Van Rysselberghe's Universalmeteorograph. Mit Abbildungen auf Taf. IV [d/1]. Van Rysselberghe's Universalmeteorograph. Professor Van Ryßelberghe in Ostende hat einen einfachen, genauen, sehr sinnreichen und verhältnißmäßig billigen Apparat erdacht, welcher in nahezu stetiger Weise die Angaben einer großen Anzahl meteorologischer Instrumente aufzuzeichnen vermag, von welcher Beschaffenheit (ob mit Zeiger versehen, oder mittels einer Quecksilbersäule functionirend) auch letztere und ob dieselben nahe oder in größerer Entfernung von dem eigentlichen Registrirapparate aufgestellt seien. Was an diesem Registrirapparate auffällt undnnd ihn von allen bisher construirten unterscheidet, ist, daß derselbe die meteorologischen Curven auf Metall gravirt und auf diese Weise eine durch den Apparat selbst gravirte und producirte Platte liefert, von welcher man durch den Druck beliebig viele Abzüge erhalten kann. Besonders zu beachten ist ferner, daß ein einziger Stahlgriffel, der durch einen Elektromagneten bewegt wird, nach einander auf einer und derselben Metallplatte die Ordinaten sämmtlicher Curven zeichnet. Der Registrirapparat bedarf weder einer besonderen Construction des die ursprünglichen Angaben liefernden Instrumentes, noch eines Regulators von einer speciellen Construction; die erste beste Uhr kann zur Ingangsetzung dieses Apparates verwendet werden. Die die ersten Angaben liefernden Instrumente (wie die Uhr) sind ganz frei, sich selbst überlassen; man verlangt von ihnen keine Arbeitsleistung, indem alle mechanischen Bewegungen durch ein Gewicht oder eine bewegende Feder, welche man von Zeit zu Zeit aufzieht, bewirkt werden. Im Folgenden sind die Principien, welcher der Construction des neuen Meteorographen zu Grunde liegen, nach der in der Oesterreichischen Zeitschrift für Meteorologie, 1875 Nr. 4 vom Erfinder gegebenen Beschreibung dargelegt. Ein verticaler Cylinder C (Figur 10), der durch ein (in der Zeichnung nicht sichtbares) Uhrwerk bewegt wird, führt von Zeit zu Zeit, und zwar in gleichen Intervallen, eine vollständige Umdrehung um seine Achse aus; d.h. wenn der Meteorograph von 10 zu 10 Minuten registriren soll, so ist das Uhrwerk so eingerichtet, daß zur vollen Stunde der Cylinder sich langsam und regelmäßig um seine Achse zu drehen beginnt, zu dieser Umdrehung etwa eine Minute braucht, hierauf stehen bleibt und in dieser Ruhelage die übrigen 9 Minuten verbleibt. Beim Eintritte der 10. Minute setzt sich das Instrument neuerdings in Bewegung, der Cylinder führt eine zweite Umdrehung um seine Achse aus, um hierauf wieder stehen zu bleiben u.s.f. Vor dem Cylinder, getragen von einem mit einer Schraubenmutter versehenen Messingstücke E, durch welches die Schraubenspindel V hindurchgeht, befindet sich ein Elektromagnet, dessen Anker mit einem Stahlgriffel versehen ist, während die Oberfläche des Cylinders von einer sehr dünnen Kupferplatte umhüllt ist, welche Platte mit dem fetten Firniß der Kupferstecher (Kupferstechergrund) überzogen ist. In der Ruhelage, wenn kein Strom durch die Windungen des Elektromagneten hindurchgeht, wird der Stahlgriffel in einiger Entfernung von dem Cylinder festgehalten; wenn aber der Cylinder in Rotation begriffen ist und ein längere oder kürzere Zeit andauernder Strom durch die Drahtwindungen hindurchgeht, wird der Griffel gegen die Oberfläche des Cylinders gedrückt und zeichnet auf demselben eine längere oder kürzere Linie, welche durch ihre Länge die Angabe irgend eines meteorologischen Instrumentes registriren kann. Wenn es sich nämlich darum handelt, die Lage einer Quecksilberoberfläche, z.B. die Höhe des Meniscus im offenen Schenkel eines Heberbarometers mittels des Registrirapparates zu bestimmen, so bringt man oberhalb dieser Oberfläche eine Platinsonde S an und benützt irgend ein mechanisches Hilfsmittel, um zu bewirken, daß die rotirende Bewegung des Cylinders der Sonde eine geradlinige Bewegung gegen die Oberfläche des Quecksilbers ertheile. Man befestigt z.B. an der Achse des Cylinders einen gezahnten Sector A und bringt tangential zur Peripherie des Sectors ein Zahnrad M₃ an, welches seinerseits eine Rolle trägt, die in der Höhlung ihrer Peripherie das Ende eines die Sonde tragenden dünnen Stahldrahtes aufnimmt. Setzt man das Quecksilber mit einem der Pole der Batterie in Verbindung, während der andere Pol mit der Sonde leitend verbunden ist und die Spiralen des Elektromagneten in die Stromleitung eingeschaltet sind, so wird jedesmal, wenn der Cylinder eine Rotation um seine Achse ausführt der Sector A dem Zahnrad M₃ begegnen und der Stahldraht, indem er sich von der Rolle abwickelt, der Sonde gestatten, sich gegen den Meniscus hin zu bewegen und früher oder später mit ihm in Berührung zu kommen. Da im Augenblicke, wo der Contact erfolgt, der Strom durch die Drahtwindungen geschlossen ist, so wird der Griffel gegen die bewegliche Cylinderoberfläche gepreßt und gravirt auf derselben eine Linie, bei welcher die Lage des Anfangspunktes offenbar von der Höhe der Quecksilberoberfläche abhängig ist. Befindet sich dieses Niveau in einer höheren Lage, so wird die Sonde dasselbe früher erreichen und die Linie wird länger sein; befindet sich das Niveau tiefer, so wird der Stromschluß später erfolgen und die Linie wird kürzer ausfallen; denn diese Linie und der elektrische Strom, welche zu verschiedenen, von der Lage der Quecksilberoberfläche abhängigen Zeitpunkten ihren Anfang nehmen, hören an einer bestimmten, dem Nullpunkte der Scale entsprechenden Stelle auf, wie wir dies später sehen werden. Der Sector A wird, nachdem er das Zahnrad M₃ erfaßt hat, das letztere um einen Bogen drehen, welcher an Länge mit jenem des eigenen Umfanges übereinstimmt; sobald aber der Sector das Zahnrad frei läßt, folgt dieses dem Zuge einer Gegenfeder R und kehrt sammt der Sonde in die ursprüngliche Lage wieder zurück. Bemerken wir ferner, daß der Sector A gegen das Ende seiner Bewegung dem an der Schraubenspindel V befestigten Zahnrade H begegnet, dessen Umdrehung bewirkt, daß der Stahlgriffel nach jeder Rotation des Cylinders um eine kleine Größe parallel zur Achse desselben sich nach abwärts verschiebt und so in Bereitschaft ist, bei der nächstfolgenden Umdrehung eine neue Linie, ein wenig unterhalb der zuletzt gezeichneten, hervorzubringen. Diese an sich sehr einfachen Einrichtungen scheinen beim ersten Anblick nichts als die Umkehrung eines zuerst von Wheatstone aufgestellten und später von Secchi und Theorell benützten Grundsatzes zu sein. Bei näherer Betrachtung der von mir gewählten Einrichtungen dürften sie jedoch mehrfache und nicht unbedeutende Vorzüge besitzen. In der That haben: 1. die Apparate Wheatstone's und Secchi's eine allgemeinere Anwendung wohl deshalb nicht gefunden, weil die Sonde, welche in denselben ebenfalls vorkommt und die, indem sie die Quecksilberoberfläche berührt, den galvanischen Strom schließt, bei dem Heraustreten aus dem Quecksilber diesen Strom unterbricht, so daß in diesem Augenblicke ein Unterbrechungsfunken überspringt, welcher durch die an der Oberfläche des Quecksilbers eintretende Oxydation die Instrumente in sehr kurzer Zeit unverwendbar macht. Bei der von mir getroffenen Einrichtung läßt sich dieser sehr störende Uebelstand auf eine sehr einfache Weise vermeiden. Zu diesem Behufe ist ein Theil des getheilten Kreises D in eine Holzscheibe aDb eingelassen, welche in ihrer Mitte an der Achse des Cylinders befestigt ist; auf dieser Scheibe gleiten mit einiger Reibung die Schleifcontactfedern F₁, F₂. So lange diese Contactfedern isolirt sind, ist der Strom unterbrochen, d.h. der Strom kann nur circuliren, wenn die Federn den metallischen Kreis berühren. Dies erfolgt aber nur in der Zeit von dem Augenblicke, wo der Sector das Zahnrad erfaßt, bis zu jenem, wo er nahezu im Begriffe ist, dasselbe frei zu lassen. Bevor jedoch das Zahnrad frei wird, somit bevor die Sonde aus dem Quecksilber austritt, endet der Metallkreis, auf welchem die Contactfedern schleifen, der Strom ist unterbrochen und der Griffel hört auf zu graviren. Da diese Unterbrechung der Leitung bei den auf einander folgenden Umdrehungen des Cylinders stets an derselben Stelle stattfindet, so folgt daraus, daß die Enden der durch den Stahlgriffel gravirten Linien sich sämmtlich in einer Geraden (in einer der Erzeugenden der Cylinderfläche) befinden, welche Gerade den Nullpunkt der Scale bestimmt und jederzeit die mathematische Präcision dieser Art der Registrirung zu verificiren gestattet. 2. Nehmen wir an, die größte Amplitude der Schwankungen der zu beobachtenden Quecksilberoberfläche betrage 50mm, so wird man die Verhältnisse der Durchmesser von A, von M₃ und von N in der Weise wählen müssen, daß die Sonde sich während der Zeit, wo die Contactfeder F₂ über den Bogen ab gleitet, sich um 50mm nach abwärts bewege, und wenn man nun in diesen Bogen fünfzig Theilstriche etwas tiefer als gewöhnlich eingravirt, so wird der Apparat mit einer Gradeintheilung versehene Diagramme liefern, welche mit den Vorzügen der graphischen Methode noch die Bequemlichkeit der numerischen Angaben verbinden. Ist nämlich der Bogen D eingetheilt, so tritt eine Stromunterbrechung jedesmal ein, wenn die Contactfeder über einen Theilstrich hinweggleitet, und der Stahlgriffel wird, anstatt continuirliche Linien von einer durch die Angaben des beobachteten Instrumentes bestimmten Länge zu liefern, eine Folge von kurzen, durch kleine Unterbrechungen getrennten Linien hervorbringen. Jede dieser kurzen Linien wird einem Theilstrich der Scale, d.h. in dem betrachteten Falle, einer Quecksilberhöhe von 1mm in der Röhre des Apparates, dessen Angaben registrirt werden sollen, entsprechen. 3. Ohne der Genauigkeit der Aufzeichnungen und der Empfindlichkeit des Zeichengebers (d.h. des Apparates, welcher die zu registrirenden Angaben liefert, z.B. ein Quecksilberbarometer oder ein Holosterique, ein Quecksilber- oder ein Metallthermometer u.a.) Eintrag zu thun, kann man nach Belieben die Theilstriche der Scale für die Aufzeichnungen einfach dadurch vergrößern oder verkleinern, daß man den Durchmesser des Zeichnungscylinders verändert. Wenn nämlich dieser Durchmesser derart gewählt ist, daß auf der Oberfläche des Cylinders ein Bogen wie ab eine Länge von 50cm hat, so ist es klar, daß jeder Millimeter Quecksilberhöhe in der Röhre in der Zeichnung durch eine Linie von der Länge eines Centimeter dargestellt sein wird, so daß die Ablesung zehnmal leichter ist und zwar, ohne die Empfindlichkeit und die Genauigkeit des Zeichengebers irgendwie zu vermindern. 4. Wenn es sich darum handelt, die Angaben eines Thermometers (mit offener Röhre) zu registriren, so ist es wichtig, die Sonde in dem Augenblicke festzuhalten, wo sie die Quecksilbersäule berührt; denn, wenn sie bei jeder Aufzeichnung um eine merkliche Größe hineintauchen würde, so ergäbe sich daraus schließlich eine vollständige Trennung der Quecksilbersäule. Dr. Theorell hat bereits diese Aufgabe gelöst, aber ich glaube, daß eine sehr einfache Einrichtung genügt, um zu demselben Resultate zu gelangen. Das Zahnrad, welches den Draht der Sonde festhält, ist zu diesem Behufe an einem beweglichen Hebel aus weichem Eisen befestigt, welcher den Anker eines Elektromagneten bildet. In der Ruhelage hält der drehbare Hebel das Rad in der Ebene des Sectors; aber in dem Momente, wo die Sonde das Quecksilber berührt, geht der Strom nicht blos durch die Drahtspulen des Stahlgriffels, sondern auch durch den Elektromagneten des Hebels hindurch; indem dieser dann das Zahnrad in die Höhe hebt, bringt er dasselbe außer Eingriff und drückt es gegen zwei Federn mit rauher Oberfläche, und hält dasselbe in dieser Lage unbeweglich fest bis zu dem Zeitpunkte, wo der Strom in a unterbrochen wird. Sobald dies eintritt, sinkt der Hebel herab, die Sonde kehrt zu ihrer ursprünglichen Lage zurück, und der ganze Apparat verharrt im Zustande der Ruhe bis zu der nächstfolgenden Registrirung. Bei Beobachtung dieser Vorsichtsmaßregeln und wenn man darauf achtet, das Quecksilber nicht mit dem positiven, sondern mit dem negativen Pole in Verbindung zu bringen, bemerkt man nicht die leiseste Spur einer Oxydation, wie man sich durch den Anblick eines Instrumentes überzeugen kann, welches nunmehr seit zwei Jahren functionirt. Das Quecksilber bewahrt seinen vollen Glanz, und was noch bemerkenswerth ist, ein verunreinigter Meniscus wird nach einiger Zeit wieder rein, wenn die galvanische Leitung auf die eben empfohlene Weise hergestellt worden ist. 5. Meine Registrirmethode ist ebenfalls anwendbar auf alle Zeigerinstrumente. Es sei A (Fig. 11) der Index des Zählwerkes eines Anemometers nach Robinson; die Zahl der Zähne der Räder des Zählapparates sei derart berechnet, daß in dem Zeitintervall zwischen zwei auf einander folgenden Registrirungen und bei den heftigsten vorkommenden Winden dieser Zeiger niemals die ganze Peripherie durchlaufe, sondern immer nur einen der mittleren Geschwindigkeit des Windes in diesem Intervalle proportionalen Bogen beschreibe. Der Index, mit sanfter Reibung auf der Achse festgehalten, sei mit einem der Pole der Batterie in Verbindung, während der andere Pol mit einem Knopfe oder Ansatz B communicirt, der auf einem Zahnrade M₂ befestigt ist, welches concentrisch mit der Rotationsachse des Zeigers und tangential zur Peripherie des Sectors A (Fig. 10) angebracht ist. Man sieht sogleich, daß das Ansatzstück B, wenn der Sector das Zahnrad M₃ erfaßt, mit dem Zeiger in Berührung kommen und der Stahlgriffel von dem Augenblicke dieser Berührung an eine Linie auf der Oberfläche des Cylinders zeichnen wird, wobei die Länge dieser Linien offenbar der mittleren Windgeschwindigkeit proportional sein wird. Man sieht auch, daß das Ansatzstück, indem es den Zeiger vor sich her bewegt, denselben nach jeder Registrirung auf den Nullpunkt zurückführt. Die Aufzeichnung der Windesrichtung ist ebenso einfach. Man bringt nämlich concentrisch mit der verlängerten Achse der Windfahne und tangential zur Peripherie des Sectors ein Zahnrad M₄ (Fig. 12) an, welches eine Schleifcontactfeder E trägt, die mit einem Pole der Batterie in leitender Verbindung steht und fortwährend gegen den Umfang der Achse drückt. Die Achse ist an ihrem unteren Ende mit einem isolirenden Ringe versehen, aber ein metallischer Contact, der in Verbindung mit dem zweiten Pole steht, ist an der Achse parallel zu dem Pfeile der Windfahne angebracht. Wenn nun der Sector A (Fig. 10) das Zahnrad M₄ erfaßt, dessen Peripherie mit dem Bogen des Sectors A gleiche Länge besitzt, so durchläuft das Ende der erwähnten Contactfeder die Peripherie der Achse, und in dem Momente, wo sie über den metallischen Contact (–) hinüberstreift, wird der Strom für einen Augenblick geschlossen, während auf dem Zeichenempfänger (dem Cylinder) eine Linie gravirt wird, welche durch ihre Lage die Richtung des Windes genau anzeigt. In dem Falle, wo man die Angaben eines Instrumentes registriren will, dessen Zeiger sich nicht so verschieben läßt, wie der Index des Zählwerkes bei einem Anemometer, welcher durch den Knopf (das Ansatzstück) B mitgeführt wird, wendet man folgende Einrichtung an. Es seien z.B. die Angaben eines Metallthermometers oder Metallbarometers zu registriren. Man bringt concentrisch mit der Umdrehungsachse des Index A (Fig. 13) ein Zahnrad M₄ und eine Hilfsnadel C an, welche durch eine schwache Feder fortwährend gegen ein auf dem Zahnrad befestigtes Ansatzstück B gedrückt wird. Der Zeiger des die Angaben liefernden Instrumentes steht mit einem der Pole der Batterie, die Hilfsnadel mit dem anderen Pole in leitender Verbindung. Wenn nun der Sector A (Fig. 10) das Zahnrad M₄ erfaßt, so beginnt dieses sich umzudrehen und die eine Nadel nähert sich der anderen. In dem Momente, in welchem die beiden Nadeln sich berühren, ist der Strom geschlossen und wird eine Linie auf dem Cylinder gezeichnet. Während dieser Zeit ist die Hilfsnadel mit der anderen Nadel (dem Zeiger des Metallthermometers u. dgl.) fortwährend in Contact geblieben, hat sich aber von dem Knopfe (Ansatzstücke) B losgemacht, welches seinen Weg fortsetzend sich unter der Nadel des Instrumentes hindurch bewegt. Sobald aber der Sector A (Fig. 10) das Zahnrad ausläßt, vollbringt dieses, dem Zuge seiner Feder folgend, eine Umdrehung im entgegengesetzten Sinne, und das Ansatzstück nimmt die Nadel C mit, um sie auf ihren Ausgangspunkt zurückzuführen. 6. Bei der von mir erdachten Registrirungsmethode genügt ein einziger Stahlgriffel, welcher durch einen Elektromagnet bewegt wird, um nach einander auf demselben Cylinder die Angaben einer großen Anzahl von Instrumenten zu graviren. Denkt man sich nämlich die Zahräder M₁, M₂, M₃, M₄ sämmtlich tangential zu dem (einzigen) Sector A angeordnet, und für jedes der Instrumente, deren Angaben zu registriren sind, ein System von Schleifcontactfedern, ähnlich wie F₁, F₂, so wird ein Zahnrad nach dem anderen von dem Sector zuerst erfaßt und später losgelassen werden, während die verschiedenen Systeme der eben erwähnten Contactfedern für jedes der betreffenden Instrumente und zwar nach einander die Verbindung mit der Batterie zuerst herstellen und hierauf wieder unterbrechen. Nach einer ganzen Umdrehung des Cylinders wird der Stahlgriffel auf der Cylinderoberfläche vier auf einander folgende Linien gravirt haben, welche beispielsweise die Angaben der Windfahne, des Anemometers, des Barometers und eines Metallthermometers liefern würden. Auf diese Weise glaube ich das Problem gelöst zu haben, einen Universalmeteorographen herzustellen, der sehr einfach, sehr genau und verhältnißmäßig wenig kostspielig ist. Der Apparat, wie er zuletzt von Hrn. Schubart, Mechaniker der k. Universität in Gent (Niederlage in Marburg, Hessen) ausgeführt worden ist; liefert von Viertelstunde zu Viertelstunde die Angaben eines Heberbarometers, eines August'schen Psychrometers, eines Saussure'schen Hygrometers, eines Robinson'schen Anemometers, einer Windfahne, eines Regenmessers und schließlich auch die Höhe der Meeresoberfläche, letztere im Meere selbst, auf der Rhede von Ostende bestimmt. Meine Methode gestattet nämlich – was ich für sehr werthvoll erachte – die Angaben mehrerer in beträchtlicher Entfernung vom Registrirapparate aufgestellter Instrumente aufzuzeichnen. Das Princip, welches der betreffenden Einrichtung zu Grunde liegt, ist folgendes. Denken wir uns den Zeichenempfänger (den Zeichnungscylinder) und den Sector A an seinem Platze gelassen, eines der Zahnräder dagegen mit dem Instrumente, zu welchem es gehört, von dem Registrirapparate getrennt und in einiger Entfernung angebracht, so wird, wenn man diesem Zahnrade eine isochrone Bewegung zu ertheilen im Stande ist, bei der Bewegung des Sectors Alles genau so verlaufen, als ob die beiden Bestandtheile des Apparates mit einander in directer Verbindung stünden. Wenn es nun auch zu gewagt wäre, einen bleibenden und vollständigen Synchronismus von zwei Mechanismen zu erwarten, welche sich fortwährend zu bewegen hätten, so verhält es sich anders, wenn man sich mit der Forderung begnügt, daß die beiden Mechanismen von Zeit zu Zeit und blos für kurze Dauer isochrone Bewegungen ausführen sollen. In vielen Fällen wird man sich mit der sehr einfachen Lösung dieses Problems begnügen können, welche die Einrichtung der elektrischen Uhren und der Zeigertelegraphen darbietet; denn in dem Systeme der Zeigertelegraphen sind der Manipulator der einen, der Receptor der anderen Station nichts anderes, als zwei Mechanismen, welche isochrone Bewegungen ausführen in mehr oder weniger abgebrochener Weise, aber für viele Fälle (u.a. für die Registrirung der Fluthöhe) vollständig genügend. Will man nun einen vollkommeneren Synchronismus herstellen, so hat man die von Hughes, Caselli oder Meyer bei ihren Drucktelegraphen angewendeten Principien zu benützen. Die vorhergehende Auseinandersetzung wird genügen, das Princip, auf welchem der neue Meteorograph beruht, sowie die Vortheile, welche derselbe bietet, deutlich hervortreten zu lassen.