Titel: Hipp's sich selbst controlirende Uhr.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1843, Band 88, Nr. LXIX. (S. 258–264)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj088/ar088069

LXIX. Sich selbst controlirende Uhr, welche augenbliklich anzeigt, wenn die durch Reibung etc. verursachte Unregelmäßigkeit im Gang auch nur den tausendsten Theil einer Secunde ausmacht und welche ein mehr als hundertfach größeres Hinderniß überwindet, ehe sie stehen bleibt, als andere Uhren. Erfunden von Matth. Hipp, Groß- und Kleinuhrmacher in Reutlingen (Württemberg).41)

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Das Wesentliche dieser Erfindung soll in den drei folgenden Abschnitten erläutert werden.

I. Abschnitt.

Beschreibung einer Reguliruhr, welche außer dem Zeigerwerk nur ein Rad und keinen Trieb hat, die um so länger in einem Aufzuge geht, je schwerer das Gewicht ist, und umgekehrt; und deren Elongationswinkel durch den Mechanismus bedingt ist (die erste nach diesem neuen Princip ausgeführte Uhr mit Compensationspendel).

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Die Ausführung des Princips im Allgemeinen läßt sich auf mehrerlei Arten bewerkstelligen; ich will deßhalb damit anfangen, die Einrichtung der ersten Preisuhr zu erklären, und behalte mir vor, die verschiedenartigen Abweichungen in der Bauart nachzutragen.

Die Uhr zerfällt in zwei Theile, deren einer die Function hat, dem Pendel die durch Reibung u.s.w. verloren gegangene Kraft wieder zu ersezen, und deren anderer dazu dient, die Bewegung des |259| Pendels auf die Zeiger zu übertragen; somit hat man ein Impulsionswerk und ein Zeigerwerk.

Beschreibung des Impulsionswerks.

Das Rad A, A, Fig. 63, mit Sperrzähnen oder Steigradszähnen hat auf seiner Welle die Walze A, B, woran nach gewöhnlicher Weise mittelst einer Schnur, Saite oder Kette das Gewicht hängt und das Rad umzudrehen bestrebt ist; der leicht bewegliche Haken c, c verhindert dieß durch Eingreifen in einen der Zähne; sobald der Haken niedergedrükt wird, bewegt sich das Rad um einen Zahn vorwärts; der Haken d, welcher mit dem Haken c, c ein Stük ausmachen kann (s. Fig. 65), dient nur dazu, daß das Rad sich nicht mehr als um einen Zahn vorwärts bewegen kann, was übrigens, wie aus der späteren Erläuterung erhellen wird, nicht absolut, sondern nur zur größeren Sicherheit nothwendig ist. Das Niederdrüken des Hakens durch das Pendel selbst geschieht auf folgende Weise. Man denke sich die Schlempe, oder wie ich sie aus besonderen Ursachen lieber heiße, den Schlüssel s, dessen perspectivische Abbildung nebenstehend mit gleichem Buchstaben bezeichnet ist, leicht um seinen Zapfen beweglich und auf dem Perpendikel in der Nähe der Linse, wie s, Fig. 64, zeigt, befestigt, so daß er mit dem schwingenden Pendel die Linie ef beschreibt; man wird nun leicht einsehen, daß dadurch, daß die Erhöhung des Hakens h in sein Bereich kommt, während des Schwingens weiter nichts geschieht, als daß der leicht bewegliche Schlüssel s beim Begegnen der Erhöhung in eine schiefe Lage kommt, sich aber, sobald er darüber weg ist, wieder in seine ursprüngliche Lage, welche seiner einseitigen Schwere und seiner leichten Beweglichkeit entspricht, stellt. So lange nun die Schwingung des Pendels so groß ist, daß der Schlüssel über die Erhöhung des Hakens h hinweg geht, wird das Spiel ununterbrochen fortdauern und der Schlüssel abwechselungsweise bald von der einen und bald von der anderen Seite gehoben werden, und vermöge seiner Schwere zurükfallen; da aber jede sich selbst überlassene Pendelschwingung nach und nach kleiner wird, so wird es am Ende kommen, daß der Schlüssel auf seinem Wege gegen f nicht mehr abfallen kann, aber in einen kleinen Einschnitt auf der Erhöhung des Hakens h fallen (wie bei s, f, h gezeigt ist) und in seiner schiefen Lage bleiben muß. Da aber der Perpendikel ein Bestreben wieder rükwärts zu gehen hat, so wird dadurch der Haken h mit c, c niedergedrükt, wodurch das Rad frei wird und um einen Zahn vorwärts geht; zu gleicher Zeit wird dem Perpendikel vermittelst einer Spindel, welche in die Zähne des Rades eingreift, eine Impulsion mitgetheilt, die freie Bewegung |260| wird dann genau so lange dauern, bis die durch die Impulsion mitgetheilte Kraft wieder consumirt ist, worauf ein neues Niederdrüken erfolgt, und so wird das Spiel der Maschine fortgesezt.

Die Art der Mittheilung der Impulsion durch die Spindel geschieht auf folgende Weise:

An der Spindel i, m sind zwei Lappen, wovon der eine m, Fig. 66, in das Rad A, A eingreift und durch dieses, wenn dasselbe ausgelöst ist, in Bewegung gesezt wird; denselben Bogen, den dabei m beschreibt, muß nun auch der Lappen i beschreiben, wobei dieser in das Pendel bei i, Fig. 64, eingreift und demselben die Impulsion mittheilt. Die Größe des Winkels beider Spindeltappen richtet sich nach den Umständen, welche leicht ermittelt werden können; zu erwähnen ist noch, daß die ganze Vorrichtung, wie auch schon Fig. 64 zeigt, möglichst nahe der Linse angebracht werden muß, wodurch zwei wesentliche Vortheile entstehen, nämlich die, daß die Mittheilung der Impulsion näher beim Schwerpunkt des Pendels stattfindet und daß kleinere Schwingungen möglich sind, was jeder Praktiker bei der Ausführung besonders zu würdigen wissen wird, weil der durch den Abfall verursachte Kraftverlust in demselben Verhältnisse geringer ist, in welchem der unten am Pendel beschriebene Weg größer ist als oben am gewöhnlichen Impulsionspunkte.

Daß auf jeden Zahn des Rades A, A eine Impulsion kommt, versteht sich von selbst; die Zeit, welche von einer Impulsion zur anderen verstreicht, hängt nun theils von der Größe des Gewichts, theils von dem Kraftverbrauche des Pendels ab und dauert unter gewöhnlichen Umständen von 2–10 Minuten; hat man einmal die Dauer der Impulsionszeit beobachtet, dann läßt sich leicht ermitteln, wie lange die Uhr in einem Aufzuge geht. Nimmt man 5 Minuten an, so wird das Rad, welches 64 Zähne hat, in fünfmal 64 Minuten oder in 5 Stunden 20 Minuten einen Umgang machen; beträgt die Walzenperipherie 3 Zoll, so wird die Uhr bei 6 Fuß Fallhöhe mit beweglicher Rolle 8 Tage 21 Stunden in einem Aufzuge gehen; es ist nun auch leicht einzusehen, daß bei einer Impulsionsdifferenz von 10 Minuten die Uhr noch einmal so lang in einem Aufzuge gehen muß. Aus Obigem läßt sich auch schließen, daß ein Hinderniß sehr beträchtlich seyn muß, damit es die Uhr zum Stehen bringt. Andere Pendeluhren bleiben stehen, sobald das Hinderniß gleich ist der Kraft einer Impulsion; da jedoch bei der Uhr nur alle 5 Minuten eine Impulsion erfolgt, vermöge des Mechanismus aber alle 2 Secunden erfolgen könnte, so ist klar, daß die Kraft erforderlichenfalls 150mal größer ist, oder daß das Hinderniß 150mal größer seyn darf, ehe die Uhr stehen bleibt, als bei anderen Uhren.

|261|

Ist das Gewicht einmal zu 5 Minuten Impulsionsdifferenz angenommen, dann kann leicht ein Zeigerwerk angebracht werden, welches (gleiche Differenz vorausgesezt) mit dem unten beschriebenen Oscillationszähler in Einklang gebracht werden kann, dessen Zwek aus dem Folgenden ersichtlich ist. Daß ein solches Impulsionswerk die Uhr mit Sicherheit im Gang erhält, unterliegt keinem Zweifel; es bleibt nun noch übrig die Pendelschwingungen zu zählen, wozu als zweiter Theil der Uhr das

Zeigerwerk

dient. Am Pendel in der Nähe der Aufhängung sind zwei nach Aufwärts bewegliche Lappen a, b, Fig. 67, angebracht; ein Rad mit 30 Stiften wird beim Hin- und Hergehen des Pendels dadurch je um einen Zahn oder Stiften vorwärts geschoben, daß der Stiften, welcher zwischen beiden Lappen durchgeht, beim Hingang des Pendels den obern hebt, worauf derselbe zurükfällt, aber verhindert ist, denselben Weg zurükzugehen, und folglich bei der zurükgehenden Schwingung auf der schiefen Fläche des Lappens a vorwärts gehen muß, wodurch dasselbe Spiel beim unteren Lappen eintritt.

Bei dieser Einrichtung kann unter keinerlei Umständen das Rad bei je einer Schwingung um mehr als einen Zahn vorwärts gehen, daher das Zeigerwerk nie in Unordnung kommen kann, sogar wenn das Rad ein Bestreben vor- oder rükwärts zu gehen haben sollte. Auf der Achse dieses Rades stekt der Secundenzeiger, welcher noch die Function hat, seine Bewegung auf den Stunden- und Minutenzeiger etc. fortzupflanzen, was ich der Einfachheit wegen mittelst Eingriffen à la croix de malte wie bei den Stellungen an Cylinderuhren bewerkstelligte, welche Eingriffe bei sorgfältiger Ausführung hiezu sehr geeignet sind, indem sie das Räderwerk vereinfachen, welches außer dem Secundenrad nicht mehr Arbeit verursacht, als ein gewöhnliches Zeigerwerk.

II. Abschnitt.

Ueber die verschiedenartigen Vortheile und Anwendung dieser Erfindung nicht nur zu Zeitmessern, sondern auch zu physikalischen und astronomischen Beobachtungen u.s.w.

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Zwei Hauptmomente kommen bei der richtigen Ausführung eines Zeitmessers ins Spiel, nämlich die Ausdehnung in Folge der Wärme und die Reibung der Metalle unter verschiedenen Umständen; ersteres ist oft Ursache von lezterem. Um der Ausdehnung zu begegnen, hat man sichere Mittel an der Hand, nur die Mittel, der Reibung Meister zu werden, sind noch sehr unvollkommen, obgleich Alles aufgeboten |262| wurde, diesen Zwek zu erreichen, was schon daraus hervorgeht, daß sich die ganze praktische Ausführung einer guten Uhr um diesen Punkt dreht. Nachstehendes wird genau darüber Ausschluß geben, wie die Reibung zwar nicht aufgehoben, doch vollkommen unschädlich gemacht werden kann.

Ein gut aufgehängtes Pendel wird, wenn es in Schwingung gebracht wird, welche einem Elongationswinkel von 2 Graben entspricht, bei sonst günstigen Umständen mehrere Stunden schwingen, bis sein Schwingungsbogen auf einen Grad reducirt ist, oder mit anderen Worten, es wird mehrere tausend Schwingungen machen, bis die unbedeutende, ursprünglich mitgetheilte Kraft consumirt ist. Erhält das Pendel, so oft es auf einen Grad reducirt ist, eine neue Impulsion, so wird es von der Stärke der Impulsion abhängen, wie groß der Schwingungsbogen unmittelbar nach der Impulsion wird und wie viel Zeit vorübergeht bis zur nächsten Impulsion oder unter sonst gleichen Umständen wird bei gleicher Impulsionskraft der Schwingungsbogen nach der Impulsion gleich groß seyn; und umgekehrt, wenn dieser Schwingungsbogen gleich groß ist, so folgt, daß die Impulsion gleich kräftig war, und die Zeit zwischen zwei Impulsionen wird sich gleich bleiben; folglich läßt ein Unterschied der Impulsionszeit auf einen Unterschied entweder in der Production oder im Verbrauche der Kraft unfehlbar schließen. Da aber vermöge der Einrichtung der oben beschriebenen Uhr nicht nur die Anzahl der Schwingungen, sondern auch die Anzahl der Impulsionen von der Maschine selbst gezählt werden kann, so erfährt man augenbliklich, wenn die Harmonie beider Zähler unterbrochen wird, und zwar wenn die Uhr die allerunbedeutendste Veränderung erlitten hat. Weniger als der zehntausendste Theil eines Loths genügt schon die Veränderung anzuzeigen – eine Größe, die bei anderen Uhren gar nie bemerkt werden kann, oder welche, wenn sie bedeutender ist, erst nach langem sorgfältigem Beobachten bemerkt wird; während einer solchen Zeit verändern sich die Umstände oft hundertmal und am Ende weiß man troz aller Beobachtungen nichts, als daß ein unerklärlicher Fehler weiter vorhanden ist. Der Vortheil wird daher einleuchten, welcher daraus entspringt, daß ein so unbedeutender, wie oben bemerkter Fehler innerhalb ein paar Minuten schon durch die Maschine selbst angedeutet wird, wodurch es möglich wird, sich verschiedene Erscheinungen zu erklären, die bis jezt unerklärt blieben.

Wenn ein Pendel ursprünglich eine Schwingung von einem Bogengrad macht, so durchlauft es dabei einen Weg von 5 Linien; gesezt nun, seine Schwingungsbogen betragen nach 5 Zeit-Minuten nur noch 59 Bogenminuten, so ist dadurch der beschriebene Weg um |263| 1/60 von 5 Linien vermindert worden, also um 1/12 Linie. Während einer Zeit von 5 Minuten schwingt aber das Pendel 300mal, also beträgt die Abnahme bei jeder Schwingung 1/(300 . 12) = 1/3600 von 1 Linie, was so viel heißt, als: jede darauffolgende Schwingung ist um den 3600sten Theil einer Linie kleiner als die vorhergehende. Da nun, um ein ziemlich schweres Pendel von 59' auf 1° zu heben ein Gewicht von 2 Loth nöthig ist (was man findet, wenn man den sinus versus von 59' vom sinus versus von 60' abzieht, wobei der Rest zeigt, um wie viel höher die Linse über dem Schwingungspunkte steht, wenn sie 60' beschreibt, als wenn sie 59' beschreibt (die Gewichte verhalten sich wie die durchlaufenen Räume), so kommt auf eine Schwingung im Mittel 1/300 Loth. Somit wird, wenn die Summe der Unregelmäßigkeiten während 5 Minuten 1/300 Loth beträgt, auf eine Oscillation 1/300˙150 oder 1/45000 Loth kommen, welches nun dadurch angezeigt wird, daß die Impulsion um eine Secunde zu früh eintritt und, wie mit Bestimmtheit nachgewiesen werden kann, kaum den 1000sten Theil einer Zeitsecunde beträgt.

Ueberhaupt hat der Unterschied der Impulsionsdauer einen sehr unbedeutenden Einfluß, da unter gewöhnlichen Umständen das Mittel der Schwingung der Construction der Maschine zufolge weit weniger variiren kann, als bei anderen Uhren. Ich habe durch Versuche gefunden, daß eine Uhr während zwei Tagen mit zwei Loth Gewicht keinen merklichen Fehler zeigte, wenn während derselben Zeit 2 Pfd. angehängt wurden, was übrigens bei der Unvollkommenheit meiner damaligen Beobachtungsinstrumente auf einige Secunden genau nicht angegeben werden konnte; die Impulsionsdifferenz betrug 228 Sec.

Ein Nachtheil, welchen schon Einige beim ersten Anblik ohne nähere Untersuchung zu finden glaubten, besteht darin, daß die Schwingungsgrößen innerhalb einer Impulsionsdauer ungleichartig sind; es entsteht allerdings dadurch ein Fehler, der wie mathematisch nachgewiesen werden kann, im ungünstigsten Falle gleich ist ungefähr dem 10000sten Theil einer Secunde – eine Größe, welche, wenn sie auch beträchtlicher wäre, bei den genauesten Beobachtungen gleich O zu achten ist. Ein solcher Fehler würde freilich, wenn er sich anhäufen würde, wie es bei anderen Uhren in ähnlichen Verhältnissen der Fall ist, am Ende beträchtlich werden; dieß ist aber hier nicht der Fall, weil der entstandene Fehler von dem 10000sten Theil einer Secunde sich nach jeder Impulsion wieder ausgleicht.

Unverkennbar ist der Umstand von großer Wichtigkeit, daß ein Fehler, welcher auf den Gang der Uhr nur einen äußerst unbedeutenden, bei weitem nicht bemerkbaren Einfluß ausübt, schon zum |264| Vorschein kommt; wie leicht läßt sich dann abhelfen! Mit Leichtigkeit läßt sich ermitteln, welchen Einfluß die Impulsionsdauer auf die Schwingungsdauer des Pendels hat, und wenn dieses einmal ermittelt ist, wie genau wird die Maschine den Fehler, welchen sie gemacht hat, selbst anzeigen. Da dieß schon in so kurzer Zeit geschieht, läßt sich auch ausfindig machen (was bisher nicht geschehen konnte), welchen Einfluß die Temperatur, abgesehen von der Ausdehnung der Metalle, auf Oehl u. dergl. ausübt, und ob und wie Elektricität, Erdmagnetismus, Barometerstand und andere Phänomene auf den Gang einer Uhr wirken. Die Anwendung dieser Uhren kann daher zu wichtigen Resultaten führen, wovon ich nur einige angedeutet zu haben mich begnüge. Die Preise dieser Uhren sind nicht höher als andere, ja ihrer größeren Einfachheit wegen sogar noch billiger; ich liefere sie von 30 bis zu 500 fl.

Endlich glaube ich noch die Bemerkung beifügen zu müssen, daß ich weit entfernt bin zu behaupten, daß diese Uhren den höchsten Grad der Vollkommenheit erreicht haben; ich kann aber unfehlbare Beweise geben, daß sie einer viel größeren Vollkommenheit fähig sind als die bekannten Uhren, und glaube dadurch Mittel an die Hand gegeben zu haben, zu Resultaten zu gelangen, welche durch Uhren bis jezt unerreichbar waren. Andererseits zweifle ich nicht, daß wie bei jeder neuen Erfindung es Leute geben wird, welche den Umstand, daß sie den Mechanismus nicht genau verstehen oder nicht genau verstehen wollen, hinter zweifelhaften Aeußerungen zu versteken suchen werden; es wird mir nur angenehm seyn, wenn ich, sey es öffentlich oder privatim, auf etwaige Mängel aufmerksam gemacht werde, indem nur dadurch mir Gelegenheit wird, mich zu belehren oder gehaltlose Zweifel widerlegen zu können.

(Der Beschluß folgt.)

Hr. Hipp ließ sich seine Erfindung am 8. Febr. 1843 in Württemberg patentiren und wurde dafür schon im Sept. 1840 mit dem technischen Jahrespreise und der silbernen Medaille belohnt. A. d. R.

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