Titel: | Neue Anordnung bei der Versenkung von submarinen Telegraphenkabeln. |
Fundstelle: | Band 181, Jahrgang 1866, Nr. VIII., S. 32 |
Download: | XML |
VIII.
Neue Anordnung bei der Versenkung von submarinen
Telegraphenkabeln.
Im Auszuge aus Armengaud's Génie industriel, Januar 1866, S.
9.
Mit Abbildungen auf Tab.
I.
Ueber eine neue Anordnung submariner Kabel.
Unsere Quelle reproducirt eine im April 1865 im Moniteur
universel veröffentlichte Abhandlung über eine neue Anordnung submariner
Kabel, die wir, da dieselbe als Ausgangspunkt wichtiger Verbesserungen angesehen
werden kann, um die praktischen Schwierigkeiten bei der Legung und in der
Conservirung unterseeischer Kabel zu überwinden, für interessant genug gehalten, um
dieselbe wenigstens theilweise hier vorzuführen. Wir beschränken uns jedoch auf das
Wesentliche der Betrachtungen des Verfassers und werden namentlich den ersten Theil
jener Abhandlung – worin einige Unrichtigkeiten bei der Durchführung des Calculs sich
eingeschlichen haben – nur insoweit berühren, als dieß der Zusammenhang
erfordert.
„Die Schwierigkeiten, welche die Auslegung eines unterseeischen
Telegraphenkabels darbietet, sind zweierlei Art. Die der ersten Art betreffen
vorzugsweise die Natur der elektromagnetischen und elektrischen Wirkungen;
hierher gehören die Umstände, welche auf die beste Construction des Kabels
selbst sich beziehen, die Unmöglichkeit vollkommene Isolatoren zu finden, welche
hier angewendet werden können und die im Meere oder auf dem Grunde des Meeres
keine weiteren Veränderungen mehr erfahren können; die Hindernisse durch die
inducirten, die remanenten Ströme (die Ladungserscheinungen überhaupt), welche
bekanntlich bei großen Distanzen beträchtliche Verzögerungen in der
Fortpflanzung der Depeschen und Unsicherheiten im Telegraphiren überhaupt zur
Folge haben. Die Fortschritte in der Wissenschaft, sowie die Verbesserungen,
welche die Praxis anstrebt, lassen jedoch der Hoffnung Raum, daß die
Schwierigkeiten dieser Art mit der Zeit bewältigt werden können.“
„Die Schwierigkeiten der zweiten Art betreffen die Versetzung des Kabels
selbst auf den unbekannten und seiner Terrain-Beschaffenheit nach
unerforschbaren Grund des Meeres; mit diesen hängen zunächst die großen
Gefahren, welchen schon bei der Abwickelung und Eintauchung das Kabel ausgesetzt
ist, zusammen, die Gefahr des Reißens des Kabels bei dem Abrutschen über den
unebenen Meeresboden, rasche Zerstörung der isolirenden Umhüllung, welche theils
durch den ungeheuren Wasserdruck, theils durch Angriffe von Seite der Seethiere
eintreten kann, endlich die Unmöglichkeit, die allenfalls erkannten Verletzungen
einzelner Stellen des Kabels ausbessern zu können, da bekanntlich die
Schwierigkeiten, dasselbe wieder zu Tage zu bringen, zuweilen gar nicht zu
überwinden sind.“
„Wenigstens ein Theil dieser Schwierigkeiten ließe sich beseitigen, wenn
man das Kabel so zu sagen zwischen zwei bekannten Wasserschichten in einer
solchen Tiefe unter dem Meeresniveau zum Schweben bringen und gleichsam fix an
derartigen Stellen anbringen könnte, an welchen es den Meeresströmungen, der
Einwirkung der Meereswellen, der schwimmenden Eisblöcke, der Schiffe und
überhaupt allen schädlichen äußeren Einflüssen entzogen wäre.Man vergl. polytechn. Journal (1865) Bd. CLXXVIII S. 359. Die herrschenden Annahmen bezüglich der Tiefe derjenigen Wasserschichte,
auf welche derartige Einwirkungen sich nicht mehr erstrecken, weichen wesentlich
von einander ab; manche Autoren nehmen als äußerste Grenze hierfür eine Tiefe von 15
Metern an, andere 30–40 Meter, und von mehreren wird sogar behauptet, daß
die Meeresströmungen sich auf eine Tiefe von mehr als 100 Metern noch erstrecken
können. Da wir keine sicheren Anhaltspunkte zur endgültigen Entscheidung dieser
Frage haben, so dürfte es zulässig seyn, um die Ideen zu fixiren, einstweilen
anzunehmen, daß eine Tiefe von 30 Metern, in welche das Kabel zu versenken ist,
ausreiche, um dasselbe wenigstens gegen derartige Strömungen und störende
Wirkungen zu schützen, welche seine örtliche Lage merklich und bleibend
verändern könnten. Von dieser Hypothese gehen wir nun aus, um zu untersuchen,
wie die Möglichkeit gegeben werden könne, ein Telegraphenkabel zwischen zwei
Wasserniveaux von bekannter Tiefe unter der Oberfläche schwebend zu erhalten,
ohne daß es mehr eine Ortsveränderung annehmen kann. – Das vorliegende
Problem könnte offenbar nur auf zweierlei Art gelöst werden. Bei der ersten Art
müßte man von dem Principe ausgehen, das Kabel selbst möglichst leicht
anzuordnen; bei der zweiten Art aber ist das Princip zu Grunde zu legen, das
Kabel in gewissen und bekannten Abständen mit schwimmenden Supports, nämlich
mittelst Bojen in der Art zum Schweben zu bringen, daß es gleichsam wie eine
über der Erdoberfläche ausgespannte Telegraphenleitung mittelst seiner
schwimmenden Stützen als aufgehängt erscheint. Ein nach dem ersten Principe
einzuhaltendes Verfahren dürfte wohl kaum zu einem erklecklichen Ziele führen;
denn, wäre das Kabel ein wenig leichter als das Wasser, so würde es eben auf
diesem schwimmen; wäre es etwas schwerer, so würde es nach und nach aus den
Meeresgrund sinken; und würde endlich sein Gewicht gerade so groß seyn, als das
Gewicht der Wassermenge, welche es in der genannten Schichte verdrängt, so würde
es sich gleichsam in einem Zustande indifferenten Gleichgewichtes befinden, aus
welchem es durch die geringsten Einwirkungen in irgend eine andere Lage versetzt
werden könnte, ohne daß es ein Bestreben zeigt, in seine frühere normale Lage
wieder zurückzukehren. Das Princip hingegen, das Kabel zwischen zwei
Wasserschichten von bekannter Tiefe unter der Meeresfläche mittelst schwimmender
Stützen schwebend zu erhalten, scheint einer praktischen Anwendung fähig zu
seyn, und wir wollen daher die weiteren Mittel, welche zur Ausführung dieses
Verfahrens dienen könnten, näher untersuchen.“
Seine Untersuchung zerlegt nun der Verfasser in zwei Abtheilungen.
In der ersten Abtheilung untersucht er die Umstände und Bedingungen, welche bei der
Auslegung des Kabels berücksichtigt werden müssen, damit seine relative Festigkeit
und Dauer den Anforderungen entsprechen; der zweite Theil seiner Betrachtungen
bezieht sich auf die Anordnung der Schwimmer selbst und ihrer Verbindungsweise mit dem Kabel.
Die Untersuchungen der ersten Abtheilung beschränkt er auf die Frage, wie groß die
Spannweite der einzelnen Stücke des auszulegenden Kabels seyn müsse, damit dasselbe
durch sein eigenes Gewicht keine molecularen Aenderungen erleidet. Würde das Gewicht
des Kabels nur gering seyn, so könnte man bedeutende Spannweiten oder Distanzen der
Punkte desselben, an welche die Bojen angehängt werden müssen, wählen; andere
Rücksichten aber erfordern, daß dasselbe mit Eisen- oder
Stahldraht-Umhüllungen versehen werde u.s.w., wodurch das Gewicht des
laufenden Meters natürlich sehr bedeutend ausfällt, und es sey daher zunächst zu
erörtern, welches die günstigste Spannweite bei einem Kabel von gewöhnlicher
Anordnung, wenn dieses in der genannten Weise ausgelegt würde, seyn dürfte; würde
man hierbei auf Resultate kommen, die für die Praxis nicht anwendbar sind, so hätte
man auf Mittel zu sinnen, um dasselbe beim Auslegen so anzuordnen, daß es die
möglich größten Spannweiten zulasse, ohne daß seine relative Festigkeit etc. dabei
alterirt wird. Für beide Fälle geht nun der Verfasser von der Annahme aus, daß das
Kabel an allen Stellen gleichen Querschnitt und daß gleiche Längen desselben auch
gleiches Gewicht haben. Unter dieser Voraussetzung werde dann die ideelle Achse des
Kabels, wenn dasselbe an irgend zwei Stellen unterstützt wird, eine gemeine
Kettenlinie bilden, und beide Probleme lassen sich daher auf die Bestimmung der
günstigsten Spannweite, des Parameters etc. der Kettenlinie zurückführen, wenn die
Spannung an den Stützpunkten bekannt ist.
Für die Erörterung des erwähnten ersten Falles legt der Verfasser die Anordnung des
Tiefseekabels zu Grunde, welches im Jahre 1861 von Port-Vendres nach Algier
über Mahon geführt wurde und zwei Jahre lang in Thätigkeit war. Dasselbe hatte als
Kern einen aus 7 einzelnen Drähten geflochtenen Kupferdraht von 2 Millimeter
Gesammtdurchmesser, der vierfach mit Gutta-percha umpreßt und hierauf mit 4
Lagen der Chatterston'schen Composition bedeckt war, so
daß der Durchmesser des isolirten Drahtes 9 1/4 Millimeter betrug; außer der
Umspinnung mit getheertem Wollgarn war das Kabel von 10 Stahldrähten zu 2 Millimeter
Durchmesser eingehüllt, so daß der Gesammtdurchmesser des Kabels 22 Millimeter
betrug; der laufende Meter wog in der Luft 0,62 Kilogr. und im Wasser 0,3 Kilogr.
Berücksichtige man nun die größte Tragfähigkeit, welche dieses Kabel bei einem
Querschnitte von 13,4 Quadratmillimetern der gesammten Stahldrähte zuließ, ohne
irgendwie alterirt zu werden, so könne man hierfür eine Spannkraft, welche jeder der
Unterstützungspunkte mit Sicherheit zu erleiden vermag, von 565 Kilogr. annehmen.
Indem nun der Verfasser von diesem Elemente ausgeht, berechnet er unter Benutzung
der Gleichung der Kettenlinie y = 1/2 h [ex/h + e–x/h] die Elemente von 6 Kettenlinien, von
denen jede an den beiden Stützpunkten die genannte Spannung hat, und bei welchen
beziehungsweise das Verhältniß aus der halben Spannweite und dem Parameter
angenommen wurde zu: 1; 0,7; 0,5; 0,4; 0,2. Unter den auf diese Weise erhaltenen
Kettenlinien (Fig.
3), bei welchen die Spannweiten zu aa' = 2436;
bb' = 2100; cc' = 1667;
dd' = 1390; ee' = 1080;
ff' = 737 Meter gefunden wurden, wählt er nun
diejenige aus, bei welcher der Widerstand an allen Stellen nahezu als derselbe sich
darstellt, und als solche erscheint die vierte, bei welcher die Spannweite nahezu
1400 Meter ausmacht. Ein derartiges Kabel würde wie das Algier'sche von 750
Kilometer Länge etwa 535 Stützpunkte, also auch eben soviel Bojen bei seiner
Auslegung erfordern, während ein Unterseekabel von Europa nach Amerika, wie etwa von
Lissabon nach Cap Race z.B. über die Azoren bei einer Länge von 3800 Kilometern
nicht viel weniger als 2700 Stützpunkte, also auch ebenso viele Schwimmer haben
müßte, um in einer verlangten Tiefe unter dem Meere unverändert in seiner Lage zu
verharren. Eine derartige Anordnung lasse sich also für lange Unterseelinien aus
mancherlei nahe liegenden Gründen nicht benutzen, auch wenn man selbst als Maximum
eine Spannweite von 1500 Metern annehmen würde.
Hingegen sey es dennoch möglich, selbst mit Beibehaltung von relativ geringen
Spannweiten lange Unterseelinien in der angedeuteten Weise auszulegen. Es reiche
hierzu aus, unter Beibehaltung der bisherigen Anordnung des Kabels in passender
Weise sein Gewicht im Wasser zu verkleinern. Nehmen wir nämlich einstweilen an, daß
das Gewicht des laufenden Meters im Wasser anstatt 300 Gramme nur 10 Gramme betrage,
so erhält man unter Beibehaltung der früheren Tragfähigkeit des Kabels
beispielsweise für 4 Kettenlinien, bei denen das Verhältniß aus der halben
Spannweite und dem Parameter beziehungsweise 0,03; 0,02; 0,01 und 0,005 wäre, die in
Fig. 4 (im
Maaßstabe von 1/660000) dargestellten Kettenlinien, bei welchen die Spannweiten A'A = 32440; B'B = 22156;
C'C = 11242 und DD' =
5642 Met. betragen, und denen die Pfeile 2443 Met., 1108 Met., 281 Met. und 71 Met.
angehören würden. Würde man eine Kettenlinie von der Spannweite 10000 Meter wählen,
so würde die größte Eintauchungstiefe zwischen 250–260 Meter betragen, und da
jedes solche Kabelstück nur etwa 10040 Meter lang wäre, so würde man mit 50 Schwimmern für ein Kabel, das
Frankreich mit Algier verbindet, und beiläufig mit 380 für ein transatlantisches
Kabel zwischen Europa und Amerika ausreichen, abgesehen davon, daß diese Zahlen noch
zu groß wären, weil die Küstenkabel keine solchen Stützen erfordern. Um aber das
Kabel in der angedeuteten Weise leichter zu machen, ohne dasselbe in seiner
Construction zu alteriren, würde es ausreichen, unter allen noch außerdem möglichen
Anordnungen etwa die zu wählen, daß man von je 200 zu 200 Meter einen Korkcylinder
von 80 Litern Kubikinhalt oder eine Korkkugel von etwa 53 Centimetern Durchmesser
anhängt, was weder mit großen Schwierigkeiten, noch mit beträchtlichen Kosten
verbunden wäre. Die Gestalt eines solchen Kabels würde dann, wenn es einstweilen
bloß durch diese einfachen Bojen belastet würde, etwa wie in Figur 5 (im Maßstabe von
1/300000 dargestellt), der Linie gegenüber, bei welcher es mit Berücksichtigung
seiner Tragfähigkeit durch Bojen auf die Spannweite von je 10000 Metern gebracht
würde (welche hier punktirt angedeutet ist) sich zeigen.
In ausführlicher Weise behandelt der Verfasser den zweiten Theil seiner Untersuchung,
der sich auf die Anordnung der schwimmenden Träger selbst, in ihrer Verbindung mit
dem Kabel bezieht. In welcher Weise hierbei eine solche Boje für sich eingerichtet
werden will, das sey im Allgemeinen gleichgültig; man könne hierfür hohle, mit Luft
gefüllte Reservoire oder massive Gestalten, die im Wasser schwimmen etc., wählen.
Die eigentliche Schwierigkeit bestehe in der Anordnung, die Bojen in einer gewissen
Tiefe schwimmend zu erhalten; denn wenn sie bloß auf der Meeresoberfläche zu
verbleiben hätten, um das Kabel in einer vorgeschriebenen Tiefe zu erhalten, so
würde die Einrichtung in einfacher Weise ausgeführt werden können; aber bei einer
derartigen Anordnung könnte man eben nicht versichert seyn, daß sie in horizontaler
Beziehung ihre Lage nicht verändern oder stets auf einer und derselben Linie
verbleiben würden.
„Nehmen wir zunächst den einfachen Fall an, daß die Bojen mit einer Art
Anker versehen werden können und dabei noch eine solche Steigkraft besitzen, daß
sie das Kabel in der verlangten Tiefe erhalten können. Man würde dann vorerst
unter Berücksichtigung aller Umstände das Volumen eines solchen Ballons
berechnen und jeden mit einem Anker, wofür übrigens eine einfache Ankerplatte
ausreichen würde, in passender Weise verbinden, und das Kabel würde dann in der
verlangten Wasserschichte verbleiben.“ Zur Verbindung der Boje mit
der Ankerplatte könnte man nun entweder eine Metallschnur oder besser ein getheertes
Hanfseil, das mit
einem mit Gift versetzten Firniß zum Schutze gegen die Einwirkung der Seethiere
versehen ist, in Anwendung bringen – was, nebenbei gesagt, in letzterer Zeit
in England für den Schutz der Telegraphenkabel überhaupt in Vorschlag gebracht wurde
–; nur müßte hierbei das Verbindungsseil nahezu dasselbe Gewicht haben, wie
das von ihm verdrängte Wasser, damit die Steigkraft der Boje nicht vermindert werde.
Eine derartige Anordnung (Fig. 6) könnte sowohl in
Seichtwasser, als auch in tiefem Wasser benutzt werden, nur setzt dieselbe voraus,
daß sie für Meeresstrecken verwendet werde, in welchen bedeutende Strömungen nicht
auftreten.
Ein anderes System schwimmender Supporte, welches jedenfalls in einem Meere ohne
Strömungen, da es einen Ankergrund als erforderlich niemals voraussetzt, sich besser
eignen würde, als das vorige, könne darin bestehen, daß (Fig. 7) das Kabel mittelst
einer kugelförmigen großen Boje, die etwa 30 Meter unter der Wasserfläche eintaucht,
oberhalb dieser Boje im Wasser erhalten bleibe. Um die Gleichgewichtslage, sowie die
Größe der Steigkraft dieser Boje zu verstärken, müßte in einer Verticalen mit
derselben, eine secundäre Boje, die auf der Meeresoberfläche schwimmt, mit ihr
verbunden werden; diese Schwimmer würden gleichzeitig die Spuren der Kabelstrecke
bezeichnen. Um dafür zu sorgen, daß die Stöße, welche diese Schwimmer durch die
Wellenbewegung an der Meeresoberfläche selbst erfahren, sich nicht bis zur Hauptboje
fortpflanzen können, oder wenigstens nur langsam diese erreichen, müßte man in das
Tau, welches den Schwimmer mit der Hauptboje verbindet, einen oder mehrere
Federballen einschalten, die hier dann eine ähnliche Rolle einzunehmen hätten, wie
die Buffer bei den Eisenbahn-Waggons.
Die Dimensionen der Hauptboje würden sich dann leicht, wenn bestimmte Voraussetzungen
gemacht werden, berechnen lassen. Wenn z.B. angenommen wird, daß wie in der oben
angegebenen Weise durch kleine, in Zwischenräumen von 200 Metern angebrachte
Korkbojen, das Gewicht des laufenden Meters vom Kabel auf 10 Gramme reducirt wäre,
die Distanz der Stützpunkte, an welchen die Hauptbojen anzubringen wären, 10
Kilometer, die Länge eines jeden Kabelstückes 10040 Meter und das Gewicht desselben
im Wasser 100,4 Kilogramme wäre, so hätte man den Durchmesser der mit Luft gefüllten
Hauptboje, dieselbe mit dem Gewichte des anzuhängenden Zugehöres im Wasser zu
beiläufig 40 Kilogrammen gerechnet, etwa zu 75 Centimetern anzunehmen. Nicht
vergessen dürfe hierbei werden, daß zur Conservirung der Boje erforderlich sey, die
Luft, mit welcher die Kugel gefüllt wird, soweit zu comprimiren, daß sie dieselbe
Spannkraft besitzt, die sie annehmen würde, wenn sie außer dem Luftdrucke einem
Wasserdrucke von 30 Metern Höhe noch ausgesetzt wäre, der beiläufig 4 Atmosphären
oder besser 4,12 Kil. per Quadratcentimeter Oberfläche
beträgt. Benutzt man hierfür eine kupferne Hohlkugel, wobei die Dichte des Kupfers
7,7 beträgt, so müßte die Wanddicke dieser Kugel beiläufig 2 Millimeter, also ihr
Gewicht 27,225 Kilogramme seyn; es würde daher immer noch eine verfügbare Steigkraft
von beiläufig 13 Kilogrammen übrig bleiben. Zweckmäßiger erscheint es übrigens, das
Gewicht der Boje etwas geringer zu nehmen, da man dasselbe nach den geeigneten
hierbei anzustellenden Versuchen durch Anhängen von Ballast vergrößern könnte, wenn
dieß als nothwendig erscheint. Die in Fig. 7 dargestellten
Anordnungen zeigen die Einrichtungen des ganzen Systemes für einen Träger in 1/60
der wirklichen Größe. Die allgemeine Anordnung ist schematisch beiläufig in einem
Maaßstabe von 1/7500 in Fig. 8 dargestellt unter
Voraussetzung von Kettenlinien von 10 Kilometern Spannweite etc. Hierbei ist
angenommen, daß von der Küste ab der Meeresgrund sanft abfalle, so daß in einer
Entfernung von 2 Kilometern von der Uferstelle die Tiefe etwa 100 Meter beträgt. An
einer passenden Anfangsstelle wird nun in sicherer Weise mittelst Anker etc. das
Küstenkabel festgelegt, und an das Ende des letzteren der Anfang des schwimmenden
Kabels in fester Weise und so angelöthet, wie es die vorausgesetzten Spannungen an
den fixen Punkten der Kettenlinien, welche das Kabel bilden soll, erfordern; der
erste Kettenbogen wird nun mit der nächsten Boje, die 30 Meter unter dem
Wasserniveau sich befindet, verbunden, so daß die Verbindungsstelle wieder die
gehörige Festigkeit darbietet u.s.w.
Am Schlusse seiner Betrachtungen bemerkt der Verfasser unter Anderem, daß es
wünschenswerth sey, für derartige Einrichtungen, wo es sich um ein schwimmendes
Kabel handle, die Drahtumhüllungen bei der Fabrication des Kabels wegzulassen;
hingegen den Leitungsdraht in passender Weise, wie dieß schon mehrfach von anderer
Seite vorgeschlagen worden ist, in ein Drahtgeflecht einzuhüllen, bevor derselbe mit
den Isolatoren umpreßt wird. Eine sehr wichtige Sache sey es ferner, das Kabel so
anzuordnen, daß das Ansetzen von Muscheln u. dgl., wodurch sein Gewicht nach und
nach beträchtlich vermehrt wird, von vornherein verhindert wird, und wenn dieß nicht
geschehen könne, eine größere Spannkraft schon bei der Auslegung anzunehmen, um
einigermaßen solchen Zufälligkeiten vorzubeugen. Außerdem erscheine es nunmehr als
nothwendig, durch directe Versuche, die etwa zunächst im Hafen von Toulon oder zu
Brest zum Zwecke des Studiums aller Einzelheiten für das Kabel und seine
Suspensionsvorrichtungen ausgeführt werden könnten, hierauf durch ausgedehntere an einer kurzen
maritimen Strecke, wie von Quiberon nach Belle-Isle oder von St. Jean nach
Ile-Dieu, festzustellen, welches die zweckmäßigsten Anordnungen bezüglich der
Ausführungen aller Operationen u.s.w. seyn könnten. Eine nach diesen Erfahrungen
angestellte Probe auf einer längeren Linie, z.B. von Nice nach Calvi könnte dann
bestimmte Instructionen für den Bau derartiger submariner Telegraphen ergeben.
Schließlich bemerkt der Verfasser, daß gegenwärtig ein bedeutender Constructeur zu
Bordeaux damit beschäftigt sey, nach den im Vorstehenden entwickelten Ideen ein
„câble-flottant-extensible“ seiner
Erfindung für die Anwendung zur Ausführung zu bringen.