=

4 (1 + 2)2 + 4 (1 + λ2)2 + 4 (1 + 23)2

2

· [(1 +2,) V3]2 + [(1 +25) V3]2 + [(1 + λ) V3]2 +[(1+λ,) V3]2 ist,

woraus durch Vernachlässigung der in 2 quadratischen, also unendlich kleinen Glieder zweiter Ordnung die Gleichung

4 (λ2+ λ2+λg) = 3 (λ ̧ + λ5 +λg + λ7) (1) folgt.

Für den vorliegenden Fall geht diese Gleichung über in λ1 +222 = 3λ4, woraus in Verbindung mit den obigen zwei Gleichungen, indem wir für die Folge stets

der positiven x Richtung, ihre zugehörige Paarkraft also in der unteren Fläche nach der negativen x Richtung; dann erfordert das Gleichgewicht, daß wir in der rechtsliegenden yz Fläche nach der positiven z Richtung ebenfalls eine Schubfraft p und in der gegenüber liegenden Fläche die zugehörige Paarkraft wirkend annehmen. Zerlegen wir nun alle in den Endpunkten je einer Fläche angreifenden Reactionen nach den x, y, z Richtungen und bilden die Componentensummen, so müssen die folgenden Gleichungen, in welchen die sich gegenseitig zerstörenden Componenten weggelassen sind, erfüllt sein: (λ4 — 26 + λ6 — λ7) = 0

P+

V3

=

3√3

q'

P q+2q'

4&q q3q''

λα

q'

4&q q+3q'

(3).

=

V3

€91 (24 — 25 — 26 +27) = 0 V3

für BFHG

für CEHG

(4).

Von diesen 9 Gleichungen sind sechs von einander unabhängig, durch welche unter Zuziehung der Gleichung (1) die sieben a bestimmt werden. Man ersieht aus dem System (4) ohne Weiteres die Beziehungen λ, λ2 = λg, λ1 λε 27, wodurch sich dasselbe reducirt auf

p + 6 (λ ̧ — λ5) ɛ q' = 0

=

=

12ɛq q3q'

2. Fall. Der zweite einfache Fall der Belastung ist der, wo die Kraft p längs einer in einer Seitenfläche liegenden Richtung wirkt; nennen wir die dem ersten Fall entsprechende Kraft eine Normalkraft, so werden wir diese eine Tangential- oder Schubkraft nennen müssen; dem entsprechend werden wir auch in der Folge kurz von Normal- und Tangentialspannungen und Reactionen sprechen.

Da der Würfel nicht im Gleichgewichte sein würde, wenn er nur von einem Paare solcher in zwei gegenüber liegenden Flächen wirkenden Schubkräfte angegriffen würde, so müssen wir gleichzeitig mit diesem ein ebenso großes entgegengeseßt wirkendes Kräftepaar mit derselben Drehare betrachten.

Indem wir die Richtungen der AB, AC, AD der Kürze halber die x, y, z Richtung nennen, nehmen wir an, die positive Tangentialkraft p wirke in der oberen xy Fläche nach

Vermittelst des Regulators einer Dampfmaschine bezweckt man, den Gang derselben möglichst gleichförmig zu machen, indem die auf den Dampfkolben wirkende mittlere Dampfspannung, wie hoch die Spannung im Kessel auch sein mag, auf dasjenige Maß reducirt wird, welches dem jedesmaligen Arbeitswiderstande gleich kommt. Diese Reduction suchte man bisher fast ausschließlich durch Drosselung des Dampfes zu erreichen, so daß dieser in der Regel mit einer bedeutend verminderten Spannung in den Dampfcylinder gelangt. Der Theil des Arbeitsvermögens des Dampfes, welcher hierbei verloren geht, muß durch einen Mehrverbrauch ersetzt werden.

Ein solcher Dampfverlust läßt sich aber dadurch vermeiden, daß man bei unverengter Dampfleitung den Dampf mit voller Spannung auf den Kolben während des ersten Theiles seines Hubes wirken und ihn dann, möglichst rasch und vollständig abgeschnitten, expandiren läßt. Die erforderliche mittlere Spannung bestimmt alsdann den Füllungsgrad, welcher selbstthätig durch den Regulator einzustellen ist.

Um jedem Kraftbedarf von der durch die jeweilige Dampfspannung gesteckten Grenze bis zum Leergange der Maschine, herab zu genügen, muß die Expansionsvorrichtung alle Grade, von voller Füllung bis zum gänzlichen Abgesperrthalten, ermöglichen und dabei doch nur eine unbedeutende Vermehrung der Geschwindigkeit zulassen.

Ferner gewährt die volle Füllung, auf welcher die Steuerung beim Stillstande oder einem langsamen Gange der Dampfmaschine immer steht, den großen Vortheil, daß die Ingangseßung eine sehr leichte ist, gegenüber den Beschwerlichkeiten, welche in dieser Beziehung Steuerungen verursachen, die z. B., wie die Corlig'sche und Farcot'sche, nicht weiter, als bis auf den halben Kolbenweg, Dampf geben.

Mein Expansionsregulator erfüllt die hier gestellten Anforderungen, wie folgt:

Durch eine von dem Wesen eines jeden Regulators unzertrennliche, hier aber beliebig geringe Veränderung seiner Umdrehungsgeschwindigkeit entfernen sich die Kugeln von der Drehare, oder nähern sich derselben bei wachsender resp. abnehmender Geschwindigkeit. Jede der beiden Kugeln besteht aus zwei Hälften, welche durch die Schraube a, Fig. 1 und 2, Taf. XVI, zusammengehalten werden. Diese Schraube dient außerdem der Leitrolle b als Drehare. Die Bewegung der Kugel wird nun durch die Rolle auf die Schleife c,c übertragen. Die feste Verbindung dieser mit dem Herzstück d veranlaßt lezteres zu einer auf- und absteigenden Bewegung. Das in seiner Grundform cylindrische Herzstück hat diametral gegenüber stehende Hervorragungen, Fig. 4, welche oben fast den ganzen Umfang und nach unten zu immer fleiner werdende Theile davon einnehmen, bis zum unteren Ende, welches ganz cylindrisch ist.

Die verticale Grenze dieser Hervorragungen trifft gegen Ende des Kolbenhubes die Rolle e, und ertheilt ihr eine

Obwohl seit länger als einem Jahrhundert die zweckmäßigste Construction der Bligableiter Gegenstand der vielseitigsten Untersuchungen gewesen, ist die Reihe der bezüglichen Arbeiten noch immer nicht abgeschlossen. Von Zeit zu Zeit tauchen Abhandlungen auf, die in eingehender Gründlichkeit Modificationen der Regeln geben, welche Wissenschaft und Praxis festgestellt haben; auch die Geschichte des Apparates, welchen wir Franklin verdanken, scheint noch immer nicht erschöpft.

Wir besitzen in der deutschen Literatur viele Monographien über Blizableiter, nicht minder ausführliche Besprechungen desselben in den Lehr- und Wörterbüchern der Physik, Bauconstruction u. s. w. Die Berichte an die Akademie der Wissenschaften in Paris, erstattet durch besonders dazu niedergeseßte Commissionen, wiederholen sich in gewissen Zeitintervallen fast mit der Regelmäßigkeit planetarischer Durchgänge, und unzählig sind die praktischen Vorschriften, welche im Verlaufe der Jahre gegeben wurden, um eben so schnell wieder zu verschwinden. Ein Blick auf die vortreffliche und vollständigste Zusammenstellung aller älteren und neueren bezüglichen Arbeiten, wie sie C. Kuhn in seinem Lehrbuche der angewendeten Elektricitätslehre*) liefert, wird dies genügend bewahrheiten.

Neuerdings sind es besonders drei Abhandlungen, welche der Beachtung werth find, von Carlo dell' Acqua (Sizung

*) Siehe die Besprechung dieses Werkes Bd. XI, S. 663 d. 3.

des Athenäum in Mailand, 13. Juli 1865), von Chaveau des Roches („Annales du Génie civil", 1866, I. Note sur les Paratonnerres) und ein Bericht an die Akademie der Wissenschaften in Paris.

Die beiden erstgenannten Ingenieure bekämpfen die Anwendung des Platins zur Anfertigung der Spize der Auffangestange, welche von der französischen Commission der Akademie der Wissenschaften in ihrem Berichte vom 23. Juni 1823, sodann von Deleuil und F. Arago warm empfohlen wurde, gegen welche sich übrigens bereits Hankel und C. Kuhn ausgesprochen haben. Es wird hervorgehoben, daß dieses Metall weder ein hinreichend guter Leiter der Elektricität, noch der Wärme ist, um den Einflüssen des Blißschlages oder der elektrischen Strömung gegen die Atmosphäre zu widerstehen, wodurch mehr oder minder schnell die Spigenwirkung der mit Platin armirten Auffangestange ganz illusorisch werden muß. Belege für die Richtigkeit finden sich vielfach. Am 10. Juli 1843 wurde der Blizableiter des Münster in Straßburg zweimal getroffen, und die Platinspize am oberen Ende auf 5 bis 6mm Länge geschmolzen, so daß das flüssige Metall herabfloß und erstarrend glänzende Tropfen bildete. C. dell' Acqua giebt an, wie er oft genöthigt gewesen sei, Platinspigen, weil sie an allen Kanten und Ecken Schmelzung zeigten und deshalb an sogenannter „vorbeugender" Kraft verloren hatten, durch neue zu erseßen. Diese Erscheinung darf nicht Wunder nehmen. Die Leitungsfähigkeit des Platins für

1 30

Elektricität beträgt ungefähr der des Silbers, 1⁄2 der des Kupfers, und die Wärme wird durch die beiden legtgenannten Metalle bis zwölfmal beffer geleitet; der dadurch gebotene Leitungswiderstand muß sonach bei elektrischer Strömung unbedingt bedeutende locale Wärme hervorrufen und somit, trog der Schwerschmelzbarkeit des Platins, leicht ein Flüssigwerden desselben veranlassen.

Bezüglich der Leitungsfähigkeit gegen Elektricität und Wärme steht das Silber allen Metallen voran; seine Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Einflüsse ist allerdings geringer, als die des Platins, nichtsdestoweniger aber doch vollkommen hinreichend, die nöthige Dauerhaftigkeit zu verbürgen. Seine Dichte ist nur die Hälfte der des Platins, der Preis nur. Aus allen diesen Gründen empfiehlt dell' Acqua und nach ihm Chaveau des Roches die Anwendung des Silbers; nach des Leßteren Vorschrift soll ein daraus geschmiedeter Kegel von 2 Entmtr. Durchmesser und 5 Entmtr. Höhe in guter Löthung mit einer Kupferstange und diese mit der eisernen Auffangestange verbunden, und durch eine derartige Construction vollständige Dauer neben tadelloser Wirksamkeit erzielt werden.

Die dritte Abhandlung verdankt ihr Dasein einer officiellen Veranlassung. Unter dem 27. October 1866 ersuchte der französische Kriegsminister die Akademie der Wissenschaften des Institutes von Frankreich um Ausarbeitung einer Instruction über die beste Einrichtung der Blizableiter an Pulvermagazinen, indem er unterstellte, daß die gegenwärtig übliche Construction, selbst bei sorgfältigster Ausführung, nicht hinreichende Sicherheit gewähre. Willig auf dieses Ansuchen eingehend ernannte die Akademie eine aus den Mitgliedern A. C. Becquerel, E. Becquerel, Babinet, Duhamel, Fizeau, Regnault, Marschall Vaillant und M. Pouillet bestehende Commission, die ihrerseits nachstehend verzeichnete Berichte sowie zahlreiche, ihr vom Kriegsministerium und Marschall Vaillant zur Verfügung gestellte Documente benugend, Pouillet mit der Bearbeitung des Berichtes betraute, welcher in der Sigung vom 14. Januar 1867 gelesen und adoptirt wurde, und in möglichst treuer Ueberseßung nachstehend folgt. Die bezüglichen Berichte früheren Datums waren folgende:

1. Bericht an die Akademie der Wissenschaften, 24. April 1784. Commission: Franklin, Leroy, Coulomb, Laplace, Rochon.

2. Bericht an das Institut von Frankreich, 6. Nivôse VIII. (27. December 1799). Commission: Leroy, Berichterstatter; Laplace, Coulomb.

3. Instruction über die Construction der Blizableiter an Pulvermagazinen, entworfen durch das Comité für Fortificationen, 25. August 1807. Präsident: General Andréossy; Secretär: Oberstlieutenant vom Geniecorps Alex. Allent; erster General - Inspector vom Geniecorys Marescot.

4. Bericht an das Institut von Frankreich, 2. November 1807. Commission: Gay-Lussac, Berichterstatter; Charles, Laplace, Montgolfier, Rochon.

5. Instruction über die Blizableiter, adoptirt durch die Akademie der Wissenschaften, 23. Juni 1823. Commission: Gay-Lussac, Berichterstatter; Dulong, Fresnel, Girard, Lefèvre-Ginaud, Poisson.

1. Die Gewitterwolfen, welche den Bliz erzeugen, sind nichts Anderes, als gewöhnliche Wolken im Zustande einer stark elektrischen Erregung.

Der die Luft durchkreuzende Blig ist Nichts, als ein elektrischer Funke, der zwischen zwei von einander entfernten, mit verschiedenen Elektricitäten geladenen Punkten überspringt. Der Donner ist das Geräusch, welches den Funken begleitet.

Der Blizschlag ist die Wirkung des elektrischen Funkens, die Ausgleichung der entgegengesezten Elektricitäten.

Wenn einer der beiden Ausgangspunkte des Blizes auf der Erdoberfläche liegt, so sagt man: der Blig schlägt ein, und der bezügliche Punkt (Gegenstand) wird vom Blize getroffen. An jedem Punkte des Blizstrahles geschieht dabei die Ausgleichung der beiden entgegengeseßten Elektricitäten, deren eine ihren Siß in der Erde, die andere in der Wolke hatte.

Wie kommt es nun, daß die Erde, welche für gewöhnlich unelektrisch scheint, in dem Augenblicke, wo sie der Bliz trifft, mit einer der Elektricität der Wolke entgegengeseßten Elektricität geladen ist?

Dies ist die erste Frage, welche wir zu untersuchen haben.

2. Ehe der Blizz erscheint, wirkt die gewitterschwangere Wolke, obwohl mehrere Kilometer entfernt, vertheilend; sie treibt die gleichnamige Elektricität zurück und bindet die ungleichnamige. Diese elektrische Vertheilung erstreckt sich auf alle Körper, fie tritt aber meist nur bei guten Leitern, dann nach dem verschiedenen Grade der elektrischen Leitungsfähigkeit hervor, bei den Metallen, dem Wasser, feuchtem Boden, lebenden Wesen, Pflanzen u. s. w.

Je nach der Größe und Gestalt, besonders aber je nach der vollkommenen oder unvollkommenen leitenden Verbindung desselben mit der Erde, übt die elektrische Wolfe einen sehr verschieden großen Einfluß auf einen solchen Leiter aus.

Steht beispielsweise ein Baum in wenig feuchtem Boden, so erleidet er nur schwache Vertheilung, da er dann für größere Elektricitätsmengen nur ein schlechter Leiter ist, und die gleichnamige Elektricität in diesen Boden hinein nur wenig abgestoßen werden kann.

Steht dieser Baum aber in einem auf große Ausdehnung hin nafsen Boden, so ist die Vertheilung sehr stark, da fich die abgestoßene Elektricität in dem gebotenen guten Leiter weithin verbreiten kann. Die Vertheilung wird einen sehr hohen Grad erreichen, wenn der gute Leiter mit anderweiten ausgedehnten Wassergebieten in Verbindung getreten ist.

Der Elektricität gegenüber, welche wir durch unsere Maschinen erregen, können wir die sich eben darbietende Oberfläche der Erde als leitenden Boden oder allgemeinen Auslader ansehen, weil die Leitungsfähigkeit deffelben zur Zerftreuung und Ausgleichung der bezüglichen kleinen Ladungen hinreicht. Dem Blige gegenüber kann man aber die Damm

erde in ihrem gewöhnlichen Zustande nicht mehr als solchen bezeichnen; sie sowohl, wie auch die unter ihr liegenden geologischen Formationen, sind verhältnißmäßig schlechte Leiter. Man muß dann zur Schicht des nieversiegenden Grundwassers hinabgehen, zu dem unterirdischen Wasserbezirke, um einen hinreichend guten Leiter anzutreffen. In Folge der Ausdehnung und mannigfachen Verzweigungen kann derselbe unmöglich von den benachbarten Wafferläufen isolirt sein, welche ihrerseits dann die Verbindung mit Flüssen, Strömen und dem Meere selbst vermitteln. Man darf also diesen unterirdischen Wafferbezirk den allgemeinen Auslader für die gewitterdrohenden Wolken und folglich auch für die Blizableiter nennen.

Während nun die Gewitterwolke allenthalben unter sich die ungleichnamige Elektricität anzieht, die gleichnamige abstößt, erreicht durch diese Vertheilung die Spannung besonders in dem unterirdischen Wasserbezirke eine in der That außerordentliche Höhe. Auf der ganzen Oberfläche desselben häuft sich die ungleichnamige, der Wolke entgegengesezte Elektricität, während die gleichnamige abgestoßen und in den allgemeinen Auslader weithin zerstreut wird. Dadurch liegt einer der Ausgangspunkte des Blizes auf dem unterirdischen Wasserbezirke, während sich der andere auf der Wolke befindet, und der Erstere stellt mithin die zur Entladung nöthige zweite Wolke dar.

Ohne also im Ganzen und Großen aus ihrem natürlichen Zustande herauszutreten, wird die Erdkugel durch die Gewitterwolfen an einzelnen Stellen elektrisch geladen. Wenn Gebäude, Bäume und lebende Wesen vom Blige getroffen werden, so sind sie nur anzusehen als Zwischenglieder, die in seiner Bahn liegen und im Vorübergehen Berührung erleiden. Daraus darf aber nicht geschlossen werden, daß sich derartige Zwischenglieder passiv verhalten, daß sie nur dazu beitragen, die Richtung des Blizes abzulenken und zu bestimmen. Im Gegentheil; es steht vielmehr fest, daß sie in dieser Beziehung eine um so größere Wirkung ausüben, als sie gute Leiter und von beträchtlichen Dimensionen sind. Wird z. B. ein Schiff auf hoher See vom Blize getroffen, so ist es sehr wahrscheinlich, daß Lezterer nicht den geometrisch kürzesten Weg eingeschlagen hat, um in's Wasser zu gelangen, welches ihn anzog und die elektrische Spannung auszugleichen strebte, sondern daß er den elektrisch fürzesten Weg genommen, welcher ihm durch die Einflüsse der elektrischen Vertheilung auf Masten, Takelage und andere mehr oder weniger hochgelegene, besser leitende Theile des Fahrzeuges geboten wurde.

Eine analoge Erscheinung bietet der elektrische Funke, den wir aus großer Entfernung einer Elektrifirmaschine entlocken; auch dieser kann durch isolirte, in seine Nähe gebrachte Leiter von dem directen Wege abgelenkt werden und so auf scheinbar längerem, in Wirklichkeit aber elektrisch fürzestem Wege sein Ziel erreichen. Diese isolirten Leiter lenken. also hier die Richtung des Funkens ab, wie im erstgenannten Falle die besprochenen Zwischenglieder die Bahn des Blizes.

Wir beschränken uns auf die einfache Andeutung dieses Principes, ohne es ausführlicher zu entwickeln; es erklärt alle, oft so seltsamen Wege des Blizes und die damit zusammenhängenden zerstörenden Wirkungen desselben, von denen man fich nur Rechenschaft geben kann, wenn man die Ausgangs

punkte des Blizes und die Lage und Beschaffenheit der bezüglichen Zwischenglieder näher untersucht.

3. Ein Blizableiter ist ein ununterbrochener guter Leiter, dessen unteres Ende mit dem unterirdischen Wasserbezirke in Verbindung steht, während sein oberer Endpunkt sich dominirend über das zu schüßende Gebäude erhebt.

Die Entladung einer elektrischen Batterie vermag es nicht, einen mittelmäßig dicken Eisendraht von mehreren Meter Länge zu schmelzen. Der Blizzschlag hingegen schmilzt und verflüchtigt einen solchen Draht auf eine Länge von über 100". So wurde z. B. im Jahre 1827 auf dem Packetboote New-York" eine 40" lange Kette aus 6mm dickem Eisendrahte, welche als Bligableiter diente, von dem Blige getroffen, geschmolzen und in glühende Stücke gesprengt. Man kennt aber kein Beispiel, daß der Bliß eine quadratische Eisenstange von 15mm Seite (225 Qdrtmllmtr. Querschnitt) und einigen Metern Länge auch nur bis zur Rothgluth hätte erwärmen können.

Aus diesem Grunde nimmt man die Eisenstäbe, welche zu Blizableitern dienen sollen, (wenigstens) 15mm im Quadrat starf.

Es ist nicht erforderlich, den unterirdischen Wasserbezirk in der allernächsten Umgegend oder gar unmittelbar unter dem zu schüßenden Gebäude aufzusuchen. Der Bligableiter ist nicht weniger wirksam, wenn seine metallische Leitung auf einen großen Theil ihrer Länge in horizontaler, geneigter oder gefrümmter Lage verläuft. Allein es ist eine unbedingte Nothwendigkeit, daß diese metallische Leitung endlich in den unterirdischen Wasserbezirk mündet und diesen an möglichst vielen Punkten innig berührt, sollte dies auch erst in der Entfernung von mehreren Kilometern ausführbar sein.

4. Wir unterstellen nunmehr die Herstellung eines Blizableiters unter Beachtung dieser Grundbedingungen, und betrachten im Ganzen und Großen den Verlauf der Erscheinungen während des Gewitters.

Statt daß sich die durch Vertheilung hervorgerufene Elektricität, wie unter 2. gesagt, in dem unterirdischen Wasserbezirke anhäuft, findet sie jezt einen Ausweg am Fuße des Blizableiters, denn innerhalb einer massiven Metallstange, sie sei so lang, als sie wolle, pflanzt sich die Elektricität mit einer Schnelligkeit fort, welche der Geschwindigkeit des Lichtes vergleichbar ist. So häuft sich die in dem unterirdischen Wasserbehälter vorhandene, ungleichnamige, durch die Wolke Anziehung erleidende Elektricität in dem oberen Theile des Blizableiters an, und dort zeigen sich die merkwürdigen Erscheinungen, von denen wir ein Bild geben müssen.

Wenn der Blizableiter in eine feine, scharf nadelförmige Spize von Gold oder Platin endigt, so übt die Anziehung erleidende Elektricität gegen die Luft einen Druck aus, hinreichend, um das elektrische Fluidum in Gestalt eines im Dunkeln sichtbaren Lichtbüschels ausströmen zu lassen. Die divergirenden Strahlen desselben werden mit der Entfernung von der Spige nach und nach schwächer, so daß sie selten bis zu 15 oder 20 Entmtr. Länge sichtbar bleiben. Dieses Büschel elektrisirt die Luft sehr lebhaft und es läßt sich nicht zweifeln, daß die mit Elektricität geladenen Lufttheilchen sich in Folge der Anziehung Seitens der Wolke bei ruhiger Atmosphäre bis zu Ersterer hinbewegen und eine mehr oder weniger bemerkbare Entladung herbeiführen.