Die Maschine von Bohnenberger

Deutsches SOFIA Institut
Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
Die Maschine von Bohnenberger
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Festkolloquium
200 Jahre Maschine von Bohnenberger
10. Dezember 2010
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Jörg F. Wagner
Deutsches SOFIA Institut
Universität Stuttgart
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 1
Klassisches Experiment zur Kreiseldynamik
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 2
Kreisel mit kardanischer Aufhängung
Ursprünglich: Maschine von Bohnenberger
Erstveröffentlichung
Bohnenberger, J.G.F. (1817):
Beschreibung einer Maschine zur
Erläuterung der Geseze der Umdrehung
der Erde um ihre Axe, und der
Veränderung der Lage der letzteren.
Tübinger Blätter für Naturwissenschaften
und Arzneykunde 3, S. 72-83
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 3
Kreiselpräzession
Tübinger Blätter für Naturwissenschaften und Arzneykunde 3 (1817), S. 72-83
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 4
Wo sind die Originale?
Tübinger Blätter für Naturwissenschaften und Arzneykunde 3 (1817), S. 72-83
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 5
Inhalt
Jörg Wagner
1
Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
2
Technische Entwicklung
3
Zur Einordnung von Bohnenbergers Erfindung
4
Epilog
20. Mai 2011 – 6
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 7
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 8
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Entdeckung im Kepler-Gymnasium Tübingen (2004)
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 9
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 10
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Zweite Entdeckung (2010)
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 11
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Ältere Dokumente
Poisson, S.-D.:
Mémoire sur un Cas particulier du Mouvement de rotation des Corps pesans.
Journal de l'École Polytechnique 9, No. 16 (1813), S. 247-262
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 12
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Ältere Dokumente
Originalzeichnung Bohnenbergers
(1811 oder früher)
aus Manuskriptfragment:
Bohnenberger, J.G.F.:
Anfangsgründe der höhern Analysis.
Tübingen: Cotta, 1811
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 13
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Erste Erwähnung des Instruments
J.F. Benzenberg (1777-1846)
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 14
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Erste Erwähnung des Instruments
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 15
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Vorgängerinstrument
Segner, J.A. v.:
Astronomische Vorlesungen, Band 2, Halle: Curts, 1776, pp. 650-653.
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 16
1 Die Suche nach Bohnenbergers Maschine
Erste Verbreitung
•
Tübingen,
J.G.F. Bohnenberger trifft J.F. Benzenberg
6.-10. Dezember, 1810
•
Frankfurt/Main,
28. Dezember, 1810
J.F. Benzenberg trifft K. v. Dahlberg
(Fürstprimas des Rheinbundes)
•
Paris,
Sommer 1811
K. v. Dahlberg trifft
•
Paris,
Sommer 1811
P.-S. Laplace führt die Maschine an der
Ecole Polytechnique ein
•
Tübingen,
1812 ?
J.G.F. Bohnenberger schickt 2 Maschinen an
D.F.J. Arago
•
Paris / Edinburgh,
1816/17
D.F.J. Arago gibt 1 Maschine an J. Playfair weiter
•
USA, 1832
Erwähnung des Instruments von W.R. Johnson
Jörg Wagner
A. v. Humboldt,
J.-L. Lagrange,
P.-S. Laplace
20. Mai 2011 – 17
2 Technische Entwicklung
Erster Versuch einer Verbesserung
J.B.L. Foucault (1819-1868)
Experiment
zum Beweis der Erddrehung
Foucaultsche Pendel
Gyroskop:
Gerät zur Feststellung von
Drehbewegungen
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 18
2 Technische Entwicklung
Phasen der technischen Entwicklung
 Vorphase (Kardanlagerung, Spielzeug, J.A. v. Segner)
Altertum bis 18. Jahrhundert
 Demonstrationsobjekt (J.G.F. Bohnenberger, J.B.L. Foucault)
19. Jahrhundert
 Erste technische Nutzung, rein mechanische Kreisel
(ca. 1900 - 1940)
 Elektrofeinmechanische Kreisel und Inertialplattformen
(ca. 1940 - 1970)
 Mikroelektronische Systeme
(ab ca. 1970)
 Mikromechanische Kreisel für den Massenmarkt
(ab ca. 2000)
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20. Mai 2011 – 19
2 Technische Entwicklung

Kardanlagerung
Schon im Altertum bekannt
Systematische Beschreibung: Girolamo Cardano (1501 – 1576)
Beispiel aus Italien, 17. Jahrhundert
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 20
2 Technische Entwicklung
Spielzeugkreisel

Schon im Altertum bekannt
Alter ca. 4000 Jahre
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20. Mai 2011 – 21
2 Technische Entwicklung
Stabilisierungskreisel

Einspurige Fahrzeuge
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 22
2 Technische Entwicklung
Stabilisierungskreisel

Schlickscher Schiffskreisel
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 23
2 Technische Entwicklung
Stabilisierungskreisel

Drallrad der Internationalen Raumstation (ISS)
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 24
2 Technische Entwicklung
Protagonisten der ersten Navigationsinstrumente
H. Anschütz-Kaempfe (1872-1931)
Jörg Wagner

Sperry
Paris 1914
E.A. Autopilot,
Sperry (1860-1930)
20. Mai 2011 – 25
2 Technische Entwicklung

Kurskreisel
Sperry AN 5735-1
Jörg Wagner
Bohnenberger 1817
20. Mai 2011 – 26
2 Technische Entwicklung

Kurskreisel
Sperry 16 526-0 (ca. 1960)
Jörg Wagner
typische Anzeige
20. Mai 2011 – 27
2 Technische Entwicklung

Künstlicher Horizont
Rechtskurve,
sinken
Jörg Wagner
Geradeausflug
Linkskurve,
steigen
20. Mai 2011 – 28
2 Technische Entwicklung

Künstlicher Horizont
Anschütz-Fliegerhorizont, 1916
Jörg Wagner
Bohnenberger 1817
20. Mai 2011 – 29
2 Technische Entwicklung

Künstlicher Horizont
Sperry H.L. 6 (ca. 1960)
Jörg Wagner
typische Anzeige
20. Mai 2011 – 30
2 Technische Entwicklung
Kreiselplattform

Kombination zweier kardanisch gelagerter Kreisel
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 31
2 Technische Entwicklung
Kreiselplattform

Beispiel: Plath / Litton LN3
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 32
2 Technische Entwicklung
Wendekreisel

Bohnenbergersche Maschine auf Sensorfunktion reduziert
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 33
2 Technische Entwicklung
Kreiselplattform

Plattform mit Wendekreiseln
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 34
2 Technische Entwicklung
Analytische Plattform

Beispiel: Aerodata AeroNav
… what once was possible only in transoceanic
jets is now achievable in a Cessna 172 …
Avionics Magazine, 1999
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20. Mai 2011 – 35
2 Technische Entwicklung

Optische Gyroskope
Laserkreisel
Jörg Wagner
Faserkreisel
20. Mai 2011 – 36
2 Technische Entwicklung
Mikromechanische Kreisel
Prinzip

Mikromechanische Realisierung
Anregung Coriolis-Beschleunigung
Messachse
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 37
3 Zur Einordnung von Bohnenbergers Erfindung
Mikromechanische Kreisel

Beispiele: Automobilnavigation, Electronic Organiser
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 38
3 Zur Einordnung von Bohnenbergers Erfindung
Anwendung: Mondlandung
Jörg Wagner

20. Mai 2011 – 39
3 Zur Einordnung von Bohnenbergers Erfindung
Erste Kreiselplattform

Rakete A4 (V2)
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 40
3 Zur Einordnung von Bohnenbergers Erfindung
Cockpit B-29
Jörg Wagner

20. Mai 2011 – 41
3 Zur Einordnung von Bohnenbergers Erfindung
Cockpit B-757/B-767
Jörg Wagner

20. Mai 2011 – 42
3 Zur Einordnung von Bohnenbergers Erfindung
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 43
Deutsches SOFIA Institut
Anwendung: SOFIA

Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 44
Deutsches SOFIA Institut
Anwendung: SOFIA

Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 45
4 Epilog
Protagonisten der Kreiseltechnik

H. Anschütz-Kaempfe, Kunsthistoriker
M.G. van den Bos, Theologe
J. Boykow, Schauspieler
W. v. Siemens, Unternehmer
N. Ach, Psychologe
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 46
4 Epilog
Protagonisten der Kreiseltechnik
Universität Göttingen

Technische Hochschule Stuttgart
N. Ach (1871-1946), Psychologe
F. Klein (1849-1925), Mathematiker
A. Sommerfeld (1868-1951), Mathematiker
Max Schuler (1882-1972)
Richard Grammel (1889-1964)
Ingenieur
Mathematiker
Kurt Magnus (1912-2003)
Physiker
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 47
4 Epilog
Wo sind die Originale?
Identifizierte Exemplare
1 an J.F. Benzenberg, Düsseldorf (1810)
1 an J.C. Horner, Zürich (1811)
1 an D.F.J. Arago, Paris (1812)
1 an J. Playfair, Edinburgh (1812/1817)
1 an H.C. Schumacher, Altona
1 an K.F. Knorre, Nikolayev
1 an die Universität Tübingen (bis 1857)
1 an die Universität Stuttgart (1833-1966)
Verbleib bisher unbekannt
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 48
Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
Deutsches SOFIA Institut
Jörg Wagner
20. Mai 2011 – 49