Im vorigen Kapitel Bessler-Pendel wurde heraus gearbeitet, daß die außerhalb des eigentlichen Rads installierten Pendel auf die kleine Kurbel wirken. Es wird damit erreicht, daß diese Kurbel um maximal 90 Grad hin und her bewegt wird. Durch das ´elastische´ Gestänge von Pendelhebel und Pleuelstange wird die Pendelbewegung nicht synchon auf die Drehbewegung der Kurbel übertragen. Die Beschleunigung und Verzögerung dieser Kurbel muß darum nicht symmetrisch sein.
Pendelrad
Es wird hier nun davon ausgegangen, daß über diesen Pendelmechanismus inklusiv der kleinen Kurbel ein Pendelrad hin und her bewegt wird in einem Rahmen von insgesamt 90 Grad. Damit wird eine Konzeption machbar, deren Steuerung durch ein mittig hin und her schwingendes Pendelrad erreicht wird wie in Kapitel
Pendel-Steuerung beschrieben.
Vereinfachend wird unterstellt, daß dieses Schwingen symmetrisch abläuft. Je Zeiteinheit wird eine Drehung um 8, 16, 21, 21, 16 und nochmals 8 Grad unterstellt, insgesamt 90 Grad während einer Pendelbewegung von Totpunkt zu Totpunkt. Ein solches Vorwärts-Schwingen und ein entsprechendes Zurück-Schwingen soll während einer System-Umdrehung erfolgen.
In Bild EVBER 02 ist dieses Pendelrad (PR) dargestellt, drehbar gelagert um die Systemachse (SA). Die eingezeichneten Radien markieren obige Gradeinteilung, welche je Zeiteinheit durchlaufen wird. Die Rotorachse (RA) dreht sich um die Systemachse, wie in anderen Darstellungen geführt durch einen Rotorträger (der hier nicht dargestellt ist). Indem das Rotorzahnrad am Pendelzahnrad abrollt, dreht der Rotor (RO) um seine Rotorachse. Beide Drehungen erfolgen gegen den Uhrzeigersinn. Wenn nun das Pendelrad mit dem Uhrzeigersinn dreht, rotiert der Rotor schneller, hier Vorlauf (VL) genannt. Wenn das Pendelrad gegen den Uhrzeigersinn dreht, verlangsamt sich die Rotordrehung, hier Rücklauf (RL) genannt.
Ein Massepunkt (MP, hier stets auf halbem Rotor-Radius unterstellt) bewegt sich zwischen einer innersten und äußersten Bahnposition, welche hier durch gestrichelte Kreise markiert sind. Der Bahnverlauf ist abhängig davon, in welcher Position des Massepunktes der Vorlauf bzw. Rücklauf beginnt bzw. endet. Im folgenden werden diverse Möglichkeiten analysiert.
Bahnverlauf
In diesem Bild ist als Ausgangspunkt die Situation gewählt, bei welcher der Rotor sich oben und seine wirksame Masse darin unten befindet. Diese Stellung weist keinen Vor- bzw. Rücklauf auf. Die Masse soll von hier aus nach oben links, also auswärts bewegt werden. Bei diesem Auswärts-Schleudern ist Beschleunigung vorteilhaft. Also beginnt hier der Vorlauf ab der 12-Uhr-Position.
Der Vorlauf dauert eine halbe Umdrehung lang, bis zur 6-Uhr-Position. Bei dieser 1:1-Übersetzung würde dort normalerweise die Masse nach unten weisen. Hier addiert sich aber die Vorlauf-Drehung von 90 Grad hinzu, sodaß die Masse bereits nach rechts weist. Danach erfolgt der Rücklauf mit der entsprechend verzögerter Rotordrehung, bis oben wieder die Ausgangsposition erreicht wird.
Diese Bahn sieht sehr rund aus. Die Masse wird oben links hinaus geschleudert und wesentlich beschleunigt. Unten wird die Masse herein geführt und steigt dann stetig verzögert wieder zum Ausgangspunkt zurück. Aber die Rückwirkungen des Rotors auf das Pendelrad (und damit auf den Pendelmechanismus) sind nicht günstig.
Von der 8-Uhr- bis zur 6-Uhr-Position z.B. will die Masse außen bleiben, sie will damit das Pendelrad gegen den Uhrzeigersinn drehen. Der Vorlauf (d.h. Pendelrad-Drehung mit dem Uhrzeigersinn) endet aber erst ganz unten. Die relativ hohen Fliehkräfte dieser Phase arbeiten in dieser Konstellation also gegen die Pendel-(rad)bewegung.
Die klare Konsequenz daraus ist, daß der Vorlauf enden muß, sobald die wirksame Masse ihre äußerste Bahnposition erreicht hat. Nur dann können die Fliehkräfte positiv hinsichtlich der Pendelrad-Drehung wirken.
Rücklauf ab äußerstem Bahnpunkt
In Bild EVBER 03 ist darum als Ausgangs-Situation die Stellung des Rotors ganz links gewählt, wo zugleich die wirksame Masse ihren äußersten Bahnpunkt erreicht hat. Dort ist der Vorlauf abschlossen und beginnt der Rücklauf, d.h. das Pendel ist in einem Totpunkt außen-oben.
Von dieser 9-Uhr- bis zur 6-Uhr-Position will die Masse auf dieser äußeren Bahn bleiben, will also eigentlich mit dem Uhrzeigersinn (um seine Rotorachse) drehen. Dieser Druck wird an das Pendelrad als Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn übertragen, d.h. das Pendel wird von seinem Totpunkt beschleunigt zur seiner Position mittig-unten gedrückt. In dieser Phase wird also Energie in die Pendelschwingung eingespeist.
Zugleich wird hier Masse-Geschwindigkeit abgebaut, abzulesen aus der Distanz zwischen den Massepunkten. Die kinetische Energie der Masse wird dabei transferiert in Drehmoment des Rotorträgers, als Zug am Rotorlager auf diesen übertragen.
Nachfolgend ist nun die Pendelschwingung so schnell, daß die Masse mit relativ konstanter Geschwindigkeit in die Aufwärtsbewegung geführt wird. Auch hier will die Masse weiterhin nach außen, drückt also auch in der Aufwärtsphase der Pendelschwingung in dessen Drehsinn. Die Pendelmassen behalten dabei höhere Geschwindigkeit als ein frei schwingendes Pendel aufweisen würde.
Vorlauf im oberen Bahnabschnitt
In der 3-Uhr-Position ist der Rücklauf zu Ende, die Masse steht senkrecht über der Rotorachse. Sie bringt dort noch genügend Trägheit mit, um bis zur 1-Uhr-Position hinauf getragen zu werden. Außerdem ´fällt´ die Masse relativ zu ihrer Rotorachse bis nahe zur 12-Uhr-Position nach unten. Dies bedeutet, daß das Pendel zu Beginn der Vorlauf-Phase praktisch keine Arbeit leisten muß. Die in der Rücklauf-Phase in den Pendelmechanismus eingespeiste Energie steht also ab etwa 1-Uhr-Position noch voll zur Verfügung.
Von dort aus wird die Masse mit der Pendel-Energie wieder beschleunigt und hinaus geworfen. Schon vor der 11-Uhr-Position ist die Masse außerhalb der Rotorachse, bewegt sich zunehmend mit höherer Geschwindigkeit. Dieser Zuwachs an kinetischer Energie erfordert nurmehr wenig Krafteinsatz, d.h. trotz geringer werdendem Vorlauf wird bei der 9-Uhr-Position das Maximum an Geschwindigkeit und kinetischer Energie erreicht.
Null-Linie schräg
Eine Alternative zur waagrechten Grenzlinie zwischen Vor- und Rücklauf ist in Bild EVBER 03 unten dargestellt. Die Zeichnung zeigt oben beschriebene Konzeption, lediglich um 30 Grad gedreht. Die äußerste Bahnposition wird dann erst bei der 8-Uhr-Position erreicht.
Vorteilhaft ist dabei, daß zu Beginn der Vorlaufphase die Masse relativ zur Rotorachse nach unten fällt, also nochmals weniger Energie verbraucht. Das nachfolgende Hinaus-Schleudern erfolgt bei nurmehr horizontalem bzw. abwärts gerichtetem Bahnverlauf. Die Gravitation kann länger beschleunigend auf die Masse einwirken. Das Fallen mit maximaler Geschwindigkeit erfolgt länger in der Senkrechten.
Diese Schrägstellung könnte ein besseres Ergebnis als die rein waagrechte Grenzlinie bringen. Vermutlich ist aber eine Neigung von etwa 15 Grad ausreichend.
Geringeres Pendeln
Nachteilig an dieser Bahn erscheint die ´Delle´, beim Durchlaufen wird die Masse Materialspannungen verursachen, werden der Bewegungsablauf und damit das Pendelschwingen unharmonisch. Eine rundere Bahn ist zu erreichen, wenn die wirksame Masse weiter innen angeordnet wird. Allerdings ist dann der wirksame Hebelarm kürzer und damit das Drehmoment des Systems kleiner.
Eine andere Lösungsmöglichkeit sind geringere Pendelbewegungen wie z.B. in Bild EVBER 04 dargestellt. Die Grenzlinie ist hier wieder waagrecht gezeichnet, die Konzeption ist analog der vorigen. Oben im Bild sind die Bewegungen des Pendelrads auf 60 Grad, darunter auf nur 36 Grad begrenzt. Die Bahn ist dann nahezu rund.
Das Bessler-Pendel gibt dem System Freiheitsgrad zwischen Pendelbewegung und Pendelraddrehung. Darüber hinaus wird sich das System in einen Zustand möglichst ruhigen Laufs einschwingen, eben weil ein Pendel solch stabilisierende Funktion erfüllen kann. Darum vermute ich, daß die in den Abbildungen dargestellten Pendelstellungen tatsächlich die maximalen Ausschläge darstellen, das laufende System aber mit sehr viel geringeren Pendelbewegungen seine Nenndrehzahl stabilisieren wird.
Rotor einfach oder doppelt
Das Pendelrad erfährt zwei Phasen der Beschleunigung und Verzögerung, jeweils zu Beginn sowie zum Ende einer Vorlauf- wie auch der Rücklaufphase. Bei einem normalen Pendel sind die Beschleunigungen/Verzögerungen symmetrisch, also würde bei synchroner Übertragung der Pendelbewegungen auf das Pendelrad auch dessen Bewegungen symmetrisch sein. Dennoch kann je Pendelrad nur ein Rotor installiert sein.
In obigen Zeichnungen ist jeweils links und rechts vom Pendelrad ein Rotor eingezeichnet. Dies kann aber immer nur einen Rotor in verschiedenen Positionen darstellen. Der Rotor links erfordert als nächstes einen Rücklauf, der Rotor rechts dagegen einen Vorlauf. Das mittige Pendelrad kann diese Bewegung nicht gleichzeitig ausführen. Also ist je Pendelrad immer nur ein Rotor einsetzbar.
Um einen runden Lauf der Maschine zu erreichen, müssen wenigstens zwei Rotoren verwendet werden mit entsprechend versetzt angeordneter wirksamer Masse. Das erfordert zwei Pendelräder mit gegenläufiger Bewegung des jeweiligen Pendelmechanismus. Darum zeigt obige Abbildung an beiden Enden der Hauptwelle des Bessler-Rads jeweils eine Pendelvorrichtung und zwar in gegenläufiger Stellung. Darum waren im Bessler-Rad vermutlich zwei Rotoren eingebaut auf unterschiedlicher axialer Ebene.
Bessler-Konstruktion
Im Bild EVBER 05 ist diese Konstruktion des Bessler-Rads in schematischer Weise dargestellt. Oben ist eine Seitenansicht dargestellt, wobei im Vordergrund der vordere Pendelmechanismus dargestellt ist. Dahinter ist das Innere des eigentlichen Bessler-Rads (BR) dargestellt, wobei der linke Rotor zum vorderen Pendelmechanismus gehört. Der rechte Rotor befindet sich aber weiter im Hintergrund und sein Pendelmechanismus ist nicht eingezeichnet.
Unten in diesem Bild ist ein Querschnitt dargestellt bzw. teilweise eine Draufsicht, um schematisch die Positionen und Funktionen der vielen Bauteile skizzieren zu können. In dieser Sicht auf die Längsachse der Hauptwelle zeigen sich die verschiedenen axialen Ebenen. In dieser Draufsicht ist oben der Hintergrund dargestellt (zuoberst also der auf obiger Seitenansicht nicht eingezeichnete Pendelmechanismus der Rückseite), während ganz unten der Pendelmechanismus des Vordergrunds dargestellt ist (also entsprechend obiger Seitenansicht).
Eine erste axiale Ebene nimmt das eigentliche Pendel ein. Es besteht aus dem vertikalen Pendelarm (VP) mit dem wirksamen Pendelgewicht bzw. der vertikalen Pendelmasse (VM). Auf gleicher Ebene könnte der vertikale Pendelarm durch die Verbindungsstrebe (VS) mit dem horizontalen Pendelarm (HP) verbunden sein. Dieser trägt an seinen beiden Enden die horizontalen Pendelgewichte bzw. -massen (HM). Unten in der Draufsicht ist nur der horizontale Pendelarm (HP) eingezeichnet, allerdings auch die Position der vertikalen Pendelmasse (VM) markiert.
In einer zweiten Ebene befindet sich der kurze Pendelhebel (PH), welcher durch ein Gelenk (HG, Hebelgelenk) mit dem vertikalen Pendelarm verbunden ist und durch ein zweites Gelenk (PG, Pleuelgelenk) mit der langen Pleuelstange (PS). Beide Gelenke sind in der Draufsicht nur durch dicke rote Linien skizziert.
Diese Pleuelstange (PS) nimmt die dritte axiale Ebene ein, wobei sie am andern Ende durch das Kurbelgelenk (KG) mit der kleinen Kurbel verbunden ist. Beim Pendelmechanismus der Rückseite weist die kleine Kurbel waagrecht nach rechts, ist also in der Draufsicht als Kurbel zu erkennen. Beim Pendelmechanismus der Vorderseite weist die kleine Kurbel nach oben, ist in der Draufsicht also nicht als Kurbel ersichtlich.
Beide Kurbeln sind durch eine Welle mit ihrem jeweiligen Pendelrad (PR) fest verbunden. Diese Pendelrad-Wellen verlaufen innerhalb der Hauptwelle, welche darum als Hohlwelle ausgeführt sein muß. Die Hauptwelle ist fest verbunden mit dem eigentlichen Bessler-Rad. Beidseits dieses Bessler-Rads müssen die Hauptwelle und/oder die Pendelrad-Wellen in einem feststehenden Gehäuse drehbar gelagert sein. Diese Lagerung ist hier nicht eingezeichnet.
Die beiden Pendelräder müssen gegenläufig, d.h. unabhängig voneinander sich bewegen können. Die Pendelrad-Welle darf also nicht durchgehend sein. Hier ist darum z.B. jedes Pendelrad an einer mittigen Wand des Bessler-Rads nochmals gelagert (wobei natürlich andere Ausführungen dieses Lagers machbar sind).
Auch die Hauptwelle kann nicht durchgehend sein. Beide Teile der Hauptwelle sind nur an beiden Seitenwänden des Bessler-Rads montiert. Der äußere Zylinder des Bessler-Rads stellt praktisch den mittleren Abschnitt dieser Welle dar.
Die eigentliche Funktion des Bessler-Rads ist die drehbare Lagerung (RL) des Rotors, jeweils ein Rotor auf einer axialen Ebene (welche hier durch die mittige Wand im Bessler-Rad separiert sind). Dazu wäre also keinesfalls dieses große zylinderförmige Rad erforderlich, zwei oder drei dieser Querbalken würden die gleiche Funktion erfüllen (aber Bessler wollte keinen Einblick gewähren, die Seitenflächen waren darum mit Sackleinen ´zugenäht´). Die große Masse dieses Rads ist allerdings zweckmäßig in ihrer Funktion als Schwungrad.
Gewichte und Drehmomente
Die abgebildete Position könnte sehr wohl einen Ruhezustand des Bessler-Rads darstellen. Alle Gewichte sind miteinander über das Bessler-Rad, die Pendelräder und -gestänge verbunden. Die beiden vertikalen Pendelgewichte (VM) befinden sich jeweils im äußeren Totpunkt (auf der Abbildung an etwa 9 mm langem Hebelarm).
Die Masse des rechten Rotors steht senkrecht über der Rotorachse, die Masse des linken Rotors weist nach links und wirkt an einem (vergleichsweise 4 mm) längerem Hebelarm. Die Differenz der Rotormassen-Drehmomente entspricht dem Drehmoment der beiden Pendelgewichte. Die wirksame Rotormasse wird also das vier- bis fünffache eines vertikalen Pendelgewichts betragen.
Da im laufenden Betrieb sich die Hebelarme aller Pendelmassen zu null addieren, könnte dieses Rotorgewicht mal wirksamem Hebelarm das erreichbare Drehmoment des Systems darstellen. Eine wirksame Rotormasse wirkt dabei an etwa halbem Rotor-Radius. Bei einer Maschine von 360 cm Durchmesser könnten diese Masse an etwa 20 bis 25 cm langem Hebelarm wirksam werden. Dieses unterstellt, könnte das Bessler-Rad durchaus 35 kg heben an einem Seil um die etwa 15 cm starke Hauptwelle.
Vom Bessler-Rad wurde berichtet, daß es in beide Drehrichtungen gleich gut lief. Die Rotor-Stellungen in obigen Zeichnungen ergeben aber nur bei Drehung gegen den Uhrzeiger die behaupteten Effekte. Wenn diese vermeintliche Konstruktion des Bessler-Rads auch gegenläufig arbeiten sollte, müßten die Rotor-Stellungen vertauscht werden. Dazu müssen die kleinen Kurbeln in Totpunktstellung und zugleich die Rotorachsen in waagrechte Position gebracht werden. Entsprechend obigem Bild sind dann die Pendel in Totpunkt-Positionen. Wenn bei fest stehendem Bessler-Rad nun die Pendel zum andern Totpunkt geführt werden, drehen sich die kleinen Kurbeln, damit die Pendelräder und die Rotoren werden somit in die spiegelbildliche Stellung gebracht. Das Bessler-Rad kann dann im gegenläufigen Drehsinn, hier also im Uhrzeigersinn angefahren werden.
Bessler-Prinzipien
Nach den zuletzt angestellten Vermutungen und obiger (verwirrender) Beschreibung der in komplexer Weise zusammen wirkenden Bauteile ist der Effekt dieser Maschine kaum mehr zu erkennen. Mit dieser (umständlichen) Technik hat Bessler aber grundlegende Prinzipien realisiert, die weit über diese Mechanik hinaus reichen. Zwei wesentliche Aspekte ergeben sich einerseits aus der hier ´Vorlauf´ genannten Technik, zum andern aus dem hier ´Rücklauf´ genannten Prinzip.
In der Phase des Rücklaufs wirken die Fliehkräfte gegen den Drehsinn des Systems und damit gegen das gewünschte Nutz-Drehmoment der Maschine. Durch das Mitdrehen des Pendelrads in der Rücklaufphase werden diese Kraftkomponenten in Pendel-Ausschläge zwischen gespeichert, aus welchen diese Energie zur geeigneten Zeit wieder im Drehsinn des Systems eingesetzt wird. Die hier eingesetzte Pendeltechnik ist dazu keinesfalls die einzige oder optimale Lösung. In einem späteren Kapitel wird diese Funktion mit wenigen Bauelementen bekannter Technik erfüllt. Darüber hinaus ist dieses Prinzip der Vermeidung, Verlagerung oder Umlenkung unerwünschter Kraftwirkungen auch in anderen Sachgebieten anwendbar.
Fundamentale Bedeutung kommt der hier eingesetzten Technik des Vorlaufs zu: Beschleunigung in eine Bewegung hinein. Diesen Aspekt habe ich in vielen Artikeln als Schleuder-Effekt beschrieben und zu nutzen versucht. Seine prinzipielle Bedeutung wurde mir aber erst aufgrund der Überlegungen zu diesem Bessler-Rad klar. Bar jeglichen fundierten Wissens wage ich, im übernächsten Kapitel so umstrittene Begriffe wie Äther und Trägheit und einige mehr mit meinen Worten und Bildern zu beschreiben. Die Anwendung der dort aufgezeigten Wirkprinzipien liessen sich auf viele ´Felder´ übertragen.
Bessler-Nachbauten
Diese aufwendige Konstruktion ist gewiß nicht die einfachste Realisierung der angesprochenen Prinzipien. Es ist auch keinesfalls ausgeschlossen, daß die interne Mechanik des Bessler-Rads anders ausgeführt wurde. Im nächsten Kapitel habe ich z.B. versucht, ein Bessler-Rad ohne interne Räder zu konzipieren, zur Unterscheidung als Bessler-Hebel-Rad bezeichnet.
Es wäre schön, wenn der eine wie der andere Konstruktionsvorschlag überzeugend genug wäre, daß einige Bastler diese ´historische´ Maschinen nachbauen. Ich wäre dankbar, darüber Nachricht zu erhalten und über Ergebnisse hier berichten zu können.
Evert / 09.12.2000