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Dokumentenidentifikation DE102004035902B3 02.03.2006
Titel Ring-Segmente-Repeller und Anordnungen von reziproken Repeller-Strömungs-Sytemen
Anmelder Moros, Hans-Jürgen, Dipl.-Phys.Ing., 13509 Berlin, DE
Erfinder Moros, Hans-Jürgen, Dipl.-Phys.Ing., 13509 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 19.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004035902
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse F15D 1/10(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse A63H 33/40(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die Nutzung unterschiedlicher Repeller-Formen bei differierender, strömungstechnischer Erfordernisse beispielsweise in Luft bis hin zu flüssigen Medien hat heute eine Vielzahl technologischer Antriebs-Aggregate insbesondere im Hochleistungsbereich hervorgebracht (Windenergie, Flugzeugbau, Schiffsantriebsbau, etc.). Die klassischen Rotorblätter im Windenergiebereich oder die Auftriebsflügel im Flugzeugbau mit ihren Druck- und Saugseiten bis hin zu den Blattspitzen haben den Nachteil der Ausbildung eines strömungsinduzierten Widerstandes durch Druckausgleich an den Flügelblattspitzen. Die Reduzierung bzw. Vermeidung des induzierten Widerstandes ist über die Nutzung von Winglets bzw. Multiwinglets oder auch durch die Nutzung von Split-Wing Loops an den Blattspitzen erfolgreich realisiert worden.

Hier knüpft die vorliegende Erfindung im ersten Teilschritt an, die dünnwandige, kreis- oder ellipsenförmige Ring-Segmente als winkelverstellbare Repeller-Elemente (1(A)) in einer Rotations-Ebene um eine Drehachse nutzt (1(B)) und sich daher an den Blattspitzen sowie diametralen Blattwurzeln durch formsprungfreie Übergänge zwischen den Druck- und Saugseiten der Ring-Segmente keine strömungs-induzierten Widerstände ausbilden.

Modifikationen der Repeller-Elemente sind auch nach optischen, ästhetischen Gesichtspunkten mit einer Innen- und / oder Außenstruktur möglich (Beispiele 2(A,B,C)), wobei ihre Verwendungen mehr im Kunst-, Architektur-, Freizeit-, Erholungs-, Marketing- wie in Kleinleistungsbereichen zu finden sind.

Aufgrund der physikalischen Symmetrie-Identität zwischen Vorder- und Rückseite dieses Ring-Segmente-Repeller-Systems erfüllt es auch die Bedingungen einer strömungsdynamischen Reziprozität, die im zweiten Teil der Erfindung durch ein Gyrations-Zentrum zur Anwendung kommt. Hierbei werden beliebig zahlige Ring-Segmente-Repeller um ein horizontales wie auch bis hin zu einem vertikalen Gyrationszentrum mechanisch so zu einer Gyrations-Repeller-Einheit kreislagig angeordnet und kombiniert, dass die Ring-Segmente-Repeller-Rotations-Achsen tangential (3(A)) sowie auch bis hin radial (3(B)) zum Gyrations-Zentrum ausgerichtet sind. Ein Beispiel für die Nutzung eines reziproken Repeller-Systems findet sich in der Druckschrift US 1 918 747.

Bei Verwendung verschiedener Gyrations-Repeller-Einheiten durch beliebig zahlige Ring-Segmente-Repeller in mehrlagigen horizontalen (4(A)) bis hin zu mehrlagigen vertikalen Gyrationslagen (4(B)) der Gyrations-Zentren entstehen mechanisch drehbar gekoppelte, vielfältige Repeller-Raumstrukturen.

Die physikalische Funktionsweise einer Gyrations-Repeller-Einheit ist zu erklären über das Gyrations-Drehmoment durch unterschiedliche Staudruck-Kräfte differierend, rotierender Ring-Segmente-Repeller zusammen mit ihren Gyrations-Führungsstangen-Längen und -Lagen zum Gyrations-Zentrum wie auch über inhomogene Strömungsanteile. Rotationsdynamisch charakteristisch sind dabei die Rotations-Beschleunigungsänderungen der Ring-Segmente-Repeller in Abhängigkeit der Drehposition der Gyrations-Repeller-Einheit zur Strömungsgeschwindigkeit.

Bezeichnungsliste der Abbildungen:

1(A): Repeller-Element als kreisförmiges Ring-Segment

1(B): Ring-Segmente-Repeller mit vier Repeller-Elementen

2(A): Repeller-Element mit Innenstruktur durch drei Ring-Segmente

2(B): Repeller-Element mit Außenstruktur durch zehn Ring-Segmente

2(C): Repeller-Element in Außenstruktur durch vier Ring-Segmente

3(A): Gyrations-Repeller-Einheit in Horizontal-Gyrationslage mit sieben, tangential ausgerichteten Ring-Segmente-Repeller-Drehachsen

3(B): Gyrations-Repeller-Einheit in Horizontal-Gyrationslage mit sieben, radial ausgerichteten Ring-Segmente-Repeller-Drehachsen

4(A): Drei horizontallagige Gyrations-Repeller-Einheiten mit sieben, drei und fünf Ring-Segmente-Repellern in Tangential-, Radial- und Tangential-Drehachsenrichtung

4(B): Drei vertikallagige Gyrations-Repeller-Einheiten mit sieben, drei und fünf Ring-Segmente-Repellern in Tangential-, Radial- und Tangential-Drehachsenrichtung

ZZ: Darstellung von drei horizontallagigen Gyrations-Repeller-Einheiten mit fünf, drei und sieben Ring-Segmente-Repellern in Tangential-, Radial- und Tangential-Drehachsenrichtung

Ausführungsbeispiele:
  • 1. Ring-Segmente-Repeller mit strömungsphysikalischer Symmetrie-Identität zwischen Vorder- und Rückseite als reziproke Strömungssysteme, dadurch gekennzeichnet, dass dünnwandige, kreis- oder ellipsenförmige Ring-Segmente als winkel-verstellbare Repeller-Elemente (1(A)) beliebig zahlig in einer Rotations-Ebene um ihre Drehachse entsprechend angeordnet sind (1(B)).
  • 2. Ring-Segmente-Repeller mit strömungsphysikalischer Symmetrie-Identität zwischen Vorder- und Rückseite als reziproke Strömungssysteme nach Ausführungsbeispiel 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Repeller-Elemente auch Innenstrukturen mit beliebig zahligen Ring-Segmenten enthalten (2(A)) und/oder dass die Repeller-Elemente auch Außenstrukturen beliebig zahliger Ring-Segmente aufweisen (2(B,C)).
  • 3. Ring-Segmente-Repeller als reziproke Strömungssysteme kombiniert in Staudruck-Gyrations-Anordnungen nach Ausführungsbeispiel 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beliebig zahlige Ring-Segmente-Repeller mechanisch mit Gyrations-Führungsstangen um ein horizontales wie auch bis hin zu einem vertikalen Gyrations-Zentrum so zu einer Gyrations-Repeller-Einheit kreislagig angeordnet sind, dass die Ring-Segmente-Repeller-Drehachsen tangential (3(A)) sowie auch bis hin radial (3(B)) zum Gyrations-Zentrum ausgerichtet sind.
  • 4. Ring-Segmente-Repeller als reziproke Strömungssysteme kombiniert in Staudruck-Gyrations-Anordnungen nach Ausführungsbeispiel 3, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Gyrations-Repeller-Einheiten durch beliebig zahlige Ring-Segmente-Repeller mehrlagig horizontal (4(A)) wie auch mehrlagig bis hin zu vertikalen Gyrationslagen (4(B)) der Gyrations-Zentren mechanisch drehbar gekoppelt sind.
  • 5. Für alle weiteren, physikalisch reziproken Repeller-Strömungs-Systeme wie nach Ausführungsbeispiel 3 mit den Repeller-Einheiten in Radial- bis Tangential-Ausrichtungen sowie den Gyrations-Einheiten in Horizontal- bis Vertikal-Ausrichtungen und Ausführungsbeispiel 4 mit den mehrlagigen horizontalen bis vertikalen Gyrations-Repeller-Einheiten entstehen auch Staudruck-Gyrations-Drehmoment-Effekte.

Anspruch[de]
  1. Ring-Segmente-Repeller mit physikalischer Symmetrie-Identität zwischen Vorder- und Rückseite als reziproke Strömungssysteme kombiniert in Staudruck-Gyrations-Anordnungen, wobei dünnwandige Ring-Segmente mit kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitten als winkelverstellbare Repeller-Elemente beliebig zahlig in einer Rotations-Ebene um eine Drehachse angeordnet sind.
  2. Ring-Segmente-Repeller nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Repeller-Elemente auch Innenstrukturen mit beliebig zahligen Ring-Segmenten enthalten und/oder die Repeller-Elemente auch Außenstrukturen mit beliebig zahligen Ring-Segmenten aufweisen.
  3. Anordnung von Ring-Segmente-Repellern nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beliebig zahlige Ring-Segmente-Repeller mechanisch mit Gyrations-Führungsstangen um ein horizontales oder vertikales Gyrations-Zentrum oder um ein Gyrations-Zentrum mit einer zwischen der horizontalen und der vertikalen Lage gelegenen Orientierung so zu einer Gyrations-Repeller-Einheit kreislagig angeordnet sind, dass die Ring-Segmente-Repeller-Rotations-Achsen tangential oder radial oder mit einer zwischen der tangentialen und radialen Position zum Gyrations-Zentrum ausgerichtet sind.
  4. Anordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene, beliebig zahlige Ring-Segmente-Repeller aufweisende Gyrations-Repeller-Einheiten mehrlagig horizontal oder mehrlagig vertikal oder mehrlagig in einer zwischen der horizontalen und der vertikalen Drehlage liegenden Drehorientierung der Gyrations-Zentren mechanisch drehbar gekoppelt sind.
  5. Anordnung von Repeller-Strömungs-Systemen, welche eine physikalische Symmetrie-Identität zwischen Vorder- und Rückseiten aufweisen und somit physikalisch reziprok sind, mit Repeller-Einheiten in Radial- bis Tangential-Ausrichtungen sowie Gyrations-Einheiten in Horizontal- bis Vertikal-Ausrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass beliebig zahlige Ring-Segmente-Repeller mechanisch mit Gyrations-Führungsstangen um ein horizontales oder vertikales Gyrations-Zentrum oder um ein Gyrations-Zentrum mit einer zwischen der horizontalen und der vertikalen Lage gelegenen Orientierung so zu einer Gyrations-Repeller-Einheit kreislagig angeordnet sind, dass die Repeller-Rotations-Achsen tangential oder radial oder mit einer zwischen der tangentialen und radialen Position zum Gyrations-Zentrum ausgerichtet sind.
  6. Anordnung nach Patentanspruch 5, mit einer mehrlagigen horizontalen bis vertikalen Gyrations-Repeller-Einheiten-Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene, beliebig zahlige Ring-Segmente-Repeller aufweisende Gyrations-Repeller-Einheiten mehrlagig horizontal oder mehrlagig vertikal oder mehrlagig in einer zwischen der horizontalen und der vertikalen Drehlage liegenden Drehorientierung der Gyrations-Zentren mechanisch drehbar gekoppelt sind.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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