DE311416C - - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 3. MAI 1919ISSUED ON MAY 3, 1919

Der Wind hat eine durchaus wellige und turbulente Struktur. Nicht nur die Geschwindigkeit ändert sich beständig, sondern . noch intensiver die Richtung. Die Luftpartikelchen oszillieren in allen seitlichen (transversalen) Richtungen in großen Winkeln bis 40 bis 50⁰ und dabei vielemal in einer Sekunde, wie man leicht an Fahnen verschiedener Größe beobachten kann.The wind has a very wavy and turbulent structure. Not only does the speed change constantly, but also. the direction even more intense. The air particles oscillate in all lateral (transversal) directions at large angles of up to 40 to 50 ⁰ and many times in one second, as can easily be seen on flags of different sizes.

Die Wasserpartikelchen schwingen bei der Wellenbewegung beständig auf und nieder, Kreise und Ellipsen beschreibend.The water particles constantly swing up and down with the wave movement, Describing circles and ellipses.

Beim Vortreiben eines Körpers in Luft oder in Wasser werden die Partikelchen gewaltsam zur Seite geschoben. Diese umfließen den Körper von vorn nach hinten, .aber nicht in sanften Stromlinienbahnen, wie gewöhnlich angenommen wird, sondern bilden meistenteils Wellen und Wirbel.When a body is propelled in air or in water, the particles become violent pushed aside. These flow around the body from front to back, but not in gentle streamlines, like usually assumed, but mostly form waves and eddies.

Die Erfindung bezweckt ein Aufsammeln bzw. eine Wiedergewinnung der Energie in diesen und ähnlichen Fällen vermittels einer großen Anzahl kleiner empfindlicher, elastischer Plättchen oder mehrerer schmaler Querstreifen, welche mit ihren vorderen Rändern unbeweglich angeordnet sind, aber sonst frei in der Bewegungsrichtung liegen. Im Gegensatz zur Strömungsenergie kommen dabei hauptsächlich die transversalen Schwingungen oder seitlichen Abweichungen der Partikelchen von ihrer Bahn in Betracht.The invention aims to collect or recover the energy in these and similar cases by means of a large number of small, sensitive, elastic ones Platelets or several narrow transverse stripes, which are arranged immovably with their front edges, but otherwise lie freely in the direction of movement. In contrast to flow energy come mainly the transverse vibrations or lateral deviations of the Particles from their orbit into consideration.

Die Fig. 1, 2, 3 und 5 zeigen solche energiesammelnden Plättchen e b schematisch im Durchschnitt von vorn nach hinten, die Fig. 2, 4 und 6 in Draufsicht, an dünnen Stäbchen α oder am Körper befestigt. In den Fig. 2 bis 9 sind einige Fälle schematisch dargestellt, wo diese Plättchen e b praktische Anwendung finden können.1, 2, 3 and 5 show such energy-collecting platelets eb schematically on average from front to back, FIGS. 2, 4 and 6 in plan view, attached to thin rods α or on the body. In FIGS. 2 to 9, some cases are shown schematically where these platelets eb can be used in practice.

Fig. 2 zeigt einen Flugkörper oder Wasserfahrzeug, Fig. 2 shows a missile or watercraft,

Fig. 4 einen Flügel oder eine Tragfläche, beide in Draufsicht.4 shows a wing or a wing, both in plan view.

Fig. 3 ist der vergrößerte Längsschnitt der letzteren nach v-l, und Fig. 5 nach q-z. Fig. 3 is the enlarged longitudinal section of the latter after vl, and Fig. 5 after qz.

Fig. 6 zeigt in Draufsicht den Radkörper eines Wind- bzw. Wellenmotors, welcher durch die Plättchen α & in Gang gesetzt wird.Fig. 6 shows a plan view of the wheel body of a wind or wave motor, which is set in motion by the platelets α &.

Fig. 7 und 8 zeigen einen Wellenmotor, alle im vertikalen Durchschnitt. 5"Figures 7 and 8 show a shaft motor, all in vertical section. 5 "

Die kleinen elastischen Plättchen a b werden mit ihrem vorderen, gewöhnlich dickeren . Teile e entweder unmittelbar an dem betreffenden Körper von genügender Masse befestigt (Fig. 2 und 3) oder durch geeignete Zwischenteile, wie Rahmen, Rippen oder Stäbchen a, a' (Fig. ι und 2) und g α (Fig. 4) mit demselben verbunden. Die Befestigung muß derartig sein, daß der vordere Teil e der Plättchen unter dem seitlichen Druck oder Stoß einer f>o senkrechten oder geneigten Welle gar nicht oder nur wenig seitwärts weichen kann, während der übrige freie Teil und besonders der sehr dünne und elastische hintere Rand b verbogen werden, wie e 0 c und e' 0' c' in Fig. i. x-y zeigt die wellige Bahn der Luftteilchen beim Winde.The small elastic platelets ab become with their front, usually thicker. Parts e either attached directly to the body in question of sufficient mass (Fig. 2 and 3) or by suitable intermediate parts, such as frames, ribs or rods a, a ' (Fig. Ι and 2) and g α (Fig. 4) with connected to the same. The fastening must be such that the front part e of the platelets cannot or only slightly move sideways under the lateral pressure or impact of a vertical or inclined wave, while the remaining free part and especially the very thin and elastic rear edge b are bent, like e 0 c and e '0' c ' in Fig. i. xy shows the wavy path of the air particles in the wind.

Der seitliche Druck kann positiv oder negativ sein. Die Wirkung der positiven Hälfte der Welle vergrößerte den atmosphärischen oder hydrostatischen Druck auf das Plättchen und der freie bewegliche Teil b The side pressure can be positive or negative. The effect of the positive half of the shaft increased the atmospheric or hydrostatic pressure on the plate and the free moving part b

desselben weicht vor der Welle. Dagegen die negative Hälfte der Welle vermindert diesen Druck und das Plättchen biegt sich zur Welle. In beiden Fällen empfindet das Plättchen, indem sein hinterer Teil b aus der Ruhelage verbogen wird, einen Schub in geneigter Richtung ο k, o' k'. Das ist die erste oder passive Phase.it gives way to the wave. On the other hand, the negative half of the shaft reduces this pressure and the plate bends to form the shaft. In both cases, as its rear part b is bent out of its rest position, the plate feels a thrust in an inclined direction ο k, o 'k'. This is the first or passive phase.

Im nächsten Augenblicke, sobald die Wirkung einer Wellenhälfte nachgelassen oder aufgehört hat, schnellt das Plättchen e ο C₁ infolge seiner Elastizität, in die frühere Lage e b zurück und führt dabei einen Schlag auf die Luft oder das Wasser aus. Die Gegenwirkung des Mittels erteilt ihm dabei einen neuen Schub in derselben Richtung 0 k, o' k'. Das ist die zweite oder aktive Phase.In the next moment, as soon as the effect of one half of the wave has waned or stopped, the plate e ο C _1, due to its elasticity, snaps back into its previous position eb and hits the air or the water. The counteraction of the agent gives it a new push in the same direction 0 k, o 'k'. This is the second or active phase.

Diese reicht für Plättchen mit parallelen Seitenflächen nur bis zur Ruhelage, für Plättchen aber, deren A^orderrand dicker ist, die halbe Größe dieser Dicke darüber. Weiter wird negative Arbeit geleistet.This is enough for platelets with parallel side surfaces only up to the rest position, for But platelets, the outer edge of which is thicker, half the size of this thickness over it. Further negative work is done.

Von der folgenden Wellenhälfte wird das Plättchen im nächsten Moment auf die entgegengesetzte Seite e' 0' c' verbogen. Dort wiederholen sich die beiden Phasen genau ebenso. Da kurze Wellen schnell aufeinander folgen, so vibrieren oder -zittern leichte und genügend empfindliche Plättchen fortwährend unter der Wirkung der transversalen Wellen, Wirbel und Turbulenz und empfangen von diesen schnelle Stöße hintereinander in den geneigten Richtungen 0 k und o' k'. From the following half of the shaft, the plate is bent to the opposite side e '0' c 'in the next moment. The two phases are repeated there in exactly the same way. Since short waves follow one another quickly, light and sufficiently sensitive platelets vibrate or tremble continuously under the effect of the transverse waves, eddies and turbulence and receive from these rapid shocks one after the other in the inclined directions 0 k and o 'k'.

Die Wirkung dieser Kräfte 0 k und 0' k' läßt sich in zwei Komponenten zerlegen: in eine vorwärtstreibende 011 und 0' n' und in eine transversale 0 m, 0' m'. Die Komponenten ο η und 0' n' sind einander parallel, summieren sich und erteilen dem Körper, an dem eine Menge solcher Plättchen befestigt ist, Vortrieb bzw. Rotation. Dagegen die Komponenten 0 m und 0' m' heben sich als entgegengesetzte gegenseitig auf. Eine solche Vorrichtung, bestehend aus vielen Plättchen', sammelt also Energie von Partikelchen, die in verschiedenen seitlichen Richtungen schwingen, und wandelt diese in nützliche", in einer Richtung wirkende Energie um.The effect of these forces 0 k and 0 'k' can be broken down into two components: a forward 011 and 0 'n' and a transversal 0 m, 0 'm'. The components ο η and 0 'n' are parallel to each other, add up and give propulsion or rotation to the body to which a number of such platelets are attached. In contrast, the components 0 m and 0 'm' cancel each other out as opposites. Such a device, consisting of many platelets, collects energy from particles that vibrate in different lateral directions and converts this into useful "energy that acts in one direction".

Dabei müssen die Plättchen den Eigenschäften des Mittels, in welchem sie wirken, gut angepaßt sein. Besonders für die Luft müssen dieselben sehr empfindlich sein und eine möglichst geringe Masse besitzen.The platelets must have the properties of the agent in which they work, be well adapted. They must be particularly sensitive to the air and have the lowest possible mass.

Plättchen, die in allen Teilen gleichmäßig dick und elastisch sind, verbiegen sich unter dem seitlichen Druck hauptsächlich nur an der Befestigungsstelle e und geben infolgedessen eine größere transversale Komponente 0 m. Dagegen bei Plättchen, deren Elastizitat und Empfindlichkeit zum sehr dünnen hinteren Rande b allmählich zunimmt, fängt die Verbiegung an dem höchst empfindlichen hinteren Rande b an und geht dann stufenweise vor sich. Nacheinander verbiegen sich größere und größere Teile davon. Das Zurückschnellen geschieht ebenso stufenweise, nur in der umgekehrten Ordnung, die dickeren und stärkeren vorderen Teile kehren zuerst in ihre frühere Lage zurück. Nach kurzem Schlängeln, welches ebenfalls vortreibend wirkt, kommen dieselben sofort zur Ruhe. Diese Eigenschaft vergrößert bedeutend die vorwärtstreibende Kraftkomponente υ η (Fig. 1) auf Kosten der transversalen 0 m. Eine solche Platte setzt den größten Teil des von der Seite erhaltenen Druckes in den Vortrieb um.Platelets, which are uniformly thick and elastic in all parts, bend under the lateral pressure mainly only at the attachment point e and consequently give a larger transverse component 0 m. In contrast to platelets, the elasticity and sensitivity of which gradually increases towards the very thin rear edge b , the bending begins at the highly sensitive rear edge b and then proceeds in stages. One after the other, larger and larger parts of it bend. The springing back also takes place gradually, only in the opposite order, the thicker and stronger front parts first return to their previous position. After a short snaking, which also has a propulsive effect, they come to rest immediately. This property significantly increases the propulsive force component υ η (Fig. 1) at the expense of the transverse 0 m. Such a plate converts most of the pressure received from the side into propulsion.

Die Größe der Plättchen oder Querstreifen ist von ausschlaggebender Bedeutung. In bewegten Medien sind die Druckverhältnisse in jedem Punkte des Raumes andere und ändern sich beständig. Die schnellen kurzen Wellen sind gerade die energiereichsten. Infolgedessen können die Plättchen desto vollständiger, unabhängig voneinander, Energie sammeln, je kleiner dieselben sind.The size of the platelets or horizontal stripes is of crucial importance. In moving media, the pressure conditions in each point of space are different and are constantly changing. The fast short waves are currently the most energetic. Consequently The smaller the platelets are, the more completely, independently of one another, they can collect energy.

Die kleineren Plättchen haben auch kleinere Maße, sind leichter und empfindlicher, verbiegen sich um größere Winkelgrößen und haben eine kürzere Schwingungsdauer. Nur durch diese kann die Energie der sehr kurzen und schnellen AVellen und Wirbel der Luft voll ausgenutzt werden.The smaller plates also have smaller dimensions, are lighter and more sensitive, and bend larger angular sizes and have a shorter period of oscillation. Only through this can the energy of the very short and rapid avalanches and eddies of the air are fully exploited.

In der Längsrichtung ab ist die halbe Wellenlänge für das Plättchen ungefähr das höchste Maß, wie die Fig. 1 zeigt. Auf kleine Plättchen wirken die Wellen ebenso, während auf größere Plättchen die positiven und negativen Wellenhälften gleichzeitig im entgegengesetzten Sinne wirken und ihre Wirkungen teilweise oder gänzlich aufheben. Die halbe Schwingungsdauer des Plättchens, richtiger die Zeit der Rückkehr aus der Lage e 0 c in . die Ruhelage α b, muß kürzer sein als die halbe Schwingungsdauer der Wellen, deren Energie noch gesammelt werden soll. Mit anderen Worten, das Plättchen muß eher in seine Ruhelage e b zurückgeschnellt sein, bevor es von der nächstfolgenden Wellenhälfte erreicht wird. Die Beschaffenheit des Mittels ist also für die Länge des Plättchens maßgebend. In der Luft geben Plättchen von einigen Zentimetern Länge gute Resultate.In the longitudinal direction ab, half the wavelength for the plate is approximately the highest dimension, as FIG. 1 shows. The waves act on small platelets in the same way, while on larger platelets the positive and negative halves of the wave act in opposite directions at the same time and partially or completely cancel out their effects. Half the period of oscillation of the plate, or more correctly the time it takes to return from position e 0 c in. the rest position α b must be shorter than half the period of oscillation of the waves whose energy is still to be collected. In other words, the plate must rather have snapped back into its rest position eb before it is reached by the next half of the shaft. The nature of the agent is therefore decisive for the length of the plate. In the air, platelets a few centimeters long give good results.

In der Querrichtung, senkrecht zu ab, kann die Größe der Plättchen von einem langen Streifen / g α (Fig. 4), mit oder ohne Einschnitte im hinteren Rande, bis zu einer dünnen elastischen Nadel oder Härchen variieren. Letztere können den seitlichen Druck von allen vier Richtungen aufnehmen. Diese verschiedenen Formen von elastischen, vorn befestigten, hinten freistehenden, ge-In the transverse direction, perpendicular to ab, the size of the platelets can vary from a long strip / g α (Fig. 4), with or without incisions in the rear edge, to a thin elastic needle or hair. The latter can absorb the lateral pressure from all four directions. These various forms of elastic, front-mounted, rear-free,

raden oder gebogenen Plättchen, Streifen, Zungen, Federn, Nadeln, Härchen und ähnliches, werden in dieser Beschreibung kurz Plättchen genannt.straight or curved plates, strips, tongues, feathers, needles, hairs and the like, are briefly called platelets in this description.

Elastische Plättchen beschriebener Art können zum unmittelbaren Vortrieb von Körpern und Fahrzeugen jeglicher Art bei bewegter Luft und Wasser dienen, wenn eine genügende Anzahl derselben angewendetElastic plates of the type described can be used to directly propel bodies and vehicles of all kinds serve in moving air and water, if a sufficient number of these are used

ίο wird. Ebenso können dieselben zur Verminderung des Widerstandes von Körpern oder Fahrzeugen verwendet werden, welche in der Luft oder im Wasser fortbewegt werden und in diesen Medien, Wellen, Wirbel oder Turbulenz erzeugen.ίο will. They can also be used to reduce the resistance of bodies or vehicles that are moved in the air or in the water and generate waves, eddies or turbulence in these media.

In beiden Fällen werden die Plättchen, mit ihren Längsachsen annähernd parallel, in der Bewegungsrichtung angeordnet. Man bedeckt mit denselben den betreffenden Körper ganz oder teilweise, vorzugsweise aber die nach hinten geneigten Seitenflächen (Fig. 2' und 3), wo die Plättchen ab am besten in der Längsrichtung angeordnet werden können. Das erinnert an die Befiederung der Vögel und an die Schuppendecke der Fische. Oder die Plättchen werden mit dem Körper durch besondere Flächen, Flugflächen, Rahmen, Rippen, Stäbchen oder ähnliches in Verbindung gebracht. Die Plättchen oder Querstreifen können dabei in mehreren Reihen hinter-, über-, nebeneinander oder . stufenweise angeordnet werden.In both cases, the platelets are arranged with their longitudinal axes approximately parallel in the direction of movement. One with the body in question, where the platelets can cover the same completely or partially but preferably the backward inclined side surfaces (Fig. 2 'and 3) are arranged in the longitudinal direction from the best. This is reminiscent of the fletching of birds and the shed roof of the fish. Or the platelets are associated with the body through special surfaces, flight surfaces, frames, ribs, rods or the like. The platelets or horizontal stripes can be in several rows behind, above, next to each other or. be arranged in stages.

Diese Art der unmittelbaren Fortbewegung vermittels einer Menge kleiner elastischer Plättchen eignet sich besonders für Flug- und Wasserfahrzeuge beim Winde bzw. AVellenbewegung. Fig. 2 zeigt einen solchen Flug- oder Schwimmkörper, an dessen vorderem Teil ί t die Plättchen e' b' vermittels platter Stäbchen a! und an dessen hinterem Teil die Plättchen e b unmittelbar befestigt sind. Fig. 4 zeigt einen Flügel oder Flugfläche f gh b , von beiden Seiten mit Plättchen e b, e' V bedeckt. Am rechten Rande desselben sind sieben Stäbchen g α angebracht, an welche Plättchen befestigt sind.This type of direct locomotion by means of a large number of small elastic plates is particularly suitable for aircraft and watercraft with winch or wave movement. Fig. 2 shows such a missile or floating body, on the front part ί t the platelets e 'b' by means of flat rods a! and on the rear part of which the plates eb are attached directly. Fig. 4 shows a wing or flight surface f gh b, covered on both sides with platelets eb, e 'V. On the right edge of the same seven rods g α are attached, to which plates are attached.

Zum Antriebe von rotierenden Motoren und speziell von AVind- und Wellenmotoren werden die Plättchen oder Querstreifen tangential mit ihrer Fläche in der Rotationsebene auf einem Rade, Sterne, Scheibe, Kegel oder anderem Körper so angeordnet, daß sie demselben rotierende Bewegung erteilen.For driving rotating motors and especially AVind and shaft motors the platelets or horizontal stripes become tangential with their surface in the plane of rotation on a wheel, star, disc, cone or another body arranged so that they give the same rotating motion.

Fig. 6 zeigt in Draufsicht einen solchen Radkörper r s aus vielen, an der Achse u befestigten radialen Stäben α zusammengesetzt, an welchen die energiesammelnden Plättchen e b befestigt sind. Fig. 7 stellt schematisch einen Vertikalschnitt durch einen Windmotor dar. In demselben steht der Radkörper fi auf vertikaler Achse u und kann unmittelbar ein Dynamo d, Mühlenrad oder ähnliches in. Bewegung setzen. Ein oder mehrere solcher Räder auf einer vertikalen Achse sind stets dem Winde zugekehrt, aus welcher Himmelsrichtung derselbe auch kommen mag. Die Konstruktion eines solchen Windmotors ist deshalb sehr einfach.Fig. 6 shows a plan view of such a wheel body rs composed of many radial rods α attached to the axis u , to which the energy-collecting plates eb are attached. 7 schematically shows a vertical section through a wind motor. In the same, the wheel body fi stands on the vertical axis u and can directly set a dynamo d, mill wheel or the like in motion. One or more such wheels on a vertical axis are always facing the wind, from whichever direction it may come. The construction of such a wind motor is therefore very simple.

Fig. 8 zeigt zwei leicht konische Sammelräder r s und r' s' auf einer gemeinsamen horizontalen Achse u u', welche eine Wasserpumpe p in Tätigkeit setzt. Dieses Doppelrad wird mit der Achse u u' in der Richtung der vorherrschenden Winde aufgestellt. Dasselbe sammelt dann auch die Strömungsenergie des Windes, wenn der Wind in der Achse u u' weht, und seine Wirkung ist in diesem Falle etwas größer.Fig. 8 shows two slightly conical collecting wheels rs and r 's' on a common horizontal axis u u', which activates a water pump p . This double wheel is set up with the axis uu ' in the direction of the prevailing winds. The same thing then also collects the flow energy of the wind when the wind blows in the axis uu ' , and its effect is somewhat greater in this case.

In der Fig. 9 ist ein Wellenmotor auf Pfählen im Meere schematisch im Vertikalschnitt dargestellt. Die Energie der Wellen \vird durch den Radkörper r s von der Art,. wie in Fig. 6, durch eine Menge elastischer Platten gesammelt und mittels der Achse u auf Luftpumpen p, p', Dynamos oder ahnliehe Maschinen übertragen. Die größere Dichte des Wassers und die geringere Geschwindigkeit seiner Teilchen erfordern eine stärkere Konstruktion, geringere Empfindlichkeit und größere Dimensionen der Platten.In Fig. 9, a wave motor on piles in the sea is shown schematically in vertical section. The energy of the waves is passed through the wheel body rs of the type. as in Fig. 6, collected by a set of elastic plates and transferred by means of the axis u to air pumps p, p ', dynamos or similar machines. The greater density of water and the slower speed of its particles require a stronger construction, lower sensitivity and larger plate dimensions.

Claims (1)

Patent-An Spruch:Patent-An saying: Vorrichtung zur Ausnutzung von welligen und turbulenten' Bewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Energie solcher Bewegungen eine große Anzahl kleiner, leicht biegsamer Platten, Nadeln oder Querstreifen angewendet wird, die mit ihrem weniger elastischen Ende derart an einem Körper befestigt sind, daß sie durch die Stöße des treibenden Mittels- (Luft oder Wasser) in Schwingungen geraten und dadurch den Körper in Bewegung setzen.Device for the exploitation of wavy and turbulent 'movements, characterized in that for recording A large number of small, easily flexible plates, needles or horizontal strips are used to the energy of such movements is, which are attached with their less elastic end to a body in such a way that they by the impacts of the driving medium (air or water) start to vibrate and thereby set the body in motion. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.