Titel: Siemens und Halske's elektrisch registrirender Fluthmesser.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1884, Band 251 (S. 404–410)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj251/ar251154

Elektrisch registrirender Fluthmesser von Siemens und Halske in Berlin.

Mit Abbildungen auf Tafel 30.

Im Anschlüsse an ihre neueren Wasserstandszeiger (vgl. 1881 240 * 114. 1882 244 * 293) haben Siemens und Halske in Berlin einen elektrisch registrirenden Fluthmesser construirt, welcher fortlaufend und in bestimmten Zeiträumen die jedesmaligen Höhenlagen des Meeresspiegels |405| aufzeichnen, sowie auch die Zeit notiren soll, wann dieselben eingetreten sind.1) Bei dem in der Elektrotechnischen Zeitschrift, 1883 S. 495 und im Wochenblatte für Architekten und Ingenieure, 1883 S. 286 beschriebenen Fluthmesser setzt ein Schwimmer, welcher die Auf- und Abbewegungen des zu messenden Wasserspiegels mitmacht, mittels eines Kupferbandes einen Contactmechanismus in Bewegung, welcher in drei periodisch wiederkehrenden Verschiedenheiten2) elektrische Ströme in drei Leitungen sendet oder dieselben stromlos macht. Die Reihenfolge, in welcher diese Verschiedenheiten auftreten, kehrt sich jedesmal um, sobald der Wasserspiegel bezieh. der Schwimmer seine Bewegungsrichtung ändert. In dem am anderen Ende der Leitung aufgestellten Zeigerapparate wird durch elektromagnetische Einwirkung unter dem Einflüsse der von dem Schwimmerapparate kommenden Ströme eine drehende Bewegung hervorgerufen, deren Betrag der Bewegungsgröſse des Schwimmers proportional ist und welche sich jedesmal umkehrt, sobald die Reihenfolge der Verschiedenheiten in der Stromsendung sich umkehrt, d.h. also, wenn gleichzeitig die Bewegung des Wasserspiegels seine Richtung ändert.

Da in dem vorliegenden Falle die Aufstellung einer Batterie bei dem unzugänglichen Schwimmerapparate unthunlich war, so wurden mindestens 2 Leitungen erforderlich, da man aber Kabel3) sehr ungern mit 2 Leitungen herstellt, weil diese nur ungeschickt in einem runden |406| Kabel zu betten sind, so wurde der Apparat gleich auf die Benutzung von 3 Leitungen eingerichtet. Die erforderlichen drei Verschiedenheiten in der Stromsendung bestehen einfach in Angabe eines elektrischen Stromes der Reihe nach in Leitung I, II, III, I, II u.s.w., und umgekehrt.

Der Schwimmerapparat, in Fig. 16 Taf. 30 schematisch dargestellt, jedoch ohne die ihn bedeckende hutförmige Umkleidung, ist auf einem guſseisernen Standrohre S1 angebracht, worin er sich auf und ab bewegt. Dieses Standrohr ist an seinem unteren Ende durch ein englöcheriges Sieb so verschlossen, daſs das Wasser nur langsam in dasselbe eindringen oder daraus zurücktreten kann. Deshalb beeinflussen zwar Niveauänderungen, welche durch die Ebbe und Fluth in längeren Zeiträumen eintreten, den Stand des Wasserspiegels im Inneren des Rohres, die rascher auf einander folgenden Wellenbewegungen der Meeresoberfläche aber bleiben ohne merklichen Einfluſs auf denselben.

Der Schwimmer hängt nicht, wie sonst bei Wasserstandszeigern, an einer Kette, weil die Abnutzung in den Gelenken und auch der Einfluſs des beträchtlichen und bei verschiedener Höhenlage des Schwimmers verschiedenartig wirkenden Gewichtes einer Kette Ungenauigkeiten mit sich bringen würde; er ist vielmehr an einem dünnen Kupferbande B aufgehängt, welches in seiner Mitte seiner ganzen Länge nach eine Reihe von gleich weit abstehenden Löchern hat. Das Band läuft über eine Stiftenwalze R, in deren vorstehende Stifte die Löcher des Bandes B eingreifen, um einen genau gebundenen Gang zu sichern. Das Band legt sich nur um einen Theil des Walzenumfanges und wickelt sich dann auf einer oberhalb der Walze angebrachten, ziemlich groſsen Trommel V auf, an welcher es mit seinem einen Ende befestigt ist. Die zum Aufwickeln des Bandes nöthige Drehung wird der Trommel V durch eine in einem besonderen Gehäuse untergebrachte Spiralfeder ertheilt, welche durch die abwärtsgehende Bewegung des Schwimmers gespannt wird und bei der Aufwärtsbewegung des Schwimmers in Folge ihrer Spannung das Kupferband aufrollt. Die dabei auftretende geringe Verschiedenheit in der Kraftäuſserung der Feder wird zugleich dazu benutzt, um die Einwirkung des Gewichtes des Kupferbandes, soweit dieses frei hängt, derart auszugleichen, daſs der Schwimmer in allen seinen Höhenlagen gleich tief in das Wasser eintaucht.

Mit der Stiften walze R dreht sich die auf die Achse x aufgesteckte Contactwalze w, welche über die drei gezahnten Scheiben s1 bis s3, mit federndem Drucke gegen dieselben anliegend, hinwegrollt. Jede dieser Scheiben trägt an ihrem Umfange hervortretende Zähne, welche durch doppelt so breite Lücken von einander getrennt sind. Die drei Scheiben sind neben einander concentrisch mit der Verlängerung der Achse der Walze R fest am Gestelle isolirt gegen dieses und gegen einander angebracht. Jedem Zahne einer Scheibe stehen Lücken der beiden anderen Scheiben gegenüber. Die in Folge der Bewegung des Schwimmers über |407| den Umfang der Scheiben hinwegrollende Walze w tritt deshalb in sich wiederholender Reihenfolge mit jeder der 3 Scheiben nach einander in leitende Verbindung, so zwar, daſs sich diese Reihenfolge jedesmal umkehrt, wenn die Bewegungsrichtung des Schwimmers wechselt. Die Walze steht mit dem Körper des Apparates und durch diesen mit der Erde oder der äuſseren Umhüllung des Kabels in leitender Verbindung. Die drei gezahnten Scheiben sind, wie in Fig. 16 angedeutet ist, an die Leitungen I, II bezieh. III gelegt. Da das andere (Land-) Ende der 3 Leitungen schlieſslich an den einen Pol einer gemeinsamen Batterie gelegt wird, deren anderer Pol zur Erde abgeleitet ist, so ist es klar, daſs bei den Bewegungen des Schwimmers in den 3 Leitungen die vorerwähnte periodische Folge elektrischer Ströme auftritt.

In die 3 Leitungen ist nun, wie Fig. 15 andeutet, im Registrirapparate je ein Elektromagnet E1 bis E3 eingeschaltet. Diese Elektromagnete sind um ein gezahntes Eisenrad R1 gruppirt und haben rechtwinklig nach dem Rade zu abgebogene Polenden. (Es sind in der Abbildung nur die vorderen Pole sichtbar, die anderen nach hinten liegenden Pole bilden mit einem zweiten Rade, welches mit dem vorderen durch eine dicke Eisenachse verbunden ist, eine congruente Figur.) Die Theilung, in welcher die Elektromagnetpole das Rad umstehen, ist zwischen je zwei Elektromagneten um je ⅓ kleiner (oder gröſser) als ein Vielfaches der Zahntheilung des Rades; es steht also immer nur ein Elektromagnetpol E1 einem Zahne genau gegenüber. In Folge elektromagnetischer Anziehung tritt dies jedesmal bei dem Elektromagnete ein, durch dessen Umwindung der durch die betreffende Leitung an dem Schwimmerapparate gerade zur Erde abgeführte Strom läuft. Folgt ein Strom in einer anderen Leitung, so zieht der betreffende Elektromagnet den ihm zunächst liegenden Zahn an und stellt ihn seinem Pole genau gegenüber. In Folge dieser Anziehung, welche die Pole auf die Radzähne ausüben, muſs eine schrittweise Drehung des Rades R1 eintreten, wenn die 3 Leitungen der Reihe nach von elektrischen Strömen durchflössen werden, und diese Drehung ändert jedesmal ihre Richtung, sobald in einem beliebigen Augenblicke die Reihenfolge der Ströme in den Leitungen sich umkehrt. Bei der in Fig. 15 gezeichneten Stellung der Magnetpole zu dem Zahnrade dreht sich letzteres jedesmal in dem entgegengesetzten Sinne, wie die Stromfolge in den Elektromagneten auftritt.

In der den Registrirapparat mit den Nebenapparaten, welche die in einem geschützten Räume auf dem Lande untergebrachte gesammte Stationseinrichtung ausmachen, schematisch veranschaulichenden Fig. 18 Taf. 30 sieht man rechts oben die 3 Elektromagnete E1 bis E3. Das Zahnrad R1 hat hier nur zwei Zähne, mit anderen Worten, es ist ein flacher eiserner Stab geworden, an dessen beiden Enden je 3 Elektromagnetpole einwirken. Dieser Eisenstab R1 macht jedesmal Umdrehung, wenn der elektrische Strom eine der Leitungen wechselt. Die Drehung |408| des Stabes R1 wird durch das Getriebe d und das Zahnrad f auf das Typenrad T und die Schnecke S derart übertragen, daſs diese bei jedem neuen Stromeintritte, d.h. also für jedes Centimeter, um den sich der Schwimmer hebt oder senkt, 0,01 Umdrehung machen. Ein an dem Rade T angebrachter Zeiger würde also durch einen Umgang 1m Schwimmerbewegung anzeigen.

Bei Aufzeichnung dieser Schwimmerbewegungen auf einem Papierbande war die für ähnliche Vorgänge gebräuchliche Methode, nach welcher im vorliegenden Falle die Zeit als Abscisse und die jedesmalige Meereshöhe als Ordinate erscheinen würde, ausgeschlossen. Denn um in einer 8m entsprechenden Länge noch 800 Unterschiede ersehen zu können, müſste der Papierstreifen etwa 0m,5 breit sein; auch ist Papier nicht geeignet, um darauf Längen auf etwa 0,001 genau zu fixiren. Man hätte unter Anwendung eines elektrisch bewegten Zähl- und entsprechenden Druckwerkes die Meereshöhen in einer Zahlenreihe drucken können. Im Vergleiche mit einer Curve hätte aber eine solche Zahlenreihe eine geringe Uebersichtlichkeit; sie gibt kein sofort erkenntliches Bild von den Meeresbewegungen und um z.B. nur den Zeitpunkt des Minimums und Maximums der Ebbe und Fluth zu finden, müſste man erst sämmtliche Zahlen durchlesen. Deshalb wurden beide Methoden vereinigt angewendet in einer Weise, welche zugleich die einfachste mechanische Durchführung gestattet. Dabei erscheint, wie das in Fig. 17 Taf. 30 in 0,6 Originalgröſse abgebildete Stück des Papierstreifens zeigt, zunächst die Bewegung des Meeres in einer punktirten Curve. Je 5mm Ordinatenlänge entsprechen 1m Höhenunterschied des Meeresspiegels. Die Curve gibt also ein anschauliches Bild von der Meeresbewegung, von dem Verlaufe der Ebbe und Fluth, der Lage der Maxima und Minima. Man kann auch an derselben die ganzen Meter der Höhenunterschiede abgreifen, aber nicht mehr die Centimeter; dagegen finden sich die Unterabtheilungen in Centimeter am oberen Ende der betreffenden Ordinate in Zahlen abgedruckt. Ueber dieser Zahlenreihe befindet sich die Tageszeit aufgetragen; alle 10 Minuten, also im Ganzen 6 mal, erscheint die verflossene volle Stunde in römischer Zahl. An dem unteren Ende der Ordinate wird die Nullinie o, als welche die dem tiefst möglichen Wasserstande entsprechende Linie genommen ist, selbstthätig mit aufgedruckt. Beispielsweise zeigt der Punkt a und die in gleicher Ordinate stehenden Zahlen an, daſs am betreffenden Tage um 3 Uhr 20 Minuten die Meereshöhe 4m,28 betragen hat; denn der Punkt a ist zwischen vier- und fünfmal 5mm von der Nullinie o entfernt; oben steht die Zahl 28 und darüber zum dritten Mal die Zahl III.

Auf dem Umfange des bereits erwähnten Typenrades T sind die Typen der Zahlen bis 99 ausgestochen; auf dem dahinter liegenden Zeitrade Z die erwähnten römischen Zeitziffern. Durch die Schnecke S wird der vertikale Stift g proportional mit der Meeresbewegung geradlinig |409| hin- und hergeschoben. Seine geradlinige Führung erhält er durch den Hebel l, dessen Kreisbewegung durch ein kleines (in der Skizze Fig. 18 weggelassenes) Gegengelenk in eine genau geradlinige verwandelt wird. Der tiefste Punkt des Zeitrades Z, des Typenrades T, die untere Spitze des Stiftes g und eines ferneren feststehenden Stiftes, welcher die Nulllinie zu markiren hat, stehen in einer geraden Linie. Dicht unter diesen Spitzen liegt der Papierstreifen P und wird senkrecht zu denselben in seiner Längenrichtung bewegt; er ist mit einem abfärbenden zweiten dünnen Papierstreifen belegt und wird alle 10 Minuten durch den Hebel h seiner ganzen Breite nach gegen die genannten Theile geworfen, so daſs dabei die betreffenden Marken und Zahlen abgedruckt werden. Beim Abwärtsgehen des Hebels h wird die Walze W ein wenig gedreht und durch diese der Papier streifen entsprechend fortgezogen. Von der Walze W aus wird das Stundenrad Z alle Stunden um eine Zahl weiter gedreht. Das Empordrücken des Hebels h bewirkt alle 10 Minuten der im lokalen Stromkreise mit besonderer (Leclanché-) Batterie B2 liegende Elektromagnet E4 beim Anziehen seines Ankers A. Der Schluſs dieses Stromkreises erfolgt in gleichen Zeiträumen an dem von einer genau gehenden Uhr U aus getriebenen Contacte C. Dieser Contact soll mit starkem Drucke hergestellt und doch das Gehwerk der Uhr nicht durch denselben beeinfluſst werden; deshalb wurde eine gute Regulatoruhr mit Schlagwerk durch Wegnahme verschiedener Theile und Anbringung einiger Auslösestifte dahin verändert, daſs es alle 10 Minuten für einen Schlag auslöst. An Stelle des Schlages wird aber der Contact bei C hergestellt und man hat also für denselben eine beträchtliche Arbeitskraft zur Verfügung. Die Funkenbildung an demselben ist auſserdem durch einen kleinen Condensator abgeschwächt.

Ein Fehler in einer Anzeige bezieh. bei der ersten Einstellung würde sich durch alle folgenden Anzeigen fortschleppen. Deshalb wurde noch eine Anordnung getroffen, durch welche man sich die absolute Gewiſsheit verschaffen kann, daſs der Apparat richtig registrirt. Ein am Schwimmerapparate angebrachter Mechanismus läſst bei Q (Fig. 16) jedesmal einen Contact eintreten in dem Augenblicke, in welchem der Meeresspiegel um 3m gestiegen bezieh. gefallen ist. Durch diesen Contact wird eine der beiden in diesem Zeitpunkte nicht für die sonstige Stromgebung gebrauchte Leitung, beispielsweise die Leitung I, an die Erde gelegt, aber nicht direkt, sondern durch einen am Schwimmerapparat angebrachten hohen Widerstand. Der dabei in der Leitung I auſsergewöhnlich auftretende elektrische Strom ist durch den Widerstand W1 so sehr geschwächt, daſs er das normale Spiel des Apparates nicht im Geringsten beeinträchtigt; er macht sich aber an einem auf der Landstation in die Leitung I durch Ausziehen eines Stöpsels einschaltbaren, für gewöhnlich aber ausgeschalteten Galvanoskope K (Fig. 18) bemerkbar, wenn der Controlwächter zur Zeit seines Eintretens diesen Stöpsel herauszieht. |410| Der Augenblick, in welchem der Registrirapparat seinerseits die Marke für das dritte Meter in dem Höhenunterschiede des Wassers zum Drucke eingestellt hat, ist durch das Einspielen einer Marke an einem Zeiger (bezieh. dem gleichzeitigen Einspielen zweier solcher Marken an Typenrad und Schnecke) erkennbar. Um den richtigen Gang des Apparates zu prüfen, hat also der Wächter von Zeit zu Zeit den Augenblick abzuwarten, in welchem das Einspielen der Marken eintritt, was bei normalem Seegange täglich wenigstens 2 mal geschieht. Er zieht in diesem Zeitpunkte den Stöpsel am Galvanoskope K heraus und prüft, ob die Galvanoskopnadel ausschlägt. Ist dies der Fall, so arbeiten Zeiger und Schwimmerapparat übereinstimmend. Der Werth des ganzen Apparates wird durch diese Controleinrichtung auſserordentlich erhöht, indem eine anderweitige Vergleichung des Meeresspiegels mit den Angaben des Apparates sehr schwer und unsicher auszuführen wäre und nur durch dieselbe die durch den Apparat erzielten Papierstreifen als unbezweifelbare Dokumente erscheinen.

Von den beiden ausgeführten Anlagen in Kiel und auf der Insel Wangeroog bietet die letztere besonderes Interesse. Die Standröhre mit dem Schwimmerapparate ist auf einem Pfahlroste und gehalten durch ein pyramidales Eisengerüst in 1km,5 Entfernung von dem Ufer aufgestellt. Wegen der in der Nordsee so auſserordentlich heftig auftretenden Sturmfluthen hat eine Verstärkung dieses Baues sich als nothwendig erwiesen.

Das Kabel, welches den Schwimmerapparat und Registrirapparat verbindet, ist ein Siemens und Halske'sches Bleikabel. Die 3 Leitungen sind mit getränkter Jute umsponnen und mit einer Bleiumhüllung umgeben, welche das Eindringen von Seewasser vollständig abhält. Starke Eisenumspinnungen, in mehrere Hanflagen gebettet, dienen zum mechanischen Schütze des Bleirohres. Es ist dies das erste Bleikabel, welches im Meere liegt und noch dazu unter den bekanntlich sehr erschwerenden Umständen eines Küstenkabels. Die schwierige Legung des Kabels ist an einem Tage und obendrein vor dem Eintreten eines drohenden Sturmes ohne Unfall bewerkstelligt worden.

|405|

Das Hydrographische Amt der Kaiserlich Deutschen Marine wünschte einen Fluthmesser, welcher 1) den Wasserspiegel nicht in der Nähe des Ufers aufnimmt, wo derselbe durch Brandung, Strömung, Wasserläufe u. dgl. störend beeinfluſst ist, sondern unter Umständen in groſser Entfernung von der Küste, wo das Meer eine beträchtlichere Tiefe hat, weshalb der Contactapparat bei dem Schwimmer ohne jede Nachhilfe lange Zeit muſs wirken können, weil er bei andauerndem hohem Seegange unzugänglich ist; 2) den Meeresspiegel alle 10 Minuten auf 1cm genau aufzeichnet und zwar bei einer Höhendifferenz von 8m zwischen dem höchsten und niedrigsten vorkommenden Wasserstande, also mit einer Genauigkeit von 0,12 Proc. welche schon für Meſsinstrumente sehr viel einfacherer Art hoch ist. Bis jetzt sind zwei solche Fluthmesser aufgestellt: einer seit Jahresfrist an dem Kieler Hafen, einer bei der Insel Wangeroog in der Nordsee; beide haben sich vom ersten Tage ihrer Aufstellung an gut bewährt, weshalb noch andere aufgestellt werden sollen.

Registrirende Pegel oder Mareographen, wie man dieselben auch nennt, waren vorher an den deutschen Küsten schon in Anwendung; dieselben sind aber dicht an dem Ufer, an Hafeneinfahrten u. dgl. angebracht und registriren nicht elektrisch. Es ist auch von Seiten der Admiralität versucht worden, Mareographen anzulegen, welche nach dem Prinzipe der communicirenden Röhren wirken, indem ein am Lande gegrabener Brunnen durch eine unterirdisch bezieh. unterseeisch geführte Rohrleitung mit einem vom Ufer abliegenden Punkte des Meeres verbunden und an dem Brunnen ein direkt wirkender Registrirapparat aufgestellt wurde. Diese kostspieligen Anlagen haben sich aber in so fern nicht bewährt, als die Rohrleitungen durch Versandung verstopft wurden.

|405|

Eine Reihenfolge von nur zwei Elementen ergibt umgekehrt in ihrer periodischen Aufeinanderfolge wieder dasselbe und kann also auch mechanisch nicht zur Umkehr einer Bewegung verwendet werden.

|405|

Bei Benutzung einer oberirdischen Leitung können die Apparate mit geringer Umänderung, und zwar unter Zuhilfenahme einer Stromunterbrechung als drittes Element, auch nur für zwei Leitungen eingerichtet werden.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Tafeln


Orte
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: