Unter "Motor als Beweger" schreibe ich eine genetische Geschichte des Motors Im Vortrag Technologie versus (Natur)Wissenschaft verwende ich den Motor als Beispiel Von dieser Seite gibt es ein paar alte Varianten.

Als Motor bezeichne ich ein Artefakt, mit welchem ich eine Welle ohne Muskelkraft in eine permanente Rotation versetzen kann, die ich als Antrieb auf jenes Geräteteil übertrage, in welchem ich sie verwenden will. Wenn ich die Bewegung beispielsweise auf die Räder eines Fahrzeuges übertrage, bewege ich damit das Fahrzeug als Ganzes, wenn ich die Bewegung auf ein Werkzeug innerhalb einer Maschine übertrage, bewege ich nicht die Maschine. Beide Bewegungen kann ich auch ohne Motor und Antriebsmechanik produzieren: Ich unterscheide eigentliche Motoren oder Motoren im engeren Sinne von Artefakten, die ...

Der Motor ist ohne Sinn, den bekommt er im Gerät oder in der Maschine, die er antreibt. Ich unterscheide Motoren, die durch bewegte Massen wie Wasser oder Wind angetrieben werden, von solchen, die durch irreversibele Zustandsänderungen (Verbrauch) von Treibstoffen wie Kohle oder Benzin angetrieben werden. Dampf und elektrischer Strom kann in beiden Fällen als Medium dienen. Im sogenannten "Elektromotor" sind die Verhältnisse so ausdifferenziert, dass sowohl die naturwüchsige Antriebsmasse als auch die Einheit des Motores aufgehoben sind (siehe unten). === insbesondere warum die sogenannte Dampfmaschine im Unterschied zu angetriebenen Pumpen keine Maschine ist. ===== Hinweise: - Diese Definition schliesst eine Reihe von Bewegungsverursachern aus: insbesondere Organismen, Raketentriebwerke und Gewehrpatronen. - Die Beschreibung des Motors dient als Erklärung für die Bewegung der Maschine oder in der Maschine. Ein paar Erläuterungen: Unter physikalischen Gesichtspunkten wird der Motor oft als Energie-Wandler bezeichnet. In dieser Perspektive erscheint der Motor wie etwa ein Widerstand oder eine Glühlampe als Verbraucher. Diese alltagsphysikalischen Verbrauchsaspekte, wonach ein Motor mehr oder weniger leistet und einen Wirkungsgrad hat, lasse ich hier vorerst ausser Acht. Mich interessiert der Motor als hergestellter Gegenstand mit einem Zweck. Der Zweck des Motors ist es, einen Teil einer materiellen Konstruktion zu bewegen, so dass ich damit eine Welle in permanente Rotation versetzen kann. In der Physik hat die Bewegung keine Ursache. Nur die Beschleunigung erfordert eine Kraft. In der Technik hat Bewegung einer Maschine insofern eine "Ursache", als sie gegen bremsende Kräfte wie Reibung aufrecht erhalten werden muss. Diese "technische Ursache" der Bewegung - die natürlich keine Ursache im philosophischen Sinn ist - ist der Motor, der quasi sich selbst und die Maschine bewegt. Verursacher ist, wer den Motor dazu verwendet, etwas zu bewegen. Ein Motor hat keinerlei Interesse sich oder etwas anderes zu bewegen. Ich benutze ihn. Wenn man will, kann man die Bewegung unter energetischen Gesichtspunkten beobachten. Der Motor hat aber nicht den Sinn Energie zu schaffen oder zu verbrauchen, er ist Mittel zum Antrieb eines Gerätes. Dabei nehme ich in Kauf, dass Treibstoff verbraucht wird, also verloren geht. Die Konstruktion des Motors verkörpert eine feste Koppelung von zwei Veränderungen. Beim Verbrennungsmotor beispielsweise wird einerseits Benzin durch die Verbrennung und andrerseits - damit verbunden - die Position des Kolbens im Zylinder verändert. Jede Bewegung im Motor ist an eine andere Veränderung gekoppelt, die wie beim Benzin den Zustand eines Stoffes oder wie bei einem Wasserrad die Bewegung einer Wassermasse sein kann. Ich unterscheide verschiedene Arten von Motoren, in Abhängigkeit von den Funktionsweisen, die durch die Koppelungen bestimmt sind. Ein Elektromotor funktioniert anders als eine Dampfmaschine, obwohl beide dieselbe Funktion haben. ein paar beliebige Beispiele: Dampf"maschine" (sic) Verbrennungsmotor (Diesel-, Ottomotor) Stirlingmotor Gasturbine Elektromotor Hydraulikmotor

Bildquelle: Wikipedia

In einigen Fällen werden Motore verwendet, um andere Motore anzutreiben. Benzinmotoren beispielsweise haben einen Elektromotor als Anlasser. Man kann die Stromversorgung eines Elektromotors mit einem Dieselmotor, der einen Generator antreibt, produzieren.

Ein paar Anmerkungen zur Technologie des Motors

Ich erläutere zunächst wie der Motor die Entwicklung der Bewegung von Artefakten bestimmt und anschliessend, wie sich dabei Dampf und Strom als Medien erweisen, durch die die Einheit des Motors in einem Gefüge aus Motorteilen aufgelöst wird.

=== Mit einem Motor "produziere" ich die Bewegung einer Welle, die ich als Antrieb auf jenes Geräteteil übertrage, in welchem ich sie verwenden will. Wenn ich die Bewegung beispielsweise auf die Räder eines Fahrzeuges übertrage, bewege ich damit das Fahrzeug als Ganzes, wenn ich die Bewegung auf ein Werkzeug innerhalb einer Maschine übertrage, bewege ich nicht die Maschine. Beide Bewegungen kann ich auch ohne Motor und Antriebsmechanik produzieren: === Gerätebewegung ohne Antrieb Ich bewege ein Werkzeug mit meiner Hand, wozu ich Muskelkraft brauche. Ich bewege ein Laufrad auf abfallender Strasse. Ich bewege ein Schiff, indem ich es in einen Fluss oder mit einem Segel in den Wind stelle.  - In diesen Fällen gibt es nur eine Transformation: beispielsweise Windbewegung in Materialbewegung. Die Bewegung ist relativ zur Umwelt.

• Gerätebewegung mit Antrieb ohne Motor
  Ich bewege ein Fahrrad oder eine Tretnähmaschine
   - In diesen Fällen ersetze ich den Motor duch meine Muskelkraft - und kann diese durch einen Motor ersetzen. Durch den Antrieb gibt es mindestens zwei Transformationen. Die beabsichtigte Bewegung betrifft ein Teil des Gerätes, die sich natürlich auch auf das Gerät als Ganzes auswirken kann.

Ich unterscheide Pseudomotor, eigentlicher Motor und Motor-Gefüge:

• Pseudomotor

  Als Pseudomotor bezeichne ich Artefakte, die funktional Motoren ersetzen, welchen aber wesentliche Teile eines eigentlichen Motores fehlen.
  Der typische Fall besteht darin, dass durch den Antrieb eine naturwüchsig vorhandene "Bewegung" umgeladen wird. Ich rechne hier aber auch den Elektromotor und das Rückstosstriebwerk zu dieser Klasse.

  • Mit einer Windmühle, einem Wasserrad oder einem Göpel bewege ich die primäre Welle eines Antriebes, indem ich eine bewegte Masse jenseits des Antriebes verwende.
     - Die Bestandteile des Pseudomotors bewegen sich - wie jene eines eigentlichen Motors - relativ zu einander, nicht nur relativ zur Umwelt
     - Die Vermittlung besteht darin, dass ein Bestandteil mit einer Transmission (Kette, Welle) angetrieben wird (dass also nicht wie beim Segelschiff das Gerät als Ganzes bewegt wird).
     
  • Der sogenannte Elektromotor ist ein spezieller Fall, den ich unten als Teil des Motorgefüges genauer erläutere. Er ist im Unterschied zur Dampfmaschine kein eigentlicher Motor, sondern ein Bestandteil eines Antriebes, in welchem Strom verwendet wird.
     
    Erläuterung:
    Der Elektromotor "verbraucht Strom", der auf verschiedene Weisen produziert werden kann. Er kann aus einer Batterie oder aus einen Generator kommen. Der Generator kann auf verschiedene Weisen angetrieben werden.
    Die Bewegung im Elektromotor beruht darauf, dass sich Magnetpole, die durch den elektrischen Strom hervorgebracht werden, abstossen. Der Strom im Motor fliesst von der Quelle zur Senke, was ich mit "Verbrauch" bezeichne.
     
    Den elektrischen Strom verwende ich nicht nur zum Antrieb von Motoren.
    Den elektrischen Strom verwende ich auch indirekt - etwa in der Hydraulik - zum Antrieb von Motoren.
     
  • Der sogenannte Raketenmotor ist ein Rückstosstriebwerk, dass zwar Kraftstoff verbraucht, aber keinen Antrieb mit beweglichen Teilen hat.

• eigentlicher Motor

  Als eigentlichen Motor bezeichne ich ein Artefakt, in welchem die Bewegung eines Teils des Artefaktes an den Verbrauch eines Kraftstoffes gebunden ist.

  Beispiel:
  Der Kolben eines Benzinmotors bewegt sich, wenn im Motor Benzin verbrannt wird. (Der Kolben kann sich auch aus anderen Gründen bewegen, etwa wenn der Anlasser betätigt wird.)

  Ich unterscheide Motore, bei welchen die Umwandlung des Kraftstoffes direkt Druck erzeugt und solche, bei welchen mit dem Kraftstoff ein Medium wie Dampf aufgeheizt wird, das dann Druck erzeugt.

  Bei den Motoren, die kein Medium verwenden, unterscheide ich Explosions- und Verbrennungsmotore. In beiden Fällen wird der Kraftstoff "verbraucht".
   
  • Der Explosionsmotor beruht - tautologischerweise - auf einer Explosion. Ich kenne keinen aktuellen Explosionsmotor. In der Entwicklung des Motores hat es aber verschiedene gegeben.
    Bei einigen wurde der Kolben durch eine Explosion angetrieben, bei anderen, durch den Unterdruck, der durch die Explosion versucht wurde.
     
  • Der Deflagrations-Motor (Verbrennungsmotor) beruht auf einer Deflagration, was als langsame Explosion aufgefasst werden kann.
    Zur chaotischen Sprache:
    Verbrennungsmotor ist eine unglücklich gewählte Bezeichnung, weil die Dampfmaschine und die Gasturbine natürlich auch auf einer Verbrennung beruhen. Umgangssprachlich ist auch oft von Explosionsmotoren die Rede, wenn Deflagrationsmotore gemeint sind.
     
  Bei den Deflagrationsmotoren unterscheide ich Kolbenmotor und Turbine
   

  Der Kolben-Deflagrations-Motor Der Ottomotor beispielsweise wird in den meisten Kraftfahrzeugen verwendet und umgangssprachlich als Verbrennungsmotor bezeichnet. Es gibt viele Varianten.   Meistens wird der Ausdruck Motor für diesen Motor verwendet.

  Bildquelle: Wikipedia

  Die Turbine Die Gasturbine beispielsweise wird in Düsenflugzeugen verwendet. Es gab auch Autos, die mit Gasturbinen angetrieben wurden. Die Gasturbinen werden üblicherweise nicht zu den Verbrennungsmotoren gerechnet, obwohl der Kraftstoff innerhalb der Turbine verbrannt und der dabei entstehen Druck im Antrieb verwendet wird.   Der Ausdruck Turbine wird sehr häufig für etwas anderes verwendet: Als Turbine bezeichne ich in einem umgangssprachlichen Sinn ein Gerät, das ein Turbinenrad enthält, das mit Wasser oder Dampf angetrieben wird und physikalisch gesehen der Umladung von Energie dient. Es gibt auch dafür sehr viele verschiedene Verwendungfälle, einige erläutere ich unten.

  Bildquelle: Wikipedia

  Bei den Kraftstoff-Motoren, die das Medium Dampf verwenden (Kraftstoff-Dampf-Motor), unterscheide ich die Reaktionsturbine, die Kolbenmaschine.
   
  Die - hier betrachteten - "Dampfmaschine" sind keine Maschinen, sondern ein Motore.
  Durch Verbrennen von Kraftstoff (Holz, Kohle, Oel) entsteht Wärme, mit welcher Dampf erzeugt wird. Mit Dampf kann ich auf verschiedene Arten Teile eines Motors bewegen, weil Dampf sich ausdehnt und sich in diesem Sinne - wie Wind als Masse - bewegt.
  Dieser Dampf wird aber - nicht wie Wind - mit Kraftstoff produziert.
   
  Die technisch Entwicklung dieser Dampfmotore besteht einerseits darin, dass die Dampfproduktion in den Motor hinein verlegt wird, und andrerseits darin, wie der Dampf verwendet wird.

  Die eigentliche Bedeutung im Antrieb erreicht Dampf aber im Motor-Gefüge, in welchem elektrischer Strom als Antriebsmedium produziert wird (siehe unten). Die "Dampfmaschine" von T. Savery - die eben auch so genannt wird - ist eigentliche eine Pumpe, die ohne Motor funktioniert, aber Kraftstoff verbraucht.

  Bildquelle: Wikipedia

  Ich unterscheide folgend Dampfkraftmotoren
   

  Reaktionsturbine (Heron) Die Reaktionsturbine verwendet den Rückstoss des austretenden Dampfes.   Heron hat als eine der ersten Dampfmaschinen beschrieben. Ich kenne keine Anwendungen.   Das Rückstossprinzip spielt auch beim Raktentriebwerk eine zentrale Rolle. Es ist dort aber nicht Teil eines Motors.

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  Der Kolben-Dampfmotor (Newcomben) Die Dampfmaschine von T. Newcomen ist eine interesante Inversion. Der Kolben wird durch den Luftdruck bewegt, wenn der abgekühlte Dampf einen Unterdruck erzeugt: atmosphärische Dampfmaschine

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  Der Kolben-Dampfmotor (J. Watt) Die Dampfmaschine von J. Watt ist normalerweise gemeint, wenn von der Erfindung der Dampfmaschinen gesprochen wird. J. Watt hat sie nicht erfunden, sondern durch einen Kondensator und einen Fliehkraftrgler so verbessert, dass sie mit Dampfdruck funktionierte und einen rentablen Wirkungsgrad hatte. Die Firma Boulton & Watt errichteten 1775 eine Dampfmaschinenfabrik, was - umgangssprachlich - als Anfang der Industrialisierung bezeichnet wird.

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  Turbine Ich kenne keine Dampfturbine, die in diese Klasse gehört, will aber nicht ausschliessen, dass es welche gibt. Die eigentliche Dampfturbine erläutere ich unten.

• Motor-Gefüge

  Als Motor-Gefüge bezeichne ich ein Gefüge aus räumlich getrennten Teilen, das funktional einen Motor ersetzt. Motor-Gefüge beruhen auf einer technischen Entwicklung, in welcher Funktionseinheiten des Motors aufgetrennt und durch Medien verbunden werden. Diese Zerlegung ist insbesondere bei sogenannten Elektromotoren gegeben, deren "Treibstoff" ja nicht im "Motor" produziert wird.

  In der technischen Entwicklung gibt es anfänglich eine Phase, in welcher die Nutzung des Treibstoffes in die Maschine hineinwandert, während sie anfänglich noch relativ getrennt von der Maschine erfolgte. Bei der watt'schen Dampfmaschine kann ich nocht zwei Teile unterscheiden. In einem Teil wird mit dem Treibstoff Dampf hergestellt und im andern Teil wird der Dampf als Antriebsmedium benutzt. Diese Trennung ist im Benzinmotor aufgehoben.

  
   

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  Literatur

  Textstelle aus dem Kapital: ".. auch wenn der Mensch selbst noch der erste Motor bleibt (394)
  Erst mit Watts zweiter, sog. doppelt wirkender Dampfmaschine war ein erster Motor gefunden (398)
  indem die vielen gleichartigen Arbeitsmaschinen gleichzeitig und gleichmäßig ihren Impuls empfangen vom Herzschlag des gemeinsamen ersten Motors, auf sie übertragen durch den Transmissionsmechanismus (400)
  ungeheurer Eisenbahnbau und ozeanische Dampfschiffahrt die zur Konstruktion von ersten Motoren angewandten zyklopischen Maschinen ins Leben. (405)
  [95] "Die Vereinigung aller dieser einfachen Instrumente, durch einen einzigen Motor in Bewegung gesetzt, bildet eine Maschine." (Babbage, l.c.[p. 136.])

  [ ] [ Lokomobile ]
  [ youtube ]
  [wp]

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