Shortt-Uhr

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Die Shortt-Uhr ist eine Präzisionspendeluhr, die 1921 von dem englischen Ingenieur William Hamilton Shortt (1881–1971) entwickelt wurde.[1][2]

Beschreibung[Bearbeiten]

Die Besonderheit der Shortt-Uhren besteht darin, dass sie von atmosphärischen Störungen sowie Störungen durch Reibung weitgehend befreit sind. Dies wird durch eine Trennung in Haupt- und Nebenuhr erreicht. In der Hauptuhr schwingt ein fast freies Pendel in einem evakuierten Gehäuse. Eine zweite auf die Hauptuhr synchronisierte Pendeluhr enthält alle anderen beweglichen Teile, deren mechanische und sonstige Störungen die Hauptuhr beeinträchtigen könnten. Der Gangfehler dieser fast reibungsfreien Konstruktion liegt bei einigen Millisekunden pro Tag, was erst von temperaturstabilisierten Quarzuhren übertroffen wurde.[3]

Die Shortt-Uhr hält zwei Pendel. Das Haupt-Pendel schwingt in einem Behälter mit reduziertem Luftdruck weitgehend frei und bekommt alle 30 Sekunden einen mechanischen Impuls zur Aufrechterhaltung der Schwingung. Das Neben-Pendel befindet sich in einer modifizierten Synchronome-Uhr. Wie bei allen Synchronome-Uhren bewegt das Pendel über eine Klinke ein 15-zähniges Zählrad um einen Zahn pro Schwingung des Pendels weiter. Bei einer vollständigen Umdrehung des Zählrads nach 30 Sekunden wird ein Schwerkraft-Hebel ausgelöst, welcher auf eine gekrümmte Ebene am Neben-Pendel aufsetzt und beim Abrollen dem Neben-Pendel wieder neue Bewegungsenergie für die folgenden 30 Sekunden erteilt. Anschließend wird ein am Schwerkraft-Hebel befindlicher elektrischer Kontakt geschlossen. Der hierdurch geschlossene Stromkreis magnetisiert einen Elektromagnet, der den Schwerkraft-Hebel wieder in seine Ausgangslage bringt und den elektrischen Kontakt öffnet. Über diesen Stromkreis werden außerdem die in Reihe liegenden Tochteruhren um eine halbe Minute weiter gestellt. Der Stromkreis gibt außerdem einen zweiten Schwerkraft-Hebel frei, der am Haupt-Pendel angebracht ist und dem Hauptpendel seinen Antriebsimpuls erteilt. Dies erfolgt, indem der zweite Schwerkraft-Hebel völlig stoßfrei auf einer am Haupt-Pendel befindlichen Rolle aufsetzt und im Niederfallen dem Haupt-Pendel in stets gleicher Schwingungsphase einen geringen Antrieb erteilt. Dabei löst der Schwerkraft-Hebel – in stets gleicher Pendelphase – einen Kontakt aus, der einen zweiten Stromkreis schließt. Hierdurch wird der Schwerkraft-Hebel des Haupt-Pendels wieder in seine Ausgangslage gebracht und gleichzeitig an der modifizierten Synchronome-Uhr eine Synchronisationseinrichtung aktiviert. Eine am Neben-Pendel befindliche Blattfeder beschleunigt das Neben-Pendel geringfügig, wenn die Synchronisationseinrichtung aktiviert wird und sich das Neben-Pendel innerhalb des Arbeitsbereichs der Synchronisationseinrichtung befindet. Ist dagegen das Slave-Pendel synchron mit dem Haupt-Pendel, dann verfehlt die Synchronisationseinrichtung die Blattfeder und beeinflusst das Neben-Pendel nicht. Wenn das Neben-Pendel geringfügig langsamer als das Haupt-Pendel schwingt, arbeitet die Synchronisation beider Pendel fehlerfrei und das Haupt-Pendel bestimmt die Genauigkeit der Shortt-Uhr. Damit erreichte die Uhr eine Genauigkeit von besser als 0,01 s/Tag Abweichung, und war damit auch den um 1935 erfundenen Quarzuhren überlegen.

Schon im 18. Jahrhundert hatte sich das Sekundenpendel allgemein als Frequenznormal durchgesetzt, sobald man durch präzisere Mechanik der Uhrhemmung die Reibung verringern und die Amplitude konstant halten konnte. Auf Sternwarten wurden spezielle astronomische Pendeluhren eingesetzt, deren Sekundenzeiger mit der Welle des Hemmungsrades verbunden war und haarscharf mit dem Pendelschlag weitersprang. Die durch Shortt verfeinerte Zeitmessung erlaubte erstmals den Nachweis, dass die Erdrotation aufgrund der durch Sonne und Mond hervorgerufenen Nutation nicht völlig gleichmäßig ist.

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Shortt-Uhr – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Fritz von Osterhausen: Callweys Uhrenlexikon. München 1999, ISBN 3-7667-1353-1, S. 306
  2. Rudi Koch (Hsg.): BI-Lexikon – Uhren und Zeitmessung. VEB Leipzig, 1986, ISBN 3-323-00100-1, S. 192
  3. Klaus Erbrich: Präzisionspendeluhren. Callwey Verlag, München 1978, ISBN 3-7667-0-429 X, S. 25f.