Несомненно, для историии было бы очень полезно создать копию вечного двигателя Орфиреуса, вернее гравитационный двигатель Карла Бесслера. Даже в настоящее время, триста лет спустя, в этом точнейшем эксперименте можно изучать законы взаимодействия тела с гравитационным полем. По современным понятиям физики мы имеем замкнутую систему в виде вращающегося ротора (колесо). Масса колеса 80 килограмм удерживается на стальной оси диаметром 1,9 сантиметра. Подшипники, на которых установлено колесо, обладают минимальным трением, что обеспечивает очень длительное вращение колеса. Весь приводной механизм находится внутри ротора, который взаимодействует только с гравитационным полем Земли.
Пожалуй, в настоящее время трудно найти такого искустного мастера, который сможет изготовить столь сложный часовой механизм, приводящий в действие эксцентрик. На родине изобретателя копию модели сделать гораздо проще, потому что это их история и национальное достояние. К тому же для изготовления колеса в натуральную величину потребуются немалые финансовые затраты. В нашем государстве создавать полномасштабную модель не нужно. Для проведения эксперимента вполне достаточно модели в масштабе один к пяти, а можно даже один к десяти. Очень сложный часовой механизм можно заменить электромагнитным приводом, установив в колесе электромагниты. За счет этого мероприятия модель значительно упростится и к тому же отпадает необходимость в постоянном накручивании пружин.
Электромагниты можно подобрать из тех, что применяются в современном машиностроении. Это значительно упрощает задачу создания экспериментальной модели для исследования закона взаимодействия пробного тела с гравитационным полем Земли. В дальнейшем полученные выводы можно будет распространить и на многие другие материальные объекты космического пространства. Для каждого электромагнита необходимо еще установить конденсатор определенной емкости. Пока электромагнит отключен, его личный конденсатор заряжается от внутренней батареи или аккумулятора. При включении электромагнита за счет энергии конденсатора груз подтягивается к оси вращения, при этом он еще должен удерживаться в таком положении половину оборота за счет слабого тока конденсатора.
Это наиболее экономичный расход энергии при включении электромагнита в цепь, хотя в данном случае экономия электрической энергии не играет столь важной роли, как в вечном двигателе Орфиреуса. Для проведения точного эксперимента необходимо установить прибор, определяющий не только обороты ротора, но время его выхода на рабочие обороты. По этим параметрам можно рассчитать мощность, развиваемую колесом на участке разгона. Масса поднимаемого груза, пробного тела, должна быть измерена с высокой точностью, а также для рассчетов необходимо знать точную высоту h, на которую поднимается пробное тело.
Зная момент инерции ротора, колеса, а также величину изменения момента инерции ротора при перемещении пробного тела на величину h, можно рассчитать возникающие силы и ускорения при движении пробного тела по кривой, приближающейся к эллипсу. Нет никакого сомнения в том, что в нижней точке, где вращающееся пробное тело подтягивается электромагнитом к оси вращения, ускорения максимальны и направлены они к оси вращения. В верхней точке ротора, где центробежная сила вычитается из веса пробного тела, ускорение пробного тела будет близким к нулю. В этом собственно и заключается вся гениальность великого механика, который не только отчетливо понял это взаимодействие двух сил, но и сумел настроить колесо на нужный режим работы.
На фит. 1 изображена схема двигателя Бесслера с электромагнитным приводом.
1 – наружный обод колеса, 2 – внутренний корпус колеса, 3 – первый шар, поднятый электромагнитом на высоту h (пунктиром показано положение шара в нижней точке), 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 – положение второго и последующих шаров, 11 – рычаг шаров, 12 – шарнир рычага,13 – металлическая струна, удерживающая шар, 14 – постель шара в прижатом положении, 15 – постель шара в поднятом положении за счет действия пружины (каждый шар имеет свою подпружиненную постель, но на схеме они не показаны, чтобы не перегружать схему дублирующими элементами), 16 – перемещение шара в нижней точке на величину h за счет включения электромагнита, 17 – электрическая батарея или аккумулятор, 18 – электрические конденсаторы, 19 – электрический контакт, срабатываемый в верхней точке, 20 – электромагнит, 21 – пружина якоря магнита, 22 – электрический контакт, срабатываюмый в нижней точке колеса, 23 – подвижный якорь электромагнита в отключенном положении, 24 – подвижный якорь электромагнита, когда он включен, 25 – шарнир постели, 26 – внутренний ограничитель груза (показан только для одного груза, остальные грузы тоже имеют ограничители, но на схеме они не показаны).
Запустить модель можно, расскручивая ее рукой, но для рассчетов нужно знать точные минимальные обороты ротора. Для этого необходимо изготовить пусковое устройство, которое подводится к колесу при запуске, а затем отсоединяется. Это легко сделать электромотором с вращающимся резиновым колесиком, которое вводится в зацепление с ободом ротора, а при достижении необходимых оборотов выводится из зацепления. Для чистоты эксперимента пусковое устройство не должно влиять на разгон и дальнейшее вращение ротора. Поэтому пусковое устройство расположено снаружи колеса, а после выхода из зацепления оно должно удаляться от ротора на некоторое расстояние, хорошо видимое визуально.
Как только ротор раскрутился до необходимых минимальных оборотов, за счет веса шаров и действующей на них центробежной силы начинают замыкаться контакты 22, находящиеся в нижней точке колеса. Замыкание контактов начинается у шара 10 или шара 4 в зависимости от направления вращения ротора. Пока сработает включение, и магнит начнет подтягивать к себе пробное тело, за это время шар приблизится к положению шара 3. Значит, рабочий цикл шара будет проходить на участке между положением шара 10 и 4. При вращении шара по часовой стрелке в позиции 4, 5, и 6 шар движется по минимальной окружности. В позиции 8, 9 и 10 шар движется по максимальной окружности.
В позиции 6 и далее шар начинае падать к оси вращения за счет веса и действия пружины 21. В позиции 7 шар ложится на внутренний ограничитель 26, при этом замыкается контакт 19. В электрической схеме происходит отключение конденсатора 18 от электромагнита 20, и подсоединение конденсатора 18 к электрической батарее 17. Подвижный якорь электромагнита 23 больше не удерживается силой электромагнита, поэтому он передвигается шаром на максимальный радиус вращения. Пока шар попадет в позицию 10, конденсатор опять зарядится от батареи. В позиции 10 при вращении по часовой стрелке цикл повторяется. Следует очередное притягивание магнита.
При вращении ротора против часовой стрелки описанные процессы начинают происходить в позиции шара 4. В уменьшенной модели шары и рычаги необходимо изготовить из металла, в этом случае можно получить их максимальную массу. До проведения экспериментов ротор модели необходимо тщательно уравновесить, сведя его дисбаланс до минимальной величины. Все силы, возникающие при работе модели, должны быть тщательно уравновешены, чтобы выделить главную силу, создающую вращающий момент ротору. После эксперимента необходимо сравнить полученные практические результаты с расчетными данными.
При достижении максимальных оборотов колесом центробежная сила увеличивается настолько, что шары не могут лечь на внутренние упоры. В этом случае не происходит переключения конденсаторов на электрическую батарею. Значит, не происходит зарядки конденсаторов, поэтому не подтягиваются сердечники магнитов. Разряженный конденсатор не может совершить рабочий ход, поэтому все шары разойдуться на максимальный радиус вращения и будут лежать в постелях. Происходит обычное вращение ротора, как единного тела с постоянным моментом инерции маховика. Такое вращение маховика будет продолжаться до тех пор, пока обороты не упадут до определенной величины, после чего модель снова включится.
Уменьшенную копию двигателя Бесслера проще сделать из металла, потому что габариты модели сильно ограничены. В минимальном объеме необходимо вписать большое количество различных элементов. Боковины колеса можно изготовить из пластмассы, а на их поверхности расположить элементы электронной схемы управления колеса. Для получения высокой точности измерения необходимых параметров подшипники качения колеса должны также иметь минимальное трение. Также минимальным должно быть трение колеса о воздух при его вращении. Эти потери легко учесть при расчетах, определив за определенное время вращения колеса снижение его оборотов при выключенной электрической схеме.
Итак, появляется возможность создать уникальную модель, работающую за счет сложения или вычитания центробежной силы и веса тела. За счет этого свойства создается неустойчивое равновесие и появляется вращающий момент во внутренней системе. В связи с тем, что от сил инерции и гравитации нет замкнутой системы, то модель работает за счет взаимодействия с гравитационным полем. Используя это свойство в технике, можно создать принципиально новые движители, отталкивающиеся от гравитационного поля планеты или звезд. Это позволит космическим кораблям перемещаться в пространстве без использования реактивной тяги. Космический корабль, обладающий огромной энергией ядерного или термоядерного топлива, сможет разгоняться в пространстве до очень высоких скоростей.
Автор: Н.Т.Бобоед
06.02.2011г.