Das Aggregat hat als Arbeitselemente mit Schaufeln bestückte Arbeitshebel, welche in einem weiter unten skizzierten Bewegungsablauf entweder Strömung erzeugen (zur eigenen Fortbewegung, etwa als Schiffsantrieb; als Pumpe, Ventilator…) oder vorhandene Strömung nutzen (etwa als Wasserkraftwerk, Windkraftwerk). Systematisch erprobt wurde bislang nur die aktive Seite (d.h. Erzeugen von Strömung)
Der Arbeitshebel beschreibt eine kontinuierliche konusförmige Umlaufbewegung und dreht sich dabei gleichzeitig um seine eigene Achse. Die an seinem Ende befestigte Schaufel durchläuft dabei zwei Extremstellungen: Einmal – quer zur Strömung, und ein halber Umlauf weiter – parallel zur Strömung.
In der oberen Abb. als Draufsicht und als Vorderansicht die beiden Extremstellungen der Arbeitsschaufel während eines Umlaufs.
Der maximale Energieaustausch zwischen Aggregat und Umgebung findet statt, wenn die Schaufel quer zur Strömung steht. In der Position parallel zur Strömung ist der Energieaustausch praktisch Null.
Ab dem Moment des maximalen Energieaustauschs (Schaufel quer zur Strömung) verändert sich die Schaufelstellung solcherart, daß der Energieaustausch laufend abnimmt, bis er an dem gegenüberliegenden Punkt, wo die Schaufel parallel zur Strömung steht, gleich Null ist. Von da ab schwillt er wieder an, bis er in der Querstellung das Maximum erreicht.
Das im Jahr 2001 in Tbilissi gebaute und erprobte Aggregat bestand aus zwei solchen untereinander synchronisierten und mit je einem Arbeitshebel bestückten Elementen.
Für die Versuche Mitte September 2001 wurde das mit einem 40-PS-Diesel ausgestattete Antriebsaggregat am Heck des ca. 12 Tonnen schweren Versuchsschiffes angebracht, welches von Haus aus von einer Schraube mit 120-PS-Motor angetrieben wird. Gleich bei der ersten Versuchsfahrt zeigte sich, daß unser Antrieb mit seinen 40 PS in etwa die gleiche Höchstgeschwindigkeit liefert wie die Schraube mit ihren 120. Bei der ersten Versuchsfahrt kam es zu einem nicht vorgesehenen Test der passiven Eigenschaften des Aggregats (Nutzen vorhandener Strömung):
Nämlich wurde der Diesel des Schaufelaggregats abgewürgt und wollte nicht mehr anspringen. Während man am Motor arbeitete, um ihn wieder in Gang zu bringen, tuckerte das Schiff mit seinem hauseigenen Antrieb über den See, und die Schaufeln, von der Fahrtströmung angetrieben, schwangen im Leerlauf mit. In einem Anfall von Resignation kuppelte der Techniker ein – und unerwartet sprang der Motor an (vermutlich das erste Mal in der Geschichte der Technik, daß ein Schiffsmotor gewissermaßen "angeschoben" wird; eine Episode, die uns auch mit guter Zuversicht auf die – noch durchzuführenden – Versuche als Schwimmkraftwerk hinblicken ließ)
Bei der Erhöhung der Belastung während der weiteren Versuchsfahrten brachen beide Schaufeln ab; was damit zu tun hat, daß wir die zu erwartende Schubleistung unterschätzt hatten. Da inzwischen bereits eine Weiterentwicklung vorlag, wurden die Versuche mit dem vorhandenen Prototypen eingestellt.
Inzwischen gibt es zwei auf das in Tbilissi erprobte Modell aufbauende Weiterentwicklungen, welche beide das Anbringen mehrerer Arbeitshebel an einem Element erlauben. Eine dieser Weiterentwicklungen stammt vom Schweizer Erfinder selbst, die andere von Prof. Tabatadse, der in Tbilissi Bau und Erprobung des ersten Geräts leitete.
Der prinzipielle Ablauf des Arbeitshebels ist bei beiden Varianten gleich. Der Unterschied besteht darin, daß die Lösung von Prof. Tabatadse einen gleichmäßigen Ablauf zeigt, während bei der Schweizer Variante die Umlaufgeschwindigkeit auf-und abschwellend ist (starke Beschleunigung bei Annäherung an die maximale Arbeitsstellung und dann wieder Verlangsamung); also ausgeprägtere Impulswirkung. Es wird vermutet, daß der gleichmäßige Ablauf geeigneter ist für die passive Verwendung (d.h. Nutzen vorhandener Strömung; zum Beispiel als Wasserkraftwerk) und die stärkere Impulswirkung besser für den Schiffsantrieb; genaue Versuche in dieser Richtung waren aus organisatorischen und finanziellen Gründen bislang noch nicht möglich.
Die Schweizer Weiterentwicklung wurde im Hinblick auf Verwendung als Schiffsantrieb im Rahmen von Inbat am Danziger Schiffsfahrtinstitut erfolgreich getestet; später auch noch am Institut für angewandte Thermo-und Fluiddynamik in Mannheim. Diese Untersuchungen brachten, knapp zusammengefaßt, unter anderem folgende Resultate:
Verglichen mit einem Propeller, der rund ein Drittel der Energie zum Ansaugen des Fluides einsetzen muß, verliert der inversionskinematische Antrieb bei Bewegung der Paddel nur sehr wenig an eingesetzter Leistung [der Begriff "Inversionskinematik" wurde von Paul Schatz geprägt, dessen Arbeiten die Entwicklung dieses Aggregats möglich machten]. Um einen Schub von 50 N zu erzeugen, braucht der inversionskinematische Antrieb etwa 160 W, der Propeller hingegen 330 W. Die Drehzahl bei einem Schub von 50 N liegt beim inversionskinematischen Antrieb bei ca. 200 Umdrehungen pro Minute, beim Propeller hingegen bei 600 Umdrehungen pro Minute.
Bei beiden Geräten besteht zusätzlich die Möglichkeit, den Punkt der maximalen Arbeitsstellung entlang der Kreislinie des Hebel-Ablaufs kontinuierlich zu verschieben; was es erlaubt, bei Verwendung als Schiffsantrieb das Schiff über den Antrieb zu steuern.
Außerdem hat Prof. Tabatadse einen Mechanismus entwickelt, welcher die Veränderung des Ablaufkegels – bis hin zur Ausartung in die Fläche – erlaubt.
Warum dieser auf-und abschwellende Energieaustausch so wesentlich bessere Resultate liefert als die Schraube mit ihrer kontinuierlichen Einwirkung – weiß ich nicht; aufgrund durchgeführter erster Versuche weiß ich nur, daß dem so ist.
Vermutlich ist diese Impulseinwirkung den Bedingungen des flüssigen und gasförmigen besser angepaßt als die kontinuierliche Wirkung der Schraube. Fische und Vögel bewegen sich ja auch via Impulstechnik fort und fahren damit ganz gut. Teilweise ist das insgesamt wissenschaftliches Neuland; und es ist durchaus möglich, daß wir bei der weiteren Arbeit noch einige Überraschungen erleben werden.
Die möglichen Überraschungen blieben aus, da infolge teils Gleichgültigkeit, teils inadäquaten Verhaltens der Umgebung eine weitere Arbeit aufteufelkommraus nicht möglich war. Ich selbst hab inzwischen die Schnauze voll und kümmere mich um andere Dinge (und selbst wenn ich die Schnauze nicht voll hätte, wüßte ich trotzdem nicht, was ich noch tun könnte. Die Absurdität ist stärker).
