Zum Bessler-Rad gibt es viele Experimente mit unterschiedlichsten Konzeptionen, unter dem Stichwort Bessler oder Orffyreus findet man auch im Web viele Veröffentlichungen. Meist basieren die Maschinen auf Gewichtsverlagerung, dem Umschlagen von Gewichten an Pendeln oder komplexen Hebelkonstruktionen. Von keiner ist bislang bekannt, daß sie autark zum Laufen kam bzw. fortgesetzt lief.
Die Beschreibungen des Originals sind spärlich bzw. mir liegen nur zwei Artikel vor: einer aus dem NET-Journal 1997 Nr. 6/7 sowie aus dem neuen Buch von Schneiders (siehe externe Links, INET). Aus dieser Quelle sind auch die beiden folgenden Bilder entnommen (wohl vielfach kopiert, daher leider schlechter Qualität).
Wasserförderwerk
Auf diesem Bild ist das zylinderförmige Rad (a, Kennzeichnung im Original-Bild) zu sehen, hervorgehoben ist allerdings der Nutzen dieser Maschine, hier die Förderung von Wasser. Über gabelförmige Speichen (b) an der Hauptwelle ist ein Seil geführt zu einem viereckigen ´Zahnrad´ (f). Damit wird eine Archimedes-Schraube (g) gedreht, welche einerseits in einem Bassin (h) und andrerseits an einer Strebe (k) gelagert (i) ist. Das Wasser des Bassin wird nach oben gefördert, tritt mit sattem Strahl aus, um über eine Rinne (l) zurück in den Behälter zu fließen. Links an der Hauptwelle wird offenbar ein Seil (n) aufgerollt und damit ein Eimer (o) mit Wasser angehoben.
Das Rad ist in Streben gelagert, wobei deren Befestigung am Boden und der Decke detailliert dargestellt ist. Die Funktion anderer Teile dagegen ist aus diesem Bild nur schwer zu deuten. So gibt es rechts an der Hauptwelle noch einen Hebel (c), möglicherweise könnte daran nochmals ein Seil fixiert werden. Höchst erstaunlich sind die kleinen, geschwungene Griffe an beiden Enden der Hauptwelle, wie sie z.B. bei Drehorgeln zum manuellen Antrieb dienen. Dieses schwere Rad wurde aber wohl kaum mit der kleinen Kurbel angeworfen, das Anfahren wäre direkt am großen Rad viel einfacher.
Neben diesen beiden Streben zur Lagerung des Rads gibt es weitere, ebenfalls vom Boden bis zur Decke reichend. Zwischen diesen ist eine Querstrebe (p) angebracht, die sorgfältig gelagert ist d.h. drehbar ist. Von dieser Querstrebe herab hängen Stangen, die eine endet hinter dem Wasserbehälter, die andere ist unten löffelförmig gestaltet. Vermutlich soll diese Konstruktion also Pendel darstellen - die aber ohne jeden Bezug zu allen anderen Bauteilen sind.
Kurbel und Pendel
Dieses zweite Bild zeigt wesentlich mehr Details, in einer Ansicht auf die Hauptwelle und einer Ansicht quer zur Hauptwelle. Offensichtlich handelt es sich dabei auch um ein weiter entwickeltes Modell.
Gut erkennbar wird an der Hauptwelle wieder ein Seil aufgerollt, um über zwei Umlenkrollen ein Gewicht (oben rechts) zu heben. Dafür ist nun ganz links an der Hauptwelle eine Einrichtung installiert, deren Zweck nur schwer erkennbar ist. Möglicherweise greifen dort Zapfen in entsprechende Löcher der vier Holzbalken, heben diese abwechselnd an, wonach diese ´Stössel´ wieder auf den schön ausgestalteten Kasten herunter fallen.
Rechts an dieser Hauptwelle ist wiederum dieser Zapfen zu sehen, dessen Funktion auch hier unklar bleibt. Stabiler ausgeführt sind hier die Lagerpfosten des Rads. Auf der andern Seite dieser Pfosten ragen auch in diesem Bild wieder die kleinen Kurbeln heraus, nun aber deutlich in Verbindung mit Pendeln. In den verschiedenen Perspektiven hängen sie teilweise recht seltsam im Raum. Es ist nun aber klar zu erkennen, daß diesen Pendeln in Verbindung mit den kleinen Kurbeln besondere Bedeutung zukommt. Offensichtlich dienen die Kurbeln nicht zum Anfahren des Rads, sondern erfüllen andauernde Funktion.
Aus der Längs- wie Queransicht ergibt sich, daß die Pendelachse parallel zur Hauptwelle verläuft. Rechts im Bild hat der Zeichner vermutlich die Pendel etwas schräg eingezeichnet, um die Details besser darstellen zu können. Die Pendel an beiden Seiten des Rads schwingen offensichtlich gegenläufig, bei beiden weist die kleine Kurbel jeweils in etwa waagrechte Richtung. Das Pendel beim rechten Rad ist ebenfalls ausgeschwungen, allerdings weist hier die kleine Kurbel nach oben. Das ist bemerkenswert, weil die oberen Querarme aller Pendel nahezu gleiche Winkel aufweisen.
Bauteile und Größenordnung
Um diese komplex gebauten Pendelvorrichtungen analysieren zu können, habe ich diese Zeichnung EVBER 01 gefertigt. Sie basiert auf obigen Bildern, enthält die erkennbaren Bauteile, wobei auch deren Länge vermerkt ist (in mm auf den Abbildungen). Im folgenden versuche ich die Zusammenhänge und Funktion dieser Teile zu analysieren. Wenn jemand über besseres Material oder andere Beschreibungen bzw. Interpretationen verfügt, wäre ich dankbar davon zu erfahren.
Das Bessler-Rad (BR, grün gestrichelter Kreis) ist drehbar um die Systemachse (SA) gelagert. Senkrecht über der Systemachse (in der Abbildung 18 mm) ist das Pendellager (PL) angebracht, um welches also das Pendel schwingt. Das Pendel besteht aus einem vertikalen Pendelarm (VP) und einem gleich langen horizontalen Pendelarm (HP). Beide Arme stehen in einem rechten Winkel zueinander, was durch eine Verbindungsstrebe (VS) erreicht wird.
Am unteren Ende des vertikalen Pendelarms ist ein Gewicht (VM) angebracht, so wie bei jedem normalen Pendel. Ungewöhnlich sind aber die Massegewichte (HM) an beiden Enden des horizontalen Pendelarms. Beim Ausschwingen des Pendels bleibt der Hebelarm (bezogen auf das Pendellager) beider Gewichte immer gleich. Diese Gewichte können also nur dazu dienen, die Pendelschwingungen ´träger´ zu gestalten.
Damit das Pendel dauerhaft in Schwingung bleibt, muß es Antrieb erfahren. Das könnte durch Herab-Fallen von Gewichten im Rad erfolgen, am besten in der Abwärtsphase des unteren Pendelgewichts. Dieser Antrieb muß auch die Trägheit der beiden (ruhenden) horizontalen Gewichte überwinden. Umgekehrt aber wird die Trägheit der horizontalen Pendelgewichte (nun in Bewegung) das Pendel auf der andern Seite lang ausschwingen lassen, selbst wenn das vertikale Pendelgewicht dabei Hub-Arbeit auch innerhalb des Rads verrichten müßte.
Kurbelgetriebe
Um die Systemachse drehbar gelagert ist auch diese kleine Kurbel. Die Kurbelstange (KS) ist relativ kurz, an ihrem Ende muß ein Kurbelgelenk (KG) angebracht sein. Dieses Gelenk verbindet beweglich die kurze Kurbelstange mit der langen Pleuelstange (PS), welche bis oberhalb des horizontalen Pendelarms reicht.
Diese Pleuelstange muß auch oben ein Pleuelgelenk (PG) aufweisen. Beweglich verbunden wird damit die lange Pleuelstange mit einem relativ kurzen Bauteil, das hier Pendelhebel (PH) genannt wird. Dieser Pendelhebel stellt die Verbindung zwischen diesem Kurbelgetriebe (inklusive Pleuelstange) mit dem eigentlichen Pendel dar.
Aus den Abbildungen ist nun leider nicht ersichtlich, ob dieser kurze Pendelhebel (PH) mit dem horizontalen (HP) und/oder vertikalen Pendelarm (VP) fest oder beweglich verbunden ist. Ich vermute, daß es eine bewegliche Verbindung ist. Bei einer festen Verbindung würden die Pendelbewegungen direkt übertragen auf die Drehbewegung der kleinen Kurbel. Die Wege in der Zeiteinheit sind aber unterschiedlich, sodaß entweder das Pendel oder die Kurbel abrupte Bewegungen ausführen müßten. Mit einer ´weichen´ Verbindung werden Materialspannungen vermieden, beide Komponenten bewegen sich koordiniert, müssen aber nicht synchrone Bewegungen ausführen.
Darum habe ich hier ein Hebelgelenk (HG) skizziert, in welchem der kurze Pendelhebel (PH) beweglich mit dem vertikalen Pendelarm (VP) verbunden ist. Das Hebelgelenk durchläuft bei dem (zunächst als maximal) dargestellten Ausschwingen einen relativ kurzen Weg (auf der Abbildung etwa 2 mm) aus. Über dieses Hebelsystem ist die Drehung der kleinen Kurbel variabel, aber von Totpunkt zu Totpunkt würde sich auch dort diese Wegstrecke ergeben.
Pendeln oder drehen
Aus den Abbildungen ergibt sich leider auch kein Anhaltspunkt, ob dieser Pendelweg der maximale ist. Wenn die abgebildeten Pendelstellungen jeweils die Totpunkt-Positionen aufzeigen, dann wird die mittige Kurbel maximal um 90 Grad hin und her schwingen. Sollten diese Darstellungen aber eine mittige Position darstellen, dann würde die kleine Kurbel volle Umdrehungen durchführen.
Ich vermute, daß die dargestellten Positionen den größten Ausschlag zeigen (und zugleich die Ruhestellung der Maschine). Der Vorteil von Pendeln ist, daß sie sich ´auf-schaukeln´ oder (wie hier vermutlich) einen Prozess stabilisieren können. Das ist einerseits erforderlich beim Anfahren des Systems und zum andern bei wechselnder Belastung.
Bei einer durchdrehenden Kurbel dagegen müßte gerade beim Starten des Rades auch umgehend das Pendel auf das größtmögliche Schwingen gebracht werden. Es dürfte sich auch niemals reduzieren, weil sonst die ganze Maschine gestoppt würde.
Aus diesen Überlegungen gehe ich zunächst davon aus, daß diese Pendelvorrichtung nur zu einem Hin-und-Her-Schwingen der kleinen Kurbel dienen sollte. Im vorigen Kapitel Pendel - Steuerung haben wir gesehen, daß damit vorteilhafte Bahnverläufe zu erreichen sind. Dabei sind die hier machbaren 90 Grad bei weitem nicht erforderlich. Vergleichsweise ergab sich bei den Würth-Systemen, daß Steuerbewegungen von nur wenigen Grad enorme Effekte haben können.
Kommentare erwünscht
Dies ist das vorläufige Ergenis meiner Analysen der mir vorliegenden Unterlagen zum Bessler-Rad. Wie oben angesprochen wäre ich sehr dankbar, wenn jemand über präzisere Abbildungen, Beschreibungen oder andere Interpretationen dieser historischen Maschine verfügen würde und mir zukommen liesse. Besten Dank im voraus.
Im folgenden Kapitel Bessler - Rad soll nun versucht werden, auf Basis dieser Überlegungen die (vermutlich) zutreffende Konstruktion der Bessler-Maschine abzuleiten.
Evert / 05.12.2000