Ein Marinechronometer mit einer besonderen Unruh!

[beta21]

Ich hab meine Literatur durchgelesen und hab leider keine ähnliche Unruh gefunden.
Die Vor- und Nachteile wurden schon besprochen. Ich denke, daß der Konstrukteur hier Eine Klemmung oder Distorsion vom Unruhreif, so wie es unvermeidlich bei gewöhnlichen Gewichten und Schrauben aufsteht, vermeiden hat wollen. Er hat aber andere Fehler anstelle eingebaut. Der größte Fehler dürfte sein, daß die Gewichte einigermaße locker auf seinen Stiften sitzen müßen um sich bewegen zu können. Diese Lockerheit kann nicht günstig sein, was leicht verständlich ist.

[Ursus]

Ich denke, daß der Konstrukteur hier Eine Klemmung oder Distorsion vom Unruhreif, so wie es unvermeidlich bei gewöhnlichen Gewichten und Schrauben aufsteht, vermeiden hat wollen.

Das meinte ich, als ich schrieb "Der einzige Vorteil, den ich sehe ist, dass die Veränderung der Unruharme, also deren temperatur-bedingte Ausdehnung, bzw. Zusammenziehung nicht durch die Gewichte behindert oder verändert wird, da die Gewichte nur durch Federdruck an den Unruharmen anliegen."

Aber bei einer anderen Sache hätte ich gerne Aufklärung: Reibung entsteht doch nur wenn sich zwei Materialien gegeneinander bewegen. Ich sehe hier nicht, dass sich der Unruhreif und die inneren Gewichte gegeneinander bewegen, wenn die Unruhspeiche und die Speiche der Gewichte - bei der Reglage zwar verdrehbar - aber ansonsten im "Betrieb" fest miteinander verbunden sind.
Ursus

[praezis]

Aber bei einer anderen Sache hätte ich gerne Aufklärung: Reibung entsteht doch nur wenn sich zwei Materialien gegeneinander bewegen. Ich sehe hier nicht, dass sich der Unruhreif und die inneren Gewichte gegeneinander bewegen, wenn die Unruhspeiche und die Speiche der Gewichte - bei der Reglage zwar verdrehbar - aber ansonsten im "Betrieb" fest miteinander verbunden sind.
Ursus

Tatsächlich bewegen sich Innenseite des Reifs und Berührpunkt des Gewichts gegeneinander. Das liegt daran, dass der Drehpunkt nicht auf der Tangente liegt:

R,G sind die anfangs identischen Punkte auf Reif bzw. Gewicht.
Bei Bewegung des Reifs nach außen bewegt sich R auf blauem Pfeil, G auf dem schwarzen (-> R', G').
Bei Bewegung des Reifs nach innen drehen sich die Pfeile um.
G muss also seinen Ort auf dem Reif verändern. Das kann erst passieren, wenn die Kräfte die Größe der Reibung überschritten haben, und dann gibt's einen Sprung!

[Urban]

Heute will ich versuchen, mit meinen Gedanken etwas weiter zu kommen.

Bei der Unruh handelt es sich im Grundaufbau um eine ganz normale Stahl-Messing Unruh mit, wie ich meine, normalen Abmessungen. Nach meiner Hypothese wollte Wildschödtz dafür sorgen, dass sich bei Temperaturänderungen die Massegewichte linear (also auf einer Geraden) bewegen, ohne auf dem Unruhreif gezwungen zu werden, eine, wenn auch kleine, kreisförmige Bewegung mitmachen zu müssen. Diese zweite Bewegungskomponente verfälscht natürlich den vom Feinsteller gewählten Ort für den primären Temperaturbereich. Wohingegen die lineare Bewegung der Massegewichte in gewollter Weise nur die Trägheitsmomente verändert, ohne sonst einen verfälschenden Einfluss auf das ganze Gebilde auszuüben.

Die Idee kam mir, da im 19. Jh. die wildesten Hilfskompensationen erdacht wurden. Ein signifikantes Beispiel ist die sog. Hartnup-Unruh mit den nach innen schrägen Reifsegmenten, die nach meiner Meinung nur so konstruiert wurden, um den Massegewichten zu ermöglichen, sich weitgehend linear zum Zentrum hin bzw. vom Zentrum weg neigen zu können. Diese Konstruktion war, wie man in der Literatur nachlesen kann, erfolgreich, jedoch viel zu schwer und kompliziert. Wildschiödtz Entwurf erfüllt die Bedingung zwar noch besser, musste sich allerdings mit dem entscheidenden Nachteil abfinden, bewegliche Teile verwenden zu müssen. Doch dazu später!

Zu den Abmessungen ist noch zu erwähnen, dass es nicht möglich war, die Gewichtchen zu wiegen. Sie erscheinen aber normal schwer.

[Typ1-2-3]

Verkompliziert wird die Sache auch noch dadurch, dass bei jeder Uhr mit aufgeschnittenem Reif eine Bewegung im Reif stattfindet. Durch Fliehkraft bewegen sich die Reifenenden immer nach außen, wenn auch nur minimal. Also hat man bei jeder Schwingung Bewegung in der Konstruktion. Wenn die Gewichte fest geschraubt werden, berührt sich ja nichts, bei dieser Konstruktion schon. Daher wird die Stabilität der Reglage infrage gestellt, wenigstens auf Dauer. Die Sprünge (Haftreibung - Gleitreibung) macht alles noch ungünstiger.

Übrigens: Wie ich es mir gedacht habe: Der Arm, der die Gewichte hält, ist leicht verstellbar nahe der Unruhwelle befestigt. Dadurch soll man leicht die Temperaturkompensation verstellen können, so der Gedanke.

Frank

[Urban]

Vielen Dank für die freundlichen Antworten. Wir haben also jetzt ein Reibungs- und ein Schwingungs- bzw. Vibrationsproblem.

Letzteres habe ich in meinen bisherigen Überlegungen zumindest vorläufig als unerheblich geglaubt, vernachlässigen zu können. Darf man Das?

Für die Zeichnung, die die Reibungsverhältnisse qualitativ veranschaulicht, besonderen Dank! Kleine Anmerkung am Rande: Bei Tempraturänderungen reagiert natürlich auch der Steg! Dies verkompliziert die Sache zusätzlich: Der Ort R,G ist nämlich 1. eine Funktion des Kreises um D (so auch dargestellt) und 2. eine Funktion der linearen Wanderung des Ortes von D.

Sehr wichtig und erhellend erscheint mir allerdings der Übergang der Haftreibung in die Gleitreibung, sprich das Auftreten von Sprüngen.

Ich habe nämlich mehrfach folgende Beobachtung gemacht: Wenn ich bei laufender Uhr von einem Temperaturniveau auf ein anderes übergehe (z. B. in der Klimabox von 20°C auf 25°C) kann es sein, dass zunächst überhaupt nichts passiert, d. h. die Uhr kann bis zu 3 Tage den Gang des vorherigen Temperaturniveaus beibehalten. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Uhr wegen der grossen Masse eine Akklimatisationszeit bezüglich der Temperatur von 1 Tag beansprucht. Danach zeigt sie neue Werte. Bisher habe ich die Erscheinung auf einen altersbedingten Mangel an Gangstabilität der Uhr zurückgeführt.

Meine Idee, den "Sekundären Temperaturfehler" bei dieser Uhr zu bestimmen, ist bisher jedenfalls nicht gelungen!

Andererseits weist die Uhr Abnutzungsspuren auf, die auf einen sehr langen Gebrauch schliessen lassen.

Nach wie vor offene Fragen, bei einem äusserst interessanten Objekt von einem sehr fähigen Chronometerbauer.

[Ursus]

Tatsächlich bewegen sich Innenseite des Reifs und Berührpunkt des Gewichts gegeneinander. Das liegt daran, dass der Drehpunkt nicht auf der Tangente liegt.

Danke für die anschauliche Erklärung.
Ursus

[praezis]

Kleine Anmerkung am Rande: Bei Temperaturänderungen reagiert natürlich auch der Steg! Dies verkompliziert die Sache zusätzlich: Der Ort R,G ist nämlich 1. eine Funktion des Kreises um D (so auch dargestellt) und 2. eine Funktion der linearen Wanderung des Ortes von D.

Das stimmt, und das reduziert etwas die Lageänderungen.
Deshalb gibt es auch Bereiche auf dem Reif, wo die Position des Gewichts starke Kompensierung, keine und sogar negative hervorruft. Ich glaube aber, dass der Unterschied zwischen Bewegung des Gewichts auf Radius (hier) oder auf Kreisbogen (normal) zu gering ist, um deutliche Effekte zu erzeugen.

Ich habe nämlich mehrfach folgende Beobachtung gemacht: Wenn ich bei laufender Uhr von einem Temperaturniveau auf ein anderes übergehe (z. B. in der Klimabox von 20°C auf 25°C) kann es sein, dass zunächst überhaupt nichts passiert, d. h. die Uhr kann bis zu 3 Tage den Gang des vorherigen Temperaturniveaus beibehalten. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Uhr wegen der grossen Masse eine Akklimatisationszeit bezüglich der Temperatur von 1 Tag beansprucht. Danach zeigt sie neue Werte.

Verstehe ich nicht ganz - Sinn des Ganzen ist doch, dass bei anderer Temperatur eben keine Gangänderung erfolgt?
Und wenn die Bewegung blockiert ist, sollte doch bei anderer Temperatur gerade eine Gangänderung zu messen sein, da die Kompensierung noch auf falscher Position steht?
Interessant, dass es schon Temperaturversuche gab (wollte ich schon vorschlagen, um unsere spekulativen Diskussionen auf reale Füße zu stellen). Gibt es da Ergebnisse / Kurven?

Meine Idee, den "Sekundären Temperaturfehler" bei dieser Uhr zu bestimmen, ist bisher jedenfalls nicht gelungen!

Die Arbeitsweise dieser Ausführung legt den Verdacht nahe, dass der "Sekundären Temperaturfehler" eher vergrößert als reduziert wird.
Erschöpfende Infos über das Thema finden sich übrigens bei Giebel/Helwig.

Gruß,
Frank

[Urban]

Zur Frage nach Aufzeichnungen und deren Auswertung:

Ich habe drei jeweils ca. einen Monat dauernde Messungen durchgeführt. Dazu habe ich mir eine Blankotabelle nach Giebel/Helwig im Format word.doc gebastelt. Diese Tabellen hat einer meiner Söhne, ich kann das leider nicht, in das Format excel überführt und die entsprechenden Diagramme daraus generiert.

Für die Messungen habe ich den Temperaturbereich von 5°C bis 30°C versucht, mehrfach nach oben und unten zu durchlaufen. Für den Bereich 20°C bis 30°C stand eine Klimabox zur Verfügung. Gemessen wurde jeweils die Temperatur in unmittelbarer Umgebung des Heizelements und unter dem Boden des Chronometerkessels. Dabei ist zu beachten, dass für einen vollständigen Übergang von einem Temperaturniveau in ein anderes (z. B. 20°C auf 25°C) mit 12 Stunden zu rechnen ist. Die Messungen unter 20°C wurden im Kühlschrank und Keller improvisiert.

Leider ist es mir nicht gelungen, weder die fragliche Tabelle noch das Blatt mit den Kurven anzuhängen!

[petsch]

Hallo Urban,
ich habe mal versucht einen screenshot von Tabelle und Diagrammen zu machen und stelle das hier als Fotos ein. Vielleicht reicht das aus. Mit einem rechten Mausklick auf die verkleinerten Bilder und anschließendem Öffnen des Links in neuem Fenster kann man evtl. in verschiedenen Fenstern vergleichen.

tab6-1.jpg

tab6-2.jpg

DiagrammUrb.jpg

Außerdem habe ich zusätzlich noch einmal die Tabelle und die Diagramme als PDF angefügt. Je nach Belieben kann man dann mit den screenshots oder mit den PDF-Dateien arbeiten und vergleichen. Die Gangtabelle war oben in Urbans Beitrag schon als Anlage zu finden.

Gangtab_6.pdf

diagramme.pdf