LXXV. Studien über die Eigenschaften explosiver Körper; von F. A. Abel. Aus den Comptes rendus, 1874 t. 78 p. 1227, 1301, 1362 und 1432. (Fortsetzung von S. 150 des zweiten Juliheftes.) Abel, Studien über die Eigenschaften explosiver Körper. II. Der Einfluß, welchen feste und flüssige Körper, wenn man sie mit Explosivstoffen mengt, auf die Detonationsfähigkeit der letzteren ausüben, ist der Gegenstand einer experimentellen Untersuchung, deren Resultate zum Theil bereits eine große Wichtigkeit erlangt haben. Die Mischung aus einer explosiven Verbindung mit trägen Substanzen bringt sehr verschiedene Wirkungen hervor, je nachdem der explosive Körper flüssig oder fest ist. So kann man feste träge Körper in bedeutendem Verhältnisse dem flüssigen Nitroglycerin beimengen, wie dieses z.B. beim Dynamit der Fall ist, ohne daß dieser Körper für die Detonation weniger empfänglich wird, weil diese Mischung die Kontinuität der explosiven Substanz nicht unterbricht. Das von einer solchen Mischung umgebene detonirende Agens befindet sich an allen Punkten mit einem Theile des Nitroglycerins in Contact, ohne daß der Zusammenhang der Molecüle des letzteren aufgehoben ist; es pflanzt sich daher die Detonation durch das Gemenge mit derselben Leichtigkeit fort, wie wenn die Flüssigkeit nicht mit einem festen Körper gemengt wäre. Mengt man aber einen festen trägen Körper mit einem gleichfalls festen, fein zertheilten, explosiven Agens, so ist die Entwickelung der Detonation oder ihre Fortpflanzung gehemmt, und zwar entweder in Folge der Verminderung der Berührungspunkte zwischen dem detonirenden Initialagens und der Substanz, deren Explosion das letztere bestimmen soll, oder durch die Schranke, welche die zwischenliegenden nicht explodirbaren Theilchen der Transmission der Detonation entgegensetzten, oder auch durch beide vereinigte Ursachen. Den Beweis lieferten Versuche, welche mit einem innigen Gemenge aus Knallquecksilber und einem feinen Pulver, z.B. spanischem Weiß, angestellt wurden. Innige Gemenge aus einem empfindlichen, sehr fein zertheilten Explosivstoff und einem passiven festen Körper detoniren leichter, wenn man sie zu compacten Massen comprimirt als im Zustande eines lockeren Pulvers. So zeigen comprimirte Gemenge aus gut zertheilter Schießbaumwolle und trägen festen Körpern eine Empfindlichkeit, welche kaum geringer ist als jene des explosiven Agens in reinem Zustande. Nimmt man zu dem Gemenge ein lösliches Salz, z.B. Chlorkalium, welches man in Wasser aufgelöst demselben einverleibt, comprimirt das Gemenge und trocknet es nachher, so erhält man einen viel starreren und dauerhafteren Körper, welcher für die Detonation empfänglicher ist als reine Schießbaumwolle, selbst wenn diese einer weit stärkeren Compression ausgesetzt worden war, weil die Krystallisation des Salzes in Folge der Verdunstung des Auflösungsmittels die Massentheilchen auf's innigste vereinigt. Die Verminderung der Empfindlichkeit in Folge der Vereinigung des trägen Körpers mit dem Explosivstoff wird folglich durch die große Steifigkeit der Masse beinahe aufgewogen. Ist die der festen Baumwolle beigemengte Substanz ein oxydirendes Agens, z.B. ein Nitrat oder Chlorat, so erhöht die Prädisposition für eine chemische Reaction zwischen den beiden Substanzen die Detonationsfähigkeit bedeutend. In Gemeinschaft mit der Wirkung des löslichen Salzes macht sie das Gemenge für die Detonationswirkung der geringsten Dosis des Fulminates ebenso empfänglich, wie die reine und stark comprimirte Schießbaumwolle selbst. Diese Thatsache hat die Wichtigkeit der durch den Verfasser vor einiger Zeit erzielten Resultate erhöht. Die Leichtigkeit, womit sich gut pulverisirte Schießbaumwolle in dem zur vollständigen Oxydation ihres Kohlenstoffes nothwendigen Verhältnisse mit einem oxydirenden Agens, z.B. salpetersaurem Kali, mengen läßt, kam dabei dem Verfasser zu Statten. Das zur Erzielung der Maximalwirkung der Schießbaumwolle von der Theorie vorgeschriebene Verhältniß des oxydirenden Salzes wäre ungefähr 38 auf 62 der Trinitro-Cellulose; aber der Kraftverlust in Folge der Stellvertretung von mehr als einem Drittel eines gegebenen Gewichtes Schießbaumwolle durch ein gleiches Gewicht des angewendeten Salzes wäre durch die erhöhte Wirkung zu Gunsten der übrigen zwei Drittel der Schießbaumwolle nicht vollständig ausgeglichen. Wendet man indessen die 3/4 des theoretischen Quantum's an salpetersaurem Kali oder Natron an, so äußern die daraus resultirenden Producte ganz genau dieselbe Wirkung wie ein entsprechendes Gewicht Schießbaumwolle, und da man ungefähr 1/3 dieser Substanz durch eine andere weit weniger kostspielige ersetzt hat, so ergibt sich hieraus in ökonomischer Rücksicht ein bedeutender Vortheil. Außerdem gewährt die durch Mengung von Schießbaumwolle mit dem salpetersauren Salze erhöhte Festigkeit diesen Massen einen besseren Schutz gegen Beschädigung durch den Transport oder in Folge von Unvorsichtigkeit, als dieses bei der gewöhnlichen comprimirten Schießwolle der Fall ist. Nachdem man erkannt hatte, daß die comprimirten Mischungen ebenso empfänglich für die Detonation seien, als der comprimirte reine Explosivstoff, so war es interessant, das Verhalten der ersteren in Vergleich mit dem letzteren zu beobachten, wenn man sie der Detonation des Nitroglycerins aussetzt. Die Resultate haben nun dargethan, daß jene comprimirten Mischungen leichter detoniren als die nicht comprimirten und die reine Schießbaumwolle. So detonirte die letztere bei der Explosion von 62,4 Grm. des mit ihr in unmittelbarem Contacte befindlichen Nitroglycerins nur einmal, während eine gleiche Ladung des letzteren die mit dem Nitrat gemengte Schießbaumwolle unfehlbar detoniren machte. Das gleiche Resultat erhielt man bei drei Versuchen durch die Explosion von 31,2 Grm. Nitroglycerin; beim vierten Versuche detonirte die Mischung, aber ohne die destructive Wirkung bei den drei anderen Versuchen. Aehnliche Explosionen ergaben sich mit Ladungen von 15,6 Grm. Nitroglycerin. Mit reiner Schießbaumwolle erhielt man immer entweder eine einfache Trennung der Masse oder – bei Anwendung eines hinreichenden Quantums Nitroglycerin – die Detonation. Aus allen diesen Versuchen scheint also hervorzugehen, daß die durch Detonation einer Nitroglycerinladung herbeigeführte Explosion der Schießwolle bis zu einem gewissen Punkte durch die Vermehrung des Widerstandes erleichtert wird, welchen die letztere, einem Salze beigemengt, der Trennung ihrer Molecüle entgegensetzt; daß aber die höhere Empfindlichkeit der Nitrat- oder Chloratpräparate aller Wahrscheinlichkeit nach hauptsächlich einem gewissen, durch die oxydirenden Agentien ausgeübten prädisponirenden Einflusse zuzuschreiben ist. Die Schießbaumwolle verliert, wenn sie von einem flüssigen oder bei gewöhnlicher Temperatur festen, aber in flüssigem Zustande ihrer Masse einverleibten Körper durchdrungen wird, vielmehr von ihrer Detonationsfähigkeit, als wenn man sie mit einem entsprechenden Gewichte eines festen Körpers mengt. Die Ursache dieser Erscheinung ist offenbar derjenigen reciprok, welche die Verminderung der Empfindlichkeit des Nitroglycerins verhindert, wenn man dasselbe mit einer beträchtlichen Quantität eines trägen festen Körpers mengt. Es ist nämlich die träge Flüssigkeit, welche jedes Theilchen des festen Explosivkörpers einhüllt, dasselbe von den benachbarten Theilchen isolirt, und somit der Fortpflanzung der Detonation einen gewissen Widerstand entgegensetzt; während bei dem Nitroglycerin der flüssige Explosivstoff es ist, welcher den trägen festen Körper einhüllt und daher in seiner ganzen Masse den Zusammenhang bewahrt. Die Absorption von 3 Proc. Wasser durch die Schießbaumwolle, dazu die 2 Proc. Wasser, welche sie im normalen Zustande enthält, machen die Detonation dieser Substanz mit Hilfe des gewöhnlichen detonirenden Agens zweifelhaft. So ist es unmöglich gewesen, mit 1 Grm. Knallquecksilber, welches in eine Metallkapsel eingeschlossen war, die Explosion mit Oel oder Talg getränkter Schießbaumwoll-Scheiben zu bestimmen. Man konnte die Schießbaumwolle nicht in's Detoniren bringen, auch wenn man die Ladung des Knallquecksilbers bedeutend vermehrte. Brown, Assistent des Hrn. Abel, kam auf den Gedanken, die trockene Schießbaumwolle selbst zur Entwickelung der Explosivkraft dieser comprimirten und in feuchtem Zustande befindlichen Substanz anzuwenden. Eine Reihe sehr genauer Versuche lehrt, daß sich die Detonation comprimirter Schießbaumwolle, selbst wenn sie bis zu 17 Proc. Wasser enthält, durch die Explosion von 6,6 Grm. compacter und an der Luft getrockneter Schießbaumwolle mit ziemlicher, wenn auch nicht mit absoluter Sicherheit bestimmen läßt, wenn die Anfangsexplosion durch die gewöhnliche Quantität des mit der trockenen Schießbaumwolle in unmittelbaren Contact gesetzten Fulminates hervorgerufen wird. Steigert man den Wassergehalt bis auf 20 Proc., so erfolgt die Detonation bei Anwendung von 31,2 Grm. lufttrockener Schießbaumwolle als detoniren des Anfangsagens nicht immer mit Sicherheit, und wenn die Scheiben das Maximum von 30 bis 35 Proc. Wasser enthalten, welches sie überhaupt zu absorbiren vermögen, so kann man nicht mit absoluter Sicherheit auf die Detonation rechnen, wenn man weniger als 112 Grm. lufttrockener Schießbaumwolle – und zwar in unmittelbarem Contacte anwendet. Eine Reihe vergleichender Versuche hat constatirt, daß die comprimirte Schießbaumwolle in feuchtem Zustande entschieden geneigter ist, durch die mit Hilfe des Fulminates allein erzeugte Explosion trockener und freier Schießbaumwolle zu detoniren. So war ihre Detonation durch die directe Explosion des Fulminates, wenigstens bei einer Ladung von 13 Grm. des letzteren, nicht gewiß, wenn sie 17 Proc. Wasser enthielt, während sie bei Anwendung von ungefähr 10 Grm. Schießbaumwolle mit absoluter Sicherheit erfolgte. III. Die Uebertragung der Detonation der trockenen Schießbaumwolle in einer Röhre aus eine Scheibe des nämlichen – in feuchtem Zustande befindlichen – Körpers scheint eben so leicht vor sich zu gehen, wie wenn der letztere trocken wäre; und so verhält es sich auch bezüglich der Fortpflanzung der Detonation feuchter Schießbaumwolle auf andere, der Luft frei ausgesetzte, sich berührende Massen dieser Substanz, wenn nur die zuerst detonirende Masse nicht weniger Wasser enthält als die anderen, auf welche sie die Detonation übertragen soll. Etwas anderes ist es aber, wenn die Massen auch nur durch kleine Zwischenräume getrennt sind; und in dieser Hinsicht ist das Verhalten der feuchten Schießbaumwolle von dem der lufttrockenen sehr verschieden. Die Präparate aus Schießbaumwolle und einem Nitrat oder Chlorat sind in feuchtem Zustande und unter sonst gleichen Bedingungen eben so detonationsfähig wie gewöhnliche comprimirte Schießbaumwolle. Was die durch ihre Detonation hervorgebrachten mechanischen Wirkungen anlangt, so haben zahlreiche in großem oder kleinem Maßstabe angestellte vergleichende Versuche dargethan, daß der Feuchtigkeitszustand keinen mindernden Einfluß auf sie ausübt. Es gewinnt daher den Anschein, als ob der Expansionsverlust der erzeugten Gase in Folge der Wärmeabsorption beim Uebergang des Wassers in Dampfform durch das hinzutretende Volumen des hieraus resultirenden Wasserdampfes ausgeglichen sei. Indessen hat die lebhaftere Wirkung, wenn man die Schießbaumwolle oder ihre Präparate in feuchtem Zustande detoniren läßt, den schlagenden Beweis geliefert, daß die Detonation um so leichter sich fortpflanzt, und die Umwandlung des festen Körpers in Gas und Dampf um so plötzlicher vor sich geht, je geringer die Zusammendrückbarkeit einer gegebenen Explosivmasse ist, welche man der Wirkung einer hinreichenden Anfangsdetonation aussetzt. Da das Wasser an die Stelle der in den comprimirten Massen enthaltenen Luft tritt, so wird die Fortpflanzung der Detonation offenbar durch den vermehrten Widerstand begünstigt, welchen die Theilchen im Momente der auf sie einwirkenden Detonation der Bewegung entgegensetzen. Läßt man comprimirte und angefeuchtete Schießbaumwolle gefrieren, so wird sie dadurch eben so detonationsfähig, wie die Gemenge aus Schießbaumwolle und krystallisirten löslichen Salzen, denen sie durch die Verwandlung des Wassers in Eis vollkommen ähnlich wird. Knallquecksilber und Mischungen desselben mit chlorsaurem Kali lassen sich in geschlossenen Gefäßen durch die Explosion kleiner Ladungen des Fulminates leicht in's Detoniren bringen, wenn man ihnen die zu ihrer Umwandlung in teigige Massen erforderliche Quantität Wasser beimengt. So wurde durch 194 Grm. des trockenen Fulminates die Explosion der teigigen Substanz auf eine Entfernung von 38 Millim. unfehlbar hervorgerufen. Gut pulverisirte und mit Wasser zu einem Teig angerührte Schießbaumwolle zeigte sich selbst unter weit günstigeren Umständen, als die so eben erwähnten, nicht detonationsfähig, weil man das Gemenge in Stanniolcylinder gefüllt hatte, welche an dem einen Ende offen waren und in deren Mitte man die Explosion einer trockenen Schießbaumwoll-Scheibe mit Hilfe des gewöhnlichen Detonators hervorrief. Ladet man aber schmiedeiserne Gefäße mit comprimirter angefeuchteter Schießbaumwolle – und zwar so, daß die Initiativladung von der letzteren unmittelbar umhüllt wird, und füllt die kleinen Räume zwischen den Massen mit Wasser, so erfolgt die Explosion ganz sicher und mit größerem Erfolge, als wenn diese Substanz unter sonst gleichen Bedingungen in trockenem Zustande angewendet worden wäre. Man erhält ganz die gleichen Resultate wie mit Ladungen, die in starke schmiedeiserne Gefäße eingeschlossen sind, wenn man statt der letzteren Stanniol oder Säcke oder selbst einfache Fischernetze nimmt, welche lediglich dazu dienen, die Ladungsmasse compact zusammenzuhalten. So oft man die letztere Bedingung außer Augen läßt, oder die Ladung nicht tief genug eintaucht, erfolgt auch keine Explosion, selbst bei Anwendung einer relativ starken detonirenden Ladung. Die Vollständigkeit und außerordentliche Schnelligkeit, womit sich die Detonation bei Versuchen mit schmiedeiserner Umhüllung durch die kleinen Wasserräume fortpflanzt, hat den Verfasser auf den Gedanken geleitet, sich des Wassers als Vehikel für kleine detonirende Ladungen zu bedienen, welche bestimmt sind, schmiedeiserne Granaten in zahlreiche und verhältnißmäßig gleichförmige Fragmente zu zersprengen. Auf diese Weise setzt man ein hohles Projectil von der einfachsten Construction in den Stand, die Functionen der verhältnißmäßig complicirteren Schrapnellgranate zu verrichten. Die erlangten Resultate sind ein merkwürdiges Beispiel der Fortpflanzung der Kraft durch das Wasser und voraussichtlich von hoher praktischer Bedeutung. Die zerstörenden Wirkungen kleiner Sprengladungen, wenn man dieselben in wassergefüllten vollkommen geschlossenen Granaten explodiren läßt, stehen nicht nur mit der Quantität des Explosivstoffes, sondern auch mit der plötzlichen Stoßwirkung der Explosion auf das Wasser in proportionalem Zusammenhange. So war die Zahl der Fragmente, in welche eine mit Wasser gefüllte Granate durch die Detonation von 7 Grm. comprimirter Schießbaumwolle zersprengt wurde, achtmal so groß als diejenige der Fragmente, welche man durch die Explosion einer mit 368,5 Grm. gewöhnlichen Schießpulvers vollständig gefüllten Granate gleichen Kalibers erhielt. Als man in einer dieser Granaten, statt jener kleinen Ladung comprimirter Schießbaumwolle, eine viermal stärkere Ladung (28,2 Grm.) mit Salpeter und pikrinsaurem Ammoniak gemengten Pikrinpulvers – eines gleichfalls sehr heftig explodirenden, jedoch minder plötzlich wirkenden Agens – detoniren ließ, zerplatzte die Granate in ungefähr die gleiche Anzahl-Splitter wie bei der Füllung mit 368,2 Grm. gewöhnlichen Schießpulvers. Läßt man die Detonation in einem vollkommen geschlossenen Gefäße vor sich gehen, das man nach Einführung des Explosivstoffes vollständig mit Wasser gefüllt hat, so ist der Widerstand des Wassers im Momente der Explosion dem eines festen Körpers vergleichbar. Auch dann, wenn man das starkwandige Gefäß anstatt mit Wasser allein mit einer Mischung von Wasser und einer festen Substanz, z.B. einem sehr reinen Pulver oder einem sehr fein zertheilten Faserstoff anfüllen würde, müßte sich ein derartiges Gemisch im Augenblicke der Detonation hinsichtlich seines Widerstandes wie ein ganz compacter fester Körper verhalten. Ist dieses der Fall, so muß auch ein in eine Granate eingeschlossenes Gemenge von Wasser und möglichst fein zertheilten Schießbaumwoll-Fasern leicht detoniren, weil im Explosionsmomente der Initialladung die Schießbaumwoll-Theilchen der mechanischen Action einen großen Widerstand entgegensetzen werden. Die Erfahrung hat die Richtigkeit dieser Betrachtung vollkommen bestätigt und den Beweis geliefert, daß, während es unter anderen Umständen unerläßlich ist, die Schießbaumwolle zur Sicherung der Detonation in stark comprimirtem Zustande anzuwenden, man sich ihrer eben so wirksam in sehr fein zertheiltem Zustande bedienen kann, indem man sie in starkwandige Gefäße z.B. in Granaten einschließt, wenn nur die Räume zwischen den Theilchen vollständig mit Wasser ausgefüllt sind und die kleine detonirende Ladung in das wässerige Gemenge eingetaucht ist. (Fortsetzung folgt.)