/** * */

Explosieven, overzicht

Inhoud

Inleiding

Explosieven worden al sinds de vroege Middeleeuwen voor militaire doeleinden ingezet. De oudste vermelding is te vinden in de Chinese militaire encyclopedie Wu Ching tsung Yao, die tussen 1000 en 1100 verscheen. Er is vermelding van het gebruik door de Mongolen bij de belegering van de stad Kei Feng in 1248. De eerste vermelding van gebruik in Europa dateert van kort na 1300, toen de Duitse monnik Berthold Schwarz het buskruit in Europa introduceerde. Sindsdien zijn explosieven gebruikt voor het afschieten van kogels uit kanonnen, geweren en pistolen, maar ook als ontploffingsmiddel in allerlei granaten en mijnen. Hieronder volgt de bespreking van de belangrijkste explosieven die militair gebruikt zijn.

Buskruit

Zwart buskruit (Schwarzpulver, Black powder) is het oudst bekende explosief. Het wordt gemaakt door de fijngemalen bestanddelen Salpeter (Kaliumnitraat, KNO3), houtskool (voornamelijk C) en zwavel (S8) te mengen in een gewichtsverhouding van 75/15/10. Het mengen van deze bestanddelen gebeurt in een houten of koperen bak in een kogelmolen onder toevoeging van wat water en soms dextrine. Het vocht zorgt voor een betere vermenging, waardoor het kruit explosiever wordt, en voorkomt voortijdige ontbranding. Verdere bewerkingswijzen kunnen de explosieve kracht van buskruit nog vergroten (zie eventueel Buskruitfabricage).
Buskruit werd nog voor militaire doeleinden gebruikt tot het eind van de Eerste Wereldoorlog, zij het dat het vanaf 1900 al steeds minder werd gebruikt in kanonnen, geweren en pistolen. Het had een aantal belangrijke nadelen:

  • Bij de ontbranding kwamen niet alleen gassen vrij (Koolmonoxide, koolzuurgas, stikstof en zwaveloxyde) maar ook vaste stoffen als Kaliumcarbonaat (K2CO3) en kaliumsulfaat (K2SO4) die een grote rookwolk veroorzaakten en zo de positie van schutter of kanon verrieden; Bij gebruik in fortificaties was de afvoer va de grote hoeveelheid rook een groot probleem, en bijvoorbeeld bij de belegeringen van Antwerpen, Luik en Namen werd de bemanning van de bestormde forten evenzeer gehinderd door de eigen rook als door vijandelijke beschietingen.
  • Andere afbraakstoffen veroorzaakten veel corrosie in de loop van het geschut. Hierdoor moesten de lopen telkens schoongemaakt en geolied worden.
  • Zwart kruit is enorm gevoelig aan vochtigheid. Dit maakt dat bij vochtigheid het kruit moeilijk of zelfs niet ontbrandt. Ook is ten gevolge van de vochtigheid uit de lucht opgenomen de explosiekracht moeilijk in te schatten. Daardoor is het moeilijk om accuraat lange afstandsvuur af te geven.
  • Zwart kruit ontbrandt zeer fel en snel. Dit maakt dat in een kanon het projectiel een enorme schok te verwerken krijgt bij het ontsteken van het kruit, maar naarmate het projectiel in de loop wordt voortgestuwd, neemt de stuwkracht van eht kruit zeer snel af. Hierdoor wordt de nuttige looplengte van een kanon beperkt en daardoor ook de bereikbare dracht.
  • Ook moeten granaten ontworpen om in kanonnen door zwart kruit te worden afgeschoten veel steviger worden uitgevoerd dan granaten voor een kanon met rookloos kruit. (dit door de enorme initiële schok die ze bij afvuren te verwerken kregen). Dit vertaalt zich in het feit dat een granaat voor een kanon met rookloos kruit dunnere wanden kan hebben en dus meer springlading kan vervoeren.

Nietemin bleef zwart kruit onmisbaar voor de artillerie. Doordat de later ontwikkelde vormen van rookloos kruit veel stabieler zijn, zijn deze ook moeilijker te ontsteken. Daarom werd er bij de aandrijfladingen van grote marinekanons en zwaar geschut een kleine lading zwart kruit in de kartoeszakken ingenaaid om het rookloos kruit sneller en beter te ontsteken. In de ontstekers van lichter geschut zat een kleine lading zwart kruit ingebouwd die door de percussieontsteker ontploft (meestal met een kleine hoeveelheid kwikfulminaat) en genoeg energie vrijmaakt om de eigenlijke aandrijflading te ontsteken.

Dynamiet

Rond 1860 werd voor het eerst de explosieve stof Nitroglycerine of Glyceroltrinitraat (C3H5N3O9) gemaakt door glycerine te nitreren. Nitroglycerine is een vloeistof met zeer goede explosieve eigenschappen, maar heeft het enorme nadeel dat het al ontploft als men een flesje met dit spul laat vallen. In 1867 ontdekte de Zweedse chemicus Alfred Nobel een manier om deze stof te stabiliseren door het te laten absorberen door diatomeeënaarde, een afzetsel van eencellige diertjes met een kalkskelet. Zo verkreeg hij een tamelijk stabiele springstof die een veel hogere explosieve kracht had dan buskruit, en die bij het ontbranden alleen gassen produceerde en geen rook. De volumetoename van dynamiet is ook veel groter: 1:1140!
Dynamiet werd en wordt o.a. gebruikt bij tunnelbouw en voor het afbreken van gebouwen. Militaire toepassingen zijn voornamelijk in mijnen en sommige (hand)granaten. Dynamiet explodeert te snel om als drijfmiddel te worden gebruikt. Er werden wel proefnemingen gedaan met zognaamde dynamiet kanonnen, maar deze waren eerder luchtdruk kanonnen waarbij de enorme expansie van gas dat dynamiet leverde werd gebruikt als luchtdrukmiddel. Ook is dynamiet te schokgevoelig om het als vulling van granaten te gebruiken.

Nitrocelulose of Schietkatoen

Al spoedig lukte het om ook andere stoffen te nitreren (bewerken met een mengsel van sterk zwavelzuur en rokend salpeterzuur, H2SO4 en HNO3). De grondstof van deze nieuwe explosieve en brandbare stoffen was goedkoop afgedankt katoen (cellulose). Collodion was een minder sterk bewerkte stof die in een mengsel van alcohol en ether was opgelost, schietkatoen was sterk genitreerd en uiterst explosief.

De kracht van schietkatoen tegenover zwart kruit maakte het uiterst geschikt in civiele toepassingen als springstof. Voor militaire toepassingen werd ermee geëxperimenteerd door zowel Britten, Fransen als Pruisen om het te gebruiken als aandrijflading in geschut. Als aandrijflading genereert het ongeveer zes keer zoveel aandrijfgassen als zwart kruit, met minder rook en residu. Doch schietkatoen is zeer gevoelig voor schokken en moeilijk veilig te behandelen in het veld. Daardoor werd het al zeer snel (na een jaar proefnemingen) door de grote mogendheden als potentiële aandrijflading voor geschut afgevoerd. Wel werd het gebruikt in vroege zeemijnen, gezien de hoge explosieve kracht en de ongevoeligheid voor water. Een zeemijn gevuld met schietkatoen hoefde zelfs niet waterdicht te zijn, men sprak dan van "nat Schietkatoen" als vulling.

Het belang van schietkatoen ligt echter in het feit dat het de basis vormt voor vele andere , meer stabiele en geavanceerdere springstoffen: Door mengen konden nu allerlei nieuwe explosieven worden vervaardigd, die allemaal aangeduid werden als "rookloos kruit" omdat bij de explosie relatief weinig rook vrij kwam. Er werden en worden nog veel varianten van gebruikt.

Rookloos kruit

Poudre B

In 1886 kreeg de Fransman Paul Vieille patent op zijn rookloos kruit dat hij Poudre B noemde. Dit grijze kruit bestond voornamelijk uit schietkatoen met wisselende hoeveelheden collodion, dat met alcohol en ether samengekneed werd. Het bleek een zeer goede vervanging van het zwarte buskruit, het had een grotere drijf- en explosieve kracht en gaf geen rook bij het gebruik. Het nieuwe kruit had ook wel een groot nadeel: het werd tamelijk snel onstabiel door het verdampen van de oplosmiddelen. Dit was de oorzaak van het vergaan van de oorlogsschepen Iéna (in 1907) en Liberté (1911) in de haven van Toulon.

Poudre B was beschikbaar in verschillende korrelgrootten voor verschillende militaire toepassingen:

  • Poudre BF voor geweren
  • Poudre BNF een verbeterde versie voor kleine vuurwapens
  • Poudre BC voor veldgeschut (C van Campagne)
  • Poudre BSP voor matériels de siège et de place en de latere middelzwaar geschut en howitzers (SP van Siège et Place)
  • Poudre BCG voor grotere kanonnen.
  • Poudre BM voor marinegeschut (M voor marine)



De term "rookloos kruit" moet men relatief opvatten als een verminderde rookontwikkeling ten opzichte van buskruit. Hier een zicht op de rookontwikkeling bij het vuren van een salvo met "rookloos kruit" tijdens de Slag bij Jutland door SMS Seydlitz.
Enlarge
De term "rookloos kruit" moet men relatief opvatten als een verminderde rookontwikkeling ten opzichte van buskruit. Hier een zicht op de rookontwikkeling bij het vuren van een salvo met "rookloos kruit" tijdens de Slag bij Jutland door SMS Seydlitz.

Ballistiet

Ballistiet werd in 1887 gepatenteerd door Alfred Nobel en was ontworpen als drijflading in geschut. Het was een samenstelling van 45% collodion, 45% nitroglycerine en 10% kamfer. Het was een goed en voorspelbaar explosief, maar had het nadeel dat het op den duur instabiel werd als de kamfer verdampte.

Cordiet

Cordiet was het standaard Britse rookloos kruit. Het werd voor het eerst op industriële schaal geproduceerd in 1889. Dit explosief was veel stabieler en krachtiger dan buskruit. Zo werd in een 15,2 cm marinekanon een lading van 25 kg zwart kruit door 6 kg cordiet vervangen. Daarenboven brandde het langzamer waardoor kanonnen en kanons met langere lopen en grotere dracht mogelijk werden waarin de granaat geleidelijk over de hele lengte van de loop wordt voortsgestuwd naar zijn maximum snelheid.

Mark I cordiet

De eerste vorm die werd ingevoerd was Mark I cordiet. Dit bestond uit 37% nitrocellulose , 58% nitroglycerine and 5% petroleum gel (vaseline). Deze laatste gel werd oorspronkelijk als smeermiddel gebruikt bij het produceren, maar bij proefnemingen ontdekten men dat het het cordiet stabieler maakte. Nobel protesteerde wegens patentinbreuk, maar verloor het proces omdat hij in zijn Ballistiet-patent had verwezen naar collodion en niet naar nitrocellulose.

Zoals de naam al doet vermoeden werd cordiet gemaakt in "koordvormige" vorm door het nog halfvloeibare mengsel (vermengd met aceton) bij fabricage door een zeef met ronde gaten de persen waarbij er lange cylindrische cordiet "koorden" werden geproduceerd. Voor verschillende kanons werden er verschillende diameters voor deze koorden gebruikt; waarbij over het algemeen de koorddiameter toenam naarmate het kanon waarvoor het bestemd was groter was.


Dwars- en langsdoorsnede van de aandrijflading van een Britse 30,5 cm howitzer. Goed is te zien hoe de cordietstaven tot bundels in cylindrische zakken werden samengenaaid. De kleine zakjes aan de basis van de lading aangeduid met "igniter" bevatten zwart kruit om het cordiet beter tot ontsteking te brengen.
Enlarge
Dwars- en langsdoorsnede van de aandrijflading van een Britse 30,5 cm howitzer. Goed is te zien hoe de cordietstaven tot bundels in cylindrische zakken werden samengenaaid. De kleine zakjes aan de basis van de lading aangeduid met "igniter" bevatten zwart kruit om het cordiet beter tot ontsteking te brengen.

MD Cordiet

Mark I cordiet brandde zeer heet en fel, en dit was nadelig voor de slijtage van de lopen, daarom werd in 1902 de formulering herzien naar een minder heet brandend mengsel van 65% nitrocellulose , 30% nitroglycerine and 5% petroleum gel. De aandrijfladingen voor een kanon werden hierdoor zwaarder (zo'n 25%) maar een loop ging 2 keer zo lang mee.

Zowel Mark I cordiet en MD cordiet werden in de eerste wereldoorlog gebruikt. Men was zich ervan bewust dat het cordiet over tijd degradeerde en instabieler werd doordat de petroleum stabilisator vervloog. Toch werd tijdens de eerste wereldoorlog veel "verlopen" cordiet op oorlogsschepen gebruikt, zonder dat men zich veel van de veiligheid van deze springstof aantrok. Dit had nefaste gevolgen Wat men pas later ontdekte (omstreeks 1916) was dat cordiet door inwendige chemische reacties verder degradeerde en nog instabieler werd dan aangenomen. Door deze instabilieit van de springstof ontploften er heel wat schepen zonder enige aantoonbare oorzaak, behalve dat men achteraf in de boekhouding uitvond dat ze overjarig cordiet in hun magazijnen hadden: de Pre-Dreadnaught Bulwark op 26-11-1914, de pantserkruiser Natal op 30-12-1916, de dreadnought Vanguard op 9-7-1917 en de monitor Glatton op 16-09-1918. Ook de Japanse pre-dreadnought Mikasa, dat cordiet naar Britse formule gebruikte, ontplofte.

Mark I cordiet en MD cordiet waren zeer gevaarlijk als ze in een brand terechtkwamen (bijvoorbeeld een magazijntreffer), naast de lichte bepantsering was dit ook één van de oorzaken dat 3 Britse Slagkruisers bij Jutland in de lucht vlogen. De Duitse Seydlitz zou bij een gelijkaardige treffer en brand tijdens de Slag bij de Doggersbank een magazijnbrand wel overleven. (zie onder)

MC cordiet

Vanaf 1917 werd het Britse cordiet verbeterd, waarbij er vooral werd op toegezien de stabiliteit te verbeteren. Dit werd vooral bereikt door een veel strengere inspectie tijdens alle fasen van de productie, het vervangen van de petroleum gel door minder vluchtige stabilisatoren, en het gebruik van zuiverder ingrediënten. Ondanks dit alles bleef het MC cordiet inferieur aan het Duitse RP C/12 rookloze kruit.

In de lente van 1917 werden productie voor MC cordiet opgestart met als doel ondermeer 6000 ton mark I en MD cordiet op oorlogsschepen te vervangen. Het cordiet van veldartillerie had minder last van de instabiliteit van de oudere formuleringen, aangezien de duur tussen productie en afvuren meestal vrij kort was. Op oorlogsschepen daarentegen kon het cordiet soms jaren in het magazijn opgeslagen blijven zonder veel controle op de veroudering van de springstof. Na de reeds vermelde explosie van Vanguard in 1917 werd er echter een noodprogramma opgestart om alle Mark I en MD cordiet zo snel mogelijk te vervangen. In maart 1918 hadden alle schepen van de Grand Fleet het nieuwe cordiet ontvangen en alle andere schepen hadden het nieuwe cordiet tegen september 1918.

Duitse ontwikkelingen

RP C/06

RP C/12

In 1903 ontploften spontaan een aantal 15cm kanon drijfladingen in de Duitse kruiser Vineta. Een onderzoek gaf aan dat de "veroudering" en de daardoor veroorzaakte destabilisering van het gebruikte RP de oorzaak van deze spontane ontploffing was (die gelukkig het schip niet vernietigde). Daarom gingen chemici in Duitsland op zoek naar stabieler en minder gevoelige springstoffen om als drijfladingen te gebruiken.

In 1912 ontwikkelde Duitsland een rookloos kruit dat geen solventen bij de productie gebruikte. De aldus verkregen springstof (RP C/12) was een mengsel van nitrocellulose en nitroglycerine, maar door het ontbreken van vluchtige solventen werd deze springstof stabieler over de tijd en minder gevoelig voor brand.

Bij het begin van de eerste wereldoorlog was op alle moderne Duitse oorlogsschepen het oudere RP C/06 vervangen door het stabielere RP C/12. Als gevolg hiervan zou Duitsland geen enkel schip verliezen door spontane ontbranding van munitie. Ook in het gevecht was het RP C/12 veruit superieur aan cordiet, doordat het bij ontsteking eerder langzaam opbrandde dan ineens "en masse" te ontploffen:

  • Tijdens de Slag bij de Doggersbank zou de SMS Seydlitz op deze manier een zware munitiebrand overleven.
  • Tijdens de Slag bij Jutland hadden de volgende schepen munitiebranden in hun geschutstorens na treffers zonder dat er echter een explosie optrad: SMS Derfflinger, SMS Seydlitz, SMS Lützow, SMS König en SMS Schleswig-Holstein (beide laatsten in de secundaire geschutsopstellingen). Indien deze schepen Brits cordiet aan boord hadden gehad, zouden ze waarschijnlijk in de lucht gevlogen zijn.
  • Het beste voorbeeld van de ontploffingsweersand van de Duitse aandrijfladingen zou echter tijdens de tweede wereldoorlog gebeuren. De slagkruiser Gneisenau (niet te verwarren met de pantserkruiser SMS Gneisenau) kreeg een voltreffer van een vliegtuigbom die ontplofte in haar magazijnen. 23 ton springstof (een licht verbeterde versie van RP C/12) ontbrandde in de magazijnen zonder echter te ontploffen en het schip bleef gespaard (door de oorlogsomstandigheden zou het echter niet meer gerepareerd worden).

Indurite

Indurite was een rookloos kruit ontwikkeld in de Verenigde staten door de reactie van schietkatoen met genitreerd benzeen (nog nazien !) De productie startte in 1893, maar werd het al snel herkend dat dit rookloos kruit instabiel was op lange termijn, desondanks was het in 1914 nog op oorlogsschepen te vinden.

TNT en Derivaten

TNT

Trinitrotolueen, ook bekend onder de naam Trotyl, die vervaardigd wordt door het nitreren (zie boven) van de stof tolueen, een bekend oplosmiddel. De hoogexplosieve lichtgele stof is vrijwel onoplosbaar in water, maar lost wel op in stoffen als alcohol, ether of aceton. TNT werd en wordt vaak gebruikt in plaats van dynamiet. Bij de explosie van TNT komt zwarte rook vrij (koolstof) zodat het niet in geschut als aandrijflading werd gebruikt. Er zijn een aantal derivaten bekend door TNT met andere zuurstofleverende stoffen te mengen. TNT wordt als standaard gebruikt bij het bepalen van de explosieve kracht van andere stoffen, tot kernbommen toe (kilo- of megatonnen TNT). TNT werd en wordt nog steeds gebruikt als granaatvulling. Door zijn hoge explosieve kracht en ongevoeligheid voor schokken is het hiervoor ideaal, door zijn stabiliteit kunnen granaten met TNT gevuld zeer lang veilig gestockeerd worden en behouden hun explosieve kracht. Het vullen van granaten, bommen, mijnen, torpedokoppen enz. met TNT is uiterst eenvoudig: TNT wordt opgewarmd tot het smelt tot een soort siroopachtige substantie en dan gewoon in de granaat gegegoten. Het is echter redelijk duur in productie en daarom werden er vaak andere producten tijdens de eerste wereldoorlog in plaats van TNT gebruikt, of werd TNT, zoals in onderstaande paragrafen uitgelegd, "aangelengd" In Duitsland, gebruikt als vulling voor granaten kreeg het de militaire aanduiding: Füllpulver 02 of Granatfüllung C/02.

Amatol

Amatol gebruikt de aanvullende eigenschappen van TNT en ammoniumnitraat. TNT heeft een hoge explosiesnelheid en -kracht maar is relatief duur in productie. Ook bevat TNT op zichzelf niet voldoende zuurstof om de verbranding 100% efficiënt te laten verlopen.

Ammoniumnitraat is daarentegen zeer goedkoop en makkelijk te produceren, maar heeft een relatief lage explosieve kracht en lage explosiesnelheid. Daarentegen heeft ammoniumnitraat een overschot aan zuurstof, waardoor het het TNT beter en efficiënter doet exploderen.

Het produceren van amatol is uiterst eenvoudig: Het TNT wordt opgewarmd tot het een stroperige substantie wordt en dan wordt het poedervormige ammoniumnitraat toegevoegd en erdoor geroerd. De resulterende stroop kan dan zoals TNT in de granaat etc. gegoten worden.

De explosieve kracht van het resulterende mengsel is afhankelijk van de hoeveelheid ammoniumnitraat waarmee het TNT wordt "aangelengd". Men kan tot een verhouding 80% Ammoniumnitraat 20% TNT gaan, maar dan is de explosieve kracht sterk afgenomen. Deze goedkope springstof wordt vaak nog echter in civiele toepassingen gebruikt.

Een Mengsel van 80% TNT en 20% levert de hoogste springkracht (20% groter dan zuiver TNT) doch is voor grootschalige toepassingen te duur wegens het hoge TNT gehalte. Theoretisch zou de explosieve kracht van dit mengsel veel lager liggen dan puur TNT wegens het toevoegen van het minder explosieve ammoniumnitraat, maar doordat het ammoniumnitraat door de aanbreng van extra zuurstof het TNT beter doet ontbranden is de explosieve kracht van dit mengsel hoger dan zuiver TNT.

Een mengsel van 60% TNT en 40% ammoniumnitraat is een ongeveer ideale afweging tussen springkracht en economie in de aanmaak. De springkracht van dit mengsel is ongeveer gelijk aan dat van van puur (en duur) TNT. Op deze manier kan men dus de bestaande TNT voorraad of productie op goedkope wijze met 40% doen toenemen. Zowel de centrale mogendendheden en de geällieeerden gebruikten deze formulering bij voorkeur, indien economische en grondstofoverwegingen dit toelieten.

Amatol is wel een stuk minder stabiel dan TNT op lange termijn. Daarenboven is het gevoelig aan vocht en sterk vochtopnemend. Ook kan het niet in koperen of messing houders worden bewaard omdat het met deze metalen instabiele explosieve verbindingen vormt. Doch deze bezwaren zijn minder erg in oorlogstijden wanneer men kan aannemen dat de springstof relatief snel na de productie zal gebruikt worden. Soms werd het Amatol omgoten door een laagje van puur TNT zodat het amatol van de buitenwereld werd afgeschermd en stabieler werd.

Duitsland gebruikte exact dezelfde samenstelling voor de vulling van granaten, mijnen etc. met de benaming: Füllpulver 60/40 Later in de oorlog toen TNT schaarser in Duitsland werd, ging Duitsland over op de productie van het minder krachtige Füllpulver 40/60 waarin de verhoudingen van de componenten werd omgekeerd.

Ammonal

Ammonal is een springstof, ontwikkeld in Groot-Britannië vanaf 1915, gemaakt van Ammoniumnitraat, TNT en aluminiumpoeder, met eventuele toevoeging van verpoederd houtskool. Ammonal is een verdere "aanlenging" van TNT. Ammonal is relatief minder explosief dan TNT en amatol, doch weer een stuk goedkoper in productie. Ammonal maakt gebruik van de explosieve kracht van tot poeder vermalen aluminium. Aluminum kan onder poedervorm, bij de aanwezigheid van voldoende zuurstof en hoge temperatuur explosief ontbranden. In dit geval werd de zuurstof geleverd door het ammoniumnitraat, in overmaat ten opzichte van het aanwezige TNT, en de hitte gegenereerd door het TNT-ammoniumnitraat mengsel gebruikt om het aluminiumpoeder tot explosie te brengen.

Ammonal brandt gewoon zeer hevig als het in open lucht wordt ontstoken. Het explodeert pas wanneer het in een sterke container (bijvoorbeeld een granaat) of een beperkte ruimte zit ( bv. een mijnkamer). Deze laatste eigenschap maakte het zeer geschikt om als goedkoop explosief in onderaardse mijnen te gebruiken, maar het werd ook als goedkope vulling voor bijvoorbeeld handgranaten gebruikt. Een probleem is wel dat het door de grote hoeveelheid ammoniumnitraat die het bevat zeer wateraantrekkend is en dat de explosieve kracht sterk verminderd indien vochtig. Daarom moest het bij gebruik in mijnen goed waterdicht worden verpakt, meestal in blikken dozen of rubber zakken.

Een typische samenstelling Brits ammonal bevat 58,6 % ammoniumnitraat, 21 % aluminium poeder, 2,4% houtskool en slechts 18% van het dure TNT. (percentages volgens gewicht).

Later zou Duitsland het relatief goedkope ammonal als granaatvulling gebruiken waarvoor het niet zo geschikt was. (zie onder)

Ammonal wordt vandaag nog steeds gebruikt in mijnen en steengroeven.

Cheddiet

Cheddiet is de naam van een aantal met elkaar verwante explosieven die rond 1900 in het stadje Chedde in de Franse Haute Savoie werden ontwikkeld. Het waren mengsels van anorganische chloraten zoals KClO4 en laaggenitreerde aromaten zoals nitrobenzeen of DNT (Dinitrotolueen) die eenvoudiger te maken waren dan TNT, nitrocellulose of nitroglycerine. Er werden tevens nog vetten als castorolie of paraffine toegevoegd als adjuvans. Cheddiet kon vrij eenvoudig en goedkoop worden vervaardigd en was tamelijk stabiel. Het explosief werd veel gebruikt als vulling van handgranaten, maar ook als explosief in steengroeven.

Hexaniet

Hexaniet was een op TNT gebaseerd explosief dat kort na 1900 ontwikkeld werd vanwege het tekort aan TNT. Het werd vooral door de Duitse Kaiserliche Marine gebruikt en omdat het in warme vorm vloeibaar was werd het vooral gebruikt als vulling van torpedo's en zeemijnen. Ook in granaten werd het wel toegepast.
Hexaniet was een mengsel van wisselende verhoudingen (meestal 60%-40%) TNT en HNP (hexanitrodiphenylamine). De explosieve kracht zou zelfs groter zijn dan die van zuiver TNT. Het wordt tegenwoordig als verouderd beschouwd.

Op ammoniumnitraat gebaseerde springstoffen

Naast Amatol en Ammonal die grote hoeveelheden ammoniumnitraat bevatten doch waar het ammoniumnitraat vooral gebruikt werd als "aanlenging" van duur TNT , is er ook een reeks op ammoniumnitraat gebaseerde springstoffen.

Astralit

Astralit is een ammoniumnitraat gebaseeerde springstof die over het algemeen zeer weinig TNT bevat (minder dan 7%), doch onvoldoende explosieve kracht heeft voor militaire toepassingen. Reeds voor de eerste wereldoorlog werd het in Duitsland in civiele toepassingen gebruikt, deze originele astralit preparatie bevatte geen TNT.

Tijdens de eerste wereldoorlog werd het door Duitsland als erzats springstof gebruikt, waarbij er TNT werd toegevoegd ter verhoging van de werking. Een typische samenstelling van militair astralit is: 3% nitroglycerine, 0,5% schietkatoen, 77% ammoniumnitraat, 16% TNT, 3,5% zaagsel.

Astralit werd gebruikt als springstof in granaten etc. Het kan beschouwd worden als het Duitse equivalent van het Britse ammonal, maar waar het Britse ammonal een afgeleide is, door "verdunning" van een TNT gebaseerde springstof, is het Duitse astralit een van ammoniumnitraat afgeleide springstof, krachtiger gemaakt door de toevoeging van TNT.

Donarit

Donarit was een Duitse, op ammoniumnitraat gebaseerde, springstof voor civiele toepassingen (voor de spoorwegbouw). Wegens een tekort een picrinezuur en TNT werd het in Duitsland aangepast voor militaire doeleinden. De samenstelling was: 80% ammoniumnitraat, 12% TNT, 4% roggemeel (!), 4% nitroglycerine.

Donarit kon worden geproduceerd in fabrieken die donarit voor de spoorwegbouw vervaardigden en daarom ingevoerd als granaatvulling in 1914 om het initiële tekort aan Rohrpulver 88 en Füllpulver 60/40 op te vangen. Omdat granaten gevuld met donarit vaak in de loop van het kanon ontploften, werd het reeds in 1915 afgevoerd.

Pikrinezuur en derivaten

Pikrinezuur is de naam van de verbinding trinitrofenol. Pikrinezuur werd waarschijnlijk reeds beschreven in de alchemistische werken van Johann Glauber in 1742. Het werd oorspronkelijk aangemaakt door het nitreren van stoffen zoals dierlijk hoorn, zijde, indigo en bepaalde harsen. Pas in 1841 werd de synthese uitgaande van fenol ontdekt, en kon het op grotere schaal worden aangemaakt.

Het is een citroengele kristallijne explosieve stof. De explosieve kracht is iets groter dan die van TNT, waarmee het verder goed vergelijkbaar is. Het is vrij goed oplosbaar in ethanol, maar minder goed in water. Picrinezuur is op zich stabiel, maar als het helemaal droog is, is het schokgevoelig.

In 1885, patenteerde de Franse chemicus French Eugène Turpin het gebruik van geperst en gegoten picrinezuur als granaatvulling. Door de grote explosieve kracht van het picrinezuur als granaatvulling was het een onmiddelijk succes.

Frankrijk (Melignite, 1887), Groot Britannië (Lyddite, 1888), Duitsland (Ganatfülling C/88, 1888), de Verenigde Staten (Dunnite, invoeringsjaar onduidelijk) en Japan (Shimose) ontwikkelden ongeveer gelijkaardige afgeleide explosieven met formuleringen gebaseerd op picrinezuur en schietkatoen.

het grote nadeel van al deze explosieven was echter dat ze chemisch reageerden met het metaal van de granaat en zo zeer schokgevoelige, instabiele kristallen vormden. Deze nadelen waren reeds vroeg bekend, maar de verwoestende kracht van de Japanse shimose granaten tijdens de Russisch-Japanse oorlog toonden aan dat het een uiterst effectieve granaatvulling was. Tijdens de eerste wereldoorlog werden de verschillende vormen nog gebruikt maar reeds dan werd de instabiliteit ervan als een groot nadeel ervaren en werd het indien mogelijk reeds dor stabielere springstoffen vervangen. Na de eerste wereldoorlog niet meer als militair explosief aangemaakt.

Schade aan het Russische slagschip Orel na de slag bij Tshuschima. Merk op dat de ongepantserde delen van de superstructuur door de Japanse shimose granaten zijn doorzeefd, terwijl de gepanserde geschutstorens bijna intact lijken.
Enlarge
Schade aan het Russische slagschip Orel na de slag bij Tshuschima. Merk op dat de ongepantserde delen van de superstructuur door de Japanse shimose granaten zijn doorzeefd, terwijl de gepanserde geschutstorens bijna intact lijken.


Britse testen rond de eeuwwisseling met lyddite toonden aan dat het een verschrikkelijk wapen was. Bij het vuren van hoogexplosieve granaten op doelschepen bleek dat het door de grote explosieve kracht een enorme uitwerking had op ongepantserde delen van een schip en complete dekken met één granaat kon wegslagen. Ironisch genoeg bleek de grote explosieve kracht van lyddite echter ook een nadeel. bij de inslag van een hoogexplosieve granaat gevuld met lyddite explodeerde dit zo hevig dat de granaat letterlijk tot zeer kleine scherven werd geblazen en er dus weinig tot geen scherfwerking was. Daardoor was de granaat ineffectief tegen zelfs licht pantser. Een granaat gevuld met het veel minder explosieve zwart kruit werd in grote scherven geslagen als de vulling ontplofte bij inslag. Deze scherven konden dan op hun beurt licht pantser doorboren. Daarom gebruikte de Britse marine een mengeling van hoogexplosieve granaten gevuld met lyddite en zwart kruit om het beste van beiden te combineren. De Duitse marine zou voor haar pantserdoorborende granaten zwart kruit blijven gebruiken tot het overging op TNT.

Bij gebruik als vulling in pantserdoorborende granaten was het effect nog slechter: doordat lyddite zo gevoelig was aan schokken, ontplofte het vaak op het moment dat de pantserdoorborende granaat het panster raakte, en dus buiten het eigenlijke doel ontplofte in plaats van nadat het pas door een tijdsontsteker ontplofte nadat de granaat door het pantser was gedrongen. Dit laatste was reeds bij de slag bij Tshuschima gebleken. Uit onderzoek na de slag bleek dat er slechts zeer zelden een Japanse met Shimose gevulde pantserdoorborende granaat correct gefunctioneerd had: de granaten ontploften buiten tegen het pantser in plaats van nadat ze door het pantser waren gedrongen. Doch doordat de Japanse vloot veel hoogexplosieve granaten gebruikte en de ontploffingskracht van de pantserdoorborende granaten zo groot was zelfs zonder het pantser te doorboren, werden de Russische schepen letterlijk aan stukken geschoten wat de ongepantserde delen betrof. Dit had een zo grote werking op het moreel van de scheepsbemanningen en het drijfvermogen dat enkelen zonken door de grote gaten in de romp geslagen, velen zich overgaven vanwege de verschrikking van de granaten op de ongepansterde delen, zichzelf tot zinken brachten, of een gemakkelijke prooi werden voor torpedobootjagers en torpedoboten door het uitschakelen van de lichte bewapening. Doch niet één Russisch schip zou buiten gevecht gesteld worden door een granaattreffer in een gepantserd magazijn, machinekamer of geschutstoren, met andere woorden de pantserdoorborende granaten waren niet effectief. Doch zoals het spreekwoord stelt: "men leert niet uit zijn eigen overwinnningen" en de op pikrinezuur gebaseerde granaten zouden door de meeste mogendheden gebruikt worden tot na de ervaringen bij de slag bij Jutland. Enkel Duitsland had de schade na de slag bij Tshuschima correct ingeschat en zocht naar stabielere vullingen voor hun granaten, op TNT gebaseerd en betere ontstekers zodat granaten pas zouden ontploffen nadat ze het panster doorboorden. Dit zou Duitsland tot en met de slag bij Jutland een enorm voordeel opleveren.

Na de slag bij Jutland werden de pantserdoorborende met lyddite en verwanten gevulde granaten door de meeste marines echter afgevoerd. Voor veldgeschut was dit minder belangrijk: de grotere ontploffingskracht van de van picrinezuur afgeleide vullingen maakte de granaten effectief, aangezien er zelden een echt gepantserd doelwit op het land moest worden aangevallen. Ook kon men moeilijk plots de produktie van op picrinezuur gebaseerde granaatvullingen afschaffen zonder de totale productiecapaciteit van springstoffen in het gedrang te brengen.

Andere Duitse "ersatz" springstoffen

Petrolit

Een Duitse "ersatz" springstof geïntroduceerd gedurende de eerste wereldoorlog, het bevatte vooral Kaliumchloraat (88%) met toevoegingen van nitraten, kerozine en neutrale zouten. Het was een gevaarlijke springstof om te behandelen.

Dinitrobenzol

Deze springstof, bekomen door het nitreren van benzeen was zeer onstabiel en giftig bij productie. Daarom moest het geproduceerd worden in speciaal afgeschermde vaten, waarin de nodige bewerkingen op afstand, mechanisch werden verricht. Vanwege de hoge reactiveit van de verkregen springstof in contact met onder meer metalen, werd deze omgoten door een dunne laag van het veel stabielere Füllpulver 60/40. Omdat het moeilijk tot ontploffing te brengen was, werd er een laag picrinezuur in de bodem van de lading ingegoten als ontstekingsbooster.

Sprengstoff 16

Toen zelfs benzeen in onvoldoende mate beschikbaar was, greep men terug op ammoniumnitraat en TNT. de samenstelling was 20 % TNT, 65% ammoniumnitraat en 10% natronnitraat en 5% Dieyandiamid (vertaling onduidelijk)

verdere Duitse "ersatz" springstoffen

Naarmate de oorlog vorderde werden chemicaliën steeds schaarser in Duitsland en moest men teruggrijpen op minderwaardige granaatvullingen (minder stabiel, minder explosieve kracht). Zo werd geperst nat schietkatoen als granaatvulling gebruikt. Herinner dat schietkatoen te onstabiel was voor een granaatvulling, maar door het nat te houden was de stabiliteit net genoeg om niet al te veel prematuren te veroorzaken.

Ook werd een een ammonalformulering met 72% ammoniumnitraat, 12% TNT en 16% aluminium gebruikt in granaten (ammonal was een goede springstof, doch echter niet erg geschikt als granaatvulling, wegens een relatief lage explosieve kracht en gevoeligheid voor vocht).

Ook werd er veel geëxperimenteerd met springstoffen op basis van perchloraten, maar deze waren hoogst onbevredigend.

Ecrasiet

Ecrasiet is een hoog explosief ontwikkeld door Oostenrijk-Hongarije als granaatvulling. Het is een ammoniumzout.

Kwikfulminaat

Kwikfulminaat is een zeer explosieve stof. Kwikfulminaat wordt verkregen door vermenging van kwikzilver en salpeterzuur met toevoeging van ethanol na de reactie. Kwikfulminaat zeer gevoelig voor schokken, wrijving en compressie. Daardoor is het ongeschikt om als explosief te gebruiken.

Kwikfulminaat is echter een zogenaamde "primaire springstof". Door zijn gevoeligheid wordt het in zeer kleine hoeveelheden gebruikt in slaghoedjes. Door een simpele slag ontploft het en ontsteekt het ofwel rechtstreeks de primaire lading (bijvoorbeeld rookloos kruit) of een zogenaamde boosterlading of secundaire springstof (bijvoorbeeld zwart kruit of Tetryl) die op zijn beurt een stabielere hoofdlading doet detoneren.

Tetryl

Thermiet

Thermiet is geen echte springstof, hoewel de werking ervan wel op een springstof lijkt. Het werd vaak in de vulling van brandbommen gebruikt. Hoewel er verschillende thermiet-reacties mogelijk zijn, is de militaire toepassing gebaseerd op de reactie van aluminiumpoeder en ijzer(III)oxide. Thermiet is enorm moeilijk te ontsteken: het moet op een temperatuur van circa 2000 graden worden gebracht voor het ontsteekt. Dit wordt meestal gedaan door het verbranden van magnesiumpoeder of kaliumpermanganaat. Bij de reactie ontstaan Aluminiumoxide en IJzer.

Eenmaal aangestoken is de verbranding zo fel en heet dat het thermiet zelfs dwars door zwaar pantser brandt. Het is niet te doven. indien men er water op gooit, wordt het water door de hoge temperatuur gedissocieerd in waterstof en zuurstof, opzichzelf een hoog explosief mengsel, dat dan voor een secundaire explosie zorgt.

Thermiet wordt in civiele toepassingen nog gebruikt voor het aan elkaar "lassen" van spoor- en tramrails.


Bron:

  • Wikipedia (diverse talen)
  • D.K. Brown, The Grand Fleet, Warship Design and Development 1906-1922.
  • D.K. Brown, Warrior to Dreadnought, Warship Design and Development 1860-1906.
  • Naval weapons website: http://www.navweaps.com/index_tech/tech-100.htm
  • I. Hogg en L. Thurston, British Weapons and Ammunition, 1914-1918.
  • Marschall, Dictionary of explosives.
  • Muther, Das gerät der Leichten Artillerie vor, in und nach dem Weltkrieg, I zeil Feldgeschüsse
Afkomstig van WO1Wiki NL, de Vrije Encyclopedie. "http://www.forumeerstewereldoorlog.nl/wiki/index.php/Explosieven%2C_overzicht"
Personal tools