Titel: Siemens, über die Gründe der Unwirksamkeit des transatlantischen elektrischen Kabels.
Autor: Mohr, Karl Friedrich
Siemens, W.
Fundstelle: 1859, Band 151, Nr. LXXXIX. (S. 380–384)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj151/ar151089

LXXXIX. Bemerkungen zu dem Aufsatze des Hrn. Dr. Mohr über die Unwirksamkeit des transatlantischen elektrischen Kabels; von W. Siemens.

Hr. Dr. Mohr hat in diesem Journal (Bd. CL. S. 285) die Ansicht ausgesprochen, „daß die Führung telegraphischer Leitungen durch große Meerestiefen mit den jetzt vorhandenen technischen Mitteln unausführbar sey, indem der große Druck des Wassers die Substanz des Isolators durchdringen und die Isolation dadurch mit der Zeit aufheben müsse.“

Diese Ansicht ist glücklicherweise ganz unrichtig und weder theoretisch noch durch die Erfahrung irgendwie begründet. Hr. Dr. Mohr zieht nicht in Betracht, daß die Gutta-percha ein elastischer, nicht poröser Körper ist. – Daß mit Luft gefüllte Flaschen und die mit Luft erfüllten Poren des Holzes mit Wasser angefüllt sind, nachdem sie einem sehr hohen Wasserdruck ausgesetzt waren, ist sehr erklärlich, da die Luft unter dem Drucke von mehreren hundert Atmosphären auf ein sehr kleines Volumen comprimirt wird, das Wasser also die Luft in den Poren ersetzen muß. Da das Wasser unter hohem Drucke stehende Gase viel begieriger aufsaugt als unter geringem Druck stehende, so ist es auch sehr begreiflich, daß die in der umgekehrten Flasche und den Poren des Holzes vor dem Eintauchen vorhandene Luft scheinbar ganz verschwindet, und daß nach dem Herausziehen der Flasche oder des Holzes aus großer Tiefe gar keine Luft im Innern mehr zu entdecken ist: das Wasser hat sie unter dem hohen Drucke absorbirt. Ganz anders verhält es sich aber, wenn Körper, die keine Poren enthalten oder auch elastische Körper, deren Poren nicht wie beim Holze in directem Zusammenhange stehen, einem hohen Drucke ausgesetzt werden.

Eine mit Luft gefüllte Blase wird sich unter äußerem hydrostatischen Druck so weit zusammenziehen, daß Gleichgewicht zwischen dem Luftdruck im Innern und dem äußern Wasserdruck stattfindet, sie wird daher nicht vom Wasser durchdrungen und enthält nach Aufhören des Druckes dieselbe Luftmenge wie vorher. Aehnlich verhält sich die sehr elastische Gutta-percha. Sollten sich auch mit Luft gefüllte, jedenfalls nicht zusammenhängende Poren im Innern derselben befinden, so würden sie unter hohem Druck ihr Volumen so weit vermindern, bis die in ihnen enthaltene Luft dem äußern Drucke das Gleichgewicht hält, nicht aber mit Wasser ausgefüllt werden. Daß die homogene Masse der Gutta-percha |381| selbst nicht vom Wasser durchdrungen werden kann, ist unzweifelhaft und auch von Hrn. Dr. Mohr nicht in Frage gestellt. Hr. Dr. Mohr beschreibt ganz richtig das von Halske und mir im Jahre 1847 erfundene und benutzte Verfahren, Drähte mit Gutta-percha zu umpressen und die schadhaften Stellen durch inducirte Ströme zu entdecken. Es wird dasselbe in der That noch ganz in derselben Weise bei der Anfertigung der submarinen Leitungen benutzt; indessen geschieht die Reparatur der auf diese Weise entdeckten schadhaften Stellen nicht durch oberflächliche Schließung der Poren, wie Hr. Dr. Mohr voraussetzt, sondern durch Erweichung der ganzen Gutta-percha-Hülle. Ferner begnügt man sich bei Unterseeleitungen nicht mit einem einfachen Ueberzuge, sondern es wird der einmal mit einem völlig isolirenden Ueberzuge bedeckte Draht noch ein- oder zweimal mit einer Schicht Gutta-percha umpreßt; von Poren, welche zusammenhängend von der Oberfläche bis zum Drahte führen, kann daher wohl nie die Rede seyn, wenn keine gewaltsame Beschädigung vorliegt. Uebrigens werden auch alle Drähte vor ihrer Umspinnung mit Hanf und Eisen unter einem so hohen Drucke probirt, als hydraulische Pressen ihn geben können, wobei sich aber bisher nur in sehr seltenen Fällen eine Verschlechterung der Isolation herausgestellt hat.

Die von Hrn. Dr. Mohr aufgestellten Ansichten über die schnelle Fortpflanzung des elektrischen Stromes, bei denen er die gar nicht zutreffenden Wheatstone'schen Versuche zu Grunde legt, übergehe ich, da sie längst als unrichtig nachgewiesen sind; durch Lesung meines Aufsatzes über die elektrostatische Induction (Poggendorff's Annalen Bd. CII S. 66) würde derselbe seine Ansichten leicht berichtigen können.

Was nun die Gründe betrifft, warum das transatlantische Kabel nicht nach Wunsch functionirt, so liegen dieselben:

1) in der unvollkommenen Isolirungsfähigkeit der Gutta-percha selbst;

2) in der großen Spannung, welcher der Draht beim Niederlegen ausgesetzt werden mußte;

3) in dem geringen Querschnitt, also der geringen Leitungsfähigkeit des isolirten Kupferdrahtbündels und

4) in der unvortheilhaften Benutzung des gelegten Kabels.

Vollkommene Isolatoren gibt es überhaupt nicht, wie es scheint und wie auch ganz wahrscheinlich ist. Die Gutta-percha leitet bei geringer Temperatur die Elektricität zwar sehr wenig; bei der großen Länge des Drahtes und seiner verhältnißmäßig sehr geringen Leitungsfähigkeit konnte aber trotzdem, selbst bei der als wahrscheinlich anzunehmenden geringen Temperatur des Meerbodens von nur circa 3 bis 4° C., kaum 1/4 des abgehenden Stromes am anderen Ende der Leitung auftreten, auch wenn |382| die Gutta-percha vollkommen homogen und bestmöglich isolirend war. Hiermit hätte sich aber immerhin noch gut telegraphiren lassen. Nun mußte aber das Kabel beim Niederlassen zum Meeresgrunde mit einer Kraft zurückgehalten werden, welche dem Gewichte eines senkrecht im Wasser bis zum Meeresgrunde hinabhängenden Kabelstückes das Gleichgewicht hielt, da dasselbe andernfalls auf der durch das Wasser selbst gebildeten geneigten Ebene schnell in die Tiefe hinabgeglitten seyn würde. Diese Belastung übersteigt aber bei der gewählten Art der Umspinnung mit Litzen aus Eisendrähten schon bei 10,000 Fuß die Elasticitätsgränze des Kabels. Es mußte daher bei der Legung eine beträchtliche bleibende Dehnung des Kabels eintreten, wodurch alle in der Gutta-percha vorhandenen Luftbläschen erweitert, die innige Verbindung der verschiedenen Ueberzüge gelockert, also in jedem Falle bisher unschädliche Fehler der Continuität der Gutta-percha-Ueberzüge bedeutend verschlimmert wurden. In der Mehrheit der Fälle wird der große äußere Druck gerade vortheilhaft eingewirkt und solche hervortretende Diskontinuitäten wieder geschlossen haben. Es erschien daher schon im Voraus höchst wahrscheinlich, daß in vielen Fällen die so günstige Gegenwirkung des vermehrten äußern Druckes nicht ausreichen und die Isolation sich beim Legen wesentlich verschlechtern würde, wie es in der That der Fall gewesen ist. Daß auch ohne diese bleibende Verlängerung die Isolation nach dem Legen etwas schlechter als vorher seyn würde, ließ sich mit Gewißheit annehmen, da durch den großen Druck die Gutta-percha verdichtet, die Dicke der isolirenden Schicht also vermindert wird, und da der getheerte Hanf, der, so lange er trocken ist, etwas zur bessern Isolation beiträgt, nach und nach vom Wasser durchdrungen und die in ihm enthaltene Luft von demselben absorbirt wird.

Hätte man das gelegte Kabel anfänglich mit großer Vorsicht behandelt, so wären alle diese Gründe dennoch wahrscheinlich nicht im Stande gewesen das Kabel ganz unbrauchbar zu machen. Anstatt aber den Draht längere Zeit mit dem positiven Pole kräftiger Batterien in leitende Verbindung zu setzen und dadurch die Leitungsfähigkeit der Gutta-percha auf ein Minimum zu reduciren, sowie auch kleine vorhandene Poren mit Kupferoxyd auszufüllen – ein Verfahren, welches wir bei den früheren unterirdischen Leitungen häufig mit großem Erfolge benutzt haben, und welches für Unterwasserleitung von Hrn. Hipp sehr erfolgreich bei der Bodenseeleitung, von uns bei der Mittelmeerleitung in Anwendung gebracht wurde – begann man sofort starke inducirte Ströme von sehr hoher Spannung und wechselnder Richtung durch das Kabel zu schicken und erweiterte dadurch kleine Poren zu großen, unheilbaren Isolationsfehlern.

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Es ist übrigens das Kabel auch unmittelbar nach der Legung keinen Augenblick in brauchbarem Zustande gewesen. Man hat zwar mit Spiegelgalvanometern von sehr großer Empfindlichkeit schwache Ströme erkennen können, die die Leitung durchlaufen hatten, ja man war sogar im Stande aus solchen, dem unbewaffneten Auge kaum sichtbaren Ablenkungen des Spiegels nach rechts oder links einige sehr langsam gegebene Worte zu entziffern; aber keinen Augenblick ist man im Stande gewesen, mit regelrechten telegraphischen Instrumenten unzweifelhafte Zeichen zu empfangen. Auch die erwähnte höchst unvollkommene Methode der Mittheilung hörte bald, in Folge der eingetretenen Verschlechterung der Leitung, auf. Sehr schwache Ströme sollen noch jetzt das Kabel durchlaufen; sie sind aber nicht benutzbar, da sie von den ohne äußere Veranlassung im Kabel vorhandenen Strömen von veränderlicher Kraft und Richtung – wahrscheinlich hervorgerufen durch Schwankungen der Intensität des Erdmagnetismus – bedeutend an Stärke übertroffen werden. Derartige Ströme habe ich oft bei unterirdischen Leitungen, die von Ost nach West gehen, wahrgenommen und namentlich in sehr hohem Grade, während ein Nordlicht am Himmel stand, in welcher Zeit Intensität und Richtung des Erdmagnetismus bekanntlich sehr schnellen und starken Schwankungen unterworfen sind.

Die Hypothese des Hrn. Dr. Mohr, daß die Verschlechterung der Isolation des atlantischen Kabels eine nothwendige Folge des großen Druckes sey – eine Behauptung, die, wenn sie richtig wäre, die ganze unterseeische Telegraphie in Frage stellen würde – ist glücklicherweise weder richtig noch zur Erklärung des Mißlingens des atlantischen Kabels nöthig: die unzweckmäßige Construction desselben und seine fast noch unzweckmäßigere Benutzung erklären dieß gänzliche Mißlingen vollkommen.

Gerade die Mittelmeerkabel, welche Hr. Dr. Mohr für seine Ansicht anführt, beweisen das Gegentheil. Die Linie von Cagliari nach Malta und Corfu, welche durch nicht viel geringere Meerestiefen führt als das atlantische Kabel, war nach mehr als einem Jahre noch ganz eben so gut isolirt wie kurz nach der Legung, und nur ganz unwesentlich schlechter als vor dieser, obschon bei diesen Linien ebenfalls inducirte Ströme zum Telegraphiren benutzt wurden. Die erste gelungene Tiefwasserlinie, die Linie zwischen Cagliari und der afrikanischen Küste, besteht aus vier sehr dünnen mit Gutta-percha überzogenen Drähten, welche von einer gemeinsamen Eisenhülle umschlossen werden. Dieses schwere Kabel unterlag ebenfalls einem, seine Elasticitätsgränze überschreitenden Zuge, in Folge dessen sämmtliche 4 Leitungen beschädigt wurden; es gelang uns jedoch, durch positive Polarisation alle 4 in brauchbaren Zustand zu versetzen. |384| Die eine dieser Leitungen ward in regelmäßigen Betrieb mit positiven Strömen genommen und es ergab sich nach einem halben Jahr, daß die Isolationsfehler vollständig verschwunden waren. Die 3 anderen unbenutzt gebliebenen Drähte sind dagegen noch im anfänglichen Zustande, d. i. nur unter Anwendung positiver Ströme brauchbar. Wie es scheint, sind Umstände, deren Ursachen nicht im Gebiete der Technik liegen, der ausschließlichen Anwendung positiver Ströme dort hindernd in den Weg getreten.

Die Natur der Sache bringt es mit sich, daß die Unterseeleitungen, sowohl bei der Anlage wie bei der Erhaltung, wohl stets mit einer bedeutenden Unsicherheit behaftet bleiben werden. Bei Berechnung der Rentabilität solcher Anlagen ist außerdem als wichtiger Factor die langsame Fortpflanzung der Elektricität durch lange Leitungen zu berücksichtigen, in Folge deren die Beförderung der Depeschen ebenfalls eine langsame wird; indessen beweisen die bisherigen Erfahrungen zur Genüge, daß auch Linien von der Länge des transatlantischen Kabels technisch ausführbar sind und eine langdauernde ungestörte Wirksamkeit haben können. Da die Verzögerung des elektrischen Stromes zwar mit den Quadraten der Längen zunimmt, sich dagegen mit den Quadraten des Durchmessers des Leitungsdrahtes vermindert, so läßt sich auch die Sprachfähigkeit langer Leitungen durch Mehraufwand von Kupfer und Gutta-percha beliebig erhöhen. Auch die Schwierigkeit des Legens durch sehr große Tiefen läßt sich durch eine zweckmäßige Construction des Kabels und der Auslegevorrichtungen überwinden.

Hoffentlich wird die jetzt im Bau befindliche Unterseelinie von Suez nach Calcutta, welche beinahe die doppelte Länge der verunglückten atlantischen Linie hat, den praktischen Beweis liefern, daß große Meerestiefen und Entfernungen nicht technisch unüberwindlich sind!

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