Kompaß

Kompaß (franz. compas, engl. compass, ital. compasso), Instrument zur Bestimmung der Himmelsrichtungen, eins der wichtigsten für die Schiffahrt, durch das die Innehaltung einer bestimmten Richtung (Schiffskurs) bei der Fahrt über See ermöglicht wird sowie zur Ortsbestimmung die Richtungen, in denen sich terrestrische Objekte und Gestirne vom Schiff aus befinden, festgelegt werden. Eine frei schwebende horizontale Magnetnadel stellt sich unter dem Einfluß der magnetischen Kraft der Erde in einen bestimmten Winkel zum geographischen Meridian, d. h. in den magnetischen Meridian derart, daß der Nordpol der Nadel nach magnetisch Nord, der Südpol nach magnetisch Süd zeigt; unter Berücksichtigung der bekannten Deklination (Mißweisung) erhält man die Richtung des geographischen Meridians, d. h. der wahren Nord-Süd-Richtung. Bei dem K. wird die Magnetnadel mit einer kreisförmigen Scheibe (Rose), auf der die Himmelsrichtungen verzeichnet sind, verbunden und in einem Gehäuse auf dem Schiff angebracht. Nachthaus heißt das hölzerne Gestell für den K., wie es auf Handelsschiffen gebräuchlich ist (vgl. Tafel »Nautische Instrumente II«, Fig. 6).

Die Kompaßrose besteht aus Papier, Glimmer oder dünnem Metallblech und trägt an ihrer obern Fläche eine der Windrose entsprechende Teilung in ganze und Viertelstriche (jeder Quadrant, von N. nach O. und W., von S. nach O. und W. gerechnet, hat acht Striche, so daß jeder Strich einem Bogen von 11¹/₄° entspricht) sowie meistens noch in Grade. Unter der Rose sind parallel mit der Nord-Südlinie die Magnete befestigt; deren Zahl 2–8, und die Art der Befestigung ist je nach der Konstruktion des Kompasses (s. unten) verschieden, ihre Form ist zylindrisch oder parallelepipedisch; in letzterm Falle besteht zur Erzielung einer möglichst großen magnetischen Kraft jeder Magnet gewöhnlich aus mehreren dünnen Stahllamellen. In der Mitte der Rose ist in Metallfassung ein harter, glattpolierter Stein (Saphir, Rubin oder Beryll), das Hütchen, angebracht, mit dem die Rose auf einem scharfen Stifte des Gehäuses, der Pinne, aufgesetzt wird, so daß sie sich horizontal frei bewegen kann.

Das Gehäuse besteht aus einem kupfernen oder messingenen Kessel, an dessen innerer Bodenfläche sich die spitze Pinne aus Stahl oder Iridium zum Aufsetzen der Rose befindet; er wird durch einen Glasdeckel geschlossen. Mit zwei Balanzeringen wird das Kompaßgehäuse im ausgehöhlten Kopfe der (bei Regelkompassen 2 m hohen) hölzernen oder messingenen Kompaßsäule aufgehängt. Diese (kardanische) Aufhängung verhindert, daß die Bewegungen des Schiffes um seine Längs- und Querachse auf den K. übertragen werden, und bewirkt, daß er seine horizontale Lage behält; die Stabilität des Kompasses wird durch Belastung des Kesselbodens mit einem Gewicht erhöht. An der innern Wandung des Kessels befinden sich 2 oder 4 je um 180 oder 90° voneinander abstehende senkrechte Striche, die Steuerstriche, die zum Ablesen des Schiffskurses dienen und bei richtig aufgestelltem K. in die Längs- (bei 2 Strichen), resp. Längs- und Querrichtung (bei 4 Strichen) des Schiffes fallen. Die Kompaßsäule wird an ihrem Standort mit dem Schiffe fest verbunden. Bei einer Drehung des Schiffes bleibt die auf der Pinne frei schwebende Rose unverändert in ihrer Lage, ihre Nord-Südlinie bleibt im magnetischen Meridian, und der mit dem vordern Steuerstrich zusammenfallende Teilstrich der Rose gibt die Richtung der Längsachse des Schiffes zur Nord-Südlinie, d. h. den Schiffskurs, an. Durch Einflüsse verschiedener Art, Reibung des Hütchens auf der Pinne, Erschütterungen durch den Seegang, durch den Gang der Maschine, durch das Schießen aus schweren Geschützen, magnetische Ablenkungen u. a., wird jedoch die Rose an Bord eines Schiffes leicht aus ihrer Ruhelage herausgebracht. Aus dem Bestreben, diese Einflüsse unschädlich zu machen, d. h. die Rose in ihrer durch die erdmagnetische Horizontalkraft gegebenen Lage zu halten oder, wenn aus derselben abgelenkt, sie möglichst schnell wieder in dieselbe zurückzuführen, sind die verschiedenen Kompaßkonstruktionen hervorgegangen; spitze harte Pinnen, glatte harte Hütchen, geringes Gewicht der Rose und dadurch bedingte geringe Reibung zwischen Pinne und Hütchen, großes Trägheitsmoment der Rose und große magnetische Kraft der Rosenmagnete, verbunden mit einer zweckmäßigen Aufhängevorrichtung, sind die wesentlichsten Bedingungen, durch welche die verlangten Eigenschaften erreicht werden.

Dem System nach sind zwei Hauptarten von Kompassen zu unterscheiden: Trockenkompasse und Fluid- oder Schwimmkompasse. Bei den Trockenkompassen wird durch leichtes Material, leichte Verbindung der einzelnen Teile und Verteilung der Gewichte möglichst nach der Peripherie zu ein geringes Gewicht der Rose bei größtmöglichstem Trägheitsmoment erzielt. Die nach Sir William Thomson konstruierten Rosen dieser Art bestehen gewöhnlich aus einem schwachen Aluminiumring, an dem das Rosenblatt aus dünnem Papier befestigt ist; dünne Seidenfäden verbinden diesen Papierrand mit dem in Aluminium gefaßten Hütchen; die Magnete sind durch Seidenfäden an der Rose befestigt. Ähnliche, aber infolge zweckmäßigerer Anordnung der acht Magnete bessere Seidenfädenrosen mit größerm magnetischen Moment im Verhältnis zum Gewicht hat Hechelmann erfunden. Diese Seidenfädenrose (Fig. 1–3) besteht aus einem Aluminiumring r, der durch zahlreiche radiale Seidenfäden s mit dem Pinnenträger c verbunden ist; im Mittelpunkt der Rose ist im Pinnenträger die Pinne p mit nach unten gerichteter Spitze befestigt. Die Pinnenspitze ruht auf dem Achathütchen a, das im Hütchenträger d sitzt, der in der Mitte des Kompaßkesselbodens k befestigt ist. Die acht kleinen, etwa 40 mm langen Magnetlamellen n hängen an je sechs kurzen Seidenfäden etwa 26 mm unter der Fläche der Rosenfäden. Ein auf dem Aluminiumring befestigter leichter Papierring trägt in schwarzem Ausdruck die Grad- und Stricheinteilung; in der Fig. 1 ist durch einen innern Kreis w nur die Größe dieser Papierrose angegeben, um das Seidenfädengestell nicht zu verdecken. Die fertige, sehr sinnreich erdachte Rose zeigt Fig. 3. Die ganze Rose wiegt etwa 30 g. Keine andre Kompaßrose, auch nicht die von Sir William Thomson erfundene Seidenfädenrose, bei der die Magnete sehr nahe unter dem Drehpunkt befestigt sind, zeigt ein gleich großes magnetisches Moment und Trägheitsmoment im Verhältnis zum Rosengewicht. Deshalb zeichnen sich die Hechelmannschen Seidenfädenrosen durch große Ruhe bei bewegtem Schiff aus und entsprechen am besten allen Anforderungen an einen seetüchtigen Wegzeiger, um so mehr, als sie auch infolge ihrer Elastizität bei Stößen und andern Erschütterungen, die das Schiff (z. B. beim Schießen mit schweren Geschützen) erleidet, brauchbar bleiben.

Fig. 1. Konstruktion.

Fig. 2. Konstruktion.

Fig. 3. Ansicht. Fig. 1–3. Hechelmanns Seidenfädenrose.

Bei den Fluidkompassen ist der Kessel mit einer Mischung von Wasser mit Alkohol oder Glyzerin gefüllt, in der die mit einem Schwimmer verbundene Rose schwimmt. Hierdurch wird das auf der Pinne lastende Gewicht der Rose fast ganz aufgehoben, und gleichzeitig setzt die die Rose umgebende Flüssigkeit Ablenkungen derselben Widerstand entgegen. Da man bei diesen Kompassen das als Druck auf die Pinne zur Geltung kommende Gewicht der Rose durch den Schwimmer vermindern kann, so ist man auch imstande, ihnen stärkere Magnete und größeres magnetisches Moment als den Trockenrosen zu geben. Während die Trockenrosen im Durchschnitt ein magnetisches Moment von 2 Mill. Gaußeinheiten besitzen, erreicht dasselbe bei Fluidrosen 40–50 Mill. Gaußeinheiten. Bambergs Fluidkompaß (Fig. 4) ist seit 30 Jahren in der deutschen Marine im Gebrauch und hat sich trefflich bewährt. Seine Kompaßbüchse ist in kardanischen Ringen aufgehängt und zwischen dem Glasdeckel g und dem elastischen Doppelboden mit verdünntem Alkohol (80prozentig) gefüllt. Die starke Ausdehnung des Alkohols fordert eine Einrichtung, den Flüssigkeitsdruck auf die Wände zu regulieren; dies geschieht entweder durch einen seitlich in Doppelwänden angebrachten Luftraum oder, wie in der abgebildeten Bauart, durch einen elastischen Doppelboden a und b aus gewelltem Metallblech (ähnlich wie bei den Kapseln der Aneroidbarometer). Der Boden a ist in der Mitte durchbohrt und mit dem Behälter verbunden, der im Doppelboden b eingeschlossen ist.

Fig. 4. Bambergs Fluidkompaß.

Das Gewicht c spannt beim Füllen des Kompaßkessels die elastischen Bodenwände an, so daß nach Verschluß des Kessels und nach Abnahme des Gewichts die Flüssigkeit genügenden Druck hat, um die Bildung von Luftblasen unter dem Glasdeckel, die das richtige Beobachten der Kompaßrose r erschweren würden, zu verhüten. Der Verschluß des Kessels geschieht durch einen Gummiring am Glasdeckel g, über dem ein Metallring mit Schrauben s auf der Kompaßbüchse befestigt wird. Als Pinnenträger ist ein Metallkreuz d in die Büchse eingesetzt, in den die auswechselbare Pinne (deren Spitze bei m, dem Hütchen, liegt) eingeschraubt wird. Auf den emaillierten Kupferstreifen E sind die Steuerstriche senkrecht und in 180° oder 90° zueinander angebracht. Um dem K. in seiner Aufhängung auch bei unruhigem Schiff eine ruhige wagerechte Lage zu sichern, ist in dem Bodenkessel h ein schweres Bleigewicht F angebracht. Die Kompaßrose r besteht aus einem mit Grad- und Strichteilung versehenen emaillierten Kupferring, der an dem Schwimmer o befestigt ist. Der mit Luft gefüllte Schwimmer aus gewelltem vernickelten Messingblech bildet das Gerippe der Kompaßrose, trägt in zwei verlöteten Messinghülsen die aus je drei Lamellen zusammengesetzten Magnetstäbe n und ruht mit seinem in einer Höhlung angebrachten Rubinhütchen m auf der schon erwähnten Pinne. Infolge der Entlastung durch den Schwimmer ruht die schwere Kompaßrose doch nur mit etwa 15–20 g Gewicht auf der Pinne, wodurch die Reibung und damit die Abnutzung von Pinne und Hütchen vermindert und die Einstellungsfähigkeit der Rose sowie ihre Empfindlichkeit bei kleinen Kursänderungen vergrößert wird. Es gibt noch verschiedene Arten solcher Fluidkompasse, bei denen aber der Grundgedanke, geringes Gewicht bei großem magnetischen Moment, derselbe ist. Fig. 4 zeigt den Bambergschen Fluidkompaß mit aufgesetzter Peilvorrichtung zum Gebrauch als Azimutkompaß.

Je nach der Verwendung unterscheidet man Steuerkompasse, Peil- oder Azimutkompasse, Normalkompasse, Hängekompasse und Bootskompasse. Die Steuerkompasse sind zum Gebrauch neben dem Ruder bestimmt, um danach zu steuern. Mit den Peil-, Regel- oder Azimutkompassen bestimmt (peilt) man die Richtung irdischer und astronomischer Objekte. Diese erhalten daher einen erhöhten freien Stand, um freien Überblick zu gestatten, und sind mit einer Peilvorrichtung versehen. Der Peilapparat besteht aus einem auf den Glasdeckel des Kompaßkessels drehbaren Metallring, an dem zwei Diopter befestigt sind, über die man nach dem Objekt visiert; das Okular-Diopter ist mit einem schmalen senkrechten Schlitz, das Objektiv-Diopter mit einem vertikalen dünnen Faden oder Haar und mit einem Glasspiegel zum Reflektieren von Gestirnen versehen. Unter dem Okular-Diopter befindet sich ein rechtwinkliges Glasprisma, durch das der der eingestellten Visierlinie entsprechende Teilstrich der Kompaßrose abgelesen wird (Marinepeilkompaßhaus nach Bamberg s. Tafel »Nautische Instrumente II«, Fig. 3). Der Normalkompaß dient für Beobachtungen, die besondere Genauigkeit erfordern. Die Rosen der Normal- und Peilkompasse erhalten Gradeinteilung. Für Beobachtungen am Land ist dem K. ein Stativ beigegeben. Die Hängekompasse dienen zum Ablesen des Kurses in der Kajüte, werden an der Decke befestigt und können von unten abgelesen werden. Der Boden des Kessels besteht aus einer starken Glasscheibe, die in der Mitte die Pinne trägt, die Trockenrose ist aus transparentem Material. Die Bootskompasse für den Gebrauch in Booten sind ähnlich wie die Steuerkompasse, nur kleiner und haben keine feste Ausstellung, sondern sind in Kasten untergebracht. Zu den Bootskompassen werden wegen der heftigen Bewegungen im Boote fast nur Fluidkompasse verwendet. Die Schwächung der auf den K. richtend wirkenden Kraft, d. h. der Horizontalintensität des Erdmagnetismus, durch die den Eisenmassen eines Schiffes innewohnenden magnetischen Kräfte hat Veranlassung zur Herstellung von Kompassen gegeben, bei denen durch künstliche Mittel die Richtkraft wieder erhöht werden soll. Bei den Multiplikatorkompassen von Peichl in Triest, Nörholm in Kopenhagen und dem von der Nautischen Abteilung des Reichsmarineamts konstruierten Kompensationskompaß wird dies erreicht durch einen Kranz radial um oder unter der Kompaßrose gelagerter weicher Eisenkerne, in denen durch erdmagnetische Induktion vorübergehender Magnetismus erzeugt wird. Durch Verstellung der Eisenkerne wird ein Teil der vom Schiffsmagnetismus herrührenden Ablenkung der Rose (Deviation) beseitigt. Weiteres über den Einfluß des Schiffsmagnetismus auf den K. s. Deviation, S. 847. Registrierkompasse, d. h. mit dem K. verbundene Vorrichtungen zum selbsttätigen Aufzeichnen des gesteuerten Schiffskurses, sind nur versuchsweise zur Anwendung gelangt.

Die Aufstellung der Kompasse auf eisernen und stählernen Schiffen erfordert größte Sorgfalt; Eisenbaustücke sollen womöglich 2 m vom K. fern sein, der Aufstellungsort selbst soll aus Holz, Messing oder unmagnetisierbarem Nickelstahl bestehen. Bewegliche Eisenmassen, wie Bootskrane und Geschütze, sollen mindestens 3 m vom K. entfernt sein. Auch die elektrischen Anlagen müssen Rücksicht auf den Kompaßplatz nehmen; Leitungen müssen mindestens 1 m, Dynamomaschinen und Scheinwerfer 10 m vom K. fern bleiben.

Über die Erfindung des Kompasses lassen sich keine sichern Angaben machen. Die Behauptung, daß den Chinesen dies Verdienst gebühre und der K. durch Marco Polo von China nach Europa gebracht sei, entbehrt der Beweise. Der Magnetstein und seine anziehende Kraft war schon den Alten bekannt, und ein solcher wird allerdings schon in dem um das Jahr 121 entstandenen chinesischen Wörterbuch »Schuewen« angegeben und erklärt, die Verwendung desselben oder künstlicher Magnete zur Bestimmung der Himmelsrichtungen ist jedoch ohne Zweifel einer viel spätern Zeit vorbehalten gewesen. Die älteste verbürgte Nachricht über eine solche Verwendung findet sich in einem von dem provenzalischen Troubadour Hugues de Bercy (auch Guyot de Provins genannt) 1190 verfaßten satirischen Gedicht »La Bible«. Darin wird eine Wasserbussole beschrieben, bestehend aus einer auf Strohhalmen schwimmenden Magnetnadel. Weiter wird im 13. Jahrh. von dem Kardinal Jacques de Vitry und dem Kreuzfahrer Pierre de Maricourt die Bussole als ein für die Seefahrt wichtiges Instrument besungen. Über den Gebrauch des Kompasses bei den Chinesen stammt die erste sichere Nachricht aus dem Jahre 1297 von Tscheu-tha-khuon in seinem Werk über Kambodscha; weder die Einrichtung des Instruments noch die Einteilung der Rose in 24 Striche entspricht aber dem bei den europäischen Seeleuten gebräuchlichen K. Durch den in der Mitte des 13. Jahrh. lebenden maurischen Gelehrten Baïlak wissen wir, daß auch die Seefahrer des Syrischen und Indischen Meeres sich um diese Zeit der Magnetnadel als Wegweiser bedienten. Die Form des Kompasses, die in der Hauptsache bis auf den heutigen Tag festgehalten ist, ist eine Erfindung des 14. Jahrh. Bei den ältern Bussolen befand sich die Bezeichnung der Himmelsrichtungen auf dem die Nadel umgebenden Gefäß, so daß zur Bestimmung der Richtungen immer erst das letztere gedreht werden mußte, derart, daß der Nordpunkt der Teilung mit dem Nordende der Nadel zusammenfiel. Wer zuerst dem K. die neue Gestalt gegeben, ist nicht sicher bekannt; nach einer Überlieferung aus der zweiten Hälfte des 16. Jahrh. wird Flavio Gioja aus Amalfi als solcher bezeichnet; wie weit aber diese Annahme Anspruch auf Glaubwürdigkeit besitzt, ist noch nicht sicher festgestellt. Für die Weiterentwickelung des Kompasses sowie überhaupt der Nautik hat Dom Henrique, Herzog von Viseu, durch die Errichtung einer Schule für Steuermannskunst 1438 in seiner Residenz Sagres beigetragen. Zur Zeit des Kolumbus war die unter einer Papierrose mit Strichteilung befestigte Magnetnadel verstellbar zur Nord-Süd-Richtung der Rose (entsprechend der sich ändernden Mißweisung); die sich auf einem Stifte drehende kleine Rose war in einer hölzernen Büchse eingeschlossen. Ähnliche Einrichtungen fanden sich bei den meisten seefahrenden Nationen jener Zeit; die Einstellung der Nadel war ungenau. Erst allmählich mit den Fortschritten der Wissenschaft und der Technik hat sich das Kompaßwesen entwickelt. Vgl. »Handbuch der nautischen Instrumente« (hrsg. von dem Hydrographischen Amt des Reichsmarineamts, 2. Aufl., Berl. 1890); »Lehrbuch der Navigation« (von demselben, das. 1901, 3 Bde.); »Der K. an Bord« (hrsg. von der Deutschen Seewarte, Hamb. 1889); Evans und Smith, Admiralty manual for the deviation of the compass (8. Aufl., Lond. 1893); Creak, Elementary manual for the deviations of the compass in ironships (das. 1903); Collet, Traité théorique et pratique de la régulation et de la compensation des compas (2. Aufl., Par. 1886); Rottok, Die Deviationstheorie und ihre Anwendung in der Praxis (2. Aufl., Berl. 1903); Breusing, Die nautischen Instrumente bis zur Erfindung des Spiegelsextanten (Brem. 1890).