An den Enden von Tragflächen der Flugzeuge oder an den Propellerspitzen
der Windkraftanlagen oder der Hubschrauber bilden sich Wirbel als Folge des hier
stattfindenden Druckausgleiches. Der dazu notwendige Druckunterschied ist physikalische
Voraussetzung für die gewollte Funktion.
Der Druckunterschied wird durch Zuführung von kinetischer Energie
erzielt, etwa durch die Antriebsleistung des Flugzeuges oder die auf den Rotor einer
Windkraftanlage einwirkende Windleistung. Druckunterschiede sind damit potenzielle
kinetische Energie, gespeicherte Arbeit. Die Speichergrenzen sind von der technischen
Vorrichtung, etwa der Tragfläche, vorgegeben.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht nun darin, diese Arbeit, die sonst
als Druckausgleich meistens in die kinetische Energie einer Drehbewegung, also eines
Wirbel eingeht und ungewollt ist, dem gewollten Speicher, also dem Druckunterschied
zu erhalten, zurückzugewinnen oder einem anderen gewollten Speicher zuzuführen.
Die Grösse des erhaltenen Energiepatenzial für das gewollte System hängt von verschiedenen
Faktoren ab. In einem offenen System wie die Lufthülle der Erde oder dem Meer, dem
See oder dem Fluss, erfährt ein in der Luft oder im Wasser befindlicher Körper eine
auf seine Oberfläche wirkende Kraft, die von der Erdanziehung hervorgerufenen wird,
die Gewichtskraft. Ist der Körper in Ruhe, so steht die allseitig auf ihn einwirkende
Gewichtskraft im Gleichgewicht. Wird der Körper bewegt, ist dieses Gleichgewicht
gestört. In Bewegungsrichtung entsteht ein Stau vor dem Körper, der die Gewichtskraft
vergrössert und auf seiner Rückseite ist ein Loch, welches die Kraftwirkung von
dieser Seite auf ihn mindert. Hier hinkt die Gewichtskraft hinterher. Um wenig Leistung
für die Bewegung aufzuwenden, bestehen zwei Möglichkeiten. Entweder die Geschwindigkeit
des bewegten Körpers wird vermindert, oder die Geschwindigkeit der auf die Rückseite,
also in die Bewegungsrichtung gerichteten Kraft, wird grösser. Diese Geschwindigkeit
unterliegt aber nur der Schwerkraft und kann daher nicht beeinflusst werden.
Einen Ausweg bieten die vom Körper verdrängten Luft- oder Wassermassen,
die vorwiegend in der Druckerhöhung der Umgebung gespeichert sind und die mit dem
Druckausgleich wieder abgegeben werden. Dieser Druckausgleich bewirkt Wirbelbildung
durch diese Massen, da sie mit annähernd gleichen Geschwindigkeiten unterschiedlich
lange Wege zurücklegen müssen.
Diese Drehbewegung folgt dem Energieerhaltungssatz und verzögert das
Auffüllen der Massen in die Fehlräume, aus denen sie vorher vom bewegten Körper
verdrängt wurden. Wird nun die Drehbewegungen der Wirbel so gestört, dass eine Minderung
oder gar ein Stopp der Massengeschwindigkeit eintritt, so werden die Fehlräume schneller
aufgefüllt und die Gewichtskraft kann auf der Rückseite, also in Bewegungsrichtung,
wieder angreifen.
Damit mindert sich die aufzubringende Leistung für die Körperbewegung
um die dem Wirbel entzogene Leistung.
Das geschieht durch Aufteilung der Wirbel in einzelne Wirbelscheiben,
aber mit zueinander verschobenen Drehachsen.
Dabei verlöschen diese Wirbel, da ihre kinetische Energie, also die
Bewegungsenergie, aufeinander trifft und sich in Druckausbau und Massenverdichtung
wandelt, wogegen sie sonst durch Reibung weitgehend in Wärme gewandelt werden.
Ausführungsbeispiel
1 zeigt die Draufsicht auf einen Flügel
(1), an dessen einem Ende eine geometrische Gestaltung (2) nach
Anspruch 2 vorgenommen ist.
2 zeigt die Draufsicht des Flügel (1)
wo sich der Überdruck (3) in Richtung Flügelende entspannt (2).
Durch die Geometrie (2) wird der Weg dieser Entspannung in vier unterschiedlich
lange Einzelwege zerlegt. Damit entstehen vier etwa gleichgrosse Wirbel (4),
deren Drehachsen (5) so zueinander liegen, dass die Wirbel (4)
sich durch die nun entgegengesetzte Bewegungsrichtung (6) an ihrer Berührungszone
(8) auslöschen.
3 zeigt die Seitenansicht des Flügel (1)
an dessen Oberseite die Druckausgleichsrichtung (3) des Überdruck (3)
in Richtung Flügelende (2) mit der Geometrie (2) zu sehen ist
und an dessen Unterseite die Richtung (7) der Auffüllung des Unterdruck
(7) zu sehen ist.
Diese beiden Bewegungsrichtungen (3) (7) bewirken
den Drehsinn (6) der entstehenden Wirbel (4) mit ihren als Augen
ausgebildeten Drehachsen (5) und der Berührungszone (8), in der
sie verlöschen.