Titel: Watkin's Chronograph.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1874, Band 214, Nr. XCVII. (S. 374–378)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj214/ar214097

XCVII. Watkin's Chronograph.

Nach dem Engineer, November 1874 S. 333.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Seit Wheatstone 1840 zuerst* die Elektricität zur Messung der Geschwindigkeit von Geschossen zu verwenden vorschlug, sind verschiedene elektrische Apparate für denselben Zweck angegeben worden; so von Navez (D. p. J. 1866 Bd. CLXXIX S. 30), Breguet, Martin de Brettes (D. p. J. 1862 Bd. CLXVI S. 118 und 1866 Bd. CLXXIX S. 37), Vignotti, Leurs, Benton, Le Boulangé (D. p. J. 1866 Bd. CLXXIX S. 39 und 1868 Bd. CLXXXIX S. 470), Schultz, Bashforth (D. p. J. 1867 Bd. CLXXXIII S. 81), Noble (D. p. J. 1870 Bd. CXCV S. 52 und 1871 Bd. CCII S. 338). Der neue |375| Chronograph von H. Watkin, Officier der kgl. Artillerie, registrirt, wie mehrere andere Instrumente, mittels des Inductionsstromes einer Rhumkorff'schen Spule, welcher durch ein fallendes Gewicht übergeführt wird. Das Gewicht fällt frei in der Luft wie bei dem Chronograph von Le Boulengé; da jedoch die Registrirung nicht, wie bei letzterem, mit dem Augenblicke des Loslassens des Gewichtes, sondern während des freien Falles beginnt, so kann durch wechselnde Batteriestromstärke, oder durch die Elektromagnete und deren remanenten Elektromagnetismus keine Ungenauigkeit in der Messung veranlaßt werden. Der neue Chronograph soll nächstens von competenten Officieren in Woolwich officiell geprüft werden.

Die beiden aufrecht stehenden Kupfercylinder A, A (Figur 18) des Instrumentes lassen sich um Achsen drehen; die Zapfen B, B am Fuße stehen fest, oben befinden sich zwei Schrauben C als Zapfen, damit man die Cylinder nach Belieben wegnehmen kann. Die Cylinder A, A sind gut gegeneinander isolirt und durch Drähte mit zwei Klemmschrauben D am Fußbrete verbunden. Mittels zweier Spirituslibellen kann das Instrument auf drei Stellschrauben E horizontal, bez. vertical gestellt werden. Eine Scale ist neben den Cylindern, doch nicht in Berührung mit denselben, angebracht und gestattet Tausendstel und Zehntausendstel einer Secunde abzulesen. Das in Fig. 19 abgebildete Gewicht ist von Messing und hat nahezu die Form einer Spitzkugel; in der Mitte seiner Grundfläche sitzt eine kleine Stahlschraube F, an welcher eine Stahlzunge G mittels eines Zapfens befestigt ist, damit das an G aufgehängte Gewicht noch frei schwingen kann. Ein in einem Ebonitstück JJ liegender an beiden Enden zugespitzter Kupferdraht HH ist am oberen Ende der Kugel eingelegt. Unter rechtem Winkel zu dem Ebonitstück JJ sind zwei Stahlarme K eingeschraubt; dieselben dienen dazu das Gewicht bei seinem Eintritte zwischen zwei -förmige Federn an der Fußplatte (Figur 18) allmälig zur Ruhe zu bringen.

Figur 20 zeigt die Aufhängungsweise und die Vorrichtung zum Loslassen des Gewichtes. ab und cd sind zwei bei e und f aufgeschraubte gerade Stahlstäbe; ab liegt ganz fest, cd dagegen kann sich frei um die Schraube f drehen. Eine kräftige Feder gg an dem Anker h des Elektromagnetes k wird zwischen die beiden Stäbe bei b und d eingesteckt und bringt dadurch die beiden anderen Enden a und c derselben zum Schluß, so daß sie zwischen sich die Stahlzunge G des Gewichtes (Fig. 19) festhalten. In dieser Lage befindet sich das Gewicht ein wenig oberhalb der Elektromagnetpole; wenn aber der Strom den Elektromagnet durchfließt, so wird der Anker h angezogen und nimmt |376| die Feder gg mit; da hierdurch der Druck auf die Enden b und d beseitigt wird, so fällt das Gewicht frei zwischen den beiden Cylindern A, A (Fig. 18) herab. Die schwache Feder n befördert das Loslassen des Gewichtes. Der Elektromagnet steht in leitender Verbindung mit zwei Klemmschrauben an der Rückseite der Flußplatte.

Die zu den Schießversuchen benützten Scheiben ähneln etwas denen von Schultz oder vielmehr von Bashforth, insofern die elektrische Leitung kurze Zeit nach ihrer Unterbrechung durch das durch die Scheibe hindurchgehende Geschoß wieder hergestellt wird, damit die nächstfolgende Scheibe wieder registriren kann. An den Stromunterbrechungsstellen sind Platincontacte angebracht, weil dabei die Inductionsfunken heller und kräftiger werden. An einem 13 Mm. dicken und 100 Mm. breitem Bretchen am oberen Ende der Scheibe sind federnde Messingstreifen angeschraubt, an welchen die Messinghaken M, M₁, M₂ ... (Fig. 21) angebracht sind; die Streifen sind durch Messing- oder Kupfer-Oesen L, L₁, L₂ ... hindurchgesteckt und an dem innerhalb der Oesen liegenden Theile mit einem an der unteren und oberen Seite aus den Streifen ein wenig vorstehenden Platindrahte ausgerüstet, welcher mit einer an der oberen und unteren inneren Fläche angelötheten kleinen Platinplatte in Berührung kommen kann. Von ähnlichen Haken an dem unteren Riegel der Scheibe laufen Spannfedern nach den Haken M, M₁, M₂ ... und legen deren Streifen fest auf die untere Platinplatte der Oese, so daß mittels der Streifen und der Oesen L, L₁, L₂ ... eine ununterbrochene metallische Leitung von einer mit der ersten Oese verbundenen Klemmschraube N nach einer ebensolchen mit der letzten Oese verbundenen hergestellt ist. Wenn dagegen durch das die Scheibe durchdringende Geschoß eine solche Spannfeder zerrissen wird, so wird zunächst der elektrische Strom unterbrochen, weil der betreffende Streifen die untere Platinplatte verläßt, nach kurzer Zeit aber wird der Stromkreis wieder geschlossen, nämlich sobald sich der Streifen an die obere Platinplatte anlegt. Bei der Unterbrechung des Stromes springt aber ein elektrischer Funke zwischen den beiden Cylindern über.

Watkin fand es aber sehr zweckmäßig, einen Condensator von gewöhnlicher Einrichtung und passender Größe unter dem das obere Ende des Scheiben-Rahmens bildenden Bretchen anzubringen, weil dabei eine kleine und billige Inductionsspule einen kräftigen Unterbrechungsfunken liefert.

An Stelle dieser harfenähnlichen Scheiben dürften rücksichtlich der Anschaffung- und Reparaturkosten und wegen der bei ihnen nach jedem Schlusse nöthigen zeitraubenden und langweiligen Wiederherstellung der |377| Spannfedern die amerikanischen Scheiben vorzuziehen sein, namentlich für kleine Geschosse. Diese amerikanischen Scheiben bestehen aus mit Papier überspannten leichten Rahmen, welche hinter rahmenförmigen Trägern hängen und durch schwache Federn leicht an diese angedrückt werden. Geht die Kugel durch die Scheiben, so wird die letztere auf einen Augenblick vom Träger entfernt und unterbricht dabei den elektrischen Strom, welcher gleich darauf beim Rückgange der Scheibe an den Träger wieder geschlossen wird.

Beim freien Fall des Gewichtes in der Luft vom Zustande der Ruhe aus ist der in der Zeit t von demselben zurückgelegte Weg s = 1/2 gt², wobei g die Beschleunigung durch die Schwere bedeutet und t in Secunden zu nehmen ist. Nach dieser Formel wird die Scale neben den Cylindern A, A eingetheilt, so daß man auf ihr Tausendstel-Secunden ablesen kann. Vor Beginn der Versuche werden dann die beiden Cylinder A, A herausgenommen und mit Seidenpapier überkleidet, welches dünn aber gleichmäßig mit Lampenschwarz überzogen wird, indem man den Cylinder über einer rauchenden Lampe oder über einem brennenden Stück Kampfer umdreht. Hierauf werden die Cylinder sorgfältig aufgestellt. Die Inductionsspule S (Fig. 22) wird nun mit den Enden ihrer secundären Umwickelung an den nach den Cylindern A, A führenden Klemmschrauben D, D links an der Fußplatte eingeschaltet. Die Batterie X und die Scheiben T₁ und T₂ kommen in den Schließungskreis bcdegh der primären Umwickelung zu liegen, unter Benützung der Klemmen N (Fig. 21). Eine zweite Batterie Z wird dann mittels der Klemmen u und v und der nach einem Stromunterbrecher auf oder in der Nähe der Kanone Q führenden Leitungsdrähte p und q durch den die Loslassung des Gewichtes besorgenden Elektromagnet kk (Fig. 20) hindurch geschlossen.

Die Vorgänge bei den Versuchen sind nun folgende. Kurz vor dem Abschießen des Geschützes wird das Gewicht losgelassen und beginnt zwischen den Cylindern A, A zu fallen. Wenn die Kugel durch die erste Scheibe geht, unterbricht sie den Primärstrom in der Spule S (Fig. 22) und veranlaßt dadurch das Ueberspringen eines Funkens von dem einen Cylinder auf den anderen, durch den Messingdraht H, H des Gewichtes hindurch, weil dieser dem Funken den kürzesten Weg bietet. Der durch den Funken auf dem geschwärzten Papiere erzeugte Fleck markirt die genaue Lage des Gewichtes im Augenblicke der Unterbrechung des Stromes in der ersten Scheibe. Das Gewicht fällt weiter, der Primärstrom ist inzwischen wieder hergestellt worden, wird aber beim Durchgange der Kugel durch die zweite Scheibe wieder unterbrochen, und ein zweiter |378| Fleck auf den Cylindern registrirt den Zeitpunkt des Durchganges u.s.w., bis das Gewicht endlich in die -förmigen Federn am Fuße der Cylinder fällt. Die Entfernung der einzelnen Flecken wird an der Zeitscale abgelesen und gibt die Zeit an, während welcher die Kugel von einer Scheibe zur anderen flog. Zum folgenden Versuche braucht man blos die Cylinder langsam ein Stück umzudrehen, damit eine frische Stelle des geschwärzten Papieres dahin kommt, wo die Funken überspringen; dann wird das Fallgewicht wieder gehoben; nach ein oder zwei Schüssen aber müssen die zerrissenen Spannfedern wieder hergestellt werden, weil die Kugel sonst außer Stande sein könnte, die Unterbrechung des Stromes zu veranlassen.

Zur Bestimmung der Geschwindigkeit wird nun der in Figur 23 abgebildete dreitheilige Maßstab benützt. Der obere Theil entspricht der Entfernung der einzelnen Scheiben von einander in Fuß; der mittlere enthält die Tausendstel-Secunden und der untere gibt die Geschwindigkeit der Kugel in Fuß pro Secunde. Beim Gebrauch zieht man den mittleren Theil so weit heraus, daß der zur verbrauchten Flugzeit gehörige Theilstrich dem Theilstriche gegenüber liegt, welcher die Entfernung der Scheiben, zwischen welchen die Kugel jene Zeit verbrauchte, anzeigt; dann weist der Pfeil am mittleren Theile auf die zugehörige, auf dem unteren Theile stehende Geschwindigkeit. In Fig. 23 z.B. ist die Zeit 80 Tausendstel-Secunden zwischen zwei 96 Fuß von einander entfernten Scheiben verbraucht worden; dies entspricht 1200 Fuß Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeiten lassen sich bis auf einen halben Fuß genau ablesen.

Der Chronograph läßt sich auch für andere Zwecke benützen, z.B. zur Zählung der Umdrehungen einer Welle. Man könnte mit ihr auch die Beschleunigung in Folge der Schwerkraft nachweisen, indem man einfach eine Feder an der Spule in Schwingungen versetzt; dann wird eine Reihe weißer Flecken auf dem geschwärzten Papiere die Unterbrechungen des Primärstromes durch die schwingende Feder markiren und aus der regelmäßig wachsenden Entfernung der Funken wird sich das Gesetz der Beschleunigung ergeben. Wird eine Stimmgabel von bekannter Schwingungszahl zur Unterbrechung des Primärstromes benützt, so müßte sich die Beschleunigung durch die Schwere nach der Formel g = 2 s : t² unmittelbar finden lassen. Auf diese Weise ließe sich die Größe der Beschleunigung an verschiedenen Orten der Erde mit einander vergleichen.

E–e.

|374|

Richtiger wäre Leonhardt 1839 genannt worden; vergl. Poggendorff's Annalen, Bd. 66 S. 435.

D. Ref.

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