Alfred Nobel - uitvinder van het  nitroglycerine - nitrocellulose kruit

Voortdrijvende ladingen
Toepassing van nitroglycerine in granaten was niet mogelijk omdat deze stof te schokgevoelig en te brisant was. Daar kwam verbetering in toen Alfred Nobel in 1867 het nitroglycerine nitrocellulose kruit uitvond. Hij 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.

Vormgeving van de granaten
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. 

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

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)