Die Beurteilung des Wertes von Sprengstoffen. Von Dr. Rudolf Blochmann, Zivil-Ingenieur und Sachverständiger für Sprengtechnik. (Fortsetzung von S. 218 d. Bd.) Die Beurteilung des Wertes von Sprengstoffen. Will man die Wirkung eines Sprengstoffes nicht durch die Erweiterung des Bohrloches, sondern durch Angaben des Druckes, welchen er auf die Wandungen des Raumes ausübt, indem er zur Explosion gebracht wird, messen, so kann dies unmöglich bei der – allerdings der wirklichen Verwendung am meisten entsprechenden – erreichbar grössten Ladedichte geschehen, weil eben dann die Wandungen diesem Drucke nimmer Stand halten. Andererseits muss verhütet werden, dass während der Explosion Gase aus dem Raume, der zur Messung der Drucke dienen soll, entweichen können. Man wird also eine Sprengbombe mit ungemein starken Wandungen und einem nicht zu kleinen Hohlraum anwenden. Mit einer solchen Bombe ist zur Gewinnung der Zahlen in den Reihen 7 und 8 der in Schlebusch konstruierte Druckmesser D. R.-P. No. 109187 ausgerüstet. Er besteht aus einem 80 cm langen zylindrischen Stahlblock von 50 cm Durchmesser, welcher auf einer genügend festen Auflagerung von Mauerwerk ruht und durch zwei verankerte Bügel festgehalten ist. Die zur Aufnahme der Sprengladung bestimmte Kammer hat einen Durchmesser von 20 cm und eine Tiefe von 48 cm, sodass sie einen Inhalt von 151 aufweist. Ein zweiter solcher Druckmesser zeigt einen Inhalt von 20 1. In die Kammer stellt man auf ein leichtes Drahtgestell die abzuschiessende Menge Sprengstoff und versieht sie mit einem elektrischen Zünder. Die Zünddrähte werden isoliert durch die Wandungen geführt. Der Verschluss der Sprengkammer geschieht durch einen besonders kräftigen Deckel, welcher durch starke Schrauben und Muttern gehalten und durch einen starken Bügel in der Achsenrichtung angedrückt wird. Die Dichtung erfolgt mit Hilfe von Bleiringen. Eine seitliche Ausbohrung gestattet die Anbringung eines Schlauches zum Absaugen der atmosphärischen Luft. Die Entfernung der Luft geschieht bis auf 20 mm Quecksilberdruck mit einer Luftpumpe. Senkrecht über der Ladung befindet sich eine Vorrichtung zur Anbringung eines Federindikators, wie er für die Messung und Aufzeichnung des Dampfdruckes bei der Prüfung von Dampfmaschinen verwendet wird. Ein Schreibstift, welcher mit der Feder in Verbindung steht, schreibt ein Diagramm auf eine durch ein Uhrwerk umgetriebene Trommel (s. Fig. 1). Die Umdrehungsgeschwindigkeit wird bei jedem Schuss durch die Anzahl der diei vollen Umdrehungen angebenden Schallzeichen gemessen. Fig. 2 zeigt einen geöffneten und einen geschlossenen Druckmesser. Bei langsam detonierenden Sprengstoffen ist die vom Indikator gezeichnete Linie eine flachansteigende, bei schnell detonierenden Sprengstoffen eine steil ansteigende Kurve, die mit zunehmender Abkühlung sich wieder senkt, bis sie horizontal wird. Sie giebt dann den Druck an, den die abgekühlten, in der Kammer befindlichen Gase noch bei Zimmertemperatur ausüben. Der Schuss fällt nahezu unhörbar. Es sind Mengen bis zu 1500 g gewöhnlichen Sprengpulvers und 300 g brisanter Sprengstoffe angewendet worden, ohne dass der Stahlblock oder einzelne Druckmesserteile gelitten hätten. Die Herrichtung und Abfeuerung eines Schusses erforderte nicht mehr als etwa eine halbe Stunde. Beide Apparate haben schon je mehrere tausend Schüsse ausgehalten. Die Abweichungen in den Einzelmessungen betragen für denselben Sprengstoff selten mehr als 2 bis 3 Prozent. Einige mit dem Druckmesser gewonnene Diagramme sind in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Textabbildung Bd. 318, S. 232 Fig. 1. Indikatorvorrichtung zum Druckmesser. Die Diagramme geben zwar nicht ein absolutes Mass für die Entzündungsgeschwindigkeit, wohl aber ein Bild von der mehr oder minder schnellen Druckentwicklung. Die Nacheilung der Massenteile des Indikators gestattet eine Messung der Entzündungsgeschwindigkeit in absoluter Grösse durch die Indikatorfeder nicht. Es genügt das erzielte Bild des Diagrammes aber doch, einen ersten Anhalt für die Beurteilung eines unbekannten Sprengstoffes zu gewinnen, um ihn in die Reihe der vorhandenen und bekannten an richtiger Stelle einzureihen. Nun wird man den Vorgang einer solchen im Druckmesser vorgenommenen Explosion nicht als einen durchaus adiabatischen auffassen können; im Gegenteil, die erzeugten hohen Temperaturen übertragen sich auch schon während der Dauer der Explosion zu einem gewissen Teile auf die Wandungen. Der Fehler, den man dadurch begeht und der sich durch eine Angabe eines geringeren Druckes äussert, ist von der Grösse der Wandungen abhängig und dieser sicherlich proportional. Dies ist in der Tat durch ausgedehnte Messungen in Schlebusch bestätigt worden. Zu diesem Zwecke hat man in die Kammern der Druckmesser Eisenblöcke von zusammen je 5 l, 7,5 l und 12,5 l Volumen eingebracht und dadurch die 20 l-Kammer zu einer 15 l-Kammer mit anderer Oberfläche, als die schon vorhandene 15 l-Kammer gemacht, diese aber ebenso wie jene zu einer 7,5 l-Kammer mit wieder anderen Oberflächen. Es hat sich gezeigt, dass mit Vergrösserung der Oberfläche ein und desselben Hohlraums die Drucke proportional sich verminderten. Fig. 6 giebt ein Bild der mit einem bestimmten Sprengstoff (Guhrdynamit) gewonnenen Ergebnisse. Textabbildung Bd. 318, S. 233 Fig. 2. Druckmesser, geschlossen und geöffnet. Man sieht, dass, wenn man die aus den Versuchen sich ergebenden Geraden verlängert bis zum Schnitte mit der einer Oberfläche von 0 qcm entsprechenden Ordinate, man Druck werte erhält, die dem idealen Falle entsprechen müssten, dass der Explosionsvorgang in der Tat ein adiabatischer, d.h. ohne Wärmeabgabe an die Umgebung stattfindender gewesen wäre. Auf diesen Fall sind die in Reihe 7a enthaltenen Zahlen umgerechnet; es ist also in ihnen der wärmeaufnehmende Einfluss einer verschieden grossen Oberfläche ausgeschaltet. Diese Druckgrössen entsprechen einer Ladedichte von 1 : 150. Rechnet man sich aber diese Zahlen unter Zugrundelegung des Boyleschen Gesetzes 1) auf die Ladedichte 1 und 2) auf die grösstmögliche Ladedichte um, so erhält man die Werte der Reihen 7b und 7c. Hierbei mag hervorgehoben werden, dass für die bei den Versuchen verwendeten Ladedichten von 1 : 150 bis 1 : 25 Proportionalität zwischen Druck und Ladedichte gefunden wurde, und dass deshalb die Anwendung des Boyleschen Gesetzes gerechtfertigt erscheint, wenn sie auch nicht für grössere Ladedichten unmittelbar bewiesen ist. Es wäre sehr erwünscht, wenn durch weitere Versuche diese Annahme eine Prüfung erführe, weil dadurch das Verhalten der Gase bei höheren Temperaturen und Drucken in einer auch für viele andere Aufgaben förderlichen Weise aufgeklärt würde. Textabbildung Bd. 318, S. 233 Fig. 3. Die für verschiedene Stoffe gewonnenen Druck zahlen (Reihe 7b u. 7c) weichen, in ihrem gegenseitigen Verhältnisse betrachtet, nicht weit ab von den Vorstellungen, welche man aus der Praxis über die Wirkungen dieser Sprengstoffe sich gebildet hat. So z.B. kommt dem Guhrdynamit ein viermal so grosser Wert wie dem Sprengpulver zu, der Sprenggelatine ein sechsmal so grosser Wert. Es mag an dieser Stelle auch auf eine Beziehung der in Reihe 7b enthaltenen Zahlen mit den von SarrauE. Sarrau, Mémorial des Poudres et Salpêtres 1894, S. 148 ff. für verschiedeneSprengstoffe ermittelten Druckgrössen hingewiesen werden. Es stimmen nämlich die von Sarrau für die Anfangsdrucke angegebenen Grossen dann recht gut mit den durch Messungen mit dem Druckmesser ermittelten überein, wenn man das Covolumen (α) der Sarrauschen Formel: p=\frac{f\,\Delta}{1-a\,\Delta} In dieser Formel bedeutet: f=\frac{p_0\,v_0\,T}{237}= Kraft (force) des Sprengstoffes; Δ = 1 = Ladedichte; po = 1,033 kg/qcm = 1 Atmosphäre; vo = Volumen der von 1 kg Sprengstoff während der Explosion gebildeten Gase; T = höchste bei der Umsetzung erzielte Temperatur. recht klein annimmt oder vernachlässigt. Der oben beschriebene Druckmesser gestattet aber nicht nur die Messung der bei Beginn der Explosion auftretenden Höchstdrucke, sondern er ermöglicht auch leicht eine Bestimmung der von einer bestimmten Sprengstoffmasse erzeugten Gasmengen. Lässt man nämlich in der Bombe des Druckmessers die Sprenggase sich abkühlen, so zeigt das Manometer immer kleinere Werte und der endlich erreichte Mindestwert des Druckes pm entspricht dem Volumen vo, welches die Gase bei vollständiger Abkühlung auf die Zimmertemperatur einnehmen würden, wenn sie sich unter Atmosphärendruck frei ausbreiten könnten. Es ist nämlich auf Zimmertemperatur und den Druck von einer Atmosphäre berechnet: v_o=\frac{v_d\cdot p_m}{1,033} wenn vd den Hohlraum des Druckmessers und pm den bei Zimmertemperatur nach Abkühlung der Gase abgelesenen sogenannten „kalten“ Druck bezeichnet. Textabbildung Bd. 318, S. 234 Fig. 4. Textabbildung Bd. 318, S. 234 Fig. 5. Textabbildung Bd. 318, S. 234 Fig. 6. Graphische Darstellung der Drucke von 50 g Guhrdynamit in der 7,5 l- und 15 l-Kammer bei verschiedenen inneren Oberflächen.Es möge darauf hingewiesen sein, dass die beiden Ausgleichslinien, nach links verlängert, sich auf der horizontalen Nullinie des Diagramms schneiden; es lassen sich danach die reduzierten Druckgrössen schon aus einer einzelnen Druckmessung bei beliebigem Volumen und beliebiger innerer Oberfläche des Explosionsraumes auf zeichnerischem Wege leicht ermitteln. Denn da jetzt der Einfluss der Temperatur ausgeschieden ist, kann man mitvoller Berechtigung das einfache Boylesche Gesetz anwenden. Berücksichtigt muss hierbei allerdings werden, dass manche Produkte des Endzustandes, wie z.B. das gebildete Wasser und die gebildeten Bikarbonate im Augenblicke der Explosion in der schliesslich auftretenden Form nicht vorhanden gewesen sein können. Es muss vielmehr das Wasser in Gasform auftreten und an Stelle der Bikarbonate müssen Karbonate vorhanden gewesen sein; dadurch ist das wirklich nach Abkühlung gefundene Volumen noch um die entsprechenden Beträge an gasförmigem Wasser und der erst später durch die Bikarbonate gebundenen Kohlensäure zu vermehren. Auf diese Weise sind für je 1 kg Sprengstoff die Zahlen der Reihe 8 a und für die im Raume eines Liters unterzubringende Masse des betreffenden Sprengstoffes die Zahlen der Reihe 8a berechnet. Die letzteren Zahlen sind die von Berthelot als „charakteristische“ bezeichneten; und in der Tat kennzeichnen sie, nur noch abgesehen von den thermischen Verhältnissen, die aus dem plötzlichen Auftreten der Gasmengen sich herleitende Fähigkeit eines Sprengstoffes, den Druck auf die Oberfläche des von ihm eingenommenen Raumes plötzlich ganz gewaltig zu erhöhen. Der Schlebuscher Explosionsdruckmesser hat sich schon bei den vorliegenden Untersuchungen als ein sehr brauchbarer Apparat bewährt; es wäre zu wünschen, dass die mit ihm vorgenommenen Arbeiten auch auf die explosiblen Gasgemische und auf grössere Ladedichten ausgedehnt würden, weil beides für die Theorie der eigentlichen Explosionsvorgänge von erheblichem Werte sein würde. (Schluss folgt.)