Drahtlifterversuch
Bei diesem Versuch wurde versucht, eine grundlegend anderes Konzept bei der Realisierung der unteren, flächigen Elektrode zu nutzen.
Bei den meisten Liftern werden unten flächige Elektroden eingesetzt. Das führt dazu, dass dort eine geringere Feldstärke vorliegt als an der dünnen, oberen Elektrode. Theoretisch lässt sich eine Feldschwächung nicht nur durch flächige Elektroden realisieren, sondern auch durch mehrere parallel verlaufende dünne Elektroden. Dieses Prinzip wird zum Beispiel bei Bündelleitern an Freileitungen genutzt.
Das Bild 1 zeigt deutlich, das im mittleren Bereich fast kein elektrisches Feld herrscht (türkis). Allerdings tritt an den äußeren Rändern der Leiter immer noch eine hohe Feldstärke auf (rot).
Bild 1 Simulation der Feldschwächung bei mehreren parallelen Leitern
Dieses Prinzip wollten wir auch bei einem Lifter nutzen. Wir versprachen uns davon sowohl Gewichtsersparnisse gegenüber flächigen Elektroden als auch einen geringeren Windwiderstand. Der erwünschte Effekt davon wäre eine höhere Schubkraft bei geringerem Gewicht. Wir bauten einen Lifter, der als obere Elektrode wie auch sonst üblich einen dünnen Kupferdraht besitzt. Statt der flächigen unteren Elektrode wurden elf Drähte des gleichen Drahtes nebeneinander gespannt. Diese wurden eng nebeneinander gesetzt, insgesamt belegen sie weniger als einen Zentimeter Breite. Das Prinzip lässt sich gut in Bild 2 erkennen.
Bild 2 Drahtlifter bei dem die untere Elektrode als Bündelleiter ausgeführt ist
Bei einem Test konnte der Lifter jedoch nicht zum Abheben gebracht werden. Daraufhin wurde der Lifter an einer Federwaage aufgehängt, um zu ermitteln, ob bei dieser Bauform überhaupt Schub erzeugt wird. Es zeigte sich, dass der Lifter etwa ein Sechstel seines eigenen Gewichtes tragen könnte. In diesem Arbeitspunkt floss jedoch ein sehr großer Strom. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass auch an der unteren Elektrode Ionisation stattfand. Dies ermöglicht einen erhöhten Ladungstransport über ionisierte Luftmoleküle, der jedoch keinen positiven Beitrag zum Schub leistet. Diese Ionen würden eigentlich der Flugfähigkeit entgegen wirken. Eine Verringerung des Schubs konnten wir allerdings nicht feststellen.
Im Versuch wurde also gezeigt, dass auf diese Weise tatsächlich Schub erzeugt werden kann. Dass der von uns gebaute Lifter nicht flugfähig war, kann darauf zurückzuführen sein, dass die praktische Umsetzung des Bündelleiters unsauber war. Durch kleine Knicke in den gespannten Drähten kann es auch an der unteren Elektrode zu Spitzeneffekten und damit auch schnell zu Ionisation kommen. Des Weiteren wäre eine noch dichtere Anordnung der von noch dünneren Einzelleitern hilfreich. Außerdem wurde eine flache Anordnung gewählt (alle Leiter liegen nebeneinander) während Bündelleiter an Freileitungen vieleckige Formen haben (die Leiter sind annähernd kreisförmig angeordnet). Die Kreisform hat den Vorteil, dass es keinen Leiter gibt, der alleine außen liegt.
Mit einer runden Anordnung von dünneren Drähten, die dichter beieinander liegen (siehe Bild 3), wäre es eventuell möglich einen effektiven Radius zu erhalten, der groß genug ist, um Ionisation an der unteren Elektrode zu unterbinden und einen sinnvollen Feldverlauf zu gewährleisten.
Bild 3 Mögliche Anordnung der parallelen Drähte der unteren Elektrode