Titel: Morin, Verf. zur Bestimmung des Gesetzes der Bewegung der Ballons.
Autor: Morin,
Fundstelle: 1868, Band 190, Nr. XCVIII. (S. 371–375)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj190/ar190098

XCVIII. Ueber ein Verfahren, das Gesetz der aufsteigenden Bewegung und des horizontalen Fortganges der (Luft-) Ballons zu bestimmen; von General Morin.

Im Auszug aus den Comptes rendus, t. LXVII p. 635; September 1868.

Ich habe schon vor vielen Jahren ein Verfahren bekannt gemacht, welches man anwenden kann, und das ich schon zum Theile im Jahre 1836 zu Metz angewendet habe, um die Bewegung der hohlen Projectile während des Fluges auf graphischem Wege zu bestimmen.

Es besteht, was die Trajectorie selbst betrifft, darin, parallel zur Ebene der Flugbahn und zwar in einer zu dieser Ebene gelegt gedachten Normalen in einer Distanz, welche etwa gleich der halben oder zwei Drittel der Schußweite (portée) ist, eine transparente, oder, wenn man will, eine mit einer durchscheinenden Substanz bestrichene Glasscheibe anzubringen, hinter welcher in einer passenden Höhe ein Ocular fixirt wird. Wenn z. B. die Schußweite 600 Meter beträgt, so kann man das Ocular in 400 Meter Entfernung von der Ebene der Trajectorie und zwar in der Normalen anbringen, welche aus der Mitte der horizontalen Schußdistanz gezogen gedacht wird. Die Scheibe (oder der Schirm) wird um 0,5 Meter vom Oculare aufgestellt, und damit das am Ocular befindliche Auge des Beobachters der ganzen Entwickelung der Trajectorie leicht folgen kann, reicht es aus, dieselbe 0,8 bis 0,9 Meter seitwärts zu verschieben.

Diese Anordnungen angenommen, so begreift man leicht, daß, wenn im Moment des Zielens und vor dem Abfeuern, an dem Mörser (sur le mortier) eine Laterne angebracht wird, man bei ausgestrecktem Arm und indem man durch das Ocular sieht, mit Hülfe eines in der Hand gehaltenen Bleistiftes auf der Scheibe die conische oder perspectivische Projection des Anfanges der Flugbahn bestimmen kann. Wird hierauf die Bombe geworfen oder abgeschossen, so folgt das Auge und die Hand dem Gange des Projectiles, und man erhält so in dem angenommenen reducirten Maaßstabe die conische Projection der ganzen Trajectorie.

Man wird bemerken, daß die Ausführung dieser Spuren nicht so schwierig ist, wie es von vornherein den Anschein hat, vorausgesetzt, daß die Geschwindigkeit des scheinbaren Ganges des Projectiles auf dem Schirm im Verhältnisse der Distanzen reducirt ist, und daß, wenn die |372| Anfangsgeschwindigkeit des Projectiles beispielsweise 200 Meter in der Secunde wäre, jene des Bildes am Ursprung der gezogenen Curve, wo sie ihr Maximum hat, nur

Textabbildung Bd. 190, S. 372
Meter beträgt, während dieselbe hierauf abnehmen, sodann wieder zunehmen wird, ohne jedoch ihren Anfangswerth mehr zu erreichen. Eine geringe Geschicklichkeit wird ausreichen, um bei einer gewissen Sicherheit der Hand auf solche Weise continuirliche Curven zu ziehen, welche die Trajectorie gut reproduciren. Wiederholt man einen derartigen Versuch mehrmals unter sonst gleichen Umständen, so kann man eine mittlere Bestimmung für diese Trajectorien erhalten, welche ausreichen dürfte, um gewisse ballistische Untersuchungen darauf zu gründen.

Meine ersten Versuche haben mir gezeigt, daß das in Rede stehende Verfahren bei nur einiger Einübung nützliche Resultate liefern kann. Ich habe, als ich Metz verließ, Proben hierüber dort zurückgelassen, welche vielleicht sich noch jetzt in der Artillerie-Schule befinden.

Dieses Verfahren, welches also in einem bestimmten Maaßstab die Trajectorie durch rechtwinkelige Coordinaten liefert, gestattet schon graphisch ihre Gestalt, ihre Höhe (Wurfhöhe), ihre Tangenten und insbesondere jene des absteigenden Astes (celle de chute) zu bestimmen; diese Angaben und Resultate, verbunden mit der bekannten Schußweite und der zugehörigen Flugzeit, liefern also nützliche Elemente für ballistische Rechnungen.

Aber zu derselben Zeit habe ich es ausgesprochen und eine Modification des Apparates angezeigt, welche, wenn man in gleicher Weise (wie oben erwähnt) verfährt, eine Spur der Flugbahn als Function der Zeit liefern kann. Man begreift in der That, daß wenn der Schirm (oder die Glasscheibe), auf welchem das Bild oder die conische Projection der Curve gezogen wird, in horizontaler Richtung gleichförmig mit einer bekannten Geschwindigkeit sich bewegt, die Ordinaten des Bildes noch wie im vorigen Falle den Steighöhen des Projectiles proportional, und daß die Abscissen die Summe oder die Differenz der horizontalen Verrückungen des Schirmes und der reducirten Schußweiten des Beweglichen seyn werden, je nachdem der Schirm in entgegengesetztem oder im gleichen Sinne geht wie letzteres. Wenn gleichzeitig zwei Beobachter bei einer und derselben Bombe dieses Verfahren anwenden, also mit zwei Apparaten aber in entgegengesetztem Sinne, so wird die halbe Summe der Abscissen der beiden erhaltenen Curven die der gleichzeitigen Steighöhe entsprechende Zeit angeben. Es ist jedoch nicht nothwendig die Zahl der Beobachter zu verdoppeln, da man leicht chronometrische Motoren haben |373| kann, welche einer Glasscheibe von großer Ausdehnung eine gleichförmige und ausreichend schnelle Bewegung mittheilen, um derartige Studien ausführen zu können.

Tresca und Laboulaye haben bei ihren interessanten Untersuchungen über das mechanische Aequivalent der Wärme129 eine Anordnung dieser Art gehabt, bei welcher die Dimensionen der Scheibe 1,2 Met. und 0,8 Met. waren, und welcher je nach Bedürfniß eine gleichförmige Bewegung mit einer annähernden Geschwindigkeit von 1,5 bis 2 Meter in der Secunde mitgetheilt werden konnte. Es wird also in der Wirklichkeit keine Schwierigkeiten darbieten, regelmäßige Reductionen der Bahnen von Bomben zu erhalten, deren Ordinaten den Steighöhen und von welchen die Abscissen den correspondirenden Zeiten proportional sind. Diese Curven, welche auf graphischem Wege das Gesetz der Bewegung darstellen, geben durch ihre Tangenten die verticalen Geschwindigkeiten an irgend einer Stelle der Bahn und in Verbindung mit den nach dem vorigen Verfahren erhaltenen Curven, eine Menge von Beobachtungselementen und Daten, welche gestatten, unsere Kenntnisse in der Ballistik der Hohlgeschosse wesentlich zu vervollständigen. — Die Zeiten und Umstände haben meinen übernommenen Verpflichtungen gemäß meinen Studien eine andere Richtung gegeben, so daß ich jene Untersuchungen und die Anwendung dieser Beobachtungsverfahren nicht mehr verfolgen konnte, und ich habe sie den Jüngeren als Andenken eines alten Artilleristen für seine Waffenbrüder hinterlassen.

Ich würde übrigens die Frage nicht mehr angeregt haben und mich mit dem befriedigen, was ich darüber im Jahre 1838 veröffentlicht habe, wenn dieselben Beobachtungsmittel nicht vielleicht und zwar weit leichter für physikalische Untersuchungen augewendet werden könnten, auf welche der Forschungsgeist einer großen Zahl von jungen und muthvollen Gelehrten gerichtet ist, um fruchtbare Resultate aus der Luftschifffahrt zu gewinnen, deren Vervollkommnung durch die heutigen mechanischen Mittel noch nicht angebahnt werden konnte. — Man begreift in der That, ohne daß es nöthig seyn wird, von Neuem auf Details einzugehen, daß die beiden oben angedeuteten Verfahren gestatten werden, das Gesetz der aufsteigenden Bewegung eines Ballons zu bestimmen. Da man nämlich das Gewicht des ganzen Volumens vom Ballon kennt, die Dichte der Luft an der Erdoberfläche, die anfängliche Steigkraft des Ballons, das Widerstandsgesetz der Luft bei der Bewegung sphärischer oder sphäroidaler |374| Körper, welches bekanntlich vom General Didion durch seine im Jahre 1836 zu Metz ausgeführten Untersuchungen festgestellt worden ist; ferner den Barometerstand an jeder Stelle des Aufsteigens, so ist es wohl klar, daß der Apparat, welcher eine graphische Darstellung der verticalen Bewegung des Ballons liefert, für die Kräfte, welche letzteren beeinflussen, eine Relation herzustellen gestattet, aus welcher man z. B. das Gesetz der Aenderung der Dichtigkeit der Luft herleiten kann. — Das angedeutete Verfahren läßt sich übrigens noch gediegener ausnutzen. Wenn man nämlich bei Windstille oder wenigstens bei schwachem und regelmäßigem Winde die Arbeit ausführen kann, so kann man auf das Gesetz der aufsteigenden Bewegung und selbst auf die fortschreitende Bewegung in horizontaler Beziehung durch Beobachtung gelangen, ohne daß dabei ein chronometrisches Triebwerk angewendet wird. In derartigen Fällen gestattet nämlich die geringe Geschwindigkeit, mit der die Bewegung vor sich geht, bloß auf die Anwendung einer fixen Glasscheibe sich zu beschränken, auf welcher man die conische Projection der Trajectorie durch ihre rechtwinkeligen Coordinaten angibt; es wird dann leicht seyn, in gleichen Zeitintervallen bestimmte und diesen correspondirende Punkte der Bahn zu bezeichnen, indem man sich dabei entweder einer Secundenuhr oder eines Compteurs bedient, mittelst welchem man ganze oder Viertelssecunden anzugeben im Stande ist, um so von einzelnen Stellen der Bahn die diesen entsprechenden Bewegungszeiten bestimmen zu können. — Eine auf solche Weise erhaltene Curve gibt also die in horizontaler und verticaler Beziehung durchlaufenen Räume, sowie die Zeiten an, welche denselben angehören. Man könnte daher leicht hieraus andere Curven ableiten, durch welche die Geschwindigkeiten in verticaler und horizontaler Beziehung bestimmt werden können.

Es muß übrigens bemerkt werden, daß die Operationen, welche die Trajectorie des Ballons angeben, nicht immer gestatten, auf die conische Projection der letzteren schließen zu lassen, da die Einwirkung der Luftströme auf Ballons in anderer Weise stattfindet als auf Bomben, deren Bahnen ihrer ganzen Ausdehnung nach nicht viel von einer ebenen Curve abweichen. Werden hingegen die Beobachtungen in zwei verschiedenen Ebenen angestellt, von denen die eine parallel, die andere rechtwinkelig zur herrschenden (?) Windrichtung gebracht wird, und geht man dabei von derselben Anfangsstelle aus, so stellt jede der erhaltenen Curven das Gesetz der verticalen Bewegung dar, und man kann dann aus beiden leicht die horizontale Projection der Bahn ableiten, welches auch die Einbiegungen der letzteren wären. Wenn man übrigens, um den Resultaten eine sichere Exactität zu verschaffen, es für nöthig hält, noch eine dritte |375| Zeichnungsscheibe anzuwenden, so ordnet man die drei Ebenen so an, daß die Richtungen ihrer Seiten ein gleichseitiges Dreieck bilden. — Für gewisse Untersuchungen, wie jene der Aenderung der Dichtigkeit der Luft, kann man sich mit der Benutzung einer einzigen Scheibe begnügen, nur muß man solche Arbeiten bei günstiger Witterung und ruhiger Luft ausführen.

Der Umstand, daß bei gewöhnlichen Luftfahrten zuweilen Ballast ausgeworfen wird, kann allerdings die Untersuchungen sehr unsicher machen. Bei Luftfahrten für derartige Zwecke aber sollte ein derartiger Umstand vermieden werden; sollte jedoch das Auswerfen von Ballast dennoch eintreten, so hat eben der Beobachter von der Erde aus den Moment, in welchem dieß stattfindet, so wie die Stelle der Curve, von der an die Aenderung des Gewichtes des Ballons u. dgl. eingetreten ist, genau zu bezeichnen. — In gewissen Fällen dürfte es nützlich seyn, specielle Beobachtungen genannter Art mit sogen, verlorenen Ballons (welche man eigens zu diesem Zwecke steigen und dann sich selbst überläßt) anzustellen; es würden sowohl die Operationen als auch der Calcul, nach welchem das Gesetz der aufsteigenden Bewegung zu bestimmen ist, wesentlich sich vereinfachen.

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Comptes rendus, 1865, t. LX p. 326.

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