Startseite
 

Konstruktionsprinzipien

 

Die Form eines Lifters ist prinzipiell frei wählbar und lediglich durch den eigenen Ideenreichtum beschränkt. Letztlich wird die Flugfähigkeit des Lifters von einigen Konstruktionseigenschaften diktiert. So spielen zum Beispiel das Gewicht und die Durchschlagsfestigkeit eine entscheidende Rolle.

Im Folgenden werden Konstruktionsprinzipien aufgezeigt, an die es sich allgemein zu halten gilt.


Konstruktionsprinzipien                                                                     

Nachfolgend sind die Konstruktionsprinzipien für Lifter erläutert.

Elektrodenform

Grundsätzlich ist darauf zu achten, dass man eine sehr dünne obere (meist positiv), sowie eine sehr dicke untere Elektrode (meist negativ) verwendet, sodass die Feldstärke  an der oberen Elektrode deutlich höher ist, damit Ionisation zustande kommen kann. Die Gründe dafür sind in dem Abschnitt Mögliche Theorien erläutert.

Leichtbau

Da die Schubkraft allgemein nur mehrere Gramm beträgt, ist enormer Leichtbau ein essentieller Bestandteil. Deshalb sollte man darauf achten, dass man leichte Materialien wie Balsa-Holz, Styropor oder Trinkhalme verwendet. Diese haben sich als am einfachsten zu verarbeiten herausgestellt (siehe Baumaterialien).

Um diese Materialien zu verbinden, ist es zweckmäßig auf starre Verbindungen, wie zum Beispiel sie fest zu verkleben und stattdessen bewegliche Verbindungen durch das Abspannen mit Nähgarn (100%Polyester, da Baumwolle leitfähig ist), ähnlich wie beim Brückenbau, zu stabilisieren. Auf diese Weise erhält man eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht.

Geometrie

Es ist zweckmäßig, das Verhältnis zwischen Elektrodenlänge und  tragenden Streben möglichst hoch zu wählen. Bei einem Dreieck ist das Verhältnis zwischen waagerechten Streben und Elektroden 1 zu 1.

 

Bild 1    Herleitung des Verhältnisses Elektrodenlänge zu tragende Streben bei einem dreieckigen Lifter

s_Elektrode = s_Holz

Bei einem viereckigen Lifter, dessen Elektroden auf der Außenseite sind, das tragende Gerüst allerdings in der Mitte, ist das Verhältnis

s_Elektrode / s_Holz = √2 / 1 = 1,41,

also erhält man mehr Schub bei gleichem Gewicht, da nur die Elektroden Schub bringen.

Bild 2    Herleitung des Verhältnisses Elektrodenlänge zu tragende Streben bei einem viereckigen Lifter

Laut dem Satz von Pythagoras gilt:

S_Elektrode²=s_Holz² + s_Holz²               

S_Elektrode²=2*s_Holz²

S_Elektrode = √2  * s_Holz

Sicherheit

Da ein Lifter nicht stabil fliegt, bzw. nicht ohne enorm mehr Aufwand stationär schweben wird, ist es sinnvoll „Halte-Seile“ aus Garn zu verwenden, sodass der Lifter nicht beliebig hoch steigen kann. Andernfalls könnte er sich überschlagen oder gefährliche Kurzschlüsse erzeugen und so Gegenstände beschädigen oder sogar Personen verletzen.

Untersuchung verschiedener Baumaterialien                                   

In Tabelle 1 sind verschiedene Baumaterialien für die verschiedenen Lifter-Elemente auf ihre Eignung hin untersucht. Es befindet sich eine Scrollbar unter der Tabelle.

Tabelle 1    Untersuchung verschiedener Baumaterialien für tragende Streben

Tragende Streben
Material Vorteile Nachteile
Kohlefaser
  • sehr dünn erhältlich
  • in vielen Dicken erhältlich
  • optisch hochwertig
  • Kosten
  • unter einer gewissen Dicke zu labil
  • im Vergleich zu Holz schwer
Wallnussholz
  • in T-Form erhältlich -> hohe Stabilität
  • gut zu verarbeiten
  • in vielen Dicken erhältlich
  • Gewicht
Balsaholz
  • extrem leicht
  • Kosten
  • in vielen Dicken erhältlich
  • unter einer gewissen Dicke zu labil
Trinkhalm
  • extrem leicht
  • Kosten
  • lässt sich einfach zusammenfügen
  • höherer elektrischer Widerstand als Holz
  • knickt schnell ein
  • nicht hitzebeständig
3D - Druck
  • sämtliche Formen möglich
  • schwer zu realisieren
  • Gewicht


Tabelle 2    Untersuchung verschiedener Baumaterialien für Elektroden

Elektroden
Material Vorteile Nachteile
Kupferdraht
  • leicht zu beschaffen
  • hohe Leitfähigkeit
  • in vielen Stärken erhältlich
    Aluminiumdraht
    • Gewicht (leichter als Kupfer)
    • schlechtere Leitfähigkeit als Kupfer
    • schwer zu beschaffen
    Aluminiumfolie
    • extrem dünn -> hoher Spitzeneffekt
    • Kosten
    • Oberfäche leicht verletzbar
    • Entstehung von Spitzen an der unteren Elektrode
    Kupferdraht-Gitter
    • Gewicht (leichter als Alufolie)
    • Ionenwind kann durch die Hohlräume entweichen -> mehr Auftrieb
    • Umsetzung der parallen Verläufe schwierig
    Silberüberzug
    • leicht da sehr dünne Schicht, leichter als Goldüberzug
    • optisch hochwertig
    • sehr ebene Oberfläche, besser als Goldüberzug
    • Versilberung (z.B. Tollens-Probe) chemisch aufwändig
    Blattgoldüberzug
    • leicht da sehr dünne Schicht
    • optisch hochwertig
    • sehr ebene Oberfläche
    • teuer
    • empfindlich
    • schwierig auf das Trägermaterial zu bekommen


    Tabelle 3    Untersuchung verschiedener Baumaterialien für Verbindungen

    Verbindungen
    Material Vorteile Nachteile
    Heißkleber
    • Kosten
    • Festigkeit
    • Gewicht
    • in kleinen Mengen zu schnell trocken
    • Hitze
    Nähgarn
    • Kosten
    • elektrisch nichtleitend
    • Festigkeit
    Kupferdraht
    • Leitfähigkeit
      Stecken
      • gewichtssparend
      • Festigkeit