Walter Gehl haar: Die meteorologischen Meßelemente der Marineradiosonde
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2. Erweiterung des Druckmeßbereichs
a) Der neue Druckkörper, seine Berechnung und Eichung
Zur Lösung der Aufgabe der Meßbereicherweiterung für den Luftdruck ist die Anwendung
des gasthermometrischen Prinzips und der stufenweisen, eichbaren Frequenzänderung beibehalten
worden. Die beiden Druckkörper wurden zu einem einzigen mit vergrößerter Meßgenauigkeit ver
einigt. Nach einer Reihe von Versuchen hat sich die in Abbildung 19 dargestellte Form als sehr
günstig erwiesen. Das Barometerrohr ist aus drei Teilen von verschiedener Kapillarweite zusammen
gesetzt; in seinem oberen und mittleren Teil sind 19 Platinkontakte in gleichem Abstand von 5 mm
eingeschmolzen, seine untere sehr feine Kapillare endet im Quecksilber eines Quecksilbervorrat
gefäßes, welches auch den Rückführungskontakt enthält. Über dem Quecksilbervorrat befindet sich
eine genau definierte trockene Luftmenge; der Vorrat und die Eintauchtiefe der Kapillare sind so
bemessen, daß in jeder beliebigen Lage die Spitze der Kapillare stets von Quecksilber umgeben ist,
so daß von außen her keine Luft in das Gefäß eintreten kann. Bei Bodendruck steht der Queck
silberspiegel kurz unterhalb des ersten Kontaktes. Mit abnehmendem Luftdruck dehnt sich die ab
geschlossene Luftmenge aus und treibt das Quecksilber durch die Kapillare in das Barometerrohr
hinein. Der wesentliche Unterschied gegen die bisher verwendeten Druckkörper besteht also darin,
daß ein durchgehender Quecksilberfaden die Reihe der Kontakte schließt, wodurch die stufenweise
Schaltung einer angezapften Spule erst möglich wird. Die Drucksprünge haben die entgegengesetzte
Richtung wie die Thermometersprünge bei der Abkühlung, so daß sie auf der kombinierten Re
gistrierung eindeutig voneinander unterscheidbar sind. Wegen der einseitigen Orientierung der
Sprünge läßt sich genau angeben, ob der Ballon noch steigt oder schon wieder absinkt. Die unter
halb des ersten Kontaktes angebrachte mit Quecksilber gefüllte kugelförmige Erweiterung der
Kapillare (s. Abb. 19) bietet die Gewähr dafür, daß während der Aufbewahrung und des Trans
portes der Druckkörper bei tiefen Temperaturen (z. B. bei Polarexpeditionen) der Eintritt von
Außenluft in das Vorratsgefäß infolge der Volumverminderung der abgeschlossenen Gasmenge mit
Sicherheit vermieden wird. Die untere, feine Kapillare dient zur Dämpfung der Bewegung der
schweren Quecksilbermasse, welche, insbesondere bei geringem Luftdruck (unterhalb von
200 mbar), infolge der Pendelung der Sonde unter dem Ballon leicht in Schwingungen gerät.
Der Berechnung des Druckkörpers liegen folgende Forderungen zugrunde: der erste Kontakt
soll nahe am Bodenwert des Luftdrucks, also bei etwa 1000 mbar, der letzte bei etwa 10 mbar
schalten; die Verteilung der Kontakte soll möglichst gleichen Höhenstufen (durchschnittlich 1,5 km)
entsprechen. Ein überall gleich weites Rohr mit gleichen Kontaktabständen würde die Druckstufen
verschieden weit auseinander legen. Daher wurde der Bereich in zwei Teile zerlegt: bis einschließ
lich des 5. Kontaktes beträgt die lichte Rohrweite 1,0 mm, darüber hinaus 2,0 mm. Es ist also die
untere Kontaktlänge und damit auch die Auflösung des unteren Meßbereiches gegenüber dem
oberen vervierfacht worden. Zur Berechnung kann der Druckkörper durch einen solchen ersetzt
werden, der bis zum 5. Kontakt überall gleich weit ist und dessen Länge ein Maß für das abge
schlossene Luftvolumen gibt (Abb. 20). Dann gilt für den n-ten Kontakt:
( 8 ) Pn = Pn* — Pn
worin p n der äußere Luftdruck,
p n * der Druck der abgeschlossenen Luftmenge und
p n der Druck der Quecksilbersäule ist.
Es werde p n unter der Bedingung berechnet, daß am ersten Kontakt pi = 1000 mbar und am
19. Kontakt p 19 =10 mbar ist. Die Drucke p„ der Quecksilbersäule findet man wegen des gleichen
Kontaktabstandes von 5 mm zu:
P) F„
= (5 + u.5) . 4/3 H- p n mbar,