Neuerungen im Telegraphen- und Fernsprechwesen. Von Otto Arendt, Kaiserl. Telegrapheningenieur. (Fortsetzung von S. 682 d. Bd.) Neuerungen im Telegraphen- und Fernsprechwesen. Auch die weiter unten aufgeführten Telegraphenapparate sind zum großen Teil für den Betrieb von Kabeln geeignet, meist jedoch nur auf kürzere Entfernungen. Es mögen hier zunächst noch einige Hilfsmittel erwähnt werden, die im allgemeinen zur Erhöhung der Telegraphiergeschwindigkeit in Kabeln angewendet werden, um dann kurz die Betriebsapparate für die großen, die Weltmeere durchkreuzenden Kabel zu schildern. Textabbildung Bd. 324, S. 692 Fig. 36. Um das unter der Wirkung der Ladungskapazität verzögerte Ansteigen und Abfallen des Telegraphierstromes zu beschleunigen, werden von der Kabelader z.B. Rollen mit hohem Widerstände und hoher Selbstinduktion, sog. Induktanzrollen, zur Erde abgezweigt. Da die Zeit, in welcher der Strom im Kabel seinen vollen Wert erreicht, nicht von der Batteriespannung abhängt (vgl. Fig. 33), so steigt er, wie Fig. 36 lehrt, um so steiler an, je höher die Batteriespannung ist, mit welcher telegraphiert wird. Textabbildung Bd. 324, S. 692 Fig. 37. Der durch die Linie II dargestellte Strom hat infolge verdoppelter Betriebsspannung die doppelte Stärke des Stromes I. Da beide Kurven ihre relativen Werte gleichzeitig erreichen, wird der bei einer Stromstärke c1 ansprechende Empfangsapparat bei Verwendung der stärkeren Batterie um die Zeit t1–t2 früher das Telegraphierzeichen wiedergeben als beim Betrieb mit der schwächeren Batterie. Die Dauer der Stromsendung am Anfang des Kabels betrage die Zeit T. Nach Ablauf dieser Zeit beginnt der Strom im Empfangsapparat zu sinken, infolge der Leitungskapazität jedoch mit der durch die Kurven gezeigten Verzögerung, so daß er nach der Kurve I den Wert c1 erst nach der Zeit T + t3 wieder erreicht. Ist der Empfangsapparat ein gewöhnlicher Elektromagnet, so fällt dessen Anker aber infolge des remanenten Magnetismus und seiner verminderten Entfernung von den Polen des Elektromagneten erst ab, wenn der Strom noch weiter, etwa bis auf den Wert c2 gesunken ist, d.h. nach der Zeit T + t5. Die Kurve II erreicht den Wert c2 aber erst um die Zeit t6–t5 später. Mit der erhöhten Batterie beginnt das Telegraphierzeichen im Empfänger also zwar früher, dauert aber anderseits länger; um so länger muß mit der Absendung des zweiten Stromstoßes gewartet werden. Werden nun an das Kabel nach Fig. 37 in Gestalt der Rollen r1 und r2 Nebenschlüsse zur Erde angelegt, so fließt nur ein Teil des Batteriestromes in das Kabel und es kann bei passendem Werte des Widerstandes von r1 die erhöhte Batterie verwendet werden, ohne daß der stationäre Wert des Stromes denjenigen der Kurve I (Fig. 36) übersteigt. Infolge ihrer hohen Selbstinduktion jedoch wirkt die Spule im ersten Augenblick noch nicht als Nebenschluß, sondern versperrt dem Strom zunächst den Weg. Dieser beginnt daher anzusteigen, als ob die Spule nicht vorhanden wäre, d.h. nach Kurve II (Fig. 36). Je mehr sich der Strom seinem stationären Wert nähert, um so geringer wird die Gegenkraft der Selbstinduktion, bis die Rolle schließlich nur wie reiner Widerstand wirkt und den Strom zu dem durch Kurve III gekennzeichneten Verlauf veranlaßt. Induktanzrollen werden am Anfang und am Ende der Leitung (in diesem Falle auch als magnetischer Nebenschluß zum Empfänger bezeichnet) oder an Unterwegsorten eingeschaltet. Textabbildung Bd. 324, S. 693 Fig. 38. Rollen am Anfang der Kabelader schützen zugleich den Empfangsapparat des eigenen Amtes beim Senden gegen die aus dem Kabel zurückfließenden Entladungsströme. Wird nämlich nach der Beendigung einer negativen Stromsendung die Taste T (Fig. 37) losgelassen, so findet die infolge der Ladungskapazität im Kabel aufgespeicherte negative Elektrizität, solange die Rolle r1 noch nicht angeschlossen ist, über den Ruhekontakt der Taste und den Empfangsapparat einen willkommenen Weg zur Erde. Dieser Entladungsstrom verursacht das als Rückschlag bezeichnete störende Ansprechen des eigenen Empfangsapparates während des Sendens. Wird die Rolle r1 mit dem Anfang des Kabels verbunden, so fließt ein Teil des negativen Telegraphierstromes von T über r1 zur Erde. Beim Loslassen der Taste wird dieser Strom unterbrochen und hierdurch in r1 infolge der Selbstinduktion der Rolle eine elektromotorische Kraft erzeugt, welche in dem nun geschlossenen Stromkreise von der Erde durch r1 über den Ruhekontakt der Taste T, den Empfangsapparat zur Erde einen, dem Telegraphierstrom gleich gerichteten Strom hervorruft. Mit diesem Strom begegnet sich der dem Telegraphier-(Lade-)ström entgegengesetzt gerichtete Entladestrom. Diese beiden Ströme heben einander auf, wenn die Selbstinduktion der Rolle dementsprechend auf die Kapazität des Kabels abgestimmt ist. Dies wird durch die Verschiebung eines die Rolle umschließenden Eisenmantels erreicht. Eine passende Abstimmung wird leicht erzielt, wenn an den Ruhekontakt der Tasten ein polarisiertes Relais R (Fig. 38) derart angeschlossen wird, daß es auf den Entladungsstrom (gefiederter Pfeil) anspricht. Wird dann der Eisenmantel M auf die Rolle J geschoben und längs der Skala S langsam bewegt, so läßt sich eine Stellung finden, bei welcher das Relais R auch bei empfindlichster Regulierung nicht mehr anspricht, während die Taste T geschlossen und geöffnet wird. Hierbei wird die Beobachtung des Relais R durch das Galvanometer G erleichtert, das die geringsten Zuckungen der Relaiszunge durch Zuckungen seines Zeigers deutlich erkennbar macht. Ist bei der Einstellung w an der Skala S diejenige Lage für den Mantel M gefunden, bei welcher die Zuckungen am Galvanometer eben aufgehört haben, so bleibt das Relais auch in Ruhe, wenn der Mantel noch weiter aufgeschoben wird, denn es überwiegt dann der von der Rolle J erzeugte Induktionsstrom (ungegefiederter Pfeil), der entgegengesetzte Richtung hat und daher den Hebel des polarisierten Relais nicht umlegen, kann. Werden aber jetzt die Relaispole vertauscht, so daß der Induktionsstrom bei e ein- und bei a austritt, so spricht das Relais wieder an und es läßt sich nun durch Zurückschieben des Mantels M wiederum eine Einstellung n1 finden, bei welcher die Zukkungen am Galvanometer eben aufhören. Das arithmetische Mittel aus n und n1 gibt eine praktisch gut brauchbare Einstellung- der Rolle. Textabbildung Bd. 324, S. 693 Fig. 39. Textabbildung Bd. 324, S. 693 Fig. 40. Zur Versteuerung der Kurve des ankommenden Stromes dient – zugleich durch Bekämpfung der Selbstinduktion des Empfangsapparates – ferner die sog. Maxwell-Erde (Fig. 39). Zwischen dem Empfangsapparat E und die Erde wird ein hoher Widerstand R (6000, 8000, 10000 Ohm oder dergl.) geschaltet, zu welchem parallel die Kapazität C liegt. Am sendenden Ende des Kabels wird die Batteriespannung so hoch gewählt, daß trotz des erhöhten Widerstandes die stationäre Stärke des Stromes zur Betätigung des Empfangsapparates ausreicht. Der Kondensator hat jedoch beim Empfang eines Stromstoßes im ersten Augenblick dieselbe Wirkung, als wenn der Widerstand R überbrückt wäre. Die Stromkurve steigt daher infolge der erhöhten Batterie steiler an (wie Kurve II in Fig. 36). Je weiter jedoch die Ladung des Kondensators C zunimmt, um so weniger Strom lenkt er von dem Wege durch R ab. Der Widerstand R kommt immer mehr zur Geltung und es tritt ebensolche Verschmelzung der Stromkurven ein, wie sie für die Anschaltung von Induktanzrollen in Fig. 36 gezeigt ist. Analog erfolgt nach der Stromunterbrechung die Versteuerung der abfallenden Kurve, welcher der im Empfangsapparat entstehende Extrastrom sowie der Entladungsstrom des Kabels entgegenwirken, denn ein durch den Wert von R bestimmter Teil des Entladungsstromes des Kondensators C fließt über den Empfänger E zum Kabelanfang und dort zur Erde und wirkt auf diesem Wege sowohl dem Extrastrom wie dem Entladungsstrom entgegen. Textabbildung Bd. 324, S. 694 Fig. 41. Textabbildung Bd. 324, S. 694 Fig. 42. In den sehr langen Unterseekabeln ist die Wirkung der Ladungskapazität so groß und es sammelt sich infolgedessen eine so erhebliche Menge von Elektrizität während der Absendung eines Stromes in dem Kabel an, daß dessen Entladung noch nicht wieder erfolgt ist, wenn ein zweiter Stromstoß abgesandt werden soll. Die Folge hiervon ist, daß der zweite Stromimpuls im Empfangsapparat ankommt, während dieser noch von dem ersten durchflössen wird, der im Begriffe steht, langsam, wie der absteigende Ast der Kurven in Fig. 33, abzufallen. Zwischen zwei Stromimpulsen ist der Empfangsapparat daher niemals ganz stromlos. Für eine Reihe aufeinanderfolgender Stromstöße gleicher Richtung erscheint deshalb die Kurve des ankommenden Stromes nicht als eine Wellenlinie, deren Täler immer wieder bis auf eine Null-Linie hinabsteigen, sondern als eine in einem Winkel gegen die Null-Linie stetig ansteigende Wellenlinie. Die Zahl der in gleichet Richtung hintereinander m entsendenden Ströme ist infolgedessen beschränkt und es ist notwendig, zur Darstellung der Zeichen die entgegengesetzte Stromrichtung zu Hilfe zu nehmen. Die Morse-Punkte und -Striche werden dann nicht mehr durch Ströme gleicher Richtung, jedoch verschiedener Dauer, sondern durch Ströme gleicher Dauer aber entgegengesetzter Richtung gekennzeichnet. Dementsprechend müssen die Empfangsapparate eingerichtet sein. Diesen wird außerdem eine derart hohe Empfindlichkeit gegeben, daß sie den ganzen Verlauf der Kurve des ankommenden Stromes anzeigen und daher zwei aufeinander folgende Stromstöße auch dann erkennen lassen, wenn der Wert des Stromes zwischen den beiden Impulsen nicht auf Null zurückgeht. Diesen Zwecken dient der Heberschreiber (Siphon recorder) von W. Thomson sowie das Sprachgalvanometer von W. Thomson. Beim Heberschreiber (Fig. 40) durchläuft der ankommende Strom eine, in einem kräftigen (in seiner Stärke regulierbaren) Magnetfelde schwingende Spule (Prinzip der Deprez-Galvanometer), deren Bewegungen durch ein Hebelwerk aus dünnen Fäden vergrößert auf einen Heber (wie beim Undulator) übertragen werden. Während der Heber des Undulators durch die Reibung zwischen dem Glasröhrchen, der auslaufenden Schreibtinte und dem Papierstreifen gebremst wird, ist dieser Reibungswiderstand beim Heberscheiber von Thomson dadurch fast ganz beseitigt, daß der Heber das Papiergarnicht berührt, der Hebervielmehr durch einen kleinen Wagnerschen Hammer in vibrierende Bewegung versetzt wird und die Flüssigkeit in feinen Tröpfchen ausspritzt. Die Zeichen erscheinen auf dem Papier daher als fein punktierte Linien. Textabbildung Bd. 324, S. 694 Fig. 43. Das Sprechgalvanometer von Thomson, in Fig. 41 schematisch erläutert, entspricht in seinem Bau dem Thomsonschen Spiegelgalvanometer: ein winziges Magnetstäbchen NS, das einen kleinen Spiegel trägt, schwingt am Kokonfaden im Felde einer Spule, welche den Telegraphierstrom empfängt. Die Ablenkungen eines von dem Spiegel reflektierten Lichtscheines auf der Skala A nach rechts und links (durch die einlangenden positiven und negativen Telegraphierströme veranlaßt), entsprechen den Punkten und Strichen des Morsealphabets. Um aperiodische Schwingungen zu erzielen, erfolgt eine Dämpfung durch Wasser oder verdünntes Glyzerin oder mit Hilfe von Induktionsströmen, die in einem, den schwingenden Magneten umschließenden Kupferkörper entstehen. Um die in langen Unterseekabeln mit den soeben beschriebenen Apparaten erreichbare Telegraphiergeschwindigkeit weiter zu erhöhen, werden besondere Hilfsmittel angewendet, welche auf eine Versteuerung der Stromkurve abzielen. In Fig. 42 gibt die Kurve I den Verlauf eines am Ende des Kabels ankommenden kurzen positiven Stromstoßes an (vergl. die nach Thomson gezeichneten Kurven in Fig. 33). Um den absteigenden Ast dieser Linie steiler umzubiegen und das Verschwinden des Telegraphierzeichens zu beschleunigen, wird in gewissem Abstande dem positiven ein negativer Strom II von gleicher Stärke nachgesandt. Im Falle der Fig. 42 geht der Strom um 4 Zeitteilchen τ (vergl. S. 681) später ab, erreicht das Kabel ende ebenfalls entsprechend später und zwar zu einer Zeit, wo die Kurve I fast ihren Höhepunkt erreicht hat. Die Summe beider Stromwirkungen ist durch die Kurve III dargestellt. Man erkennt, daß man durch Veränderung des Abstandes zwischen den Stromsendungen I und II die Steilheit der Kurve III beeinflussen kann. Diese Art, die Stromkurve steiler zu gestalten, wird von den Engländern, welche die Methode eingeführt haben, „curb“ genannt; der dem Zeichen (I) nachgeschickte entgegengesetzte Stromimpuls (II) wird als curb current bezeichnet. Zur Entsendung dieses Gegenstromes werden u.a. die sogenannten Entladungstasten verwendet, die einen Kontakt besitzen, der beim Loslassen der Taste flüchtig berührt wird und den Gegenstrom in die Leitung schickt. Zuverlässiger wirkt die Entsendung des Gegenstromes mit Hilfe von Relais, etwa nach Fig. 43. Der abgehende Strom (bei Tastendruck) geht teils in die Leitung, teils über das polarisierte Relais S, genannt Switch-Relais, und den hohen Widerstand R zur Erde. Das Switch-Relais spricht an. Sein Anker trägt die Feder f, die gegen den unteren Kontakt k1 gedrückt wird und den Zweck hat, die Berührung mit diesem Kontakt noch einige Zeit aufrecht zu erhalten, wenn der Anker sich wieder in die Ruhelage zum oberen Kontakt k bewegt. Solange f gegen k1 anliegt, hat der Anker des Switch-Relais Verbindung mit der negativen Gegenbatterie B1, deren Strom in das Kabel gelangt, sobald die Taste T nach der Beendigung des Zeichens in die Ruhelage zurückkehrt und den Ruhekontakt k2 berührt. Der Anker des Switch-Relais und seine Feder f sind so einzustellen, daß f den Kontakt k1 erst kurz nach der Schließung des Kontaktes k2 durch die Taste verläßt. Auch der ankommende Strom teilt sich bei dieser Schaltung über das Switch-Relais S und über die Taste und den Empfangsapparat A zur Erde. Der durch S gehende Zweigstrom wird durch den Widerstand R so klein gehalten, daß S nicht anspricht und dadurch nicht etwa den Weg zum Empfangsapparat A abschneidet. Da S ein polarisiertes Relais ist, kann sein Ansprechen auf den ankommenden Telegraphierstrom auch dadurch sicher vermieden werden, daß beide Aemter mit entgegengesetzter Telegraphier-Batterie arbeiten. Statt Gegenstrom zu entsenden, wird, um die Entstehung hoher, für die Isolation des Kabels gefährlicher Spannungen zu vermeiden, auch vielfach die Kabelleitung zur Entladung nach jeder Stromsendung für einen Augenblick mit Erde verbunden. (Fortsetzung folgt.)