Nikola Tesla German Patent 139465 - Method and Device for the Utilization of Electrical Impulses or Vibrations Sent from a Distance by the Ether or the Earth or Both

Patentschrift Nr. 139 465

Klasse 21a.

Nikola Tesla in New York. (V. ST. A.).

Verfahren und Vorrichtung zur Nutzbarmachung von aus der Ferne durch den Äther oder die Erde oder Beide Gesandten Elektrischen Impulsen oder Schwingungen.

Patentiert im Deutschen Reich vom 20. Juni 1901 ab. Ausgegeben den 27. März 1903.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Nutzbarmachung von aus der Ferne durch den Äther oder die Erde oder beide gesendeten Impulsen oder Schwingungen und zur Verwertung derselben für die Auslösung oder Beherrschung von Empfängern; durch diese Anordnung soll ein sichereres Arbeiten erreicht werden, als dieses nach den bisher bekannten Verfahren möglich war.

Die bei diesem Verfahren zu benutzenden Empfänger können beliebiger Art, beispielsweise gewöhnliche elektromagnetische Relais, sein und bilden Teile von Arbeitsvorrichtungen, die verschiedenen Zwecken dienen. Die Arbeitsvorrichtungen können beispielsweise Signalvorrichtungen, Telegraphenvorrichtungen, Torpedosteuervorrichtungen, Uhraufziehvorrichtungen oder ähnliche Einrichtungen sein. Für die Zeichenoder Nachrichtenübertragung kann das Verfahren dann noch dahin vervollständigt werden, daß auf der Sendestelle die Impulse oder Schwingungen willkürlich gewechselt oder unterbrochen werden, so daß lange und kurze Reihen von aufeinander folgenden Impulsen entstehen, die den Strichen und Punkten des Morse’schen Schreibtelegraphen entsprechen und wie diese unterschieden werden können. Die Empfangsvorrichtung wird dann so eingestellt, daß sie die Impulse oder Schwingungen in zweckmäßiger Weise aufzufangen und zu verwerten vermag. Im allgemeinen beruht das Verfahren auf die Aufspeicherung von Energie, die einer unabhängigen Quelle z.B. einer Ortsbatterie entstammt und auf der Verwertung dieser in einen Kondensator aufgespeicherten Energie zur Auslösung eines Empfängers in der Weise, daß die übertragenen Ätherwellen oder dgl. die Ladung des Kondensators auslösen. Es wird also die aus einer unabhängigen Stromquelle angesammelte Energie unter dem Einfluß der durch den Äther oder die Erde oder beide gesendeten Impulse oder Schwingungen zur Auslösung des Empfängers benutzt.

Fig. 1 stellt schematisch die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens dar und Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine besondere Ausführungsform derselben Vorrichtung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Empfangsvorrichtung zur Nutzbarmachung der aufgespeicherten Energie einer unabhängigen Stromquelle ist eine Ladeleitung mit den Klemmen 27, 28 des Kondensators 3 verbunden. Diese Ladeleitung schließt eine Batterie 30, eine empfindliche Vorrichtung 31 und einen Widerstand 32, alle in Reihe geschaltet, ein. Die Batterie wird zweckmäßig von sehr konstanter elektromotorischer Kraft und genau abgemessener Stärke sein, um die günstigste Wirkung zu erreichen. Der Widerstand 32, welcher entweder ein rein Ohm’scher Widerstand oder ein Widerstand mit Selbstinduktion sein kann, ist nicht durchaus erforderlich; doch ist es vorteilhaft, ihn für die Regelung zu benutzen. Für diesen Zweck kann er in beliebiger Weise veränderlich gemacht werden.

Falls die auszunutzenden oder zu untersuchenden Impulse oder Schwingungen gewöhnliche Lichtstrahlen oder ihnen ähnliche Strahlen sind, kann die Vorrichtung 31 aus einer Selenzelle bestehen, die so eingerichtet ist, daß sie für Lichtstrahlen ganz besonders empfindlich ist und in ihrer Wirkung zweckmäßig durch einen Reflektor 33 gesteigert wird. Bekanntlich erfahren derartige Zellen durch Strahlen stark wechselnder Stärke entsprechende Änderungen in ihrem elektrischen Widerstand.

Außer dem die Selenzelle 31 einschließenden Stromkreis ist noch ein zweiter Stromkreis gegeben, der ebenfalls mit den Klemmen 27, 28 des Kondensators verbunden ist. Dieser Stromkreis enthält einen Empfänger 4 nebst einer zur Entladung des Kondensators durch den Empfänger dienenden Vorrichtung 5.

In Fig. 1 steht der empfangende Stromkreis in beständiger Verbindung mit der Batterie 30 und der Kondensatorklemme 27. Manchmal ist es aber wünschenswert, den Empfangsstromkreis beständig isoliert zu halten, mit Ausnahme der Zeitpunkte, wo die Vorrichtung 5 in Tätigkeit tritt, um den Kondensator zu entladen. Dadurch werden störende Einflüsse vermieden, die sonst durch die Batterie oder den Kondensator in dem Stromkreis während der Zeit, wo auf den Empfänger nicht eingewirkt werden soll, verursacht werden könnten. In einem solchen Fall kann man entweder zwei Vorrichtungen 5 anordnen, eins in jeder der beiden Verbindungen des Kondensators mit dem Empfangsstromkreis, oder eine einzige Vorrichtung von solcher Konstruktion, daß sie gleichzeitig und in gehörigen Zeitabschnitten beide Verbindungen unterbricht und herstellt. Die bauliche Ausführung einer solchen Vorrichtung ist aus der Patentschrift 139464 des Erfinders zu entnehmen.

Aus dem obigen ergibt sich ohne weiteres die Wirkungsweise der Empfangsvorrichtung. Wird die Zelle 31 von Strahlen gar nicht oder sehr gering beeinflußt, so läßt die Zelle 31, welche einen verhältnismäßig hohen Widerstand hat, nur einen vergleichsweise schwachen Strom von der Batterie in den Kondensator gehen, so daß der letztere viel zu langsam geladen wird, als daß er während der Zeit, wo der Empfängerkreis 4 unterbrochen ist, eine für die Auslösung des Empfängers genügende Energie aufspeichern könnte. Ein solches Verhalten der Empfangsvorrichtung sichert man durch geeignete Auswahl und Einstellung der Einzelvorrichungen, so daß der Empfänger 4 bei schwachen Entladungen des Kondensators wie sie bei schwacher oder überhaupt fehlender Beeinflussung der Zelle 31 durch die Strahlen auftreten können, nicht anspricht. Wirken aber starke Strahlen auf die Zelle 31 ein, so wird der Widerstand der Zelle 31 verringert und der Kondensator 3 durch die Batterie 30 schneller geladen. Dabei wird eine hinreichende Energiemenge in dem Kondensator während der Zeit, wo der Empfängerkreis 4 unterbrochen ist, aufgespeichert, um den Empfänger bei Schließung seines Kreises zum Ansprechen zu bringen.

Werden die auf die Zelle oder die empfindliche Vorrichtung einwirkenden Strahlen willkürlich geändert oder in Abschnitte geteilt, etwa wie beim Zeichengeben aus weiten Entfernungen in bekannter Art mittels langer und kurzer Zeichen, so kann die Empfangsvorrichtung leicht zum Schreiben eingerichtet werden oder derart, daß der Telegraphist das Telegramm lesen kann, da der Empfänger 4 (beispielsweise ein gewöhnliches elektromagnetisches Relais) bei jedem von der Sendestelle gesendeten Zeichen eine bestimmte Anzahl von Malen in Tätigkeit tritt, welche Anzahl in gewisser Beziehung zur Dauer jedes Zeichens steht. Werden die Strahlen auf andere Weise geändert, beispielsweise dadurch, daß man ihre Stärke wechselt, so erfahren die nachfolgenden Kondensatorentladungen entsprechende Stärkeänderungen, die durch einen geeigneten Empfänger angezeigt oder aufgezeichnet und ohne Rücksicht auf ihre Dauer unterschieden werden können.

Die elektrische Verbindung der einzelnen dargestellten Vorrichtungen kann in mannigfacher Art erfolgen. Beispielsweise kann die empfindliche Vorrichtung 31, anstatt in Reihe, wie in der Zeichnung dargestellt, im Nebenschluß zum Kondensator geschaltet sein, und in diesem Fall wird der Kondensator weniger Energie aufspeichern, wenn die empfindliche Vorrichtung durch die Strahlen erregt und ihr Widerstand dadurch herabgesetzt wird. Die Einstellung der verschiedenen Einzelvorrichtungen wird man dann in der Weise vornehmen, daß der Empfängerkreis nur dann geschlossen wird, wenn die Strahlen in ihrer Stärke herabgesetzt oder unterbrochen und gänzlich daran gehindert werden, auf die empfindliche Vorrichtung einzuwirken.

Die empfindliche Vorrichtung 31 kann auch im Nebenschluß zum Widerstand 32 und Kondensator 3 geschaltet sein. Oder die einzelnen Vorrichtungen können nach Art einer Wheatstonebrücke, wie weiter unten beschrieben, verbunden sein. In jedem Falle aber muß die empfindliche Vorrichtung zur Beherrschung der aufgespeicherten Energie für die Auslösung des Empfängers dienen. Der Kondensator kann durch andere Vorrichtungen zur Aufspeicherung der Energie ersetzt sein, ohne daß dadurch etwas an der vorliegenden Erfindung geändert wird.

Die Fig. 2 stellt eine etwas vollständigere Einrichtung der Empfangsvorrichtung dar, die besonders zur Entdeckung oder Aufzeichnung ganz schwacher Impulse oder Schwingungen geeignet ist, wie sie beispielsweise bei der Zeichengebung auf weite Entfernung erscheinen. Hier wird die im Kondensator 3 aufgespeicherte Energie durch die Primärspule 34 eines Transformators gesendet, dessen Sekundärspule 35 in dem den Empfänger 4 einschließenden Stromkreis liegt. Um die Empfangsvorrichtung noch empfindlicher zu machen für die Entdeckung schwacher Impulse, läßt sich neben der empfindlichen Vorrichtung 31, auf welche die gesendeten Impulse einwirken, noch ein zweites Organ bezw. eine Vorrichtung 36 in den Nebenstromkreis des Transformators einschalten.

Die Schaltungsweise ist in der Hauptsache in der Wheatstonebrücke, deren vier Arme von der empfindlichen Vorrichtung 31 und den Widerständen 37, 38 und 39 gebildet werden, die alle zweckmäßig Selbstinduktion besitzen und fortlaufend einstellbar sind. Der Kondensator ist mit zwei entgegengesetzten Punkten der Brücke verbunden, während die Batterie 30, die mit einem fortlaufend einstellbaren, nicht induktiven Widerstand 32 in Reihe geschaltet ist, mit dem anderen Paar entgegengesetzter Punkte in üblicher Weise in Verbindung steht. Die vier Widerstände 31, 37, 38, 39 sind so bemessen, daß unter gewöhnlichen Bedingungen, oder wenn 31 überhaupt nicht oder nur leicht durch die Impulse oder Schwingungen beeinflußt wird, keine oder doch nur eine sehr geringe Potentialdifferenz an den Klemmen des Kondensators auftritt.

Es wird hier angenommen, daß die Impulse oder Schwingungen eine wenn auch nur geringe Differenz im elektrischen Potential zwischen zwei Punkten in der Luft oder Erde erzeugen, und daß, um diese Potentialdifferenz wirksam zu verwenden, die Endstücke der empfindlichen Vorrichtung 31 aus zwei Platten 1, 2 bestehen, die in geeigneter Entfernung von einander angeordnet sind. Die empfindliche Vorrichtung 3 kann von beliebiger Art sein. In Fig. 2 ist sie von bekannter Konstruktion und besteht aus einer isolierenden Röhre und zwei ihre Enden verschließenden Stöpseln mit Verlängerungen, gegen welche die den Strom leitenden Bürsten 40 anliegen. Die Röhre ist zum Teile mit einem leitenden, empfindlichen Pulver gefüllt und wird durch ein passendes Uhrwerk oder dergl. in gleichmäßige Umdrehung versetzt. Sie verhält sich dann gegen die hier in Betracht kommenden Impulse oder Schwingungen wie eine feststehende Selenzelle gegen Lichtstrahlen. Ihr elektrischer Widerstand verringert sich unter der Einwirkung der Impulse oder Störungen und erstarkt wieder beim Aufhören dieser Einwirkung.

Die Primärspule 34 besteht gewöhnlich aus wenigen Windungen, hat geringen Widerstand und ist mit einem Entlader 5 der schon beschriebenen Art in einen Stromkreis geschaltet. Die Sekundärspule 35 besteht gewöhnlich aus feinerem Draht in zahlreicheren Windungen. In ihrem Stromkreis liegen der Empfänger 4, hier als ein gewöhnliches Relais dargestellt, ein fortlaufend einstellbarer, nicht induktiver Widerstand 41, eine Batterie 40 von gehörig abgestimmter und sehr konstanter elektromotorischer Kraft und die empfindliche Vorrichtung 36 von gleicher Konstruktion wie die oben beschriebene.

Die elektromotorische Kraft der Batterie wird durch den einstellbaren Widerstand 41 so bemessen, daß die dielektrischen Schichten in der empfindlichen Vorrichtung 36 sich in einem Zwangszustand befinden, welcher der Entladung nahe liegt, und bei geringem Anwachsen der elektrischen Spannung an den Klemmen der Vorrichtung durchschlagen werden. Man kann natürlich auch andere Mittel als die Widerstände 32 und 41 zur gehörigen Einstellung der Vorrichtung benutzen.

Sind die sämtlichen Vorrichtungen in der beschriebenen Weise geschaltet und eingestellt, so wird das periodische Schließen des primären Stromkreises des Transformators durch die Vorrichtung 5 keine Wirkung von Belang haben, so lange als die empfindliche Vorrichtung 31 unbeeinflußt bleibt. Wenn aber infolge der von einer entfernten Stelle durch die Erde oder Luft gesendeten Impulse oder Schwingungen eine weitere, selbst wenn noch so kleine elektromotorische Kraft die Klemmen der Vorrichtung 31 erreicht, so geben die dielektrischen Schichten nach und lassen den Strom der Batterie 30 durchgehen, wodurch eine Potentialdifferenz an den Klemmen 27, 28 des Kondensators 3 erzeugt wird. Da also während der Zeiträume, in denen die Vorrichtung 5 keine Wirkung ausübt, eine hinreichende Energiemenge im Kondensator aufgespeichert ist, so wird jeder Schluß des primären Stromkreises durch die Vorrichtung 5 den Durchgang eines plötzlichen Stromimpulses durch die Spule 34 veranlassen, die einen entsprechenden Strom von vergleichsweise hoher elektromotorischer Kraft in der Nebenspule 35 induziert. Dieser induzierte Strom überwindet den Widerstand der empfindlichen Vorrichtung 36 und läßt den Strom aus der Batterie 42 laufen und den Empfänger 4 in Tätigkeit setzen, jedoch nur für einen Augenblick, da infolge der Drehung der Vorrichtungen 5, 31 und 36, die übrigens alle von derselben Welle angetrieben werden können, der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt wird. Dabei ist natürlich vorausgesetzt, daß die durch die Impulse oder Schwingungen an die Klemmen der empfindlichen Vorrichtung 31 abgegebene elektromotorische Kraft nur von momentaner Dauer ist, oder doch nur von einer Dauer, die nicht länger ist als die Zeit des Schließens des primären Stromkreises. Andernfalls wird der Empfänger mehrere Mal in Tätigkeit treten, und zwar so oft und lange, als der Einfluß der Impulse oder Schwingungen auf die Vorrichtung 31 anhält.

Um die vom Kondensator entladene Energie wirkungsvoller für den Empfänger zu gestalten, muß der Widerstand des primären Stromkreises sehr gering sein und die Sekundärspule 35 eine viel größere Anzahl Windungen enthalten als die Primärspule 34. Auch ist es von Vorteil, die induktiven Widerstände 37 und 38 vergleichsweise stark zu halten, da sie in einem Nebenschluß zur Vorrichtung 31 liegen und, im Fall sie zu klein sind, die Empfindlichkeit der letzteren herabsetzen würden.

Patentansprueche:

1. Ein Verfahren zur Nutzbarmachung von aus der Ferne durch den Äther oder die Erde oder beide gesendeter Impulse oder Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragenen Impulse oder Ätherwellen zur Auslösung der Ladung eines Kondensators nutzbar gemacht werden, der seine Ladung von einer unabhängigen Stromquelle, z.B. einer Ortsbatterie empfängt, während die Entladung des Kondensators unter Vermittlung einer gleichmäßig angetriebenen, den Stromkreis einer Empfangsvorrichtung in bezüglich Folge und Dauer vorherbestimmten Zeiträumen schließenden und öffnenden Vorrichtung bewirkt wird.

2. Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die Impulse oder Schwingungen empfindliche Vorrichtung (31) in den Empfangsstromkreis eingeschaltet ist, um mit Hilfe eines einstellbaren Widerstandes (32) die Zuführung der Energie von der unabhängigen Quelle (30) nach dem Kondensator (3) zu regeln.