Titel: | Gleichzeitige Entzündung von Minen. |
Fundstelle: | Band 225, Jahrgang 1877, S. 507 |
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Gleichzeitige Entzündung von Minen.
Abbot, über die gleichzeitige Entzündung von Minen.
In einem im April 1876 in dem Essayons
Club des Ingenieur-Corps und vor der National
Academy of Sciences gehaltenen Vortrage hat der Ingenieurmajor Henry L. Abbot die theoretischen Grundlagen dafür zu geben
gesucht, wie die verschiedenen gleichzeitig zu entzündenden Minen oder Zünder in
einer größern Mine unter einander zu verbinden und in den Stromkreis einzuschalten
sind, wenn man mit der vorhandenen Batterie oder einem Magnetinductor die möglichst
größte Zahl gleichzeitig entzünden will. Bedeutet E die
verfügbare elektromotorische Kraft in Volta'schen Einheiten, R den innern Widerstand in Ohms, C den zum
Entzünden einer der in
Reihen hinter einander verbundenen Gruppen von Zündern nöthigen Strom in Weber'schen
Einh., bei gleichem Widerstande in jeder Gruppe, L den
Widerstand der Hauptzuleitungsdrähte, F den Widerstand
eines Zünders im Augenblicke des Zündens, also mit Einschluß des
Widerstandszuwachses durch das Erhitzen des Drahtes und der örtlichen Verbindungen,
N die Gesammtzahl der zugleich entzündbaren Zünder,
n die Zahl der Zünder in einer Gruppe, (N; n) die Zahl der Gruppen, so findet man aus dem
Ohm'schen Gesetze
1) C(N :
n) = E : [R + L + n {F : (N :)}]
und hieraus durch Differentiation von N nach n die Gleichungen:
2) n = E/(2FC), 3) N = E²/4FC²(R + L) und 4) N/n = E/2C(R +L).
Je mehr man nun L der Null nähert, desto mehr wird N : n = (1 : 2C) (E : R), und da E und R proportional der Zahl der reihenweis verbundenen
Elemente wächst, so wird bei solcher Verbindung die Gruppirung der Zünder unabhängig
von der Elementenzahl, d.h. die passende Anzahl von Gruppen in Zweigleitungen ist
constant, wie viel Elemente auch reihenweis verbunden sein mögen. Hiernach läge
hinsichtlich der Gruppenzahl der Werth einer bestimmten Art von Elementen in dem
Werthe des Quotienten E : R
für 1 Element.
Nach 2 ist aber n proportional E, d.h. der Zahl der reihenweis verbundenen Elemente; zugleich ist auch
der Werth bestimmter Elemente proportional der elektromotorischen Kraft eines
Elementes.
Bei der Wahl der Batterie für eine große Sprengung kommt nach 3 der Werth E² : R für ein
Element in Frage. Bedeutet K den Preis eines Elementes
und M die verhältnißmäßige Zweckmäßigkeit im Gebrauch
(Oekonomie), so gibt der Ausdruck E²M : RK den Werth bestimmter
Elemente.
Verbindet man die Elemente so, daß y in einer Gruppe
neben einander und x reihenweis hinter einander liegen,
so geht bei L = 0 Gleichung 3 über in N = (1 : 4 C²F) (x²e² : (xr : y) = (1 : 4 C²F) (e² : r) xy, wenn e und r Kraft und Widerstand
eines Elementes bezeichnen. Also ändert sich N mit der
Anordnung der Elemente nicht, nur darf nach 3 niemals (xe : 2nF) < C werden. In der Praxis richtet sich die Zahl der reihenweis gruppirten
Elemente nach der Zahl der Zünder, welche paffend zu Gruppen verbunden werden
können, die Zahl der neben einander in einer Gruppe liegenden Elemente hängt ab von
der in jeder Zweigleitung liegenden Gruppenzahl. Für große Sprengungen ergibt sich
daraus natürlich die Theilung der Batterie in getrennte Stromkreise, die
gleichzeitig geschlossen werden müssen. Aus 2 und 4 findet sich x = 2FCn : e und y = 2CxrN : (xen –
2CLN). Die letztere dieser Gleichungen läßt den
großen Verlust erkennen für den Fall, wo L nicht = 0
gewählt wird.
Bei der Wahl der Zünder ist F und C maßgebend. Ueber C können nur geschickte
Versuche aufklären. Abbot beschreibt seine Vorkehrungen
zu solchen Versuchen, bei denen zugleich die Zunahme des Widerstandes mit der
steigenden Temperatur beobachtet wird, und gibt die Zahlenwerthe für 4 verschiedene
Zünder, bei denen C zwischen 0,45 und 0,28 liegt und der
Widerstand F bei der Entzündung zwischen 0,82 und 2,01
liegt und um etwa 0,1 größer ist, als kalt.
Ein Strom, welcher kräftig genug ist, um bei reihenweis verbundenen Zündern 2 Zünder
sicher zu entzünden, pflegt bei sorgfältiger Verbindung auch irgend welche größere
Anzahl zu entzünden; wenn aber auch ein Strom verwendet wird, welcher den feinen
Draht abbrennt, so versagen doch gewöhnlich mehrere Zünder. Mit Rücksicht darauf sollte anstatt
der obigen Zahlen 0,45 und 0,28 für C nicht weniger als
1,5 und 0,67 genommen werden.
Bei n = 1 wird offenbar der empfindlichste Zünder
explodiren, sobald der eben hinreichende Strom ihn durchläuft, beim Explodiren aber
den Strom in den andern verstärken, so daß nun einige von diesen explodiren. Dieser
zur Entzündung eines einzigen Zünders ausreichende schwächste Strom wird also eine
Explosion ähnlich einem knatternden Flintenfeuer veranlassen. Auf diesen Fall paffen
die obigen Formeln 2 bis 4 nicht, da in ihnen n nicht
willkürlich ist. Dagegen liefert 1 für n = 1. den Werth
5) N = (E – FC)/C(R +L), und hierin kann C beziehentlich 0,45 oder 0,28 sein. Auch bei Anordnung
in einer einzigen Reihe (N : n = 1) gelten obige Formeln nicht; wohl aber erhält man dann aus 1 die
Zahl der zu entzündenden Zünder 6) n = (E – C(R + L))/CF; dabei hätte man jedoch C
bezieh. 1,5 oder 0,67 zu nehmen, d.h. den auf zwei oder mehr Zünder bezüglichen
Werth. Wenn diese Anordnung die beste ist, muß in Gleichung 4 N : n = 1 werden. Im vorhergehenden Falle ist,
weil verschiedene Werthe von C benutzt werden, es immer
gut, die beiden aus 3 und 5 fließenden Werthe für N vor
der Entscheidung über die Gruppirung zu vergleichen. Bei Verwendung des stärkern
Stromes werden aber die Explosionen wahrscheinlich gleichzeitiger ausfallen.
Ein Versuch mit 5 Reihen zu je 6 Zündern bestätigte durch ganz gleichzeitiges
Explodiren der 30 Zünder die Angaben der Formeln 2 bis 4; die Stromstärke in jedem
Zünder war 1,32, während C = 1,33 bestimmt worden war.
Aehnliches ergab ein zweiter ähnlicher Versuch mit 9 Reihen zu 4 Zündern, bei 0,67
Stromstärke. Bei einem andern Versuche lieferte (6) n =
12; in den ausgewählten Zündern war aber der Widerstand etwas unter dem Mittel,
daher wurden 13 eingeschaltet und alle explodirten gleichzeitig; die Stromstärke in
jedem war 1,30. Als 17 genommen wurden, explodirten 7 und 10 versagten. Endlich
konnten nach 5 in einfachem Stromkreise 26 Zünder abgefeuert werden, mit einer
Stromstärke von 0,45 in jedem; dies ging in der That, der Ton der Explosion war aber
etwas gedehnt; bei Einschaltung von 35 explodirte keiner, bei 34 nur 3, und bei
einer dritten Stromschließung der Rest in verlängerter Salve, als Zeichen, daß von
der Batterie zu viel verlangt worden war.
Den Schluß des Vortrages bilden einige Zahlenangaben über die Verwendung eines
Magnetinductors. (Nach dem Journal of the Telegraph, October 1876 S. 310 und 326. Vgl. auch Telegraphic
Journal, December 1876 S. 330.)
E–e.