Rechengerät für Geodäten

Landvermessung betrieben schon die alten Ägypter, ein spezielles Rechengerät dafür erfand ein Schwabe. Am 15. November 1951 erhielt der in Schwäbisch Gmünd geborene Karl Ramsayer ein Patent für eine Rechenmaschine, die Funktionswerte für die niedere Geodäsie ermittelte. Sie entstand aus einer Sprossenrad-Maschine, in die ein mechanischer Speicher eingebaut wurde. Danach konstruierte Ramsayer noch einen Funktionsautomaten.

Die Geodäsie ist laut DIN-Norm und Wikipedia die Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche. Sie wird meistens den Ingenieurwissenschaften zugeordnet und von Geodäten und Geodätinnen ausgeübt. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts zerfiel sie in die höhere Geodäsie der Erd- und Landvermessung und in die niedere für das  Bau- und Katasterwesen. Sie nennt man heute allgemeine, angewandte oder praktische Geodäsie.

Geodäten rechnen viel; früher lagen das Planimeter und die Sinus-Cosinus-Tafel stets bereit. Rechenmaschinen-Firmen boten für Vermessungen besondere Versionen ihrer Geräte an, etwa die Doppel- und die Dreifach-Brunsviga, die zwei oder drei normale Maschinen über eine gemeinsame Kurbelachse verband. Ähnlich funktionierte die Thales GEO, deren Name schon geodätisch klang; dieser Link führt zu einer Beschreibung. Und um 1950 entstand eine Spezialmaschine für die niedere Geodäsie, eine Erfindung von Karl Ramsayer.

Rechenmaschine Thales GEO (Foto technikum29 Computer Museum CC BY-NC 4.0)

Geboren wurde er am 29. September 1911 in Schwäbisch Gmünd im Osten von Württemberg; der Vater war Maschinist. Ramsayer studierte in Stuttgart Geodäsie und erwarb 1935 das Ingenieur-Diplom, 1940 promovierte er in Berlin über ein Thema aus der Navigation. Von 1938 bis 1945 arbeitete er in der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt in Berlin-Adlershof. Danach lehrte er Vermessungskunde an der Technischen Hochschule Stuttgart, von 1949 bis 1979 leitete er das Geodätische Institut. Er widmete sich besonders der Flugnavigation. Karl Ramsayer starb am 24. Dezember 1982 in Stuttgart.

In Berlin war Ramsayer auch für die Deutsche Telephonwerke und Kabelindustrie AG tätig, besser bekannt als DeTeWe. Er entwickelte ein Gerät, das bei der Bestimmung der Position eines Schiffs oder eines Flugzeugs half. Es griff auf die astronomischen Daten von etwa vierzig Fixsternen zurück, die als Sinus- und Cosinus-Werte mechanisch gespeichert und einer Doppelrechenmaschine zugeführt wurden. Das Gerät blieb unvollendet, doch 1950 schilderte Ramsayer sein Funktionsprinzip in den Physikalischen Blättern.

Im Rechengerät von Ramsayer steckt eine Sprossenrad-Maschine der Firma Schubert aus Rastatt. (Foto Deutsches Museum/Andreas Kaufmann CC BY-SA 4.0 seitlich beschnitten)

Die „Vollautomatische Standortrechenmaschine“ führte ihn zur nächsten Erfindung. Am 1. November 1949 meldete Karl Ramsayer beim neu gegründeten Deutschen Patentamt in München – es saß damals im Gebäude des Deutschen Museums – eine „Rechenmaschine zur Berechnung von Funktionswerten, insbesondere für die niedere Geodäsie“ an. Das Patent wurde vor 75 Jahren, am 15. November 1951, unter Nummer 825.608 erteilt, unser Eingangsbild zeigt eine Patentgrafik mit der Seitenansicht.

Man sieht links Elemente einer normalen Rechenmaschine, etwa ein Sprossenrad mit nach oben gerichtetem Sprossenzahn. Auf der rechten Seite erkennt man eine Stufenscheibe des mechanischen Speichers. Er umfasst auf einer Welle 32 solcher Scheiben, deren Einschnitte die Ziffern von Winkelfunktionen und von Quadratwurzeln ausdrücken. Die Scheiben kann man gruppenweise austauschen. Mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft ließ Ramsayer in seinem Institut ein Versuchsmodell bauen, das 1951 oder 1952 vorlag.

Das Innere der Ramsayer-Rechenmaschine mit den Stufenscheiben (Foto Erhard Anthes)

Die Funktionsrechenmaschine entsprach einer mathematischen Tafel, die ältere Leser und Leserinnen vielleicht in der Schule kennenlernten. Wie es dieser Artikel erläutert, nahm sie einfache Interpolationen vor. Er beschreibt zudem ein weiteres Gerät, das eine zweistufige Interpolation mit einem quadratischen Summanden ausführte. Der Funktionsautomat basierte auf der schweizer Rechenmaschine Madas 20 AZV, die statt Sprossenrädern Staffelwalzen enthielt. Für ihn bekam Karl Ramsayer 1957 ein Patent mit Nummer 959.333.

In der Geschichte der Informatik stehen seine Apparate in der Tradition der mechanischen Rechenmaschinen für wissenschaftliche Berechnungen, die schon mit Wilhelm Schickard begann. Einen informativen Aufsatz dazu schrieb Professor Erhard Anthes, dem wir für die Erlaubnis danken, sein Foto im Blog zu verwenden. Nachtragen möchten wir, dass auch die Relais-Rechenmaschine von Bernard Weiner aus den 1920er-Jahren geodätische Probleme gelöst hätte; zu ihr existieren aber nur Patentschriften. Die Funktionsrechenmaschine von Karl Ramsayer befindet sich heute im Depot des Deutsche Museums.