Wie auf vielen andern Gebieten menschlicher Tätigkeit, so hat auch
bei der Zeitmeßkunst die Elektrizität sich sozusagen als Mädchen für
alles angeboten. Diese geheimnisvolle Kraft besitzt allerdings geradezu
ideale Eigenschaften, welche sie für Mitteilung der Zeit hervorragend
befähigen. Da ist zuerst ihre kolossale Geschwindigkeit: rund 300000
~km~ in der Sekunde, so daß sie fast momentan vom Pol zum Aequator
läuft, die leichte Teilbarkeit des elektrischen Stromes, einfache
Installation u. s. w., Gründe genug, diese kostbare Kraft auch in den
Dienst der Zeitmessung zu stellen, was von Tag zu Tag in größerem Maße
geschieht.
Der elektrische Strom wird vorzüglich in dreifacher Weise zur
Mitteilung der Zeit verwendet: im elektrischen Zeigerwerk, also in
den sogenannten „sympathischen” Uhren, wo unmittelbar die Angaben
einer Normaluhr auf beliebig viele Zifferblätter übertragen werden; in
Uhren mit selbständigem Gang, welche von Zeit zu Zeit durch den Strom
gerichtet werden und endlich in der elektrischen Pendeluhr, bei welcher
die Elektrizität als Motor wirkt, d. h. Gewicht oder Feder ersetzt.
So viel bekannt, suchte zuerst der Münchener Ramis (Uhrmacher?) die
Elektrizität als treibende Kraft in der Uhr zu verwenden, indem er
zwischen den Polen einer Zambonischen Säule eine Nadel, die als
Sekundenpendel schwang, mit einem Uhrwerk in Verbindung setzte. Allein
die elektrische Kraft nahm bald ab und die Säule mußte erneuert werden.
[Illustration: Fig. 45.]
Mit besserm Erfolge benützten Steinheil und Wheatstone 1839 den
Elektromagnetismus, um von einer genau gehenden Normaluhr aus, eine
beliebige Anzahl anderer Uhren in übereinstimmendem Gange zu erhalten.
Steinheil ließ durch die Normaluhr alle Minuten oder Sekunden
einen Strom schließen, wodurch der Elektromagnet der abhängigen
Uhr erregt wurde und zwei polarisierte Anker bewegte. Er verwandte
also Wechselstrom. Die Anker, bald angezogen, bald abgestoßen,
wirkten nun ähnlich wie eine Hemmung, indem sie die Zeigerbewegung
hervorbrachten. -- Wheatstones Uhr war im wesentlichen eingerichtet
wie sein Zeigertelegraph. Ein Elektromagnet zieht den Anker an und
treibt dadurch das Zeigerrad um einen Zahn vorwärts. Der Strom wird
alle Sekunden oder Minuten durch das Steigrad der Hauptuhr geschlossen.
Der Franzose Garnier verbesserte dieses System insofern, als er den
Stromschluß nicht direkt durch die Normaluhr bewirken läßt, sondern
durch ein von dieser betriebenes Hilfsräderwerk. Von dieser Art Uhren
haben jene von Breguet, Siemens und Halske, vor allen aber die von Hipp
in Neuenburg weitere Verbreitung gefunden. Fig. 45 und 46 werden die
Wirkungsweise des elektrischen Stromes in einer Uhr resp. Uhrenleitung
leicht klar machen. Der Anker ~a~, Fig. 45, trägt eine Feder ~S~,
welche das Minutenrad ~R~ bei jedem Stromschluß um einen Zahn vorwärts
schiebt. Damit beim Zurückgehen des Ankers das Rad ~R~ nicht wieder,
etwa durch Reibung mitgenommen wird, ist der Sperrhaken ~t~ angebracht;
das Vorwärtsschieben von zwei Zähnen wird durch den Ansatz ~h~
verhindert. Fig. 46 gibt eine schematische Kontaktvorrichtung. ~S~
ist eine auf der Achse des Sekunden- oder Minutenrades angebrachte
isolierende Scheibe, deren Nase den Kontakt bei ~C~ besorgt. ~B~ ist
die Batterie. Das Weitere ergibt sich aus der Abbildung.
[Illustration: Fig. 46.]
Die zweite Art elektrischer Uhren kann hier übergangen werden, da
sie im wesentlichen nur Zeigertelegraphen darstellen. Wie bekannt
faßte Steinheil zuerst diesen Gedanken und führte ihn auch aus.
Verbesserungen erfuhr dieses System außer von Bain und Breguet,
namentlich durch Siemens und Halske.
Als Beispiel einer selbstständigen elektrischen Uhr sei hier die
Hippʼsche etwas einläßlicher beschrieben, da sie wohl die verbreitetste
sein dürfte.
[Illustration: Fig. 47.]
So schön auch der Gedanke ist, den elektrischen Strom zur Zeitmessung
zu verwenden und so zahlreich die an den Uhren in dieser Hinsicht
angebrachten Verbesserungen immer sein mögen, es bleiben doch noch
viele Uebelstände übrig, welche oft so groß sein können, daß der
Nutzen der ganzen Einrichtung in Frage gestellt wird. Hier möge nur
Weniges erwähnt sein. Die Zeitindikatoren werden, wie wir oben gesehen,
durch einen Elektromagneten betätigt, indem dieser einen Anker aus
weichem Eisen anzieht oder losläßt. Gewöhnlich ist nun dieser Anker
sehr nahe beim Magneten, hat also nur wenig Weg; es kann infolge
dessen auch eine leichte Erschütterung der Uhr ein Vorwärtsschieben
des Zeigers veranlassen. Wird ein polarisierter Anker (durch Influenz
magnetisch, oder auch ein permanenter Magnet) angewendet, so können
Induktionsströme höherer Ordnung sich bilden, welche denselben
zweimal bewegen; ebenso kann es vorkommen, daß er in der Mitte stehen
bleibt, wodurch schwere Störungen verursacht werden. Diese und andere
Uebelstände nun hat Hipp in seinen Uhren beseitigt, so namentlich auch
die Funkenbildung bei der Stromöffnung; dadurch wird die Schädigung
der Kontakte bedeutend vermindert. Es kann aber hier auf diese
Einzelheiten nicht näher eingegangen werden.
[Illustration: Fig. 48.]
Die elektrische Uhr von Hipp ist entweder eine Pendeluhr, oder dann ein
elektrischer Regulator; nur die erstere soll hier beschrieben werden.
Unsere Abbildung, Fig. 47 gibt eine Vorderansicht der Hippʼschen
Pendeluhr. Das Pendel hat Federaufhängung und schwingt halbe Sekunden;
es besteht aus einer Stahlstange mit schwerer Linse, unterhalb welcher
der Anker aus weichem Eisen angebracht ist. In unmittelbarer Nähe
befindet sich der zweischenkelige Elektromagnet. Wenn nun das Pendel
schwingt, so nehmen natürlich die Schwingungsweiten bald ab, so daß ein
neuer Anstoß nötig wird. Dieser wird durch eine im richtigen Momente
wirkende Anziehung des Elektromagneten erteilt. Eine eigentümliche
Kontaktvorrichtung setzt den Strom in Tätigkeit. Wie Fig. 48 zeigt,
ist die Pendelstange in der Mitte abgekröpft; diese Abkröpfung trägt
auf einem Messingarm ein Stück glasharten Stahles, welches unter der
sogenannten Palette hin- und herschwingt. Diese, eine feine Schneide
aus Stahl, ist an der Feder ~ac~ (Fig. 49) um eine Achse leicht
beweglich angebracht und gleitet für gewöhnlich über das unter ihr
schwingende, mit feinen, sägezähneartigen Furchen versehene Stahlstück
~d~ hinweg. Der Aufhängepunkt ~e~ der Palette liegt etwas seitlich,
außerhalb der Gleichgewichtslage des Pendels und reguliert so die
kleinste Amplitude, mit der das Pendel schwingen darf. Fallen nun ~e~
und der Umkehrpunkt des Pendels zusammen, so wird Kontakt gemacht und
zwar auf folgende Weise: bewegt sich das Pendel bei der kleinsten
Schwingungsweite z. B. von rechts nach links, so steht die Palette
schief über ~d~ und wird durch das Pendel aufgerichtet. Dadurch wird
aber die Feder ~ac~ nach oben gedrückt, so daß bei ~c^1~ der Strom
geschlossen wird. In diesem Augenblick ist das Pendel noch rechts
vom Elektromagneten, aber ganz nahe; es hat also fast das Maximum
der Bewegungsintensität, nun kommt die Anziehung des Magneten und
vergrößert dadurch die Schwingungsweite. Wenn das Plättchen ~d~ die
Palette wieder verläßt, ist der Strom unterbrochen. Dieses Spiel
wiederholt sich nun so oft, als die Schwingungsweite ihr Minimum
erreicht; sollte irgend einmal der Strom nicht wirken, so wiederholt
sich der Kontakt noch öfters, wodurch eine bedeutende Sicherheit
erreicht wird. Der Stromverbrauch ist sehr gering, da nur etwa alle
halbe Minuten Kontakt stattfindet. Die Uebertragung der Pendelbewegung
auf das Steigrad erfolgt jede Sekunde durch einen Winkelhebel, der vom
Pendel mitgenommen wird.
[Illustration: Fig. 49.]
Soll diese Uhr zugleich als Normaluhr oder Regulator dienen, so ist
an derselben noch ein Stromwender und eine Kontaktvorrichtung für
die Uhrenleitungen angebracht, auf deren nähere Erklärung wir hier
verzichten müssen.
[Illustration: Fig. 50.]
Zum Schlusse dieser kurzen und keineswegs vollständigen Uebersicht
über die elektrischen Uhren möge noch ein System genannt sein,
das erst vor kurzem in den Handel kam und vielleicht eine große
Zukunft hat. Jedermann weiß, wie lästig, oft auch kostspielig die
Instandhaltung einer großen Uhrenbatterie ist. Fast immer liegen auch
die Störungsursachen in der Stromquelle oder im Versagen der Kontakte.
Es ist deshalb als ein sehr erfreulicher Fortschritt anzusehen, daß
es jetzt gelungen ist, elektrische Uhren ohne jede Batterie oder
Akkumulatoren zu betreiben und zwar sowohl Normaluhren als auch
zahlreiche von ihnen abhängige Zeigerwerke. Der Gang dieser Zeitmesser
beruht auf der Magneto-Induktion, d. h. auf der Erzeugung elektrischer
Ströme durch kräftige Drehung eines Eisenankers in einem permanenten
Magnetfelde, wodurch in einem benachbarten stromlosen Leiter, einer
Spule, Stromstöße hervorgerufen werden. Der Gedanke ist zwar längst
bekannt und auf anderem Gebiete ausgeführt worden; auf die Uhren
angewendet aber hat ihn, so viel wir wissen, erst Herr Martin Fischer
aus Zürich; die Werke seines Systems werden von der Aktiengesellschaft
„Magneta” in Zürich erstellt.
[Illustration: Fig. 51.]
Das Prinzip ist im wesentlichen folgendes: an einem Feder- oder
Gewichtsregulator ist ein Magnet-Induktor angebracht, welcher vom
Gehwerk der Uhr alle Minuten ausgelöst wird. Dadurch wird ein zwischen
den Magneten befindlicher Eisenstab gezwungen, eine Viertelsdrehung zu
machen; durch diese plötzliche Bewegung entsteht in der feststehenden,
den Stab umgebenden Spule ein momentaner elektrischer Strom, welchen
die Leitungen auf die Nebenuhren übertragen, wodurch deren Zeiger
gleichzeitig bewegt werden. Jede Batterie fällt so weg, die einzige
Wartung, derer die Uhr bedarf, ist das Aufziehen des Regulators.
Soll sie gerichtet werden, so kann dies durch beliebige Bewegung
des Zeigers geschehen. -- Die Dauer der Magnete wird vom Erfinder
auf 10 bis 20 Jahre berechnet. In dieser Einfachheit stellt das
Magneta-System wohl das billigste vor, was bis jetzt auf dem Gebiete
der elektrischen Uhren geleistet wurde. Es bleibt nur noch abzuwarten,
ob diese geistreiche Einrichtung sich bewährt. Eingehende Prüfungen
ergaben ein gutes Resultat und lassen hoffen, daß das System sich
bald in weiterem Umfange einbürgern werde. Es sei noch bemerkt, daß
jeder Sekundär-Uhr bis 25 Ohm Widerstand vorgeschaltet werden konnten,
ohne ihren regelmäßigen Gang zu beeinflussen. Dieser Widerstand würde
einer Doppelleitung von 2 bis 3 Kilometer Länge und etwa 2 Millimeter
Dicke entsprechen, so daß die Verwendbarkeit des Systems auch in sehr
ausgedehnten Gebäude-Komplexen gesichert ist (Fig. 50 und 51).
Weil die Elektrizität überall, wo sie in den Dienst des Menschen
gestellt wird, sich als mehr und mehr brauchbar und wertvoll bewährt
hat, so dürfen wir wohl auch auf dem Gebiete der Zeitmessung gerade von
dieser Kraft noch viele Ueberraschungen und ungeahnte Erfolge in der
Zukunft erwarten.
An Stelle des Gewichtes oder des elektrischen Stromes wurde auch
schon der Luftdruck verwendet; dies geschieht bei den sogenannten
_pneumatischen Uhren_. Als Erfinder gilt der Wiener Ingenieur
Mayrhofer, welcher 1875 und 1876 sein System bekannt machte. Gepreßte
Luft, welche auf der Zentralstation in einem Behälter sich befindet,
wird durch Röhrenleitungen zu den abhängigen Uhren geführt. Hinter dem
Hauptbehälter ist ein Abschlußventil angebracht, das den Zutritt der
Luft zu den einzelnen Uhren verhindert. Das Oeffnen dieses Ventils
wird nun durch die Normaluhr alle Sekunden oder Minuten besorgt. Die
Luft strömt unter Druck und mit großer Geschwindigkeit zunächst in
einen kleinen Behälter, der als Balg ausgebildet und nahe dem Uhrwerk
angebracht ist: Fig. 52. Der obere Boden dieses Balges trägt einen
leichten Hebel, welcher beim Aufwärtsgehen das Steigrad um einen Zahn
vorwärts schiebt. Eine Klinke verhindert das Zurücknehmen des Rades.
Das Zeigerwerk ist ganz gleich wie bei den elektrischen Uhren. Sobald
die Arbeit geleistet ist, wird bei der Hauptstation ein zweites Ventil
geöffnet, welches der Preßluft in den einzelnen Leitungen den Austritt
in die äußere Atmosphäre gestattet. Dadurch sinkt natürlich der Balg
und mit ihm der Hebel; der Betriebsmechanismus ist sofort zu weiterer
Funktion bereit. Wahrscheinlich bieten sich hier aber Mißstände, welche
nur schwer zu beseitigen sind, z. B. schädlicher Einfluß der feuchten
Atmosphäre auf das Balgmaterial u. s. w. und es scheint, daß der
elektrische Strom über den pneumatischen Meister geworden, wenigstens
verlautet nichts über häufigere Anwendung oder weitere Fortschritte auf
dem Gebiete der pneumatischen Uhren. Möglich, daß auch hier das Bessere
wieder einmal der Feind des Guten geworden ist.
[Illustration: Fig. 52.]