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Kurzzeitmesser mit einer zeitweilig bewegten Schwungmasse. Bei wissenschaftlichen
Messungen kann es häufig notwendig werden, kleinste Zeiten, die z. B. nur I"iooo
Sekunde betragen, mit größter Genauigkeit zu messen. Ebenso -gibt es wissenschaftliche
und praktische Untersuchungen, bei denen es darauf ankommt, äußerst genau festzustellen,
ob zwei oder mehrere Vorgänge, die an sich gleichzeitig eintreten sollen, auch wirklich
absolut gleichzeitig eingetreten sind oder, wenn nicht, innerhalb welcher, oft kleinster
Zeitdifferenzen sie aufeinander folgten. In solchen Fällen kann der übliche Kurzzeitmesser
mit Antrieb des sich drehenden Systems, z. B. durch eine mittels eines Elektromagneten
gespannten und im Augenblicke des Beginns der Messung freigegebenen Antriebsfeder,
nicht ohne weiteres mehr Anwendung finden, da bei der Messung sehr kurzer Zeiten
nicht nur das freifliegende System allein, sondern außerdem auch noch die noch nicht
vollkommen entspannte Antriebsfeder mit abgebremst werden müßte. Dies würde aber
die genaue Messung beeinträchtigen, und außerdem nutzt sie, da das plötzliche Stillsetzen
des Kurzzeitmesserrades und der noch nicht ganz entspannten Antriebsfeder eine sehr
große Bremskraft erfordert, die Bremsbacke dabei zu stark ab. Man kann nun liier
Abhilfe schaffen, wenn man durch künstliche Vergrößerung der Einfallzeit der Bremse
die Antriebszeit des Kurzzeitmesserrades, d. h. die Zeit; welche vergeht vom Beginn
der elektromagnetischen Freigabe der Antriebsfeder bis zu deren völliger Entspannung,
kleiner wählt
als die Zeit, die die Bremse von ihrer Auslösung bis
zum Einfall braucht (Bremszeit).
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Die Mittel, welche man zur Verlangsamung des BremseinfalIes anwenden
kann, können dabei verschiedener Art sein. Am besten wird es sein, der Bremse eine
vergrößerte Masse zu geben und eine im Verhältnis zur Masse geringe Federkraft;
alsdann wird die Bremse ihre Schwingbewegung verlangsamt ausführen. Man kann aber
auch so verfahren, daß man die Bremsbacke zwingt, einen großen Weg zurückzulegen,
ehe sie am Kurzzeitmesserrade zum Anliegen kommt. In solchen Fällen kann es zweckmäßig
sein, die Bremsbacke in einer Parallelführung zu verschieben; das gibt zugleich
eine Möglichkeit, in einfacher Weise die Länge des Weges, den die Bremsbacke bis
zum Anliegen am Kurzzeitmesserrade zurücklegen muß, zu verändern, und zwar ohne
daß die Bremsbacke sich dadurch falsch an den Umfang des Rades anlegt. Überhaupt
ist es zweckmäßig, die Bremse des Kurzzeitmessers so zu gestalten, daß man besonders
bei Gleichzeitigkeitsbestimmungen die Einfallzeit der Bremse regelbar macht. Die
Regelbarkeit darf aber unter keinen Umständen zugleich eine Änderung der Empfindlichkeitseinstellung
der Bremse im Gefolge haben, sondern eben nur eine Änderung der Einfallzeit. Dies
kann, wie schon angedeutet, durch Änderung des Bremsweges geschehen, man kann aber
auch das Mittel wählen, besondere Massen anzuordnen, die zu diesem Zwecke in bezug
auf ihren wirksamen Hebelarm einstellbar sind.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen
veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i teilweise einen Kurzzeitmesser, bei dem die
Einfallzeit der Bremse geändert werden kann, ohne daß dadurch gleichzeitig eine
unerwünschte Änderung der Empfindlichkeit erfolgt. In dieser Abbildung ist mit i
der Bremsmagnet, mit 2 der die Bremsbacke 9 tragende Bremsarm, mit 3 das abzubremsende
Kurzzeitmesserrad und mit die Feder des Bremsarmes bezeichnet. 5 ist der feste Drehpunkt
für das ganze Bremssystem. Von diesem gehen drei feste Arme 6 aus, auf denen je
ein verstellbares Gewicht 7 angeordnet ist. Durch Verschieben dieser Gewichte 7
auf ihren Armen 6 kann die Bremszeit geregelt werden. Ein größeres Gewicht 8, das
auf dem einen, die Verlängerung des Bremsarmes bildenden Arm 6 verstellbar ist,
dient zur Gleichung des Systems.
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Da bei einem solchen Kurzzeitmesser für Gleichzeitigkeitsbestimmungen
zufplge der künstlichen Verzögerung der Einfallzeit der Bremsbacke der Zeiger des
Kurzzeitmne.sserrades im Augenblicke des Abgangs an einer anderen Stelle steht als
im Augenblicke des Einfalles der Bremse, auch wenn der Abgang des Kurzzeitmesserrades
und die Auslösung des Bremsmagneten absolut genau in demselben Zeitpunkt stattfanden,
so muß auch die Skala, auf der die Zeiten abgelesen werden sollen, anders eingerichtet
sein als bei einem gewöhnlichen Kurzzeitmesser. Eine Skala mit einer solchen Einteilung
ist z. B. in Abb. 2 dargestellt, in der mit a die Nullmarke für die Zeigerstellung
in der Anfangsstellung des gespannten Systems und mit b ein zweiter Nullstrich bezeichnet
ist. Vom letzteren geht nach rechts eine Zeitskala c und nach links eine kürzere
Skala d aus. An der Skala c kann abgelesen werden, um wieviel bei Gleichzeitigkeitsmessungen
der den Bremsmagneten auslösende zweite Vorgang später einsetzte als der den Abgangsmagneten
auslösende Vorgang, und an der Skala d, um wieviel der zweite Vorgang etwa zu früh
einsetzte, also auch den Einfall der Bremse zu früh bewirkte.
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Verwendet man einen Kurzzeitmesser mit einer solchen Skala zu einer
Gleichzeitigkeitsbestimmung zweier Vorgänge, dann läßt sich an dieser also ganz
genau erkennen, welcher der beiden Vorgänge früher und welcher später eingetreten
ist. Trat z. B. der Vorgang, der die Bremse 2, 9 auslöste, früher ein als der, welcher
das Kurzzeitmesserrad 3 in Bewegung setzte, dann wird der Zeiger nach beendeter
Messung, von dem Nullstrich b der Meßskala aus gerechnet, etwas links stehen und
eben dadurch anzeigen, daß dieser Vorgang zuerst stattgefunden hat. An der Skala
d kann man ablesen, um wieviel dieser Vorgang zu früh eingetreten war. Trat dagegen
das Auslösen der Bremsen später ein. als der Abgang des Rades 3, so steht der Zeiger
nach beendeter Messung etwas rechts vom Nullpunkt b.
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Es gibt hin einen Weg, die beiden Nullpunkte a, b zusammenzulegen
und die Skala so auszuführen, wie sie in Abb.3 dargestellt ist. Hierdurch wird es
zugleich möglich, den gemeinsamen Nullpunkt a, b in die Mitte des Gesamtbereiches
einer geschlossenen Skala zu verlegen. Dabei ist es gleichgültig, ob das Kurzzeitmesserrad
einmal oder mehrere Male umläuft oder ob es pendelt. Bedingung ist dabei nur, daß
die Einfallzeit der Bremse um so viel verzögert wird, daß der Zeiger bei einer Gleichzeitigkeitsmessung
zu Beginn und am Abschluß der Messung beide Male, wenn auch nach Zurücklegung eines
dazwischenliegenden Weges von 36o°, auf diesen Nullpunkt zeigt. Die Bremse muß dabei
stark verzögert werden und doch sehr zeitgenau einfallen. Eine Ausführungsform eines
Kurzzeitmessers, der für diesen Zweck geeignet ist, ist in Abb. ¢ dargestellt. Darin
ist 3 wieder das abzubremsende Rad, i der Bremsmagnet,
2 der Bremshebel,
der sich durch eine beliebig geformte Feder ¢, z. B. eine Spiralfeder, von genügender
Stärke beim Aus schalten des Magneten i in der Richtung des Pfeiles noch vor völliger
Entspannung der Feder q. mit seiner Bremsbacke 9 gegen den Umfang des Rades 3 legt
und dies zum Stillstand bringt. Macht man dabei das ganze Bremssystem samt dem Magneten
i um seinen Mittelpunkt 5 drehbar, so kann man die Platte@to, auf der das Bremssystem
befestigt sein mag, so verdrehen, daß dadurch der Weg, den der Bremsarm zurückzulegen
hat, und damit auch die Zeit beliebig geändert werden kann, welche die Bremse vom
Augenblick der Erregung ab braucht, um das Kurzzeitmesserrad 3 zu erreichen und
durch Abbremsung stillzusetzen. Eine Teilung e und eine Marke f gestatten eine genaue
Einstellung dieses Zeitwertes, so daß es also ohne weiteres möglich ist-, das Instrument
genau auf den Nullpunkt der (nicht dargestellten) Skala einzuregeln. Diese Einstellung
e, f kann auch dazu dienen, den Kurzzeitmesser in einen gewöhnlichen Kurzzeitmesser
zurückzuverwandeln, oder äber auch um die Nullpunkte "c, b entweder. wie
in Abb. 2 dargestellt, auseinanderzulegen, oder aber, sie, wie in Abb.3 veranschaulicht,
in die Mitte des Meßbereiches zu verschieben. Ganz wesentlich ist aber bei allen
Lösungen, daß durch die Regelung der Bremszeit die Empfindlichkeitsstellung der
Bremse in keiner Weise in Mitleidenschaft gezogen wird. Statt von einem Nullpunkt
aus in zwei entgegengesetzten Richtungen zu teilen (Abb. 3), kann man z.
B. auch ein Instrument mit einer ganz durchlaufenden Kreisteilung anwenden. Man
muß sich dann aber den einzustellenden Nullpunkt irgendwie an der Teilung, z. B.
durch einen roten Strich, anmerken oder aber sich den Zahlenwert dieses Punktes
merken, uni von ihm aus vor- oder rückwärts rechnen zu können.
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Die Skala eines Kurzzeitmessers der beschriebenen Art, z. B. der nach
Abb. 2 oder 3, kann natürlich in beliebiger Weise dem Verwendungszweck entsprechend
geeicht sein, und zwar, wenn ein solches Instrument zur Fahrtgeschwindigkeitsbestimmung
auf Schiffen benutzt werden soll, in Knoten, wenn es zu Lotungen benutzt wird, in
Tiefenmetern und bei Richtungsbestimmungen im )Vinkelmaß in bezug auf die zu bestimmende
Richtung. Auch für gewöhnliche Zeitmessungen kann es übrigens sehr zweckmäßig sein,
einen Kurzzeitmesser mit zwei Nullpunkten zu verwenden, da ein solcher Kurzzeitmesser,
bei dem die nicht ganz gleichförmig verlaufende Anlaufzeit (Entspannung der Antriebsfeder')
ausgeschaltet ist, einen gleichförmigeren Verlauf der ganzen Teilung erhält, im
Vergleich mit der Teilung der Skala eines gewöhnlichen -Kurzzeitmessers, bei dein
der Nullpunkt der Skala mit dem Zeitpunkt des Anlaufbeginns des Kurzzeitmesserrades
zusammenfällt.
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Will man nicht die Einfallzeit der Bremse selbst verändern, so kann
man zum gleichen Ziele gelangen, wenn man die Bremse finit einem Relais zusammenarbeiten
läßt, welches als Verzögerungsrelais ausgebildet ist. Ein solches Relais könnte
man sogar, mit einer gewöhnlichen Bremse im Kurzzeitmessergehäuse untergebracht,
mit dieser zusammenbauen.
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Handelt es sich darum, mehrere Zeitmessungen gleicher oder verschiedener
Zeitwerte gleichzeitig und gemeinsam auszuführen, die einen gemeinsamen Nullpunkt
besitzen, wie dies bei Zeitvergleichungen (z. B. bei Schallortungen) der Fall ist,
und die sich unter Umsänden überhaupt nicht nacheinander ausführen lassen, so ist
es sehr vorteilhaft, dem Kurzzeitmesser unter Anwendung der vorliegenden. Erfindung
eine solche Ausführungsform zu geben, daß eine Mehrzahl von Meßsystemen durch Ausschalten
ein und desselben Antriebsmagneten am besten absolut gleichzeitig in Gang gesetzt
werden. Ein solches Instrument ist auch sehr brauchbar beim gleichzeitigen Messen
von Schallgeschwindigkeiten in verschiedenen Medien; auch ist seine Verwendung im
Hörsaal sehr angebracht, wenn man zeigen will, wie sich zwei Zeitwerte zueinander
verhalten. Man braucht dann solche Messungen nicht nacheinander auszuführen, sondern
kann sie gleichzeitig vornehmen, was außerdem den wichtigen Vorteil ergibt, daß
die Bedingungen, unter denen der Versuch ausgeführt wird, für alle Vergleichsversuche
dieselben sind. Es steht also nicht zu befürchten, daß sich z. B. bei Schallgeschwindigkeitsmessungen
in der Zwischenzeit die Temperatur geändert haben könnte. Ausführungsformen solcher
Instrumente. mit drei Systemen sind in den Abb. 5 und 6 und mit vier Systemen in
Abb. ; dargestellt. Man kann, wie dies in Abb. 6 am System 3' angedeutet ist, dabei
auch die einzelnen Systeme 3', 3", ,;"' in verschiedener Art, und wenn man will,
mit verschiedener Laufzeit ausbilden. Bei derartigen Instrumenten können so viel
Skalen angeordnet sein, als Zeitmeßsysteme vorhanden sind. Die Anordnung kann aber
auch so getroffen werden, daß nur eine Anzeigeskala mit einem gemeinsamen Nullstrich
vorgesehen ist, auf welche die Zeigerstellungen der einzelnen Systeme mittels auf
deren Achsen angebrachter Spiegel projiziert werden.
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Es sei noch eine besondere Verwendungsmöglichkeit eines Kurzzeitmessers
nach vorliegender Erfindung erwähnt, bei dem der
Nullpunkt ebenfalls
zweckmäßig in die Mitte des Meßbereiches verlegt wird. Man kann solch einen Apparat
nämlich durch geeignete Schaltung dazu benutzen, um bei Bestimmungen von Schiffsgeschwindigkeiten
ohne weiteres an dem Instrument erkennen zu können, ob die abgelesene Schiffsgeschwindigkeit
sich auf Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Schiffes bezieht, und zwar ist dies besonders
wertvoll dann, wenn es sich wie bei Rückwärtsfahrten um sehr kleine Schiffsgeschwindigkeiten
handelt. Endlich ist ein solches Instrument auch geeignet zur Bestimmung von Schallrichtungen
durch direkte Zeitmessungen, oder von Schallorten, da man alsdann, je nach Lage
der Basis, eindeutige Messungen erhält. Es: kann beim Ablesen der Ergebnisse dann
keinem Zweifel unterliegen, ob der Schall von rechts oder links oder von vorn oder
hinten,gekommen ist, zu welcher Erkenntnis man sonst unbedingt mehrere getrennte
Zeitmeßinstrumente zur Anwendung bringen müßte.