На главную страницу

Рисунок очень крупно

РЕКОНСТРУКЦИЯ КОЛЕСА ОРФИРЕУСА

Предлагаю еще раз спустя 300 лет более внимательно, непредвзято взглянуть на один древний механизм «perpetuum mobile» с применением современных знаний математики, физики и теоретической механики.
А именно рассмотреть оное колесо как гироскоп с 3-я степенями свободы, закрепленный на плавающих опорах, с горизонтальной осью вращения.
Сразу хочу предупредить скептиков, что ДАННЫЙ ПРОЕКТ НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ПОПЫТКОЙ РЕАНИМАЦИИ ИДЕИ ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ НЕ НАРУШАЕТ.
Допускаю, что Иоганн Эрнст Бесслер (Орфиреус) пострадал в первую очередь от собственной алчности и честолюбия, а придуманный им механизм действительно мог работать, черпая энергию из энергии вращения Земли. Не был ли Бесслер первооткрывателем-практиком свойств маховика, или того, что в дальнейшем Жан Бернар Леон Фуко назвал гироскопом? Утверждать не берусь, но вот исторические факты: Исаак Ньютон (1643-1727), Орфиреус (1680-1745), Леонард Эйлер (1707-1783). Период жизни практически совпадает. А вот еще один факт, но он скорее для приверженцев восточных философии: 18 сентября день смерти Эйлера, 18 сентября день рождения Фуко с разницей в 36 лет (период?). А не повлияли ли на работы Эйлера впечатления от колеса Орфиреуса, которое он если и не видел, то наверняка о нем слышал???
По некоторым источникам Орфиреус очень долго экспериментировал с различными вариантами своего устройства и построил не одно колесо, а несколько действующих моделей.

В настоящее время в теории гироскопов используют следующее правило: прецессия стремиться совместить вектор кинетического момента с вектором момента физических сил по кратчайшему пути. Тем, кто хочет более основательно разобраться в вышесказанном, рекомендую прочитать книгу С.А.Шестова «Гироскоп на земле, в небесах и на море». А так же проштудировать цикл лекций на сайте «Научной сети» (ссылка – список литературы).

Проще говоря, вращаясь, ось колеса Орфиреуса будет стремиться (в идеале) в параллельное положение с осью вращения Земли. А при приложении к ее концам некоторого усилия будет совершать конусообразные движения относительно своего центра.
Для дальнейшего изложения необходимо воспользоваться иллюстрацией (ссылка – рисунок). Репродукцию со старинного рисунка можно найти в книге А.И.Перельмана «Занимательная физика». Не известно насколько можно доверять этому рисунку. Очень много неточностей и неопределенностей. Например, сколько маховиков на рисунке? Два или один в разной проекции? Если два, то это вообще аналог современного трехосного гиростабилизатора. Очень непростая конструкция даже для современного инженера. Для простоты восприятия будем считать, что колесо одно. Вероятно так же, что искажения в рисунок были внесены сознательно. Аналогичная ситуация и с техническими характеристиками. Хотя данные могут разниться из-за того, что было несколько вариантов механизма. Но приблизительно в метрических единицах для расчетов: диаметр маховика - 4000мм, ширина по ободу - 400мм, диаметр вала - 200мм.
Максимальная частота вращения - 60 оборотов в минуту. По описаниям в конструкции преобладали деревянные элементы, но вполне возможно, что в деревянном ободе были свинцовые слитки. А может быть под деревянным кожухом скрыт куда более мощный и скоростной гироскоп?
Тот ящик, что изображен на веревке (цепи?) служил вовсе не для совершения полезной работы, с помощью него маховик приводился в периодическое вращение то в одну, то в другую сторону. При растянутой веревке груз (ящик) немного не достает до уровня основания. Вращая маховик вручную, с постоянной скоростью (не важно в какую сторону) поднимаем груз (как ведро в колодце) на определенную высоту. Может быть, именно этот процесс запуска изображен на рисунке «разоблачения». Веревка наматывается на ворот. Между воротом и маховиком конечно должен быть промежуточный элемент в виде карданного соединения. Теперь отпускаем колесо или выводим из зацепления храповой механизм, за часть которого можно принять точки по окружности обода на виде сбоку. Груз под действием силы тяжести идет вниз – маховик раскручивается. По достижении грузом крайней нижней точки маховик набирает максимальные обороты и продолжает вращаться в том же направлении, груз опять поднимается вверх. Груз поднялся - маховик остановился. Груз опустился - передал маховику свою энергию - тот набрал максимальные обороты. Кинетическая энергия переходит в потенциальную и наоборот. И так продолжалось бы вечно, если бы не проклятая сила трения. Но это одна – самая простая, только «надводная часть айсберга» и с этим спорить, надеюсь, ни кто не будет.
Теперь самое основное и самое сложное. Необходимо понимание тех свойств маховика, которые лежат в основе прецессии, нутации, девиации. Толкование этих явлений ищите в книгах, я же ограничен допустимым объемом текста и не хочу уклоняться от основной темы.
Предполагаю, что Орфиреус опередил так же Максима Герарда Ван де Боса, который в1886г получил патент на маятниковый гирокомпас.
Одним словом, как я уже говорил, ось маховика закреплена на «плавающих» опорах, которые на рис как-то нечетко нарисованы в виде двух маятников с взаимно перпендикулярными осями качения. Именно они преобразовывают конусообразные движения концов полуосей маховика в возвратно-поступательные и служат для съема и запаса кинетической энергии прецессии маховика. А что есть кинетическая энергия прецессии гироскопа, как не кинетическая энергия вращения Земли выраженная в процентном отношении? По большому счету если использовать энергию прецессии, то Земля должна непременно замедлять свое вращение. Ведь закон сохранения энергии незыблем!!! Плохо это или хорошо – отдельный вопрос, который можно развить еще на несколько страниц текста. В любом случае при вращении больших маховиков с неподвижно закрепленными опорами, которыми, по сути, являются все роторы электродвигателей и паровых турбин, энергия прецессии бесполезно расходуется на нагрев подшипников. Вот откуда (по логике) должна появляться «избыточная» энергия в вихревых двигателях-генераторах.
Если продолжить развитие конструкции машины, то ход рассуждений, надеюсь, понятен. Энергия, запасенная маятниками в виде их отклонений от вертикали должна передаваться обратно на маховик. Не забывайте, что он периодически вращается в разные стороны с короткими остановками и осуществить это технически несложно. Возможно, что для этих целей или для снятия избыточной энергии и служило то непонятное устройство в левой части рис в виде коробки с 4-я вертикальными балками. Но, скорее всего это командоаппарат, задающий цикл работы.

Надеюсь, что кто-нибудь захочет проверить с помощью математических расчетов или экспериментально мои рассуждения.