Titel: Das System der Telegraphie ohne Draht von Professor Dr. Ferdinand Braun in Strassburg.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 805–808)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316180

Das System der Telegraphie ohne Draht von Professor Dr. Ferdinand Braun in Strassburg.

(Schluss von S. 789 d. Bd.)

Wie schon einleitend erörtert wurde, beziehen sich die Schattenseiten des Marconi-Senders auf folgende vier Punkte: I. ist der Wirkung durch Vergrösserung des Potentiales bezw. der Funkenstrecke eine bestimmte und bald erreichte Grenze gesetzt; II. ist der Kapazität des Luftleiters, soll er ungeschlossen bleiben, eine bestimmte Grenze gesetzt und lässt sich eine Steigerung der Fernwirkung nur durch Erhöhung der Geberstange erreichen, deren Schwierigkeit bereits hervorgehoben wurde; III. bedingt die Ladung des Gebers mit hohem Potentiale eine vorzügliche Isolation desselben, weil sonst die Ladung sofort verschwindet und der Geber versagt; endlich IV. werden die Schwingungen durch die Funkenstrecke stark gedämpft, wodurch keine oder nur sehr geringe Resonanz im Empfänger hervorgerufen und ein Abstimmen zwischen Geber und Empfänger sehr erschwert wird.

Wenn sich auch diese Nachteile, welche jeder Geberanordnung mit kleiner Kapazität und Funkenstrecke anhaften, einigermassen dadurch umgehen lassen, dass man den Geber aus grossen Kapazitäten speist, so lässt sich doch nur dann gründliche Abhilfe schaffen, wenn man den Sender als funkenlose Leitung ausbildet, indem man die Schwingungen in demselben auf elektrodynamischem Wege, d.h. durch Induktion, erregt.

Auf diesem Grundprinzipe ist nun der neue Sender von Braun aufgebaut, womit er gleichzeitig die Speisung des Senders durch Zuführung aus grossen Kapazitäten verbindet. Er sucht aber auch die Länge der erzeugten Wellen zu vergrössern, indem er die Entladung von Leydener Flaschen zur Erzeugung der elektrischen Wellen ausnutzt, deren Frequenz eine viel geringere ist als die der von einem Hertz'schen Oscillator erzeugten. Der Vorteil längerer Wellen ist darin gelegen, dass sich dieselben leichter beugen und daher Hindernisse zu umgehen vermögen, welche kürzere Wellen nicht mehr bewältigen können.

Die Schwingungsdauer der Wellen, die bei der Entladung eines Kondensators bezw. einer Flasche auftreten, berechnet sich theoretisch nach der Formel wobei t die Schwingungsdauer, l die Selbstinduktion und c die Kapazität bedeutet. Es müsste sich sohin die Energie durch Erhöhung des Potentiales beliebig erhöhen lassen, wenn nicht bei einer gewissen Schlagweite die oscillatorische Entladung verschwinden würde und der Funke nach der Bezeichnung von Hertz nicht mehr aktiv ist.

Schaltet man aber p Flaschen parallel und ladet man dieselben auf das Potential v, so ist die Energie, wenn c die Kapazität einer einzelnen Flasche bedeutet, , d. i. p mal grösser als die einer einzigen Flasche, deren Schwingungsdauer wird aber im Verhältnis von p vergrössert.

Bei Serienschaltung dieser Flaschen bleibt sich die Schwingungsdauer zwar gleich, aber deren Energie, welche sich durch ausdrückt, wird kleiner als dieeiner gleich hoch geladenen Einzelflasche. Es liesse sich dies durch Vergrösserung von v allerdings wieder einbringen, allein dasselbe lässt sich, um oscillatorische Entladungen zu erhalten, nicht nach Belieben steigern.

Durch die dem Erfinder patentierte, in Fig. 12 dargestellte Kaskadenanordnung lässt sich nun die Energie dennoch vergrössern, ohne dass der oscillatorische Charakter der Entladung und deren Schwingungsdauer beeinflusst wird.

Textabbildung Bd. 316, S. 805

Die in Fig. 13 dargestellte Anordnung der Kondensatoren, bei welchen der eine Belag des Kondensators von dem anderen möglichst vollständig umschlossen ist, und bei welcher die Kapazität der Zuleitungsdrähte und Funkenkugeln gegenüber der Kapazität jedes einzelnen Kondensators verschwindet, hat sich hierbei am besten bewährt.

Textabbildung Bd. 316, S. 805

Verbindet man nun die Belegungen, wie dies Fig. 13 darstellt, abwechselnd miteinander und nimmt der erste Kondensator eine Elektrizitätsmenge + e auf, so wird eine genau gleiche Menge – e induziert, sich daher + e auf dem zweiten Kondensator ansammeln u.s.f., wodurch sich alle Kondensatoren bezüglich der Ladung gleich sind und auch bei Zutreffen aller übrigen Bedingungen die genau gleichen Potentialdifferenzen aufweisen müssen. Beträgt sohin die Potentialdifferenz eines einzelnen Kondensators v, so müssen p Flaschen hintereinander geschaltet eine Potentialdifferenz von pv besitzen und deren Energie betragen, d.h. p mal grösser sein als die einer einzelnen Flasche. Die Schwingungsdauer wird hierdurch, weil sich jede Flasche in sich ausgleicht, keine Aenderung erfahren.

Mit Hilfe dieser Anordnung ist es daher möglich, durch beliebige Vermehrung der Flaschen die Energie nach Bedarf vergrössern zu können, ohne dass hierdurch die oscillatorische Wirkung der Funken nachteilig beeinflusst wird.

Die induktive Erregung des Senders wird durch die in Fig. 14 und 15 vorgeführten schematisch dargestellten Anordnungen erreicht. Die Schwingungen des Entladestromkreises werden hierbei durch eine Induktionsrolle bezw. durch einen Transformator auf den Sender übertragen |806| und wird hierdurch erreicht, dass sowohl die Schwingungen des primären als auch des sekundären Stromkreises nur sehr schwach gedämpft werden und sich die Schwingungen so abgleichen lassen, dass die Schwingungsamplitude im Sender durch Resonanz bedeutend vergrössert werden kann.

Textabbildung Bd. 316, S. 806

Da die Schwingungen des Senders trotz ihrer hohen Potentiale, wie sich aus den Versuchen von Tesla erweist, physiologisch nahezu unwirksam sind, verschwindet auch die Gefahr einer körperlichen Schädigung und stellen sich auch an die Isolation des Senders viel geringere Anforderungen, indem demselben elektrostatische Ladungen nicht zugeführt werden. Die Schwingungen im Primärkreise werden aber durch mangelhafte Isolierung des Senders überhaupt nicht beeinflusst, wodurch ein vollkommenes Versagen, wie dies beim Marconi'schen Sender vorzukommen pflegt, nahezu ausgeschlossen ist.

Textabbildung Bd. 316, S. 806

Da die Vergrösserung der Resonanz eine günstigere Ausnutzung der Energie des Primärkreises ermöglicht, kann im Vergleiche mit anderen Sendern bei gleichbleibender Energie eine viel intensivere Wirkung erzielt werden.

Durch die geringe Dämpfung der Schwingungen sind auch die Grundbedingungen für eine elektrische Abstimmung zwischen Sender und Empfänger gegeben und wird auch das Gebiet der verwendbaren Schwingungszahlen wesentlich erweitert, was speziell für die Zwecke der Abstimmung einen grösseren Spielraum gewährt.

Eine vermutete Schwierigkeit war, da die Länge der erzeugten Wellen bei diesem Sender eine grössere sein muss, als bei dem Sender von Marconi, dass der Kohärer auf diese Wellen nicht ansprechen werde. Die Voruntersuchungen ergaben jedoch ein äusserst günstiges Ergebnis.

Um bei dieser Gebermethode eine rationelle Ausnutzung der angewendeten Energie zu erreichen, ist es notwendig, dass möglichst alle magnetischen Kraftlinien des primären Kreises die sekundären Wickelungen umgreifen, was durch passende Dimensionierung der Spulen erreicht wird. Da jedoch das freie Geberende mitsamt der Spule, in welcher die Schwingungen erregt werden, sowie deren Umgebung, d. i. den Primärdrähten und den Kondensatoren, ein einziges schwingendes System bildet, wird dessen Amplitude für eine bestimmte Schwingungszahl des primären Kreises ihr Maximum erreichen, und ist auch, da die Dämpfung des Primärkreises bei den zur Verwendung gelangenden grossen Kapazitäten eine verhältnismässig kleine ist, die Resonanzbeziehung eine stark ausgesprochene. Um nun diese Resonanzwirkung voll auszunutzen, müssen die elektrischen Dimensionen für die verschiedenen Geberhöhen und Formen im vornhinein ermittelt werden, da erst bei Zusammenstimmung aller Teile die volle Fernwirkung und eine günstige Energieausnutzung zu erzielen ist.

Textabbildung Bd. 316, S. 806

Die soeben besprochene einfachste Anordnung des Gebers kann in der verschiedensten Weise abgeändert werden. So lassen sich dem Sender Schwingungen bedeutendgrösserer Amplitude zuführen, wenn man, wie dies in Fig. 16 schematisch dargestellt ist, dieselbe Primärschwingung auf mehrere parallel geschaltete Erregerspulen induzierend einwirken lässt. Sind beispielsweise x gleiche Induktionsspulen parallel geschaltet, so verringert sich die ganze Selbstinduktion auf den xten Teil. Um daher an der Schwingungszahl nichts zu ändern, braucht man nur die Kapazität auf das xfache zu erhöhen, wodurch die primäre und zugleich die sekundäre Energie, d. i. die des Senders, in nützlicher Weise auf das xfache erhöht wird.

Dieses Prinzip der induktiven Erregung findet dort, wo es sich um Erzeugung von Schwingungen in einem Hertz'schen Plattenoscillator handelt, Anwendung. Auch hier ist, da Funken und Dämpfung, wie solche durch die elektrostatische Erregung bedingt sind, hinwegfallen, die Möglichkeit einer elektrischen Abstimmung gegeben. Die diesbezügliche Anordnung lässt sich aus Fig. 16 entnehmen.

Textabbildung Bd. 316, S. 806
Textabbildung Bd. 316, S. 806
Textabbildung Bd. 316, S. 806

Es sind aber auch Anordnungen des Senders möglich, bei welchen derselbe direkt, also nicht mehr induktiv erregt wird, und bei welchen trotzdem den gestellten Anforderungen Rechnung getragen ist. Die Hauptformen, wie solche von Braun bereits im Jahre 1898 angegeben wurden, erscheinen in den Fig. 17 bis 19 wiedergegeben. Es handelt sich hierbei hauptsächlich darum, einen Schwingungskreis aus Kapazitäten von solcher Grösse herzustellen, als es sonst die gegebenen Bedingungen, in erster Reihe aber die durch den Sender bestimmte oder sonst gewünschte Schwingungszahl gestatten. Diese Schwingungen entladen sich in einen Schliessungsbogen, an welchen der Sender angelegt ist, wobei auch ein Punkt des Bogens an die Erde angelegt werden kann.

Die Wirkungsweise dieser Anordnungen erklärt sich nun folgendermassen: Bei der Entladung schwankt die elektrische Spannung auf allen Punkten des Schliessungsbogens periodisch hin und her, wobei die Amplitudendifferenz zwischen zwei Punkten, deren Verbindungsstück kapazitätslos ist, von dem Werte der zwischen ihnen gelegenen Selbstinduktion abhängt. Werden nun Wellen in den Sender entsendet, so werden dieselben am Ende desselben reflektiert und versetzen denselben in stehende Schwingungen, wenn deren Periode mit der Eigenschwingung des Senders übereinstimmt. Die hierbei ausgestrahlte Energie wird aus dem Schwingungskreise, wie aus einem Reservoir, nachgeliefert. Da die Schwingungen aus einem solchen mit grossen Kapazitäten ausgerüsteten Kreise erfahrungsgemäss schwach gedämpft sind, ist auch hier der Anforderung schwach gedämpfter Senderschwingungen Rechnung getragen.

Wenn auch die Herstellung einer Erdverbindung nicht ausgeschlossen ist, ergibt sich zu Gunsten der erdlosen Schaltung, wie sie in Fig. 16 vorgeführt wurde, der Vorteil, dass dieselbe auf benachbarte Telephonstationen nicht störend einwirkt.

Dass sich eine weitere Reihe von Kombinationen und Variationen dieser Sender ausgestalten lassen, ist selbstredend, wie denn auch Braun eine stattliche Anzahl derselben zur Veröffentlichung brachte. Auf deren Reproduktion wird jedoch, als mit dem eigentlichen Prinzipe nur in losem Zusammenhange stehend, verzichtet.

Um eine konstante Wirkung zu erzielen, ist es notwendig, dem Erregerstromkreise bezw. den in denselben |807| eingeschalteten Kondensatoren oder Flaschen stets neue Energie zuzuführen oder dieselben zu laden, was durch eine beliebige Elektrizitätsquelle, zumeist durch einen Induktor oder einen Wechselstromtransformator erfolgt. Die Anordnung, welcher sich dermalen bei den Versuchen in Cuxhaven bedient wird, ist in den Fig. 20 und 21 vorgeführt, wobei Fig. 20 die Sender- und Fig. 21 die Empfängeranordnung darstellt. In denselben ist die Stromquelle mit s, die Funkenstrecke mit f, die Flaschenbatterien mit b, die Primärwickelung des Transformators für die Wellenströme mit p1, die Sekundärwickelung mit p, die Senderstange mit g und die Auffangstange des Empfängers mit a, der Kohärer mit k, das Empfangsrelais mit r und die in den Lokalstromkreis geschaltete Batterie mit x bezeichnet. Wie sich aus den Darstellungen ergibt, ist sowohl der Sender als der Empfänger nicht geerdet, sondern vielmehr in der Form eines Hertz'schen Plattenoscillators ausgebildet, wobei die Sender- bezw. Auffangstange den einen Flügel und eine Blechtafel q von etwa 2 qm und einer Kapazität von 0,0004 Mf. den zweiten Flügel bildet. Die Uebertragung der einlangenden Wellen auf den eigentlichen Empfänger oder Kohärer erfolgt, ähnlich wie dies bereits Lodge vorher in Vorschlag gebracht hat, gleichfalls durch induktive Uebertragung und stellt der Kohärerstromkreis gleichfalls einen vollkommenen Plattenoscillator, jedoch ohne Funkenstrecke dar. Die Blechflügel q q1q2 dieser Oscillatoren sind vollkommen isoliert aufgehängt. Auffang- und Senderstange sind je 40 m hoch, und entspricht dies genau 1/4 der entsendeten Wellenlängen. Hierdurch wird eine gute Resonanz zwischen Sender und Empfänger erzielt und die Wirkung dementsprechend vergrössert.

Textabbildung Bd. 316, S. 807

Als Neuerung ist anzusehen, dass auch im Empfangsstromkreis Flaschenbatterien eingestellt sind. Für den Sender kommen etwa 64 Flaschen zur Verwendung. Der zur Verwendung gelangende Kohärer weicht in seiner Anordnung etwas von den sonst im Gebrauche stehenden ab. Derselbe ist in Fig. 22 zur Anschauung gebracht.

Textabbildung Bd. 316, S. 807

Auf die Hartgummihülse h sind zwei Metallfassungen aufgesetzt, in welche ein Muttergewinde zur Aufnahme der beiden Stahlschrauben s1 und s2 eingeschnitten ist. Eine dritte seitliche Stahlschraube s dient zum Festklemmen der Schraube s1 nach erfolgter Einstellung derselben. Als frittendes Pulver wird zertrümmerter Stahl, welcher sich nach den vorhergehenden Versuchen als das geeignetste Material für die in Rede stehenden Zwecke erwiesen haben soll, verwendet. Diese Anordnung ermöglicht eineäusserst genaue Einstellung des Kohärers auf jede gewünschte Empfindlichkeit. Die von dem Kohärer abgehenden Drähte stehen hierbei nicht direkt mit den beiden Kontaktschrauben in Verbindung, sondern werden indirekt, wie sich dies aus Fig. 23 ergibt, durch auf die Fassungen aufsitzende Klemmen mit denselben leitend verbunden. Dieser Kohärer bedarf ebenso wie alle Kohärer mit Metallpulver zur Entfrittung einer leichten Erschütterung, weshalb in den Morse-Stromkreis ein Klopfer in der bekannten, aus Fig. 22 ersichtlichen Weise eingeschaltet wird. Der Morse-Apparat ist in Fig. 22 mit Mo und der Klopfer mit Kl und die Lokalbatterie mit y bezeichnet.

Textabbildung Bd. 316, S. 807
Textabbildung Bd. 316, S. 807

Es erübrigt, nachdem das Prinzip der neuen Anordnung im wesentlichen klargelegt erscheint, nur mehr noch, auch einige Daten über die praktische Seite dieser Neuerungen zu bringen. Trotzdem die Versuche noch nicht als abgeschlossen betrachtet werden können, lassen die bisherigen Ergebnisse der Erprobung dieser Art von drahtloser Telegraphie Vielversprechendes für die Zukunft erhoffen.

Die Vorteile der induktiven Erregung und die hierdurch erzielte Verbesserung in der Ausnutzung der primären Energie lassen sich aus dem in nachstehender Tabelle durchgeführten Vergleiche mit dem Marconi-Sender am besten ersehen.


Strom im Induktor
Relative elektromagnetische Energie
Marconi-Schaltung Induktive Erregung
2 Ampère 8 26
2½ „ 10 40
4 „ 10 55
6 „ 10 62

Nach diesen Angaben zeigt sich, dass bereits die anfängliche Energie bei der induktiven Erregung bedeutend grösser ist als bei der direkten Erregung, und dass dieselbe fortwährend ansteigt, während die dem Marconi-Sender zugeführte Schwingungsenergie bald ihre Grenze erreicht, und eine Vergrösserung der primären Energie über eine gewisse Grenze auf die Wirkung ohne Einfluss bleibt. In der zweiten Tabelle sind die Ergebnisse der Parallelversuche gegen die Marconi-Schaltung verzeichnet. Die Masthöhen waren hierbei 29 und 31 m. Alle mit der beschriebenen induktiven Erregung versendeten Zeichen kamen bei gut dimensionierten Apparaten an, während bei der Marconi-Schaltung von etwa 450 Zeichen kein einziges von der Beobachtungsstation beobachtet werden konnte, trotzdem die Energiezufuhr bis zur äusserst erreichbaren Grenze getrieben wurde und die übrigen Bedingungen strenge gleich gehalten wurden.

Erreichte
Entfernung
(e)

Masthöhen
Produkt (p)
der
Masthöhen
Relative
Tragweite
km m m

Methode
der induk-
tiven
Ladung
Silvana-Kugel-
bake
Elbe I-Kugel-
bake
Helgoland-Ku-
gelbake

32,0

32,0

63,0

15,0

30,0

31,0

29

29

29

435

870

900

74

37

69

Marconi-
Geber
Borkum-Borkum-
Feuerschiff
Nordamerikan.
Kriegsmarine

32,0

13,5

40,0

13,5

38

39

1520

526

21

25

Zu diesen Angaben sei nur noch erläuternd bemerkt, dass das Produkt der Masthöhen annähernd der erreichbaren Entfernung proportional sein soll.

Die diesem Vergleiche zu Grunde gelegte Regel für |808| die Berechnung der Tragweite kann jedoch nur als eine annähernde bezeichnet werden. Es ist jedoch aus den angeführten Zahlen zweifellos zu ersehen, dass die Tragweite des Braun'schen Senders trotz eines unempfindlichen Empfängers diejenige des Senders von Marconi, für welchen ein empfindlicherer Empfänger zur Anwendung gelangte, um etwa das 2½fache übertrifft, was mit Rücksicht darauf, dass die Einrichtung sicher noch nicht auf dem Höhepunkte der Entwickelung angelangt ist, sicher einen bedeutenden Schritt nach vorwärts bedeutet.

Die Ausgangspunkte für die Weiterentwickelung und Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Methode sind bereits gegeben, indem man die ausgestrahlte Energie dadurch steigern kann, dass man mehrere Primär- und ebenso die Sekundärspulen parallel schaltet und gleichzeitig die Kapazität der Kondensatoren erhöht. Auch lassen sich richtig dimensionierte Apparate in Reihe schalten und hierdurch die Spannungen ebenfalls erhöhen.

Durch die hierbei stattfindende Entladung von Kondensatoren in Induktionsspulen, die den Sender entweder direkt speisen oder ihre Energie auf den funkenlosen Sender induktiv übertragen, werden nicht nur sehr reine, schwach gedämpfte Schwingungen erzeugt, sondern es gelangen hierbei unzweifelhaft auch lange elektrische Wellen zur Ausstrahlung in den Raum. Hierdurch sind aber auch wieder alle Anhaltspunkte für eine abgestimmte Telegraphie gegeben. Da die Wellen den Empfänger längere Zeit hindurch anregen, wie schnell verlaufende Schwingungen, entstehen, wie sich experimentell nachweisen lässt, sehr scharf ausgesprochene Resonanzen. So leuchtet eine Geissler-Röhre in einem auf grössere Entfernung durch Maschenentladung erregten Kreise hell auf, sobald derselbe abgestimmt war. Es lässt sich nun darauf, wenn man die Masche durch einen Kohärer ersetzt, eine abgestimmte Telegraphie aufbauen, allein da sich eine derartige Einrichtung äusserst empfindlich gegen äussere Einflüsse erweist und auch der Resonanzbezirk noch nicht mit der nötigen Schärfe abgrenzen lässt, wurde die Lösung derAufgabe in anderer Weise durchzuführen gesucht. Die hierbei zur Anwendung gelangenden Mittel bestehen darin, abzustimmen und gleichzeitig die Empfänger Wirkung zu erhöhen. Sieht man davon ab, die Energie, die ein Empfänger aufnimmt, so gross als möglich zu machen, und wird die vom Empfänger angesammelte Energie als gegeben betrachtet, so muss das Bestreben dahin gehen, die einlangende Energie auf den empfangenden Apparat so zu konzentrieren, dass sie demselben möglichst ganz zu gute kommt. Dies lässt sich nun in ähnlicher Weise wie bei den Lichtwellen, deren Energie beispielsweise in den Sammellinsen konzentriert werden kann, erreichen. Durch diesbezügliche eingehende Versuche wurde nun nachgewiesen, dass die elektrische Energie, die den Empfänger passiert, auf den zwanzig- und mehrfachen Wert konzentriert werden kann. Die Empfangsapparate lassen sich nun auf eine gegebene Schwingung ausserordentlich scharf abstimmen und vermögen schon sehr geringe Aenderungen der Abstimmung die in den Empfangsapparaten konzentrierte Energie wesentlich herabzusetzen, so dass der Empfänger nicht mehr auf dieselbe anzusprechen vermag. Damit ist auch das Problem der Multiplextelegraphie gelöst und können mehrere Depeschen, die von verschiedenen Wellenlängen herrühren, durch denselben Empfängerdraht den entsprechend abgestimmten Empfängern zugeführt und sohin auch gleichzeitig aufgenommen werden.

Wenn nun auch durch diese das eingehendste Studium und gründliche Kenntnis der Gesetze der Wellenbewegung bezeugenden Versuche noch nicht das Endziel erreicht ist, und mit Rücksicht auf die kurze Dauer der Versuche und die trotz allen Entgegenkommens der massgebenden Kreise sich entgegenstemmenden Hindernisse auch nicht erreicht werden konnte, so sind dieselben als eine bedeutende Etappe zur endlichen Erreichung des anzustrebenden Zieles einer allen billigen Anforderungen Rechnung tragenden drahtlosen Telegraphie zu bezeichnen, indem die Wege gebahnt sind, auf welchen sich die weiteren Forschungen zu bewegen haben werden.

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