DE102016012062B4

DE102016012062B4 - Verfahren und Vorrichtung zur elektromagnetischen Schuberzeugung mit Partikeln

Info

Publication number: DE102016012062B4
Application number: DE102016012062.2A
Authority: DE
Inventors: Cedric Oette; Kevin Deese
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-04
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: DE102016012062A1

Abstract

Verfahren zur Erzeugung einer gerichteten Kraft, bei dem Luft oder ein anderes Medium (2) zur Erzeugung der Kraft verwendet wird, indem Partikel (8) elektromagnetisch beschleunigt werden und durch diese Partikel die Luft oder das andere Medium (2) gerichtet verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (8) in einem Kreislauf beschleunigt werden.

Description

Antriebskraft wird heute nicht nur im automobilen Bereich, sondern auch im Bereich des Fliegens vorwiegend durch fossile Brennstoffe gewonnen. Vor dem Hintergrund des europäischen „Flightpath-Programms“, das dafür sorgen soll, dass bis zum Jahr 2050 die CO₂-Emissionen zum Wert von 2000 um 75 Prozent reduziert werden, sehen sich Hersteller von Flugzeugen und von Flugzeugtriebwerken vor der Aufgabe, den Flugzeugantrieb zu elektrifizieren. Erste Forschungen und Entwicklungen liegen bereits vor. So hat der europäische Luftfahrtkonzern Airbus 2014 das elektrisch betriebene Flugzeug E-Fan vorgestellt, das für den Antrieb zwei Mantelpropeller verwendet [1]. Die NASA veröffentlichte 2014 Untersuchungen zum hybridangetriebenen Flugzeug GL-10 Greased Lightning [2]. Bei diesem Flugzeug werden zehn Propeller an schwenkbaren Flügeln angebracht, so dass ein Senkrechtstart möglich ist. Die Propeller werden elektrisch angetrieben, während zwei Dieselmotoren für den Antrieb der Generatoren verwendet werden. Auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung Berlin 2014 hat Airbus ein Konzept für ein elektrisch betriebenes Passagierflugzeug für bis zu 80 Passagiere veröffentlicht, das ebenfalls über Mantelpropeller angetrieben werden soll [3]. Airbus hat zu diesem Thema angekündigt, mit Siemens gemeinsam an der Weiterentwicklung des elektrischen und hybriden Flugzeugantriebs zu arbeiten [4].
Andere Konzepte sollen alternativ zu schweren Akkus Brennstoffzellen zur Energiegewinnung verwenden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat hierzu 2015 begonnen, am viersitzigen Brennstoffzellenflugzeug HY4 zu arbeiten [5]. Eine weitere Möglichkeit der Energiegewinnung stellen Solarzellen dar. Solarflugzeuge, die mit Solarzellen ausgerüstet sind, gibt es schon seit längerer Zeit. Sie bieten gute Möglichkeiten für unbemannte Langzeiteinsätze, beispielsweise als Kommunikationsplattform.
Die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung stellt einen alternativen elektrischen Antrieb dar.
In ist eine mögliche Vorrichtung zur Anwendung des angegebenen Verfahrens abgebildet. Ein Medium wird im Hauptströmungskanal 7 durch ein weiteres nicht zusammenhängendes Treibmedium 8 beschleunigt. Das Treibmedium besteht aus Partikeln, die in einem Kreislauf durch Kraftübertragung Luftpakete 2 beschleunigen sollen.
Das Prinzip zur Beschleunigung der Massen basiert auf der Offenlegungsschrift DE 2856558 A1 . Durch die Wechselwirkung mit einer elektromagnetischen Spule sollen in der Anordnung zur Beschleunigung von Massen mit einem Durchmesser größer 2 mm beispielsweise scheiben- oder ringförmig geformte Massen aus elektrisch leitfähigem Material oder auch dielektrischem Medium beschleunigt werden. Sowohl die Ausgangslage als auch der Beschleunigungsweg liegen im Allgemeinen auf der Achse der Spule. Die benötigte Energie zur Beschleunigung der Masse kann z. B. aus Kondensatorbatterien bereitgestellt werden, wobei der elektrische Kreiswiderstand R so klein wie möglich zu halten ist. Die Erregerspule, die z. B. zylindrisch, kegel- oder spiralförmig gewickelt sein kann, verursacht Wirbelströme im zu beschleunigenden und elektrisch leitenden Medium. [6]
Die auf dem Mitnehmer wirkende Axialkraft ist proportional zum Produkt der fließenden Ströme der vorgegebenen Spulengeometrie, dabei ist die Beschleunigung der Teilchen (im Paket) umgekehrt proportional zu seiner Gesamtmasse. Die elektrische Leitfähigkeit des Materials charakterisiert die Fähigkeit, einen induzierten Strom zu erzeugen. Dabei lässt sich aus dem Quotienten der elektrischen Leitfähigkeit und der Dichte der Teilchen die Beschleunigung bestimmen. Nähere Details sind in der Offenlegungsschrift DE 2856558 A1 nachzulesen. [6]
Die Partikel 8 sollen dabei einige Bedingungen erfüllen. Sie sollen für einen möglichst großen Temperaturbereich um den Nullpunkt weitestgehend beständige Eigenschaften aufweisen. Die wichtigste Bedingung ist die elektrische Leitfähigkeit, die so hoch wie möglich zu wählen ist und ähnliche oder höhere Werte wie Eisen oder Aluminium aufweisen muss. Des Weiteren bedarf es einer besonders niedrigen Dichte des Materials, wie sie z. B. von aufgeschäumtem Aluminium bekannt ist. Zudem ist auf eine besonders hohe Oberfläche zu achten, die wiederum durch den daraus resultierenden hohen Formwiderstand der Partikel eine bessere Kraftübertragung auf das zu treibende Medium 2 erlauben.
Die Partikel werden in einem Kreislauf gehalten und an strategischen Stellen über elektromagnetische Spulen 6 beschleunigt. Über die Impulsinduktion können auch nicht ferromagnetische Materialien eine Wechselwirkung mit der Spule eingehen. Durch das Erzeugen von Wirbelströmen wird ein elektromagnetisches Feld dem erzeugenden Ursprungsfeld entgegengesetzt. Die benötigten Beschleunigungsspulen 6 sind hierfür an strategischen Positionen anzubringen, so dass das Treibmedium 8 in den Rückführkanälen 3 beschleunigt werden kann. Um kurze Energieimpulse des Motors soweit wie möglich in ihrem Energiebedarf zu senken, müssen die Rückführkanäle 3 so viel Strecke wie möglich bereitstellen. Um den Wegbedarf für die Beschleunigung des Treibmittels 8 zu optimieren, werden möglichst viele Kanäle 3 benötigt. Die Kanäle sind gleichmäßig um den Hauptbeschleunigungskanal 7 anzuordnen, um die wirkenden Beschleunigungskräfte bestmöglich zu kompensieren.
Die Partikel 8 sollen im System in einem Kreislauf geführt werden. Im Hauptströmungskanal 7 wird die Energie der Partikel 8 durch den Formwiderstand an das zu beschleunigende Medium 2 übertragen. Kurz vor dem Austrittspunkt 1 werden die Partikel 8 vom zu beschleunigenden Medium 2 separiert. Dies wird über leistungsstarke elektromagnetische Spulen 6 an den Öffnungen der jeweiligen Rückführkanäle 3 ermöglicht.
Ein weiterer wichtiger Aspekt für die effiziente Beschleunigung des Mediums 2 ist das Führen der Partikel 8 in Packungen, d. h. es soll. eine möglichst dichte Kompression der Partikel 8 erfolgen, die gleichzeitig wiederum den Durchmesser der Kanäle weitestgehend gleichmäßig ausfüllen müssen.
Zu den Anwendungsgebieten zählt der bereits oben erwähnte Flugzeugbereich. Hier wird Luft mit Hilfe der Partikel komprimiert und erzeugt beim Austreten aus dem Hauptbeschleunigungskanal 7 einen Schub. Weitere Anwendungsfelder sind z. B. der U-Boot- oder Schifffahrts-Bereich, in dem Wasser anstelle von Luft beschleunigt wird und durch den Ausstoß des Wassers ein Antrieb des U-Bootes entsteht. Auch ist die Verwendung im KFZ-Bereich eine denkbare Möglichkeit.
Bezugszeichenliste

1.: Konfusor
2.: Komprimiertes Treibmedium
3.: Rückführkanal/Rückführkanäle
4.: Ansaugöffnung
5.: symmetrisch logische Fortführung der Rückführ- und Beschleunigungs-Kanäle
6.: Elektromagnetische Spule/Spulen
7.: Hauptbeschleunigungskanal
8.: Treibmedium

[1] http://www.airbusgroup.com/airbusgroup/int/en/corporate-social-responsibility/airbus-e-fan-thefuture-of-electric-aircraft/Programme.html, abgerufen am 30.8.2016
[2] http://www.nasa.gov/aero/testing-electric-propulsion.html, abgerufen am 30.8.2016
[3] http://www.golem.de/news/airbus-e-concept-das-linienflugzeug-wird-elektrisch-1405-106638.html, abgerufen am 30.8.2016
[4] http://www.airbusgroup.com/int/en/news-media/press-releases/Airbus-Group/Financial_Communication/2016/04/20160407_Airbus-Group_MoU_Siemens.html, abgerufen am 30.8.2016
[5] http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10081/151_read-15429/#/gallery/22059, abgerufen am 30.8.2016
[6] Igenbergs, Eduard, Prof. Dr.-Ing., 8000 München, Erfinder und Anmelder; Kuczera, Heribert, Dipl.-Ing., 8900 Ausgsburg, Erfinder und Anmelder; Lell, Peter, Dipl.-Ing.,8000 München, Erfinder und Anmelder. Anordnung zur wirbelstrominduzierten Beschleunigung von kleinen Massen und Staub. Deutsche Offenlegungsschrift DE 2856558 A1 . Offenlegungstag 03.07.80.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer gerichteten Kraft, bei dem Luft oder ein anderes Medium (2) zur Erzeugung der Kraft verwendet wird, indem Partikel (8) elektromagnetisch beschleunigt werden und durch diese Partikel die Luft oder das andere Medium (2) gerichtet verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (8) in einem Kreislauf beschleunigt werden.
Verfahren zur Erzeugung einer gerichteten Kraft, bei dem Luft oder ein anderes Medium (2) zur Erzeugung der Kraft verwendet wird, indem Partikel (8) elektromagnetisch beschleunigt werden und durch diese Partikel die Luft oder das andere Medium (2) gerichtet verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer oder mehreren Ansammlungen die Luft oder das andere Medium (2) verdrängen.
Verfahren zur Erzeugung einer gerichteten Kraft, bei dem Luft oder ein anderes Medium (2) zur Erzeugung der Kraft verwendet wird, indem Partikel (8) elektromagnetisch beschleunigt werden und durch diese Partikel die Luft oder das andere Medium (2) gerichtet verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte gerichtete Kraft dadurch eingestellt wird, dass die Menge, Anordnung und/oder Geschwindigkeit der Partikel variiert wird.
Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Röhre (7) mit einem Rückführkanal oder mehreren Rückführkanälen (3), jeweils umgeben mit elektromagnetischen Spulen (6), welche die Partikel (8) in dem einen Rückführkanal oder in den mehreren Rückführkanälen (3) derart beschleunigen, dass diese sich durch die Röhre (7) bewegen, damit Luft oder ein anderes Medium (2) aus der Röhre (7) ausgestoßen wird, besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (8) am Ende der Röhre (7) durch den einen Rückführkanal oder die mehreren Rückführkanäle (3) zum Anfang der Röhre (7) zurück transportiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Behälter, in dem die Partikel (8) bei Inaktivität oder Nichtnutzung aufbewahrt werden können.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (8) aus Material mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften wie Aluminium bestehen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetischen Spulen (6) aus Aluminium oder einer Legierung mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften bestehen.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Röhre (7) ein Konfusor (1) angebracht ist.