Итак, возможность создать такой «самодействующий двигатель», работающий в потоке эфира, втекающего в центр планеты, по мнению Тесла, была бы идеальным способом получения энергии для развития человечества.
Он писал: «Ветряк, солнечный двигатель, двигатель, работающий от земного тепла, все имеют ограничения по количеству получаемой энергии. Нужно открыть некий новый путь, который позволил бы нам получать больше энергии».
Начнем рассмотрение конструкций с наиболее известного примера механического устройства такого типа. Почти во всех книгах и статьях по данной теме упоминается Бесслер. Напомню кратко его историю.
Иоганн Элиас Бесслер (Карл Орфиреус), родился в Саксонии в 1680 году. Первая известная выставка «Самодвижущееся колесо» была организована им в городе Гера в 1712 году. Тонкое колесо 3 фута диаметром и 4 дюйма толщиной вращалось на горизонтальной оси с постоянной скоростью около 60 оборотов в минуту, и могло поднимать вес в несколько фунтов. Однако эта демонстрация устройства не принесла Бесслеру прибыли. Люди не верили в возможность самовращения, обвиняя его в мошенничестве. В 1713 году изобретатель показывал в городе Драшвиц около Лейпцига новое колесо 5 футов в диаметре и 6 дюймов толщиной. Эта модель вращалась с частотой 50 об/мин и могла поднимать вес 40 фунтов. В 1715 году Орфериус переехал в город Мерсебург, Германия, и сконструировал третью машину. Колесо имело 6 футов в диаметре, 12 дюймов толщиной и вращалось со скоростью 42 об/мин. Заинтересованность в приобретении вечного двигателя Орфиреуса проявил граф Карл Гессен-Кассельский, которому изобретатель был рекомендован самим Профессором Лейбницем.
12 ноября 1717 года, в присутствии лейденского физика Гравесанда и императорского архитектора Фишера, машина была торжественно запущена в специально выделенной для этого комнате замка Карла. Затем комнату заперли, и запечатали личной печатью графа. Через две недели, 26 ноября, граф в сопровождении своей свиты вошел в охранявшееся помещение и обнаружил, что колесо двигателя вращается с прежней скоростью. После этого машину остановили, изобретатель тщательно осмотрел ее, и опять привел в движение. Через 40 дней, 4 января 1718 года, печать на дверях комнаты снова вскрыли, и убедились в том, что колесо продолжало вращаться. В третий раз комнату запечатали на целых два месяца. По истечении этого срока, проверяющих ожидала та же картина, что и раньше: колесо вращалось с «неослабевающей быстротой».
Гравесанд в письме Исааку Ньютону от 1721 году упоминает машину Орфериуса, как «нечто весьма удивительное, но заслуживающее дальнейшего исследования». Позднее он в своем сочинении «О возможности вечного движения», изданном в Гааге в 1727 году, описывает ее как «полое колесо или барабан шириной около 14 дюймов и в 12 футов диаметром».
При этом, его крайне удивляла легкость конструкции колеса, изготовленного из деревянных реек, которые были обтянуты вощеным полотном, скрывавшим внутреннее устройство колеса от посторонних глаз. Барабан был насажен на ось диаметром около 6 дюймов, имеющую с обеих сторон железные наконечники, длиной по 3/4 дюйма каждый, на которых эта ось вращалась. Полагаю, что подшипников Бесслер не использовал, и обошелся железными осями, забитыми в торцы оси (бревна).
Воодушевленный благожелательными отзывами публики о выставленном в его замке «удивительной машине», граф Карл Гессен-Кассельский выдал изобретателю «премию», богатый дом, и должность с окладом при его дворе.
Большой интерес к вечному двигателю Орфиреуса проявил также Царь Петр Первый, который через своих подданных вел длительные переговоры с изобретателем о покупке его технологии. Он узнал о машине Орфиреуса в 1715 году, во время своего путешествия по Европе. Царь Петр поручил дипломату Остерману познакомиться с этим изобретением более подробно. Библиотекарь Шумахер, которого отправляли в Европу с целью покупки произведений искусства, прислал царю детальный отчет о переговорах. В отчете Шумахер сообщал, что Орфиреус готов продать свой вечный двигатель за сто тысяч талеров, потому что «это настоящий перпетуум мобиле и никто, кроме как человек злонамеренный, отрицать это не посмеет». Для скептиков хочу заметить, что, в те времена, обман графа или царя был бы жестоко наказан. Хотя бы по этой причине, можно увеличить нашу степень доверия к сведениям про проекты Орфериуса. В январе 1725 года, царь Петр даже готовился к путешествию в Германию, чтобы лично осмотреть удивительный механизм. Подробно историю жизни и изобретений Орфериуса можно прочитать в книге «The Perpetual Motion Mystery», R.A.Ford.
Схема колеса Орфериуса частично известна по старинным гравюрам, рис. 1, но внутреннее устройство нам представляется только по догадкам. На рис. 2 показано предполагаемое устройство его машины, в которой грузы движутся по направляющим. Большую роль могут играть пружины на внешних концах направляющих, обеспечивающие упругую передачу импульса от грузов колесу, при их смещении на периферию. Маятник, как и в часах, нужен для ограничения скорости вращения. Без ограничения скорости, такая машина может ускоряться до саморазрушения, что не входило в планы изобретателя.
Рис. 1. Схема «колеса Орфериуса»
Изобретение Орфериуса так и не было раскрыто для публики, но оно стало широко известно, чем дало направление поиска многим изобретателям.
Конечно, Орфериус не был первым, кому пришла в голову замечательная мысль об избавлении человечества от необходимости добычи топлива. Наиболее ранние сведения о системах подобного типа датированы 1150 годом. Математик – изобретатель Бхаскар, из Индии, использовал тангенциально расположенные трубки, в которых наполовину налита вода или ртуть, рис. 3.
Соотношение диаметра внутреннего и внешнего колес является принципиально важным, как и длина, диаметр трубок и скорость вращения ротора. От скорости зависит центробежная сила, которая также влияет на положение жидкости в трубках.
Несколько позже, в 1235–1240 годы, Виллиям де Оннекур демонстрировал во Франции «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 только в одном направлении, благодаря чему левая половина физической системы, при вращении, отличается от правой, и этим должно обеспечиваться ее постоянное вращение, рис. 4.
Еще раз напомню, что эти машины надо рассматривать в динамике, учитывая наличие не только гравитационной, но и центробежной силы.
На Рисунке 5 показано изобретение Георга Липтона из Англии. Принцип похож на изобретение Жакопо, рис. 4., но здесь применяется движение массивного шара по наклонной направляющей сверху вниз (из точки D в С).
Английский астроном Джеймс Фергюсон предложил изобретение, показанное на рис. 6. Подробное описание этих изобретений можно найти в книге «Perpetual Motion», Arthur W.J.G. Ord-Hume.
Вопросом создания таких машин занимались многие известные изобретатели, сохранились рисунки Леонардо да Винчи по данной теме, рис. 7.
Однако, надо понимать, что схемы и рисунки не всегда являются работоспособными, то есть, готовыми для конструирования реальных машин. Их можно учитывать, как направление самостоятельного поиска работоспособного технического решения.