Verwendung optischer Instrumente in der Marine. Von Dr. phil. Chr. von Hofe und Korvettenkapitän a. D. J. Weimann-Bischoff. HOFE u. WEIMANN-BISCHOFF: Verwendung optischer Instrumente in der Marine. Textabbildung Bd. 329, S. 653 Abb. 1. Altes Teleskop (Kieker), wie es früher allgemein auf Schiffen gebraucht wurde. Als in der Schlacht bei Kopenhagen im Jahre 1801 Sir Hyde Parker der bedrängten englischen Flotte das Signal gab: „Gefecht abbrechen“ und der Signaloffizier dieses meldete, hielt Nelson seinen Kieker vor sein blindes Auge und sagte: „Ich vermag kein derartiges Signal zu sehen“. – Ohne einen solchen Kieker, d.h. ohne ein monokulares Fernrohr konnte man sich bis vor wenigen Jahren einen Seebefehlshaber kaum vorstellen (vergl Abb. 1). Der Kieker ist als Großadmiralsstab das Wahrzeichen der höchsten Rangstufe in der deutschen Kriegsmarine geworden. Bis vor wenigen Jahrzehnten waren die langen Teleskope, ferner kurze Galileische Doppelgläser, sowie die einfachen Spiegelinstrumente (Sextanten und Oktanten) fast die einzigen optischen Hilfsmittel, die in der Kriegs- und Handelsmarine zur Verwendung kamen. Da die Schiffsgeschwindigkeiten nicht groß, die Schußweiten der Geschütze gering waren, Unterseeboote noch nicht existierten, so war man mit dieser optischen Ausrüstung zufrieden und verlangte nichts besseres. Das ist in den letzten 20 Jahren anders geworden. Ein gewaltiger Umschwung auf Schiffbau- und artillerietechnischem Gebiete hat sich vollzogen. Das moderne Großkampfschiff mit seiner weittragenden Artillerie, der schnelle Kreuzer, das Unterseeboot vermögen mit den primitiven optischen Instrumenten früherer Tage nicht mehr auszukommen. Der optischen Industrie war dies ein willkommener Ansporn zu immer größeren Leistungen und ihre Leistungsfähigkeit entwickelte sich, gestützt auf die Wissenschaft, rapide. In Folgendem soll kurz geschildert werden, welche optischen Instrumente in der Marine zurzeit in Gebrauch sind. Zunächst war es notwendig, für navigatorische und artilleristische Zwecke die alten Beobachtungsinstrumente, Kieker und Galileisches Doppelfernrohr, zu verbessern bzw. durch bessere Instrumente zu ersetzen. Die Galileischen Doppelfernrohre haben den Vorzug großer Einfachheit in der Konstruktion und infolgedessen auch großer Billigkeit. Sie sind daher nicht verdrängt worden, jedoch ist ihre Leistungsfähigkeit erheblich gesteigert, und zwar ist vor allen Dingen das Gesichtsfeld, das bei diesen Instrumenten naturgemäß klein ist, merklich vergrößert worden. Ebenfalls ist die Bildgüte verbessert (vgl. Abb. 2). Textabbildung Bd. 329, S. 653 Abb. 2. Modernes, Galilei sches Doppelfernrohr mit sechsfacher Vergrößerung. Die Kieker sind Keplersche Fernrohre von stärkerer Vergrößerung, leiden aber unter dem Uebelstand großer Länge (Unhandlichkeit) und geringer Bildhelligkeit. Man war früher nicht in der Lage, bequemere Handfernröhre nach dem Keplerschen System herzustellen, weil sie bei nur einigermaßen ausreichender Vergrößerung zu lang wurden. Das ist hauptsächlich auf den Uebelstand zurückzuführen, daß das Linsensystem, mit Hilfe dessen die Bilder eines gewöhnlichen astronomischen Fernrohres für den terrestrischen Gebrauch richtig gestellt werden, einen zu großen Platz beanspruchen. Diesem Mangel wurde zu Anfang der neunziger Jahre des vorigen Jahrhunderts durch die Einführung der Porroschen Umkehrprismen durch Professor Abbe in Jena abgeholfen. Durch diese Prismenkombination wird nicht nur die Wirkung des bis dahin üblichen Linsensystems ersetzt, sondern die Länge des astronomischen Fernrohres auf ungefähr ein Drittel verkürzt.Vergl. C. Czapski: Ueber neue Arten von Fernrohren, insbesondere für den Handgebrauch. – Verh. d. Ver. z. Bfd. d. Gewerbefl. 1895, S. 39 bis 76.Chr. von Hofe: Fernoptik, Leipzig 1911, S. 43 bis 51.G. Witt: Ueber Handfernrohre. – Himmel und Erde 12, Seite 173, 1900. Infolgedessen wurde es möglich, kurze Handfernrohre nach dem Keplerschen System (vgl. Abb. 3) auszuführen, die infolge ihrer Handlichkeit überall großen Beifall fanden. Die Vorzüge dieser Fernrohre vor den entsprechenden Galileischen sind kurz folgende: Textabbildung Bd. 329, S. 654 Abb. 3. Prismen-Doppelfernrohr mit sechsfacher Vergrößerung. Textabbildung Bd. 329, S. 654 Abb. 4. Stangenfernrohr mit zehnfacher Vergrößerung und 0,600 m Basis. Vor allen Dingen ist bei derselben Vergrößerung das Gesichtsfeld eines Prismenfernrohres etwa doppelt so groß wie dasjenige eines modernen Galileischen. Die Bildhelligkeit ist über das ganze Gesichtsfeld gleichmäßig verteilt. Das Bild ist bis zum Rande gleichmäßig hell und scharf, während bei den Galileischen Fernrohren das Gesichtsfeld zwar in der Mitte eine sehr große Helligkeit besitzt, dagegen nach dem Rande sehr schnell dunkler wird. Infolge dieser Eigenschaft, die durch die Konstruktion dieser Fernrohre bedingt ist, wird das Gesichtsfeld verhältnismäßig klein (vgl. die untenstehende Tabelle). Die Bildgüte ist bei den Galileischen Fernrohren, besonders am Rande, nicht so gut herzustellen wie bei den Prismenfernrohren. Aus diesen Gründen (kleines Gesichtsfeld und mangelhafte Bildgüte) sind die Galileischen Fernrohre nicht mit einer so starken Vergrößerung auszurüsten wie die Prismenfernrohre. Auch werden sie bei stärkeren Vergrößerungen unhandlicher als entsprechende Prismenfernrohre. Vergleich der optischen Daten eines Marineprismendoppelfernrohres und eines Galileiglases. Ver-Größerung Objektiv-öffnung Austritts-pupille relativeHelligkeit Gesichts-feld spez.Plastik Prismenfern-rohr 6 × 30 mm 5 mm 25 150 m 1,95 Galilei'schesFernrohr 6 × 39   „ 6,3 „ 39,7*) 77,4 „   1 *) Nur in der Mitte des Gesichtsfeldes. Ein weiterer großer Vorteil der Prismenfernrohre ist der, daß bei ihnen im Bildfelde ein Fadenkreuz oder eine andere Marke angebracht werden kann, welche gleichzeitig mit dem Bild des Objektes scharf gesehen wird. Das ist bei den Galileischen Fernrohren nicht ohne weiteres möglich. Diese sind daher nicht als Zielfernrohre oder Meßinstrumente zu benutzen. Textabbildung Bd. 329, S. 654 Abb. 5. Scherenfernrohr mit zehnfacher Vergrößerung und 0,700 m Basis. Durch Zusammenklappen der beiden Schenkel kann die Länge auf die Hälfte verkürzt werden. Vielfach wird als Vorzug der Galileischen Fernrohre angeführt, daß sie in der Mitte des Gesichtsfeldes eine sehr große Helligkeit besitzen, und daß sie daher als Nachtgläser besonders geeignet wären. Es ist allerdings zutreffend, daß die Galileischen Fernrohre, damit sie überhaupt ein ausreichendes Gesichtsfeld bekommen, eine sehr starke Helligkeit haben müssen, die aber, wie bereits gesagt, nach dem Rande des Gesichtsfeldes hin sehr schnell abfällt. Auch absorbieren sie wegen ihrer einfachen Bauart weniger Licht, als die Prismenfernrohre. Textabbildung Bd. 329, S. 655 Abb. 6. Schema des Verlaufs der Lichtstrahlen in einem Sehrohr. Textabbildung Bd. 329, S. 655 Abb. 7. Längsschnitt durch ein Sehrohr. Neuerdings werden aber auch Prismenfernrohre mit einer so großen Austrittspupille gebaut, wie sie der Pupille des menschlichen Auges bei starker Dämmerung entspricht. Darüber hinaus zu gehen hat natürlich keinen Zweck, so daß also für den praktischen Gebrauch die Helligkeit in der Mitte des Gesichtsfeldes bei Prismenfernrohren nicht viel kleiner als bei den Galileischen Fernrohren ist, während nach dem Rande hin die Helligkeit des Prismenfernrohres dieselbe wie in der Mitte bleibt und hier derjenigen der Galileischen Fernrohre bei weitem überlegen ist. Neuerdings werden für die Marine Prismenfernrohre gebaut, die bei siebenfacher Vergrößerung eine Austrittspupille von 7 mm besitzen. Der einzige Nachteil, den die Prismenfernrohre gegenüber den Galileischen Fernrohren besitzen, ist ihr höherer Preis, der aber durch die größere Leistung voll gerechtfertigt ist. Textabbildung Bd. 329, S. 655 Abb. 8. Rundblicksehrohr. Mit Hilfe der Kurbel unterhalb des Okulars kann die Eintrittsöffnung innerhalb der Glaskugel herumgedreht werden. Das ganze Sehrohr ist natürlich vollkommen wasserdicht gebaut. Werden stärkere Vergrößerungen für die Beobachtung gewünscht, so empfiehlt es sich, nicht mehr die Instrumente als Handfernrohre auszuführen, da alle Bewegungen der Hand sich, proportional der Vergrößerung verstärkt, auf das Bild übertragen, und dieses daher sehr unruhig wird. Man rüstet infolgedessen diese Instrumente mit Stativen, also als Standfernrohre, aus. Hierdurch wird ein weiterer Vorzug der Prismenfernrohre, der bei dem Handfernrohr noch nicht so ins Gewicht fällt, sehr gesteigert, das ist die Möglichkeit der vergrößerten Tiefenwahrnehmung bzw. die gesteigerte Plastik des Bildes. Die Umkehrprismen bieten nämlich die Möglichkeit, durch zweckmäßige Anordnung, ohne daß die Zahl der optischen Teile vermehrt wird, die Eintrittsöffnungen des Fernrohres erheblich weiter auseinander zu rücken als die Okulare. Infolgedessen bietet sich dem Beobachter das Bild so dar, als wenn es mit einem Augenabstand gleich dem Abstand der Eintrittsöffnungen betrachtet würde. Da der stereoskopische Eindruck eines Bildes von der Größe des Abstandes abhängt, den die beiden Eintrittsöffnungen besitzen (beim Sehen mit unbewaffnetem Auge von dem Abstand der Augen), so ist die Steigerung der Plastik eines solchen Prismenfernrohres proportional dem Verhältnis zwischen Abstand der Eintrittsöffnungen und Abstand der Okulare.Vgl. „Fernoptik“, S. 51 bis 53.Miethe: Moderne Handfernrohre, Prometheus 7, S. 21 bis 23, 1895. Derartige Prismen-fernrohre werden in der Form eines Querrohres gebaut, in dessen Mitte sich die beiden Okulare befinden, und zwar so, daß die Okularachsen senkrecht zu der Achse des Rohres stehen, während sich an den Enden die Eintrittsöffnungen befinden, ebenfalls so, daß die Lichtstrahlen senkrecht zur Rohrachse in das Instrument eintreten (Stangen- und Scherenfernrohre vgl. Abb. 4 und 5). Solche Fernrohre werden mit einem Abstand der Eintrittsöffnung (mit einer Basis) bis zu 2 m und darüber gebaut. Da der Augenabstand eines erwachsenen Menschen und damit der Okularabstand des Fernrohres im Mittel 65 mm beträgt, ergibt sich eine ganz erhebliche Steigerung der Plastik (vgl. Tabelle). Dem Artillerieoffizier wird hiermit ein willkommenes Hilfsmittel an die Hand gegeben, auf große Entfernungen die Lage der Aufschläge zum Ziel mit hinreichender Sicherheit beurteilen zu können. Auch bei der Navigation werden Stangenfernrohre mit Vorteil verwendet. Optische Daten. Basis Ver-größerung Austritts-pupille spez.Plastik Scherenfernrohr 0,700 m 10 ×     5 mm 11 Stangenfernrohr 0,600 „1,700 „ 10 ×20 ×     4  „    4  „   926 Bei Unterseebooten bieten die optischen Instrumente die einzige Möglichkeit, in untergetauchtem Zustande einen Ausblick über Wasser zu erlangen. Das Fahren unter Wasser ist überhaupt erst möglich geworden, nachdem es gelungen war, brauchbare Sehrohre (Periskope) für das Unterseeboot herzustellen.Vgl. F. Weidert. Entwicklung und Konstruktion der Unterseeboots-Sehrohre. Jahrbuch der Schiffbautechn. Gesellschaft 1914, S. 174 bis 227 und D. p. J. Bd. 329, S.417 bis 420. Textabbildung Bd. 329, S. 656 Abb. 9. Das in einem Ringbildsehrohr gesehene Bild. In der Mitte des ringförmigen Bildes ist der in der Blickrichtung liegende Ausschnitt der Landschaft in stärkerer Vergrößerung sichtbar. Diese Sehrohre (vgl. Abb. 6 und 7) haben in erster Linie den Zweck, dem Beobachter ein Bild der Außenwelt in natürlicher Größe darzubieten, wie er es im freien Sehen mit unbewaffnetem Auge erblicken würde, d.h. ohne eine scheinbare Vergrößerung. Man müßte eigentlich annehmen, daß dieses der Fall wäre, wenn man dem Sehrohr die Vergrößerung 1, also gar keine Vergrößerung gäbe. Es hat sich aber herausgestellt, daß in diesem Fall, nämlich bei dem Fernrohr mit der Vergrößerung 1, der Beobachter den Eindruck hat, als wenn das Bild kleiner wäre als im freien Sehen. Diese optische Täuschung ist darauf zurückzuführen, daß der Mensch gewohnt ist, bei freiem Sehen durch keine künstliche Blende zu blicken. Sieht man durch ein Rohr, so hat man, weil die erwartete Vergrößerung fehlt, den Eindruck einer Verkleinerung des Bildes. Erst bei einer stärkeren Vergrößerung wird für den Beobachter wieder der Eindruck der natürlichen Größe des Bildes geschaffen, infolgedessen haben alle Sehrohre, die nur mit einer Vergrößerung ausgerüstet sind, eine 1½-fache Vergrößerung, wenn sie für einäugige Beobachtung eingerichtet sind; während bei binokularen Sehrohren bereits eine etwa 1,25-fache Vergrößerung genügt, um den Anschein natürlichen Sehens zu erwecken. Bei einer derartigen Vergrößerung ist infolgedessen eine Entfernungsschätzung der Objekte, wie beim freien Sehen möglich. Um auch eine scharfe Beobachtung auf größere Entfernungen zu ermöglichen, gibt man dem Sehrohr häufig eine zweite stärkere Vergrößerung, die entweder durch Vorschalten eines zweiten Okulars oder durch einen Objektivwechsel (bifokale Sehrohre) erreicht wird. Will man mit einem einfachen Sehrohr den gesamten Horizont beobachten, so muß der Beobachter das Instrument um seine Längsachse um 360° herumdrehen und mit dem Instrument herumgehen, damit er immer ins Okular sehen kann. Dies ist ein Nachteil, zumal da im Unterseeboot die Raumverhältnisse sehr beschränkt sind. Aus diesem Grunde werden die Sehrohre auch so hergestellt, daß man nur die Eintrittsöffnung dreht, während das Okular an seinem Orte bleibt. Man sieht dann also im Okular gewissermaßen ein Panoramabild der Außenwelt am Auge vorüberziehen (Panorama- oder Rundblick-Sehrohr, Goerz-Patent, vgl. Abb. 8). Eine Möglichkeit, den ganzen Horizont auf einmal zu übersehen, besteht darin, daß man in einen entsprechenden Glaskörper am oberen Ende des Sehrohres (Ringspiegellinse) das Licht von allen Seiten hineinfallen läßt, so daß man im Gesichtsfeld ein ringförmiges Bild der Außenwelt erblickt (Ringbild-Sehrohr vgl. Abb. 9). Der große Nachteil einer derartigen Ausführung ist der, daß das Bild der äußeren, scheinbar auf einer Kugelfläche liegenden Landschaft stark verkleinert und naturgemäß sehr verzeichnet ist, da es in einer Ebene liegt. Diese letztere Art der Sehrohre wird daher als optische Merkwürdigkeit zu betrachten sein, während für den praktischen Gebrauch unbedingt das Panorama-Sehrohr zu empfehlen ist. Bei langanhaltender Beobachtung mit einem Auge tritt unter Umständen eine Ermüdung des Auges ein. Damit dieses vermieden wird, baut man Sehrohre mit zwei Okularen. In diesem Fall hat die binokulare Betrachtungsweise nicht den Vorteil, daß man ein Bild von gesteigerter Plastik erhält, da nur eine Eintrittsöftnung beibehalten wird, sondern sie hat lediglich den Zweck, eine Benutzung beider Augen, wie es beim freien Sehen üblich ist, zu ermöglichen. (Fortsetzung folgt.)