Titel: Hartnup's Compensations-Unruhe.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1858, Band 150, Nr. LXV. (S. 254–259)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj150/ar150065

LXV. Beschreibung einer neuen Compensations-Unruhe, erfunden von John Hartnup, Director der Liverpooler Sternwarte.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Trotz der genauesten und gewissenhaftesten Ausführung lassen die Chronometer mit den gewöhnlichen Compensations-Unruhen noch manches zu wünschen übrig. Jeder Chronometer wird, bevor er auf das Schiff gegeben wird, genau geprüft und compensirt. Diese Compensation wird besonders genau unternommen für diejenigen Temperaturen, denen der Chronometer am häufigsten ausgesetzt zu seyn pflegt – die mittleren. Es zeigt sich dann meist, daß, wenn die Chronometer innerhalb dieser Temperatur auch hinreichend gute Dienste leisten, sie bei extremen Temperaturen nachgehen. Manche Uhrmacher compensiren ihre Chronometer für extreme Temperaturen, und diese haben dann gewöhnlich den Nachtheil, daß sie in mittlerer Temperatur vorgehen.

Diese Fehler sind allerdings sehr unangenehm, doch könnten sie für die Praxis zum Theil dadurch unschädlich gemacht werden, daß der Schiffer zu seinem Chronometer eine genaue Gangtabelle unterhält, welche für jede tägliche Abweichung auch die Notiz der mittleren Temperatur des Beobachtungstags, oder wohl auch das Maximum und das Minimum dieses Tages enthält. Die Vergleichung bei der Angabe ergibt dann sehr leicht, wie viel der Uhr noch fehlt, um vollkommen compensirt zu seyn, und dann kann eine leichte Correction für die Temperatur mit Zuverlässigkeit die Zeit ergeben, und somit die Sicherheit, die Länge zu finden, um ein Bedeutendes vermehren. So leicht eine solche Correction auch ist, so wird sie doch selten in Anwendung gebracht, weil die Schiffsführer, besonders |255| auf Handelsschiffen, entweder die Mühe scheuen, oder weil es ihnen an den nöthigen Kenntnissen fehlt.

Als im Jahre 1844 die chronometrische Abtheilung der Liverpooler Sternwarte, deren Director John Hartnup ist, eröffnet ward, benutzten sehr viele Kauffahrer, besonders Nordamerikaner, die ihnen so freigebig dargebotene Gelegenheit, um ihre Chronometer durch ihn prüfen zulassen. Da kamen ihm die Klagen über die oben erwähnten Mängel sehr häufig zu Ohren. Er dachte viel darüber nach, wie man wohl die Compensations-Unruhe abändern könne, daß damit die Chronometer besser gingen, und besonders bei extremen Temperaturen nicht nachgingen, und es erbot sich der Uhrmacher Hr. William Shepherd zu Liverpool (Bath-Street No. 13) Unruhen nach den Angaben die er machen würde, anzufertigen und sie dann von ihm prüfen zu lassen, wogegen er die Verpflichtung einging, wenn eine der versuchten Verbesserungen sich in der Praxis bewähren sollte, sie ohne Rückhalt zu allgemeinem Nutzen zu veröffentlichen. Vorläufige Beratungen mit Hrn. Shepherd führten zu den folgenden Resultaten:

1) Der Unruhring muß einen kreisbogenförmigen Durchschnitt haben, so daß seine Stahl- und Messinglamellen mit Leichtigkeit bis zu dem erforderlichen Grade hinuntergebogen werden könnten, und daß die Compensation und das Abgleichen der Schwere eben so leicht wie bei einer gewöhnlichen Unruhe sich bewirken läßt;

2) die Unruhe muß so gestaltet seyn, daß sich die Compensationsgewichte und der Compensationsring bei den höchsten Temperaturen mit größerer Geschwindigkeit (also: im Verhältniß mehr) nach dem Mittelpunkt zu bewegen, während sie sich bei den niedrigen und niedrigsten Temperaturen mit verminderter Geschwindigkeit (also: im Verhältniß weniger) vom Mittelpunkt entfernen.

Diese beiden Punkte wurden nicht aus den Augen verloren, und es wurden nun mehrere Constructionen angegeben und ausgeführt, welche aber nicht das leisteten, was sie leisten sollten. Endlich kam Hr. Hartnup auf diejenige Construction, deren Beschreibung hier folgen soll, und welche überwiegende Vortheile gegen alle früheren Constructionen zeigte. Das war schon im Jahre 1848. Hr. Shepherd, der viele Chronometer verfertigt, construirt sie jetzt nur mit Hartnup'schen Unruhen, und auch mehrere andere Chronometerverfertiger haben das neue Princip in Anwendung gebracht und sind mit den erreichten Resultaten sehr zufrieden. Wir geben hier die Beschreibung desselben.

In Fig. 23 besteht der Ring cd, cd außen aus einem Messing- und innen aus einem Stahlreifen, ebenso vereinigt wie bei einer gewöhnlichen |256| Unruhe; er unterscheidet sich nur dadurch von einem gewöhnlichen Unruhring, daß er unter einem Winkel von beiläufig 45° gekrümmt ist, wie der Aufriß Fig. 24 zeigt. Fig. 25 ist ein Durchschnitt von Fig. 23 nach der Linie AB. Die Arme a, a mit den Ohren ab, ab und ebenso die Arme bc, bc bestehen aus mit einander verbundenem Stahl und Messing wie im Ringe; a, a hat das Messing oben; bc, bc haben den Stahl oben. Beide sind bei b, b fest mit einander verbunden; e, e sind die Compensationsgewichte, welche sich wie bei einer gewöhnlichen Unruhe verschieben lassen. Die Schrauben c, c und d, d sind Stellungsschrauben.

Die Wirkung der geneigten Stellung des Ringes ist folgende: die verschiedene Ausdehnung der mit einander verbundenen Streifen führt die Gewichte e, e zum Mittelpunkt und von demselben ab, und eben so nach der gebogenen Gestalt des Ringes der Quere nach herauf und herunter. Diese Querbewegung vermindert die Wirkung des Ringes, die aber bei mittleren Temperaturen dadurch wieder bis zu ihrer richtigen Größe vermehrt wird, daß das Gewicht auf dem Ringe weiter vorwärts kommt, und die Unruhe nur für kleine Temperaturveränderungen compensirt ist. Soweit ist die Wirkung dieser Unruhe nur wie die einer gewöhnlichen Compensationsunruhe.

Um aber zu zeigen, wie sie bei äußersten Temperaturen wirkt, wollen wir zuerst den Fall äußerster Hitze annehmen. Die Enden der Arme a, a biegen sich nach Unten, und die Enden der Arme cb, cb nach Oben; die vereinte Wirkung beider Krümmungen ist, daß der gekrümmte Unruhring sich perpendiculärer zur Ebene der Unruhe stellt, woher denn nun durch die Wirkung des zusammengesetzten Ringes die Gewichte dem Nullpunkte mehr genähert werden, als es bei der weniger steilen Stellung der Fall gewesen wäre. Das bewirkt nun ein Verkürzen der Schwingungszeiten der Unruhe. Bei der gewöhnlichen Unruhe geht der Chronometer in äußerster Hitze nach; die neue Construction bezweckt also, bei äußersten Temperaturen den Verlust an Zeit (the losing rate) wieder einzubringen.

Bei äußerster Kälte hingegen biegen sich die Enden von b, b nach Unten, wegen der ungleichen Ausdehnung der Stahl- und Messingstreifen, aus denen der Balken zusammengesetzt ist. Die Wirkung ist: daß der gebogene Ring sich flacher stellte, also der Unruhe-Ebene sich mehr nähert. Daher wird die Wirkung des Compensationsringes die Gewichte e, e weniger vom Mittelpunkt entfernen als bei einer gewöhnlichen Construction, und die Unruhe wird rascher gehen. Während also ein Chronometer mit gewöhnlicher Compensation bei äußerster Kälte verliert (nachgeht), wird die neue Unruhe dazu dienen, diesen Fehler wieder auszugleichen.

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Es wurden nun drei Shepherd'sche Chronometer mit Hartnup'schen Unruhen Nr. 222, 228 und 230 während der Zeit vom 16. Januar bis 2. März 1848 in den verschiedensten Temperaturen geprüft. Die niedrigsten (Maximum + 1°,3 C., Minimum – 0°,5) wurden erhalten, wenn das Thermometer außen an der Nordseite der Sternwarte aufgehängt war; die höheren Temperaturen wurden durch einen Heizapparat erhalten, der mit Gas geheizt war, dessen Zufluß so geregelt werden konnte, daß man im Stande war, die Temperatur 24 Stunden lang bis auf etwa 2–3° C. constant zu erhalten. Auf diese Art war einmal einen Tag lang der Chronometer einer Temperatur ausgesetzt, deren Maximum + 32°,6 und das Minimum + 27°,1 war.

Die ganze, 47 Tage umfassende, Beobachtungsreihe ist später in den monatlichen Nachrichten der königl. astronomischen Gesellschaft vom Juni 1849 bekannt gemacht worden. Wir geben daraus einige Beobachtungen, welche zur Genüge den genauen Gang der Uhren nachweisen werden:


Datum
Nummer der Chronometer
von W. Shepherd.

Temperatur:
222. 228. 230.
Tägliche Abweichung. höchste. niedrigste.
Januar 16. – 1,0 Sec. – 1,4 Sec. – 2,4 Sec. + 23°,1 C. + 20°,5 C.
17. – 0,5 – 1,3 – 1,9 + 24,4 + 23,5
19. – 1,9 – 0,2 – 1,0 + 1,3 – 0,4
28. – 0,2 – 0,9 – 2,2 + 31,5 + 28,0
29. – 0,4 – 0,7 – 1,7 – 2,7 – 53
Februar 8. + 0,8 – 0,1 – 1,6 + 31,5 + 27,1
18. + 0,7 – 0,1 + 0,2 + 2,7 – 0,4
März 2. + 1,4 + 0,5 + 0,4 + 10,2 + 8,0

Ein noch entschiedenerer Beweis für die Vorzüglichkeit der neuen Unruhe wurde dadurch gegeben, daß der Chronometer Nr. 222 zuerst mit einer gewöhnlichen Unruhe 14 Tage lang beobachtet wurde. Dann ward, ohne daß die Uhr gereinigt worden wäre, die Unruhe durch die neue ersetzt und damit 12 Tage lang andere Versuche angestellt. Wir heben auch aus der hierüber angelegten Tabelle einige recht schlagende Angaben heraus.

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Chronometer Nr. 222
mit gewöhnlicher Unruhe. mit verbesserter Unruhe.
Tägliche Abweichung
in Secunden.
Mittlere Temperat. Tägliche Abweichung
in Secunden.
Mittlere Temperat.
– 9,0 + 1°,1 C – 2,9 + 0°,7 C
– 3,7 + 8,2 – 3,2 + 8,7
– 1,7 + 22,9 – 3,6 + 24,9
– 5,6 + 33,5 – 1,9 + 29,8

Bei den Versuchen, aus denen diese Tabellen hervorgegangen sind, wurde die Temperatur oft absichtlich sehr schnell erhöht und dann auch manchmal eben so schnell erniedrigt. Wurden diese Versuche mit der neuen Unruhe angestellt, so konnte man deutlich wahrnehmen, daß, z.B. bei einer schnellen Temperaturerhöhung von 9–13°C., die Spirale viel rascher erwärmt ward als die Unruhe selbst, was zur Folge hatte, daß die Uhr in den ersten Stunden 2 bis 3 Zehntel einer Secunde mehr verlor, als es der Fall war, wenn sie derselben Temperatur dauernd ausgesetzt war. Veränderte man aber die Temperatur nur allmählich, etwa um 3°,4 bis 4°,4 in der Stunde, so zeigte es sich deutlich, daß Unruhe und Spirale ganz gleichmäßig erwärmt wurden, denn die Uhr behielt ihren gleichmäßigen Gang.

Alle diese Versuche stellen aufs Unzweideutigste die Vorzüge ins Licht, welche die Hartnup'schen vor den früheren Compensations-Unruhen haben.

Hr. Hartnup schließt seine Beschreibung mit folgenden Worten: „Ein Nachtheil der neuen Unruhe besteht offenbar nur in der größeren Mühe der Construction; Hr. Shepherd meint, daß sie mindestens doppelt so viel Arbeit macht als eine gewöhnliche Compensations-Unruhe. Der Vortheil der neuen Unruhe besteht darin, daß, wenn sie für zwei entfernt liegende Temperaturen compensirt ist, z.B. für 60 und 90° F. (15°,5 und 32°,2 C.) oder für 30 und 60° F. (– 1°,11 und + 15°,5 C.), ich die Compensation vollkommen gleich gefunden habe, sowohl bei der niedrigsten Temperatur welche ich erhalten konnte, als auch bei der höchsten, in welche ich wagen konnte den Chronometer zu bringen, und eben so auch bei allen dazwischenliegenden Temperaturen. Ich habe Chronometer mit |259| der neuen Unruhe Temperaturen bis zu 124°F. (51°,1 C.) und herunter bis zu 20° F. (– 6°,67 C.) ausgesetzt, und so oft sich ein Verlust bei dem einen Extrem zeigte, hat sich auch jedesmal ohne Ausnahme eine Neigung zum Gewinn (Vorgehen) beim andern Extrem gezeigt.“

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