наилучший пример механического вечного двигателя
Источник информации: Ричард Форд «Загадка вечного двигателя» 1987 г., США

Эксперименты и природные явления дают нам основание полагать, что гравитационные или силы Архимеда могут быть использованы для совершения полезной работы. Для этого необходимо рассматривать неравновесное состояние динамической и механической системы. Природа гравитации, центробежные и центростремительные силы, Архимедовы силы, а также процессы ударного взаимодействия и передачи упругого импульса – все это чрезвычайно важно для того, чтобы обсуждать принципы работы колеса Орфериуса, построенного в Германии в 1700 годах. В основном информация об этом изобретении доступна из пяти источников:

1. Perpetuum Mobile (второй выпуск 1870), автор Генри Дирк (Henry Dircks)
2. Strangest of All, 1962, автор Френк Эдвардс (Frank Edwards)
3. Oddities, A Book of Unexplained Facts (1965), автор Раперт Гоулд (Rupert Gould)
4. Физика для начинающих (1975), автор Ян Перельман
5. Nature Engine (1971)Автор Дипанкар Дата (Dipankar R.Dutta)

Изобретатель Иоганн Бесслер (Bessler) родился в Германии в 1660 году (хотя некоторые говорили, что он родился во Франции, но сам изобретатель отмечал, что он из Саксонии). Мы немного знаем о его раннем детстве, кроме того, что оно было трудным, связанным с переездами по разным городам. Он изучал теологию, медицину и живопись. Когда он был юношей, то получил хорошие навыки в изготовлении часов и признание как гения механики. Однако ему было трудно найти работу, поэтому он много путешествовал. Первая известная выставка «Самодвижущееся колесо» была организована в городе Гера в 1712 году. Тонкое колесо 3 фута диаметром и 4 дюйма толщиной вращалось на

горизонтальной оси с постоянной скоростью около 60 об/мин и могло поднимать вес в несколько фунтов. Однако эта демонстрация устройства не принесла молодому Бесслеру ни прибыли, ни репутации. Однако Бесслер получил неприятности и нажил себе врагов, потому что внутренняя конструкция его колеса была скрыта, и люди не могли поверить в то, что они видят, обвиняя его в мошенничестве. Некоторые предполагали, что колесо вращается срытой веревкой. Другие говорили, что животное бегает внутри, как в беличьем колесе, либо применяется какая-то скрытая пружина.

В 1713 году изобретатель показывал в городе Драшвиц около Лейпцига новое колесо 5 футов в диаметре и 6 дюймов толщиной. Эта модель ускорялась до скорости 50 об/мин и могла поднимать вес 40 фунтов. Затем Бесслер снова путешествовал и в 1715 году добрался до города Мерсебург, Германия. В этом году он сконструировал третью, самую большую машину. Новое колесо имело 6 футов в диаметре, 12 дюймов толщиной и вращалось со скоростью 42 об/мин. Внутренний механизм также был скрыт от постороннего взгляда. Новости об этих самодвижущихся колесах быстро распространялись по Германии, при чем изобретатель постоянно подвергался нападкам в прессе, критике со стороны своих врагов.

Для того чтобы заставить замолчать своих оппонентов, Бесслер пригласил комитет из 11 уважаемых граждан и профессоров для того, чтобы проверить свое изобретение 31 октября 1715 года. Четвертого декабря был подписан сертификат, подтверждающий, что это устройство является истинным вечным двигателем, имеющим способность вращаться в любом направлении, требующим небольших усилий для старта, при этом требуются большие усилия для того, чтобы остановить его движение, а также обладающим достаточной мощностью для того, чтобы поднимать 70 фунтов на высоту более 8 метров.

По необъяснимым причинам в конце 1715 года Бесслер взял себе новое имя – Орфериус. Он сказал, что это имя появляется при выстраивании букв алфавита по кругу. Буквы O-R-F-F-Y-R-E были получены как диаметрально противоположные буквам B-E-S-S-L-E-R. Наверное, это было символическим изображением того, как его колесо работает, либо это имело некоторое теологическое значение.

Изменение имени, очевидно, принесло ему изменение в жизни. В 1716 году Стецнбрук опубликовал памфлет, в котором предлагал Орфериусу 1000 талеров за демонстрацию устройства, которое реально сможет проработать месяц, либо поднять 70 фунтов веса. Математик Вагнер из Лейпцига опубликовал статью, в которой он заявлял, что такое колесо бросает вызов законам природы. В 1716 году Беслер был в Хессе-Касл, полунезависимой провинции Германии. Здесь события пошли лучше, и Орфериус получил некоторую помощь. К этому времени новости о самодвижущихся колесах не только достигли членов немецкой аристократии, но также через Европу распространились и в России. Фактически многие точные исторические записи про изобретения Орфериуса были сделаны русскими историками.

Информация про изобретение Орфериуса привлекла внимание Карла, принца Хессе-Касла. К тому времени Орфериус находился без работы, был арестован и сидел в тюрьме. После встречи принца Карла и изобретателя, они обсудили возможности совместной работы над устройством Орфериуса. Изобретатель получил статус гостя принца, был обеспечен едой, инструментом, одеждой, получил работу как городской советник, это довольно важный пост для того времени. Итак, Орфериус начал строить свое последнее, самое большое колесо. Вдобавок к той помощи, которой принц Карл обеспечил изобретателя, он информировал многих ученых в Европе об этом проекте. Петр I, царь России, также получил известие об изобретении Орфериуса и выразил свой интерес в покупке секрета данного изобретения.

Документированные проверки изобретения:

В начале 1716 года устройство было построено в небольшом помещении на территории замка. Это помещение имело оборонное значение, поэтому имело только одну входную дверь, и его толстые стены были около 4 футов толщиной. Эти обстоятельства облегчали охрану и строгие условия тестирования устройства.

В ноябре 1717 года Карл и приглашенные официальные лица начали тестирование колеса. Это был огромный барабан 12 футов диаметром и 12 дюймов толщиной. Колесо было изготовлено из легкого дерево и весило примерно 200 фунтов. Торец барабана был закрыт тканью, чтобы скрыть механизм. Колесо было установлено на два деревянных столба в центре комнаты, достаточно далеко от всех стен. Однодюймовая горизонтальная железная ось опиралась в столбы, поддерживая колесо. На конце каждой оси был установлен маятник, цель которого, как пояснил изобретатель, делать движения колеса более плавным и ограничивать скорость его вращения. Среди проверяющих лиц, которые помогали принцу Карлу были барон Фишер, придворный архитектор австрийского императора, профессор Гравесант из университета города Лейден, близкий друг Исаака Ньютона. Осмотрев колесо, они не обнаружили никакого свидетельства жульничества. Затем они попросили Орфериуса запустить устройство, и изобретатель с небольшим усилием крутанул колесо. Оно начало вращаться. Через 2-3 оборота колесо достигло своей максимальной скорости 26 об/ мин. При каждом обороте слышалось падение восьми грузов внутри колеса. Профессор прислонил свое ухо к поддерживающему столбу, но не мог услышать никаких звуков кроме этих. Например, он не слышал звуков пружинного привода. Машина проверялась в работе два дня. При этом колесо перемещалось в различные места комнаты. 12 ноября колесо было приведено в движение, после чего это помещение было закрыто на замок и официально опечатано восковой печатью. Около входа было приставлено два охранника. 26 ноября проверяющие вошли в комнату и обнаружили, что колесо по прежнему вращается с постоянной скоростью 26 об/мин. Оно было остановлено, проверено и опять запущено. 4 января 1718 года проверяющие внезапно потребовали обеспечить им доступ в комнату. Печати были вскрыты, они вошли и увидели колесо в рабочем состоянии, вращающимся со скоростью 26 об/мин.

После этого барон Фишер и профессор Гравесант спросили принца Карла о цене за секрет этого изобретения. Принц от лица изобретателя ответил, что требуется 20 тысяч фунтов. Профессор Гравесант спросил Орфериуса насколько сложен внутренний механизм. Орфериус ответил, что механизм настолько прост, что любой плотник легко сможет сделать его, если ознакомится с конструкцией в течение 5 минут. Профессор сказал, что он напишет письмо Ньютону, чтобы вызвать его интерес к этому открытию. В этом письме он написал: «-"Изобретатель использует механику, но он не опытный математик, и его машина – это что-то элементарное и выдающееся. Дальше я привожу описание внешних частей конструкции, поскольку ее внутреннее устройство изобретатель не разрешил посмотреть. Это полое колесо, своего рода барабан около 14 дюймов толщиной и 12 футов в диаметре… Через центр барабана проходит ось около 6 дюймов в диаметре, которое заканчивается на торцах железными осями диаметром примерно 3/4 дюйма. Я проверил эти оси и уверенно заявляю, что ничего кроме самого колеса не приводит их в движение. Когда я повернул колесо с небольшим усилием, он сразу начало движение. Чтобы остановить его, приходилось применять значительно большее усилие. Колесо набирало свою максимальную скорость 26-28 об/мин примерно через 2-3 оборота после начала вращения". Это письмо цитируется по книге Диркса (Dircks) “Perpetum Mobile”.

Кроме этого письма Ньютону есть письмо барона Фишера его другу доктору Дезагульеро: «Имею честь сообщить вам некоторые новости о вечном двигателе в Касселе, которое мне рекомендовали увидеть, когда я был в Лондоне. Хотя я скептически отношусь к вещам, которые я не могу понять, но я не вижу никаких причин, почему бы эта машина не оправдывала бы свое имя вечного двигателя. У меня хорошая причина поверить в это, поскольку я участвовал в экспериментах… Это колесо около 12 футов диаметром, закрытое тканью с торцов. При каждом обороте колеса можно было слышать, как 8 грузов внутри колеса падают и стукаются о корпус барабана на той стороне, в направлении которой колесо вращается. Колесо вращается с постоянной скоростью 26 об/мин. Когда к оси подсоединили Архимедов винт для подъема воды, то под нагрузкой колесо делало 20 об/мин. Для того, чтобы остановить колесо, необходимо удерживать его за край обеими руками. Если попытаться остановить его немедленно, оно может приподнять человека над землей.

Процесс запуска колеса является настоящим доказательством того, что это действительно вечный двигатель. Я запускал его легким толчком, и к моему великому удивлению я наблюдал как скорость вращения колеса увеличивается все больше и больше, и через некоторое время достигает максимума. Это увеличение скорости очень убедительно… Даже если бы я наблюдал вращающееся колесо целый год, я бы не поверил, что это вечный двигатель, потому что могло быть предположение о том, что его скорость постепенно уменьшается. Я также вращал колесо в другую сторону. Кроме того, я тщательно проверял оси колеса, чтобы найти какой-то скрытый привод.

Я сказал принцу о том, что мы непременно сформируем в Лондоне компанию для того, чтобы купить этот секрет. Принц готов продать это изобретение за 20 тысяч фунтов в пользу изобретателя. Если мы договоримся, то конструкция будет раскрыта и проверена. Если движение будет доказано как вечное движение, то 20 тысяч фунтов будут переданы изобретателю, а если нет, то деньги будут возвращены. Сделка должна быть оформлена соответствующими документами. Учитывая, что вы являетесь одной из наиболее просвещенных наций в Европе, вы обязаны знать секреты вечного движения».

Мы не знаем, отвечал ли Ньютон на письмо профессора Грависанта, поскольку его ответ не был опубликован. Через день после окончания тестирования Орфериус разобрал колесо на отдельные части. В общем, он был разочарован молчаливой реакцией проверяющих и ждал ответа от принца.

27 мая 1718 года принц Карл дал Орфериусу сертификат в том, что «вечный двигатель Орфериуса делает 26 об/мин, может поднимать 16 кг груза на высоту 1,5 метра и может производить полезную работу». Слава Орфериуса быстро распространялась и достигла дворца русского царя Петра I. Русский царь был очень заинтересован в механических изобретениях, особенно из Западной Европы. Он и до этого требовал, чтобы его дипломат Остерман добывал всю информацию, которую он сможет найти по самодвижущемуся колесу. С 1715 по 1722 год большое количество переписки по этой теме было собрано библиотекарем Петра I мистером Шумахером. В этой переписке с Петром I Орфериус установил цену за его секрет в 100 тысяч рублей. В январе 1725 года Петр I решил посетить Германию, чтобы на этот раз лично увидеть вечный двигатель, однако, заболел и умер в конце января.

Существует еще несколько документов о последующих событиях, например, в письме от 18 мая 1727 года, написанное профессору Грависанту, указано, что Орфериус собирается построить новую конструкцию, однако дальнейших записей по публичной демонстрации новой конструкции не было. Орфериус умер в ноябре 1745 года.

Принц Карл был единственным человеком кроме Орфериуа, который видел изнутри эту загадочную конструкцию. В своих записях принц Карл отметил, что механизм настолько прост, что даже помощник плотника может это сделать. Отсюда мы можем сделать вывод, что эта конструкция была в основном сделана из дерева. По объяснению самого Орфериуса принцип работы состоял в том, что грузики на одной стороне колеса были дальше от оси, чем грузики на другой стороне колеса. Постоянный дисбаланс приводил к вращению колеса. Секрет состоял в том, что на одной стороне колеса грузики упирались в небольшие выступы, которые мешали грузам возвращаться в исходное положение после того, как они проходили через верхнюю точку. Единственно описание этого изобретения опубликовано в октябре 1719 года в “Das Triumphirende Perpetuum Mobile Orffyreanum...” (Триумфальный вечный двигатель Орфериуса): «Внутреннее устройства машины соответствует законам природного механического вечного движения, поэтому оно организовано таким образом, что определенное смещение грузов, приведенных один раз в движение, создает и увеличивает силу за счет их собственного колебания, это движение должно продолжаться так долго, как сохраняется данная суперпозиция грузов. В отличие от всех других механизмов, таких как часы или пружины, или другие устройства, в которых требуется сначала их завести или поднять груз на определенную высоту, и они будут работать в зависимости от своего первоначального привода, в нашей конструкции представлено само по себе вечное движение. Устройство работает постоянно, поскольку оно никогда не может найти точку равновесия».

По-поводу возможного жульничества предполагалось следующее:

1.  Возможно, где-то в полой оси был скрыт приводной ремень. Это предположение не обосновано, потому что опора колеса при тестировании могла передвигаться по комнате.

2. Предполагалось, что внутри колеса был скрыт человек, однако, в маленьких конструкциях внутри недостаточно было места для человека.

3.  Было также предположение, что Орфериус использовал скрытую пружину, потому что он был хорошим часовым мастером. На это можно возразить то, что принц Карл не нашел свидетельств такого механизма. Кроме того, несколько часовых мастеров заявляли о том, что они могли воспроизвести устройство Орфериуса, но никто не смог публично подтвердить своей заявки. К тому же никакой пружинный привод не в состоянии разогнать колесо до максимальной скорости так быстро и затем поддерживать эту скорость несколько недель.

Итак, мы имеем объяснение Орфериуса о том, что его устройства работают за счет колеблющихся грузов. Это надо понимать как особый режим работы, сочетающий гравитационные, центробежные и центростремительные силы. Таким образом, это устройством является свидетельством того, что механика Ньютона предлагает неполное описание сил природы, особенно гравитации и взаимосвязи между действием и противодействием.

Для экспериментаторов, которые хотят своими руками поработать с вечным двигателем мы предлагаем следующие руководства и наши предположения.

Во-первых, обсудим известные характеристики колеса Орфериуса:

1.     Колесо было главным образом сделано из дерева. Мы допускаем использование металлических частей для осей механизма.

2.     Механизм был настолько прост, что его мог изготовить помощник плотника. Технология восемнадцатого века!

3.     Колеса были сконструированы таким образом, что могли вращаться либо в одном направлении, либо в обоих направлениях.

4.     Колеса работали за счет колеблющихся грузов, которые постоянно обеспечивали неравновесное состояние.

5.     Движение колеса было плавным, и его максимальная скорость ограничивалась двумя противоположными маятниками.

6.     Существовало соотношение между размером колеса и его естественной скоростью вращения.

7.     Механизм требовал определенного минимального толчка для того, чтобы вызвать колебание грузов и начать работать.

8.     Для достижения своей максимальной скорости колесу требовалось 2 или 3 оборота.

9.     Когда колесо вращалось, то было слышно, как 8 грузов мягко ударяются о корпус, падая на опускающейся стороне колеса.

10.   Механизм был так сконструирован, что если скорость становилась слишком большой, то возникал беспорядок, и мощность уменьшалась. Поэтому требовался регулятор скорости.

11.   Использовались небольшие выступы для того, чтобы останавливать колеблющиеся грузы на поднимающейся стороне колеса, предотвращая их естественный поворот. Эти выступы играли свою роль после того, как колеблющийся груз проходил свою верхнюю точку.

12.   Когда колесо работает, то никаких посторонних звуков не замечается.

Возможная конструкция колеса

На Рис. 1 приводится предположительная схема колеса Орфериуса.

Рис. 1

Маятники, которые контролируют скорость вращения, здесь не показаны. Очевидно, что в квадрантах I и II каждый из 8 грузов опирается на край колеса. Если скорость вращения становится слишком большой, то центробежная сила в квадранте IV будет мешать грузам занимать правильную позицию, поэтому нужен регулятор скорости. Отметим, что оси каждого из 8-и грузов могли бы быть гибкими. Исторически мы имеем такие примеры из развития часовых маятников. Возможно, что Беслер применял эластичность (упругость) для того, чтобы создавать механическое движение в своей конструкции. Итак, возможно, что оси 8-и грузов внутри колеса были выполнены из тонкой упругой деревянной доски. Эта особенность объясняет работу устройства при прохождении квадранта IV, что существенно для постоянного неравновесия в системе.

Пожалуйста, заметьте, что Ричард Форд не делает заявления о конструкции, а только высказывает свои предположения.

Книги, в которых для нас сохранилась история колеса Орфериуса, заставляют задуматься о судьбе этого открытия. Как такое простое изобретение, открывающее новые фундаментальные принципы, было так долго спрятано от научных исследований?

Еще раз обращаясь к историческим источникам, можно отметить, что изобретение Орфериуса является аналогом более ранней работы английского изобретателя маркиза Вольчестера (Эдвард Соммерсмет), который опубликовал в 1663 году книгу «"Век изобретений"», описывающую самодвижущиеся колеса. Фактически, обе конструкции похожи по своим концепциям и внешним характеристикам.

Мы надеемся, что пришло время для пересмотра классической механики. Все ли законы механики универсально справедливы для всех форм движения? Надо построить действительно полное основание классической механики. В этом направлении не будет реального прогресса, если проблема механического вечного двигателя не будет изучена с точки зрения сил гравитации, центробежного и центростремительного движения и третьего закона Ньютона.

Сегодня в гонке технологий мы наблюдаем постоянное увеличение сложности устройств. Истощение земных ресурсов и рост загрязнений требуют изменить наш образ мышления. Предполагая, что колесо Орфериуса является простым, фундаментальным и гениальным открытием, мы получаем вывод о том, что передовая наука требует пересмотра.

---

Дополнения Macmep@Lab:

В тексте предложена предположительная конструкция колеса. Однако при внимательном изучении текста статьи становится очевидным, что прилагаемый чертеж не соответствует оригинальной конструкции Орфериуса вследствие того, что в тексте статьи недвусмысленно указано свидетельство очевидца : "При каждом обороте колеса можно было слышать, как 8 грузов внутри колеса падают и стукаются о корпус барабана на той стороне, в направлении которой колесо вращается."Исходя из этого, приведенный чертеж не может соответсвовать оригиналу , поскольку в нем смещение груза происходит в поднимающейся части устройства, а не в опускающейся, как указано очевидцем. Кроме этого, в свидетельстве очевидца находится явное указание на количество грузов, используемых при строительстве колеса - 8 штук, что дает дополнительную помощь для реальных попыток воспроизвести устройство. Стоит обратить внимание на высказывания о том, что "ученик плотника" 18 века может построить колесо, что говорит о конструкции, созданной полностью из деревянных деталей. Поэтому не стоит применять "гибкие доски", либо создавать усложненные конструкции. Все гениальное- просто. Всем экспериментаторам желаем удачи.

---

Дополнение :

«Несбалансированное колесо» – широко известная схема. Грузы с одной стороны колеса, вращающегося в вертикальной плоскости, самостоятельно перемещаются к оси, а с другой стороны - к периферии колеса, за счет специальных механических приспособлений. Можно сказать, что создается постоянный эффект смещенного центра тяжести. Один из изобретателей, которому удалось построить подобное колесо -Хьюго Е. Фрага, Гавана, Куба (The Perpetual Motion Mystery, R.A. Ford, Lindsay Publications Inc., Bradley, IL 60915, USA, 1987), Рис.5.

Наиболее ранние сведения о системах подобного типа датированы 1150 годом, изобретатель Бхаскар, Индия, использовал тангенциально расположенные трубки, в которых наполовину налита вода. Во Франции в 1235-1240 годы Виллиям д’Оннекур демонстрировал самовращающееся колесо с семью грузами. В Италии в 1438 году Мариано ди Жакопо построил систему из восьми радиально расположенных в плоскости вращения стержней, которые могли сгибаться посередине, подобно локтевому суставу. В данной системе сгибание возможно только в одном направлении, благодаря чему левая половина системы отличается от правой и обеспечивается вращение. Один из наиболее старинных, известных и убедительно документированных случаев демонстрации вечного вращения колеса со смещенным центром тяжести относится к 1620-м годам. Эдуард Соммерсет (маркиз Вустерширский) построил колесо около 4 метров диаметром, которое имело 14 грузов по 25 килограмм каждый. Испытания машины с блеском прошли в Лондоне в присутствии короля Карла, герцога Гамильтон и герцога Ричмондского, о чем имеется запись в архивах.

В другой схеме, известной еще по рисункам Леонардо да Винчи, падающие вертикально вниз грузики или вода вращают колесо, производя полезную работу. Подъем грузов или воды вверх происходит по спирали. Разумеется, работа потенциального поля, как утверждает классическая механика, не зависит от траектории. Однако, при вращении создается центробежная сила, уменьшающая вес тела, поднимаемого в исходное состояние по спирали. Леонардо также нарисовал эскиз системы, в которой подъем воды производится “винтом

Архимеда” малого диаметра, то есть с большим центробежным ускорением, а вниз вода спускается через винт большего диаметра, вращая его своим весом. Описания этих и других систем опубликованы в книге «Вечный двигатель - прежде и теперь» Бродянский В.М., Москва, Энергоатомиздат, 1989 г.