DE124568C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand der Erfindung ist ein zum Anzeigen von Veränderungen in der Erdanziehung dienendes Instrument der Art, bei welcher eine dem Luftdrucke nicht ausgesetzte, zwischen zwei Luftkammern befindliche Flüssigkeitssäule benutzt wird, die in ihrer Lage durch den Druck eines luftförmigen Körpers gehalten wird. Die Neuerung besteht im Wesentlichen darin, dafs die Flüssigkeitssäule an einem Ende gekrümmt und mit einem in die eine Luftkammer ausmündenden Steigröhrchen von äufserst geringer Weite im Vergleich zur Säulenstärke verbunden ist, so dafs geringe Aenderungen der Höhenlage der Säule eine wahrnehmbare Bewegung des Spiegels oder einer Indexflüssigkeit im Steigröhrchen zur Folge haben.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein Instrument zu schaffen, welches die Entfernung irgend eines kosmischen Punktes von dem Schwerpunktscentrum der Erde mit möglichster Genauigkeit anzeigt, um daraus die geographische Breite bezw. die Höhe oder Tiefe des Punktes bestimmen zu können. Zu diesem Zwecke wird die Quecksilbersäule oder ein anderer geeigneter flüssiger Körper in einer Vorrichtung gehalten, die ihn dem Einflüsse des atmosphärischen Druckes entzieht und, soweit dies möglich, vor Temperaturänderungen bewahrt. Die mit dem oberen Ende des Quecksilbergefäfses in Verbindung stehende Kammer wird man zweckniäfsigerweise ganz oder zum Theil evacuiren. Das Gewicht des Quecksilbers vermehrt oder vermindert sich nun in dem Mafse, wie das Instrument aus einer geographischen Breite in eine andere oder weiter bezw. näher dem Erdmittelpunkte ohne Breitenlageveränderung gebracht wird. Infolge dessen fällt oder steigt das Niveau des Quecksilbers im Gefäfse und das Niveau oder ein Index in dem bei Mefsinstrumenten im Uebrigen für ähnliche Zwecke bekannten Steigröhrchen ändert dementsprechend seine Stellung und läfst die stattgefundene Lageänderung an einer Scala ablesen.

Auf der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht Fig. ι in schematischer Darstellung die Vorrichtung in ihrer Grundform. Fig. 2 ist ein senkrechter Mittelschnitt einer für den Gebrauch bestimmten Ausführungsform des Instrumentes und Fig. 3 ist ein Schnitt des Fufstheiles des Instrumentes, rechtwinklig zum Schnitte Fig. 2. Die Fig. 4 bis 6 sind Querschnitte gemäfs den Linien A-A, B-B, C-C der Fig. 2. Fig. 7 ist eine Schnittdarstellung eines Sondertheiles des Apparates.

Das Quecksilbergefäfs α besteht aus einem aufrecht stehenden Cylinder, von dessen unterem Ende das Steigröhrchen b zur Luftkammer d aufsteigt und von dessen oberem Ende ein Röhrchen zur Vacuumkammer c führt. Die Luft in der Kammer d steht unter einem Druck, der vom Gewichte der Quecksilbersäule und dem Drucke in der Kammer c, sofern letztere nicht vollkommen luftleer ist, abhängt.

Bei der in den Fig. 2 bis 6 dargestellten Ausführungsform dient die Luftkammer d auch als Behälter für den Quecksilbercylinder a nebst zugehörigen Theilen. Das Steigröhrchen b ist hier zu einem Schlangenrohre ausgebildet, um bei beträchtlicher Länge möglichst wenig Raum zu beanspruchen, und die Vacuumkammer c befindet sich im oberen Ende des

Cylinders a. Die Luftkammer d ist überdies von einem eine Flüssigkeit (Wasser) enthaltenden Mantel e umgeben, dessen oberes Ende zu einer Kuppel f ausgestaltet ist. Der Wassermantel schliefst die Luftkammer d gegen die äufsere Luft ab und verhindert den Eintritt von Luft in die Kammer d; in die Wasserkammer e eindringende Luft würde in der Wassersäule emporsteigen und in die Kuppel f gelangen.

Der gröfsere Theil des Quecksilbercylinders ist ebenfalls mit einem Flüssigkeitsrnantel g umgeben, der aus d möglichenfalls eindringende Luft in seinen oberen, von Flüssigkeit nicht eingenommenen Raum aufsteigen läfst und dadurch deren Eindringen in die Vacuumkammer c verhindert. Der Quecksilbercylinder a bezw. sein Wassermantel g sind in Querwänden h des Raumes d gelagert.

Zur Temperaturangabe bedarf es überdies der Anordnung eines Thermometers. Zweckrnäfsig wird man ein solches k im Räume d oder auch mehrere Thermometer an verschiedenen Stellen in dem Instrumente anbringen. Temperaturä'nderungen in der Kammer d würden natürlich den in diesem Räume herrschenden Druck ändern und dementsprechend würden Schwankungen im Niveau der Quecksilbersäule eintreten, die die Verläfslichkeit der Angaben des Instrumentes beeinträchtigen müfsten. Um diesen Nachtheil zu beheben, ist in den Raum d ein Gefäfs / mit Alkohol oder dergl. eingesetzt, das mittelst eines Röhrchens m mit dem oberen Theile η einer kleinen, mit dem unteren Ende des Cylinders α durch den Kanal ρ communicirenden Kammer ο verbunden ist. Das Quecksilber im Cylinder α hat demnach Zugang zur Kammer ο und würde sie auch anfüllen, enthielte der obere Theil der Kammer ο nicht ein Luftkissen zwischen dem Quecksilber und dem Alkohol in dem Gefäfse / bezw. dem Röhrchen »z. Wenn daher die Temperatur in der Kammer d beispielsweise steigt (wodurch ihr Druck auf das untere Ende der Quecksilbersäule vergröfsert wird, deren Niveau sinkt und damit die Angabe des Instrumentes ändert), so würde dieser Temperaturanstieg auch den Alkohol in / und m ausdehnen, dadurch die Luft im oberen Theile η der Kammer ο comprimiren und eine gewisse Menge Quecksilber aus der Kammer ο durch den Kanal ρ in den Cylinder α drücken. Dieser Vorgang im Vereine mit der Ausdehnung des Quecksilbers vergröfsert die Höhe der Quecksilbersäule und gleicht dadurch den Druck in der Kammer d aus, so dafs nach praktischen Begriffen eine Bewegung der Quecksilbersäule, d. h. eine Aenderung in der Angabe des Instrumentes bei Temperaturänderungen nicht stattfindet. Allerdings haben Luft und Alkohol nicht denselben Ausdehnungscoefficienten, daher werden gewisse Correcturen mit Rücksicht auf Temperaturschwankungen unvermeidlich sein.

Wie die Fig. 7 darstellt, kann man das Röhrchen in auch mit einem Fang q versehen, d. h. eine Ausweitung im Röhrchen bilden, in welche das verjüngte Ende r des Obertheiles des Röhrchens hineinragt. Dieser Fang verhindert den Alkohol, in den oberen Theil η der Kammer 0 zu gelangen. Eine ähnliche Vorrichtung kann auch beim Steigröhrchen b nahe seiner Einmündung in den Theil j des Quecksilbergefäfses α vorgesehen werden.

Das Steigröhrchen b ist mit Alkohol als Index gefüllt, besteht aus Glas und ist mit Gradstrichen versehen, so dafs die Bewegungen des Alkohols beobachtet und an den Gradstrichen bezüglich ihrer Gröfse abgelesen werden können. Das Verhältnifs der specifischen Gewichte der Flüssigkeitssäule im Cylinder a und im Steigröhrchen kann als 13:1 angenommen werden. In der Fig. 1 bezeichnet y die Grenze zwischen den beiden Flüssigkeiten und ι die Indicationsstelle. Auch die Kammer d und der Mantel e sind aus Glas hergestellt. An Stelle von Gradstrichen am Rohre kann man auch eine besondere Scala neben dem Rohre anordnen. Als Gradeintheilung empfiehlt sich eine Theilung von ο bis go, entsprechend Breitegraden von ο bis 90. Bei solcher Eintheilung zeigt dann bei Meeresniveauhöhe der Index direct die Breite des Ortes ari, wo das Instrument aufgestellt ist.

Das Instrument ist auf eine Fufsplatte χ aufgeschraubt und mufs bei seiner Benutzung auf See mit Mitteln zur Herbeiführung genau verticaler Stellung versehen werden, wie solche auch bei den Schiffschronometern üblich sind.

Die Berechnung der Breite aus der Indexangabe (der Hauptzweck des Instrumentes) geschieht in folgender Weise: Angenommen, das Instrument wird auf einem vom Aequator nach Norden steuernden Schiffe benutzt, so wird das Gewicht des Quecksilbers praktisch nur mit der geographischen Breite sich ändern, da das Instrument auf oder nächst dem Meeresniveau sich befindet, und durch die Bewegung des Quecksilbers oder des Index in dem Steigröhrchen werden solche Aenderungen deutlich wahrnehmbar. Angenommen, die Quecksilbersäule wöge unterm Aequator 6 kg, so würde dieses Gewicht allmählich gröfser werden, bis es am Nordpole etwa 6,030 kg betrüge. Wiegt das Quecksilber an einem Orte 6,015 kg) so ergiebt das eine Breitenlage von 45 ° für den Ort. Offenbar sind gewisse Correcturen in der Angabe des Instrumentes nothwendig mit Rücksicht auf die Aenderungen im Meeresniveau infolge von Ebbe und Flut und mit Rücksicht darauf, dafs die Schwerkraft auf dem Meeresniveau nicht durchaus regelrecht in dem Mafse

zunimmt, wie man sich den Polen vom Aequator nähert. Diese Correcturen liegen aber im Wissensfelde der Schiffer und bedürfen daher keiner weiteren Darstellung.

Claims (1)

1. Patent-An Sprüche:

   ι. Apparat zum Anzeigen von Veränderungen in der Erdanziehung mit einer dem Luftdruck nicht ausgesetzten, zwischen zwei Luftkammern befindlichen Flüssigkeitssäule, die in ihrer Lage durch den Druck eines luftförmigen Körpers gehalten wird, da-. durch gekennzeichnet, dafs diese Säule an einem Ende gekrümmt und mit einem in die eine Luftkammer ausmündenden Steigröhrchen verbunden ist, dessen Weite im Vergleich zur Säulenstärke äufserst klein ist und dessen Füllflüssigkeit im Vergleich zur Säulenflüssigkeit ein sehr geringes specifisches Gewicht hat, so dafs geringe Aenderungen der Höhenlage der Säule eine wahrnehmbare Bewegung des Spiegels im Steigröhrchen zur Folge haben.
   Eine Ausführungsform des in Anspruch ι gekennzeichneten Apparates, dadurch gekennzeichnet, dafs am Gefäfs eine Kammer (o) angeordnet ist, deren Oberraum (n) mit einem Alkoholbehälter (I) communicirt, so dafs durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Druckänderungen im Luftbehälter (d) compensirt werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.