Ontwikkeling van de moderne granaten.

Index SUPERTIP: ONZE HUIFKARTOCHTEN Rondleidingen Poldermuseum Agenda Linken Getijden Horeca

Voor rondleidingen contacteer: Werner Bril. Gsm: +32 (0) 4 77 55 41 48.


U heeft vragen, wenst ons te boeken?

E-mail ons hier

"ONTWIKKELING VAN DE MODERNE GRANATEN"


Springstoffen - vroeger en nu

Springstoffen zijn chemische verbindingen die met een zeer sterke warmteontwikkeling en onder het vrijkomen van veel gas verbranden of ontleden. Omdat deze reactie uiterst snel verloopt, ontstaat er in een gesloten systeem een zeer snelle opbouw van een extreem hoge druk, die uiteindelijk de oorzaak is van de explosieve werking.

Het klassieke buskruit

Roger Bacon beschreef de bereiding van de eerste explosieve stof, het buskruit, in 1249. Rond 1300 was het door geheel Europa bekend en werd het ook gebruikt. In Europa wordt de eer van de uitvinding gegeven aan een monnik in Freiburg, Constantine Anelzin, die wij beter kennen als Broeder Berthold der Schwartze, de legendarische en denkbeeldige Duitse uitvinder van het buskruit.

Buskruit is een mengsel van drie bestanddelen: kaliumnitraat (ook wel salpeter genoemd) zwavel en houtskool. De benaming zwart kruit is tamelijk modern. Het komt voort uit het feit dat men het wilde onderscheiden van het rookzwak buskruit, dat licht van kleur was. Voordien werd zwart kruit gewoon buskruit genoemd.

In de loop van de tijd heeft men de samenstelling verschillende malen gewijzigd, en aangepast aan de gewenste mondingsnelheid van de kogel en de maximum druk die wordt toegestaan in het wapen. Een moderne gemiddelde verhouding is 75 : 11 : 14, maar andere verhoudingen komen ook voor.

Een klein beetje theorie:

Verbranding van hout, papier e.d. verloopt vrij langzaam. Voor de verbranding van deze materialen is zuurstoftoevoer noodzakelijk, zodat de verbrandingssnelheid geregeld kan worden door meer of minder lucht (zuurstof) toe te laten. Wij noemen dit een (gewone) verbranding.

Anders wordt het bij materialen die zelf zuurstof bevatten zoals buskruit en andere springstoffen. Daar is toevoer van lucht helemaal niet nodig om de verbranding te onderhouden. De verbranding verloopt ook veel sneller dan bij een gewone verbranding. Een verbranding die zich zelf kan onderhouden noemen wij een explosieve verbranding of deflagratie. Buskruit bijvoorbeeld is voor de verbranding niet afhankelijk van lucht-zuurstof omdat het de benodigde zuurstof in de vorm van salpeter bevat. Hoe meer salpeter het mengsel bevat, hoe sneller en feller het brandt.

Wanneer wij buskruit aansteken komt er een reactie op gang - een verbranding van het kruit - die hoe langer hoe sneller gaat verlopen en in zeer korte tijd kan overgaan in een explosieve verbranding. De tijdsduur hangt af van allerlei omstandigheden bijvoorbeeld hoe dicht het kruit is opgesloten. In ieder geval ontstaan daarbij heel veel gassen en komt er heel veel energie in de vorm van warmte vrij. Deze warmte geeft een enorme verhoging van de temperatuur en daardoor gaan de ontstane gassen ook heel snel uitzetten. Zolang deze gassen opgesloten zijn in een ruimte, wordt er in deze ruimte steeds meer druk opgebouwd - de verbranding gaat zeer snel over in een explosieve verbranding - totdat de druk zo hoog wordt dat de afsluiting met kracht wordt weggeblazen zoals bijvoorbeeld bij een kanon met de kogel gebeurt.

Als dit proces zich voltrekt in een volledig afgesloten metalen ruimte, dan spreken wij over een bom. Zodra de druk binnen de bom zo hoog wordt dat de wand van de bom openscheurt, dan barst de bom met een luide knal onder vorming van vele scherven. Bij de deflagratie (explosieve verbranding) van buskruit wordt door de ontwikkeling van de gassen het volume ongeveer 4000 maal zo groot, en dat betekent dat in een geladen kanon in zeer korte tijd een zeer hoge druk wordt ontwikkeld in de ruimte achter de kanonskogel. Daardoor wordt de kogel met steeds groter wordende snelheid door de loop geduwd en verlaat de loop met grote snelheid. Bij het verlaten van de loop zetten de achter de kogel onder hoge druk staande gassen plotseling uit en deze snelle uitzetting veroorzaakt dan een geweldige knal.

Bij buskruit zijn de reactieproducten voor 40% gasvormig en voor 60% vast. De vaste deeltjes worden uitgestoten als een dichte witte rookwolk, waardoor het kanon zijn plaats aan de vijand kan verraden. De verbrandingssnelheid wordt ruwweg gedefinieerd als de snelheid waarmee het vlamfront zich door een massa brandbaar materiaal beweegt. Reeds is gezegd dat er verschil is tussen een gewone verbranding en een explosieve verbranding (deflagratie) en dat dit samenhangt met de snelheid van de verbranding. Bij hout bijvoorbeeld is deze snelheid vrij laag mede omdat deze verbranding afhankelijk is van de toevoer van luchtzuurstof. Bij buskruit ligt de verbrandingssnelheid veel hoger juist omdat het materiaal zelf zeer veel zuurstof bevat. Zou de verbrandingssnelheid nog groter worden, dat wil dus zeggen dat het vlamfront zich met een zeer hoge snelheid door het materiaal beweegt, dan kan het vlamfront overgaan in een drukgolf of schokgolf, waarbij het gehele materiaal als het ware in een fractie van een seconde totaal verbrandt. Dit verschijnsel noemen wij detonatie en komt voor bij de brisante (snel ontploffende) springstoffen. Hoe sneller de explosieve verbranding overgaat in detonatie, hoe groter de explosiviteit van de betrokken springstof is.

Algemeen geldt dus dat hoe sneller de reactie is - dus hoe groter de verbrandingssnelheid - hoe krachtiger de explosie. Springstoffen kunnen daarom gemakkelijk ingedeeld worden volgens hun verbrandingssnelheid c.q. detonatiesnelheid. Bij zwak-explosieve stoffen liggen deze snelheden bij een aantal cm per seconde, terwijl bij hoog-explosieve stoffen snelheden van 900 tot 10.000 meter per seconde zijn gemeten.

Rookzwak buskruit

In 1845 ontdekten Schönbein en Böttger geheel onafhankelijk van elkaar dat bij het nitreren van katoen een hele reeks van stoffen ontstaan die alle nitrocellulose (of juister: cellulose nitraat) worden genoemd. Zij hebben allemaal met elkaar gemeen dat zij bij ontsteking explosief verbranden.

De katoenvezel bestaat nagenoeg geheel uit zuivere cellulose, een normaal brandbare stof. Een nitrogroep bevat 30% stikstof en 70% zuurstof. Hoe meer nitrogroepen in de cellulose worden ingebracht hoe meer zuurstof de ontstane nitrocellulose bevat. Nitrocellulose is explosiever naarmate het gehalte aan nitrogroepen hoger is, of anders gezegd, naarmate het stikstofgehalte hoger is. Schietkatoen bevat 12.5% tot 13.5% stikstof en kan beschouwd worden als een mengsel van cellulose dinitraat en cellulose trinitraat. Collodium bevat tussen 11,0 en 12,5 % stikstof; het vroeger veel gebruikte celluloid bevat tussen 9,0 en 11,0 % stikstof.

De uitvinders onderkenden spoedig de militaire mogelijkheden van hun product en samen werkten zij aan de ontwikkeling van een daarvoor geschikt type nitro-cellulose dat zij schietkatoen noemden. Na 1860 werd het klassieke buskruit op grote schaal vervangen door schietkatoen dat van nature relatief langzaam brandt en daardoor goed als voortdrijvende lading of propellant bruikbaar is. Schietkatoen produceert praktisch alleen gasvormige producten, zodat weinig rook wordt geproduceerd vandaar de naam rookzwak buskruit. De basisgrondstof is nog steeds katoen dat in hoofdzaak bestaat uit zuivere cellulose, maar ook houtpulp wordt veel gebruikt.

Nog een klein stukje theorie:

We nemen aan dat de chemische formule van schietkatoen bij benadering beschreven kan worden als [C6H7O2(ONO2)3]2.
Voor het verloop van de deflagratie of explosieve verbranding van schietkatoen schrijven wij de volgende reactie vergelijking: [C6H7O2(ONO2)3]2 => 4 CO2 ^ + 8 CO ^ + 6 H2O ^ + H2 ^ + 3 N2 ^
Alle reactieproducten zijn gasvormig - hier aangegeven met ^ - waarvan er twee brandbare gassen zijn, namelijk waterstof H2 en koolmonoxide CO. De andere gassen - koolstofdioxide CO2, water H2O en stikstof N2 - zijn niet brandbaar. Door de hoge temperatuur van de twee brandbare gassen ontvlammen zij zodra zij de loop van het kanon verlaten en met luchtzuurstof in aanraking komen. Zo dragen zij bij aan het mondingsvuur van het kanonvuur, dat vooral ‘s nachts op veel grotere afstand zichtbaar is dan het gebulder van het geschut kan worden gehoord.
N.B. Omdat alle reactieproducten gasvormig zijn, zou schietkatoen bij afwezigheid van vaste deeltjes al geheel rookvrij zijn.....
Wanneer schietkatoen meer zuurstof zou bevatten zouden er minder brandbare gassen ontstaan en ook zou de reactiewarmte groter zijn vanwege de meer volledige verbranding van koolstof en waterstof. Het resultaat zou zijn een hogere temperatuur van de gassen en mede daardoor zou de kracht van de explosie groter zijn. Die extra benodigde hoeveelheid zuurstof zou in het mengsel kunnen worden gebracht door toevoeging van een springstof die een grotere hoeveelheid zuurstof heeft ingebouwd dan nodig is voor de complete verbranding (men spreekt hierbij dan van een 'positieve zuurstofbalans'). Nitroglycerine is zo'n springstof en explodeert ongeveer volgens de volgende reactie vergelijking:
4 C3H5(NO3)3 => 12 CO2 ^ + 10 H2O ^ + 6 N2 ^ + O2 ^
De overmaat zuurstof O2 kan gebruikt worden om het tekort aan zuurstof van schietkatoen te compenseren en het koolstofmonoxide CO en het waterstof H2 volledig tot koolzuur CO2 en water H2O te verbranden. Ter illustratie: in 1888 ontwikkelde Alfred Nobel een rookzwak buskruit dat hij Ballistiet noemde. Dit was een gegelatineerd mengsel van nitroglycerine en rookzwak buskruit. Zo’n combinatie-springstof wordt een double base kruit genoemd in tegenstelling tot een kruit dat alleen nitrocellulose bevat en dan ook een single base kruit wordt genoemd.

De voordelen van de double base kruit zijn:
- hogere energie
- gelijkmatiger ballistische eigenschappen
- vermindering van het mondingsvuur

De nadelen van de double base kruit zijn:
- iets gevaarlijker tijdens de fabricage
- iets meer erosie in de loop van het vuurwapen
N.B. Erosie is het wegslijten van het metaal aan de binnenzijde van de loop door het voorbij komen van de hete gassen.

Hoog-explosieve springstoffen

Sedert de uitvinding van het buskruit (vanaf ongeveer 1250) tot het begin van de negentiende eeuw werd geen enkele andere springstof in de praktijk gebracht, alhoewel picrinezuur en kwikfulminaat in de tussenliggende eeuwen wel bekend werden. Na 1800 groeide de belangstelling voor de chemie en daarmede werden ook steeds meer nieuwe springstoffen gevonden. Dat begon al in 1800, toen Edward Howard de bereidingsmethode van kwikfulminaat Hg(OCN)2, ook wel knalkwik genoemd, uitvoerig beschreef en de eigenschappen van deze stof grondig onderzocht.

De bereiding van deze stof is tot op de dag van heden in hoofdzaak dezelfde gebleven. Omdat kwik vooral in tijden van oorlog moeilijk is te krijgen wordt vaak in plaats van kwikfulminaat het loodazide Pb(N3)2 gebruikt. Zilverazide, AgN3 is net als het kwikfulminaat zeer explosief.

Kaliumperchloraat KClO4 en andere perchloraten zijn krachtiger oxidatie-middelen dan nitraten. Deze verbindingen - perchloraten, aziden en fulminaten - zijn in tegenstelling tot schietkatoen zeer schokgevoelig en worden initiaalsprinstoffen genoemd. Zij worden in zeer kleine hoeveelheden gebruikt om de ontploffing van andere springstoffen, die relatief ongevoelig zijn voor een schok, te initiëren (te laten ontstaan). Initiaalspringstoffen worden gewoonlijk tot het moment van gebruik gescheiden van de springstoflading bewaard.

Tot de brisante (hoog-explosieve) springstoffen behoren onder meer de volgende stoffen: nitroglycerine, dat door Sobrero is uitgevonden in 1846 (hetzelfde jaar dat schietkatoen is uitgevonden), is zeer brisant. Alfred Nobel heeft in 1867 een manier uitgevonden om er in de vorm van dynamiet toch een veilig gebruik van te maken

Picrinezuur C6H3N3O7 werd al in 1742 door Glauber genoemd en heeft, naast een intens nare geur, een gele kleur. Het werd als (gele) kleurstof in de textiel-industrie voor het verven van stoffen gebruikt. Werklieden die ermee in aanraking komen hebben vaak een gele huid-verkleuring, vandaar dat zij de bijnaam 'kanaries' droegen, dezelfde bijnaam die ook werd gegeven aan de (vaak vrouwelijke) arbeiders in de munitiefabrieken in de Eerste Weredloorlog. In 1841 vond men de synthese (bereidingsmethode) uitgaande van fenol als grondstof en in 1873 bleek ook deze stof hoog-explosief te zijn. In 1884 vond Eugène Turpin een methode om picrinezuur in granaten te gebruiken.

Trinitrotolueen (TNT, trotyl) is in 1891 ontdekt door E. Haussermann en is de bekendste springstof geworden. Het heeft later de rol als brisante springstof voor een groot deel van picrinezuur overgenomen en heeft ook voor dit doel beter geschikte eigenschappen. Het smeltpunt ligt tussen 72 en 82 graden Celsius en kan in zuivere toestand veilig gehanteerd worden. Het heeft een voordeel boven picrinezuur omdat het bij ontploffing de granaat in grotere stukken uiteen doet springen in plaats van het te verpulveren.

Trotyl wordt vaak gebruikt als referentie om verschillende explosieve stoffen met elkaar te kunnen vergelijken. Wanneer het wordt aangestoken in de open lucht kan trotyl opbranden zonder te ontploffen. Het heeft krachtige brisante eigenschappen en kan gemakkelijk geïnitieerd worden door kwikfulminaat, tetryl en andere brisante springstoffen. In de Eerste Wereldoorlog was trotyl de meest gebruikte springstof.

Tot de modernste hoog-explosieven behoren de volgende drie verbindingen: Tetranitromethylaniline (tetryl). Dit tetryl kan geïnitieerd worden door een vlam, door wrijving, door een schok en door vonken. Het brandt snel en is gemakkelijk tot detonatie te brengen als het in een grote hoeveelheid brandt. Tetryl is de standaard booster springstof en is voldoende ongevoelig wanneer het wordt samengeperst. Het is echter wel gemakkelijker tot detoneren te brengen dan trotyl en ongeveer zo gevoelig als picrinezuur. De detonatiesnelheid is 7300 meter per seconde.

Hexogeen (RDX of Cyclonit) [1,3,5-Trinitro-hexahydro-1,3,5-triazine]. Hexogeen is naast trotyl één van de meest gebruikte brisante springstoffen van deze tijd. Het wordt meestal in mengsels met andere springstoffen gebruikt. Ook in slagpijpjes wordt hexogeen veel gebruikt.

Pentriet (PETN of Nitropenta) officieel genaamd: pentaerythriet tetranitraat.
Dit is een van de krachtigste militaire springstoffen, vergelijkbaar met nitro-glycerine. Het wordt veel gebruikt in slagsnoer dat met een snelheid van 6.400 meter per seconde detoneert. In de Tweede Wereldoorlog zijn deze brisante springstoffen (hexogeen, pentriet en tetryl) naast de oudere springstoffen in gebruik gekomen.

Mengsels van springstoffen

Enkele springstoffen zoals Trotyl zijn weinig gevoelig voor schok of wrijving en kunnen daarom gemakkelijk en betrekkelijk veilig worden gehanteerd. Andere springstoffen zoals nitroglycerine zijn zo gevoelig dat zij alleen bruikbaar zijn in mengsels met andere stoffen. Vaak mengt men verschillende springstoffen om bepaalde eigenschappen te verkrijgen. Bijvoorbeeld is een mengsel van hexogeen met trotyl en aluminium bekend onder de naam Torpex en wordt in torpedo's gebruikt. Dit mengsel is onder water 50% krachtiger dan trotyl alleen.
In tegenstelling tot zwart kruit is het rookzwak buskruit tamelijk onstabiel omdat het resten bevat van zuren en spontaan tot ontbranding kan komen. Zowel nitraten als nitro-verbindingen, maar in het bijzonder de nitraten, zijn minder stabiel in de aanwezigheid van zuren. Zeer zorgvuldig uitwassen na het nitreren is daarom noodzakelijk en vaak is de toevoeging van stabilisatoren noodzakelijk. Dit geldt vooral voor schietkatoen. De katoen vezel is buisvormig en de buisjes zijn in het schietkatoen nog aanwezig. Voor de verwijdering van de laatste resten zuur uit het schietkatoen moeten de vezels gesneden en gedurende vele uren gekookt en gewassen worden. Stabilisatie van schietkatoen blijft echter altijd nog nodig.
Kneedbare springstoffen ("plastics") zijn de laatste zestig jaar erg populair geworden, zowel bij militairen als bij burgers en ..... terroristen. Plastics bestaan in principe uit één of meer springstof(fen) gemengd met olie en dergelijke, waarbij een kneedbare massa wordt verkregen. Een bekende "plastic" is Semtex, dat in Tsjechië wordt gefabriceerd, en bestaat uit pentriet, hexogeen, rubber en paraffine olie. Het is oranje gekleurd en ruikt naar rubber; het voelt vettig aan. Andere "plastics" bevatten alleen één springstof zoals in het Amerikaanse materiaal (hexogeen) of in het Franse materiaal (pentriet). De "plastics" hebben een zeer brisante werking; Semtex bijvoorbeeld is ongeveer 30% krachtiger dan trotyl. Zij worden vooral voor demolitie ('opblazen' van gebouwen e.d.) gebruikt.

In de volgende tabel zijn de stootgevoeligheid en de detonatiesnelheid van enkele springstoffen opgenomen. Hoe schokgevoeliger, hoe kleiner de valhoogte en hoe brisanter, hoe hoger de detonatiesnelheid.

Gevoeligheidstest
(2 kg val test in cm)

Detonatie snelheid in
meter /seconde

Kwikfulminaat (los)

2

1200

Kwikfulminaat (geperst)

3

5000

Nitroglycerine

4

7800

IJzer picraat

7

5000

Dynamiet
(75% nitroglycerine)

7

5000

Schietkatoen (los en droog)

7

3800

Pentriet

20

8000

Hexogeen

30

8500

Picrinezuur

36

7480

Tetryl

50

7300

Trotyl (granulair)

90

4800

Trotyl (gegoten)

150

5700

Ammonium picraat

150

5700



Alfred Nobel - uitvinder van het
nitroglycerine - nitrocellulose kruit


Voortdrijvende ladingen

Toepassing van nitroglycerine in granaten was niet mogelijk omdat deze stof te schokgevoelig was. Alfred Nobel vond in 1867 het nitroglycerine nitrocellulose kruit uit en noemde dit mengsel Ballistite.

In 1887 vonden Abel en Dewar een stabilisator, een minerale gelei, waarmee een mengsel van schietkatoen en nitroglycerine gestabiliseerd kon worden. Zij noemden dit type buskruit Cordite.

In Frankrijk was de Franse ingenieur Paul Vieille (1854-1934) aan het zoeken naar een oplossing en vond in 1884 dat het schietkatoen na gelatineren en na droging een goed rookzwak buskruit opleverde. De Franse generaal Boulanger (1837-1891), die in 1886 minister van Oorlog was, accepteerde dit kruit en gaf er de naam 'poudre B' aan. Dit kruit vergrootte het schootsveld van het kanon aanzienlijk en maakte het schieten vanuit een kazemat mogelijk. Zelfs langdurig schieten gaf geen problemen terwijl dit bij gebruik van zwart kruit vanwege de rookgassen, die in de kazemat bleef hangen onmogelijk was. In 1886 werd het 'poudre B' ook standaard voor het nieuwe LeBel-geweer.

De voortdrijvende ladingen in geweren en in kanonnen moeten relatief langzaam branden, omdat een gestadig snel stijgende druk op het projectiel in de loop gunstiger is dan een plotselinge drukstoot. Zulk een drukstoot kan in het uiterste geval tot gevolg hebben dat de loop uit elkaar springt. De voortdrijvende lading voor granaten kan nog verschillend van samenstelling zijn. Het kan bestaan uit hoofdzakelijk schietkatoen zoals gebruikelijk is voor vlakbaangeschut of het kan ook z.g. nitroglycerinekruit zijn, dat is een mengsel van schietkatoen, nitroglycerine en collodiumwol, zoals voor krombaan-geschut vaak het geval is.

Springladingen


Maar er kwamen nog meer ontwikkelingen. In 1886 toonde Eugène Turpin aan dat het picrinezuur in gesmolten of samengeperste toestand en gemengd met collodium in granaten gebruikt kon worden. Het mengsel was net zo brisant als dynamiet en de stabiliteit ervan was voldoende om niet in de loop al te ontploffen. Deze springstof is bekend geworden als mélinite. Het mélinite kreeg uitgebreide militaire en ook civiele toepassingen (bijvoorbeeld in de mijnindustrie), maar tegenwoordig wordt het vervangen door trotyl. Het wordt nog altijd gebruikt in detonatoren en aanvuurladingen.

Picrinezuur smelt bij 122,5 graad Celsius en om deze stof bij die hoge temperatuur te smelten is geen sinecure. Dit karwei moet gebeuren in een oliebad of in een speciale oven. Werken in deze omstandigheden is erg ongemakkelijk en niet zonder gevaar. Daarom maakt men gebruik van het bekende verschijnsel dat een mengsel van twee stoffen met een hoog smeltpunt nagenoeg altijd een lager smeltpunt heeft dan elk van de twee stoffen afzonderlijk. Vergelijk pekel, dat bij een lagere temperatuur bevriest dan zuiver water. Op die manier kan men bij veel lagere temperaturen het picrinezuur goed behandelen. Een ander probleem met picrinezuur is dat het in contact met metalen zeer gevaarlijke zouten vormt zodat de binnenkant van granaten voorzien moet worden van een laagje vernis of vertind moest worden; bovendien moet men er voor zorgen dat in gesmolten toestand geen verontreinigingen kunnen toetreden.


Vormgeving van de granaten


Links: 1858 - Granaat van het kanon 152 mm Midden: 1877 - Granaat van het kanon 155 L Rechts: 1890 - Granaat van het kanon 155 L

Vanaf 1860 hebben innovaties in de metallurgie (bijvoorbeeld betere staalsoorten vervaardigd via o.a. het Bessemer peer proces uitgevonden in 1858) en betere inzichten in de ballistiek geleid tot enerzijds de ontwikkeling van projectielen met een aërodynamische vormgeving en anderzijds ook de ontwikkeling van getrokken lopen. Beide ontwikkelingen leidden tot een stabilisatie van de kogelbanen wat zowel het schootsbereik als de precisie van het artillerievuur sterk verbeterden. Om er zeker van te zijn dat de draaiings-as van de granaat gelijk valt met de bewegingsrichting werd wel voorgesteld om de kogels voortaan ei-vormig te maken. Ter illustratie van deze vooruitgang het volgende: kanonskogels waren tot ongeveer 1875 altijd bolvormig. Het gewone model 1877 gietijzeren granaat van 155 mm was 3 kalibers lang (465 mm) woog 40,9 kg waarvan 1,6 kg zwart kruit. Tien jaar later kwam de verlengde stalen granaat (4 kalibers = 620 mm lang) die 43 kg woog waarvan 10,2 kg mélinite. Neem in aanmerking dat de explosieve kracht van mélinite meer dan 10x groter was dan die van zwart kruit, dan kan men een duidelijk verschil in uitwerking van de granaat verwachten.


Toepassing van initiaalspringstoffen en explosietrein

Voor het ontsteken van zeer brisante springstoffen gebruikt men verbindingen die al bij een mechanische schok of bij een geringe temperatuurverhoging zeer hevig detoneren. Jarenlang gebruikte men het kwikfulminaat of knalkwik als ontsteker, alleen of in een mengsel met kaliumchloraat. De bereiding van kwikfulminaat is niet ongevaarlijk. Omdat deze verbinding niet stabiel is wordt het vaak vervangen door loodazide of andere verbindingen. Dominee Forsythe begon in 1805 met knalkwik te experimenteren en na vele mislukkingen kwam hij in 1830 naar buiten met zijn vinding van het slaghoedje. Het zoeken naar een veilige en gemakkelijke manier om het knalkwik toe te passen duurde lang; het geheim bleek uiteindelijk te zijn om de stof in koperfolie te wikkelen. Een pistool of een geweer kon gemakkelijk afgevuurd worden door een hamertje op het slaghoedje te laten slaan. Het knalkwik explodeerde en de ontstane vlam en hete gassen staken dan de hoofdlading (in dit geval dus het zwarte kruit) aan. Dit gebeurde onmiddellijk en het gebruik van een smeulende lont, zoals vroeger het geval was, was nu dus niet meer nodig. Deze toepassing bleek veel verder en veel algemener toepasbaar. Alfred Nobel, een van de meest inventieve geesten op het gebied van de springstoffen, ontdekte dat een schokgolf, ontstaan door het detoneren van een brisante springstof, de detonatie van een andere springstof kon initiëren. Deze vondst wordt als de belangrijkste uitvinding in de geschiedenis van de kennis van explosieven beschouwd. Een slagpijpje kan bijvoorbeeld bestaan uit een omhulsel waarin kwikfulminaat, kaliumchloraat of bariumnitraat en een brandstof zoals antimoonsulfide achter elkaar worden ondergebracht. Dit werkt bijvoorbeeld als volgt: een stoot of een slag op het knalkwik doet dit ontploffen, de warmteontwikkeling van deze detonatie doet het mengsel van het oxidatiemiddel kaliumchloraat en brandstof antimoonsulfide vlamvatten. Vlam en schokgolf komen het slagpijpje uit, en zijn dan potentieel in staat om een daarachter liggende lading van zwart kruit en/of tetryl of pentriet te ontsteken. Explosietreinen vinden uitgebreide toepassing in brisantgranaten en in schokbuizen, tijdbuizen etc.
Brisantgranaten Na 1880 kwamen de brisantgranaten met schokbuizen, trage buizen en tijdbuizen in gebruik. Een schokbuis of percussiebuis is een voorziening die de granaat bij het treffen van een object onmiddellijk doet ontploffen. Bij een trage buis is een inrichting aangebracht die na het treffen enkele onderdelen van een seconde wacht alvorens de granaat tot ontploffing wordt gebracht. Bij een tijdbuis is een uurwerkmechanisme of een z.g. vertragingssas aangebracht, zodat de granaat op een vooraf ingesteld tijdstip ontploft. Uiteraard zijn combinaties van deze buizen mogelijk.


De brisantgranaat (zie afbeelding hierboven) zou men kunnen beschouwen als een ideaal demonstratie model van explosietreinen. Want wat doet een brisantgranaat allemaal?

Het doel van de brisantgranaat is om de lading bij het doel te brengen, en daar op een vooraf gekozen moment de versplinterende kracht van die springlading tot uitwerking te laten komen. Bij die ontploffing explodeert de springlading (picrinezuur, mélinite, trotyl e.a.) en springt de stalen mantel van de granaat in honderden scherven uit elkaar. Maar voordat de granaat ontploft, gaat er een hele reeks van gebeurtenissen aan vooraf. De granaat moet in de loop van het kanon geschoven worden en vervolgens door de explosie van de voortdrijvende lading uit de loop geschoten en een baan naar het doel gaan beschrijven. Wij gaan ervan uit dat in dit voorbeeld de brisantgranaat met de voortdrijvende lading tot één geheel is samengebouwd.

De voortdrijvende lading is een rookzwak buskruit waarvan de samenstelling en de korrelvorm zo op elkaar zijn afgestemd dat de gewenste eigenschappen worden verkregen. Deze lading wordt tot ontploffing gebracht door een detonator bevattend de volgende explosietrein:
- slaghoedje met kwikfulminaat
- een de primer mengsel
- een klein blok zwart buskruit (de ontsteker)
De ontstane vlam schiet eruit en ontsteekt de korrels rookzwak buskruit van de voortdrijvende lading. Zwart kruit wordt gebruikt omdat het gemakkelijk de zeer hete vlam kan geven die nodig is om alle korrels rookzwak buskruit praktisch gelijktijdig te ontsteken. De granaat wordt door het ontbrandende rookzwak buskruit uit de loop geschoten, beschrijft zijn baan en treft het doel (hopelijk). Stel dat de buis een trage buis is. Bij het treffen van het doel beweegt tengevolge van de schok van de botsing een kleine hamer naar voren en slaat op een detonator (zie boven). De detonator ontploft en ontsteekt een tijdlont van samengeperst zwart kruit. Na een vooraf vastgestelde tijd ontsteekt deze een lading van kwikfulminaat die op zijn beurt een "booster" van bijvoorbeeld tetryl ontsteekt. Deze booster ontsteekt dan de springlading in het projectiel. De tijdlont bestaat uit blokjes zwart kruit. Het aantal blokjes bepaalt de vertragingstijd. Een granaat kan bijvoorbeeld voorzien worden van een schokbuis, waarbij de granaat onmiddellijk bij het treffen ontploft of een tijdbuis waardoor de ontploffing van de springlading wordt vertraagd tot het heel dichtbij het doel is. De term brisantie verwijst naar het vernietigend of versplinterend effect van een springstof. Het hangt samen met de detonatiesnelheid en met de verplaatsing van de daardoor ontstane drukgolf in lucht. Tenminste drie factoren zijn bekend die de detonatie snelheid beïnvloeden te weten:
- de methode van initiatie van de ontploffing
- de grootte en de fysieke samenstelling van de lading
- de fysische condities zoals dichtheid en temperatuur
Dat wil dus zeggen dat dezelfde springstof meer of minder brisant in zijn uitwerking kan zijn afhankelijk van de genoemde factoren.

Kort samengevat zijn de belangrijkste vernieuwingen op het gebied van de granaten: - de uitvinding van het slaghoedje
- de daaruit voortvloeiende de vinding van het slagpijpje
- de toepassing van explosietreinen in allerlei onderdelen
- de toepassing van nieuwe brisante springstoffen
- de verandering van de bolvorm in de cylindro-ogivale vorm (ogive = spitsboog)

Bron: Met dank en toelating tot publicatie van de auteur, de heer M.P. Wielinga. copyright M.P. Wielinga.
Website: www.wereldoorlog1418.nl/index.html"


^ Naar boven      Website © Werner Bril.         Foto's © Werner Bril, 2005-2016 Alle rechtenvoorbehouden.   Gastenboek.