Chr. Huygens | Oeuvres XXII

Buskruitmotor

1673


[ 240 ]

    1673.   Manuscript D, p. 327-329.  10 fevr. 1673.

Om altijd een krachtbron tot zijn beschikking te hebben met veel vermogen en die niets kost om te onderhouden, zoals paarden en mensen doen.

[ 241 ]

Nieuwe beweegkracht door middel van buskruit.

    De kracht van buskruit heeft tot dusver slechts gediend voor heel geweldige effecten, zoals van het kanon in de mijnen, en om rotsen te splijten; en hoewel men al lang heeft verlangd dat men de al te grote snelheid en onstuimigheid ervan kon matigen om het aan te wenden voor andere toepassingen, heeft tot dusver niemand voorzover ik weet dit met succes uitgevoerd, althans men heeft geen uitvinding daarvoor zien verschijnen.

    Het is ongeveer 3 maanden geleden dat die welke ik kan voorstellen voor dit effect, mij in gedachten kwam en sinds die tijd heb ik er aan gewerkt om deze te vervolmaken, door verscheidene dingen uit te proberen en talloze experimenten te doen waarvan het succes me tenslotte zo goed voldoet dat ik, ook al zijn ze alleen nog in het klein gedaan, eruit durf te concluderen dat de zaak evenzo in het groot zal slagen, en nog beter, om redenen die men zal zien na de uitleg van de machine.

    Het snelle effect van buskruit wordt door deze uitvinding teruggebracht tot een beweging die te beheersen is, evenals die van een groot gewicht. En ze kan dienen niet alleen voor alle toepassingen waarbij een gewicht wordt gebruikt, maar ook bij het grootste deel van die, waarin men zich bedient van de kracht van mensen of dieren, zodat men ze kan aanwenden om zware stenen omhoog te brengen voor gebouwen, obelisken op te richten, water op te halen voor fonteinen, molens te doen gaan om koren te malen op plaatsen waar men niet de gelegenheid of genoeg ruimte heeft om zich van paarden [>] te bedienen. En deze motor heeft dit voordeel dat hij niets kost om te onderhouden gedurende de tijd dat men hem niet gebruikt.

    Men kan zich ook ervan bedienen als van een heel sterke veer, zodat men met dit middel machines zou kunnen bouwen die kanonskogels zouden werpen, grote pijlen en bommen, misschien met een even grote kracht als die van het kanon en van mortieren. Volgens mijn berekening zelfs met besparing van een groot deel van het buskruit dat men nu gebruikt. En deze machines zouden gemakkelijker te transporteren zijn dan de artillerie van tegenwoordig, omdat in deze uitvinding lichtheid gepaard gaat met kracht.

    Deze laatste bijzonderheid is heel aanmerkelijk en geeft aanleiding om met dit middel nieuwe soorten voertuigen uit te vinden zowel op het water als op het land. En hoewel hoewel het absurd zal lijken, toch schijnt het niet onmogelijk er een te vinden om door de lucht te gaan, daar de grote belemmering voor de kunst van het vliegen tot nu toe is geweest de moeilijkheid zeer lichte machines te bouwen die een zeer sterke beweging kunnen voortbrengen. Maar ik erken dat er nog wel heel wat wetenschap en vindingrijkheid nodig zou zijn om een dergelijke onderneming tot een goed einde te brengen*).

    Om te zeggen tot hoe ver ongeveer de kracht van buskruit in deze uitvinding kan oplopen: Ik vind door berekening gebseerd op experimenten die ik heb gedaan dat een pond


    *)  We hebben [J. A. Vollgraff] deze passage over de "kunst van het vliegen" gepubliceerd in ons artikel van 1929 [...] "Christiaan Huygens, eenige citaten en beschouwingen naar aanleiding van den driehonderdsten gedenkdag zijner geboorte" [...].
[ In: Christiaan Huygens. Internationaal Mathematisch Tijdschrift, vol. 7.]

[ 242 ]

cilinder, zuiger, katrol kruit de kracht zal leveren om 3000 pond te doen stijgen tot een hoogte van minstens 30 voet, waarmee men enigszins het effect van deze nieuwe motor kan inschatten; dat naar ik geloof groter is dan wat het kruit bij gewoon gebruik kan voortbrengen.

    Maar om het nauwkeuriger te weten zal het nodig zijn proefnemingen te doen met een groot volume, die zoals ik al heb gezegd naar alle waarschijnlijkheid naar verhouding nog beter zullen slagen dan degene die ik in het klein heb gedaan.

    De uitvinding bestaat eruit de lucht uit een cilindrische buis als AA te doen gaan, door erbinnen wat buskruit aan te steken, terwijl de zuiger C de ingang van de cilinder afsluit die aan het andere uiteinde gesloten is. Als de lucht er uit is gegaan door een gat dat men ergens in de cilinder maakt en dat zich meteen weer moet sluiten, wordt door het gewicht van de buitenlucht met grote kracht op de zuiger gedrukt, en door middel van het touw DD dat eraan is bevestigd doet hij datgene bewegen waarvoor men hem aanwendt. De onderkant van de cilinder is ook bevestigd aan iets dat stabiel is om niet opgetild te worden door de lucht die van onderen drukt.

    Het is duidelijk dat de buis niet zeer stevig behoeft te zijn om de druk van de lucht te weerstaan, omdat hij door zijn rondheid gewelfd is.

    Als de vlam van het kruit alle lucht uit de cilinder kon verdrijven, zou de kracht van de zuiger om te dalen gelijk zijn aan de druk van een cilinder kwik van dezelfde dikte en van 27½ duim hoogte. Maar ze laat er altijd ongeveer 1/6 van de lucht in achterblijven, wat maakt dat de kracht eerst maar 5/6 is van wat die zou zijn, en vervolgens vermindert in zekere mate, gemakkelijk te bepalen door berekening die men kan herleiden tot een steeds gelijke kracht door middel van een snek zoals in uurwerken.

grote tekening met bijschrift

    [ UB Leiden, ms Hug 2, f164r.]

    In de figuur is te lezen:
slang van leer.

AA dikte van de buis van pleister.
B holte van de zuiger.
CC leer van de zuiger.
DD sponzen om het leer tegen de buis te drukken.
EE plaat om de bovenkant van de sponzen tegen te houden.
FF water op de zuiger.
GG plaat om te beletten dat het water overloopt of springt wanneer het kruit wordt aangestoken.
KK schroef om de zuiger vast te houden wanneer het kruit werkt.
HH  stukken koper bevestigd aan plaat GG om deze op enige afstand van de zuiger te houden, zodat er plaats is voor water.
LL hengsel om het touw vast te maken waarmee de zuiger trekt als hij inslaat. Dit hengsel is bevestigd aan de zuiger langs DD.
M schroef van tin of koper die het kruit bevat, en passend tegen een cirkel van bevochtigd leer PP.

[ 243 ]

OO de lont die gaat door een gat van de lat NN, en eindigt in het kruit.
QQ  twee stukken ijzer, waarvan het bovenste deel drukt op de halve bol van de cilinderkop en het onderste dient om de buis te bevestigen aan het hout van de machine.

[ 244 ]

    Manuscript D, p. 325-326, maart 1673.

Om de buizen te maken.

cilinder, zuiger, uitlaat     Men zou lange en holle cilinders kunnen maken van duigen zoals men tonnen maakt, en ze aan de buiten­kant verbinden met cirkels; maar het is nodig dat de duigen recht zijn, of in elk geval zeer weinig gebogen.

    Verder zou men een holle cilinder van brons of gietijzer kunnen hebben zoals die van een kanon, die men van volmaakte vorm zou maken door hem te laten draaien en vervolgens zou het nodig zijn hem over zijn hele lengte doormidden te delen en een blad tussen de 2 helften aan te brengen, van de breedte van de middellijn van de cilinder. Dit zou dienen om er rondom pleister te vormen en om de vorm te kunnen weghalen, na eerst dit blad te hebben weggetrokken.

cilinder in houder     Men zou in plaats van deze holle cilinder van koper een massieve van pleister kunnen maken met een ijzeren as in het midden of alleen stiften aan de uiteinden, om hem te vervolmaken op de draaibank.

    Rondom deze cilinder, eerst doortrokken met de samenstelling van olie en was [in de marge:  in een pint olie ½ pond was mengen], zou men een holle cilinder van pleister vormen van drie stukkenin de marge:  Het zou misschien beter zijn hem in zijn geheel te vormen, en hem dan door te zagen met een heel dunne zaag; want anders, als men hem in drie stukken maakt, zouden ze kunnen kromtrekken en krimpen, waaraan pleister onderhevig is bij het drogen — (want van 2 zou het lastig zijn de vorm er uit te doen gaan). En na vervolgens deze 3 stukken tot één samengevoegd te hebben, en de verbindingen aan de binnenkant goed glad gemaakt, zou men hem in de hierboven genoemde houten cilinder plaatsen, en tenslotte zou men de lege ruimte er omheen vullen met pleister, om hem er stevig in te houden.

    De kegel van de cilinderkop is te maken van het zelfde pleister, en tegelijk met de cilinder, behalve de schroefdoos voor het kruit; die kan daarna eraan aangebracht worden met pleister of cement.

    De oren onderaan de buis moeten goed vastgemaakt worden, aan de duigen of anders.

zuiger     Deze cilinder met insnijdingen proberen in plaats van de sponzen in de zuiger. Zuigers van brede buizen zullen sterker kunnen worden opgestopt, en zo zullen ze minder water laten doorgaan.

    De uitvinding kan dienen waar men behoefte heeft aan grote kracht en lichtheid tezamen; zoals om te vliegen, wat niet voor onmogelijk gehouden moet worden, hoewel er nog heel wat werk nodig zou zijn om het tot uitvoering te brengen.

[ 245 ]

toepassing     Men kan ook een soort ballista maken, om zich ervan te bedienen in plaats van het kanon, en die zou heel wat gemak­kelijker te transporteren zijn. En eveneens te laden en te spannen zonder mensenwerk, door de kracht van het kruit. En volgens mijn berekening zou er veel minder kruit nodig zijn om die te laden dan voor het kanon. Men verliest niets van de werking van het kruit, maar bij het kanon veel.

    Men zou zich er ook van kunnen bedienen om bommen te werpen.

    Men moet de zuiger moet eerst vastzetten en, na even wachten totdat de lucht in de buis is afgekoeld, daarna laten gaan. Wanneer alle kracht in één klap gebruikt moet worden.

    De machine kan ook dienen om grote lasten te trekken; zoals wanneer men obelisken zou moeten oprichten. Want een enkele zou meer trekken dan 40 paarden, bij een middellijn van 3 voet. Om zware stenen omhoog te brengen. Om water op te halen door toepassing op drukpompen. Om een boot of bootje met heel grote snelheid te doen gaan en wel

details van opstelling

[ 246 ]

groter dan zeilen kunnen doen. Dat zou althans een tijd kunnen helpen.

aandrijving schip     Ik denk dat een staart van hout, flexibel, achter de boot, zoals ik me die heb voorgesteld, en zoals ik geloof dat ze in China gebruiken, goed zou zijn voor dat effect: door deze heen en weer te bewegen door de kracht van deze cilinder.

    As A waarachter de rol B is vastgemaakt met een uiteinde, en deze is nog beweegbaar om zijn middelpunt. Deze rol gaat tussen de stokken CC en DD, die beweegbaar zijn op E; en ze zullen heen en weer gaan wanneer de rol B zal draaien op de as A.

[ Origineel: HUG 2, 162v. Nog 2 tekeningen: HUG 2, 185v.]


[ 248 ]

    Chartae mechanicae f. 88-89.

26 augustus 1673.

Nieuwe beweegkracht door middel van buskruit en lucht.

    Volgens dit manuscript blijkbaar is de beschrijving van de nieuwe motor van Huygens in 1693 gepubliceerd in "Divers ouvrages de Mathematique et de Physique par Messieurs de l'Académie Royale des Sciences".

    Al lange tijd heeft men verlangd de kracht van buskruit te kunnen aanwenden voor andere toepassingen dan die waarvoor deze tot nu toe heeft gediend, die een heel plotseling geweld vereisen, zoals de explosie van het kanon en van het musket en het springen van mijnen. Men zag dat als deze te haastige onstuimigheid gematigd kon worden en teruggebracht tot een meer handelbare kracht, ze nuttig zou worden in al het overige van de

[ 249 ]

mechanica, en zou dienen bij veel gelegenheden waarbij men nu gebruik maakt van de kracht van mensen, van paarden, van de wind en van de andere krachtbronnen die we hebben. Ik heb voor dit effect de machine bedacht die ik hier weergeef, die ik niet voorstel als zijnde in de hoogste 1) volmaaktheid die men zou kunnen verlangen, maar als een uitvinding 2) die na gedeeltelijk geslaagd te zijn, verder ontwikkeld zal kunnen worden en misschien meer vervolmaakt door adviezen van de leden van de Academie nadat ze ingelicht zijn over de proeven die ik al gedaan heb.

buskruitmotor     AA is een holle cilinder, van binnen overal goed glad en van gelijke breedte 3). B is een zuiger bovenin deze cilinder die er 4) kan glijden in de lege ruimte AA. Op de plaatsen CC is de cilinder doorboord met twee openingen, waarvan de middellijn ongeveer ¼ van de middellijn van de cilinder is. Er zijn buizen DD van bevochtigd en soepel leer die stevig [zijn] verbonden aan twee doosjes die deze openingen omgeven. Een van de buizen is hangend weergegeven 5), de andere gestrekt. Onderaan de cilinder is een doosje H dat met een schroefdraad is bevestigd met een cirkel van leer ertussen, om deze opening van de cilinder nauwkeurig af te sluiten. EE zijn de verbindingen die de cilinder beneden vasthouden aan een onderstel waarin hij is ingesloten, maar dat hier niet is weergegeven om de figuur niet ingewikkeld te maken. FF is het touw, vastgemaakt aan de zuiger B, en gaande over de katrol G moet het dienen om datgene te bewegen waarvoor men hem aanwendt.

    Nadat men een beetje water gegoten heeft op de zuiger die boven is vastgezet zodat hij niet eruit kan gaan 6), doet men in de doos H een beetje buskruit, met een stukje Duits lont aangestoken, en men sluit hem goed dicht 7) door middel van de schroefdraad. Het kruit, even daarna wordt aangestoken, vult de cilinder met een vlam, en verdrijft de lucht er uit door


     1)  Het woord "derniere" [hoogste] is niet te vinden in de tekst van "Divers Ouvrages" van 1693.
     2)  Andere lezing, of liever correctie, door een vreemde hand: pensée. Inderdaad is het woord "pensée" [gedachte] gedrukt in de Divers Ouvrages, in plaats van "invention".
     3)  Correctie van de vreemde hand en te lezen [i.p.v. "largeur"] in Divers Ouvrages: "grosseur' [dikte].
     4)  Woord ["y"] weggelaten in Divers Ouvrages.
     5)  We drukken hier af de tekst zoals gecorrigeerd door de vreemde hand voor Divers Ouvrages. Na de woorden "¼ van de middellijn van de cilinder" had Huygens geschreven "en aan twee doosjes die deze openingen omgeven zijn er twee buizen van bevochtigd en soepel leer, stevig verbonden, waarvan de ene hangend is weergegeven".
     6)  In Divers Ouvrages is toegevoegd "du cylindre".
     7)  Correctie en Divers Ouvrages: "on serre bien cette boëte".

[ 250 ]

de leren buizen C en D, die zich strekken en die meteen weer worden gesloten door de buitenlucht. Zodanig dat de cilinder luchtledig blijft of althans voor het grootste deel. Vervolgens wordt de zuiger B door de druk van de lucht die erop weegt gedwongen te dalen, en hij trekt ook aan het touw FF, en aan wat men daaraan heeft willen bevestigen.

    De hoeveelheid van deze druk is bekend en wordt bepaald door de zwaarte van de lucht en door de hoeveelheid 8) van de middellijn van de zuiger; als deze een voet is zal er even veel op geduwd 9) worden als wanneer hij een gewicht droeg van ongeveer 1800 pond, met de veronderstelling dat de cilinder volkomen luchtledig was. Maar dit heb ik tot dusver niet kunnen bewerkstelligen, en zelfs zijn de proeven, in het groot en in het klein, op dit punt niet op dezelfde wijze gelukt.

    In een cilinder van 2½ duim middellijn en 20 duim lengte, met een gewicht van 6 grein aan kruit, is 5/6 deel van de lucht weggestroomd. In een 10) cilinder van dezelfde dikte, maar met een lengte van 44 duim was 36 grein kruit nodig om 4/5 11) van de lucht te verdrijven. En in een cilinder van een voet middellijn en 3½ voet hoog heeft anderhalf drachme*) kruit de helft van de lucht verdreven. En met twee keer zoveel kruit is de lucht nauwelijks beter weggestroomd dan tevoren.

    Nu belet deze lucht die in de cilinder overblijft een groot deel van het effect dat deze machine zou hebben als alle lucht volledig zou wegstromen, zoals gemakkelijk is te begrijpen en zelfs te bepalen door berekening.

    Daarom zou men moeten beproeven welke verhouding tussen de dikte en de hoogte van de cilinder in deze machine de beste is om de meeste leegte te maken met het minste kruit. Want ook al wordt niet de gehele cilinder leeg, de kracht van deze druk heeft toch een groot effect.

    Ze zou kunnen dienen niet alleen om allerlei grote gewichten op te heffen, en water voor fonteinen, maar ook om met veel kracht kanonskogels te werpen of 12) pijlen volgens de manier van de ballista uit de oudheid.

    Bovendien, omdat de cilinder niet zeer stevig behoeft te zijn om de druk van de buitenlucht te weerstaan, want zijn rondheid maakt een soort gewelf, is het zeker dat de gehele machine heel licht gemaakt kan worden, en deze lichtheid zou samen met de grote kracht die ze heeft misschien kunnen dienen voor effecten die men tot nu toe voor onmogelijk heeft gehouden 13).

    Op 22 september 1673 gaf Huygens een beschrijving van zijn motor in een brief aan zijn broer Lodewijk (ons T. VII, p. 356).


     8)  Correctie [van "quantité"] in "grandeur" in het manuscript en in de uitgave van 1693.
     9)  Divers Ouvrages: "pressé" [i.p.v. "poussé"].
    10)  In plaats van "un" heeft men gedrukt "le" in Divers Ouvrages, ongetwijfeld bij vergissing.
    11)  Andere vergissing in Divers Ouvrages: gedrukt is 4/6.
    12)  Divers Ouvrages: "et".
    13)  Divers Ouvrages: "que l'on a tenu impossibles jusqu'a present" [i.p.v. "que jusqu'icy l'on a ..."].
    [ *)  1 drachme = 3,8 g = 60 grein. ]

[ 251 ]

    Manuscript D, p. 330 [HUG 2, 164v].

cilinder in houder     23 dec. 1673.  Proef met de blikken cilinder met een pleisterlaag erin ter dikte van en ½ duim; de middellijn van de holle cilinder was een voet.

    In plaats van twee gaten met slangen van leer waren er 4. De lading kruit was in het begin 1½ drachme 14). De zuiger ging 2 voet omlaag, evenals toen er maar twee openingen waren.

    De tweede keer was er 2 drachme kruit. De zuiger daalde 3 duim meer.

    De 3e keer was er 2½ drachme kruit. De cilinder [zuiger] daalde niet meer, en nauwelijks zoveel als de vorige keer.

    Bij het terugtrekken van de zuiger nam ik waar dat er een kracht van 400 pond en meer nodig was, om hem te doen beginnen met glijden. Waaruit ik opmaak dat de buis onderaan nauwer was dan bovenin en dat de zuiger daarom niet daalde zoals hij zou doen in een buis van gelijke breedte. Zodat als alles goed gemaakt was en de zuiger met vlas, en de slangen zodanig dat daardoor geen lucht binnenkwam, de uitvinding blijkbaar in het groot zou slagen zoals in het klein. Maar het zou vrij moeilijk zijn een metalen cilinder te maken van overal gelijke breedte, en goed glad.


    14)  Een drachme is een achtste van een ons [1 ons was ca. 30 g] (zoals ook op p. 220 van T. XXI vermeld). Drachme en 'gros' zijn gelijkwaardig: zie noot 24 van p. 258 [over een bol die vanzelf de lucht in zou gaan (1678), met fig.].  [<]




1678


[ 256 ]

motor, bolvormig, klep, slang omlaag

    Manuscript E, p. 133, 30 augustus 1678.
Om water op te halen door middel van buskruit. Door de lucht uit een gewelfde ruimte te doen gaan, zoals bij mijn machine, en daar vandaan een buis in het water te laten zakken, dat zou worden aangetrokken tot op 31 voet als de ruimte volmaakt luchtledig was; maar tot 20 of 25 zelfs wanneer er een gedeelte zou blijven. Verhinderen dat een plotseling onstuimig binnendringen van het water lucht*) maakt.
    In de figuur is te lezen het woord 'soupape' [klep].

    Dit water zou door zijn val ander water kunnen ophalen, of dienen voor bewegingen die men zou willen.

    Het is nodig dat de gewelfde ruimte veel groter is dan de hoeveelheid water die men er elke keer wil ophalen.


    *)  "Lucht" betekent hier "waterdamp". zie b.v. T. XIX, p. 212, regels 16-18 ["dat een klein gedeelte van de dampen ... zich in lucht omzette of althans die elastische hoedanigheid verkreeg"].


[ 266 ]

motor met 2 katrollen, motor met horizontale cilinder

    Manuscript E, p. 144 (de datum 11 sept. - 1678 - op p. 145).
Voorstelling van een buskruitmotor, of liever van twee buskruitmotoren, bestemd om lasten op te hijsen.



    [ Brief van 24 mei 1684 aan Vegelin van Claerbergen (X, 733):
Met een vingerhoed buskruit kon 1600 pond 5 voet opgetild worden, gelijkmatig; en 4 of 5 lakeien die Colbert aan het touw liet trekken werden heel gemakkelijk opgeheven in de lucht. Maar het probleem is hoe de kracht voortdurend vernieuwd kan worden, en omdat er geschiktere bewegers bestaan (zoals wind en stromend water) ziet hij er niet veel in de uitvinding te perfectioneren.
Vegelin kreeg de gevraagde tekening (zie p. 735), maar in ruil daarvoor wilde Huygens wel weten of er vorderingen werden gemaakt. De tekening was gevraagd voor iemand die een idee had om graan te malen met behulp van buskruit (VIII, 483), waarover meer in een noot van IX, 78 die verwijst naar 'Ad majorem Dei gloriam', p. 516-523 in Nouvelles de la republique des lettres, mei 1687.
Zie daar ook een toestel van Denis Papin: 1688, p. 992-1001, die aan het eind schrijft dat hij het was die de proef met Huygens' toestel voor Colbert uitvoerde.  Papin over het nut van grote buizen: 1688, p. 1308 en nog 1689, p. 219 over een 'pressoir'.

Over de werking van zijn buskruitmotor schrijft Chr. Huygens op 25 okt. 1687 (X, 737) aan het eind van zijn brief aan Vegelin: "ik til slechts de lucht op, die daarna met zijn druk laat bewegen wat men wil".]




Home | Huygens | XXII | Buskruitmotor (top)