-
Schweremesser Man mißt Schwankungen der Schwere mit Hilfe von statischen
Schweremessern, die in bekannter Weise eine Schraubenfeder und eine Bifilaraufhängung
enthalten. Schraubenfeder und Bifilaraufhängung tragen eine Masse, und zwar die
Schraubenfeder den weitaus größten Teil. Da eine Änderung der Erdbeschleunigung,
z. B. eine Zunahme von g, eine entsprechende Änderung, z. B. Erhöhung, des # Gewichtes
der aufgehängten Masse bewirkt, entsteht hierdurch eine Verlängerung der Feder,
die durch. die Bifilaraufhängung in eine Drehung um die lotrechte Achse der Feder
verwandelt wird.
-
Für die Ausführung der Messung wird das Bifilargehänge in eine bestimmte
Meßlage in der Nähe des Umschlagpunktes gebracht, in welcher sein unteres Ende gegen
das obere um etwa 9o° verdreht ist. Diese Verdrillung wird erzeugt durch eine absichtliche
Verdrillung der Feder mit Hilfe eines Torsionskopfes. Dabei wächst das Drehmoment
der Feder proportional dem Verdrillungswinkel zwischen ihrem oberen und unteren
Ende und die graphische Darstellung des Drehinomentes der Feder in Abhängigkeit
vom Verdrillungswinkel ergibt eine Gerade, die schwach ansteigt. Das Drehmoment
der Feder drillt das Bifilargehänge, so daß in ihm ein entgegengesetztes Drehmoment
entsteht, das mit dem Sinus des Drillwinkels des Bifilargehänges wächst; seine Momentenkurve
ist also eine Sinuskurve, sie hat bei 9o° einen Höchstwert, verläuft dort parallel
zur Abszissenachse und erreicht bei i8o° wieder den Wert Null. Bei 9o° hat das Bifilargehänge
demnach einen Umschlagpunkt.
-
Ist durch Drehen am Torsionskopf der Feder das Bifilargehänge nahe
an den Umschlagpunkt gebracht, so ist der Drillwinkel der Feder im allgemeinen ein
ganz anderer. Schwingt das Gehänge, z. B. infolge eines Anstoßes, über den Umschlagpunkt
hinaus, so bedeutet dies für die Bifilaraufhängung eine Vergrößerung des Drillwinkels
und eine Abnahme des Drehmomentes gemäß der Sinusfunktion und für die Feder eine
Abnahme des Drillwinkels und eine Abnahme des Drehmomentes nach einer Geraden. Die
Empfindlichkeit der Anordnung hängt vom Verlauf der beiden Drehmomentkurven ab;
sie ist um so größer, je kleiner die Differenz der Drehmomente ist, und der Empfindlichkeitsbereich
ist um so größer, über einen je größeren Bereich die Differenz der Drehmomente klein
bleibt. Bei der beschriebenen Anordnung schneidet die Gerade die- Sinuskurve kurz
vor und bald nach dem Umschlagswinkel, die Kurven laufen vor bzw. nach diesen beiden
Schnittpunkten rasch auseinander, und da der Anstieg der Kurven grundsätzlich verschieden
ist, ändert sich die Differenz der Drehmomente stark. Die Folge ist eine verhältnismäßig
kleine Empfindlichkeit, ein kleiner Empfindlichkeitsbereich und starke Neigung zum
Kippen.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht grundsätzlich ebenfalls
aus einer Feder,
einem Bifilargehänge und einer daran aufgehängten
Masse; für die Ver drillung der Bifilaraufhängung ist jedoch eine weitere, als Zugvorrichtung
ausgebildete Bifilarvorrichtüngvorgesehen gemäß Fig. i. An der Schraubee@= feder
a ist die Masse b aufgehängt; sie wird: zugleich von den Bifilarfäden c getragen,
die in der Meßlage dargestellt sind. Die Verdrillting ist bewirkt durch zwei von
der Masse nach unten geführte Fäden d, welche einen Bifilarzug darstellen. Dieser
Bifilarzug ist eine bei Schweremessern bisher nicht benutzte neue Vorrichtung. Durch
Drillung dieses Bifilarzuges z. B. um 9o° wird die Bifilaraufhängung um gol gedreht
oder allgemein in eine empfindliche Meljlage gebracht. Die dabei entstehende Drillung
der Feder kann durch Nachdrehen aufgehoben werden, so daß die Feder in der Meßlage
praktisch torsionslos ist. Die Abmessungen der beiden Bifilareinrichtungen und ihrer
Belastungen können so gewählt werden, daß ihre Drehmomentenkurven nahezu denselben
Verlauf aufweisen. Die beiden Kurven haben gleichen Charakter; sind beide sinusförmig
und können einander so angeglichen werden, daß die Differenz der Drehmomente über
einen sehr großen Bereich außerordentlich klein ist. Die Folge ist eine Steigerung
der Empfindlichkeit und eine Vergrößerung des Empfindlichkeitsbereiches und eine
Verminderung der Kippneigung gegenüber der bekannten Anordnung. Besonders in den
Umschlagspunkten, wo beide Kurven parallel zur Abszissenachse laufen, ist die Änderung
der maßgebenden Differenz der Drehmomente sehr klein und daher die Empfindlichkeit
außerordentlich hoch.
-
Eine besondere Anordnung stellt Fig. 2 dar. Bei ihr hängt die Masse
nicht unmittelbar an der Schraubenfeder, sondern ari einem Torsionsdraht mit sehr
kleiner Torsionskraft. Durch diese Vorrichtung wird die trotz des Nachdrehens noch
vorhandene Torsionskraft der Feder weiter herabgesetzt, so daß praktisch nur noch
die Bifilarvorrichtungen wirksam sind. Das bedeutet eine weitereErhöhung der Empfindlichkeit.
-
Durch Einschaltung von Zugfedern in die Bifilarfäden kann die Justierung
erleichtert werden. Die Reihenfolge der wesentlichen . Elemente der Anordnung, nämlich
von Feder, Torsionsdraht und Masse; kann sinngemäß geändert werden, und endlich
kann die Zugfeder durch eine Druckfeder ersetzt werden mit entsprechenderAnordnung
derMasse, derBifilarvorrichtung und des etwa benutzten TorsionsdF4.htes. Temperaturstörungen
sind zu bes#hränken durch geeignete Wahl der Baustoffe, d:ürch ihre Bemessung und
durch Verwendung von Wärmeschutz und Vakuum. Durch das letztere lassen sich auch
störende Auftriebsschwankungen vermeiden.
-
Der Ersatz der Bifilareinrichtungen durch Trifilarvorrichtungen erhöht
die Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen und Neigung der Apparatur. .
-
Statt der Messung der Gleichgewichtslage kann auch die Beobachtung
der Schwingungsdauer zur Feststellung der Schwerestörung benutzt werden. Das erfordert
andere Beobachtungsmittel, aber die grundsätzlichen Teile der Apparatur bleiben
gleich, das ist die Vereinigung einer Feder mit Mehrfachfadengehänge und einer Mehrfachfadenzugvorrichtung,
wodurch eine beliebig gestaltbare Angleichung der beiden Drehmomentkurven ermöglicht
wird. Im allgemeinen wird es am günstigsten sein, den Umschlagpunkt des Mehrfadengehänges
mit demjenigen des Mehrfachzuges zusammenfallen zu lassen.