Titel: Gloesener's elektrischer Chronograph.
Autor: Du Moncel, Théodore
Fundstelle: 1862, Band 164, Nr. X. (S. 40–45)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj164/ar164010

X. Ueber den elektrischen Chronograph von Prof. Gloesener in Lüttich; Bericht von Graf du Moncel.

Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement, December 1861, S. 705.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Chronographen nennt man bekanntlich genaue Instrumente zur Messung sehr geringer Zeitintervalle. Schon früher hat man die Elektricität als bewegende Kraft für solche Instrumente angewandt, und namentlich hat der Apparat von Navez Anwendung bei ballistischen Untersuchungen gefunden.

Die elektrischen Chronographen sind mehrfacher Art: entweder bezeichnen sie auf einem mit gleichförmiger Geschwindigkeit sich drehenden Cylinder Punkte, deren Entfernung unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der Drehung des Cylinders die zu messenden Zeitintervalle angibt; oder sie liefern diese Angaben mittelst eines Pendels, dessen Bewegung bekannten Gesetzen unterworfen ist, und durch Messung der durchlaufenen Bogen Zeitwerthe geben kann; bei anderen benutzt man die mehr oder weniger großen Ausschläge eines Galvanometers; noch andere endlich enthalten einen Zählapparat mit Räderwerk, der durch Elektricität ein- und ausgeschaltet wird und die Zeit auf einem Zifferblatt angibt.

Auch die Art der Wirkung der Elektricität ist eine sehr mannichfaltige: |41| bald enthält der Apparat einen Elektromagnet, dessen Anker beim Niederfallen mittelst einer Spitze oder dergl. ein Zeichen liefert; bald hängt der Elektromagnet ein Uhrwerk ein oder aus; bald wird die Elektricität zum Schreiben in der Art des elektrischen Telegraphen angewandt u.s.w.

Das System, welches Hr. Gloesener angewandt hat, ist dasjenige der Chronographen, welche durch die Elektricität selbst Zeichen geben.

Die Hauptschwierigkeit bei dieser Art von Instrumenten ist bekanntlich die, daß der im Magnet verbleibende Rückstand von Elektricität, welcher je nach der Stromintensität verschieden groß ist, die regelmäßige und gleichförmige Loslösung des Ankers verhindert, und also Zeitverschiedenheiten in dem Fallen bewirkt, die bisweilen größer sind, als die zu messenden Intervalle selbst. Hr. Gloesener ist dem Gedanken gefolgt, daß man durch Anwendung von galvanometrischen Multiplicatoren statt der Elektromagnete und durch Hervorbringung der verschiedenen zum Studium der Ballistik nothwendigen Angaben mittelst eines einzigen Multiplicators, mehr Genauigkeit mit den elektrochronographischen Apparaten erreichen könne, und diese Idee hat ihn zur Ausführung der hier zu beschreibenden beiden Apparate geführt.

Der erste und wichtigere dieser beiden Apparate besteht aus einem horizontalen Cylinder, welchen ein Uhrwerk in Bewegung setzt, und auf welchen im Moment der Stromunterbrechung eine Feder oder eine Spitze drücken kann, welche der magnetisirte Stab eines verticalen Multiplicators trägt. Dieser Stab ist an seiner Mitte auf einem horizontalen Zapfen befestigt, der mit zwei Hebeln, einem horizontalen und einem verticalen, versehen ist. Der erste trägt ein mittelst einer Schraube verschiebbares Gegengewicht, um die Empfindlichkeit des Apparates vermehren oder vermindern zu können; der zweite ist mit einem Sperrrad versehen, das auf einen besonderen Stromunterbrecher wirkt, und bewirkt, daß der Stab nach seinem Niedergange unter dem Einfluß der Stromunterbrechung, augenblicklich wieder in die Höhe gehoben wird, um bei der nächsten Unterbrechung wieder niederzugehen.

Es folgt daraus, daß die Zeichen hintereinander liegen und daß sie, als von demselben elektromagnetischen Organe herrührend, den Abwechselungen der Trägheit nicht ausgesetzt sind, wie dieß für verschiedene Apparate der Fall ist. Da außerdem bei dieser Art von elektrischen Apparaten keine Elektricität zurückbleibt, so übt der Unterschied im Leitungswiderstand bei Verbindung mit Scheiben keinen Einfluß aus.

Da Hr. Gloesener erwog, daß die Genauigkeit der Zeitangaben solcher Apparate besonders von der Gleichförmigkeit der Bewegung abhängt, |42| so hat derselbe besondere Aufmerksamkeit aus die Regulirung dieser Bewegung verwendet, und zu diesem Zwecke an dem Bewegungsmechanismus einen Centrifugalregulator angebracht, der durch seine Wirkung auf einen gekrümmten Hebel eine Federspitze mehr oder weniger stark auf den sich drehenden Cylinder drücken läßt, je nachdem derselbe sich schneller oder langsamer dreht.

Besondere Versuche haben die Gleichmäßigkeit der so regulirten Bewegung constatirt und dargethan, daß die möglicherweise vorkommenden Differenzen kleiner sind, als diejenigen Irrthümer, welche von den Störungen in chronographischen Beobachtungen selbst herrühren.

Diese Versuche sind von Hrn. Gloesener, Hrn. Hardy und Hrn. König ausgeführt worden, und es sind dabei drei Verificationsmethoden angewandt worden:

Zuerst wurden die sich drehenden Cylinder mit einem durch Ruß geschwärzten Papierstreifen umwickelt und daneben auf einem kleinen Wagen in passender Weise eine Normal-Stimmgabel aufgestellt, an deren einem Ende ein Pferdehaar oder ein Federfähnchen angebracht war. Diese Stimmgabel machte 870 einfache Schwingungen in der Secunde.

Als der Cylinder sich 6–7 Minuten umgedreht hatte, wurde die Stimmgabel durch einen Bogen zum Tönen gebracht und parallel mit der Achse des Cylinders fortgeschoben. Da also die Schwingungen in der Richtung der Cylinderlänge geschahen, so mußten sie auf der schwarzen Fläche eine spiralförmige Linie erzeugen, deren Beugungen in allen Windungen einander correspondiren mußten, wenn der Cylinder sich gleichförmig bewegte. Genaue Messungen zeigten, daß die Spirale den Erwartungen vollkommen entsprach.

Nach der zweiten Methode wurde ein elektrisches Normal-Secunden-pendel mit dem Galvanometer b (s. Fig. 1) so in Verbindung gesetzt, daß dasselbe auf dem Cylinder N Secundenanzeigen lieferte. Wenn also der Cylinder seine Drehung in einer halben Secunde vollendete, so müssen bei gleichförmiger Bewegung alle Punkte an den beiden Enden eines Durchmessers auf einander fallen; hat aber der Cylinder eine andere Geschwindigkeit, so fallen sie in gleichen Entfernungen hintereinander. Der Versuch zeigte, daß die Entfernungen stets gleich waren, und zwar sowohl unter sich, als auch an beiden Enden des Durchmessers.

Bei der dritten Versuchsreihe endlich wurde am Apparat ein Zähler angebracht, der jedesmal einen Schlag gab, wenn der Cylinder acht Umdrehungen gemacht hatte, und dann die Zahl der Schläge per Minute mittelst eines Chronometers gezählt. Bei einer ersten Reihe von Experimenten wurden viermal 31 und einmal etwas über 30 Schläge gezählt; |43| dann viermal 31 und einmal 31 1/6. Nimmt man nun 31 an, so machte also der Cylinder 248 Umdrehungen in der Minute, oder 4,13 in der Secunde, folglich eine Umdrehung in 0'',242; eine seiner Abtheilungen geht also in 0'',00048 vorbei. Nimmt man aber 31 1/4 Schläge für den Zähler an, so ergibt dieß eine Umdrehung in 0'',2439; nimmt man endlich 32 Schläge an, so ergibt dieß eine Umdrehung in 0'',234 oder für eine Abtheilung 0'',000468. Man findet also selbst für einen (unmöglichen) Irrthum von 1 Schlag oder von 8 Cylinderumdrehungen nur sehr geringe Unterschiede für die Geschwindigkeit einer Cylinderabtheilung, nämlich nur von 1/50000.

Bei den Chronographen mit Cylindern kann man gewöhnlich nur eine sehr geringe Zeitdauer messen, und muß daher bei Versuchen von etwas größerer Ausdehnung den Cylinder allmählich in der Richtung seiner Achse fortrücken lassen. Hr. Gloesener glaubte, daß die Schraube mit Mutter, welche zu dieser Bewegung erforderlich ist, die Gleichförmigkeit der Bewegung hindern würde, und hat daher bei seinem Apparate einen zweiten Cylinder angebracht, der sich achtmal langsamer als der erstere umdreht, und der also mittelst eines ähnlichen von gleichem Strom durchflossenen Multiplicators die verschiedenen Abschnitte der Experimente angeben kann, indem er andeutet, ob der Punkt auf dem ersten Cylinder zur 2, 3.... 8ten Umdrehung gehört.

Der zweite von Hrn. Gloesener construirte Apparat ist ein Pendel-Chronograph, dessen Schreibapparat aus einem dem eben beschriebenen ähnlichen Multiplicator besteht, welcher fest vor einem beweglichen am Pendel angebrachten Limbus aufgestellt ist. Es ist dieß also nur eine Verkleinerung des ersteren Apparates, und seine Angaben werden mit Hülfe der bekannten Formeln für das Pendel berechnet.

Diese von Hrn. Hardy ausgeführten Apparate sind sehr gut und richtig construirt und bei chronographischen Untersuchungen leicht anwendbar.

Beschreibung des in Fig. 1 und 2 im Aufriß und Grundriß dargestellten Chronographs.

A Messingcylinder von 0,12 Met. Länge und 0,10 Met. Durchmesser, dessen Oberfläche in 500 gleiche Theile getheilt ist.

B Achse des Cylinders, auf vier Röllchen C nach Art der Welle an der Atwood'schen Maschine ruhend. D Kurbel, die dem Cylinder die Bewegung mittheilt, welche sie durch das von dem Gewichte E und dem Rade F getriebene Uhrwerk empfängt. G, G regulirendes Flügelrad dieses Uhrwerkes. H Centrifugalregulator, durch Uhrwerk bewegt und dazu |44| bestimmt, der Cylinder A mittelst zwischenliegender Hebel in gleichförmiger Bewegung zu erhalten; diese Hebel sind bei I, J, K, L angegeben. Der Hebel I, J, K treibt das Stück I, M gegen die Wange des Cylinders A, sobald die Kugeln des Regulators auseinander gehen, und die Federspitze I, M bildet so zu sagen einen Zaum, indem sie um so mehr gegen den Cylinder drückt, je größer die Geschwindigkeit des Apparates ist.

N ist der zweite Registrircylinder; er sitzt an der Welle des dritten Rades des Uhrwerkes, und hat 400 Abtheilungen; seine Geschwindigkeit ist 1/8 von derjenigen des Cylinders A.

O, O Stellschrauben zum Horizontalstellen des Apparates.

P Galvanometer, als Punktirapparat dienend.

Q Magnetstab, der an seinem Mittelpunkt an einem horizontalen, auf zwei Punkten R, R oscillirenden Stift befestigt ist.

S Punktirspitze am Ende des Magnetstabes Q (Fig. 2).

T kleiner Hebel mit Gegengewicht, der den Stab gegen den Cylinder drückt, wenn der Apparat sich selbst überlassen ist.

U verticaler Stab mit einem Sperrhaken, welcher in das Rad V eingreift und zwischen zwei Stützen oscillirt.

W, W', W'' sind Federn, die mit dem Rade V den eingeschalteten Stromunterbrecher bilden; er hat den Zweck, den Strom nach und nach von einer Leitung in die andere zu führen, so oft dieselben unterbrochen worden und für jede Leitung im Moment ihrer Unterbrechung neue Zeichen zu liefern.

Zu diesem Zwecke trägt das Rad V drei Platinstifte a, a', a'', gegen welche nach einander die Federn W, W', W'' drücken, wenn, in Folge von drei nacheinanderfolgenden Bewegungen des Sperrhakens U, drei Zähne des Rades vorbeigegangen sind. Beim Beginne des ersten Versuches muß der Stift a mit der Feder W in Contact seyn, welche mit dem Knopf 1 in Verbindung steht und daher den Strom durch die Leitung der Scheibe Nr. 1 und das Galvanometer P führt. Wird nun die Scheibe von der Kugel zerschossen, so wird der Strom unterbrochen, die Spitze S des Magnets fällt auf den Cylinder A, und hinterläßt auf dessen geschwärzter Oberfläche ein Zeichen.

Zugleich rückt ein Sperrhaken X das Rad V um einen Zahn weiter und bringt somit den Stift a' in Contact mit der Feder W', während der Stift a ausgelöst wird; der Strom geht also nun durch den Knopf 2 nach der zweiten Scheibe, und nach deren Zerstörung in derselben Weise nach der dritten u.s.w.

b ist das zweite verticale Galvanometer, genau dem ersten P gleich; es wirkt auf den Cylinder N zu gleicher Zeit wie P auf A, indem beide |45| Apparate in dieselbe Leitung eingeschaltet sind. Da der Cylinder N sich achtmal langsamer umdreht als der erste A, so sind die Zeichen auf demselben näher aneinander, und gestatten daher die Beobachtung der Scheibenbrüche in der stattgefundenen Reihenfolge.

Später hat Hr. Gloesener noch einige Verbesserungen an seinem Apparat angebracht, auf die hier nicht näher eingegangen werden kann. Sie beziehen sich auf den Cylinder N, welchen er so eingerichtet hat, daß derselbe ausgedehntere Zeichen geben kann, so wie auf den Stromunterbrecher, den er vereinfacht und empfindlicher gemacht hat, indem er als Zwischenglieder galvanische Relais mit in Quecksilber getauchten Gabeln, ähnlich den von Wheatstone für die Telegraphen angegebenen, an wandte.

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