Das Koppelgetriebe, mit dem der "Fuß" angetrieben wird

Strandbeest "Animaris Percipiere"

Der niederländische Künstler THEO JANSEN stellt Laufmaschinen her, die sich auf zahlreichen Beinen (vom Wind angetrieben) auf Sand sehr geschickt fortbewegen. Jansen nennt seine beeindruckenden Werke Strandbeesten ("Strandtiere", rechts sieht man ein Beispiel). Ein Besuch der Internet-Site www.strandbeest.com lohnt sich.

Die Anforderungen an das Koppelgetriebe, mit dem die schreitende Bewegung erzeugt wird, können so formuliert werden: Der Fuß sollte sich während des Bodenkontakts auf einer horizontalen Geraden mit möglichst konstanter Geschwindigkeit bewegen. Weil natürlich alles relativ ist, bewegt sich beim laufenden Strandbeest während des Bodenkontakts des Fußes nicht dieser sondern der gesamte Mechanismus. Während des "Schritts nach vorn" (der Fuß ist in der Luft) sollte dagegen die Geschwindigkeit deutlich größer sein.

Die links zu sehende Animation des Koppelgetriebes (maßstäblich mit den von Jansen für die Getriebeglieder gefundenen Abmessungen) zeigt, dass die Forderungen in geradezu idealer Weise erfüllt werden.

Auch Strandtiere entwickeln sich weiter, hier: "Animaris Percipiere Primus" (beide Bilder auf dieser Seite mit freundlicher Genehmigung des Künstlers)

Analyse des Mechanismus:

Fixpunkte sind die beiden Gelenke O₁ und O₂. Angetrieben wird der Mechanismus durch Drehung der Kurbel O₁A, die gleich zwei Viergelenkketten (O₁ABO₂ und O₁ACO₂) bewegt. Es sind jeweils Kurbelschwingen (hier findet man die Animation einer einfachen Kurbelschwinge und anderer Viergelenkketten).

Von der Schwinge O₂B der oberen Kurbelschwinge wird der Koppelpunkt D mitgenommen und dieser und der Punkt C der unteren Kurbelschwinge bestimmen die Lage des Punktes E. Schließlich ist mit dem Glied CE der Punkt F starr verbunden, dessen Bahnkurve die Bewegung des "Fußes" ist.

Klicken, um die Animation im Browser zu sehen

Animation erzeugen mit GeoGebra

Mit der kostenlosen Mathematik-Software GeoGebra können Animationen von Mechanismen der Art, wie sie hier behandelt werden, auf relativ einfache Weise erzeugt und manipuliert werden.

Dies wird sehr anschaulich demonstriert mit der von Karl Hovekamp erzeugten GeoGebra-Datei strandbeest-mechanismus.ggb, die zum Download verfügbar ist. Sie gestattet während der Animation die Änderung aller Längen der Getriebeglieder (in sinnvollen Grenzen), und man sieht sofort die Auswirkungen auf die Bewegung.

Weil ein voll funktionsfähiges GeoGebra-Applet aber auch im Internet-Browser lauffähig ist, kann man sich das nach Klick auf das nebenstehende Bild ansehen, ohne die Software auf dem eigenen Computer zu installieren. Allerdings muss dafür (und sollte eigentlich sowieso) auf Ihrem Computer Java installiert sein ("Java Runtime Environment"). Dies kann kostenlos bezogen werden von http://www.java.com.