Der Lastarm
eines Hebels ist so zu gestalten, daß er die Last immer n u
r g e r a d e nach oben drückt und zwar (darauf
kommt's an!): während der gesamten D r e
h u n g um seinen Stützpunkt.
Diese
Aufgabe hatte sich aus einem Auftrag ergeben, bei dem eine 6 m in die
Erde gerammte Sonde (im wesentlichen eine 2,5 cm dicke
Eisenstange) wieder herausgezogen werden mußte
- von Hand, mit einfachsten Mitteln und der aufzuwendenden Kraft von
1600 Kilo (daher schon
mal der Hebel). Übrigens: "Kilo" soll hier für
kp stehen.
Abb. 2 zeigt, was hierfür bei einem
herkömmlichen Hebel ("ersten Grades") unerwünscht ist und daß er so
nicht als Lösung taugt. Zum Fassen der
Stange gab es schon - entliehen aus dem Gleitbau -
ein passendes Teil, eine sog. K u g e l k l e m m e, s.
Abb. 1. Die Kugeln werden von den
Federn, schräg nach innen, gegen die
Eisenstange gedrückt. Drückt man nun das Teil nach oben (roter Pfeil),
zwängen sich die Kugeln zwischen
dem Außenrand ihrer Führung und der Stange fest.
Drückt man hingegen das Teil wieder nach unten, weichen die Kugeln in
Richtung Federn zurück
und geben die Stange wieder frei.
Für obige Aufgabe: die Kugelklemme war auf das
aus dem Boden herausragende Stangenende aufzuschieben und wieder
hochzuziehen, wobei
die Stange dann mitgenommen wurde. Hernach
die Kugelklemme auf der im Boden festsitzenden Stange wieder ein Stück
weit nach unten drücken
und das ganze wiederholen, bis
zum völligen Herausbefördern der Sonde aus der Erde (die Erde: das war
ein zu untersuchender Baugrund). Nebenbei wäre zu erwähnen, daß der
Auftraggeber der Brotherr des Auftragnehmers war und daß bzgl. der
Lösung eine Spannung in der Luft
lag, nach dem Motto: "Fuchs, schaff' mir was
zu fressen - oder fress' ich dich!". Worte des Wolfes.
Die Lösung der Aufgabe gelang nach Wunsch.
Ausschlaggebend war der Einfall, den Hebel-Lastarm Stück für Stück zu entwerfen, s.
Abbildung
3 und die folgenden. Abgehobenvom ursprünglichen Auftrag kann
besagte Lösung generell auch für verwandte Aufgaben eingesetzt werden -
s. insbesondere
Abb. 17 und Abb. 18, sowie die Animation
letzterer Abbildung. Generell angewendet werden kann
auch die Stück für Stück - Methode gewissermaßen als Werkzeug . So
konnte besagter Auftragnehmer
nach einem Besuch des in "Rollendes Fünfeck"
erwähnten Physikmuseums, mit Genugtuung die Form der Abrollbahnen -
nicht nur des dort
ausgestellten "Rollenden Würfels"
nachvollziehen - nach dem
Motto "er kam, sah und....kam dahinter", sondern konnte das ganze auch
auf
regelmäßige Vielecke beliebiger
Seitenzahl ausweiten, wie unter
"Rollendes Fünfeck" ausgeführt.
(Näheres zum Konstruktionsprinzip der
Abrollbahnen soll noch folgen).
Zum Stoppen
klicken Sie mit der rechten Maustaste ins Bild, da erscheinen
dann
die entsprechenden Funktionen.
1, Von der Geometrie her
drückt der Hebel rein nach unten/oben, ganz ohnedie schädlichen Seitenkräfte
der
herkömmlichen Antriebe, (z. B. Kurbel - Pleulstange).
2, Lediglich durch rollende Reibung
tritt eine, senkrecht zur Kolbenstange wirkende Kraft auf - in
der
Gößenordnung von 1/1000 der
Kolbenantriebskraft - i. d. R. praktisch
vernachlässigbar.
