Vielen Dank für eure Anregungen und Links. Ich behalte das mal im Hinterkopf. Es mag ein bisschen wie ein Ego-Trip aussehen, dass ich darauf momentan nicht eingehe. Es liegt aber daran, dass ich manchmal nur bedingt "Multi-Tasking"-fähig bin. Manchmal, wenn ich eine Idee habe, denke ich so viel darüber nach, bis ich weiß, ob es funktioniert oder nicht.Prof. Radon hat geschrieben: ↑Di 10. Jan 2023, 14:19 Ich bin jetzt wirklich überzeugt, dass du dir diese alten Schleuderwaffen mal genauer ansehen solltest. Steinschleuder, Katapult und Tribok.
Bei meinem letzten Entwurf - wo das Geschoss von Anfang an außen ist - gibt es, wenn man von dem Trichter absieht, wahrscheinlich noch ein anderes Problem: Auf den ersten Blick könnte man meinen, dass das Geschoss nach dem Abbremsen des rotierenden Arms einfach gerade weiterfliegt. Das tut es aber erst, wenn es den Arm nicht mehr berührt. Es gibt aber einen Zwischenzustand, bei dem z.B. die Hälfte des Geschosses schon aus der Aussparung im Arm heraus ist. Auf diese Hälfte wirkt dann keine Zentripetalkraft vom Arm mehr, während sie auf die andere Hälfte noch wirkt. Das führt wahrscheinlich dazu, dass das Geschoss einen Drall bekommt und vielleicht auch noch in einem anderen Winkel linear weiterfliegt, sobald es den Arm nicht mehr berührt.
Ich hoffe mal, dass ich diese Probleme mit der folgenden Konstruktion verhindern kann: An eine Motorwelle ist ein rundes Hohlrohr angeschlossen, das zunächst die Welle gerade fortsetzt. In diesem Bereich ist am Anfang eine Kugel oder ein Projektil (***). Zunächst betrachte ich folgendes Rohr.
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Man kann sich leicht vorstellen, dass die Kugel, wenn sie erst mal durch einen kleinen Schubs nach rechts gebracht wurde, durch die Zentrifugalkraft bis zum "Bauch" des Rohrs beschleunigt wird. Durch die Trägheit der Masse geht sie weiter, bis sie rechts wieder an der Stelle ist, wo das Rohr gerade ist. Das Problem ist aber, dass sie dort die Geschwindigkeit Null (oder klein) hat. Wenn man den Motor allerdings abbremst, wenn die Kugel in der Mitte ist, wird die Kugel allerdings mit beträchtlicher Geschwindigkeit rechts aus dem Rohr herauskommen. Das Problem ist aber, dass man den Motor dann in sehr kurzer Zeit abbremsen müsste.
Nun habe ich statt dessen zwei Versionen mit Spiralen:
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Diese Spiralen müssen sich mit dem Motor so drehen, dass außen die Luftmoleküle zum Motor hin beschleunigt werden. Ich habe festgestellt, dass man mit den Spiralen das Geschoss besser beschleunigen kann als ohne. Warum das so ist, dafür habe ich momentan keine intuitive Erklärung. Ich sehe aber an den Differentialgleichungen, dass dann die Beschleunigung des Geschosses nicht nur von der jeweiligen Winkelgeschwindigkeit der Spirale, sondern auch von der Winkelbeschleunigung abhängt. Ein Bremsen des Motors (negative Beschleunigung) trägt direkt zu einer positiven Beschleunigung des Geschosses bei (so dass sich die Geschwindigkeit des Geschosses zeitlich wie gewünscht vergrößert). Ohne die Spirale gibt es diesen Term in der DGL nicht.
Wenn man bei der unteren Spirale (mit vielen Windungen) den Motor durch eine kräftige mechanische Bremse innerhalb von ca. 10 Motorumdrehungen bis zum Stillstand bringt, kommt das Geschoss am Ende rechts aus dem geraden Teil des Rohrs mit einer Geschwindigkeit heraus, die fast doppelt so groß wie die tangentiale Geschwindigkeit des Rohrs am Ort ist, wo der "Bauch" des Rohrs, d.h. der Abstand von der Rotationsachse, am größten ist.
Das ist eine Herausforderung, den Motor innerhalb von 10 Umdrehungen zum Stillstand zu bringen. Es geht allerdings auch, wenn man den Motor bis zum Austritt der Kugel aus dem Rohr nur um z.B. 10% langsamer macht. Dann ist die Kugel allerdings nicht so schnell. Laut meiner Rechnung würde sie dann ca. 40% der maximalen tangentialen Geschwindigkeit des Rohrs haben. Ein bisschen wird der Motor übrigens automatisch langsamer, wenn die Kugel beschleunigt wird, da ja Energie auf die Kugel übertragen wird.
Bei der kleinen Spirale wird es schon schwieriger, d.h. man müsste den Motor in noch kürzerer Zeit bremsen, und ohne die Spirale wird es noch schwieriger. Allerdings ist die Strecke und die Biegung, die das Geschoss durchlaufen muss, bei der großen Spirale entsprechend größer, was zu mehr Reibungsverlusten führt. Vielleicht ist die mittlere (kleine) Spirale ein Kompromiss zwischen Reibung und der Schwierigkeit, den Motor schnell genug zu bremsen.
Natürlich müssen alle Konstruktionen rechts und links gelagert werden (Kugellager, falls es das aushält, oder sonst was).
Eine proof-of-concept-Konstruktion könnte man erst mal mit einem Kupferrohr oder gar mit dem 3D-Drucker machen. Allerdings muss man beim Biegen eines Kupferrohrs aufpassen, dass man keine Knicke hineinbekommt.
(***) wie man die Kugel hineinbekommt, wenn das Rohr schon an den Motor angeschlossen ist, dafür kann man sicher eine schlaue Lösung finden.
