Bekannte Details

Durch die Berichte zeitgenössischer Augenzeugen, aber auch durch Dinge, die Bessler selbst in seinen Veröffentlichungen beschreibt, gibt es diverse technische Details und Hinweise allgemeinerer Art, die sich zu einem lückenhaften Puzzle zusammenfügen lassen. Als er im Jahr 1716 nach Cassel übergesiedelt war, schrieb er alsbald ein Buch, das aus zwei in Versform verfassten Teilen bestand.

Als PDF-Datei herunterzuladen oder als CD-ROM verfügbar beim Digitalisierungszentrum der Universität Göttingen (GDZ) auf:
https://gdz.sub.uni-goettingen.de/id/PPN616145314?tify=%7B%22pages%22%3A%5B7%5D%2C%22view%22%3A %22info%22%7D

Alternativ bei Google: https://books.google.de/books/about/Orffyreus_apologische_Po%C3%ABsie_und_poetis.html?id=YmVdqJBHlrwC&redir_ esc=y


Teil 1: “Orffyrei Apologische Poesie”. (Eine autobiographische Schilderung seines Lebens und seiner Erfindung. Poesie deshalb, weil Bessler Reime daraus machte.)

Teil 2:
“Das von Christian Wagner in Leipzig leichtfertiger-, ehrvergessener- und lügenhafterweise heruntergemachte, verleumdete, doch nur vergeblich entdeckte*), nunmehro aber auch gerettete, defendierte, gerechte und wahrhaftig bleibende, noch unentdeckte Orffyreische PERPETUUM MOBILE. Auf inständiges Ansuchen vieler großer Gönner höchstnötigenfalls eiligst in deutschen Versen entworfen von dem Erfinder des Perpetuum Mobiles, Orffyreum selbst.”

*) Mit “entdeckt” meinte Bessler “aufgedeckt” und bezog sich dabei auf den geheimen Antrieb seines Rades. Wagner war nämlich zusammen mit Gärtner und Borlach am 22. Juli 1715 gewaltsam in Besslers Haus eingedrungen und hatte dort gegen den Willen des Erfinders den Mechanismus des “Perpetuum Mobiles” inspiziert, um dessen Funktion zu ergründen. Die Aktion verlief jedoch im Sande, da Bessler vorsorglich betriebswichtige Teile entnommen hatte. (Siehe Biographie.)

Die “Apologische Poesie” wird auf dieser Website kurz mit “Apologie” (Verteidigungrede) bezeichnet. Die nachfolgenden Zeilen wurden ihr entnommen und dabei wie nötig der heutigen deutschen Schriftsprache angepasst.

Der Hund auch aus der Hütte kreucht,
Doch nur so weit die Kette reicht.
Die schönen Schãtze und Maschinen
Weiß er sehr freundlich zu bedienen.
Er wedelt wohl mit seinem Schweif,
Kriecht auf dem Bauche durch den Reif,
Dafür ihn bald die dűrren Poppen
Auch ziemlich auf die Pfoten kloppen.
Man sieht ein Rad und auch kein Rad,
Weil’s Felgen und auch keine hat.
Lãuft ohne in – und ãußre Rãder,        
Zimbelgewicht, Wind und Uhrfeder. 
Hier siehet’s halb, dort siehet’s ganz;
Es prahlet wie ein Pfauenschwanz.
Es lãuft zur Rechten und zur Linken;
man darf ihm nur mit Fingern winken.
Es breitet sich die Läng’ und Quer’;
Hier ist es voll, dort ist es leer;
Ein Ding besteht aus den drei Reichen;
Ihr habet handgreifliche Zeichen.
Ohn’ Schwefel, Salz, Merkurius*)
Auch bald ein Ding verfließen muss.

*) Merkurius, nach dem röm. Götterboten Mercurius (Merkur), alchemistische Bezeichnung für Quecksilber, die heute noch in der Homöopathie verwendet wird. Die wissenschaftlich-chemische Bezeichnung für Quecksilber lautet Hydrargyrum, (lat. für flüssiges Silber). Chemisches Zeichen: “Hg”.

Interessant sind die letzten vier Zeilen. Indem Bessler sich auf “Schwefel, Salz, Merkurius” beruft, gibt er einen Hinweis darauf, dass sein “Perpetuum Mobile” keine Zauberei war, sondern nur aus irdischen Dingen bestand. Als Arzt kannte er die Lehren des Paracelsus, der etwa 200 Jahre vor ihm gelebt hatte. Dieser hatte ein aus dem arabischen Raum schon länger bekanntes System der Alchemie übernommen, mit dem sich seiner Meinung nach die in der Welt existierenden Dinge beurteilen ließen. Also materielle Stoffe, aber auch das Wesen von Krankheiten und deren Heilung. Er nannte es das System der drei Prinzipien, (Tria Principia), von Bessler auch mit den “drei Reichen” bezeichnet. Für Paracelsus symbolisierte das flüssige, bewegliche Quecksilber den Geist, der sich mit dem brennenden Schwefel und dem festen Salz zu den Stoffen der Erde verbindet. Er formulierte es wie folgt:
 
”Alle sichtbaren Manifestationen dieser Welt sind durch die drei Prinzipien entstanden: "Das Sichtbare und Greifbare ist der Körper der Welt, der aus den drei Urstoffen besteht, dem Schwefel, Quecksilber und Salz. Von diesen drei Dingen stammen alle Eigenschaften, die Art und das Wesen, die Natur und dergleichen. Sie zeigen jedem Arzt an, dass er die Wirkung dieser drei Dinge mit den sehenden Augen wahrnehmen soll, dann versteht er das Unsichtbare.”

Warum Bessler die Versform wählte, ist nicht mehr so recht nachzuvollziehen. Heute würde Prosa beim Leser sicher besser ankommen. Auch deshalb, weil man seine dichterische Begabung nur als mittelmäßig wird bezeichnen dürfen. Seine Reime sind oft holprig, aber das tut ihm als Person keinen Abbruch, denn das historische Interesse gilt der Erfindung dieses Mannes. 

Bessler, der zunächst zehn Jahre lang ergebnislos experimentiert hatte und bereits an einen Fluch glaubte, der ihn vom Erfolg abhielt, erzielte doch schließlich den Durchbruch. Das weckte in ihm ein Gefühl des Triumphs, das er bei jeder Gelegenheit hinausposaunte. Seine Konkurrenten, denen der Erfolg versagt geblieben war, fühlten sich dadurch gedemütigt. So wurden einige unter ihnen zu seinen erbittertsten Gegnern. Unter ihnen Christian Wagner aus Leipzig und Andreas Gärtner sowie Johann Gottfried Borlach aus Dresden. Die Vorstellung, dass diese Herren sich über seine Doppeldeutigkeiten den Kopf zermartern würden, muss Bessler bei der Gestaltung seiner Verse eine gewisse Befriedigung verschafft haben. Sie bekämpften ihn und wandten sich wiederholt an die Öffentlichkeit, um ihn als Betrüger zu diskreditieren. Dass er darüber nicht erfreut war, sondern Rachegelüste verspürte, ist seiner Apologie fast auf jeder Seite zu entnehmen. Sie strotzt nur so vor Hohn und Spott. Wie oft die Namen seiner Gegner darin vorkommen, ist kaum zu zählen. Ganz offensichtlich wollte er sie provozieren und damit gleichzeitig sein eigenes Mütchen kühlen. Auf den heutigen Leser wirkt das eher abstoßend, denn wahre Größe hätte Bessler gezeigt, wenn er seine Gegner einfach ignoriert hätte.  

Zwar stille, stille und genug,
Genug, sonst wird der Feind nur klug.
Der Feind, als der mich will begeifern,
Begeifern, ich soll mich ereifern,
Ereifern und auf frischer Tat
Den Mantel werfen von dem Rad.
Doch dieser Wunsch wird ihm misslingen,
Sein Schnauzen mich dahin nicht bringen.

Zwar hat Bessler seine Erfindung immer wieder wortreich beschrieben, kam dabei aber nie zum Kern der Sache. Die rot eingefärbten Zeilen drücken klar aus, dass er nicht im Traum daran dachte, etwas Entscheidendes offen zu legen. Dennoch hat sich Bessler im Laufe der Niederschrift seiner Apologie dazu hinreißen lassen, den Tatsachen mit klaren Worten nahe zu kommen. Auf Seite 81 schrieb er:

Von vielen sondern Stücken Blei,
Der sind nun immer zwei und zwei.
Nimmt ein Ding äußerlich die Stelle,
So fährt das andre an die Welle.
Dies ist bald hier und jenes dort,
Und also wechselt's fort und fort.
...
Dies schwere nach dem Zentrum kehrt,
und jenes in die Höhe fährt.

Der Verfasser betrachtet diese Zeilen als Besslers wichtigste Information. Als Material für die Gewichte verwendete er Blei. Wenn sich eines zum Rand bewegte, kehrte das andere zur Welle zurück (und umgekehrt). Diese Darstellung ist ein Beleg dafür, dass der Erfindung keine Mysterien zugrunde lagen, sondern dass sie sich im Rahmen der klassischen Mechanik bewegte. Wer das Konzept des Besslerrades neu etablieren möchte, sollte sich an diese Aussage halten. Es lohnt sich nicht, über Schwingungen oder unsichtbare Kräfte nachzudenken. Wenn Landgraf Karl sofort die Funktionsweise verstand, muss es herkömmliche Physik gewesen sein. Für diese gilt:

Jede Masse, die sich abwärts bewegt, verliert potentielle Energie, die auch als Höhen- oder Lageenergie bezeichnet wird. Wenn man diese Masse zu ihrer Ausgangsposition zurückbringen will, damit sie dort erneut ihre Wirkung entfalten kann, muss ihr zwangsläufig die verlorene Energie vollständig wieder zugeführt werden. Soll Letztere durch die Abwärtsbewegung einer anderen (gleich großen) Masse gewonnen werden, müssen auch die Höhenunterschiede beider Massen (vorher/nachher) gleich groß sein. Und zwar unabhängig davon, wo sie sich gerade befinden.

Daraus geht hervor, dass die Nutzung potentieller Energie durch das Absenken und wieder Anheben von Gewichten definitiv nicht das Antriebsprinzip von Besslers Rad gewesen sein kann. Alle, die das seit über 300 Jahren versuchten, (z.B. mit Kugellaufmaschinen), sind damit gescheitert. Als Alternative bleibt nur das periodische Verlängern und Verkürzen des jeweils wirksamen Hebels. Der Verfasser stellt nachfolgend eine solche Lösung vor. Zwar werden auch hier Gewichte angehoben, durch das zeitgleiche gegenläufige Zusammenwirken zweier Massen bleibt die Bilanz der potentiellen Energien jedoch unverändert.  

G1 und G2 sind mechanisch so miteinander verbunden, dass G1 mit seiner Abwärtsbewegung G2 auf die dargestellte Weise anhebt. Dass h2 damit gleich h1 ist, widerspricht (unter Vernachlässigung der Reibung) nicht der klassischen Mechanik. Bei diesem Vorgang verlängern G1 und G2 (oben rechts) jedoch ihren wirksamen Hebelarm. Haben sie die gegenüber liegende Radseite erreicht, nehmen sie ihre ursprüngliche Position wieder ein. Dies wiederholt sich beliebig oft.

Das Konzept ist an Besslers obige Schilderung angelehnt. G1 und G2 wirken paarweise. Die Skizze zeigt einen Idealzustand. Zur Überwindung der Reibung und zum Ingangsetzen der Bewegung muss G1 etwas schwerer als G2 sein. Auch das wird von Bessler oben so beschrieben. Die Skizze veranschaulicht das grundlegende Konzept. Wenn (wie mutmaßlich bei Bessler) im Rad 16 Gewichte untergebracht werden sollen, muss ihre Größe entsprechend verringert werden. Dass jeweils zwei Gewichte näher und die beiden anderen weiter voneinander entfernt sind, hat hier nur den Zweck, dass sie in der Mitte nicht miteinander kollidieren. Ordnet man sie in zwei Ebenen übereinander an, können die Abstände auch gleich sein.

Da eine optimale mechanische Verbindung der obigen beiden Massen mit einfachen Mitteln nicht leicht zu realisieren ist, folgt eine vereinfachte Variante. Bei ihr kommt ein Kniehebel zum Einsatz. Das Konzept des paarweisen Zusammenwirkens zweier Massen ist dabei dasselbe. Entscheidend ist, dass die Verlängerung des Hebels vor der 90°-Position und seine Verkürzung vor der 270°-Position erfolgt. 

Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass der erzielbare Output nur gering ist, weil der verlängerte Hebel nach dem Durchschreiten der 180°-Position kontraproduktiv wirkt. Dies wird verbessert, wenn man zusätzlich Zugfedern einsetzt. In diesem Fall kehrt G2 früher zur Welle zurück. Jedoch muss G1 deutlich schwerer als G2 sein.

Federn wären eine Erklärung für die Wahrnehmung des Zeitzeugen Prof. Christian Wolff in Merseburg.
 

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Zurück zu Besslers Büchern. Sie  hatten neben der Herausforderung seiner Gegner vermutlich einen ganz einfachen Zweck. Er wollte damit bei den Lesern Bewunderung ernten. Ein völlig legitimes und menschlich verständliches Anliegen. Zum anderen war die Herausgabe der Bücher das, was man heute Marketing nennt. Seine Erfindung sollte über die Grenzen Deutschlands hinaus bekannt gemacht werden. Bei dem in Frage kommenden Personenkreis sollte der Wunsch erzeugt werden, diese mysteriöse Maschine zu besitzen. Das ergibt sich aus dem Untertitel seines Buches “Das Triumphirende Perpetuum Mobile Orffyreanum”. Als PDF-Download oder alternativ als CD-ROM bei:
https://gdz.sub.uni-goettingen.de/id/PPN513405828

Er lautete: “An alle Potentaten / hohe Häupter, Regenten und Stände der Welt¹). In gebührender Submission zu etwanniger Erhandlung vorgestellet und als ein Antrag entworffen von dessen Inventore Orffyreo²)”.

¹) Satz 1: Besslers Buch richtete sich an alle .....  :
Potentaten = Herrscher, Machthaber, Landesherren usw.
hohe(n) Häupter = Monarchen, Fürsten, hochgestellte Persönlichkeiten usw.
Regenten = regierende Fürsten, gekrönte Herrscher, Landesherren usw.
Stände - Zu Besslers Zeiten war die aus dem Mittelalter herrührende Ständegesellschaft noch längst
nicht abgeschafft. Man unterschied Klerus, Adel, Bürgertum und Bauern. “Alle Stände” bedeutete, niemanden auszuschließen.

²) Satz 2 in heutigem Deutsch:
“In gebührender Untertänigkeit zum etwaigen Erwerb vorgestellt und als ein Angebot entworfen von dessen Erfinder Orffyreus.”


Folgendes ist bekannt:

Es gab zwei unterschiedliche Räder, die Bessler nacheinander entwickelt hat. Das erste drehte sich nur in eine Richtung und wird deshalb auf dieser Website als unidirektionales Rad bezeichnet. Es ist das, das erstmals am 6. Juni 1712 in Gera auf dem “Nicolausberg” vorgeführt wurde. Eines nach dem exakt gleichen Prinzip, jedoch mit vierfach größerem Durchmesser, baute Bessler in Draschwitz. Zu denen, die es besichtigten, gehörte auch der berühmte Mathematiker Gottfried Leibniz. Von diesem Rad ist nicht viel überliefert. Es war leistungsfähiger und schneller als das spätere, das sich in beiden Richtungen bewegen konnte. Das Geraer Rad hatte einen Durchmesser von 75 cm und eine Dicke von 10 cm. Das in Draschwitz gefertigte Rad einen Durchmesser von 10 Fuß (3 Meter) und eine Dicke von 6 Zoll (15 cm). Seine Rotationsgeschwindigkeit wurde mit 50 - 55 UpM angegeben. Für den Stillstand musste das unidirektionale Rad dauerhaft gebremst werden. Wurde die Bremse gelöst, lief es von selbst los. Dieser Sachverhalt ist wichtig, denn er wird bei oberflächlicher Betrachtung leicht in seiner Bedeutung unterschätzt. Ein Rad, das für einen Stillstand dauerhaft gebremst werden muss, ist ständig im Ungleichgewicht. (Etwas, das gestandene Physiker für aberwitzig halten.)

Personen, die dieses Rad neu erfinden möchten, können also alle Ideen fallen lassen, die zeitweilige Gleichgewichtszustände in Kauf nehmen und sie mit dem Schwung des sich drehenden Rades zu überbrücken hoffen. Gemäß Besslers Apologie lief dieses Rad nahezu geräuschlos. Es gab kein Poltern fallender Massen, sondern ein “sanftes” Anprallen. Potentielle Geräuscheverursacher hatte Bessler gemäß der Beschreibung seiner Apologie beim Draschwitzer Rad mit Filz bedämpft. Das unidirektionale Rad war nur halb so dick wie sein bidirektionaler Nachfolger.         

Das spätere bidirektionale Rad war zunächst aus einer Not geboren und wurde erstmals öffentlich in Merseburg vorgeführt. Bessler wollte damit den nicht verstummenden Gerüchten entgegenwirken, dass die Bewegung durch eine aufgezogene Feder verursacht wurde. Dieses Rad drehte sich beliebig nach beiden Seiten, setzte sich jedoch nicht von selbst in Bewegung, sondern musste manuell gestartet werden. Dafür genügten zwei Finger. Wenn es auf diese Weise in mäßigen Schwung versetzt wurde, begann es, sich sofort kraftvoll zu drehen, sobald im Inneren das erste Gewicht “heruntergefallen” war. Dabei gab es jedes Mal ein laut polterndes Geräusch. Wenn man das Rad nur ganz leicht bewegte, blieb es wieder stehen. Im Gegensatz zur unidirektionalen Variante gab es mehrere Gleichgewichtszustände, die bei der Rotation durch die Massenträgheit überbrückt wurden. Durch Abbremsen konnte es so zum Stillstand gebracht werden. 

Vermutlich war das der Grund, warum es sich langsamer drehte als das unidirektionale Rad. Mehrere Zeugen sprachen beim unbelasteten bidirektionalen Rad von 25-26 Umdrehungen pro Minute. (Im Protokoll des Amtmannes Weiße steht “40 und mehr”. Letzteres dürfte ein Beobachtungs- oder Übermittlungsfehler gewesen sein.) Unter Last kam es noch auf 20 UpM.

Da während einer vollständigen Umdrehung 8 Aufprallgeräusche zu hören waren, schloss man, dass sich im Inneren ebenso viele Einzelgewichte befanden, die zyklisch “herunterfielen”. Man kann in diesem Zusammenhang davon ausgehen, dass die Zeitabstände zwischen diesen Geräuschen gleich groß waren. Andernfalls hätten die Zeugen dies bestimmt als Kuriosum berichtet.

Einige Gewichte, die Bessler bei einer Vorführung herzeigte, wogen etwa 4 Pfund (ca. 2 kg). Ihre Form war zylindrisch. Ob alle Gewichte diese Form hatten, ist nicht bekannt. Auch bleibt offen, ob alle Körper 4 Pfund wogen und ob Bessler nur 8 von ihnen verwendete. Da sie paarweise gewirkt haben sollen, könnten es auch 16 gewesen sein, von denen die Hälfte akustisch nicht in Erscheinung trat. Es ist nicht überliefert, wieviele Gewichte Bessler bei dem Standortwechsel aus dem Rad herausnahm.    

Bei der Rotation hörte man die Aufprallgeräusche auf der Seite, nach der sich das Rad aktuell drehte. 

Das bidirektionale Rad enthielt mindestens eine Stahlfeder, die beim Einsetzen eines der Gewichte vorübergehend ge- bzw. entspannt wurde. Der Zeuge Wolff hörte das Geräusch einer Feder, als Bessler in Merseburg an seinem Rad verdeckt hantierte.

Die Leistungsfähigkeit des Rades soll proportional zu seiner Größe gewesen sein. Bei der Überprüfung in Merseburg betrug der Durchmesser 6 Leipziger Ellen (3.40 m) und die Dicke 1 Schuh (30 cm). Der von diesem Rad über ein Seil angehobene Kasten mit Ziegelsteinen wog geschätzte 70 Pfund. Das entspricht etwa 35 kg und etwas mehr als 1 kg pro 10 cm Raddurchmesser. Sicherlich nicht atemberaubend, aber doch bemerkenswert, wenn man bedenkt, dass ein einzelnes Antriebsgewicht nur ca. 2 kg wog. Ein Teil der Leistung wurde zudem zur Überwindung betriebsbedingter Reibung benötigt. Das Besslerrad drehte sich in simplen Gleitlagern. Der Aufwickelvorgang des Seils auf der Achse, (Windung an Windung), sowie die Drehung zweier Umlenkrollen verursachten weitere Reibungsverluste. (Eine am Dach und eine am Fußboden.) Hinzu kamen Verluste durch das Walken des Seils.

Da das Merseburger Rad unter Last auf genau 20 Umdrehungen pro Minute kam, brauchte es für eine vollständige Umdrehung exakt 3 Sekunden. Die Berechnung seiner Leistung ist dadurch einfach.  

Der Achsdurchmesser wurde von ‘sGravesande mit 6 Zoll (15.24 cm) angegeben. Das entspricht einem Umfang von 15.24 cm x 3.14159 (Pi) = 47.86 cm. Da das Seil um diese Achse gewickelt war, wurde demnach der Kasten pro Sekunde um 47.86 cm / 3 = 15.95 cm (ca. 16 cm) angehoben. Daraus errechnet sich eine Leistung von

                                       35 kp x 0.16 m/sec = 0.075 PS = 55.16 Watt
                                                      
Bessler hatte die Vorführung selbst arrangiert. Deshalb darf man annehmen, dass er mit den 70 Pfund an die Leistungsgrenze des Rades herangegangen ist. Wäre mehr möglich gewesen, hätte er das genutzt, um die Zuschauer in noch größerem Maße zu beeindrucken. Da es sich sowohl beim Achsdurchmesser als auch bei den 70 Pfund um eine Schätzung der Augenzeugen handelte, kann die oben errechnete Leistung natürlich nur eine Annäherung sein. Der Einfachheit halber wird man beim  bidirektionalen Merseburg-Rad von etwa 60 Watt ausgehen können, wobei das nicht nur die Reibungsverluste beinhaltet, sondern auch berücksichtigt, dass sich das Seil vermutlich in mehreren Lagen aufgewickelt hat. Dadurch vergrößerte sich der Umfang. 

Die Merseburger Überprüfung zeigte übrigens, dass das Rad nicht nur Lasten heben, sondern auch kontrolliert absenken konnte, ohne deutlich schneller zu werden.

Der Mechanismus war offenbar simpel. Landgraf Karl äußerte, dass jeder Zimmermannslehrling ein solches Rad bauen könnte. Diese Feststellung bezog sich auf das bidirektionale Rad. Das nur nach einer Seite drehende hat Karl nie gesehen. Im Beitrag Spekulationen kommt der Verfasser zu dem Schluss, dass das bidirektionale Rad wegen seiner doppelten Dicke aus zwei Ebenen sich bewegender Gewichte bestand. Eine für den Rechtslauf und eine für den Linkslauf, wobei immer eine deaktiviert war.

Der von Bessler verwendete Hauptwerkstoff war Holz, die Lager bestanden aus Eisen. Die Mechanik war offenbar grob und daher unanfällig gegenüber mechanischen Komplikationen oder Verschleiß. Einen 54tägigen Dauertest hat das Rad mühelos überstanden.