Das Fernsprechkabel Berlin–Rheinland. Von G. Quaink. QUAINK, Fernsprechkabel Berlin–Rheinland. Der Gedanke, die Reichshauptstadt mit dem rheinischwestfälischen Industriegebiet durch ein Fernsprechkabel zu verbinden, tauchte zuerst vor etwa 12 Jahren auf. Ein schweres Unwetter hatte im November 1909 die oberirdisch verlegten Telegraphen- und Fernsprechleitungen in weitem Umkreis um Berlin zerstört und besonders auf den nach Westen führenden Linien Unterbrechungen des Nachrichten Verkehrs verursacht, die teilweise wochenlang andauerten. Ein rund 600 km langes Fernsprechkabel zu schaffen, war damals immerhin ein Wagnis, weil noch keine Erfahrungen mit Fernsprechkabeln so großer Reichweite vorlagen, indessen bot der Stand der Kabeltechnik begründete Aussichten auf Gelingen des Werkes. Die Siemens & Halske A.-G. hatte, als Ende der neunziger Jahre das Pupinsche Verfahren bekannt geworden war, der Kapazität der Fernsprechleitungen durch Einbau von Selbstinduktionsspulen entgegenzuwirken, richtig erkannt, welche Bedeutung diese Erfindung für die Fernsprechtechnik gewinnen würde, und sich 1902 die erteilten Schutzrechte für Deutschland gesichert. Damit war aber nur der allererste Schritt getan, und es bedurfte noch jahrelanger, sehr umfangreicher Forschungs- und namentlich Versuchsarbeiten, ehe das Pupinsche Verfahren für die Anwendung im Großen genügend durchgebildet war. Ein großer Teil dieser Arbeiten wurde in den Laboratorien und Werkstätten der Siemens & Halske A.-G. durchgeführt, und auch die Reichstelegraphenverwaltung, insbesondere das Telegraphen-Versuchsamt des Reichspostamtes, arbeitete eifrig an der Lösung der zahlreichen Aufgaben, die die Pupinisierung der Fernsprechleitungen bot. 1910 waren die theoretischen Vorarbeiten soweit gediehen, daß man Fernsprechkabel von 1000 km Reichweite für ausführbar erklären konnte, und so konnte man an die praktischen Vorarbeiten für den Bau des „Rheinlandkabels“ herangehen. Heute ist nun das Rheinlandkabel fertiggestellt – im November v. J. sind auch die letzten Teilstrecken dem Verkehr übergeben worden. Es führt von Berlin über Potsdam und Brandenburg nach Magdeburg, dann über Helmstedt und Braunschweig nach Hannover und weiter über Minden und Bielefeld nach Dortmund. Dort gabelt es sich: Der eine Zweig geht über Hagen und Schwelm nach Köln, der andere über Bochum, Essen und Mülheim nach Düsseldorf. Zwei Seitenlinien verbinden Duisburg mit Mülheim und Elberfeld-Barmen mit Schwelm. Auf diese Weise sind die wichtigsten Orte des rheinischen Industriegebiets in den Wirkungsbereich des Rheinlandkabels einbezogen. Das erste Kabelstück, ein Flußkabel durch die Have bei Brandenburg, wurde im Herbst 1912 verlegt, dann ging man nach Berlin und später nach Magdeburg vor. Die ganze Strecke Berlin–Magdeburg war im August 1913 fertiggestellt. Als der Krieg ausbrach, war man mit der Verlegung des Kabels bis kurz vor Hannover gekommen. Das noch fehlende Stück wurde behelfsmäßig hergestellt unter Verwendung von Kabeln, die man herholte, wo sie gerade verfügbar waren, und man hatte auf diese Weise schon einige Wochen nach Kriegsbeginn wenigstens eine Anzahl wichtiger Leitungen bis Hannover zur Verfügung. Der Krieg und seine Folgeerscheinungen unterbrachen dann die Herstellung und Verlegung des Kabels auf Jahre hinaus. Erst im Frühjahr 1920 war im Kabelwerk Gartenfeld der Siemenswerke wieder so viel Kabel fertiggestellt, daß man die Verlegungsarbeiten fortsetzen konnte. Man erreichte Dortmund im März 1921, bis aber der Einbau der Spulen und die Schaltarbeiten auf dieser Strecke beendet waren, verging noch über ein halbes Jahr. Inzwischen waren die Arbeiten auf den Endstrecken, Dortmund–Düsseldorf und Dortmund–Köln, begonnen, und diese Strecken sind Mitte November 1921 fertiggestellt worden. Der innere Aufbau des Kabels gibt, was Adernzahl und Adernstärke auf den verschiedenen Teilstrecken betrifft, ein anschauliches Bild von den Fortschritten deutscher Wissenschaft und Technik auch während des Krieges – die Fernsprechfernkabel sind ja längst Gegenstand einer besonderen Wissenschaft geworden, mit der sich eine Anzahl tüchtiger Fachgelehrter, an erster Stelle Direktor Dr. Ebeling, eingehend beschäftigt. Gegeben war der äußere Durchmesser des Kabels mit etwa 80 mm dadurch, daß es sich in den durchweg 100 mm weiten Zementkanal glatt einziehen lassen mußte. Aber während man in dem Kabel auf der vor dem Kriege verlegten Strecke, also bis Hannover, nur 52 Doppelleitungen unterbringen konnte, ließ sich diese Zahl auf der Strecke Hannover–Dortmund auf 71 erhöhen, auf den Endstrecken sogar auf 145. Bis Hannover sind nur Leitungen von 2 und 3 mm Durchmesser vorgesehen (28 und 24 Doppeladern), die so angeordnet sind, daß die 2 mm starken Leitungen den inneren Teil der Kabelseele bilden, die mit 3 mm den äußeren (s. Abb. 1). Auf der Strecke nach Dortmund sind zu den Leitungen von 2 und 3 mm Durchmesser (34 und 30 Paare) noch 7 Doppeladern, mit 1,5 mm starken Leitungen hinzugekommen, die zu einem besonderen, den Kern des ganzen Kabels bildenden Bleikabel zusammengefaßt sind. Man wollte nämlich Meßleitungen zur Verfügung haben, die auch beim Auftreten eines Fehlers im Kabel einen guten Isolationszustand behielten, also genaue Messungen und damit ein schnelles Feststellen des Fehlerorts ermöglichten; außerdem sind diese 7 Innenleitungen zu Telegraphierversuchen bestimmt und dienen auch als Reservesprechleitungen. Ein Teil der Leitungen auf dieser Strecke besteht aus Aluminium, weil Kupfer schwer zu beschaffen war und die Reichstelegraphenverwaltung Versuche mit den unabhängig von ausländischer Zufuhr aus deutschen Rohstoffen herstellbaren Aluminiumleitungen plante. Anders ist der Aufbau des Kabels auf den Schlußstrecken, von Dortmund nach Düsseldorf und nach Köln. Hier brauchte man nur je 14 der Stammadern von 2 und 3 mm und hat diese, die stärkeren innen, um das Kernkabel mit den 7 Leitungen von 1,5 mm Durchmesser gelegt. Dafür aber bestand hier ein dringendes Bedürfnis nach einer größeren Zahl schwächerer Leitungen für den Verkehr der rheinisch-westfälischen Industrieorte untereinander. Dem hat man dadurch entsprochen, daß man 28 Doppelleitungen aus 1,4 mm und darüber noch eine Lage von 82 Doppelleitungen aus 0,9 mm starken Drähten im Kabel untergebracht hat. Textabbildung Bd. 337, S. 98 Abb. 1.Querschnitt durch das Kabel Hannover-Dortmund. Die Zahl der Sprechkreise ist überall nicht unerheblich größer als die der Doppelleitungen. Man hat nämlich alle oder eine größere Zahl von je zwei Doppelleitungen zu „Vierern“ zusammengefaßt und dadurch immer aus 2 Doppelleituncen 3 Sprechkreise erhalten: jede Doppelleitung bildet einen Sprechkreis für sich und gleichzeitig den einen Zweig des Viererkreises. Im Rheinlandkabel sind bis Hannover alle Doppelleitungen zu Vierern geschaltet, so daß 78 Sprechkreise entstehen; von diesen sind die 42 mit 2 mm starken Leitern für die Teilstrecken, die 36 mit den 3 mm starken für den Durchgangsverkehr auf der ganzen Strecke bestimmt. Auf der Strecke Hannover–Dortmund beträgt die Zahl der Sprechkreise 91, da 24 von den schwächeren und alle 30 stärkeren Leitungen zu Vierern verseilt sind. Von Dortmund nach Düsseldorf und Köln stehen, ohne die 7 Doppelleitungen im Kern, 207 Sprechkreise zur Verfügung, denn die 138 Doppelleitungen sind sämtlich zu 69 Vierern vereinigt. Die äußere Hülle des Rheinlandkabels ist auf den Strecken bis Hannover ein 3,6 mm starker Mantel aus Blei mit 3% Zinnzusatz. Da Zinn nach dem Kriege teuer und schwer zu erhalten war, ist weiterhin ein 4 mm starker Mantel aus reinem Blei verwendet worden, und man hat die Erfahrung gemacht, daß sich das Kabel auch mit diesem Mantel gut in die Kabelöffnung einziehen ließ, obwohl sie im Verhältnis zum Kabel klein war. Mit einem blanken Bleimantel konnte man sich begnügen, weil das Kabel in einen Zementrohrkanal verlegt ist und in diesem für später hinzuzufügende Kabel 3 besondere Oeffnungen vorgesehen sind, so daß die Kabel einander nicht berühren. Nur da, wo Erdkabel oder Flußkabel erforderlich wurden, – die erstgenannten z.B. bei Sumpfstrecken – ist der Bleimantel noch besonders geschützt: um ihn ist ein in Asphalt eingebettetes Papierband gewickelt, darüber eine Lage imprägnierter Jute und eine 1,7 mm starke Eisenbewehrung aus trapezförmigen, verzinkten Drähten. Die Bewehrung ist bei den Erdkabeln mit einem asphaltierten Jutepolster umhüllt, bei den Flußkabeln liegt noch ein Jutepolster und eine Schicht 8,6 mm starker, verzinkter Rundeisendrähte zwischen der inneren Eisenbewehrung und der äußersten asphaltierten Juteschicht. Textabbildung Bd. 337, S. 98 Abb. 2.Frankesche Maschine für Messungen an Fernsprechkreisen. Die wichtigste, aber auch schwierigste Aufgabe beim Rheinlandkabel war die Pupinisierung. Hier seien nur einige der praktischen Aufgaben erwähnt, die sich in reicher Fülle boten. Die Pupinspulen haben, wie bekannt, den Zweck, die Schwächung der Fernsprechströme, die durch die Kapazität der Leitungen entsteht, soweit auszugleichen, daß die Sprache mit genügender Lautstärke und Deutlichkeit übertragen wird. Das wird dadurch erreicht, daß die Energie der Entladeströme, die bei jedem Vorzeichenwechsel der Fernsprechwechselströme durch die Leitung fließen, in den in gleichmäßigen Abständen über die Leitung verteilten Selbstinduktionsspulen mit Eisenkernen in magnetische Energie verwandelt wird, die dann wieder die Ströme für die Neuladung der Leitung induziert: hierdurch ist der Stromquelle der Sekundärwickelung des Mikrophons die Arbeit abgenommen, die Leitung immer wieder neu zu laden, und die Sprechströme kommen erheblich weniger geschwächt am andern Ende der Leitung an. Da aber die Spulen nicht nur die gewünschte Selbstinduktion, sondern auch Ohm'schen Widerstand in die Leitung bringen, kommt, und das ist eine der erwähnten und gleichzeitig eine der wichtigsten praktischen Aufgaben – sehr viel darauf an, Spulen mit möglichst geringem Widerstände zu bauen, denn sonst geht durch den Widerstand zum guten Teile wieder verloren, was durch die erhöhte Selbstinduktion gewonnen wird. Geringen Gleichstromwiderstand erreicht man dadurch, daß man Eisen mit möglichst hoher Permeabilität wählt, aber damit dabei nicht zu hohe Eisenverluste entständen, mußte man das Eisen fein unterteilen und die Teile gut gegeneinander isolieren. Das verringert wieder die Gesamtpermeabilität des Kernes. Außerdem muß man,um die Wirbelstromverluste noch weiter zu verringern, durch Zusätze zum Eisen einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand zu erreichen suchen, ohne die Permeabilität zu sehr zu verringern. Die geeignetste Härte war ebenfalls festzustellen, damit die Spulen die nötige magnetische Konstanz erhielten, insbesondere gegen Gleichstrommagnetisierungen unempfindlich wurden, die bei Messungen oder bei gleichzeitiger Benutzung der Fernsprechleitungen zum Telegraphieren auftreten konnten. Was hier rasch aufgezählt ist, erforderte in Wirklichkeit eingehende, oft sehr umfangreiche Untersuchungen. Als geeignetste Spulenkerne erwiesen sich schließlich für das Rheinlandkabel solche aus dünnen Eisendrähten von rechteckigem Querschnitt. Textabbildung Bd. 337, S. 99 Abb. 3.Pupinisierung von Doppelsprechkreisen nach A. Ebeling. Eine andere Frage war die der dielektrischen Verluste im Isoliermittel des Kabels. Solche Verluste waren bereits 1891 von Ad. Franke mit Hilfe der von ihm konstruierten „Frankeschen Maschine“ (Abb. 2) festgestellt worden. Versuche mit der verbesserten Frankeschen Maschine ergaben, daß bei den Frequenzen der Fernsprechströme bereits geringe Feuchtigkeitsrückstände im Kabel erhebliche dielektrische Verluste verursachten. Man mußte also geeignete Verfahren finden, das Kabel bei der Fabrikation schnell und so gut zu trocknen, daß diese Verluste auch in Pupinleitungen für hohe Spannungen erträglich blieben. Dabei durfte aber wieder die Papierisolation nicht zu stark angegriffen werden. Der Ausgleich von Kapazitätsunterschieden, die trotz der Verseilung der Viererleitungen übrig blieben und störendes Nebensprechen verursacht hätten (er erfolgte schließlich durch Zusatzkondensatoren), und die Pupinisierung auch der Viererleitungen – man erreichte sie durch einen zweiten Satz von Spulen (Abb. 3) in jeder Doppelleitung, der nur auf die Viererleitung wirkt, während der erste (c) nur für die Doppelleitungen selbst bestimmt ist – stellten weitere große Aufgaben, die aber hier nur kurz erwähnt werden können. Hergestellt wurde das Kabel im Kabelwerk der Siemenswerke, die Selbstinduktionsspulen, die Garniturteile und das übrige Zubehör im Wernerwerk. Für die 1,4 mm, 2 und 3 mm starken Leitungen wurde die Form der „Ballonader“ gewählt, d.h. ein starkes Papierband in der Längsrichtung um den Kupferleiter gefaltet und mit einem spiralig umgewickelten Faden festgeschnürt (es sieht dann aus, als bestehe die Ader aus einer Reihe kleiner Ballons); die übrigen Adern erhielten die normale doppelte Umspinnung. Das Innere einer Pupinspule ist aus Abb. 4 zu erkennen; verschieden ist für die verschieden starken Leitungen im wesentlichen nur die Größe und das Gewicht der Spulen. Eingebaut sind die Spulen in eine verlötete Zinkmuffe, und diese ist in eine eiserne Schutzmuffe eingeschlossen. Textabbildung Bd. 337, S. 99 Abb. 4.Querschnitt durch eine Pupinspule. Die fertigen Kabellängen wurden, auf Holztrommeln gewickelt, zum Teil mit dem Schiff, meist aber mit der Bahn, in möglichste Nähe der Verwendungsstelle gebracht. Dort wurden sie mit Hilfe von Handwinden auf normale 5-t-Lastkraftwagen umgeladen (Abb. 5). An der Verlegungsstelle ließ man die Kabeltrommeln vom Kraftwagen und deren Anhänger hinunterrollen, wobei sie durch die Handwinde gebremst wurden. Das Einziehen in das Zementrohr geschah durch eine besonders für diesen Zweck erbaute, 9000 kg schwere Motorwinde (Abb. 6) mit einem 500 m langen Seil, das so angeordnet und geführt war, daß man es nach beiden Richtungen hin benutzen konnte. Infolgedessen brauchte man die Winde nur alle 1000 m umzusetzen, wodurch Zeit gespart wurde. Die Winde wurde über die betreffende Brunnenöffnung gefahren und fest verankert, darauf der Ausleger für das Seil hinabgelassen und nach Höhe und Seitenrichtung so eingestellt, daß die Seilführungsrolle genau in der Achse des Zementrohres lag. Die Einziehgeschwindigkeit war stufenweise bis zu 12 m in der Minute veränderbar, die Motorleistung so bemessen, daß das Kabel auch beim langsamsten Gange nicht zerrissen werden konnte. Textabbildung Bd. 337, S. 99 Abb. 5.Ueberladen der Kabeltrommeln auf Lastkraftwagen vermittels einer Handwinde. Mit das wichtigste bei der Verlegung waren die Spleißarbeiten, durch die die etwa 6000 einzelnen Kabelstücke miteinander verbunden wurden. Vor Beginn des Spleißens war der Kabelbrunnen gut zu trocknen, nötigenfalls auch vorher noch auszupumpen, was durch leistungsfähige Motorpumpen geschah. Hatten die Holzkohlen-Trockenöfen ihre Schuldigkeit getan, so wurden die Kabelenden zur Spleißung vorbereitet (Abb. 7). Uebergeschobene Kupferröhrchen, die verlötet wurden, stellten die Verbindung zwischen den Enden der einzelnen Adern her. Erleichtert war das Finden der richtigen Ader dadurch, daß die Isolierhüllen durch verschiedenfarbige (weiße, rote, blaue und grüne) Fäden oder Papierbänder unterschieden waren. Dasselbe war der Fall bei den einzelnen Adervierern. Die fertigen Lötstellen wurden durch farbige Papierröhrchen isoliert, ebenso die Vierer durch farbige Gruppenröhrchen gekennzeichnet. Waren alle Adern richtig verlötet und isoliert, so wurde die noch offene Muffe gut getrocknet, mit Papier- und Gummibändern umwickelt, dann eine Bleimuffe übergelötet und mit Isoliermasse ausgegossen. Textabbildung Bd. 337, S. 100 Abb. 6.Motorwinde zum Einziehen der Kabelstücke. Fehler, die trotz der sorgfältigen Ausführung bei einem so langen Kabel gelegentlich vorkommen können, müssen im Interesse ungestörten Betriebs so schnell wie nur möglich beseitigt werden. Hierzu ist vor allem erforderlich, daß der Fehlerort rasch und genau bestimmt werden kann. Diesem Zwecke dienen Untersuchungsstellen, die in Abständen von etwa 30 km eingeschaltet sind. Wo es anging, hat man sie in Postämtern untergebracht, sonst in besonderen Häuschen (Abb. 8). Da die Apparate auch in feuchter Luft dauernd gute Isolationswerte behalten müssen, hat man Oelisolation gewählt. Die Anordnung der Apparate ist so, daß auch wenig geübtes Personal die erforderlichen Messungen schnell und zuverlässig ausführen kann. Parallel mit den Verlegungsarbeiten gingen umfangreiche Meßarbeiten. Eine Aufgabe des hierzu besonders gebildeten Meßtrupps war die, darüber zu wachen, daß bei den Spleißarbeiten keine Aderverschaltungen oder andere Fehler vorkamen. Zu diesem Zwecke wurden alle zwischen zwei Spulenbrunnen gelegenen Verbindungsmuffen zu genau gleicher Zeit hergestellt, und zwar lagenweise. Jede fertigverbundene Lage Adern wurde durchs ganze Feld hindurch geprüft, und erst wenn sie in Ordnung befunden war, die nächste Lage begonnen. Dann wurden die Spulenkasten eingebaut und, wenn mehrere benachbarte Felder in dieser Weise fertiggestellt waren, nochmals im ganzen nachgeprüft. Vor der Abnahme einer größeren Strecke prüfte der Meßtrupp das Kabel mit Druckluft daraufhin, ob alle Längen und Verbindungsstellen dicht waren. Eine andere Aufgabe des Meßtrupps war es, die Messungen durchzuführen, die nötig waren, das störende Uebersprechen von der einen Doppelleitung eines Vierers auf die andere zu beseitigen und ebenso das Mitsprechen, das durch die Einwirkung des Viererkreises auf die Stammleitungen und umgekehrt entsteht. Textabbildung Bd. 337, S. 100 Abb. 7.Herstellung einer Verbindungsmuffe. Textabbildung Bd. 337, S. 100 Abb. 8.Untersuchungsstelle des Rheinlandkabels. Von der Größe der Arbeiten, die beim Bau des Rheinlandkabels auszuführen waren, mögen einige Zahlen ein Bild geben. Das Gesamtgewicht des Kabels ist 12000 t, das der Pupinspulen und zugehörigen Schutz kästen über 600 t. Die Trommeln allein wogen 5000 t-Diese Lasten zur Baustelle zu schaffen, erforderte mehrals 4000 Eisenbahnwagen, die leeren Trommeln und anderen Geräte usw. zurückzubefordern, etwa 1500 Wagen. Zur Verteilung auf der Baustrecke waren etwa 80000 Kraftwagen-Kilometer auf der Landstraße zu fahren. Für die Kabelleitungen wurden insgesamt fast 120000 km Draht verbraucht. Aus dem Gesagten dürfte hervorgehen, daß die Schaffung des Rheinlandkabels ein Werk ist, über dessen glückliche Vollendung die Beteiligten, insbesondere die Reichstelegraphenverwaltung und die Siemens & Halske A.-G. Genugtuung zu empfinden alle Ursache haben. Die entgegenstehenden Schwierigkeiten, die in der Neuartigkeit der Aufgabe und besonders in der Ungunst der Zeitverhältnisse lagen, sind überwunden und ein großer Erfolg ist erreicht: Unwetter, wie das eingangs erwähnte oder auch ein Schneesturm, wie er noch Anfang November v. J. die Fernsprech-Freileitungen zwischen Berlin und dem Westen auf Tage hinaus unterbrach, werden künftig nicht mehr imstande sein, den so wichtigen Fernsprechverkehr zwischen Berlin und dem Ruhrbezirk lahmzulegen.