Titel: Kuhn, über Bestimmung der Geschwindigkeit der Geschosse mittelst des Hipp'schen Chronoskopes.
Autor: Kuhn, Carl
Fundstelle: 1855, Band 136, Nr. XL. (S. 161–168)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj136/ar136040

XL. Experimental-Untersuchungen über einige Gegenstände der angewandten Elektricitätslehre; von Professor C. Kuhn in München.

II.
Ueber ein Verfahren, um für Feuerwaffen von geringerer Tragweite mittelst Anwendung des Hipp'schen elektromagnetischen Chronoskopes die Geschwindigkeit des Geschosses zu bestimmen.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Das Hipp'sche Chronoskop hat für ballistische Zwecke einen so hohen Grad von Wichtigkeit erlangt, daß jeder Schritt, welcher zur Unterstützung seiner Anwendung förderlich ist, der Beachtung würdig seyn möchte. Ich habe im Sommer des vorigen Jahres mich vielfach mit diesem sinnreichen Apparate beschäftiget, und nachdem ich mir die Kenntniß aller einzelnen Umstände, welche bei seiner Benützung zum Messen kleiner Zeitintervalle in Rücksicht zu bringen sind, gehörig erschlossen hatte, ging mein Trachten dahin, jene störenden Einflüsse, welche seiner Anwendung als Geschwindigkeitsmesser bei kleinen Geschossen sich hindernd in den Weg stellen, näher zu untersuchen, und dieselben, so weit die beschränkten Versuche, wie sie im Kleinen vorgenommen werden können, es erlauben, möglichst nahe der Einwirkung zu entziehen.

Bekanntlich besteht das Hipp'sche Chronoskop20) in einem ausgezeichnet bearbeiteten und mit einer eigenthümlichen Hemmungs-Vorrichtung |162| versehenen Gehwerke, dessen Zeiger mittelst einer elektromagnetischen Hemmung festgehalten und ausgelöst werden können, während das Uhrwerk unabhängig von dieser letzteren Vorrichtung in den Gang gesetzt und wieder zur Ruhe gebracht werden kann.

Bei seiner gegenwärtigen Einrichtung, wie dieselbe an einem für das physikalische Cabinet des königlichen Cadetten-Corps durch die hohe Munificenz der vorgesetzten Stellen erworbenen Apparate ausgeführt ist, geben die Zeiger alle Zeitintervalle von 10 Secunden bis zu einem Tausendel einer Secunde unmittelbar an, und es kann bei genauer Regulirung und zweckmäßiger Benutzung des Apparates die Zeitmessung so genau vorgenommen werden, daß die Angaben bis zu einer unter 0'',005 liegenden Fehlergränze noch richtig sind.

Es erscheint daher als selbstverständlich, daß das Chronoskop, wenn es bisher auch nur in einzelnen Fällen benützt worden ist, der mannichfachsten Anwendung fähig wäre, wenn man von seinen Angaben stets den richtigen Gebrauch zu machen sucht.

Soll dieses Instrument zur Bestimmung der Dauer irgend einer Erscheinung benützt werden, die während eines innerhalb der oben angegebenen Gränzen liegenden Zeitintervalles vor sich geht, so hat man die Anordnung zu treffen, daß Anfang der Erscheinung mit dem Zeitpunkte der Auslösung des Zeigerwerkes und der Augenblick des Hemmens des letzteren unmittelbar mit dem Punkte des Verschwindens jener Erscheinung zusammenfällt: wenn dann hiebei das Uhrwerk lange genug in Gang erhalten bleibt, und vor wie nach dem Vorgange jener Erscheinung die Zeigerangaben abgelesen werden, so wird man aus der Differenz dieser Angaben das Zeitintervall, welches jene Dauer zu bestimmen hat, erhalten können.

Das auf diese Weise erhaltene Zeitintervall gibt aber nicht unmittelbar die verlangte Dauer der Erscheinung an, sondern es muß die letztere aus dem ersteren abgeleitet werden. Es wirken nämlich auf den Apparat während seines Ganges verschiedenartige Umstände ein, welche die zu messenden Zeitintervalle abändern, und da man jene Umstände nur zum geringsten Theile vollständig beseitigen kann, so handelt es sich in der Regel nur darum – wie dieß übrigens beim Gebrauche aller unserer Meßapparate der Fall ist – zweckmäßige Verfahrungsarten anzuwenden, durch welche entweder schon durch die Art und Weise der Beobachtung selbst jene Einflüsse eliminirt werden, oder die Versuche so einzuleiten, daß man durch dieselben zur Kenntniß jener störenden Umstände gelangen und den letzteren eine innerhalb gewisser Gränzen liegende Unveränderlichkeit anweisen kann.

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Wenn man nämlich mittelst des Hipp'schen Chronoskopes die Dauer einer Erscheinung zu messen beabsichtiget, und deßhalb die hierauf bezüglichen Versuchsreihen vornimmt, so erhält man Angaben des Chronoskopes, von welchen jede gleich ist, der Summe der Zeitintervalle (jedes mit seinem zugehörigen Zeichen genommen) während welchen die sämmtlichen Vorgänge stattfanden, die zu jener Erscheinung gehören. Jede der Angaben dieses Apparates enthält also

1) das Zeitintervall, welches angibt, innerhalb welcher Zeit das Oeffnen der Leitungskette vor sich ging,

2) die Zeit, welche nothwendig ist, damit der im weichen Eisen des zum Apparate angewendeten Elektromagneten erregte Magnetismus so weit verschwunden ist, damit die Abreißfeder des Ankers dieses Magneten wirken kann und die Zeiger hierauf ausgelöst worden sind,

3) die Dauer der zu bestimmenden Erscheinung,

4) das Zeitintervall, während welchem das Schließen der Leitungskette vor sich geht,

5) die Zeit, innerhalb welcher der Strom das Magnetisiren des Elektromagneten bewirkt, während welcher ferner die Intensität des letzteren denjenigen Grad erreicht hat, um die Abreißfeder außer Thätigkeit setzen zu können, endlich das zum Hemmen des Zeigerwerkes erforderliche Zeitintervall.

Wir sehen also, daß, wenn die übrigen Umstände unveränderlich bleiben würden, wenn also das Uhrwerk des Chronoskopes während der ganzen Versuchsreihe einen bekannten, aber unveränderten Gang beibehalten, wenn ferner die Stromstärke hiebei sich ebenfalls nicht ändern würde, um die Dauer der Erscheinung zu erhalten, die in 1, 2, 4 und 5 erwähnten Umstände ermittelt und gehörig in Rücksicht gebracht werden müssen.

Wenn wir nun diese Umstände näher betrachten und die zur Kenntniß derselben erforderlichen Untersuchungen vornehmen, so zeigt es sich, daß zu ihrer Ermittelung ein nicht geringer Grad von Ausdauer gehört, daß manche derselben beständigen Aenderungen unterliegen können, und daß, ohne einzelne ganz und gar unschädlich zu machen, andere aber direct für jede Versuchsreihe zu ermitteln, die erlangten Versuchsresultate kaum die genügenden Angaben mit Sicherheit liefern werden.

Es kann nicht meine Absicht seyn, auf eine nähere Untersuchung aller dieser Umstände hier einzugehen21), und ich erwähne daher nur, daß die |164| Berücksichtigung der in 2 und 5 enthaltenen Punkte nicht unbedeutenden Schwierigkeiten unterworfen bleiben wird, gleich viel, welche Mittel man zur Erlangung derselben auch in Anwendung bringt. Es kann keinem Zweifel unterliegen, daß die Untersuchungen einige Vereinfachung erfahren werden, wenn – wie nach meinem Wissen zuerst von Gläsener 22) vorgeschlagen und theilweise bei seinen elektrischen Uhren und telegraphischen Apparaten auch in Ausführung gebracht wurde – die Abreißfeder durch einen zweiten, mit dem ersten vollkommen übereinstimmenden Elektromagneten ersetzt wird; allein ganz und gar beseitigt sind auf diese Weise alle Schwierigkeiten nicht, und es können sogar Umstände eintreten, welche die Angaben des Chronoskopes weit mehr afficireu, als dieß durch die Ungleichartigkeit der den Anker rück- und vorwärts bewegenden Kräfte geschehen kann, und deren Hinwegschaffung also zu einem Haupttheile der Aufgabe des Experimentators werden muß.

Zu den Umständen, welche schon durch die Anordnung der Versuche möglichst beseitiget werden müssen, gehören die in 1 und 4 angegebenen Punkte: es soll nämlich der Apparat die Einrichtung haben, daß der Beginn des Auftretens der zu bestimmenden Erscheinung unmittelbar mit dem Augenblicke des Oeffnens der Leitungskette zusammenfällt, das Schließen der letzteren mit dem Augenblicke des Verschwindens der Erscheinung eintritt, oder, daß die Wirkung der zu messenden Erscheinung im Augenblicke ihres Beginnens sogleich den Strom unterbricht, hingegen mit dem Augenblicke ihres Aufhörens den Strom wieder herstellt.

Ich habe bei einer größeren Reihe von Versuchen, die ich zur Bestimmung des Zeitintervalles, innerhalb welchen ein kleines Geschoß eine kurze Strecke zurückzulegen hatte, anwendete, mir es angelegen seyn lassen, alle Sorgfalt darauf zu verwenden, um den hier angedeuteten Bedingungen so weit Genüge zu leisten, daß die zum Oeffnen und Schließen der Leitungskette erforderliche Zeit kaum die untere Gränze des mittleren Beobachtungsfehlers erreichte. In dem Nachfolgenden theile ich nun die Einrichtung jenes einfachen bei genannten Versuchen benützten Schieß-Apparates mit, und werde später, wenn andere Umstände mir es erlauben, sowohl meine vorjährigen Versuche, als auch andere Untersuchungen, welche ich vorzunehmen beabsichtige, zur Mittheilung bringen.

Dieser Apparat ist in Fig. 1 bis Fig. 5 graphisch dargestellt. Derselbe besteht aus zwei Haupttheilen:

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1) dem Stromunterbrecher, verbunden mit dem Geschütze (Fig. 1 bis Fig. 3);

2) dem Hersteller des Stromes in Verbindung mit der Zielscheibe und dem Auffangbrette (Fig. 4 und 5).

Ad 1. Bei der Construction dieses Theiles wurde das Princip in Anwendung gebracht, daß wenn in einem Geschütze (kleinerer oder größerer Gattung) die Triebkraft der Ladung sich zu entwickeln beginnt, diese Kraft nach allen Seiten hin ihre Wirkung auszuüben sucht: wenn daher das Geschütz nur parallel zu seiner Längenachse eine kleinere oder größere Verschiebung annehmen kann, so wird mit einem Theil jener Kraft das Geschoß aus dem Laufe bewegt, während in demselben Augenblicke ein anderer Theil gegen den Boden des Geschützes wirkend, das letztere in entgegengesetztem Sinne zu treiben sucht.

Es wird daher in demselben Augenblicke, in welchem das Geschoß seine Bewegung beginnt, ein Rücklauf des Geschützes entstehen, und die Kraft, durch welche diese Bewegung bewirkt wird, reicht in allen Fällen aus, um den Strom der Leitungskette, in welcher das Chronoskop sich befindet, augenblicklich zu unterbrechen.

Fig. 1 stellt die Horizontal-Projection, Fig. 2 die Projection des Strom-Unterbrechers auf einer Vertical-Ebene vor, die durch die Achse des Geschützrohres gelegt werden kann. Das Geschütz K, M stellt eine kleine Kanone dar, wie sie für die Versuche benützt wurde; dieselbe ist in zwei Lager eingeschraubt, welche nur eine geringe Bewegung des Rohres von M gegen K zulassen; bei K lehnt sich das Geschützrohr an einen innerhalb des von den Holzstücken N, O und O, N gebildeten Lagers beweglichen Schieber, der in Fig. 3 und Fig. 3a besonders abgebildet ist. Dieser Schieber kann gegen K hin eine weitere Bewegung nicht vornehmen, als in der Figur dieß angezeigt ist, wird aber durch den Rückschlag des Geschützes von E gegen O geschoben, und kann diese Bewegung nur bis zu einer bestimmten Stelle, wo sodann eine Haltschraube befestigt ist, fortsetzen. Auf beiden Seiten des Lagers N, O (Fig. 1) und N', O'' (Fig. 2) sind die zur Leitungskette gehörenden Kupferdrähte befestiget, die bei a, b, c, d und a, b, c, d, und ebenso bei H und H, platt geschlagen, hier passend befestiget sind, ferner genugsam sich federn, um bei I (Fig. 1) durch den kleinen Kupferstreifen L, I entweder bis zur gänzlichen Berührung gebracht werden zu können, oder plötzlich außer gegenseitiger Berührung zu treten, jenach dem der Schieber E, F, F'' , E'' (Fig. 3) die in Fig. 1 und Fig. 2 angezeigte Lage hat, oder eine kurze Bewegung von E gegen F angenommen hat. Die in Fig. 1 und 2 angezeigte Berührung der Drähte H und H, kann durch den Einstellungsstreifen L, I so empfindlich |166| bewerkstelliget werden, daß die geringste Bewegung des Geschützes den Schieber von E gegen O versetzt, hierdurch die Enden H'' und H''' der Kupferstreifen bei I wieder trennt, und so das Oeffnen der Leitungskette, zu welcher diese Drähte gehören, augenblicklich vornimmt. – Die ganze Vorrichtung ist auf einem Brette befestiget, das durch Schrauben mit einer festen Unterlage so in Verbindung steht, daß es durch diese Stellschrauben S in horizontale (oder auch geneigte) Lage gebracht werden kann. (Bei meinen Versuchen wurde der Apparat immer so gestellt, daß die Achse des Rohrs horizontal und so lag, daß ihre Verlängerung beiläufig mit dem Mittelpunkte der Scheibe A, B, C, D (Fig. 4) in einer Geraden sich befand).

Ad 2. Der Hersteller des Stromes ist mit der zum Apparate gehörigen Scheibe verbunden. In Fig. 4 stellt ABCD die Horizontal-Projection der Scheibe mit der Schließungs-Vorrichtung vor, GHIONKG (Fig. 5) ist die Projection des Apparates in einer durch Ee gelegten Vertical-Ebene, während W, W ein dickes Brett bedeutet, an welches die ganze Vorrichtung geschraubt ist, und das zugleich den Kugelfang bildet.

Bei der Einrichtung dieses Theiles des Schieß-Apparates wurde beabsichtiget, durch Einwirkung eines Stoßes oder Schlages gegen die Scheibe an einer beliebigen Stelle der letzteren die Schließung der Kette hervorzubringen. Es kann dieses, wenn man die Versuche nur auf Geschwindigkeitsmessung des Projectiles ausdehnen will, in verschiedener Weise bewerkstelliget werden. Bei der anfänglichen Einrichtung, welche ich zu benützen gedachte, wurde die Scheibe vor Beginn eines jeden Versuchs in eine labile Gleichgewichtslage gebracht, so daß die Kette mittelst einer einfachen Vorrichtung in dem nämlichen Augenblicke, in welchem die Scheibe ihre Bewegung beginnen konnte, geschlossen wurde, und ein Oeffnen während der Dauer der Bewegung der Scheibe nicht mehr eintreten konnte.

Die Einrichtung, wie sie hier dargestellt ist, und wie dieselbe bei meinen Versuchen großentheils benützt wurde, läßt weder eine fortschreitende, noch eine drehende Bewegung der Scheibe zu: es werden aber die schwingenden molecularen Bewegungen derselben sowohl, als auch jede temporäre Gestalts-Veränderung, die sie in senkrecht gegen ihre Ebene gehenden Richtungen erfährt, wenn sie durch eine Kraft von nicht zu geringer Intensität afficirt wird, ausreichen, um einen senkrecht gegen die Ebene der Scheibe gerichteten und mit ihr in vollkommener Berührung stehenden Stabe eine fortschreitende Bewegung mittheilen zu können, und dabei wird das Zeitintervall, welches verfließt, bis nach dem erfolgten auf die Scheibe ausgeübten Stoße etc. die Bewegung dem Stabe mitgetheilt |167| wird, so klein seyn, daß es für die vorstehenden Anwendungen nicht in Rücksicht gebracht werden kann.

A, B (Fig. 4) und G, K (Fig. 5) stellt eine quadratische Eisenplatte von beiläufig 7/8''' Dicke vor, die als Scheibe dient, und mittelst Stützen A, D und B, C (Fig. 4), G, H und K, I (Fig. 5) gegen W, W fest angeschraubt ist. Senkrecht gegen diese Scheibe ist der Kupferstift E, F in Lagern verschiebbar, der in Fig. 4 so dargestellt ist, wie er vor dem Versuche eingestellt werden muß, so nämlich, daß er in seinen Lagern befindlich, bei E vollkommen die Scheibe berührt, mit seinem abgerundeten Ende bei F aber isolirt von den Enden der Polardrähte d, d bleibt, die bei e, e eine offene zangenartige Vorrichtung bilden; in Fig. 5 hat dieser Stift jene Lage, die er annimmt, sobald das Geschoß auf der Scheibe eingetroffen ist, und wobei er mit seinem abgerundeten Ende F, in die Zange e', e' so eindringt, daß schon vom Augenblicke seiner Bewegung an, die er von E gegen F vorgenommen hat, die Polardrähte unter sich in leitende Berührung treten, in dieser verbleiben und nunmehr die Kette geschlossen bleibt. Die ganze Vorrichtung ist an einer – aus Fig. 5 deutlich ersichtlichen – Holzunterlage festgeschraubt, an welcher die Polardrähte isolirt von einander bleibend, festgeklemmt sind, und die so weit an dem unteren Ende der Stütze hervorragen, als zur metallischen Verbindung derselben mit den Hauptleitungsdrähten dieß erforderlich ist.

Die Benützung des ganzen Apparates, dessen Dimensionen sich aus den Darstellungen entnehmen lassen, ist nun folgende: man verbinde durch Leitungsdrähte die Stromquelle, das Chronoskop, den Stromunterbrecher und den Stromhersteller unter einander in der Weise, wie dieses in der schematischen Zeichnung Fig. 6 angedeutet ist, und wobei p und n die Pole der Stromquelle, m, m den Elektromagneten des Chronoskopes, a und b die durch den Schieber (Fig. 3) mit einander verbundenen Drähte des Stromunterbrechers, A, C, und B, C₂ die Polardrähte der Scheibe (d, d Fig. 4), isolirt unter einander sowohl, als auch von dem Stifte E, F (Kupferstift E, F Fig. 4 und 5) und endlich die übrigen ausgezogenen Linien die Hauptleitungs-Drähte bedeuten sollen, setze das Uhrwerk in Gang, so werden die Zeiger, da jetzt durch die Leitung pp, amm, np die Kette geschlossen ist, gehemmt bleiben; läßt man aber die Zündung vollführen, so wird durch den Rücklauf der Kanone (Fig. 1 bis Fig. 3) der Schieber E, F zurückgeschoben (Fig. 1a), die Kette geöffnet und die Zeiger werden also ausgelöst. Die letzteren werden daher, da das Uhrwerk sich schon im Gange befindet, in Bewegung kommen, und ihre Bewegung wird so lange andauern, bis in Folge des Einschlagens des Geschosses der Stift E, F die Kette geschlossen, also die in Fig. 5 angezeigte |168| Lage angenommen hat, wobei also von jetzt an der Strom den Weg p pAF C Bmm, p nehmen kann. Ist dieß also geschehen, so tritt wieder eine Hemmung der Zeiger ein, und man kann nun, wenn die sonstigen Umstände vorher bestimmt worden waren, aus den Angaben der Zeiger vor und nach dem Versuche das Zeitintervall ableiten, welches die Dauer der Bewegung des Projectiles angibt.

Bei den Versuchen, welche ich mit Anwendung dieser Vorrichtungen vorgenommen habe, zeigten sich zwar wenig Unregelmäßigkeiten, aber selbst diese ließen sich jedesmal schon im Voraus mit Bestimmtheit angeben, indem jede Abnormität in den Operationen des Ladens nicht unbedeutende Abweichungen hervorbringen kann, ferner die geringsten Unterschiebe in der Größe der Pulverladung, der Beschaffenheit der letzteren, so wie in dem Gewichte der Geschosse, noch in den Angaben des Chronoskopes bemerkbar werden. Man ersteht also hieraus, so wie aus den oben angedeuteten Umständen, daß bei derartigen Untersuchungen mit großer Vorsicht zu Werke gegangen werden muß, wenn man brauchbare Versuchsresultate erlangen will.

Ich bemerke noch zum Schlusse, daß die in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Einrichtungen unter geringen Abänderungen dazu vorbereitet und benützt werden könnten, um mit Anwendung des Chronoskopes die vom Augenblicke des Zündens an bis zur Entwickelung der vollen Explosionskraft des Pulvers verfließende Zeit, ferner das Zeitintervall, welches das Geschoß bedarf, um das Ende des Laufes zu erreichen, endlich die Intensität des Rückschlages zu messen.

München, im April 1855.

|161|

Die nähere Beschreibung desselben, so wie seine Anwendung zum Messen der Zeitintervalle für frei fallende Körper findet man im polytechn. Journal Bd. CXIV S. 255.

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Ueber einzelne derselben sind interessante Untersuchungen bereits im polytechn. Journal Bd. CXXV S. 12–18 mitgetheilt worden: Decher, über die Bestimmung der Constanten eines Hipp'schen Chronoskopes.

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Moigno, Traité de Télegr. Paris 1849, p. 369. Gläsener, recherches sur la Télegr. électrique. Liège 1853.

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