Titel: Thomson's Heberschreibapparat für unterseeische Kabel.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1877, Band 224 (S. 279–286)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj224/ar224069

 W. Thomson's Heberschreibapparat und automatischer Abkürzungsender für unterseeische Kabel.

Mit Abbildungen im Text und auf Taf. VII [a.b/4].

Der im J. 1867 von Sir William Thomson, Professor an der Universität Glasgow, erfundene und 1867 und 1871 patentirte Heberschreibapparat (siphon recorder; vgl. *1872 205 197) für lange unterseeische Kabel ist seit 1871 mehrfach verbessert und jahrelang von der Great Northern Telegraph Company, der Eastern, der French Atlantic, der Brazilian Company benutzt worden. Wir geben nachstehend eine Beschreibung 1 seiner jetzigen Einrichtung nach dem Journal télégraphique(3. Bd. 1876 S. 293 und 310), dem Engineering (August 1876 S. 115) und Nature (November 1876 S. 101); letzterer Quelle und dem Telegraphic Journal, 4. Bd. (1877) S. 27 entlehnen wir zugleich Einiges über Thomson und Jenkin's Abkürzungssender.

Der Heberschreibapparat bildet in gewissem Sinne ein Gegenstück zu Thomson's Spiegelgalvanometer; während nämlich bei letzterm in einer großen Spule ein kleiner beweglicher Magnet mit einem Spiegelchen hängt, enthält der erstere eine kleine Spule s (vgl. Holzschnitt I und Fig. 2) zwischen den Polen M1, M1 eines großen und sehr kräftigen |280| Magnetes, und die Bewegungen der Spule s werden auf einen als Schreibfeder dienenden Heber t übertragen. Auf einem höhern und zwei hinter einander liegenden niedrigern Holzfüßen A ruht die Grundplatte (Holzschnitt I), an welcher ein Tischkasten W zur Aufbewahrung der kleinen Werkzeuge angebracht ist. Etwas höher liegt ein hohler Halbcylinder NN aus weichem Eisen, welcher zugleich als Bett und als Verbindungsstück für die äußern Kernenden der beiden großen Elektromagnete

Textabbildung Bd. 224, S. 280
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M dient. Die einander zugewendeten, entgegengesetzten Pole M1 (Fig. 2) derselben sind zu einer länglichen Schneide zugeschärft und seitlich schwach ausgekehlt, so daß sie der zwischen ihnen hängenden Signalspule s s möglichst nahe gebracht werden können, ohne deren Bewegung zu hindern. In die Spule hinein ragt aber zur Verstärkung der magnetischen Wirkung ein auf einer Platte befestigtes längliches Stück weiches Eisen S. 2. Die Spule s s besteht aus mehrern hundert Windungen eines feinen, mit Seide umsponnenen Kupferdrahtes (Nr. 44), welcher mit Schellack gesteift ist; ihr Widerstand beträgt gewöhnlich etwa 500 Ohms. Die aus dem Kabel kommenden Telegraphirströme durchlaufen auf ihrem Wege zur Erde die Spule und drehen dieselbe um ihre verticale Achse, aus ihrer Ruhelage nach rechts oder links je nach der Stromrichtung. Die ablenkende Kraft ist proportional der Wirkung des magnetischen Feldes, der Stromstärke und nahezu der Anzahl der Windungen. Jeder der Elektromagnete M enthält einen starken runden Kern aus weichem Eisen, welcher sorgfältig mit dickem, mit Seide umsponnenen Kupferdraht von großem Leitungsvermögen umwickelt ist. Die beiden Elektromagnetspulen lassen sich bequem hinter oder neben einander schalten, je nach der gewünschten Stärke des Magnetismus; der Widerstand jeder Spule ist etwa 7 Ohms. Auch läßt sich jede Spule einzeln benutzen. Man hat hiernach, außer der mittels des Batteriewechsels V zu erlangenden Aenderung der Stromstärke drei verschiedene Stärken des Magnetismus, welcher bei parallel geschalteten Spulen erfahrungsmäßig am größten ist. Auch die Kerne der beiden Spulen lassen sich durch Stellschrauben einander nach Bedürfniß nähern. Zwischen den Klemmschrauben p und q (Fig. 4) endlich, welche den Linienstrom, der Signalspule s s zuführen, ist noch eine Nebenschließung mit regulirbarem Widerstände angebracht, mit deren Hilfe man die Stärke des durch s s gehenden Zweiges des Linienstromes, sowie die dämpfende Wirkung, und somit den Ausschlag der Spule reguliren kann. Je kräftiger der Elektromagnet ist, und je langsamer der gebende Telegraphist arbeitet, desto schwächer darf der Zweigstrom durch s s sein. Auch für den Elektromagnet sind Nebenschließungen zur Regulirung der Stromstärke vorhanden.

Nach oben hängt die Spule s s an einem nach der Rolle r (Fig. 3 und 4) laufenden einfachen Seidenfaden a, nach unten an einem doppelten b b. Dadurch wird der Spule ein Bestreben zur Einstellung in eine bestimmte Ruhelage ertheilt. An jedem der Fäden b hängt rämlich ein Bleigewicht y innerhalb der messingenen Führungen z. Die |282| Fäden b gehen unter einem Stege x hinweg, in welchem eine Anzahl von Rinnen eingearbeitet sind, welche die Fäden von einander getrennt erhalten und sie in größere oder kleinere Entfernung von einander zu bringen gestatten. Der Steg kann ferner mittels der Schraube Y (Fig. 4) hoher oder niedriger, der Spule näher oder von ihr entfernter eingestellt werden. Durch beide Stellungen regulirt man die Schwingungsweite der Spule s s, deren Richtkraft (abgesehen von der Drehung des Fadens a) um so größer wird, je weiter die Fäden b von einander abstehen und je höher der Steg x gestellt wird. Bei der Aufstellung des Apparates wird die Spule s s in gleichmäßige Stellung gegen das Mittelstück S aus weichem Eisen gebracht, indem man sie mittels der Rolle r hebt oder senkt und mittels der (r tragenden) Schraube w vorwärts oder rückwärts oder zur Seite schiebt.

Von einer der obern Ecken v der Spule läuft ein Coconfaden rückwärts nach einer kleinen Stahlfeder o (Fig. 4), ein anderer vorwärts nach einem kleinen, um u0 drehbaren, hölzernen Hebel u und von diesem ein weiterer Faden nach dem Heber t. Manchmal wird nur ein einziger Faden verwendet, gewöhnlich aber der Hebel u zur Uebersetzung benutzt. Die Spannung dieser Fäden gleicht sich in ihrer Wirkung auf die Spule s s aus und wird durch Verlängerung und Verkürzung derselben oder Aenderung ihrer Drehung regulirt. Der Heber t und der Tintenbehälter K sind an einem vom Apparatgestelle ein Stück vorstehenden Ebonitstabe L(Holzschnitt I, Fig. 4 und 10) aufgehängt und so zugleich gegen das Gestell isolirt. Der Heber ist eine feste Glasröhre t aus Natronkalkglas, welche bis zur Dicke einer Borste fein ausgezogen ist; der längere Schenkel ist gewöhnlich 5 bis 6cm, lang, der in die Tinte tauchende kürzere Schenkel etwa 3cm. Das untere Ende ist nach dem Papier hin gekrümmt und durch Abschmelzen oder Abschleifen zu einer guten Spitze geformt. Der Heber wird von einem leichten Aluminiumsattel T getragen, welcher an einem, zwischen den beiden Schrauben 1 (Fig. 4 und 5) ausgespannten, feinen Platindrahte starr befestigt ist; jene Schrauben 1 werden von der Brücke i i getragen. Der Heber ist in dem Sattel mittels Wachs oder Harz befestigt. Die den Heber mit der Spule verbindenden Fäden müssen beständig hinreichend gespannt sein, und in der Ruhe soll die normale Lage des Hebers vertical sein. Erstere Bedingung erfüllt man, indem man die Schraube j lüftet, die Brücke i i auf m m hin und her schiebt und die Schraube n (Fig. 4) umdreht; die letztere, indem man eine der Schrauben 1 dreht. Die Torsion des Platindrahtes ertheilt, im Gegensatze zur Feder an o, dem Heber ein Bestreben sich von der Spule zu entfernen.

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Als beste Tinte hat sich eine Lösung von Anilinblau im Wasser erwiesen; sie ist sehr flüssig und gibt eine tiefblaue Färbung; sie verdickt sich nicht, setzt keinen Bodensatz ab und läßt sich in kleinen Mengen durch Lösung einer Federmesserspitze von Krystallen in einem halben Glase Wasser herstellen. Die Tinte befindet sich in dem messingenen Behälter K, dessen Schieberdeckel gegen Staub und Verdunstung schützt. Der etwa 2cm breite Papierstreifen ist weiß und feiner wie gewöhnliches Morsepapier, da es wichtig ist, daß er auf der Oberfläche glatt und eben und nicht zu dick ist. Er tritt rechts ein, geht unter der ihn straff haltenden Feder a (Holzschnitt I) hinweg, läuft dann über die durch die Schraube k verstellbare Rolle b (Fig. 10) und dann vertical nach unten über eine flache Schreibtafel c gegenüber der Schreibspitze des Hebers t; zwischen den Rollen d und e hindurchgehend tritt er dann links aus. Die Rolle d wird von einer elektromagnetischen Maschine aus mittels einer größern, zugleich als Schwungrad dienenden, zwischen den Füßen A liegenden Schnurscheibe und einer über zwei kleinere Scheiben gelegten Schnur in Umdrehung versetzt und zieht den Streifen vorwärts, so lange die Rolle e gegen d drückt; wird dagegen der Griff f nach links gedreht, so läßt die Spannung der e an d drückenden Feder nach, e senkt sich 3 bis 4mm und der Papierstreifen wird frei. Das Ablaufen und die Geschwindigkeit des Papieres, seine Entfernung von der Schreibspitze lassen sich reguliren und die Mittellinie der Schrift auf die Mitte des Streifens einstellen.

Die kleine elektromagnetische Maschine (Mouse-mill) liegt über einem Tischchen oberhalb M, M und läßt sich mit diesem bei Regulirung der in Fig. 3 und 4 abgebildeten Theile vom übrigen Gestell abheben; in dem untern Raume D ist ihr Elektromagnet untergebracht; ihm wird der Strom durch zwei Klemmen E zugeführt, und die Stromstärke wird durch einen an der Rückseite von D liegenden veränderlichen Widerstand regulirt. In dem Kästchen F aus Blei befindet sich Bimsstein und Schwefelsäure. Die mit der Schraube H an B angeschraubte dreieckige Messingplatte trägt die zur Papierbewegung erforderlichen Theile. Die Wirkung der Maschine läßt sich nach Fig. 6 und 7 erklären. In diesen seien A und B zwei aus weichem Eisen und Messing hergestellte, durch ein Querstück oder eine Speiche starr mit einander verbundene und um c in der Pfeilrichtung drehbare Stäbe, bei denen die schraffirte Partie das Eisen, die leere das Messing sein möge. Wenn der Pol N eines Elektromagnetes durch eine Art Selbstunterbrechung zeitweilig erregt wird, so zieht er jedesmal den eisernen Theil des nächsten Stabes B an und veranlaßt oder unterhält so die Drehung des Stabes in der Pfeilrichtung. |284| Durch Vermehrung der Stäbe und der Pole wird die Wirkung vervielfacht. Die Maschine enthält etwa 12, wie die Dauben eines Fasses angeordnete Stäbe in gleichen Entfernungen am Umfange einer Ebonitscheibe E, und als Pol für dieselben dient eine durchbrochene Scheibe, wie es der oberste Theil des Holzschnittes I sehen läßt. Diese Maschine liefert nun nicht nur die bewegende Kraft für den Papierstreifen, sondern durch Influenz auch die statische Elektricität, welche die Tinte zum Ausfließen bringt. Ist nämlich die gebogene isolirte Kupferplatte a von Anfang an mit einer schwachen, positiv elektrischen Ladung behaftet, ist dagegen die ähnliche Platte b nicht isolirt, und werden die beiden Stäbe A. und B während ihrer Drehung auf eine kurze Zeit leitend mit einander verbunden, und zwar so lange A noch unter a, B noch unter b ist, so wird die positive Elektricität von a durch Vertheilung negative auf dem Läufer A wecken und die positive nach B hin treiben; wenn dann im nächsten Augenblicke der Drehung die leitende Verbindung zwischen A und B aufgehoben wird, so werden a und b ihre Ladung behalten. Sorgt man nun dafür, daß A seine negative Ladung auf b und B die seinige auf a übertragen kann, und schützt man zugleich a, b und alle Theile, welche mit Elektricität geladen werden, durch einen Paraffinüberzug gegen den Verlust von Elektricität, so verstärkt sich die Ladung von a immer mehr und mehr, und es kann von a mittels einer Stange P eine immer kräftigere (positive) Ladung der Messingplatte Q zugeführt werden. Dazu sind in passender Lage Federn s angebracht, welche die Läufer bei deren Vorübergange berühren; die Federn w dagegen setzen die einander gegenüber liegenden Läufer A und B eine kurze Zeit lang in leitende Verbindung. In dem Heberschreibapparate nun springt die (positive) Elektricität von der unten in eine Spitze auslaufenden Stange P (Holzschnitt I) auf ein mit dem Tintenbehälter K in leitender Verbindung stehendes und von der Spitze von P 3 bis 4cm entferntes Tischchen Q über, welches an der Rückseite des freien Endes des Ebonitstabes L. (Fig. 4) befestigt ist, und wird so (in einer dem Feuchtigkeitsgrade der Luft anzupassenden Menge) der Tinte3 in K zugeführt, kann aber nur durch das Heberröhrchen und den Papierstreifen zur Erde weiter gelangen. Indem so immer ein Theilchen der Tinte das andere, mit ihm gleichnamig elektrisirte abzustoßen trachtet, wird die Tinte als feiner Regen ununterbrochen gegen den an der Spitze vorübergeführten Papierstreifen gespritzt und verzeichnet auf diesem eine feine Linie. Da die Spitze den Streifen gar nicht berührt, findet auch |285| keine Reibung zwischen beiden statt. Bleibt die Signalspule in Ruhe, so erscheint auf dem Papier in dessen Mitte eine gerade Linie; bei Ablenkung der Spule entstehen scharfe Ausbiegungen nach rechts und links je nach der Stromrichtung. Die Biegungen nach oben in Figur 8 vertreten die Morsepunkte, die nach unten die Morsestriche, so daß in Figur 8 hinter dem „Verstanden“ (…—.) die Schriftzüge für die ersten 7 Buchstaben stehen. Auf langen Kabeln sind die Ausbiegungen kleiner und minder scharf als auf kürzern oder auf Landlinien. Wie beim Spiegelgalvanometer wird auch hier durch Einschaltung eines Condensators (zwischen Signalspule und Erde, während das Kabel unmittelbar an die Signalspule geführt wird) die Schrift deutlicher. Beim Geben legt man eine Nebenschließung an die Signalspule und läßt den durch letztere gehenden schwachen Zweigstrom das abgesandte Telegramm mit schreiben.

Die Einschaltung dazu zeigt Figur 9. Der um e drehbare Umschalthebel H 4 liegt beim Empfangen mit seinem rechten Ende auf a und schaltet den Condensator C zwischen Erde E und Signalspule s ein. Beim Geben liegt H links auf d, rechts auf b und der mit dem Taster T abgesendete Strom verzweigt sich bei e durch s und die Nebenschließung U. Bei jeder Umstellung des Hebels H berührt dieser vorübergehend b und entladet so das Kabel unmittelbar zur Erde E. Die Nebenschließung bildet zugleich einen kurzen Schluß für den durch die Bewegung der Spule s im magnetischen Felde inducirten Strom.

Die zum Betrieb der elektromagnetischen Maschine und zum Telegraphiren benutzten Batterien sind eine Art Daniell'sche. Auf dem Boden flacher, viereckiger, mit Blei ausgekleideten und darüber mit einem Lack aus Copal und Terpentin gestrichenen Holztröge, von etwa 60cm im Innern und am Boden, liegen Kupferplatten; das Zink ist in Form eines starken Rostes oder Gitters gegossen und in Pergamentpapier eingewickelt, um es gegen Reduction durch die Kupfervitriollösung zu schützen; die auf ihrer Unterseite so geschützte Zinkplatten ruhen über den Kupferplatten auf je vier in den Ecken der Tröge liegenden Klötzchen aus Holz oder Steingut. Ein viertel gesättigte Lösung von Zinkvitriol (spec. Gew. etwa 1,15) wird zwischen die Platten gefüllt und Kupfervitriolkrystalle zwischen den Rand der Zinkplatten und die Tröge eingelegt, welche auf die Kupferplatten herabsinken und dort sich lösen. Zehn oder zwölf solche Tröge liegen, der unterste auf 4 Porzellan-Isolatoren ruhend, über einander und sind so leicht zu beaufsichtigen. Wenn sich die Zinklösung |286| stärker sättigt, so wird ein Theil mittels eines Hebers entfernt und dafür Wasser zugegossen. Diese Batterie polarisirt sich leicht und man muß diesem Uebelstand durch besondere Maßregeln verhüten.

In Kabeln steigt der Strom am empfangenden Ende vom Minimum zu einem Maximum und sinkt dann wieder. Die Zeit, in welcher das Maximum erreicht wird, wächst mit der Capacität und dem Widerstände eines Kilometer vom Kabel und umgekehrt mit der Kabellänge in Kilometern. Der Heberschreibapparat zeichnet die Stromstärke durch die ihr proportionale Ablenkung für jeden Zeittheil auf dem sich gleichförmig bewegenden Papierstreifen, und durch Aenderung seiner Geschwindigkeit kann man die Curven für verschiedene Kabel nahezu übereinstimmend machen. Die Sprechgeschwindigkeit ist so groß, daß man nur einen so großen Theil der Maximalablenkung benutzt, als zu deutlichen Zeichen nöthig ist.5. Ohne Condensator würde der Heberschreibapparat kaum verwendbar sein, weil die Federspitze den Stromvariationen über eine zu große Strecke folgen müßte, damit dieselben lesbar werden.

Zu starke Elektrisirung der Tinte erzeugt im Heber selbst ein Schwingen, welches die Schrift zitterig und die Tinte verstopfend macht; man beseitigt sie durch einen Draht oder Papierstreifen, den man von dem Gestell bis nahe zu der Messingstange P (Holzschnitt I) legt, oder durch Dämpfen des zu beschreibenden Papierstreifens, um den Uebergang der Elektricität zur Erde zu erleichtern. Jede Station hat ihre Eigenheiten: in Malta hat man mit Feuchtigkeit zu kämpfen, in Suez mit Trockenheit, in Marseille abwechselnd mit beiden.

Während der Apparat nicht arbeitet, kann man u. a. durch Heben des Armes m m (Fig. 4) den kurzen Schenkel des Hebers aus der Tinte heben und die Tinte aussaugen. Trocknet aber einmal die Tinte im Heber ein, so reinigt man ihn durch Eintauchen in Schwefelsäure.

Zur Messung der elektromotorischen Kraft und des Widerstandes der Batterie-Elemente hat Thomson ein besonderes Tangentengalvanometer construirt.

(Schluß folgt.)

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Ausführlicheres darüber ist zu finden in J. C. Cuff (Thomson's Assistent): Directions for the setting up and use of Sir W. Thomson's Siphon Recorder (Glasgow 1873) und in A. L. Ternant: Le Siphon enregistreur de Sir W. Thomson (Marseille und Paris 1876).

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Eine ähnliche Anordnung benutzte bereits 1843 der kürzlich im Alter von 60 Jahren verstorbene A. Bain bei seinem Typendrucktelegraphen

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Bei der in Figur 1 skizzirten Anordnung kann man das Elektrisiren der Tinte umgehen und das Ausfließen derselben dem Luftdruck allein übertragen.

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Einen eleganteren Umschalter für den nämlichen Zweck hat B. Smith angegegeben. Vgl. Journal télégraphique, Bd 3. S. 317.

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Auf dem französischen atlantischen Kabel entsprechen viele Signale nur 0,001 des ganzen Stromes, und für diesen wäre zu einem Punkte der Morseschrift mindestens ein Streifen von 30cm nöthig. Weiteres darüber bietet Prof. F. Jenkin: Text-book of Electricity and Magnetism

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