Sanduhr

29.09.2020

Das Datum, wann die erste Sanduhr hergestellt wurde, ist nicht genau bekannt. Aber nach den gebliebenen Angaben kann man annehmen, dass das Funktionsprinzip der Sanduhr in Asien lange vor unserer Zeitrechnung bekannt wurde. Die flaschenförmige Uhr, höchstwahrscheinlich Sanduhr, wurde schon in der Zeit von Archimedes erwähnt.

Im Alten Rom gab es keine Erwähnungen über Sanduhren. Die Römer konnten das Glas herstellen, aber dieses Glas war zu stark verunreinigt und deswegen nichttransparent. Die Sanduhren erschienen in den westeuropäischen Ländern voraussichtlich am Ende des Mittelalters.

Eine der ältesten Erwähnungen über solche Uhr ist der in Paris gefundene Bericht aus dem Jahre 1339, in dem die Anweisungen über Aufbereitung des feinen Sandes aus dem gesiebten Pulver von schwarzen Marmor, das in der Wanne gekocht und in der Sonne getrocknet wurde.

Obwohl die Sanduhren in Europa ziemlich spät erschienen, verbreiteten sie sich schnell. Das war dadurch verursacht, dass sie einfach, sicher, preiswert waren und nicht zuletzt dadurch, dass sie die Zeit zu jedem Zeitpunkt am Tag und in der Nacht messen konnten. Als Nachteil dieser Uhr, der ihre weite Verbreitung störte, war das ziemlich kurze Zeitintervall, das man messen konnte, ohne die Uhr  zu wenden.

Die Sanduhren waren in der Regel für die Arbeit innerhalb von einer halben Stunde oder einer Stunde ausgelegt. Seltener kamen die Sanduhren vor, die für ununterbrochene Zeitmessung innerhalb von 3 Stunden ausgelegt, und nur in ganz seltenen Fällen wurden riesengroße Sanduhren gebaut, die 12 Stunden lang gehen konnten. Die Verbindung von einigen Sanduhren zu einer Einheit konnte die Situation nicht wesentlich verbessern. Z. B. das Set aus vier Sanduhren in einem Gehäuse wurde so aufgebaut, dass der Inhalt des ersten Kolbens für eine Viertelstunde, des zweiten — für eine halbe Stunde usw. ausgeschüttet wurde.

Die Glaskolben für Sanduhren wurden unter Verwendung der bekannten Technologie für Produktion des transparenten Glases und seines Verformens in hohlrunde Kolben hergestellt. Die Kolben wurden mit Sand gefüllt, danach wurde eine kleine Metallmembran mit dem Loch  in den beengten Hals an der Verbindungsstelle von zwei Kolben eingelegt. Diese Membran diente zur Menge- und Geschwindigkeitsregelung beim Umschütten von Sandkörner.

Die Verbindungsstelle wurde mit dem dichten Faden abgeschnürt und mit Harz versiegelt. Die Genauigkeit der Sanduhr hing von der Technologie der Sandaufbereitung ab. Die Kolben wurden mit dem geglühten feinkörnigen Sand gefüllt, der mehrmals durch feine Siebe gesiebt und sorgfältig getrocknet war. Der auf solche Weise verarbeitete Sand hatte rötliche Farbe; heller weißlicher Sand stammte aus den gebrannten und feingemahlenen Eierschalen, gräulicher Sand wurde aus Zink- und Bleistaub hergestellt.

Die Genauigkeit der Sanduhren hing auch von der Kolbenform, von der Glattheit ihrer Innenwände, von dem gleichmäßigen Sanddurchlauf durch die regelnde Membran im Hals, aber in erster Linie von gleichen Korngrößen und Schüttfähigkeit des Sandes ab.

Die besten Ergebnisse in dieser Hinsicht wiesen die mit dem Bleisand gefüllten Kolben auf, weil dieser .Sand die gleichmäßige Körnung hatte. Der Bleisand war auch dadurch gekennzeichnet, dass er bei der langfristigen Verwendung weniger als andere Sandsorten die Glattheit der Innenwände von Kolben beeinträchtigte.

Genauso wie Feueruhren erreichten die Sanduhren nie die Genauigkeit der Sonnenuhren. Ferner verlieren diese Uhren beim langfristigen Einsatz an ihre Genauigkeit, weil sich die Sandkörner allmählich in feinere Teilchen zerteilt und sich die Öffnung in der Mitte der Membran abrieb und größer wurde, deswegen erhöhte sich die Geschwindigkeit, mit der der Sand durch diese Öffnung durchlief.

Um mit den mechanischen Uhren bei der Messung der langen Zeitintervalle oder auch bei der kontinuierlichen Zeitmessung im Wettbewerb zu stehen, hat man in den XVII. XVIII. Jahrhunderten vor allem in Nürnberg und Augsburg mit der Fertigung der Sanduhren mit vier Kolbensystemen in einem Gehäuse angefangen.

In der ersten Hälfte des XVII. Jahrhunderts haben einige Hersteller die ausgeklügelte Einrichtung für Umkippen der Uhren verwendet. Der Mathematiker Jean de La Hire fertigte die Sanduhr zur Messung der Sekundenintervalle, und der Astronom Tycho Brahe versuchte den Sand durch Quicksilber zu ersetzen.

Automatisches Umkippen der Sanduhren war das Problem, das die Aufmerksamkeit vieler Mathematiker und Physiker auf sich gezogen hat. Stephan Farfler aus Altdorf  verwendete den Federmechanismus für seine in der zweiten Hälfte des XVII. Jahrhunderts gebauten Uhr.

Die andere Lösung dieses Problems, in der die Verlegung des Schwerpunktes beim Umschütten des Sands berücksichtigt wurde, ist auf dem Bild Lani im Buch „Inventionenuove“ dargestellt, das im Jahre 1670 veröffentlicht wurde. Der Franzose Grollie des Servie aus Lyon, Entwickler vieler anderer ausgezeichneten Geräte, der  circa 100 Jahre später lebte, entwickelte die automatische Kippeinrichtung, die für Sanduhren geeignet war.

Viele einzigartige Lösungen in dieser Art erschienen in Deutschland.

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