LIII. Ueber die Explosionskraft des Schießpulvers. Aus dem Civil Engineer and Architects' Journal. April 1843, S. 120. Ueber die Explosionskraft des Schießpulvers. Die vor Kurzem mit so gutem Erfolg bewerkstelligte Zerstörung des Round-Down-Felsens bei Dover mittelst Schießpulvers (welche im polyt. Journal Bd. LXXXVII S. 462 beschrieben wurde) veranlaßt uns zu Bemerkungen über die Explosionskraft dieses Körpers und das beste Verfahren seiner Anwendung. Was bei der Sprengung zu Dover am meisten verwunderte, war, daß gar keine Explosion wahrnehmbar war. Daß der Felsen durch die Kraft der außerordentlich großen Menge angewandten Pulvers auseinander gerissen werde, war zu erwarten; daß die Wirkung aber so allmählich ohne Knall und Flamme oder die sonstigen Begleiter der Explosion dieses Agens stattfand, war eine dem gewöhnlichen Hergang beim Felsensprengen so widersprechende Erscheinung, daß die Ingenieurs anfangs glaubten, die Ladung habe versagt. Das Resultat aber zeigte, daß Hr. Cubitt die Pulvermenge dem zu besiegenden Widerstand genau angepaßt hatte; und es war praktisch daraus zu ersehen, daß man die Explosionskraft des Schießpulvers in jeder Quantität und wie jede andere bewegende Kraft stätig wirken lassen kann. Wäre die Quantität des Schießpulvers viel größer gewesen, als sie wirklich war, oder wäre dieselbe Quantität näher an die Vorderseite des Felsens gebracht worden, so wäre die Sprengung ohne Zweifel von den gewöhnlichen Erscheinungen einer Explosion begleitet gewesen. Wäre sie geringer gewesen, wenn auch nur um weniges, so würde die Kraft desselben wahrscheinlich im Felsen eingesperrt geblieben seyn, ohne eine Wirkung hervorzubringen, oder es hätte sich durch Herausstoßen des Minenpfropfes Luft gemacht. Die Kraft des entzündeten Schießpulvers rührt, wie allgemein angenommen wird, von der plözlichen Entwikelung permanenter Gase und der Expansion derselben durch die während der Entzündung des Pulvers entwikelte Wärme her. Man hat gefunden, daß das Volumen des bei der Explosion von Schießpulver erzeugten elastischen Gases nach seiner Abkühlung auf die Temperatur der Atmosphäre 244mal größer ist als jenes des explodirten Pulvers. Es wurde ferner berechnet, daß die durch die Entzündung des Pulvers erzeugte Wärme das entwikelte Gas im Augenblik der Explosion auf 1000 Volume ausdehnt, daß also abgefeuertes Schießpulver einen Druk = 1000 Atmosphären oder von 6 1/2 Tonnen auf den Quadratzoll ausübt. Die 18,000 Pfd. Schießpulver, welche zur Sprengung des Round-Down-Felsens angewandt wurden, mochten wohl 300 Kubikfuß einnehmen und der Raum der drei Kammern, worin es enthalten war, betrug 750 Kubikfuß. Wie viel Raum gelassen worden war zwischen dem Minenpfropfe und den Pulverkammern, wissen wir nicht, doch scheint aus den veröffentlichten Berichten über die Operation hervorzugehen, daß der Pfropf nicht weit vom Pulver hinweg eingerammt wurde. Wir nehmen deßhalb den ganzen Raum, worin das Schießpulver eingeschlossen war, zu 900 Kubikfuß an. Er wäre dann dreimal so groß gewesen wie das Volumen des Pulvers mit Ausnahme der Fässer und Säke, worin es sich befand; der erzeugte Druk beim Abfeuern desselben hätte sonach 1000 ÷ 3 = 333 1/3 Atmosphären, oder 5000 Pfd. auf den Quadratzoll betragen, und dieser Druk der erzeugten permanenten Gase nach der Abkühlung wäre 244 ÷ 3 = 81 1/3 Atmosphären oder ungefähr 1200 Pfd. auf den Quadratzoll gewesen. Nehmen wir nun den Raum, in welchem das Schießpulver eingeschlossen war, als kubisch an, so hätte jede der sechs Seiten eine innere Fläche von 100 Quadratfuß, oder 14,400 Quadratzoll der Wirkung des Schießpulvers dargeboten und da der Druk im ersten Moment 5000 Pfd. auf den Quadratzoll betrug, so entsprach die Stoßkraft auf jeder Seite der kubischen Kammer 72,000,000 Pfd. oder 32143 Tonnen. Da der Punkt des geringsten Widerstandes nothwendig gegen die Vorderseite des Felsens hin liegen mußte, so kann man die wirkende Kraft lediglich als dahin gerichtet betrachten; der Felsen mußte also gegen Außen mit einem 32000 Tonnen übersteigenden Impuls gedrükt werden. Als der Felsen dieser ungeheuren Kraft wich, mußte die eingeschlossene Luft sich ausdehnen und folglich an Kraft verlieren; die Abkühlung des erzeugten Gases mußte ebenfalls seine Spannung bedeutend vermindern und das allmähliche Entweichen desselben durch die Spalten des fallenden Felsens jede plözliche Explosion verhindern. Der Laut, welcher gehört wurde, war das Reißen des festen Felsgesteins und nicht das Knallen des Pulvers; denn es ist bekannt, daß der Knall irgend eines detonirenden Körpers durch die Erschütterung der Luft entsteht. Einen Beweis hiefür liefert die Entzündung detonirender Gemische von Wasserstoff- und Sauerstoffgas in einem starken Glasapparat in der Absicht, das Product der Verbrennung der beiden Gase zu erhalten. Der gewöhnlich hiezu dienende Apparat faßt 1/2 Pinte und die Explosion dieser Quantität der gemischten Gase, wenn sie in Berührung mit der Atmosphäre erfolgt, ist stark genug, um einen Knall wie beim Abfeuern einer Pistole hervorzubringen; sind die Gase aber auf ein verschlossenes Gefäß beschränkt, so hört man gar keinen Knall. Dieser Versuch beweist auch in kleinem Maaßstabe die Möglichkeit, explosive Kräfte genau zu handhaben (zu controliren). Die Expansion eines explosiven Gemisches von Wasserstoff- und Sauerstoffgas im Augenblik der Verbrennung beträgt das 15fache ihres ursprünglichen Volumens, was einen Druk von 15 Atmosphären oder von 225 Pfd. auf den Quadratzoll gibt; die Glasflasche, in welcher die Gase entzündet werden, ist schon hinreichend, die explosive Wirkung zu hemmen und zu verhindern, daß irgend ein Laut gehört werde. Die Quantität des bei gewöhnlichen Sprengungen erforderlichen Schießpulvers hängt sowohl von der Härte des Gesteins, als von der in Bewegung zu sezenden Masse ab. Es ist sehr wichtig, die Pulvermenge dem zu besiegenden Widerstande genau anzupassen, indem ein Uebermaaß von Pulver nicht nur unnöthige Kosten verursacht, sondern die Operation durch das Umherschleudern von Stüken in allen Richtungen auch gefährlicher macht und nicht selten die Wirkung der Explosion schwächt. Vorzüglich ist lezteres der Fall bei Kriegsoperationen, wobei der Zwek des Minensprengens der ist, die zerstörenden Wirkungen so weit als möglich zu verbreiten. Die durch die Explosion hervorgebrachte Oeffnung, wenn eine Mine eine geeignete Ladung hat, hat die Form eines Kegels, dessen Basis einen noch einmal so großen Durchmesser hat als die vom Mittelpunkt der Mine aus gemessene Höhe. Bei dieser Berechnung ist angenommen, daß die hinwegzuschaffende Substanz Erde oder zarter Thonboden sey. Für solche Minen nimmt man 10 Pfd. Pulver per (engl.) Kubikklafter, wenn das Material lokere Erde ist, 16 Pfd. aber bei festem Thonboden. Man hat gefunden, daß, wenn die Pulverladung diese Quantitäten sehr übersteigt, nur die unmittelbar über dem Pulver befindliche Masse allein hinausgesprengt und die Oeffnung statt kegelförmig, beinahe nur cylindrisch, das Bereich der Wirkung des Pulvers daher verkleinert wird. Die explosiven Wirkungen des Pulvers beim Sprengen hängen wesentlich auch von der Art, wie der Minenhals zugepfropft wird, ab. Dieser Umstand wurde bis in die jüngste Zeit gänzlich übersehen und auch jezt wird ihm noch nicht die gebührende Aufmerksamkeit geschenkt. Man war früher der Meinung, daß die Stoßkraft des Pulvers durch festes Einrammen sehr erhöht werde. In der Artilleriekunst ist dieß auch ganz richtig; denn, wird die Kugel fest an das Pulver gedrükt, so wird sie mit größerer Kraft fortgetrieben, als wenn dieß nicht geschieht. Die erforderlichen Wirkungen bei den Operationen des Sprengens aber sind diesen gerade entgegengesezt. Die Kugel und der Vorschlag der Kanone können als der Pfropf der Mine betrachtet werden. Diesen Pfropf hinauszuschlagen, ohne daß die Kanone berstet, ist die Aufgabe beim Schießen; den Pfropf zurükzuhalten aber und den das Schießpulver enthaltenden Raum bersten zu machen, ist die Absicht beim Sprengen. Um diese verschiedenen Zweke zu erreichen, müssen die Verfahrungsarten in beiden Fällen natürlich ebenfalls verschieden seyn. Die bekannte Thatsache, daß wenn man eine Kugel nicht tief in den Lauf einer Kanone stoßt, leztere auseinander gesprengt wird, ehe die Kugel noch herausgetrieben ist, gibt eine sehr nüzliche Lehre für die Kunst des Sprengens und zeigt klar, daß, um die größte Wirkung im Auseinanderreißen des Felsens hervorzubringen und am wenigsten Gefahr zu laufen, den Pfropf hinauszustoßen, großer Raum gelassen werden muß zwischen dem Pfropf und dem Pulver. Allerdings vermindert sich, wenn man der erzeugten elastischen Flüssigkeit einen solchen Raum zur Ausdehnung läßt, die Intensität ihrer Wirkung; allein dieselbe Pulvermenge ist auch über eine größere Fläche verbreitet; ihre Wirkung nähert sich folglich mehr jener einer gewöhnlichen mechanischen Kraft und es ist dabei nicht mehr so leicht möglich, daß der Felsen sich in kleine Stüke zersplittert. Ein großer Vortheil, welcher beim Felsensprengen aus dem Raumlassen zwischen dem Pfropf und dem Pulver erwächst, ist der, daß man sich dadurch in den Stand gesezt sieht, lokeren, trokenen Sand zum Pfropfen zu nehmen statt die Oeffnung mit harten Substanzen ausfüllen und fest rammen zu müssen. Dadurch wird die Gefahr, das Pulver durch Funkenschlagen zu entzünden, gänzlich beseitigt, und wir vermuthen, daß in jenen Fällen, wo es versagte und der Pfropf herausgeschlagen wurde, die Ursache des Fehlschlagens dem Umstande zuzuschreiben sey, daß zwischen dem Pfropf und dem Pulver kein hinlänglicher Raum freigelassen wurde. Daß der zwischen dem Pulver und dem Pfropf befindliche Raum das Hinausstoßen des lezteren verhindert, läßt sich auf folgende Weise erklären. Die Kraft des abgefeuerten Schießpulvers kann als von einem Punkt ausgehend betrachtet werden, von welchem aus sie ringsherum in allen Richtungen ausstrahlt; diese Kraft muß daher im Quadrat mit der Entfernung an Intensität abnehmen. Wird eine Kugel fest auf das Pulver gerammt, so kommt sie dem Punkt, von welchem die Kraft ausgeht, sehr nahe und erhält dadurch ihre volle Wirkung; ist sie aber entfernter von dem Punkte der Ausstrahlung, so kann die auf sie wirkende Kraft innerhalb des Raums von 1/2 Zoll um vieles vermindert werden. Nimmt man z.B. an, daß eine Flintenkugel, welche, wenn sie an dem Pulver anliegt, 1/4 Zoll vom Mittelpunkte der strahlenden Kraft entfernt ist, 1/4 Zoll vom Pulverende entfernt angebracht wird, so würde ihr Impuls viermal kleiner werden. Entfernt man sie 1 Zoll von der Ladung, so wird die auf sie wirkende Kraft sechzehnmal kleiner. Betrachten wir daher den ersten Stoß des abgefeuerten Schießpulvers als eine strahlende Kraft, so ergibt sich sogleich die Ursache seiner verringerten Wirkung auf einen Minenpfropf, wenn zwischen demselben und der Ladung Raum gelassen wurde und seyen nun die zupfropfenden Substanzen Sand oder hartes Felsgestein, so muß der freie Raum immer von gleichem Nuzen seyn. Wäre der Widerstand zu groß, um der ersten explosiven Gewalt des Schießpulvers zu weichen, so würde die Richtung der Wirkung der eingeschlossenen elastischen Flüssigkeit aufhören eine strahlende zu seyn; sie würde dann dem Druk comprimirter Flüssigkeiten gleichen und nach allen Richtungen gleichförmig wirken. Es würde bann eine der Compression der erzeugten Gase äquivalente Kraft auf den Pfropf wirken und zwar in einer Richtung, welche ihn mit Erfolg hinauszutreiben streben würde. Unter solchen Umständen, glauben wir, ist es, daß der Pfropf, sey er von Sand oder Felsgestein, häufig hinausgestoßen wird. Das Zupfropfen mit trokenem Sand wurde vorzüglich seit den lezten zwei Jahren zugleich mit Hrn. Martin Roberts' galvanischer Felsensprengung bekannt; doch kannte man dasselbe schon vor dreißig Jahren. Es ist zu bedauern, daß eine so nüzliche Erfindung, welche bei dem so gefährlichen Geschäfte der Felsensprengung Unglüksfälle verhüten kann, so wenig Eingang fand, daß mehr als 30 Jahre verstrichen, ehe sie allgemein eingeführt wurde.