MKL1888:Chronoskōp

Chronoskōp (auch Chronogrāph, griech.), ein Instrument zum Messen sehr kleiner Zeitteile, welches im engern Sinn C. heißt, wenn die Zeit unmittelbar durch den Apparat angegeben wird, z. B. durch eine Uhr, einen Stift etc., und Chronograph, wenn die Dauer der zu untersuchenden Erscheinung aus der

Fig. 1.

Wheatstones Chronoskop.

bekannten Dauer einer andern, welche gleichzeitig mit jener auftritt, berechnet wird. Das erste C. ließ die preußische Artillerieprüfungskommission im J. 1838 anfertigen. Der bald darauf (1840) von Wheatstone angegebene Apparat beruht darauf, daß ein Uhrwerk genau beim Beginn der zu messenden kurzen Zeit in Bewegung gesetzt und mit dem Ablauf der Zeit wieder arretiert wird. Dies erreicht man auf folgende Weise. Mit dem einen Pol einer elektrischen Batterie A (Fig. 1) ist ein Elektromagnet B verbunden, dessen Anker b, solange er angezogen wird, ein Uhrwerk C hemmt. Erlischt die Kraft des Magnets, so zieht eine Feder den Anker ab, und das Uhrwerk kommt in Gang, bis der Magnet von neuem wirkt. Nun läuft ein Draht c von der Batterie dicht vor der Mündung des Geschützes vorbei zum Elektromagnet und schließt mithin den Strom. Feuert man das Geschütz ab, so zerreißt der Draht, das Uhrwerk kommt in Gang. In dem Moment aber, wo die Kugel das Ziel berührt, stellt ein Metallstückchen E die Verbindung zwischen zwei Drähten c′ und a her, von denen der eine zur Batterie, der andre zum Elektromagnet führt. Dadurch wird der Strom von neuem geschlossen und das Uhrwerk arretiert. Man kann dann unmittelbar die Zeit ablesen, welche die Kugel zum Durchlaufen der Strecke brauchte. Dieser Apparat enthält einige Fehlerquellen, welche in der von Hipp angegebenen Konstruktion vermieden sind. Hipps Apparat (Fig. 2) besteht aus einem Uhrwerk C

Fig. 2.

Hipps Chronoskop.

mit zwei Zifferblättern, welche Hundertstel und Tausendstel einer Sekunde angeben und durch einen Elektromagnet außer Verbindung mit dem immerfort gehenden Uhrwerk gesetzt werden, sobald der Strom geschlossen wird. Wird aber dieser Strom geöffnet, so kommen die Zeiger auch wieder in Verbindung mit dem Uhrwerk und bewegen sich weiter. Um z. B. die Fallzeit zu messen, geht der Draht von der Kette zuerst um das Hufeisen der Uhr, dann zu einem Galgen F an zwei Federn e und i, zwischen denen die metallene Fallkugel k sitzt, und dann zur Kette zurück. Von den beiden letzten Drahtteilen gehen indes auch Zweige zu zwei Teilen eines Brettes B unter dem Galgen, die zwei sich nahezu berührende Metallstreifen m und n tragen. Der Strom ist in diesem Fall oben an der Kugel geschlossen, an dem Doppelbrett nicht; sobald aber die Kugel durch einen Druck auf f fällt, wird der Strom geöffnet und erst wieder geschlossen, wenn die Kugel auf das Brett schlägt und dadurch die Metallstreifen in Berührung bringt. Die auf den Zifferblättern abgelesene Zeit ist die Fallzeit. Nach dem Vorgang von Siemens hat Martin de Brettes ein C. angegeben, welches wesentlich aus einem mit chemisch präpariertem Papier umspannten Metallcylinder besteht, um welchen ein Platinstift rotiert, der den Anfang und das Ende der zu beobachtenden Erscheinung dadurch markiert, daß in diesen Augenblicken die Kette für eine Induktionsspirale geöffnet wird, wodurch zwischen Cylinder und Markierstift jedesmal ein Induktionsfunke überspringt, der das Papier durchbohrt und so die zu untersuchenden Phasen der Erscheinung durch kleine Punkte markiert. Durch eine sehr sinnreiche Vorrichtung wird ermöglicht, mittels dieses Apparats die Geschwindigkeit des Geschosses an verschiedenen Stellen seiner Bahn zu untersuchen. Die Kugel berührt nämlich während ihres Laufs mehrere Ziele, welche bei der Berührung die Kette für die Induktionsspirale öffnen; aber gleichzeitig wirken diese Ziele noch auf eine andre Kette, welche den mit Papier umspannten Metallcylinder parallel zu seiner Achse verschiebt, so daß die durch den Stift hervorgebrachten Marken nicht in Einer Linie erscheinen.

Zu der zweiten Klasse der Chronoskope gehört der von Pouillet 1844 angegebene Apparat; er beruht darauf, daß die Größe des Ausschlags einer Multiplikatornadel, welchen ein an der Nadel vorübergehender Strom bewirkt, abhängig ist von der Stärke dieses Stroms, aber auch von der Zeit, während welcher er auf die Nadel wirkt, wenn dieselbe überhaupt nur klein ist. Aus dem unter verschiedenen Umständen erfolgenden Ausschlag kann man also auf die Zeit schließen, wenn immer ein gleichstarker Strom angewandt wird und das Verhältnis zwischen Zeit und Ausschlag bekannt ist. Bei Anwendung dieses Verfahrens auf ballistische Versuche hat man daher die Anordnung getroffen, daß ein galvanischer Strom, in welchen ein Multiplikator eingeschaltet ist, durch die den Lauf des Geschützes verlassende Kugel geschlossen und erst in dem Moment wieder geöffnet wird, in welchem die Kugel ihr Ziel erreicht. Diese Methode ist in der von Helmholtz ihr gegebenen Vervollkommnung die exakteste von allen; sie erfordert aber sehr gute Apparate, eine isolierte oder feste Aufstellung derselben und geübte Beobachter. Für die Praxis eignet sich daher besser das von Navez angegebene Verfahren, welches darauf beruht, die Wirkung der Schwerkraft auf einen frei (oder über eine schiefe Ebene) fallenden Körper oder auf ein Vertikalpendel genau auf die Zeit zu beschränken, während welcher das Geschoß einen bestimmten Teil seiner Bahn durchfliegt. Der Navezsche Apparat, als elektroballistisches Pendel bekannt, besteht aus einem Pendel, mit welchem mittelbar ein auf einer Kreisteilung laufender Zeiger verbunden ist. Das Pendel wird bis auf den Anfangspunkt seiner Bewegung erhoben und in dieser Stellung, bei welcher der Zeiger auf Null zeigt, durch einen Elektromagnet festgehalten. Wird nun, etwa durch die den Lauf verlassende Kugel, der den Elektromagnet umkreisende Strom geöffnet, so fällt das Pendel und durchläuft seinen Schwingungsbogen, und mit ihm bewegt sich der Zeiger. Sobald aber die Kugel das Ziel berührt, schließt sie einen Strom und erregt dadurch einen Elektromagnet, dessen Anker als Hemmapparat wirkt und den Zeiger sofort arretiert. Dieser ergibt dann genau den von dem Pendel durchlaufenen Weg, aus welchem sich auf die Zeit schließen läßt. Dieser sehr praktische Apparat, welcher freilich manche Fehlerquellen und Unsicherheiten einschließt, ist durch den belgischen Obersten Leurs vereinfacht worden. Ein neues, von Le Boulengé („Mémoire sur un chronographe électro-ballistique“, 1864, und „Description et l’emploi du chronographe Le Boulengé“, 1869; vgl. Kuhn, Über den elektroballistischen Chronographen von Le Boulengé, in Dinglers „Polytechnischem Journal“, Bd. 179) angegebenes C. steht dem Apparat von Navez sehr nahe und kann als elektromagnetischer Fallapparat für ballistische Zwecke bezeichnet werden. Man berechnet das zu bestimmende Zeitintervall nach den bekannten Gesetzen aus der während desselben zurückgelegten Fallhöhe. Der Apparat enthält einen durch einen Elektromagnet gehaltenen Metallstab mit Papierhülse, welcher in einem gegebenen Moment frei herabfällt, außerdem einen zweiten gleichfalls von einem Elektromagnet gehaltenen Fallkörper, welcher im Fall eine Feder auslöst und dadurch einen scharfen Stahlmeißel gegen die Papierhülse des fallenden Stabes drückt, so daß auf der Hülse ein Strich gemacht wird. Unterbricht man die zu den beiden Elektromagneten laufenden Ströme durch einen Ausschalter gleichzeitig, so fallen beide Fallkörper in demselben Zeitpunkt herab, und der Apparat ist so eingerichtet, daß dann von dem zweiten Körper die Feder in dem Moment ausgelöst wird, in welchem der untere Teil des fallenden Stabes bei dem Meißel vorbeigeht. Beim Gebrauch des Apparats durchschlägt die Kugel zuerst den zum Elektromagnet des Stabes führenden Draht und, nachdem sie eine weitere Strecke ihres Wegs zurückgelegt hat, den Draht, welcher zum Elektromagnet des zweiten Fallkörpers führt. Der Metallstab wird also zuerst fallen, und der Meißel, welcher durch den fallenden zweiten Körper in Bewegung gesetzt wird, trifft den Stab in seinem obern Teil. Es ist dann leicht aus dem Abstand der Striche, d. h. aus dem Unterschied der Fallhöhen, die Zeit zu berechnen, in welcher das Geschoß die Strecke zwischen beiden Drähten durchlief. Vergleichende Versuche haben ergeben, daß die Resultate bei diesem Apparat viel besser untereinander übereinstimmen als bei dem von Navez; indes birgt er immer noch manche Fehlerquellen, und der Umfang, innerhalb dessen von dem Apparat die Zeitangabe gemacht wird, beträgt höchstens 0,5 Sekunden. Diesen Übelstand suchte Le Boulengé dadurch zu vermeiden, daß er das auf elektromagnetischem Wege geregelte Ausfließen einer Flüssigkeit als C. benutzte, indem er die Zeit aus dem Gewicht der Ausflußmenge bestimmte, welche er während der zu messenden Intervalle erhalten hatte (elektrischer Klepsyder). Mittels des Chronographen von Bashforth, bei welchem, ähnlich dem Apparat von Martin de Brettes, ein sich drehender Cylinder und ein Markierstift die Hauptrolle spielen, kann die Geschwindigkeit des Geschosses an vielen Stellen seiner Bahn bestimmt werden. Der Chronograph von Noble mißt die Geschoßgeschwindigkeit innerhalb des Rohrs; in die Wandung des Geschützrohrs werden nämlich eine Reihe von Cylindern senkrecht zur Geschützachse so eingeschraubt, daß sie bis in die Seele hineinragen und hier mit Scharnierklappen versehen werden können. Das Geschoß drückt auf seinem Lauf eine Klappe nach der andern nieder, zerschneidet auf diese Weise in jedem Cylinder einen Draht und unterbricht dadurch ebenso viele galvanische Ströme, welche zu zeichengebenden Apparaten in Beziehung stehen. Außer zu ballistischen Zwecken dienen die Chronographen in passender Abänderung auch zu astronomischen Zwecken und besonders zu Längenbestimmungen. Man hat mit denselben die Messung ungemein kurzer Zeiten möglich gemacht; Glöseners Apparat gestattet z. B. die Messung von 1/10000 und die Schätzung von 1/100000 Sekunde; mit dem Apparat von Schulz und Lissajous soll sogar 1/400000 Sekunde gemessen werden können. Vgl. die Werke über angewandte Elektrizitätslehre von Kuhn, Du Moncel und Glösener sowie Upmann, Das Schießpulver etc. (in Bolleys „Handbuch der chemischen Technologie“, Bd. 6, Braunschw. 1874)