Titel: Frankland's Versuche über den Gang der Verbrennung von Zündruthen bei verschiedenem Luftdruck.
Autor: Frankland, Edward
Fundstelle: 1862, Band 164, Nr. LXXIV. (S. 275–280)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj164/ar164074

LXXIV. Versuche über den Gang der Verbrennung von Zündruthen bei verschiedenem Luftdruck; von Dr. E. Frankland.

Aus Poggendorff's Annalen der Physik, 1862, Bd. CXV S. 296.

In einem Briefe vom 6. Januar 1855, welcher auszugsweise in den Proceedings of the Royal Society vol. VII p. 716 erschienen ist, theilt Quartiermeister Mitchell eine Reihe sorgfältig angestellter Versuche mit, welche zeigen, daß der Gang der Verbrennung von Zündruthen eine beträchtliche Verzögerung erleiden kann, welche er dem verminderten Luftdruck an höheren Stationen und dem dadurch bewirkten spärlicheren Zufluß von Sauerstoff zuschreibt. Folgendes ist ein kurzer Abriß der Resultate dieser Versuche, bei welchen dreizöllige Zündruthen unter verschiedenen atmosphärischen Drücken abgebrannt wurden:

Barometerstand
bei 0° C.
Höhe über
dem Meere.
Zeit der
Verbrennung.
1) Mittel aus 6 Versuchen 29,61 Zoll 14,25 Sec.
2) „ „ 6 „ 26,75 „ 3000 Fuß 15,78 „
3) „ „ 4 „ 23,95 „ 6500 „ 17,10 „
4) „ „ 2 „ 22,98 „ 7300 „ 18,125 „
|276|

Vergleicht man den Betrag der Verzögerung mit der entsprechenden Druckverminderung, so erhält man folgende Resultate:

Verglichene
Versuche.
Verringerung
der Drucks.
Verzögerung
der Verbrennung.
1 und 2 2,86 1,53 Sec.
2 und 3 2,80 1,32 „
3 und 4 0,97 1,025 „

Der Verf. hat nun eine Wiederholung und Erweiterung dieser Versuche in künstlich verdünnter Luft vorgenommen. Zu dem Ende wurde ein großer Eisencylinder einerseits mit einer Luftpumpe und andererseits mit einem 6 Fuß langen Stück einer Gasröhre von 4 Zoll innerem Durchmesser verbunden, und das entgegengesetzte Ende dieser Röhre mit einer Vorrichtung versehen, mittelst welcher das Ende der zu verbrennenden Zündruthe luftdicht in die Röhre eingefügt werden konnte, während das verschlossene Ende der Zündruthe ungefähr 2 Zoll in die äußere Luft hineinragte. Die Zündruthen wurden in einem gegebenen Augenblick angesteckt durch eine Volta'sche Vorrichtung, bestehend aus zehn Grove'schen Elementen, einem instantanen Schließer (contact-maker) und einem Stück dünnen Platindrahts, welcher in die Anfeuerung der Zündruthe (priming of the fuse) eingesteckt war. Um den Moment, wann die Verbrennung beendigt war, mit Genauigkeit zu ermitteln, wurde das seitliche Loch am hinteren Ende der Zündruthe bis zur gegenüberstehenden Seite durchbohrt, und durch diese Oeffnung ein Faden senkrecht hindurch geführt, welcher oben an einem passenden Gestell befestigt war, und unten eine eiserne Kugel trug, einige Zoll über einer Eisenplatte, auf welche die Kugel herabfallen mußte, wenn das Feuer den Faden erreichte, und somit den Zeitpunkt anzeigte, wo unter den gewöhnlichen Umständen das Feuer der Zündruthe sich dem Inhalt der Granate mittheilte. Der Druck wurde durch ein in die Gasröhre eingelassenes Quecksilbermanometer angezeigt.

Die Versuche wurden mit sechszölligen Zündruthen aus dem königl. Arsenal zu Woolwich angestellt, und zwar in folgender Weise: Nachdem die Zündruthe in das Ende der Gasröhre eingefügt, und in letzterer, sowie in dem Eisencylinder, der erforderliche Grad von Luftverdünnung hergestellt worden, wurde die Zündruthe auf ein gegebenes Zeichen angesteckt. Während der Verbrennung arbeitete ein Gehülfe an der Luftpumpe, |277| um einen irgend großen Anwuchs des Drucks zu verhüten, während ein anderer das Manometer in dem Moment beobachtete, wo die Eisenkugel herabfiel. Das Mittel zwischen dem Druck zu Anfange und zu Ende der Verbrennung wurde als der mittlere Druck betrachtet, unter welchem die Zündruthe verbrannt war. Es ist jedoch klar, daß dieser angenommene Mitteldruck nur ein angenäherter seyn konnte, obwohl das Manometer während des Verlaufs der Verbrennung sehr regelmäßig und allmählich fiel.

Folgendes waren die erhaltenen Resultate. Es verbrannte:

1. Beim Barometerdruck von 30'',4 der Zünder Nr. 1 in 31 Sec.*
2. Druck 30'',4 „ „ „ 2 in 30 „
3. Druck 30'',4 „ „ „ 3 in 30 „
4. Beim Mitteldruck von 28'',4 der Zünder Nr. 4 in 32 Sec.
5. 28'',1 „ „ „ 5 in 32,5 „
6. 25'',55 „ „ „ 6 in 35 „
7. 25'',85 „ „ „ 7 in 34,5 „
8. 22'',35 „ „ „ 8 in 38 „
9. 22'',55 „ „ „ 9 in 37,5 „
10. 19'',9 „ „ „ 10 in 42 „
11. 19'',4 „ „ „ 11 in 41 „
12. 16'',15 „ „ „ 12 in 46 „
13. 15'',75 „ „ „ 13 in 45 „

Aus einem Blick auf vorstehende Zahlen wird man ersehen, daß man, nach den ersten drei Versuchen unter atmosphärischem Druck, bemüht war, zwei Zünder unter gleichmäßigem Druck zu verbrennen, daß aber, weil das Manometer während der Verbrennung um etwa 2 Zoll sank, der mittlere Druck, unter welchem jedes Zünderpaar verbrannte, nie genau coincidirte. Zum Behufe der Vergleichung wird es jedoch zweckmäßig seyn, das Mittel sowohl aus den Drücken als aus den Verbrennungszeiten für jedes Paar zu nehmen, und die Resultate folgendermaßen auszudrücken:

|278|
Mittlerer Druck.
Zoll
Quecksilber.
Mittlere
Verbrennungszeit der
sechszölligen Zünder.
Zunahme
der Verbrennungszeit
gegen jede voranstehende
Beobachtung.
Reduction des Drucks,
entsprechend der
Zeitzunahme.
Zunahme
der Zeit für jeden Zoll
Druckabnahme.
30,40 30,33 Sec.
28,25 32,25 Sec. 1,92 Sec. 2,15 Zoll. 0,893 Sec.
25,70 34,75 „ 2,50 „ 2,55 „ 0,980 „
22,45 37,75 „ 3,00 „ 3,25 „ 0,925 „
19,65 41,50 „ 3,75 „ 2,80 „ 1,339 „
15,95 45,50 „ 4,00 „ 3,70 „ 1,081 „

Es sind hier offenbare Andeutungen, daß der Gang der Verzögerung bei niederen Drücken etwas größer ist als bei verhältnißmäßig hohen; allein, vernachlässigt man diese Andeutungen, so geben die obigen Zahlen 1,043 Secunden als die mittlere Verzögerung bei einer sechszölligen oder 30 Secunden-Zündruthe für jeden Zoll Abnahme des Quecksilberdrucks. Dieß Resultat stimmt genau mit dem vom Quartiermeister Mitchell erhaltenen, wenn wir diejenigen Zündruthen ausnehmen, welche er bei der größten Höhe abbrannte, und bei welchen sich offenbar ein Fehler eingeschlichen haben muß, sey es rücksichtlich der Höhe der Station oder der Dauer der Verbrennung. Die letztere Fehlerquelle ist vielleicht weniger unwahrscheinlich, da in der größten Höhe nur zwei Versuche gemacht wurden, während er sechs an der zweiten, und vier an der dritten der übrigen Stationen anstellte. Die folgende Tafel zeigt die Uebereinstimmung der Mitchell'schen Resultate mit denen der letzten Tafel. Die angewandten Zündruthen waren 15-secundliche oder dreizöllige. Ihre Verbrennungszeiten sind mit 2 multiplicirt, um sie in Vergleich zu bringen mit den sechszölligen, die zu des Verf. Versuchen gebraucht wurden.

Mittlerer Druck.
Zoll
Quecksilber.
Mittlere
Verbrennungszeit der
sechszölligen Zünder.
Zunahme
der Verbrennungszeit
gegen jede voranstehende
Beobachtung.
Reduction des Drucks,
entsprechend der
Zeitzunahme.
Zunahme
der Zeit für jeden Zoll
Druckabnahme.
29,61 28,50 Sec.
26,75 31,56 „ 3,06 Sec. 2,86 Zoll. 1,070 Sec.
23,95 34,20 „ 2,64 „ 2,80 „ 0,943 „
22,98 36,25 „ 2,05 „ 0,97 „ 2,113 „
|279|

Schließt man hier die letzte Bestimmung als anomal aus, so haben wir die mittlere Verzögerung in der Verbrennung einer sechszölligen Zündruthe für jeden Zoll Quecksilber Druckabnahme gleich 1,007 Secunde, was fast genau mit der aus des Verf. Versuchen abgeleiteten Zahl 1,043 übereinstimmt.

Die Resultate beider Beobachtungsreihen lassen sich demnach unter folgendes Gesetz bringen: Die Zunahmen der Zeit sind proportional den Abnahmen des Drucks.

Für alle praktische Zwecke kann man folgende Regel annehmen: jede Verminderung von einem Zoll Barometerdruck bewirkt bei einer sechszölligen oder 30-secundlichen Zündruthe eine Verzögerung von einer Secunde. Oder jede Verminderung des Luftdrucks um einen Zoll Quecksilber verlängert die Verbrennungszeit um ein Dreißigstel.

Diese Verzögerung in der Verbrennung von Zeit-Zündruthen bei Abnahme des atmosphärischen Drucks wird wahrscheinlich die Aufmerksamkeit der Artillerie-Officiere verdienen. Bis zu gegenwärtigem Augenblick sind diese Zündruthen sorgfältig so zubereitet worden, daß sie zu Woolwich eine gewisse Anzahl von Secunden brennen, und die Vollkommenheit, mit welcher dieß erreicht wird, ist höchst merkwürdig; allein eine solche Verbrennungszeit am Meeresniveau findet nicht mehr statt, wenn die Zündruthen an höher gelegenen Orten gebraucht werden. Selbst die gewöhnlichen Schwankungen des Barometers in unserer Breite müssen die Verbrennungszeit dieser Zündruthen einer Veränderung von etwa einem Procent aussetzen. So würde eine Zündruthe, die darauf berechnet ist, beim Barometerstand von 31 Zoll 30 Secunden zu brennen, 33 Secunden brennen, wenn das Barometer auf 28 Zoll gefallen ist. Die Höhe, welche ein Hohlgeschoß (shell) in seinem Fluge erreicht, muß einen wahrnehmbaren Einfluß auf das Verbrennen seiner Zeit-Zündruthen ausüben. In noch größerem Maaße muß jedoch die Verbrennungszeit afficirt werden durch die Lage der Zündruthe während des Fluges eines gerieften Hohlgeschosses (rifled shell). Da bei einem solchen Geschoß die Zündruthe immer vorangeht, so muß bei ihm die Verbrennungszeit offenbar viel kürzer seyn, als wenn Geschoß und Zündruthe in Ruhe sind. Bei einem gewöhnlichen Geschoß, welches um eine horizontale Achse rotirt, werden die abwechselnden Verdichtungen und Verdünnungen der Luft an der Mündung der Zündruthe, obwohl sie einander zu compensiren trachten, doch ein bedeutendes Uebergewicht von Zusammendrückung hinterlassen, welches eine merkliche Verzögerung in dem Gange der Verbrennung veranlassen wird.

Der Verf. erklärt die im Vorstehenden beschriebene Erscheinung |280| folgendermaßen: Unter normalen Umständen brennt die Zündruthe nur in einer auf ihrer Achse winkelrechten Scheibe, und die zu ihrer Verbrennung erforderliche Zeit hängt nothwendig von der Geschwindigkeit ab, mit welcher jede folgende Lage der Mischung bis zu der Temperatur erhitzt wird, bei welcher die chemische Verbindung stattfindet. Diese zur Verbrennung nothwendige Hitze entspringt offenbar aus den Producten der Verbrennung der unmittelbar vorhergehenden Schicht der Mischung, und der Betrag der hierdurch der nachfolgenden Schicht mitgetheilten Hitze muß zu großem Maaße abhängen von der Anzahl der Theilchen dieser erhitzten und mit jener Schicht in Berührung kommenden Producte. Da nun ein großer Theil dieser Producte gasförmig ist, so folgt, daß wenn der Druck des umgebenden Mediums abnimmt, auch die Anzahl der glühenden Theilchen, die in jedem Moment mit der noch nicht entzündeten Schicht der Mischung in Berührung kommen, verringert wird. Daher denn der langsamere Verbrennungsgang in verdünnter Luft.

|277|

Die ersten drei Zünder wurden in freier Luft abgebrannt, allein die Vorkehrungen zum Anzünden derselben und zur Bestimmung des Aufhörens der Verbrennung waren dieselben wie bei den übrigen Versuchen.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: