Titel: Ueber Saxton's Strommesser.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1836, Band 61, Nr. XXXV. (S. 177–181)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj061/ar061035

XXXV. Ueber den von Hrn. Saxton erfundenen Strommesser.

Aus dem Magazine of Popular Science, No. 2, S. 108.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Die öfter eintretende Notwendigkeit, die Geschwindigkeit der Flüsse zu messen, um die Quantität des vorüberströmenden Wassers, die Strömung etc. zu bestimmen, machte es höchst wünschenswerth, Mittel an der Hand zu haben, mit deren Hülfe sich die Geschwindigkeiten in jedem vorkommenden Falle messen und vergleichen lassen.

Wir besizen bereits von Eytelwein, Wattmann, Fontaine und anderen Instrumente, welche zu diesem Zweke bestimmt sind; keines scheint jedoch sämmtlichen Bedingungen so vollkommen entsprochen zu haben, wie jenes, welches den Gegenstand gegenwärtiger Mittheilung bildet. Mit Erfolg und mit Vortheil wurde dasselbe daher auch seit zwei Jahren sowohl von englischen, als auswärtigen Hydraulikern angewendet: namentlich zum Messen der Quellen, aus denen man in lezter Zeit das große London mit gesundem Trinkwasser versehen zu können hoffte.

Unter den Bedingungen, welche an einem Instrumente von fraglicher Art besonders zu wünschen wären, dürften folgende die vorzüglichsten seyn: Leichtigkeit der Anwendung unter allen möglichen Umständen, Tragbarkeit, geringe Anzahl von Bestandtheilen, Stärke und Einfachheit, damit es nicht leicht brechen oder in Unordnung |178| gerathen, dafür aber jedenfalls leicht ausgebessert werden kann. Auch muß es nothwendig die Geschwindigkeit der Strömung während der ganzen Dauer einer bestimmten Zeitperiode registriren, und zwar selbst dann, wann die wirkliche Beobachtung des Instrumentes wegen Untertauchung desselben oder aus anderen Gründen unmöglich gemacht ist.

Allen diesen Bedingungen entspricht nun das Instrument des Hrn. Saxton. Man kann mit ihm die Geschwindigkeit der Strömung an der Oberfläche, oder am Boden, oder in irgend einer beliebigen, zwischen beiden gelegenen Linie leicht und genau messen; und hieraus, wenn hinreichende Beobachtungen dieser Art in verschiedenen Linien angestellt wurden, die mittlere Geschwindigkeit eines Wasserstromes für einen bestimmten Ort der Beobachtung berechnen. Multiplicirt man bann diese mit dem Durchschnittsflächenraume des Wasserstromes, so ergibt sich die Gesammtmasse des Wassers, welche während der Dauer der Beobachtung vorüberfloß. In Fällen, wo große Genauigkeit erforderlich oder die Geschwindigkeit sehr wandele bar ist, kann man mit einer beliebigen Anzahl von Instrumenten zugleich beobachten.

Das Instrument besteht aus einem sich umdrehenden Flügel, aus einem Register, aus einem Schwanze, und aus einem Maaßstabe. Lezterer bildet eine Stange von 7/8 Zoll im Durchmesser und 6 Fuß Länge, welche in Fuß, Zolle und Zehntheile abgetheilt ist; an ihr schieben sich die übrigen Theile des Instrumentes, und zwar so, daß sie an jedem beliebigen Punkte gestellt werden können. Der Schwanz besteht aus einer dünnen Metallplatte, welche 6 bis 20 Zoll lang seyn kann, und auf welche das vorüberströmende Wasser wirkt, um die Achse oder Welle des Flügels mit der Richtung der Strömung parallel zu erhalten. Der umlaufende Flügel besteht aus einem oder aus mehreren an einer Welle befestigten Armen, deren Oberfläche so gedreht ist, daß sie von der Welle auslaufend einen fortwährend größer werdenden Winkel mit dieser bildet. Dieser Winkel ist ein solcher, daß durch die Wirkung der Strömung auf einen Arm unter allen Geschwindigkeiten in einer gegebenen Länge, wie z.B. in einem Yard, in einem Fuß etc., ein Umgang hervorgebracht wird. Ist dieß genau der Fall, so folgt hieraus, daß ein Wassertheilchen, auf welchen Theil der gekrümmten Oberfläche es auch stoßen mag, immer mit gleicher Gewalt die Welle umzutreiben trachten, und innerhalb einer und derselben Zeit über die ganze Breite des Flügels gelangen wird, der Uebergang mag in der Nähe der Achse oder Welle, wo die Oberfläche schmal, aber wenig geneigt ist, oder in der Nähe des Endes geschehen, wo die Oberfläche breiter ist und eine größere Neigung besizt.

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Das Register besteht aus einem an der Seite graduirten Rade, welches die Zahl der Umdrehungen, die der Flügel machte, andeutet. Das Eingreifen des Flügels in das Rad kann nach dem Belieben des Beobachters augenbliklich eintreten und eben so schnell wieder aufgehoben werden. Zu allen übrigen Zeiten hingegen bleibt das Register unbeweglich, wie sich der Flügel auch umdrehen, oder welches überhaupt die Stellung des Instrumentes seyn mag.

An Fig. 59, welche einen Seitenaufriß des Registers, des Flügels und eines Theiles des Meßstabes und des Schwanzes gibt, ist E die Welle des Flügels A, die in einem Gestelle F läuft, und an der sich eine endlose Schraube G befindet. In diesem Gestelle hängt das Rad des Registers H, welches am Rande fein gezähnt, an der Seitenfläche hingegen graduirt ist. Die Welle dieses Rades ruht in zwei Führstangen I, J, von denen man hier nur die eine I sehen kann. Aus dem unteren Theile des Gestelles ragt ein Einfall K hervor, der das Rad unbeweglich hält, so lange es in dasselbe eingefallen ist. Die Führstangen sind nur mit dem einen Ende an dem Gestelle festgemacht und bewegen sich daselbst an einem Zapfen L. Ihre Bewegung ist durch einen an dem anderen Ende befindlichen Aufhälter M, der sich in einem durch Punkte angedeuteten Fenster bewegt, beschränkt. Dieses Fenster gestattet den Zähnen des Rades genau so tief in die endlose Schraube G einzugreifen, daß keine Einzwängung Statt finden kann. Die beweglichen Enden der Führstangen werden mit einer in dem Oehre O befestigten und bis in die Hand des Beobachters emporlaufenden Schnur N emporgehoben. Ist diese Schnur außer Thätigkeit, so bleiben die Führstangen herabgesenkt; das Rad ist dann von der endlosen Schraube befreit, und wird von der Feder P, welche sich zwischen der vorderen Führstange und dem Rade befindet, auf den Einfall K gedrükt. Ein Gefüge Q, welches sich an der Verbindung des Registers mit dem aus der Meßstabscheide S hervorragenden Arme R befindet, gestattet, daß die Welle des Flügels gegen den Meßstab C geneigt werden kann, was zuweilen bei der Anwendung des Instrumentes an der Oberfläche von Strömungen von Nuzen ist. Der untere Theil der Meßstabscheide S ist zu einer kegelförmigen Schraube mit Längenspalten U geschnitten, und an dieser Schraube bewegt sich eine geränderte Schraubenmutter V, womit die Scheide an dem Stabe C festgehalten wird. Eine ähnliche, an der Flügelwelle E befindliche Schraubenmutter X gestattet das Herausnehmen dieser Welle zum Behufe der Reinigung.

Fig. 60 gibt einen Grundriß des Flügels, des Registers, des Meßstabes, und eines Theiles des Schwanzes. Man kann hier auch die Hintere Führstange sehen.

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Fig. 61 ist ein Frontaufriß des Flügels.

Will man sich dieses Instrumentes bedienen, so sezt man das Nullende des Meßstabes gewöhnlich auf den Boden des Flügels etc., und schirrt den Flügel in jener Höhe an den Meßstab, in welcher man die Geschwindigkeit der Strömung kennen zu lernen wünscht. Wenn der Meßstab dann frei und aufrecht gehalten wird, so schwingt sich der Schwanz alsogleich nach der Strömung, wo dann der Flügel dieser dargeboten und durch sie in Bewegung gesezt wird. In dem in Fig. 59 dargestellten Zustande des Instrumentes steht der Flügel nicht mit dem Register in Verbindung, so daß sich also lezteres in Ruhestand befindet. Wenn der Flügel eine gleichmäßige Geschwindigkeit erlangt hat, und die Beobachter bereit sind, so wird nach der Uhr gesehen und zu gleicher Zeit die Schnur angezogen, wo dann das Registerrad zugleich mit dem Flügel in Bewegung kommt. Nach Ablauf der bestimmten Zeit läßt man die Schnur wieder los, wo dann die an der Führstange befindliche Feder das Register herabdrükt, von der Welle des Flügels befreit, und dafür mit dem Einfalle in Verbindung bringt, so daß es zum Stillstande kommt, obschon der Flügel wie früher umläuft. Es kann daher in diesem Zustande nach Belieben geprüft werden, und auf diese Weise läßt sich also die Zahl der Umgänge des Flügels und mithin die Geschwindigkeit und das Volumen des vorüberströmenden Wassers mit großer Genauigkeit ermitteln.

Soll das Register auf Zero zu arbeiten beginnen, so braucht man nur die Feder Y, welche den Einfall führt, herabzudrüken, wo dann dieser von dem Registerrade H befreit und lezteres ganz frei wird. Das Zero kann dann an die Stelle des Einfalles als Zeiger gesezt werden.

Da der Betrag der Reibung an der Welle und an dem Instrumente durch Vernachlässigung desselben nach Versuchen und durch andere Ursachen größer werden kann, als er zur Zeit der Graduirung war, so soll man, wenn große Genauigkeit erforderlich ist, das Instrument, bevor man es anwendet, genau untersuchen, und seine Reibung prüfen, indem man es mit einer entsprechenden Geschwindigkeit durch eine Streke stehenden Wassers von bekannter Länge zieht, und hierauf beobachtet, ob das Register diese Länge genau andeutet oder nicht.42) Ist irgend eine Veränderung an dem Instrumente |181| eingetreten, so wird sie auf diese Weise entdekt werden, so daß man sie bei den weiteren Versuchen gehörig in Anschlag bringen kann.

Um den ganzen Apparat leichter tragbar zu machen, ist die Einrichtung getroffen, daß man den Schwanz und den Flügel leicht von der Scheide des Meßstabes und von dem Register abnehmen kann. Der ganze Apparat mit Ausnahme des Meßstabes läßt sich dann in ein Etui von 6 1/2 Zoll Länge, 4 1/2 Zoll Breite und 1 1/2 Zoll Höhe paken. Der Meßstab selbst läßt sich in zwei Stüke, von denen jedes einen Yard in der Länge mißt, abbiegen.

Die Oberfläche des Flügels läßt sich auf folgende Art finden. Es sey die Länge A, innerhalb welcher der Flügel eine Umdrehung zu machen hat, gegeben: nämlich 1 Fuß; es beträgt die Länge des Armes B 3 Zoll; und es sey C die Breite des Armes an der Welle, welche ein Theil von A, z.B. 1/12 Zoll, seyn soll. Nun beschreibe man ein vielseitiges Prisma, welches man in Fig. 62 im Grund- und in Fig. 63 im Aufrisse sieht, und dessen Seitenzahl = der Zahl, wie oft C in A enthalten ist (hier z.B. 12 Mal), und dessen Radius = B. In Fig. 62 sey ad eine der Seiten und o der Mittelpunkt; wenn man dann ao und do verbindet, so wird ao der eine und do der andere Rand des Armes seyn. In Fig. 63 sey abcd eine der Seiten und ono die Achse des Prisma's; verbindet man dann a mit d, so ist ad die geneigte oder inclinirte Linie des äußeren Endes des Armes. Gesezt das Prisma bestehe aus einer weichen Substanz, so wird, wenn man eine Schnittlinie bei ad eindringen und den Linien ao, do folgen läßt, die verlangte Oberfläche entstehen, die ihre Richtung in dem Maaße, als sie fortschreitet, verändert, und wie ono senkrecht wird, wenn sie an dem Mittelpunkte anlangt. In Fig. 62 erscheint die Oberfläche des Armes durch das Dreiek aod beschränkt. Aus Fig. 63 erhellt deren Drehung, wenn man annimmt, daß sich die Linie ad um ihren Mittelpunkt dreht, bis sie mit ono zusammenfällt.

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Bei den in der Gallery of Practical Science mit dem Instrumente angestellten Versuchen wurde eine Länge von 60 Fuß abgestekt, und dann der Strommesser mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch das stehende Wasser gezogen. Jedes Mal zeigte das Instrument hiebei die durchlaufene Länge beinahe mit mathematischer Genauigkeit an. A. d. O.

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