05.12.04 ist nachfolgender Rechenweg graphisch dargestellt. Die blauen Würfel repräsentieren<br />
jeweils einen Kubikmeter Luft. Bei A ist die Luft ruhend (V 0), es herrscht normaler atmosphärischer<br />
Druck von 1 bar bzw. in alle Richtungen wirkt gleichförmig der statische Druck PS = 100.000 N/m^2.<br />
Dieser ruhende Kubikmeter Luft weist keinen Strömungsdruck auf (PD 0).<br />
Unterhalb der Tragfläche (rot) ist bei B eine entsprechende Luftmasse dargestellt, die sich mit 100 m/s<br />
(V 100) relativ zur Tragfläche bewegt. Diese Luft weist dynamischen Druck (Strömungsdruck,<br />
Staudruck) an der rechten Seite (dunkleres Blau) auf, welcher sich nach bekannter Formel PD = 0.5 *<br />
rho * v^2 ergibt. Der Strömungsdruck an der Unterseite ist hier also PDU = 0.5 * 1 * 100^2 = 5.000<br />
N/m^2. Da die Summe aller Drücke konstant ist, liegt gegen die Unterseite der Tragfläche nur noch<br />
entsprechend reduzierter statischer Druck<br />
PSU = 100.000 - 5.000 = 95.000 N/m^2 an<br />
(helleres Blau).<br />
Analog dazu ist an der Oberseite mit der<br />
etwas höheren Relativgeschwindigkeit von<br />
145 m/s (V 145) zu rechnen. Daraus ergibt<br />
sich der dynamische Druck PDO = 0.5 * 1 +<br />
145^2 = 10.500 N/m^2 <strong>und</strong><br />
korrespondierend statischer Druck PSO =<br />
100.000 - 10.500 = 89.500 N/m^2. Die<br />
Differenz der statischen Drücke ist die<br />
Auftriebskraft PA = 95.000 - 89.500 = 5.500<br />
N/m^2 (bzw. ergibt sich aufgr<strong>und</strong> der<br />
gegenseitigen Abhängigkeiten aller Drücke auch direkt aus der Differenz beider dynamischen Drücke).<br />
Diese Auftriebskraft von 5.500 N/m^2 kommt dem als notwendig ermittelten Auftrieb von 5.882 N/m^2<br />
sehr nahe (zumal der ´künstliche Wind´ mit 45 m/s etwas nach oben zu korrigieren ist, z.B. bei 50 m/s<br />
eine Auftriebskraft von 6.325 N/m^2 ergibt, damit 443 N/m^2 mehr als für Horizontalflug erforderlich).<br />
So einfach ist der Formalismus, wenn man nur von der unstrittigen Tatsache ausgeht, dass die<br />
Summe aller Drücke konstant ist. Abwind <strong>und</strong> mechanistisches actio=reactio spielen dabei überhaupt<br />
keine Rolle, nur die Differenz statischen Drucks hebt Flugzeuge an. Diese Formel hat durchaus auch<br />
Gültigkeit, wenn man nicht mit diesem ´natürlichen´ Auftrieb zufrieden ist, sondern das Flugzeug durch<br />
steile Anstellung hinauf drückt. Dabei wird Luft an der Unterseite aufgestaut, d.h. wird mit dem<br />
Flugzeug vorwärts geschoben <strong>und</strong> verdichtet. Wenn die erhöhte Dichte <strong>und</strong> geringere Relativ-<br />
Geschwindigkeit in obiger Formel eingesetzt wird, ergibt sich erhöhte Auftriebskraft für den Steigflug.<br />
Nebenbei: selbstverständlich kommt hinter der Tragfläche eine abwärts gerichtete Strömung auf,<br />
ausgelöst durch den Sogbereich hinten über der Tragfläche - als Folge-Erscheinung <strong>und</strong> niemals als<br />
Auftriebs-Ursache. Und andererseits: wenn die Anstellung zu steil ist, reißt die Strömung an der<br />
Oberseite ab. Sobald der dortige Sog nicht mehr gegeben ist, geht aller Auftrieb verloren, d.h. das<br />
Abwärts-Drücken von Luft allein bringt niemals ausreichenden Auftrieb. Der ´natürliche´ Auftrieb<br />
kommt nur per Druckdifferenz zustande mit geringem Energie-Aufwand, während der ´künstliche´<br />
Auftrieb durch mechanisches Hinauf-Schieben Energie-Einsatz erfordert <strong>und</strong> nur in Ergänzung zum<br />
profil-bedingten Auftrieb machbar ist.<br />
Korrekturen<br />
Kritiker weisen darauf hin, dass diese ´Bernoulli-Regeln´ nur für inkompressibles Fluid Gültigkeit hätte,<br />
also für Luft nur bedingt anwendbar sei. Andererseits kann nach den ´Energie-Erhaltungs-Regeln´<br />
eine Partikelbewegung immer nur voll nach vorn oder voll zur Seite oder anteilig mit senkrechter plus<br />
waagrechter Kraftkomponente wirken, also Druck-Konstanz gegeben sein müsste.<br />
Was gängige Formeln jedoch überhaupt nicht beachten ist der Fakt, dass eine durch Sog erzeugte<br />
Strömung sehr geordnet ist, Partikel nahe beieinander parallel fliegen, somit ´überhöhter´ dynamischer<br />
Druck vorliegt, diese ´geordnete Dichte´ aber keinen entsprechenden statischen Druck ausübt. Eine<br />
87
geordnete Strömung entlang einer Oberfläche schützt diese stärker gegen atmosphärischen Druck als<br />
eine per Druck erzeugte Strömung - was gängige Theorien nicht unterscheiden. Insofern ist das<br />
pauschale Rechnen mit Druck-Konstanz nicht fehlerhafter als die Nicht-Beachtung spezifischer Sog-<br />
Effekte.<br />
In Kapitel 05.04. ´Auftrieb an Tragflächen´ war als Beispiel ein Flugzeug mit folgenden Daten gewählt:<br />
Tragfläche 48 m^2, Geschwindigkeit 150 m/s (halbe Schallgeschwindigkeit), zusätzliche Strömung an<br />
der Oberseite 45 m/s (womit Luft mit insgesamt 195 m/s an der Tragfläche vorbei streicht). Nach<br />
vorigem Rechenweg ergibt sich der dynamische Druck an der Unterseite mit PDU = 0.5 * 1 * 150^2 =<br />
11.250 N/m^2 <strong>und</strong> an der Oberseite PDO = 0.5 * 1 * 195^2 = 19.012 N/m^2. Die Differenz beträgt PA<br />
= 19.012 - 11.250 = 7.762 N/m^2, der Auftrieb an der gesamten Tragfläche damit PA = 7.762 * 48 =<br />
372.576 N bzw. reicht für ein Flugzeug von r<strong>und</strong> 37 t (anstelle der dort mehr falsch als richtig<br />
ermittelten r<strong>und</strong> 20 t). In folgender Tabelle sind diese Daten in der ersten Zeile dargestellt, darunter<br />
sind weitere Fälle angeführt.<br />
Situation VU VO PDU PDO PA<br />
A380 - Daten<br />
1. Beispiel 05.04. 150 195 11.250 19.012 7.762<br />
2. A380 Start 100 145 5.000 10.500 5.500<br />
In Zeile 2 der Tabelle ist der Auftrieb<br />
der A380 ermittelt, der sich bei einer<br />
Geschwindigkeit von VU = 100 m/s<br />
kurz nach dem Start bzw. zu Beginn<br />
3. A380 Steigen<br />
4. A380 Reise<br />
5. A380 Power<br />
200<br />
280<br />
300<br />
250<br />
330<br />
330<br />
20.000<br />
39.200<br />
45.000<br />
31.250<br />
54.450<br />
54.450<br />
11.250<br />
15.250<br />
9.450<br />
des Steigflugs ergibt (analog obigem 6. A380 Limit 320 330 51.200 54.450 3.250<br />
Bild 05.12.04). An der Oberseite ist 7. Heli Mini<br />
zusätzlicher ´Wind´ von 45 m/s, somit<br />
8. Heli Normal<br />
VO = 145 m/s unterstellt. Der<br />
0<br />
0<br />
30<br />
45<br />
0<br />
0<br />
450<br />
1.000<br />
450<br />
1.000<br />
dynamische Druck an der Unterseite<br />
ist PDU = 5.000 <strong>und</strong> an der Oberseite<br />
9. Heli Lastbetrieb 0 60 0 1.800 1.800<br />
PDO = 10.500 N/m^2. Die Differenz ist Auftrieb PA = 5.500 N/m^2, d.h. zusätzliches Hinauf-Schieben<br />
durch überhöhte Anstellung ist kaum erforderlich.<br />
In Zeile 3 ist die weitere Beschleunigung der A380 dargestellt, z.B. bei 200 m/s <strong>und</strong> an der Oberseite<br />
eine etwas angehobene zusätzliche Strömung von 50 m/s. Es ergibt sich deutlich erhöhter Auftrieb PA<br />
= 11.250 m/s. Kurz nach der ersten Steigphase erfolgt der weitere Anstieg mit sehr viel weniger<br />
Energie-Einsatz.<br />
Die Reisegeschwindigkeit wird mit 0.85 Mach angegeben, bei 330 m/s Schallgeschwindigkeit wären<br />
das VU = 280 m/s (Zeile 4). Schneller als Schall kann Sog an der Oberseite nicht wirken, darum ist<br />
VO = 330 m/s eingesetzt. Diese Geschwindigkeit ist bei vielen Flugzeugen am wirtschaftlichsten <strong>und</strong><br />
darum vermute ich, dass diese restlichen 0.15 Mach bzw. r<strong>und</strong> 50 m/s die maximal erreichbare<br />
Geschwindigkeit ist, die zusätzlich als Strömung per Sog an Tragflächen-Oberseiten zu generieren ist.<br />
Die A380 erreicht an dieser Grenze maximalen Auftrieb PA = 15.250 N/m^2, d.h. viel zu viel in<br />
niedriger Höhe, aber genau passend für die geringe Dichte rho = 0.4 kg/m^3 in 10 km Höhe.<br />
In Zeile 5 wird ´gepowert´ mit VU = 300 m/s, aber dieses Maximum VO = 330 m/s lässt den Auftrieb<br />
PA = 9.450 N/m^2 dahin schmelzen, d.h. Höhe kann nur noch durch mechanisches Hoch-Schieben<br />
gehalten werden. Zeile 6 nähert sich dem Limit mit VU = 320 m/s <strong>und</strong> der Auftrieb PA = 3.250 N/m^2<br />
fällt zunehmend gegen null.<br />
Helikopter - Daten<br />
Die vorigen Daten sind sehr real, also gelten entsprechende Berechnungen auch für den Auftrieb von<br />
Helikoptern, bei denen ´künstlicher Wind´ entlang einer gekrümmten Oberfläche produziert wird. Es<br />
wird in Zeilen den 7 bis 9 der Tabelle unterstellt, dass an der Unterseite ruhende Luft (VU = 0)<br />
gegeben ist, während oben eine Strömung VO von 30 oder 45 oder 60 m/s erzeugt wurde.<br />
In Kapitel 05.07. wurde ein ´Sog-Hubschrauber´ mit einer Kappe von 5 m Durchmesser <strong>und</strong> damit<br />
r<strong>und</strong> 20 m^2 Oberfläche vorgesehen, wobei Auftrieb an fast der doppelte Fläche auftritt. Bei einem<br />
Gewicht bzw. gewünschter Traglast von 2 bis 4 t wäre eine Auftriebskraft im Rahmen von 800 bis<br />
1800 N/m^2 erforderlich. Nach voriger Tabelle (Zeilen 8 <strong>und</strong> 9) ist das mit einer Strömung von 45 bis<br />
60 m/s zu erreichen.<br />
88
Im vorigen Kapitel ´Spiral-Kanal-Motor´ wurde ein<br />
ähnliches Fluggerät vorgeschlagen <strong>und</strong> in Bild<br />
05.12.05 ist praktisch eine Kombination beider<br />
Konzeptionen schematisch dargestellt. Die Kabine ist<br />
mit einem Durchmesser von etwa 3 m ausreichend<br />
groß, andererseits könnte die Kappe einen<br />
Durchmesser von etwa 6 m aufweisen mit r<strong>und</strong> 27<br />
m^2 Fläche. Bei einer Strömung von nur 30 m/s ist<br />
Auftrieb von 450 N/m^2 gegeben (Zeile 7 der<br />
Tabelle), so dass ein Gesamtgewicht von 1.200 kg in<br />
der Schwebe gehalten wird.<br />
Die Blätter eines normalen Hubschraubers reichen viel weiter hinaus als diese Kappe. Mit den Blättern<br />
normaler Hubschrauber wird mit viel Energie-Einsatz Luft nach unten gepresst <strong>und</strong> herum gewirbelt,<br />
wobei keine saubere Strömung zustande kommen kann. Über einer durchgehend gekrümmten Fläche<br />
dagegen ist Strömung sehr viel effektiver zu erzeugen durch sehr viel einfachere Technik.<br />
Der Spiral-Kanal-Motor dieses Fluggeräts könnte einen Durchmesser von z.B. 0.8 m haben (mit<br />
Schürze dann ca. 1.3 m) <strong>und</strong> somit einen Umfang von r<strong>und</strong> 2.5 m. Die erforderlichen 30 bis 60 m/s<br />
werden dann bei r<strong>und</strong> 800 bis 1.500 Umdrehungen je Minute erreicht. Die Kanäle darin sind etwa 0.5<br />
m lang <strong>und</strong> bei 1.500 rpm streicht jeder Rotorkanal über einen Gehäusekanal binnen 8 Millisek<strong>und</strong>en,<br />
also mit 62.5 m/s durchschnittlicher Geschwindigkeit, ganz außen mit r<strong>und</strong> 100 m/s - also bei weitem<br />
ausreichend.<br />
Bei diesem Motor kann sich das Potential der normalen molekularen Bewegung optimal in geordnete<br />
Strömung umwandeln, wobei der Anteil mechanischer Beschleunigung maximal ein Drittel sein wird.<br />
Dementsprechend klein kann der Antriebsmotor ausfallen - <strong>und</strong> beim Einsatz z.B. eines Tornado-<br />
Motors ist noch nicht einmal ein Tank erforderlich. Diese Fluggeräte sind damit insgesamt sehr viel<br />
leichter zu bauen als gewöhnliche Hubschrauber <strong>und</strong> fliegen mit viel weniger PS <strong>und</strong> absolut leise (im<br />
Vergleich zu gewöhnlichen Fluggeräten).<br />
Fazit<br />
Anhand der Daten zur A380 kann somit zweifelsfrei nachgewiesen werden, dass die Theorie ´Auftrieb<br />
der Flugzeugmasse durch Abtrieb von Luftmasse´ den realen Prozessen niemals gerecht wird.<br />
Bestenfalls ist mechanisches ´Hinauf-Drücken über komprimiertem Luftpolster´ möglich - aber auch<br />
dieses nur in Ergänzung zum ´originären´ Auftrieb. Dieser kommt ausschließlich durch Sogwirkung an<br />
der Oberseite von Flächen zustande, weil die damit generierte Strömung mit geringerem statischen<br />
Druck auf die Oberseite drückt als unten bei langsamer Relativbewegung bzw. dem atmosphärischen<br />
Druck ruhender Luft. Das mechanische Hinauf-Schieben ist äußerst verlustreich, während originärer<br />
Auftrieb nur die Überwindung sehr viel kleineren Widerstands erfordert.<br />
Wenn man abkommt von der (´unmöglichen´) Vorstellung, Luft abwärts drücken zu müssen, sondern<br />
nur optimale Strömungen zu organisieren sind, ergeben sich vollkommen neue Konzeptionen. Alle<br />
gängigen Überlegungen sind meist auf Ausübung von Druck angelegt <strong>und</strong> verkennen vollkommen,<br />
dass das gewaltige Potential normaler molekularer Bewegung durchaus nutzbar ist, aber nur durch<br />
Anwendung von Sog frei zu setzen ist. In vorigen Kapiteln sind dazu diverse Vorschläge hinsichtlich<br />
Neuer Technologie beim Bau von Flugzeugen sowie von Hubschraubern vorgestellt.<br />
Die Wissenschaft muss sich endlich aus falsch verstandener Limitierung der Energie-Erhaltungssätze<br />
befreien <strong>und</strong> in der Strömungslehre müssen die spezifischen Differenzen von Fluid- <strong>und</strong> Festkörper-<br />
Mechanik stärker beachtet werden. Wenn die hier dargestellten Zusammenhänge integriert werden,<br />
sind reale Produkte sehr viel effektiver zu gestalten - <strong>und</strong> selbst das Fliegen kann dann<br />
umweltfre<strong>und</strong>lich vonstatten gehen.<br />
89
05.13. Explosion / Implosion<br />
Formeln der Energie<br />
E = 0,5 * m * c^2 ist die abstrakteste Formel des Zusammenhangs zwischen drei elementaren<br />
Begriffen der <strong>Physik</strong>. E = 0,5 * m * v^2 ist elementare Formel für die Energie bewegter Festkörper der<br />
Mechanik. ´Geschwindigkeit-im-Quadrat-Halbe´ tritt analog in diversen Formeln der Strömungslehre<br />
als Faktor auf. Diese Formeln mögen ausreichend <strong>und</strong> meist auch zutreffend sein, aber sie sind immer<br />
generalisierend, beschreiben nicht exakt den realen Hintergr<strong>und</strong> <strong>und</strong> drücken damit nicht das Wesen<br />
einer Sache oder eines Vorgangs aus. Beispielsweise sind die Begriffe Energie <strong>und</strong> Masse so<br />
´abgehoben´, dass sie für unterschiedlichste Erscheinungen eingesetzt werden. Lichtgeschwindigkeit<br />
soll die konstante Grenze aller Bewegungsmöglichkeiten sein, was höchst fragwürdige Annahme ist.<br />
Die analoge Übertragung von Formeln aus unterschiedlichen Sachgebieten mag manchmal zulässig<br />
sein, aber ihre rein mathematische Handhabung ist ´gefährlich´, weil möglicherweise wichtige Kriterien<br />
damit nicht beachtet sein könnten. In der gängigen Formel des Auftriebs tritt z.B. als Faktor wiederum<br />
Geschwindigkeit-zum-Quadrat auf, d.h. die Auftriebskraft müsste theoretisch unendlich ansteigen -<br />
aber über Schallgeschwindigkeit ist kein Auftrieb mehr gegeben (sondern nur noch mechanisches<br />
Hinauf-Schieben möglich).<br />
In der Strömungslehre werden vielfach Formeln in Analogie zur Mechanik übernommen - <strong>und</strong> diese<br />
pauschale Betrachtungsweise verhindert den Blick auf entscheidende Unterschiede. Beispielsweise<br />
orientiert sich gängige Technik auf die Anwendung von Druck im Rahmen einer ´Explosions-<br />
Technologie´, während ´Implosions-Technologie´ praktisch unbekannt ist (obwohl Viktor Schauberger<br />
schon vor vier Generationen vehement darauf hinwies). Nachfolgend will ich den totalen Gegensatz<br />
noch einmal darstellen <strong>und</strong> heraus arbeiten, welche speziellen Gesichtspunkte gängige<br />
Strömungslehre nicht ausreichend beachtet (<strong>und</strong> in gängigen Formeln nicht enthalten sind). Zuvor<br />
möchte ich zur Einführung eine Formel darstellen, in der nur ganz konkrete physikalische Fakten<br />
einbezogen sind.<br />
Formel des atmosphärischen Drucks<br />
In Bild 05.12.01 sind Faktoren zur Berechnung des<br />
atmosphärischen Drucks graphisch dargestellt. Bei A ist<br />
schematisch skizziert wie Partikel (blau) auf eine Wand (rot)<br />
mit der Geschwindigkeit molekularer Bewegung auftreffen,<br />
bei Luft mit VM = 495 m/s. An einer Stelle der Wand treffen<br />
Partikel aus unterschiedlichen Richtung ein (hellblauer<br />
Halbkreis). Repräsentativ für alle Bewegungen sind zwei<br />
Richtungen mit jeweils 45 Grad (siehe Pfeile). Der seitliche<br />
Schub auf die Wand kompensiert sich, die vertikale<br />
Komponente ergibt sich im Durchschnitt mit 2/3 der<br />
Molekulargeschwindigkeit. Gegenüber dieser ist also die<br />
´Normal-Geschwindigkeit´ VN um den ´Normal-Faktor´ NF<br />
= 0,66 (bzw. 2/3) geringer. Bei Luft ist dies zugleich die<br />
Schallgeschwindigkeit VS = 330 m/s (weil Schall nur auf<br />
Zickzack-Kurs voran kommt).<br />
Im folgenden sind die Wegstrecken mit voriger Länge VN<br />
gezeichnet. Bei B ist die reale Ursache des Faktors 0,5 in<br />
einschlägigen Formeln dargestellt. Die Partikel treffen mit<br />
dieser Geschwindigkeit senkrecht (hier etwas schräg<br />
gezeichnet) auf die Wand, werden reflektiert <strong>und</strong> fliegen<br />
den gleichen Weg in gleicher Zeit zurück. Sie üben damit<br />
nur jeweils nach zwei Wegstrecken (bzw. Zeit-Einheiten) Druck auf die Wand aus - <strong>und</strong> aufgr<strong>und</strong><br />
dieses realen Prozesses tritt der ´Wege-Faktor´ WF = 0,5 in Formeln der Strömungslehre auf (<strong>und</strong><br />
nicht nur aus theoretischer Analogie z.B. zur gleichförmigen Beschleunigung der Mechanik).<br />
In diesem Bild bei C ist der unstrittige Dichte-Faktor DF = Rho visualisiert: je mehr Partikel sich in<br />
einem Raum (hellblau markiert) befinden, desto häufiger treffen Partikel gegen die Wand. Hinsichtlich<br />
atmosphärischem Druck ist z.B. am Gr<strong>und</strong> die Dichte DG = 1,225 kg/m^3, in zehn Kilometer Höhe DH<br />
= 0,414 kg/m^3 gegeben.<br />
90
In diesem Bild bei D ist der Geschwindigkeits-Faktor GF visualisiert, wobei normalerweise GF = VM<br />
ist, also normale molekulare Geschwindigkeit. Hier sind ´kältere´ Partikel dargestellt, welche in<br />
gleicher Zeiteinheit nur kürzere Wege zurück legen können (siehe Länge der Linien). Bei gegebener<br />
Dichte brauchen sie also länger bis zum Auftreffen auf die Wand bzw. die Häufigkeit dieser ´Druck-<br />
Ausübung´ ist proportional zur aktuellen Molekulargeschwindigkeit. Aus diesem Gr<strong>und</strong> tritt in<br />
einschlägigen Formeln der Strömungslehre die Geschwindigkeit im Quadrat auf: einmal als Ausdruck<br />
der ´Heftigkeit´ (VM bei A) <strong>und</strong> ein zweites Mal als Ausdruck der Häufigkeit (VM bei D) des Auftreffens<br />
auf eine Wand, also aufgr<strong>und</strong> realer Prozesse - <strong>und</strong> nicht nur aus abstrakt-theoretischer Analogie zum<br />
V^2 der Mechanik.<br />
Die Formel zur Berechnung des Drucks setzt sich also zusammen aus Normal-, Wege- <strong>und</strong> Dichte-<br />
Faktor sowie Geschwindigkeit im Quadrat, somit P = NF * WF * DF * VM^2. Mit obigen Daten für Luft<br />
ergibt sich P = 0,66 * 0,5 * 1,225 * 495^2 = 100.052 N/m^2 - ziemlich genau der normale<br />
atmosphärische Luftdruck. Bei VM = 500,6 m/s ergibt sich der Normdruck von 101.320 N/m^2 -<br />
hinreichender Beweis für die Stimmigkeit dieser Formel sowie für die zutreffende Beschreibung der<br />
physikalischen Prozesse ihrer Faktoren.<br />
Formeln <strong>und</strong> Realität<br />
Diese Formel spiegelt also reale Tatsachen <strong>und</strong> Abläufe exakt wieder <strong>und</strong> ist damit geeignet für<br />
Berechnungen - allerdings ist damit für einen realen Fall nicht viel gewonnen. Sehr wohl lässt sich z.B.<br />
per Messtechnik ein statischer Druck ermitteln, aber weder die Dichte noch Geschwindigkeit<br />
molekularer Bewegung kann im laufenden Prozess ermittelt werden. Es kann nur ein Wert unterstellt<br />
<strong>und</strong> daraus der andere fiktiv abgeleitet werden. Per Messtechnik kann z.B. die<br />
Strömungsgeschwindigkeit ermittelt werden <strong>und</strong> die gängige Formel für statischen Druck P = 0,5 *<br />
Rho * v^2 nimmt darum Bezug nur auf diese (<strong>und</strong> nicht auf Molekular-Geschwindigkeit wie obige<br />
Formel). Aber auch hierbei sind Geschwindigkeit <strong>und</strong> Dichte nur fiktive Mittelwerte (siehe unten).<br />
Bei gängigen Berechnungen wird diese Unsicherheit in Kauf genommen <strong>und</strong> ausreichend gute<br />
Ergebnisse sprechen dafür, dass diese Pauschalisierung vertretbar ist. In vorigen Kapiteln wurden<br />
z.B. durch Anwendung solch gängiger Formeln durchaus ´vernünftige´ Ergebnisse ermittelt, sowohl<br />
statischen Druck wie das Pendant des dynamischen Drucks von Strömungen betreffend. Dennoch<br />
stört mich solche Abstraktion, weil damit essentielle Gesichtspunkte unbeachtet bleiben. Diese habe<br />
ich oben mehrfach angesprochen <strong>und</strong> möchte sie nachfolgend noch einmal verdeutlichen an einem<br />
Beispiel gr<strong>und</strong>legender Bedeutung.<br />
Strömung per Druck<br />
Generell ist gleichbedeutend, ob in ´ruhendem´ Fluid ein Körper bewegt wird (wie z.B. ein Flugzeug)<br />
oder Fluid relativ zu einem Körper in Bewegung ist (wie z.B. Strömung in einem Rohr), wobei auch der<br />
Körper in Bewegung sein kann (wie z.B. die Schaufel einer Pumpe oder einer Turbine). Entscheidend<br />
sind immer die Relativ-Bewegungen <strong>und</strong> -Geschwindigkeiten. Zunächst soll hier der Fall diskutiert<br />
werden, bei welchem Strömung durch Bewegung eines Körpers erzeugt wird (z.B. einer<br />
Pumpenschaufel oder des Kolbens im Zylinder oder auch einer angestellten Tragfläche). Generell wird<br />
dieser Körper hier als ´Wand´ bezeichnet (grau markiert).<br />
In Bild 05.13.02 sind Partikel (blau) der Luft schematisch gezeichnet, sehr vereinfacht in waagerechter<br />
Ebene angeordnet. Aufgr<strong>und</strong> molekularer Bewegung fliegen sie mit dieser Geschwindigkeit von einer<br />
Kollision zur nächsten, hier also einfach hin <strong>und</strong> her in horizontaler Ebene. Bei A fliegt der Partikel von<br />
der Wand nach links, zugleich fliegt der links benachbarte Partikel nach rechts <strong>und</strong> beide kollidieren in<br />
der Mitte. Bei B fliegt der rechte Partikel danach wieder zurück in Richtung Wand <strong>und</strong> sein<br />
Kollisionspartner wieder zurück auf seinen früheren Platz. Analog dazu ´pendeln´ Partikel weiter links<br />
davon hin <strong>und</strong> her.<br />
Bei C ist nun skizziert, dass sich die Wand (grau) nach links bewegt. Der Partikel (rot) trifft damit<br />
etwas früher gegen die Wand <strong>und</strong> wird früher reflektiert. Er fliegt zurück nach links, nun aber etwas<br />
schneller, mit voriger molekularen Gr<strong>und</strong>geschwindigkeit plus Geschwindigkeit der Wand-Bewegung<br />
(siehe rote Pfeil-Spitze). Sein voriger Kollisionspartner D fliegt ihm entgegen wie beim letzten Mal.<br />
Allerdings wird nun der Ort der Kollision E weiter nach links verlagert sein (gegenüber voriger Situation<br />
B). Beide Partikel tauschen Geschwindigkeit (<strong>und</strong> Richtungen) aus, d.h. nun fliegt der linke Partikel<br />
(rot) mit dieser erhöhten Geschwindigkeit F nach links, während der rechte Partikel (blau) wieder<br />
zurück Richtung Wand fliegt mit normaler Molekulargeschwindigkeit K.<br />
91
Auch bei allen nachfolgenden Kollisionen weiter links findet dieser Prozess wiederholt statt: der Ort<br />
der Kollision verlagert sich nach vorn, die erhöhte Geschwindigkeit G wird jeweils auf den linken<br />
Kollisionspartner (rot) übertragen, während der rechte Kollisionspartner (blau) mit normaler<br />
Molekulargeschwindigkeit H wieder zurück fliegt nach rechts. Alle Bewegungen zurück zur Wand<br />
finden also mit normaler Geschwindigkeit statt (H <strong>und</strong> K usw.), jeweils an der Wand wird ein Partikel<br />
(C <strong>und</strong> L usw.) mit erhöhter Geschwindigkeit reflektiert <strong>und</strong> diese Beschleunigung wird bei jeder<br />
Kollision jeweils nach vorn weiter gegeben.<br />
Strömung per Sog<br />
In Bild 05.13.03 ist nun der umgekehrte<br />
Prozess dargestellt, bei welchem die Wand<br />
nach rechts zurück weicht. In der ersten<br />
Zeile ist wieder die Ausgangssituation<br />
dargestellt, wobei Partikel in der<br />
Horizontalen zwischen Kollisionen hin <strong>und</strong><br />
her pendeln. Nach einer Kollision fliegt der<br />
Partikel A nach rechts in Richtung Wand.<br />
Nach einer Zeiteinheit (zweite Zeile)<br />
kollidieren die Partikel links erneut, während<br />
der rechte Partikel B jedoch die zurückweichende<br />
Wand noch nicht erreicht hat.<br />
Erst kurze Zeit später (dritte Zeile) trifft<br />
dieser Partikel bei C auf die Wand. Während<br />
dessen konnte sich sein Kollisionspartner D<br />
weiter nach rechts bewegen. Dessen linker<br />
Kollisionspartner E traf während dieser Zeit<br />
wieder auf seinen linken Kollisionspartner (hier nicht eingezeichnet) <strong>und</strong> ist bereits wieder auf dem<br />
Rückweg nach rechts (siehe Doppelpfeil).<br />
Bei F ist die Situation nach Kollision mit der Wand dargestellt. Der Partikel wurde reflektiert <strong>und</strong> fliegt<br />
wieder nach links, nun aber mit reduzierter Geschwindigkeit (grün markiert), wobei die vorige normale<br />
Molekulargeschwindigkeit um die Geschwindigkeit der Wand verringert ist. Bis zur erneuten Kollision<br />
fliegt sein Partner G also relativ schneller <strong>und</strong> damit weiter nach rechts. Umgekehrt zum obigen Bild<br />
verlagern sich hier also die Orte der Kollisionen nach rechts (wie im Vergleich zur ersten Zeile A<br />
ersichtlich).<br />
Diese Verlagerung ist weit ausgeprägter als bei obigem Prozess, weil während der ´verspäteten´<br />
Rückkehr der jeweils rechten Kollisionspartner alle Partikel jeweils links davon ungehindert ebenfalls<br />
länger nach rechts unterwegs sind. Zudem fliegen diese linken Partikel (G, H, K, M usw., blau<br />
markiert) in Richtung Wand mit normaler Molekulargeschwindigkeit, während alle rechten Partikel (F<br />
<strong>und</strong> L usw., grün markiert) ihnen nur mit reduzierter Geschwindigkeit entgegen fliegen.<br />
Strömung per Wärme<br />
In obigen gedanklichen Experimenten wurde also nur eine Wand nach links oder rechts bewegt <strong>und</strong><br />
im Fluid links von der Wand damit eine Strömung generiert. Wenn in beiden Fällen die Wand gleich<br />
schnell bewegt wird, müssen natürlich auch beide Strömungen gleich schnell sein, letztlich<br />
entsprechend zur Geschwindigkeit der Wand-Bewegung. In Bild 05.13.04 sind beide Situationen<br />
nochmals dargestellt.<br />
Partikel A fliegt mit normaler Geschwindigkeit VN nach rechts zur Wand hin. Diese Wand B bewegt<br />
sich gleichzeitig nach links, womit der Partikel an der Wand reflektiert wird. Sein Rückweg C erfolgt mit<br />
beschleunigter Geschwindigkeit VB. Diese Beschleunigung entspricht der Geschwindigkeit der Wand,<br />
d.h. es wurde eine ´Strömung´ produziert, die sich aus der Differenz der Geschwindigkeiten auf den<br />
beiden Wegstrecken ergibt. Diese Differenz ist hier rot markiert, weil sie Wärme W darstellt.<br />
´Wärme´ ist eigentlich nur ein Ausdruck für die Geschwindigkeit molekularer Bewegung. Aber<br />
wiederum wird dieser Begriff ´abgehoben´ von diesem realen Prozess oftmals abstrakt verwendet <strong>und</strong><br />
sogar vermischt mit dem Begriff der Dichte. Das Weltall ist z.B. nicht ´kalt´, weil sich dort die Partikel<br />
langsamer bewegen, sondern weil nur wenige vorhanden sind, die auf ein ´Thermometer´ einwirken<br />
92
könnten. Wenn irgendein Atom auf irgendeine Weise so hohe Fluchtgeschwindigkeit erreicht, dass es<br />
die Erde verlässt - warum sollte es beim Flug durch die ´Leere´ des Alls langsamer werden? Bei<br />
vorigem Prozess jedoch ist eindeutig festzustellen, dass eine gegen Luft vorrückende Wand eine<br />
Strömung generiert durch Erzeugung von Wärme im Sinne einer Beschleunigung molekularer<br />
Bewegung.<br />
Strömung per Kälte<br />
Der umgekehrte Prozess ist in diesem Bild<br />
anschließend schematisch skizziert: ein Partikel<br />
D fliegt mit normaler Geschwindigkeit VN nach<br />
links in Richtung zu einer Wand. Zugleich weicht<br />
die Wand E nach links zurück. Nach Kollision<br />
fliegt der Partikel F zurück nach rechts, nun aber<br />
mit reduzierter Geschwindigkeit VR. Es ergibt<br />
sich also eine ´Strömung´ aus der Differenz der<br />
Geschwindigkeiten auf beiden Wegstrecken.<br />
Diese Differenz ist grün <strong>und</strong> als ´Kälte´ K<br />
markiert.<br />
Aus der Bewegung einer Wand resultiert also in beiden Fällen eine Strömung gleicher<br />
Geschwindigkeit, wobei beide jedoch höchst unterschiedlichen Charakter haben. Das Vorrücken der<br />
Wand bewirkt Druck, Partikel werden beschleunigt über die zuvor gegebene Geschwindigkeit hinaus<br />
<strong>und</strong> somit wird zugleich mit der Strömung auch Wärme erzeugt. Das Zurückweichen der Wand<br />
erzeugt einen Sogbereich relativer Leere, die Reflektion der Partikel erfolgt verzögert <strong>und</strong> sie fliegen<br />
mit geringerer als zuvor gegebener Geschwindigkeit zurück, so dass zugleich mit dieser Strömung<br />
auch Kälte erzeugt wird. Die üblichen Formeln basieren auf Dichte <strong>und</strong> durchschnittlicher Strömungs-<br />
Geschwindigkeit, berücksichtigen aber nicht unterschiedliche Ursache <strong>und</strong> Funktion der Dichte <strong>und</strong><br />
Geschwindigkeiten.<br />
Thermodynamik<br />
Entgegen meiner früheren Ausführungen ist also doch ´Thermodynamik´ involviert - aber wiederum<br />
nicht als Ursache sondern nur als Folge molekularer Bewegung. Die obigen Überlegungen basierten<br />
auf nur einer beweglichen Wand ohne anderweitige Begrenzungen, also einem ´offenen System´. Das<br />
Ergebnis ist jedoch vergleichbar zu einem ´geschlossenen System´, z.B. indem diese Wand durch den<br />
Kolben dargestellt wird, welcher innerhalb eines Zylinders hin <strong>und</strong> her bewegt wird.<br />
Das Ausüben von Druck erfordert Energie-Einsatz <strong>und</strong> diesem entsprechend ergibt sich höhere<br />
kinetische Energie aus beschleunigter Partikelbewegung <strong>und</strong> zugleich erhöhtem statischen Druck,<br />
z.B. im Kompressions-Takt einer Kolben-Maschine. Im nachfolgenden Expansions-Takt wirkt die<br />
gespeicherte Energie auf den zurück weichenden Kolben, aber sie kann nach allen ´Erfahrungs-<br />
Regeln der Thermodynamik´ niemals wieder vollständig zurück gewonnen werden.<br />
Es verbleibt immer ein Rest, der als ´Wärme-Verlust´ an die Umwelt abgegeben wird. Daraus resultiert<br />
der miserable Wirkungsgrad aller auf Druck basierenden Technologie, egal ob bei der Produktion von<br />
Pressluft, bei Verbrennungsmotoren oder Dampfmaschinen bzw. allen Anwendungen von Druck. Nicht<br />
zuletzt wurde daraus abgeleitet, dass niemals Perpetuum Mobile möglich sein werden. Hier jedoch<br />
ergibt sich die konkrete Frage: bei voriger Abkühlung müsste Energie frei gesetzt werden - aber worin<br />
besteht ein entsprechender Zuwachs an Energie, wenn das Gesetz der ´Energie-Konstanz´ gelten<br />
sollte.<br />
Verlust der Wärme<br />
In vorigen Zeichnungen wurde vereinfachend nur die horizontale Bewegung von Partikeln betrachtet.<br />
In Bild 05.13.05 ist nun wieder dargestellt, dass Partikel (blau) von allen Seiten auf einen Punkt der<br />
Wand auftreffen. Links ist die zurückweichende Sog-Wand S eingezeichnet, rechts die vorrückende<br />
Druck-Wand D. Eingezeichnet sind jeweils Wege hin zur Wand, welche der molekularen<br />
Geschwindigkeit VM entsprechen. Im Mittel wirkt der Andruck nur mit der senkrecht zur Wand<br />
gerichteten Komponente, also mit obiger ´normalen´ Geschwindigkeit VN, die zugleich der<br />
Schallgeschwindigkeit VS entspricht.<br />
93
An der Druckwand werden Partikel (hellrot) reflektiert <strong>und</strong> fliegen mit erhöhter Geschwindigkeit VB<br />
strahlenförmig nach vorn (dunkelrot). Dieser ´erweiterte Radius´ ist rot markiert <strong>und</strong> repräsentiert<br />
praktisch den Wärme-Zuwachs W. Tatsächlich aber kommen nicht alle reflektierten Partikel so weit<br />
voran. Vielmehr wandert die Wand plus reflektierte Partikel immer wieder in den Bereich bislang nicht<br />
tangierter Partikel hinein - mit entsprechend erhöhter Häufigkeit von Treffern. Es bildet sich ein Stau<br />
bzw. erhöhter statischer Druck an der Wand. Dieser Widerstand steigt mit dem Quadrat der<br />
Geschwindigkeit der Wand, bis letztlich die ´Schallmauer´ nur mit enormem Energie-Einsatz zu<br />
überwinden ist.<br />
Die produzierte Wärme ist also nicht in der Lage, den Bereich vor der Wand ´frei zu räumen´. Die<br />
erhöhte Geschwindigkeit hat nach vorn sogar immer geringere Wirkung, weil sie in einem immer<br />
weiteren Kegel nur vorwärts-auswärts weiter gereicht wird. Diese ´Wärme-Front´ verpufft letztlich<br />
wirkungslos, praktisch als totaler Wärme-Verlust in einem offenen System (während sie im<br />
geschlossenen System nur teilweise verloren geht). Tatsächlich reicht der Bereich erhöhten Drucks<br />
z.B. unten-vorn an einer Tragfläche nicht sehr weit hinaus in den Raum, d.h. konzentriert sich zum<br />
größten Teil direkt an der ´Wand´, mit entsprechendem Widerstand.<br />
Gewinn an Dichte <strong>und</strong> Ordnung<br />
In diesem Bild links ist entsprechend die<br />
Situation an einer zurückweichenden Sogwand S<br />
skizziert. Die Partikel (blau) fallen strahlenförmig<br />
auf einen Punkt der Wand mit normaler<br />
Geschwindigkeit VM, werden nach verzögerter<br />
Reflektion (grün) mit reduzierter Geschwindigkeit<br />
VR zurück geworfen, zudem in flacherem Winkel.<br />
Die Partikel (dunkelgrün) werden also nicht so<br />
weit zurück geworfen wie bei einer ruhenden<br />
Wand. Die Differenz ist grün als Bereich der<br />
Kälte K markiert.<br />
Dieser Kälte entsprechend beanspruchen die<br />
langsamen Partikel weniger Volumen. Das<br />
Äquivalent zur Abkühlung besteht also in<br />
erhöhter Dichte - plus Strömung in die generierte<br />
Leere hinein. Von allen Seiten können Partikel in<br />
dieses ´Teil-Vakuum´ hinein fallen <strong>und</strong> wenn die<br />
Wand fortgesetzt zurück weicht, fallen Partikel immer in diese generelle Richtung, d.h. relativ parallel<br />
zueinander <strong>und</strong> damit wiederum relativ nah beieinander. Diese Strömung ist also viel mächtiger als die<br />
´Wärme-Strömung´ voriger Situation.<br />
Die Oberseite einer Tragfläche stellt eine solche zurückweichende Wand dar, allerdings nicht frontal<br />
wie in diesem Bild, sondern schräg angestellt. Im Gegensatz zu voriger ´Wärme-Front´ greift die<br />
´Kälte-Front´ bzw. die relative Leere unglaublich weit voraus. Weit über der Nase der Tragfläche ist<br />
reduzierter statischer Druck <strong>und</strong> erhöhte Geschwindigkeit des ´künstlichen Winds´ gegeben, am<br />
stärksten allerdings vorn an der Oberfläche (weil aus der Tragfläche heraus keine Partikel nachrücken<br />
können). Hinten über dem Ende der Tragfläche herrscht schon wieder fast normaler Luftdruck, eben<br />
weil die relative Leere durch die generierte Strömung so schnell wieder aufgefüllt wird (aber immer nur<br />
bis zur Schallgeschwindigkeit).<br />
Damit ist obige Frage nach dem Verbleib der Energie-Konstanz beantwortet: der Verlust kinetischer<br />
Energie durch Abkühlung wird kompensiert durch erhöhte Dichte, plus der Strömung in das damit<br />
generierte ´Teil-Vakuum´ hinein, plus höherer Ordnung der vektoriellen Ausrichtung aller<br />
Bewegungen. In einem geschlossenen System z.B. von Kolbenmaschinen kann die Abkühlung nicht<br />
kompensiert werden, einfach weil von außen her kein Zustrom möglich ist. In den offenen Systemen<br />
der vorigen Kapitel wurde darum großer Wert darauf gelegt, dass zusätzliches Fluid in die<br />
Strömungen einfließen kann. Aber auch in geschlossenem Kreislauf wie z.B. dem Tornado-Motor<br />
kann der Bewegungsprozess so organisiert werden, dass übliche ´Thermodynamik-Verluste´ nicht<br />
zwangsweise auftreten müssen, sondern die gesamte kinetische Energie der generierten, geordneten<br />
<strong>und</strong> dichten Strömungen inklusiv Drallbewegung verfügbar bleibt.<br />
94
Als Beleg für diese Aussage kann wiederum das von Viktor Schauberger angeführte Beispiel dienen,<br />
das heute durch exakte Messungen vielfach bestätigt ist: das Wasser eines Gebirgsbachs verliert auf<br />
seinem Weg nach unten potentielle Energie der Lage in beachtlichem Umfang, die nach klassischer<br />
Sicht nur zu erhöhter Wärme des Wassers oder der Umgebung führen kann. Tatsächlich aber tendiert<br />
dieses Wasser zu einer Temperatur von 4 Grad, d.h. zu seiner größten Dichte. Natürlich denkt jeder<br />
sofort an Verdunstungs-Kälte, aber die wirkliche Ursache ist die Bewegungsform des Wassers: jede<br />
gekrümmte Wand jedes Steins stellt einen Sogbereich dar, in welchen das Wasser in geordneter <strong>und</strong><br />
dichter Strömung fällt, fortgesetzt in spiraligen Bahnen wechselnder Richtungen. Darum sind<br />
Gebirgsbäche plus Umgebung erfrischend kühl, egal bei welcher generellen Luft-Temperatur,<br />
zweifelsfrei.<br />
Nutzen ohne Aufwand<br />
Die kinetische Energie solch dichter <strong>und</strong> geordneter Strömungen ist natürlich nutzbar, am<br />
Gebirgsbach wie in Maschinen. Nach klassischem Verständnis kann keine Energie ´gewonnen´<br />
werden, also müsste dieser nutzbaren Energie entsprechender Aufwand gegenüber stehen - wie bei<br />
jeder ordentlichen Kraftmaschine üblich. Der generelle Denk-Fehler dabei ist, dass es nicht um<br />
Energie-Konstanz geht <strong>und</strong> nicht um Umwandlung einer Energie-Form in eine andere, sondern um<br />
zeitweilige Nutzung einer Erscheinung, hier der aus Abkühlung generierten Strömung bzw. deren<br />
kinetischem Druck.<br />
Vorige bewegte Wände stellen natürlich einerseits eine Sogwand <strong>und</strong> andererseits ein Druckwand dar<br />
- bei ungünstiger Organisation (z.B. in Kolbenmaschinen). Diese Wände müssen nicht frontal zur<br />
Strömung stehen, wie obiges Beispiel einer Tragflächen-Oberseite aufzeigt (wo praktisch nur seitlich<br />
davon Leere bzw. Strömung generiert wird). Wenn die Tragfläche nicht zu stark angestellt wird, hat sie<br />
praktisch keine Druckseite (womit nur der ´natürliche´ Auftrieb genutzt wird). Im Kapitel ´Spiral-Kanal-<br />
Motor´ wurde beispielsweise aufgezeigt, dass auch Pumpen durchaus nur mit Sogseite ohne<br />
Druckseite zu konzipieren sind (<strong>und</strong> umgekehrt können diese zahnförmige Kanäle auch als Turbine<br />
nur mit Druckseite konzipiert werden).<br />
Dieses ´Abkühlungs-Prinzip´ funktioniert auch ohne mechanische Wände, weil jede schnelle Strömung<br />
gegenüber benachbarter langsamer Strömung dieses ´Zurück-Weichen´ darstellt, praktisch einen Sog<br />
ausübt, in den hinein Partikel fallen <strong>und</strong> damit aus ihrem Herkunftsbereich ´verschwinden´ (oder nur<br />
verspätet <strong>und</strong> mit reduzierter Geschwindigkeit zurück kehren). Ein Hurrikan stellt praktisch einen<br />
Zylinder dar mit von außen nach innen zunehmender Luftbewegung, also kontinuierlich mit dieser<br />
saugenden Wirkung auf jeweils äußere Umgebung. Ein Tornado stellt praktisch einen Stapel<br />
rotierender Luft-Scheiben dar, die von unten nach oben schneller drehen <strong>und</strong> damit Luft spiralig nach<br />
oben ziehen.<br />
Beide Bewegungsprinzipien können maschinell nachgebildet werden, wobei der Aufwand nur darin<br />
besteht, eine anfängliche Strömung zu generieren <strong>und</strong> die Abläufe so zu gestalten, dass damit die<br />
Effekte der Selbst-Beschleunigung fortgesetzt wirksam werden können. Der Nutzen aus der<br />
generierten kinetischen Druck-Energie (letztlich nur aus Umwandlung statischen Drucks) ist<br />
wesentlich höher als der Aufwand für die Auslösung des Prozesses.<br />
Nicht nur Wärme-Umwandlung<br />
Ich wehre mich so vehement gegen Betrachtungen aus Sicht der Thermodynamik, weil diese immer<br />
nur im Sinne von unvermeidlichem Wärmeverlust angewandt wird. Jede Wärmepumpe erreicht<br />
dreifach höheren Nutzen als Aufwand - <strong>und</strong> ist den <strong>Physik</strong>ern schon ´ein Dorn im Auge´ (wiewohl<br />
problemlos mit ´geltendem Recht´ zu erklären). Außerdem kommt dann das Argument, dass mit dieser<br />
Technologie keine wirklich ´wertvolle´ Energie zu generieren sei - sondern nur mittels Verbrennungs-<br />
Technologie (mit deren miserablem Wirkungsgrad, wenn Kosten von der Quelle (des Öls oder Urans)<br />
bis zur Umweltverschmutzung realistisch kalkuliert werden).<br />
Ich wehre mich gegen limitierende Betrachtung aus Sicht der Thermodynamik, weil es hier nicht um<br />
Umwandlung von ein ´bißchen Wärme´ in Energieform besserer Nutzbarkeit geht (während großzügig<br />
die riesigen Wärmeverluste in Kauf genommen werden). Wärme bzw. Abkühlung sind nur Rand-<br />
Erscheinung der Implosions-Technologie, entscheidend ist vielmehr die Nutzung der enormen <strong>und</strong><br />
unerschöpflichen kinetischen Energie molekularer Bewegung.<br />
95
Der Unterschied ist leicht aufzuzeigen an einem Beispiel: Kavitation tritt bei schnell laufenden<br />
Schiffspropellern (oder generell bei Pumpen) auf, wenn der Sog lokal <strong>und</strong> zeitweilig so stark wird,<br />
dass Wasser nicht schnell genug nachfließen kann. Es wird praktisch ein ´Loch´ in den Wasser-<br />
Verb<strong>und</strong> gerissen, in welches anschließend die Moleküle hinein fallen, also eine Implosion statt findet<br />
- <strong>und</strong> weiches Wasser hartes Metall zerstört. Diese zerstörerische Kraft basiert nicht auf ein ´bißchen´<br />
statischer Druckdifferenz, ein ´bißchen´ mehr oder weniger Wärme spielt dabei keine Rolle, es ist<br />
vielmehr die Gewalt ganz normaler molekularer Bewegungsenergie, welche hier auf das Metall<br />
einschlägt.<br />
Projekt >100<br />
Diese Energie ist gegeben <strong>und</strong> verfügbar <strong>und</strong> es gilt diese einer Nutzung zuzuführen, nicht wie bei der<br />
Kavitation als ´Betriebsunfall´, sondern als kontinuierlicher Prozess, mit minimalem Energie-Einsatz<br />
<strong>und</strong> extrem hoher Ausbeute, mit Wirkungsgrad nicht nahe 100 Prozent, sondern vielfach höherem.<br />
Man darf sich nicht mehr begnügen mit (falsch verstandenem) Gesetz der Energie-Konstanz <strong>und</strong><br />
unabdingbarer Thermodynamik-Wärmeverluste <strong>und</strong> darf nicht ´glücklich´ sein darüber, dass alle<br />
Formeln theoretisch sauber diese beweisen <strong>und</strong> entsprechend angelegte Technik diese bestätigen.<br />
Es muss generell das ´Projekt >100´ angegangen werden <strong>und</strong> Explosions- durch Implosions-<br />
Technologie vollständig ersetzt werden.<br />
In diesem Kapitel sind noch einmal <strong>und</strong> deutlich die gewaltigen Unterschiede aufgezeigt worden: die<br />
Produktion von Druck <strong>und</strong> Wärme ergibt Widerstand im Quadrat <strong>und</strong> damit systembedingte Verluste,<br />
während bei Anwendung von Sog der Widerstand im Quadrat zur Geschwindigkeit geringer wird. Nur<br />
damit ist die unerschöpfliche Energie molekularer Bewegung nutzbar, ohne Schaden für die Umwelt.<br />
Mit diesem Kapitel wird die vielfache Aussage des großen Naturforschers Schauberger verständlich:<br />
die Erzeugung von Wärme durch Explosions-Technologie ist zerstörerisch (<strong>und</strong> er hat die<br />
Umweltprobleme vorhergesehen), während die Organisation von Abläufen <strong>und</strong> Nutzung<br />
´aufbauender´ Kälte durch Implosions-Technologie naturgerecht ist <strong>und</strong> unbegrenzte Möglichkeiten<br />
bietet. Erst mit obigen graphischen Darstellungen <strong>und</strong> Überlegungen konnte ich mir die Bedeutung<br />
von Schaubergers Aussagen klar machen - <strong>und</strong> ich hoffe auch für ein paar Schauberger-Kenner.<br />
Um noch einmal auf obige Formeln zurück zu kommen: deren pauschales v^2 bringt die realen<br />
Vorgänge nicht zum Ausdruck (vielmehr müssten obige normale, beschleunigte bzw. reduzierte<br />
Geschwindigkeiten VM, VB <strong>und</strong> VR eingesetzt werden) <strong>und</strong> ebenso kommt mit der dortigen Dichte<br />
Rho nicht zum Ausdruck, ob es ´chaotische´ Dichte aufgr<strong>und</strong> Druck bzw. Hitze ist oder die Dichte<br />
geordneter Strömung. Diese Differenzierungen fehlen bislang vollständig in gängiger Strömungslehre.<br />
Wichtiger als Formeln jedoch ist der generelle Ansatz zur Ablösung der Explosionstechnik mit ihren<br />
verheerenden Folgen durch naturgerechte Implosions-Technologie. In vorstehenden Kapiteln sind<br />
ausreichend Vorschläge zu deren technischer Umsetzung angeführt - <strong>und</strong> wenn diese Sichtweise von<br />
Fachleuten aufgenommen wird, werden natürlich noch viel bessere Maschinen zu bauen sein.<br />
96
05.14. Zusammenfassung<br />
Teilchen-Bewegung<br />
Eigentlich will ich den <strong>Äther</strong> beschreiben, die Ursubstanz hinter allen Erscheinungen, das Eine aus<br />
dem Alles besteht. Nach meinem Verständnis ist <strong>Äther</strong> tatsächlich Eines, ein lückenloses Ganzes, ein<br />
Plasma. Aber kaum einer mag dieser Vorstellung folgen, weil sich kaum einer vorstellen kann, wie in<br />
einer teilchenlosen Masse irgendeine Bewegung möglich sein sollte.<br />
Darum wollte ich in diesem fünften Teil zunächst die Bewegung von Teilchen beschreiben, um später<br />
den Gegensatz, die Einschränkungen, die Notwendigkeiten <strong>und</strong> Möglichkeiten von <strong>Äther</strong>-Bewegungen<br />
besser heraus arbeiten zu können. Diese Kapitel waren praktisch als ´Vorübung´ gedacht, damit Leser<br />
in bekannter Teilchen-Umwelt die Bahnen von Bewegungen geistig nachvollziehen können,<br />
besonders die Drehungen <strong>und</strong> Windungen in Luft oder Wasser. Das dürfte mir gelungen sein: wer<br />
vorige Kapitel nachvollzogen hat, wird der Kopf schwirren <strong>und</strong> schwindelig sein vom Strudel der<br />
Fluidbewegungen <strong>und</strong> Gedankengänge. Diese Zusammenfassung mag geeignet sein, den ´roten<br />
Faden´ aller Überlegungen <strong>und</strong> Konstruktionen wieder zu erkennen.<br />
Eigentlich wollte ich nur einige meiner Arbeiten zur Fluid-Technologie früherer Jahre hier kurz<br />
anführen, aber die Thematik entwickelte sich ´selbst-beschleunigend´. Offensichtlich hatte ich<br />
zwischenzeitlich selbst sehr viel mehr gelernt über komplexe Bewegungsabläufe, so dass ich das<br />
Verhalten von Fluid sehr viel detaillierter <strong>und</strong> präziser beschreiben konnte. Zu meiner eigenen<br />
Überraschung ergaben sich daraus auch<br />
viele neue Gesichtspunkte bis hin zur<br />
´(Nach)-Erfindung´ diverser Maschinen,<br />
denen große Bedeutung zukommen dürfte.<br />
Insofern war dieser Umweg gewiss nicht<br />
wertlos <strong>und</strong> die gewonnenen Erkenntnisse<br />
werden auch bei weiteren Ausarbeitungen<br />
zum Thema <strong>Äther</strong> wertvoll sein.<br />
Segment-Rohr<br />
Eine Erfindung aus früheren Jahren, das<br />
´Potential-Drall-Rohr´ habe ich beispielsweise<br />
noch einmal dargestellt <strong>und</strong> daran ist<br />
der Fortschritt meiner ´Findigkeit´ zu<br />
erkennen. Erst mit den Verbesserungen des<br />
´Segment-Rohrs´ (siehe Bild 05.14.01,<br />
Kapitel 05.03. ´Potential-Drall-Rohr´) ergibt<br />
sich logisch einleuchtend, dass damit Rohre<br />
nicht mehr selbst-sperrende Systeme sein<br />
müssen, vielmehr der von den schräg<br />
angestellten Segmenten reflektierte Druck<br />
zu einer mittigen Drallströmung führt <strong>und</strong><br />
damit zu wesentlich reduziertem<br />
Strömungswiderstand.<br />
Schon damals war die ´Nachfrage´ nach Drallrohren groß (aber ich produziere ja nur Ideen <strong>und</strong> keine<br />
Produkte), mit dieser Neuerung nun dürfte auch eine wirtschaftliche Nutzung in Gang kommen. In<br />
Häusern <strong>und</strong> Fabriken, unter Strassen <strong>und</strong> weit über Länder wird Fluid in Rohren transportiert, mit<br />
enormem Reibungs- bzw. Energieverlust, der durch Segment-Rohre wesentlich zu reduzieren ist.<br />
Aber wie gesagt, die wirtschaftliche Umsetzung interessiert mich nicht, wohl aber das Prinzipielle, hier<br />
der Teilchen-Bewegungen.<br />
Leere, Chaos, Ordnung<br />
Zunächst wollte ich erinnern an die unglaubliche ´Leere´ materieller Erscheinungen, besonders der<br />
Gase (siehe Bild 05.14.02, Kapitel 05.01. ´Fliegen durch Nichts, Struktur im Chaos´): nach<br />
durchschnittlich tausend ´Schritten´ trifft ein Partikel auf einen anderen. Unerklärlich bleibt bislang,<br />
warum Partikel fortgesetzt in ruheloser Bewegung bleiben (<strong>und</strong> die Antwort wird erst in späteren<br />
97
Teilen der <strong>Äther</strong>-<strong>Physik</strong> gegeben sein). Gase befinden sich in ´chaotischer´ Bewegung, aber Chaos ist<br />
weder Gleichverteilung noch Strukturlosigkeit, vielmehr muss es darin fortlaufend Bereiche<br />
unterschiedlicher Dichte geben <strong>und</strong> ebenso Bereiche relativ gleichförmiger Bewegung.<br />
Zwangsweise muss es sogar auch zu<br />
weiträumiger Ordnung in Gasen kommen,<br />
wie höchst eindrucksvoll die riesigen<br />
Gebilde der Wirbelstürme zeigen oder der<br />
Windhosen (siehe Bild 05.14.03, Kapitel<br />
05.02. ´Drei Mal Sog-Effekt´).<br />
Bei ´ruhender´ Luft weisen die Vektoren aller<br />
Bewegungen in alle Richtungen <strong>und</strong> die<br />
Kräfte addieren sich zu null. Alle Partikel<br />
sind mit r<strong>und</strong> 500 m/s fortwährend in<br />
Bewegung, ein Kubikmeter Luft entspricht<br />
etwa 1,2 kg, in einem Kubikmeter Luft<br />
´ruhen´ also r<strong>und</strong> 150.000 N (etwa die Hälfte<br />
der maximalen Schubkraft einer A380). In<br />
Wirbelsystemen aber weisen die Vektoren in<br />
etwas einheitlichere Richtung (immer im<br />
Kreis herum), so dass Strömungen bis zu<br />
100 m/s mit entsprechender kinetischer Kraft ´externe´ Wirkung erreichen (mit manchmal<br />
verheerenden Folgen).<br />
Auch in ´ruhenden´ Gasen gibt es überall <strong>und</strong> immer Bewegung in jede Richtung. In welche Richtung<br />
aber Partikel im Raum wandern ergibt sich aus der Distanz bzw. Dauer bis zu einer nächsten<br />
Kollision. Im genannten Artikel habe ich drei Arten von Bewegungen aufgezeigt: das Strömen hinein in<br />
einen Bereich relativer Leere, das Strömen seitlich hinein in eine schnellere Strömung, wobei die<br />
unterschiedlich schnellen Schichten im Prinzip zylinderförmig sein können (wie beim Hurrikan) oder<br />
scheibenförmig übereinander (wie beim Tornado). In jedem Fall ´verschwinden´ Partikel aus ihrem<br />
Herkunftsbereich oder sie kehren erst verspätet <strong>und</strong> mit geringerer Geschwindigkeit zurück.<br />
Erstaunlicherweise sind solche Systeme selbstorganisierend,<br />
solang entsprechende Voraussetzungen<br />
existieren <strong>und</strong> damit vorige Sog-<br />
Effekte. Nur durch den Sog in relative Leere oder<br />
relativ schnellere Strömung hinein kommt es zu<br />
geordneter <strong>und</strong> dichter Strömung mit autonomer<br />
Beschleunigung bis zur Schallgrenze. Es findet<br />
dabei keine Energie-Transformation statt,<br />
vielmehr wird nur etwas mehr dynamischer<br />
Strömungsdruck zu lasten des gegebenem<br />
statischen Drucks generiert, in Einklang mit allen<br />
bekannten Gesetzen.<br />
Sog-Pumpe <strong>und</strong> Sog-Windrad<br />
Wenn man diesen Effekt der Selbst-<br />
Beschleunigung in Maschinen nachbilden will,<br />
muss man entsprechende Bedingungen schaffen.<br />
Das ist relativ einfach, weil jede gekrümmte<br />
Wand, zurückweichend aus der Richtung einer<br />
Strömung, einen Sog-Bereich schafft. Als Beispiele<br />
hierzu habe ich eine Pumpe beschrieben<br />
(siehe Bild 05.14.04, Kapitel 05.05. ´Vakuum-<br />
Sog-Pumpe´), bei der bereits im Einlass-Bereich<br />
ausschließlich gekrümmte Flächen eingesetzt<br />
werden <strong>und</strong> deren Rotor anstelle von Schaufeln<br />
nur rauhe Oberfläche aufweist.<br />
98
Jede Anwendung von Druck (z.B. durch Pumpen-Schaufeln) erhöht das ´Chaos´, erzeugt Druck <strong>und</strong><br />
damit Gegendruck, also Widerstand im Quadrat zur Geschwindigkeit. Nur durch Sog (z.B. indem Fluid<br />
per Haftreibung an rauher Oberfläche mit gerissen wird), kann die normalerweise chaotische<br />
Bewegung in geordnete Strömung überführt werden.<br />
Nur per Sog-Effekt sind also die ´immanenten´ Kräfte eines Fluids in gerichtete kinetische Energie zu<br />
überführen. Jedes Gas <strong>und</strong> jede Flüssigkeit enthält unerschöpfliches Energie-Potential <strong>und</strong> es ist mit<br />
geringem Aufwand möglich, einen Bruchteil gegebenen statischen Drucks in Strömungsdruck zu<br />
überführen.<br />
Eine solche Pumpe kann z.B. für ein autonom arbeitendes Windrad eingesetzt werden, um per<br />
Sogwirkung den erforderlichen Wind in einem geschlossenen System zu erzeugen (siehe Bild<br />
05.14.05, Kapitel 05.06. ´Sog-Windrad´). Die Strömung wird so geführt, dass sie als dünne Schicht<br />
entlang einer gekrümmten Oberfläche streicht. Auf dieser ´Sog-Seite´ der Schaufeln lastet damit<br />
geringer statischer Druck, während an der rückwärtigen ´Druck-Seite´ der Schaufeln die Luft<br />
weitgehend ruhig ist, somit normaler atmosphärischer Druck ansteht. Die Druckdifferenz erzeugt<br />
Drehmoment an relativ langem Radius.<br />
Dieses Sog-Windrad ist unabhängig von natürlichem Wind <strong>und</strong> arbeitet als autonomes System.<br />
Einerseits wird der Wind im Zentrum an relativ kurzem Hebelarm erzeugt, wobei die mechanische<br />
Beschleunigung nur durch Haftreibung erreicht, die wesentliche Beschleunigung aber durch<br />
gekrümmte Flächen des Einlass-Bereichs erzielt wird. Andererseits wird an relativ großen Flächen an<br />
langem Hebelarm die Differenz statischer Drücke wirksam.<br />
Wie jedes Windrad muss diese Maschine jedoch ziemlich groß gebaut werden. Mit einem Medium<br />
größerer Dichte wäre vergleichbare Leistung mit kleinerem Bauvolumen zu erreichen, aber dafür gibt<br />
es auch andere Lösungen, siehe unten.<br />
Tragfläche, Tausend Prozent<br />
Die Schaufeln vorigen Windrads produzieren<br />
Vortrieb, analog zum Auftrieb an Tragflächen.<br />
Viele Kapitel dieses Abschnitts<br />
´Teilchen-Bewegungen´ betreffen die<br />
Problematik des Fliegens, obwohl ich daran<br />
kein großes Interesse habe. Aber gerade an<br />
Tragflächen lassen sich Bewegung, Druck,<br />
Geschwindigkeit, Kraft <strong>und</strong> Sog-Effekt<br />
besonders eindrucksvoll darstellen (siehe<br />
Bild 05.14.06, Kapitel 05.04. ´Auftrieb an<br />
Tragflächen´).<br />
Mehrfach wollte ich Fachleute dazu<br />
bewegen, den ´Wirkungsgrad´ von<br />
Tragflächen zu berechnen, aber alle wehrten<br />
sich ´mit Händen <strong>und</strong> Füssen´ <strong>und</strong> fürchten<br />
offensichtlich das Ergebnis ´wie der Teufel<br />
das Weihwasser´. Dabei ist die Rechnung<br />
höchst einfach: gute Segelflugzeuge<br />
erreichen eine Gleitzahl von 80:1, fliegen<br />
z.B. bei 144 km/h binnen einer Sek<strong>und</strong>e<br />
r<strong>und</strong> 40 m weit <strong>und</strong> sinken dabei um 0.5 m.<br />
Sie müssen so viel potentielle Energie der<br />
Lage verlieren, um den notwendigen Vortrieb zu erhalten bzw. den Luftwiderstand zu überwinden. In<br />
dieser Sek<strong>und</strong>e würden sie im freien Fall aber 5 m an potentieller Energie einbüßen, also zehn mal<br />
mehr. Diese Relation von etwa 10:1 (<strong>und</strong> mehr) ergibt sich oft auch direkt aus dem Auftriebs-Beiwert<br />
Ca <strong>und</strong> Widerstands-Beiwert Cw (während alle anderen Faktoren der Formeln gleich sind).<br />
Es steht außer Zweifel, dass Tragflächen ein ´Perpetuum Mobile´ sind in dem Sinne, dass sie mehr<br />
Nutzen leisten (vertikales Anheben gegen die Schwerkraft) als Aufwand erfordern (horizontale<br />
Überwindung des Luftwiderstands). Tragflächen haben einen Wirkungsgrad mit Faktor 10 bzw. 1000<br />
99
Prozent (oder mehr) - was nach gängigem Verständnis nicht zulässig ist. <strong>Physik</strong>er vergessen dabei,<br />
dass hier keine Umwandlung von einer Energie-Form in eine andere statt findet (was nur 1:1 bzw. mit<br />
Verlust möglich ist), sondern nur gegebener statischer Luftdruck durch Sogwirkung an der Oberseite<br />
in Strömung umgewandelt wird, diese erhöhten dynamischen Druck aufweist <strong>und</strong> entsprechend<br />
weniger Druck seitlich (bzw. abwärts) auf die Tragfläche ausübt - vollkommen entsprechend zu<br />
gängigen Formeln <strong>und</strong> selbstverständlich konform zum Gesetz der Energie-Konstanz.<br />
Für mich ist unfassbar, wie sich <strong>Physik</strong> in das Gefängnis falsch interpretierter Energie-Erhaltungs-<br />
Sätze <strong>und</strong> unabdingbarer Themodynamik-Wärmeverluste begeben konnte, anstatt nur nach<br />
Anwendungen mit Mehr-Nutzen zu suchen. Für mich ist unglaublich, welche Theorien des Auftriebs<br />
noch geltende Lehre sind: basierend ausschließlich auf Reibung oder basierend auf der<br />
Wirbelschleppe oder basierend auf mechanistischer Vorstellung, Luft-Masse abwärts drücken zu<br />
müssen damit Flugzeug-Masse entsprechend angehoben wird - was rein technisch nicht möglich ist,<br />
weil 500 t Luft ein Volumen von 80*100*52 m sind, das die A380 binnen einer Sek<strong>und</strong>e um 12.5 m<br />
abwärts drücken müsste - aber niemals dran kommt an so viel Luft.<br />
Glücklicherweise - wenngleich unfreiwillig - lieferte mir ein Experte aktuelle Daten der neuen A380,<br />
anhand deren ich den Widersinn gängiger Theorien des Auftriebs beweisen konnte (siehe Bild<br />
05.14.07, Kapitel 05.12. ´A380 <strong>und</strong> Auftrieb´). Aus rein theoretischen Überlegungen hatte ich ermittelt,<br />
dass ein ´künstlicher Wind´ relativ zur Oberfläche gängiger Tragflächen-Profile von 45 m/s (oder auch<br />
50 m/s) per Sog-Effekt generiert wird. Mit diesen Werten ergibt sich für die A380 (<strong>und</strong> entsprechend<br />
für andere Flugzeuge) exakt die zutreffende Auftriebskraft nach dem Start, in der Steigphase <strong>und</strong> im<br />
Horizontalflug auf normaler Flughöhe. Darüber hinaus zeigt meine Berechnung, dass <strong>und</strong> warum der<br />
Auftrieb nahe zur Schallgeschwindigkeit abnimmt bzw. letztlich zusammen bricht.<br />
Sog-Hubschrauber<br />
Flugzeuge sind technische Meisterwerke - aber<br />
zugleich extreme Umweltverschmutzer. Jeder<br />
Passagier ´verbraucht´ noch immer so viel Sprit wie<br />
ein ganzer Pkw. Schlimmer sind nur noch gängige<br />
Hubschrauber mit einem Verbrauch von etwa 150<br />
Liter/St<strong>und</strong>e - inklusiv unerträglicher Lärmbelästigung.<br />
Deren Konstruktion bringt die unsinnige Theorie ´Luftabwärts<br />
= Fluggerät-aufwärts´ deutlich zum<br />
Ausdruck, indem der Impuls-Erhaltungssatz der<br />
Mechanik einfach übertragen wird ungeachtet der<br />
Tatsache, dass Gase sich niemals wie ein Festkörper<br />
verhalten. Mit den Rotorblättern wird Luft ´umgerührt´,<br />
ohne dass eine saubere Strömung zustande kommen<br />
könnte.<br />
Darum habe ich vorgeschlagen, über einer gewölbten<br />
Kappe ´künstlichen Wind´ zu erzeugen, der als<br />
dünner <strong>und</strong> flächiger Strahl den atmosphärischen<br />
Luftdruck oben abschirmt, während relativ ruhige Luft<br />
am Boden das Fahrzeug anhebt. Analog zur obigen<br />
Berechnung der A380 ergibt sich, dass dieses Gerät<br />
mit einer Leistung <strong>und</strong> einem Verbrauch vergleichbar<br />
zum Pkw zu betreiben ist. Eine Version dieses<br />
Fahrzeugs habe ich in Anlehnung an Bilder aus<br />
Vedischen Schriften konzipiert (siehe Bild 05.14.08,<br />
Kapitel 05.07. ´Sog-Hubschrauber´). Eine andere<br />
Version bot sich an durch eine besonders geeignete Pumpe zur Erzeugung der notwendigen<br />
Strömung über der Kappe (siehe Bild 05.14.09, Kapitel 05.11. ´Spiral-Kanal-Motor´).<br />
Es dürfte unmittelbar einleuchtend sein, dass Strömung über einer ´ruhenden´, r<strong>und</strong>en <strong>und</strong><br />
gekrümmten Fläche sehr viel besser zu organisieren ist als an permanent verstellten Rotorblättern mit<br />
ihrem permanenten Wechsel mit <strong>und</strong> gegen die Flugrichtung. Entsprechend einfacher ist natürlich<br />
auch die Technik, entsprechend leichter sind diese an sich nützlichen Fluggeräte zu bauen<br />
(besonders wenn Motoren ohne Tank verwendet werden, siehe unten).<br />
100
Flugzeug NT<br />
Flugzeuge sind eigentlich fliegende Tanker, die A380 hat ein Startgewicht von r<strong>und</strong> 500 t - <strong>und</strong> 300<br />
davon sind Sprit. Davon unverhältnismäßig viel wird bereits beim Start verbraucht, wiederum weil das<br />
Flugzeug vorwiegend mechanisch nach oben geschoben wird, anstatt ´natürlichen´ Auftrieb per<br />
Sogwirkung zu nutzen. Dazu müsste auf möglichst großer Oberfläche Luft abgesaugt werden, d.h. die<br />
Triebwerke müssten oben hinten installiert sein. Dann aber wäre bei normalem Flug viel zu viel<br />
Auftriebskraft gegeben, also muss die Luft variabel von oben oder anteilig auch unten anzusaugen<br />
sein.<br />
Anstatt wie herkömmlich dünne <strong>und</strong> lange Röhren mit flachen <strong>und</strong> langen Tragflächen zu bauen, wird<br />
das völlig neue Design zukünftiger Flugzeuge einen breiten <strong>und</strong> flachen Kasten bilden mit kurzen<br />
Stummel-Flügeln zur Steuerung, mit Triebwerke im Heck integriert <strong>und</strong> den wesentlichen Steuer-<br />
Elementen oben hinten (siehe Bild 05.14.10, Kapitel 05.08. ´Flugzeug NT´). Die seltsamsten Gebilde<br />
können fliegen - aber dieses scheint allen gängigen Vorstellungen optimaler Flugzeuge zu<br />
widersprechen.<br />
Phänomenale Forellen<br />
Genauso scheint das Verhalten von Bachforellen oder Lachsen der bekannten Strömungslehre zu<br />
widersprechen: sie stehen bewegungslos in der Strömung <strong>und</strong> haben sogar die Fähigkeit meterhohe<br />
Wasserfälle zu überwinden, indem sie mitten durch den satten Strahl aufwärts schwimmen. Analog<br />
dazu müssten Flugzeuge durch ruhende Luft ohne motorischen Antrieb sich vorwärts bewegen<br />
können. Auf dieses Phänomen wies vor vier Generationen der große Naturforscher Viktor<br />
Schauberger hin <strong>und</strong> er versuchte mehrfache, diesen ´Forellen-Motor´ nachzubilden - ohne<br />
durchschlagenden Erfolg. Mir ist unverständlich, warum <strong>Physik</strong> <strong>und</strong> besonders Bionik diesen<br />
deutlichen Hinweis der Natur noch nicht einmal als Problemstellung erkannt haben.<br />
Die Energie molekularer Bewegungen ist im Prinzip nutzbar, weil statischer <strong>und</strong> dynamischer Druck<br />
komplementäre Größen sind <strong>und</strong> eine Verschiebung der Kräfte-Anteile leicht möglich ist, mit<br />
minimalem Aufwand oder gar nur mittels passiven Maßnahmen, aber immer nur per Sogwirkung. Am<br />
offenen Maul der Forelle liegt Staudruck an, das Wasser umströmt Kiemen vom Zentrum auswärts,<br />
also quer durch den Körper, letztlich fließt es durch Kiemenschlitze seitlich ab bzw. wird dort sogar<br />
durch schnelle Strömung außen am Rumpf ´abgesaugt´. Die Kiemen haben durch vielfache<br />
Verzweigung enorm große Oberfläche. Nur<br />
bei dieser Fischart sind die Kiemen so<br />
gebildet, dass alle nach vorn weisenden<br />
Seiten glatte Oberflächen <strong>und</strong> die nach<br />
hinten weisenden Seiten rauhe Oberflächen<br />
bilden.<br />
Staudruck-Motor<br />
Technisch ließe sich das z.B. nachbilden<br />
durch ein ´Sandwich´ von Platten mit gerillter<br />
Oberfläche, an den Vorderseiten längs zur<br />
Strömungsrichtung <strong>und</strong> an den Hinterseiten<br />
quer dazu. An den vorderen ´Sog-Seiten´<br />
fließt das Wasser schnell vorbei <strong>und</strong> an den<br />
hinteren ´Druck-Seiten´ langsamer, so dass<br />
unterschiedlich starker statischer Druck an<br />
beiden Seiten anliegt <strong>und</strong> diese Differenz<br />
stellt Vortrieb dar. Der vorn am Körper<br />
anliegende Staudruck stellt Widerstand dar,<br />
aber durch Umlenkung quer zum Körper <strong>und</strong><br />
Führung durch ´Sandwich-Blöcke´ mit<br />
vielfach größerer Oberfläche liefern z.B. drei<br />
Quadratmeter Frontfläche schon bei 100<br />
km/h eine halbe Tonne Schub (siehe Bild<br />
05.14.11, Kapitel 05.09. ´Staudruck-Motor´).<br />
Das Design neuer Flugzeuge wird so breit angelegt sein, weil der Widerstand durch anliegenden<br />
Staudruck durch diesen ´Vortriebs-Motor´ kompensiert bzw. in Schub transferiert wird. Teile der<br />
anstehenden Luft fließen dabei durch den Körper <strong>und</strong> die Strömung wird so geführt, dass das<br />
101
Verhältnis von statischem zu dynamischem Druck an vielfach größerer Oberfläche in Vorschub<br />
umgewandelt wird. Die Leistung dieses Vortriebs-Motors wird also durch rein ´passive´ Maßnahmen<br />
erreicht. Forellen beherrschen diese Technik - vielleicht auch bald <strong>Physik</strong>er <strong>und</strong> Techniker. Die<br />
Bedeutung dieses Verfahrens dürfte leicht erkennbar (der Spritverbrauch von Flugzeugen wird<br />
drastisch reduziert), also einiger Aufwand für Forschung <strong>und</strong> Entwicklung lohnend sein.<br />
Tornado-Motor<br />
Die Problematik des Fliegens nahm in<br />
diesem Abschnitt großen Raum ein, viel<br />
wichtiger jedoch ist die Nutzung molekularer<br />
Bewegung zur Erzeugung stationär<br />
verfügbarer Energie - <strong>und</strong> nebenbei<br />
wiederum zum Betrieb anderer Fahrzeuge.<br />
Wiederholt sollen Erfinder z.B. ihr Auto mit<br />
selbst gebauten Motoren betrieben haben,<br />
ohne Verbrauch herkömmlicher<br />
Energieträger, aber meist werden solche<br />
Möglichkeiten bezweifelt (allein schon<br />
pauschal wegen des ´offiziellen Verbots von<br />
Perpetuum Mobile´).<br />
Als ich die Geschichte von Richard Clem<br />
(<strong>und</strong> der von Hans Mazenauer) erfuhr, war<br />
ich dagegen höchst erfreut, weil sie ´meine´<br />
Erfindung einer ´Potential-Drall-Pumpe´<br />
schon Jahre zuvor analog gebaut <strong>und</strong><br />
praktisch erprobt hatten.<br />
Ich bin darum absolut überzeugt, dass Richard Clems Motor funktionsfähig war, dass er ihn<br />
Automobilherstellern zeigte, dass die ihn so gut befanden - dass Clem vorzog fortan zu schweigen. Es<br />
gibt diesen Motor, er ist großen Konzernen bekannt (wenngleich vermutlich noch immer nicht bekannt<br />
ist, warum dieser Motor funktioniert, zumindest sind bekannte Erklärungsversuche im Internet kaum<br />
zutreffend). Meine logisch klare Erklärung ist im Internet aber schon seit fast zehn Jahren frei<br />
verfügbar.<br />
Ein Tornado ist ein selbst-beschleunigendes Wirbelsystem, das aus einem Stapel von Luft-Scheiben<br />
besteht, die von unten nach oben zunehmend schneller drehen. Diese Scheiben können in den<br />
Kanälen eines kegelförmigen Rotors nachgebildet werden, wobei die Kanäle nach außen offen sind<br />
<strong>und</strong> entlang der Gehäusewand gleiten. Dieses System arbeitet wie eine normale Radialpumpe, in<br />
welchem jedoch zusätzliche Drallströmung per Haftreibung am Gehäuse generiert wird. Die<br />
Haftreibung stellt nur geringen Widerstand dar <strong>und</strong> kostet nur wenig Energie-Einsatz, während die<br />
gesamte kinetische Energie des zusätzlichen Dralls frei verfügbar ist.<br />
Dieses Prinzip zur Nutzung der Sogwirkung von schneller Drehbewegung gegenüber langsamerer<br />
Drehbewegung (obigem ´Stapel von Luft-Scheiben´) kann technisch auf vielfältige Weise ausgeführt<br />
werden (siehe Bild 05.14.12, Kapitel 05.10. ´Tornado-Motor´). Dieses Prinzip kann als offenes System<br />
konzipiert werden oder bevorzugt als geschlossener Kreislauf. Als Arbeitsmedium bietet sich<br />
Flüssigkeit an, bevorzugt ein Öl, so dass aufgr<strong>und</strong> dessen hoher Dichte nur relativ kleine Bauvolumen<br />
erforderlich sind.<br />
Ich habe im Laufe der Zeit viele theoretische Behauptungen aufgestellt (die bislang oft nur punktuell<br />
bestätigt wurden), Mazenauers Motor jedoch lief selbst-beschleunigend hoch bis zur Zerstörung <strong>und</strong><br />
Clems Motor lief zuverlässig. Nach Kenntnis der entscheidenden Effekte können solche Maschinen<br />
nun in weit besseren Versionen gebaut werden, mit praktisch beliebiger Leistung, ohne jeden<br />
Verbrauch herkömmlicher Energie-Träger. Mit diesem System zur Nutzung molekularer Bewegung<br />
kann die gegenwärtige Energie-Problematik binnen kurzer Zeit komplett gelöst werden, ohne jeden<br />
Schaden für die Umwelt.<br />
102
Spiral-Kanal-Motor<br />
Voriger Motor bildet also die Sogwirkung scheibenförmiger Bewegungen nach, während Wirbelstürme<br />
im Prinzip zylinderförmige Bewegungen darstellen. Die Selbstbeschleunigung von Wirbelstürmen<br />
ergibt sich aus permanentem seitlichem Zustrom in eine existierende schnellere Bewegung hinein.<br />
Auch dieses Bewegungsprinzip kann maschinell nachgebildet werden (siehe Bild 05.14.13, Kapitel<br />
05.11. ´Spiral-Kanal-Motor), wiederum in diversen Bauformen.<br />
Im Prinzip sind Kanäle im Gehäuse angelegt, im Drehsinn<br />
des Systems außen-vorwärts weisend, mit offener Seite zum<br />
Rotor hin. Im Rotor sind Kanäle spiegelbildlich anzulegen,<br />
die zumindest teilweise zum Gehäuse hin offen sind. Beide<br />
Kanäle überschneiden sich im Raum nahezu rechtwinklig,<br />
nach außen hin auf zunehmend längeren Abschnitten <strong>und</strong><br />
zunehmend schneller - ideale Voraussetzungen für die<br />
Entfaltung von Sogwirkung.<br />
Der Rotor arbeitet zunächst wie eine Radialpumpe, an den<br />
Sogseiten der Kanäle kann jedoch Fluid von den<br />
Gehäusekanälen her nachfließen. Aufgr<strong>und</strong> Sog-Effekts<br />
ergeben sich in beiden Kanälen Strömungen, die nach<br />
außen hin zunehmende Geschwindigkeit, Dichte <strong>und</strong><br />
Ordnung aufweisen. Die Kanäle können auch ganz offen<br />
sein zu den Gehäusekanälen hin, nur als zahnförmige<br />
Vertiefungen spiralig um einen kegelförmigen Rotor<br />
verlaufend, so dass Fluid praktisch nur in Richtung<br />
zurückweichender Sogseiten fallen wird.<br />
Nur eine anfängliche Strömung muss mechanisch erzeugt<br />
werden, die wesentliche kinetische Energie ergibt sich<br />
jedoch autonom aus der Ordnung der Vektoren molekularer Bewegung. Die kinetische Energie der<br />
generierten Strömung ist frei verfügbar, z.B. kann diese über die gekrümmte Kappe eines ´Sog-<br />
Hubschraubers´ geführt werden oder die Strömung kann durch eine nachgeschaltete Turbine in<br />
mechanisches Drehmoment umgesetzt werden. Diese Konzeption erinnert an Schaubergers<br />
Repulsine, im Gegensatz zu dieser sind beim Spiral-Kanal-Motor jedoch die entscheidenden<br />
Bewegungsprozesse unmittelbar umgesetzt bei sehr viel einfacherer Bauweise.<br />
Es ist selbstverständlich, dass in einen Bereich relativer Leere hinein die Partikel eines Fluids<br />
strömen. Es ist selbstverständlich, dass diese relative Leere auf kreisförmiger Bahn fortlaufend leicht<br />
zu generieren ist, z.B. allein indem Flüssigkeiten aufgr<strong>und</strong> Fliehkraft nach außen drängen. Es ist<br />
allgemein bekannt, dass schnellere Strömungen ebenfalls ´Sog-Wirkung´ auf benachbarte langsamere<br />
Strömungen ausüben, dass Strömungen immer zur schnelleren Seite hin gebeugt werden (darum<br />
zurückweichend gekrümmte Flächen einzusetzen sind). In obigem Tornado-Motor werden diese<br />
bekannten Effekte ´scheibenweise´ in den Kanälen umgesetzt, während bei diesem Spiral-Kanal-<br />
Motor diese Effekte mehr flächig angewandt werden. Beide Maschinen arbeiten mit minimalem<br />
Energie-Einsatz <strong>und</strong> schaffen vielfach höheren Nutzen nur indem zeitweilig die ansonsten chaotische<br />
molekulare Bewegung in gerichtete Strömungen ´kanalisiert´ wird (<strong>und</strong> nach Nutzung der Strömung<br />
fallen die Bewegungsmuster wieder zurück in den ganz normalen Status wie zuvor).<br />
Thermodynamik<br />
Ich habe mich immer vehement dagegen gewehrt, dass bei Anwendungen ´Freier Energie´ die<br />
Thermodynamik eine Rolle spielen könne. Die Hauptsätze der Thermodynamik werden vorwiegend<br />
als ´Alibi´ missbraucht zur Rechtfertigung geringer technischer Effizient, einfach weil Wärmeverluste<br />
damit als unvermeidlich gelten. ´Wärmegewinn´ z.B. mittels Wärmepumpen wird dagegen keine große<br />
Bedeutung beigemessen, weil Wärme als ´minderwertige´ Energie eingestuft wird. Andererseits wird<br />
z.B. behauptet, dass die enorme Energie-Freisetzung in Wirbelstürmen aus tropischer Aufheizung<br />
resultiert (obwohl Wirbelsysteme auch ohne Hitze <strong>und</strong> Feuchte zustande kommen). Überall aber wo in<br />
Experimenten ´zusätzliche´ Energie auftaucht, wird als Quelle wiederum die Umweltwärme vermutet.<br />
Wegen dieser klischeehaften Vorstellungen habe ich bislang negiert, dass Freie Energie etwas mit<br />
Thermodynamik zu tun hat <strong>und</strong> hervor gehoben, dass es sich bei diesen Anwendungen nicht um die<br />
103
Umwandlung von ein bißchen Wärme handelt. Andererseits hatte ich verbal schon oft beschrieben,<br />
dass <strong>und</strong> warum per Sog geordnete Strömungen entstehen <strong>und</strong> darin die Partikel relativ parallel <strong>und</strong><br />
nahe beieinander in ähnliche Richtungen fliegen (also Dichte <strong>und</strong> Geschwindigkeit = Wärme involviert<br />
sind). Aber jetzt erst ist mir gelungen, die Sachverhalte auch graphisch <strong>und</strong> logisch schlüssig<br />
darzustellen (siehe Bild 05.14.14, Kapitel 05.13. ´Explosion / Implosion´).<br />
Bei allen Anwendungen von Druck bewegt sich<br />
eine ´Wand´ vorwärts gegen Fluid, beispielsweise<br />
Kolben im Zylinder oder Schaufeln einer<br />
Pumpe. Partikel fliegen mit normaler molekularer<br />
Geschwindigkeit gegen die Wand, werden<br />
reflektiert <strong>und</strong> fliegen beschleunigt zurück, was<br />
gleichbedeutend mit erhöhter Wärme ist. Da die<br />
Wand plus beschleunigte Partikel fortwährend in<br />
Bereiche bislang nicht tangierten Fluids<br />
vorrücken, bildet sich ein Stau, was gleichbedeutend<br />
mit erhöhtem statischen Druck ist.<br />
Die Anwendung von Druck auf ein Fluid bedeutet<br />
also Produktion von Wärme <strong>und</strong> zugleich<br />
unvermeidbar auch Produktion von Druck, womit<br />
der Widerstand gegen die Wand im Quadrat zu<br />
ihrer Geschwindigkeit anwächst. Das ist gängige<br />
Technik, egal ob bei der Produktion von Pressluft<br />
<strong>und</strong> allen auf Verbrennung basierenden<br />
Prozessen. Bei offenen Systemen verpufft die<br />
produzierte Wärme total in die Umgebung, bei<br />
geschlossenen Systemen unweigerlich<br />
zumindest ein Teil davon.<br />
Auch bei Anwendung von Sog fliegen Partikel<br />
mit normaler molekularer Geschwindigkeit gegen vorige ´Wand´, die jedoch gleichzeitig zurück weicht,<br />
d.h. erst verspätet getroffen wird. Reflektierte Partikel fliegen mit entsprechend reduzierter<br />
Geschwindigkeit zurück, was gleichbedeutend ist mit geringerer Wärme. Aus Anwendung von Sog<br />
resultiert also Abkühlung bzw. relative Kälte - <strong>und</strong> diese langsamen Partikel fliegen weniger weit je<br />
Zeiteinheit, d.h. beanspruchen weniger Volumen bzw. deren Dichte ist entsprechend höher.<br />
In beiden Situationen wird also Strömung produziert, letztlich entsprechend zur Geschwindigkeit der<br />
Wandbewegung. Aber die Geschwindigkeit kommt einmal zustande aus erhöhter Wärme mit<br />
erhöhtem Bedarf an Volumen (<strong>und</strong> da dieses nicht verfügbar ist, zugleich mit erhöhtem Gegendruck-<br />
Widerstand). Bei Sog dagegen wird Raum zur Verfügung gestellt, in den hinein Partikel fast<br />
ungehindert fallen können, weil die Geschwindigkeit der reflektierten Partikel verzögert wird, ihre<br />
erhöhte Dichte fortwährend neues ´Teil-Vakuum´ darstellt (wobei jede schnelle Strömung gegenüber<br />
langsamer Strömung die gleiche Funktion wie diese ´zurückweichende Wand´ erfüllt).<br />
Produktive Kälte<br />
Ich stelle nun also fest, im Gegensatz zu meinen früheren Aussagen: ja, es ist Thermodynamik<br />
involviert. Der geringere Volumensbedarf der ´abgekühlten´ Partikel wird in geschlossenen Systemen<br />
nicht genutzt - <strong>und</strong> daraus resultiert der generelle Wärmeverlust nach den Erfahrungssätzen der<br />
Thermodynamik. In obigen offenen Systemen wird dieser Verlust jedoch ausgeglichen durch seitlichen<br />
Zufluss ´neuer´ Partikel - <strong>und</strong> daraus ergibt sich die erhöhte Masse, Dichte, Ordnung <strong>und</strong> kinetische<br />
Energie der per Sog generierten Strömungen. In Kenntnis dieses Sachverhalts kann aber auch in<br />
geschlossenen Kreisläufen mit Soganwendung diese (zulasten statischen Drucks) erhöhte kinetische<br />
Druckenergie für externe Zwecke genutzt werden.<br />
Diese Sicht der Thermodynamik ist also konträr zur geläufigen Interpretation <strong>und</strong> ergibt konträre<br />
Schlussfolgerung: man muss Kälte schaffen, um erhöhte Dichte zu erzeugen <strong>und</strong> zugleich Strömung<br />
in die damit generierte relative Leere hinein zu gewinnen, mit im Quadrat zur Geschwindigkeit<br />
fallendem Widerstand, sprich im Idealfall mit null Energie-Einsatz (siehe obige rein passive<br />
Maßnahmen z.B. gekrümmter Flächen).<br />
104
Das ist genau was vor vielen Jahren Viktor Schauberger oftmals beschwörend sagte (weil er die<br />
Umweltprobleme exakt voraus sah): Explosions-Technologie (die Anwendung von Verbrennung, Hitze<br />
<strong>und</strong> Druck) ist zerstörerisch weil naturwidrig, Implosions-Technologie (Schaffung relativer Leere, Kälte<br />
<strong>und</strong> Sog) ist aufbauend weil naturkonform. Explosions-Technologie ist widersinnig (weil Widerstand im<br />
Quadrat anwächst), nur mittels Implosions-Technologie ist Mehrwert zu erreichen (weil Widerstand im<br />
Quadrat sinkt). Erst jetzt habe ich diese Art produktiver Kälte richtig erfassen - <strong>und</strong> hoffentlich nun<br />
verständlich darstellen können.<br />
Projekt >100<br />
Diese Energie molekularer Bewegung ist gegeben <strong>und</strong> frei verfügbar, fortwährend <strong>und</strong> unbegrenzt.<br />
Sie offenbart sich in selbst-organisierenden <strong>und</strong> selbst-beschleunigenden Wirbelsystemen der<br />
Hurrikane <strong>und</strong> Tornados, aber z.B. auch bei Kavitation. Es gilt diese Kräfte einer Nutzung zuzuführen,<br />
nicht wie bei vorigen Erscheinungen als ´Betriebsunfall´ oder nur ´zufällig´ mit Erfindung der<br />
Tragflächen, sondern als gesteuerte kontinuierliche Prozesse in vielfältigen Anwendungen, mit<br />
minimalem Energie-Einsatz <strong>und</strong> extrem hoher Ausbeute, mit Wirkungsgrad nicht nahe 100 Prozent,<br />
sondern vielfach höherem.<br />
Man darf sich nicht mehr begnügen mit (falsch verstandenem) Gesetz der Energie-Konstanz <strong>und</strong><br />
unabdingbaren Thermodynamik-Wärmeverlusten <strong>und</strong> darf nicht ´glücklich´ sein darüber, dass alle<br />
Formeln theoretisch sauber diese beweisen <strong>und</strong> durch entsprechend angelegte Technik<br />
logischerweise bestätigt werden. Es muss generell das ´Projekt >100´ angegangen werden <strong>und</strong><br />
Explosions- durch Implosions-Technologie vollständig ersetzt werden. In vorstehenden Kapiteln sind<br />
schon ausreichend Vorschläge zur technischen Umsetzung angeführt - <strong>und</strong> wenn diese Sichtweise<br />
von Fachleuten aufgenommen wird, werden natürlich noch viel bessere Maschinen zu bauen sein. In<br />
wenigen Jahren kann die problematische Energie-Situation überw<strong>und</strong>en, der sinnlose Verbrauch<br />
wertvoller Resourcen gestoppt werden, der Energiebedarf durch dezentrale stationäre Einheiten<br />
gedeckt werden <strong>und</strong> selbst Fahrzeuge zu Land, Wasser oder Luft werden ohne herkömmliche<br />
Energieträger zu bewegen sein.<br />
Dieses ´Projekt >100´ ist Aufgabe von Politik, Gesellschaft, Wissenschaft <strong>und</strong> Wirtschaft <strong>und</strong> ich kann<br />
mit meinen begrenzten Fähigkeiten <strong>und</strong> Neigungen dazu nicht weiter betragen. In ein oder zwei<br />
Jahren jedoch werde ich diese Erkenntnisse aus der Bewegung der Teilchen-Welt in übertragenem<br />
Sinne auch für die Darstellung der <strong>Äther</strong>-Bewegungen formulieren können - <strong>und</strong> analoge<br />
Nutzungsmöglichkeiten vorschlagen - vermutlich wiederum analog zur Anwendung von Sog.<br />
Diese vagen ´Aussichten´ dürfen aber keinesfalls davon abhalten, konsequent voriges ´Projekt >100´<br />
anzugehen, weil unsere reale Handlungs-Welt nun einmal diese Teilchen-Welt ist. Wiederum<br />
handhaben wir darin vorwiegend die ´festen´ Teile, bei welchen allerdings unabdingbar die Gesetze<br />
der Mechanik gelten <strong>und</strong> in welcher Bewegung nur per Druck zustande kommen kann. Im Gegensatz<br />
zu Festkörpern kann die interne Dynamik der Flüssigkeiten <strong>und</strong> Gase von ´außen´ beeinflusst <strong>und</strong><br />
nach außen wirksam werden, durch das ´Spiel´ des Austausches zwischen statischen <strong>und</strong><br />
dynamischen Druckkräften. Darum sind diese Medien geeignet, unseren primären Bedarf an<br />
kinetischer Energie zu liefern, per Sog-Anwendung mit mehr Nutzen als Aufwand, ohne jeden<br />
Schaden für die Umwelt. Anschließend kann diese Energie in beliebige sek<strong>und</strong>äre Form transformiert<br />
werden, dann erst mit den Einschränkungen unvermeidlicher Verluste. Mir scheint dieser Ansatz<br />
einleuchtend <strong>und</strong> sinnvoll.<br />
105