und kurze Frage: Hat schon wer an eine Pendeluhr ohne Gewicht und ohne Feder gedacht?
Hinzu noch mit der Absicht, kein ohnehin nur mühsam optimierbares „mathematisches“ Pendel, sondern ein physikalisches Pendel einzusetzen?
Verfolge aktuell als frischer Ruheständler aus der Raumfahrtindustrie folgendes Konzept:
• Energiekompensiertes physikalisches Pendel mit Sperrklinkenantrieb des Uhrengetriebes (keine klassische Hemmung). • Keine dichteabhängige aerodynamische Abbremsung von Pendelstab und Pendelscheibe; atmosphärische Wechselwirkung lediglich im innersten molekularen Grenzschichtbereich. • Pendel: Hochpolierte Zerodurscheibe mit eingelagerter Zusatzmasse auf CFK-Achse mit integrierten Nd-Magneten). • Lagerung des Pendels: 3D-Magnetfeld - ähnlich Mendocino-Motor; also weitestgehend reibungsfrei, bis auf die Wechselwirkung der Nd-Magnetfelder untereinander bzw. der innerhalb der Magnete generierten geschwindigkeitsabhängigen Wirbelströme samt der hierdurch wiederum induzierten Magnetfelder. • Echtzeit-Temperaturkompensation: PT1000 innerhalb des Pendels mit closed-loop geregeltem Piezo-Stack, (temperaturentsprechende Einstellung der radialen Lage der Zusatzmasse). • Betrieb in einem abgeschlossenen Gehäuse im Keller.
Um es nochmals zu verdeutlichen: Hier kommt kein translatorisches sondern ein rein rotatorisch schwingendes Pendel zum Einsatz.
Werde dieses Projekt entspannt angehen: Bin primär daran interessiert, wie weit man Präzision und Richtigkeit einer solchen Uhr im Rahmen einer fortlaufender Optimierung über die Jahre treiben kann.
Beruflich hab ich letztlich mit Uhren gearbeitet, welche für diese Terme 10E-15 bis 10E-17 erreichen; also nur wenige Sekunden Abweichung nach dem Urknall (relativistische Effekte hier ausgenommen). Somit a „bissl“ genauer als hier stets diskutiert wird.
Größe ? DIN A3 Format :-)
Preis? Sündhaft :-(
Grüße
Volker
P.S.: (vernichtende) Kritik sowie Anregungen stets willkommen !
Wie kommt die Antriebsenergie und wie die nicht unerhebliche Energie für die Kompensationsmechanik ins Pendel?
Die Temperaturkompensation scheint mir auf den ersten Blick suspekt. Eine Zerodurscheibe hat ja nicht viel zu kompensieren. Soll da wirklich ständig eine Regelelektronik mit Hochspannungsaktor mitschwingen um die Zusatzmasse zu verschieben? Ist das passiv nicht eben so gut aber viel eleganter zu lösen?
. Viele Grüße von Coloman, der natürlich nicht ich ist.
Hallo Volker, ich kann Dir nicht in allen Einzelheiten folgen. Daher folgende Fragen:
1. Was ist unter einem "rotatorisch schwingendem Pendel" zu verstehen? Auf einer Kreisbahn hin und zurück wie bei einer Jahresuhr, oder soll der permanente Umlauf des Pendels einen Kegel beschreiben, das Pendel also sozusagen um 90° versetzt in zwei Ebenen schwingen?
2. Planst Du ein Perpetuum mobile? Oder wo soll die Energie für das Betreiben der Uhr herkommen? Schon der Sperrklinkenantrieb sorgt für genügend Reibungsverluste, als daß die Uhr ohne Reibungsverluste längere Zeit gehen könnte.
Zitat von Pendelino im Beitrag #1 • Keine dichteabhängige aerodynamische Abbremsung von Pendelstab und Pendelscheibe; atmosphärische Wechselwirkung lediglich im innersten molekularen Grenzschichtbereich.
Das verstehe ich noch nicht - wenn sich was in der Luft bewegt, gibt es auch Reibung.
Ansonsten erinnert mich die Utopie z.T. an das bald 100 Jahre alte System von Mr. Hatot, z.T. an den Artikel in Alte Uhren aus den 90ern "Das ultimative Pendel". Und die Verluste einer klassischen Pendelaufhängung werden mal wieder maßlos überschätzt.
Genug gemäkelt: Wie wärs mit Bildern statt nur Worten?
Gruß, Frank ______________ Fliegeruhren - Hanhart Vintage Service PCZW - PC Zeitwaage der Profis
Zeichnungen / Skizzen müssen fertig werden (wird leider bis Ende der Woche dauern); ansonsten argumentieren und fuchteln wir lediglich in der Luft herum :-).
Aber kurz zum Prinzip:
Kein Pendel, welches sich im Raum hin und her bewegt, sondern lediglich wenige Grad einer reinen Rotation.
Einfaches Gedakenmodell:
- Ein Rad, dessen Achse horizontal ausgerichtet ist.
- Solange es perfekt ausgewuchtet ist, wird es stationär ruhen.
- Angenommen, es erhält in seinem Umfang ein kleines Gewicht, so wird es sich um seine Achse pendelnderweise solange hin und her drehen, bis sich dieses Gewicht vertikal unter der Achse befindet.
- Wenn man solch ein modifiziertes Rad nun aus seiner Neutrallage um wenige Grad dreht, wird es es (je nach Lagerreibung) mehr oder minder lange um seiner Achse pendeln, bis es zur Ruhe kommt; also eine reine rotatorische Pendelbewegung.
Angenommen dieses Pendel sei eine dünne Scheibe - wiederum mit horizontal orientierter Achse. Zwei kleine Eisenscheibchen sind rechts und links in Höhe der der Achse am Außenrand in die Scheibe eingelassen.
Einige cm oberhalb aber nahe dieser Positionen sind im Gehäuse der Uhr je ein kleiner stationärer Spulenmagnet angebracht, welcher immer kurz vor den Umkehrpunkten der Schwingung durch einen kurzen Strompuls das betreffende Eisenscheibchen a bissl anzieht (also "hoch" zieht) und somit wieder Energie in das System transferieren.
Angesichts der vorgesehenen Magnetfeld-Lagerung wird hier extrem wenig Energie erforderlich sein.
Der Zeitpunkt zur Generierung dieses kleinen Strompulses wird durch eine Lichtschranke bestimmt.
Antrieb des eigentlichen Uhrwerkes durch eine gleitende Sperrklinke auf ein mit 30 "Sägezähnen" versehenen Antriebsrad (Sekundenskala). Danach 10:1 plus 6:1 auf das Minutenrad und mit 4:3 plus 3:1 auf das Stundenrad.
Getrennte Zifferblätter für Sekunde, Minute und Stunde.
Ich weiß, die Zeichnungen mit Nummerierungen etc. müssen her.
Das mit dem Piezo-Stack, um die Pendeldauer zu stabilisieren, ist zunächst eine Option und (hoffentlich) nicht erforderlich.
Mir ist klar, dass hierdurch das Revier der klassischen Pendeluhren verlassen wird; aber warum nicht neue Pfade einschlagen und versuchen, was dort möglich ist? Eine Umrüstung auf ein "Kuhschwanzpendel" ist tröstlicherweise jederzeit möglich.
Rückfrage wegen der atmosphärischer Abbremsung des Pendels: Warum wurden extrem hochwertige klassische Pendeluhren in einer Atmosphäre bei ca. 100 mb Wasserstoff betrieben ?
Lediglich, um Beinflussungen durch die atmophärische Umgebungstemperatur zu minimieren ?
Das ist mehr eine Unruh (mit Unwucht und ohne Feder) als ein Pendel. Magnetlager erfordern Regelungstechnik - wird sich erheblich auf den Gang auswirken, denn die Unwucht drückt beim Schwingen die Achse aus dem Lager-Mittelpunkt, dann greift die Lageregelung, ... Warum nicht gleich das windschnittige Teil ohne Unwucht als Unruh betreiben? Dann entfällt sogar der Einfluß der Gravitation, der beim Pendel nicht wegzubekommen ist. Achse vertikal ausgerichtet, unten z.B. Körnerlager aus Hartmetall/Diamant, oben zur Not Magnetlager.
H2-Atmosphäre wegen ihrer gerigen Dichte. Harrison kompensiert den Luftdruck-Einfluß mit dem Pendel selbst, es braucht also keine dünne Luft oder sonstige Atmosphäre.
ZitatHat schon wer an eine Pendeluhr ohne Gewicht und ohne Feder gedacht?
Ja, ein alter Franzose mit Namen Leon Hatot und das "Ding" hieß Magnetpendeluhr. Davon hängen bei mir auch einige ( eine wurde Dank des Forummitgliedes "Gustav Becker" wiederbelebt - Danke noch einmal an dieser Stelle ).
Mit elektronik kenne ich mich ja nun nicht gerade so gut aus, meine größtes Erfolgserlebnis ist wenn ich die Batterie der Taschenlampe wechseln kann :-) Aber wenn ich das richtig verstanden habe, willst Du an das dann schon diffizile Magnetgelagerte "Pendel" eine Schaltklinke anbringen? Sind da dann nicht die Stöße der Klinke beim weiterschalten auf die Magnetlagerung wie Hammerschläge? Nur so meine laienhaften Gedanken, kann ja auch falsch liegen damit.
Frank
Ich kann von allen ein bissel was - aber nüscht richtsch
Zitat von Gustav Becker im Beitrag #8Das ist mehr eine Unruh (mit Unwucht und ohne Feder) als ein Pendel. Magnetlager erfordern Regelungstechnik - wird sich erheblich auf den Gang auswirken, denn die Unwucht drückt beim Schwingen die Achse aus dem Lager-Mittelpunkt, dann greift die Lageregelung, ... Warum nicht gleich das windschnittige Teil ohne Unwucht als Unruh betreiben? Dann entfällt sogar der Einfluß der Gravitation, der beim Pendel nicht wegzubekommen ist. Achse vertikal ausgerichtet, unten z.B. Körnerlager aus Hartmetall/Diamant, oben zur Not Magnetlager.
H2-Atmosphäre wegen ihrer gerigen Dichte. Harrison kompensiert den Luftdruck-Einfluß mit dem Pendel selbst, es braucht also keine dünne Luft oder sonstige Atmosphäre.
Nöö,
eine Unruh läuft lageunabhängig und deren Zeitkonstante ist durch deren Feder sowie deren Rotationsträgheitsmoment bestimmt.
Im hiesigen (geometrisch sehr ähnlichen Fall) wirkt statt einer Feder die Gravitation und somit ist es ein physikalisches Pendel; wenn auch in einer ungewöhnlichen Ausführung.
Ist ja auch unwesentlich, ob dieses Ding nun eine pendelähnliche Unrug oder ein unruhähnliches Pendel darstellt.
Die vorgesehen Magnetlager benötigen keinerlei Regel-Elektronik, da deren 3D Felder ausschließlich durch Nd-Magnete gebildet werden. Nicht ganz einfach die Form der erforderlichen Potentialtöpfe zu erreichen; geht aber.
Ist vom Konzept her zumindest interessant genug, diesen Pfad solange zu verfolgen, bis erkennbar wird, dass keine sinnvollen Leistungssteigerungen mehr zu erwarten sind.
Mehr (also Zeichnungen) am späten bis sehr späten Freitag !
also die Lagerung soll an beiden Enden irgendwie mit kleinen Scheiben aus magnetischem Material sich pendelnd im Magnetfeld halten. Aber so viel ich weiss, erzeugt aber leitendes und sich bewegendes Material im Magnetfeld wirbelströme in den Scheiben die dann wiederum die Pendelbewegung bremst. Ist das so richtig?
Gruss von Frido
Habe immer noch meinen privaten kampf mit GROSS und kleinschreibung ;-)
Zitat von Pendelino im Beitrag #1Um es nochmals zu verdeutlichen: Hier kommt kein translatorisches sondern ein rein rotatorisch schwingendes Pendel zum Einsatz.
Aber alle Pendul sind rotorisch schwingend. Ein Federaufhängung hat ein Drehpunkt und für eine Klinge ist es offensichtlich. Mir ist nicht klar wie ein translatorische Bewegung mit wenig Verluste hinzukriegen wäre. Ist es wirklich so das eine Scheibe weniger Reibungsverluste im Luft hat wie eine geeignete Pendulstab mit Gewicht? Wenn ich mit Uhrenunruhen vergleiche, es werden Speichen gemacht da eine ganze Scheibe grossere Verluste hat. Ich Frage nur. Natürlich eine magnetische Aufhängung, wenn es stabile hinzukriegen ist, wäre eine gute Sache. Don
Il ne faut pas rouler vite... il faut freiner tard
eine Unruh läuft lageunabhängig und deren Zeitkonstante ist durch deren Feder sowie deren Rotationsträgheitsmoment bestimmt.
Im hiesigen (geometrisch sehr ähnlichen Fall) wirkt statt einer Feder die Gravitation und somit ist es ein physikalisches Pendel; wenn auch in einer ungewöhnlichen Ausführung.
Ist ja auch unwesentlich, ob dieses Ding nun eine pendelähnliche Unrug oder ein unruhähnliches Pendel darstellt.
Nochmal: Die Gravitationskraft unterliegt Schwankungen, diese wirken sich auf die Periodendauer eines Pendels aus. Völlig egal, ob es sich dabei um ein physikalisches oder mathematisches handelt. Einer Unruh (Feder-Masse-Schwinger) sind solche Schwankungen egal. Ich weiß ja nicht, was Du für Gangwerte anstrebst...
Eine Magnetlagerung ohne Regelung halte ich für ausgeschlossen. Spätestens beim Schwingen war's das mit der Lagerung.
Hallo Pendelino, das Einzige, was ich verstanden habe ist, daß eine Scheibe mit exzentrischem Schwerpunkt magnetgelagert schwingen soll, und dabei über Sperrklinken ein Zeitanzeigegetriebe antreiben soll.
Dazu solltest Du aber weiter spezifizieren. Energiezufuhr, Amplitude (und warum diese Amplitude) und Einfluss auf die Schwingfrequenz, Schwerpunktexzentrizitätsregelung auf der schwingenden Scheibe, Lagerungsreibung (Mendochinomotor hat einen mechanisch festgesetzten Freiheitsgrad)( der Levitronkreisel muß sehr genau auf das gerade herrschende Magnetfeld eingestellt werden), angestrebte Genauigkeit, usw. Keine aerodynamische Abbremsung?
Aber ich glaube, wenn ein Gegenpendel, die Vorstufe zur Scheibe, besser wäre, dann wäre es mehr im Gebrauch.
eine Unruh läuft lageunabhängig und deren Zeitkonstante ist durch deren Feder sowie deren Rotationsträgheitsmoment bestimmt.
Im hiesigen (geometrisch sehr ähnlichen Fall) wirkt statt einer Feder die Gravitation und somit ist es ein physikalisches Pendel; wenn auch in einer ungewöhnlichen Ausführung.
Ist ja auch unwesentlich, ob dieses Ding nun eine pendelähnliche Unrug oder ein unruhähnliches Pendel darstellt.
Nochmal: Die Gravitationskraft unterliegt Schwankungen, diese wirken sich auf die Periodendauer eines Pendels aus. Völlig egal, ob es sich dabei um ein physikalisches oder mathematisches handelt. Einer Unruh (Feder-Masse-Schwinger) sind solche Schwankungen egal. Ich weiß ja nicht, was Du für Gangwerte anstrebst...
Eine Magnetlagerung ohne Regelung halte ich für ausgeschlossen. Spätestens beim Schwingen war's das mit der Lagerung.
Falsch - schau Dir mal die im Netz die Lagerung eines klassischen Mendocino-Motors an. Betreibe selbst mehrer unterschiedlicher Größe und die Achsen rotieren völlig ungestört; auch wenn man einem solchen Motor durch Anbringen einer kleinen Masse etwas Unwucht verleiht; er also um seine Achse schwingt.
Was da noch stört, ist die Reibung der Achse am Spiegel (wird durch zwei kontaktfreie magnetische Gegenlager ersetzt, welche ausschließlich axial wirken (fern von den Levitationsmagneten).
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15.01.2018 22:15
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