Komt zeker voor elkaar!
Aangezien je je toch niet laat ontmoedigen. . . .
Waarom zou ik dat doen? Het lijkt er op dat een aantal mensen me tegen willen houden! Ik ben bezig met een uitdaging waar aan alle kanten voordelen aan hangen. . .niet in het minst het verkrijgen van extra kennis over magneetkrachten zoals deze zich t.a.z.v. commerciële magneten manifesteren + extra kennis over calculatieprogramma's voor deze krachten. . .ik kan er nog meer noemen maar het is je misschien nu wel duidelijk waarom de inspanning en tijd de moeite waard zijn.. . .je blijkt zelf ook veel tijd er in te steken terwijl je bij voorbaat al weet dat ik me niet laat stoppen. Is het omdat je van de inspanning iets nieuws leert of is het misschien dat je later misschien kan zeggen: “
Zie je wel, ik had gelijk. Je had naar me moeten luisteren!”. Misschien is het ook mogelijk dat je denkt dat ik misschien toch gelijk krijgt en dat je het leuk zou vinden om in het onderwerp meegedaan te hebben. Wat maakt het uit waarom je het doet? Ik spoor je aan er diep in te duiken en het vraagstuk nog een keertje te gaan analyseren vanuit de praktische kant en met een engineering aanpak. Ook als het niet werkt is het een nuttige oefening.
. . . komt hier nog een laatste voorspelling van mijn kant. . . . .
Komt het uit een gazen bol?
Het plaatje van jouw constructie is niet zoals ik het bedoeld had: je hebt een
kruis constructie verondersteld. De aanvankelijke opstelling was geen kruis maar een opstelling met 4 hefmagneten op de hoeken van een vierkant. De stabilisatie magneten zitten tussen de hefmagneten aan de randen (veroorzaakt een grotere torsie stijfheid). Op zich maakt het niet veel uit en zijn de krachten die je beschrijft voor mijn opstelling net zoals jij ze hebt opgesomd.
Het is uiteraard gemakkelijk om krachten symbolisch op te sommen en als zodanig heb je niets toegevoegd aan wat ik al had. Zolang je er geen numerieke waarden aan geeft ben je nergens en valt er niet te bewijzen In een uiteindelijke constructie gelden louter de exacte krachten die uit een rekenmodule vallen en voor de specifieke magneten gebruikt worden met specifiek afstanden die gelden en voor specifieke waarden van een verstoring. Voor de "vierkantsopstelling" geldt specifiek voor een stabiel evenwicht,
alleen als de magneten allemaal identiek zijn:
2*Fs = 6*Fl
Fs is de
stabiliserende kracht per magneetsamenstelling
Fl is the verstorende
laterale kracht per magneetsamenstelling
(waar jij ook ongeveer op terecht kwam).
In de analyse heb ik aangenomen dat de verticale magnetische stijfheid groot genoeg is voor een demonstratie model. . .ik hoef niet echt een extra lading op het platform te zetten maar uiteraard dient het wel verticaal stabiel te zijn voor een “kleine” verstoring. Vandaar dat de eis voor de hefmagneet er ligt dat het een relatief “platte” hefkromme heeft t.a.z.v. de laterale verstoring. Ondanks dit zal er wel stabiliteit moeten blijven bestaan voor een verticale verstoring dz.
In een uiteindelijk ontwerp is het een onderdeel van de analyse om vrije variabelen te kiezen zodat de stabilisatiefunctie optimaal is (met het uiteindelijke doel dat aan het stabiliteitscriterium voldaan wordt). Met de tot nu toe opgedane kennis over commerciële magneten en de opstelling die ik gekozen heb stel ik dat dit mogelijk is, maar dat is nog steeds afhankelijk van het berekenen van de laterale krachten.
Gezien ik je opmerkingen over de magnetische effecten en hoe ze ontstaan globaal onderschrijf is er geen noodzaak om op elk punt in je bericht te reageren. Ik stel echter vast dat je die krachten met exacte functies voor de te gebruiken magneten moet gaan berekenen. . .doe je dat niet dan zijn je argumenten krachtloos en bereik je er niets mee.
Verder geldt bij een kleine verstoring dat de laterale afstotende krachten meteen heel groot zijn,. . .
Dit is onjuist. Het is definitief aantoonbaar dat de laterale krachten voor kleine verstoring x juist klein zijn en lineair: Fl=a*x en “a” is afhankelijk van magneet geometrie. Als “x” groter wordt bereikt de kracht maximum en valt dan weer af. . .
ongeveer een omgekeerde parabool (Fl= -b*(x-e)
nl zodat op x=e de laterale kracht 0 is. Dit fenomeen is belangrijk want als de “x” afwijking te groot wordt verminderd ook de draagkracht van de hefmagneet en dan krijg je het “wegloop-effect” wat in essentie de instabiliteit van een systeem kan veroorzaken. In het ontwerp wordt “x” beperkt zo dat in feite Fl=a*x gebruikt kan worden en stabiliteit m.i. bereikt kan worden en daar gaat het om in dit verhaal juist om.
. . .terwijl de resultante stabiliserende krachten vrijwel nul zijn
. Dit is ook onjuist. Op het punt x=0 zijn alle horizontale krachten 0 en de stabiliserende krachten hebben in principe de Fs= c*x
ns vorm. Uiteindelijk is het van belang dat (voor identieke magneten)
2*Fs=6*Fl
tot stand komt. Beide krachten ontwikkelen zich vanuit x=0 en voor 0< x < xg (xg is de bewegingsruimte) en het is nog vast te stellen hoe groot in de praktijk voor een specifieke magneetsamenstelling wat de f(x) functionaliteit voor Fl zal zijn. Voor Fs heb ik deze functionaliteit al in kaart gebracht en is te berekenen voor diverse magneten.
Om nog maar te zwijgen over de extra (opstellingsafhankelijke) factor, die in de hierboven beschreven opstelling gelijk is aan 6*(1+x).
Waarom zou je daar over zwijgen? Deze factoren met vrije variabelen, o.a. de magneet geometrie, waardoor er mogelijkheden bestaan om de stabiliserende krachten te optimaliseren en de verstorende krachten te minimaliseren.
Hoe groot de factoren X,x,Y,en y zijn zou je met een computerprogramma misschien kunnen oplossen, maar eenvoudig zal dat niet zijn.
Niet "misschien" maar zeker weten. Oplossen betekend misschien ook dat ik zou kunnen ontdekken dat het niet haalbaar is. Wat denk je waar ik mee bezig ben? Het enigste heikele punt is dat beschikbare algemene informatie over magneetkrachten nooit precies is en je uiteindelijk de krachten moet gaan verifiëren voor fine-tuning.
Ik wil hier even melden dat vanuit een algemene praktische berekening de stabilisatie kracht Fs van een specifieke commerciële schijfmagneet B tussen twee gefixeerde magneten A en C (zonder laterale offset) vanuit een opsomming van
zes pool-paren deze vorm heeft
Fs = F= A*x
1,13 . . . . . (x in inch)
A=50,41. . . .(inch-lbs system)
x is verplaatsing van magneet B vanuit de evenwichtspositie.
Voorts is vanuit de berekeningen vast komen te staan dat voor deze schijfmagneten aantrekkende krachten tussen 1,65 en 1,8 keer groter zijn dan de afstotende krachten. Verder is het aantoonbaar dat indien twee magneten worden gebruikt en in een aantrekkende opstelling worden beschouwd de stabilisatiekracht een strek progressief is en ongeveer :
Fs = 0,91/x
1,9 voor x< 0,5. . . .ook inch-lbs units
Fs = 0,262/x
4,3 voor x >0,5
met x is
afstand tussen de pool-vlakken. Dit komt ruwweg overeen met de gepubliceerde krachtenformule voor staafmagneten. Deze expressie is kwalitatief te accepteren indien aantrekkende schijfmagneten gebruikt worden. Vanuit dit progressieve karakter is het te argumenteren dat een aantrekkende opstelling voor de magneten een voorkeur heeft. . .het is dan een interessante vraag hoe dan de verhouding tussen normale krachten en laterale krachten veranderd.
Even kort door de bocht, de krachten zijn tot dusver berekend uit een rekenmodule van een leverancier en vormen de basis voor de kwalitatieve en numerieke overwegingen voor mijn modelontwerp. Zodra de kennis over de exacte functionaliteit van de laterale krachten voor de te gebruiken magneten ontvangen is zal ik meer weten. De analyse heeft er overigens toe geleid dat ik voor de magneten voor de verticale hefkrachten een
aantrekkende opstelling gaat overwegen waardoor:
1) De verticale stabiliteit is met twee magneten in een samenstelling (4 stuks totaal) te realiseren, waardoor de constructie eenvoudiger wordt: het platform (de last) hangt
onder de hefmagneten;
2) In de
verticale richting is het platform stabiel zonder zelfs de aanwezigheid van de laterale stabilisatiemagneten. Dit is voor de aanvankelijke constructie met verticaal afstotende magneten niet het geval omdat zonder stabilisatiemagneten het platform direct zijwaarts afgestoten wordt c.q."gelanceerd" wordt

De afstotende opstelling is technisch gezien veel complexer om tot een verticale stabiele situatie te komen. Het analyseren van alle zaken tot nu toe wijst uit dat de gekozen constructie optimaal is om aan de eis voor verticale stabiliteit te voldoen.
3) De stabilisatie magneetsamenstellingen(4 stuks) voor horizontale stabilisatie zijn min of meer opgesteld als voorheen, maar hier kan ik de schijfmagneten gebruiken, dan wel kiezen een alternatieve constructie met aantrekkende magneten. Het een en ander zit constructief dan anders in elkaar maar het totale krachtenspel blijft kwalitatief identiek zodat voor stabiliteit
2*Fs=6*Fl
gerealiseerd dient te worden net als oor de aanvankelijke constructie. Met de alternatieve constructie lijkt het vanuit mijn ervaring met magneten vooralsnog een voordeel dat de Ratio Fs/Fl groter is.
Ik ga me vanaf dit moment op de laterale krachtenrelaties concentreren c.q. deze meten. Ik ga niet verder inhoudelijk onduidelijke argumenten bestrijden omdat voor zover ze niet gerelateerd zijn aan de magneetopstelling welke ik ga uitwerken niet direct relevant zullen zijn. Als het ontwerp klaar is en ik ben tevreden dat het mijn doel bereikt zal ik de details bekend maken, ongeacht het resultaat. Zo af en toe zal ik uiteraard verslagen geven indien er belangrijke ontwikkelingen zijn.