Das glaube ich nicht
Der kann keine Nüsse knacken, der hohle Zähne hat“, sagt ein Sprichwort. Es muß also früher üblich gewesen sein, Nüsse aufzubeißen. Die Autorin eines Hamburger Ausstellungskatalogs über erzgebirgische Nußknakker vermutete, daß in anderen Ländern noch heute Nüsse traditionell mit den Zähnen geknackt werden, und schloß daraus allen Ernstes, daß „bei den vielen ausländischen Mitbürgern in Hamburg sich dies bei dem einen oder anderen Gebiß als Beschädigung nachweisen lassen müßte“. Ihre Umfrage bei den Zahnärzten der Region blieb aber ohne Ergebnis: keine „Zahnschäden durch Nußbiß“ in der Praxis. Walnüsse lassen sich auch paarweise in der Hand zerdrücken. Dabei bleibt in der Regel eine Nuß heil, nur die andere wird zerquetscht. Die Methode versagt allerdings bei den härteren Haselnüssen. Für die braucht der Mensch Werkzeuge.
Nußknacker-Zangen: Wie die meisten Zangen bestehen sie aus zwei gelenkig verbundenen einarmigen Hebeln: Der Kraftarm (Länge l) für die Hand und der Lastarm (Länge x) an der Nuß liegen auf derselben Seite des Drehpunkts. Seit meiner Kindheit kenne ich den „Wende-Nußknacker“ (Nr. 1 im Bild oben). Er hat für Walnüsse eine breite und – gewendet – für Haselnüsse eine schmale Nische, die näher am Drehpunkt liegt.
Nach dem Hebelgesetz ist die Kraft P an der Nuß um den Faktor l/x größer als die Kraft F, die man am Griff aufbringen muß. Mit l = 14 cm und x = 3,5 cm für die großen beziehungsweise x = 1,5 cm für die kleinen Nüsse ist die Verstärkung für die harten Haselnüsse größer (l/x = 9) als für Walnüsse (l/x = 4) und gleicht den Härteunterschied aus. Ein wichtiges Konstruktionsmerkmal ist das stählerne Hemmblättchen zwischen den beiden Gelenken als Anschlag für die Zangenhebel, das sowohl das Zerquetschen der Nüsse als auch Quetschungen der Hände verhindert. Der weit verbreitete „Zweifach-Nußknacker“ (Nr. 2) hat ähnliche Eigenschaften, aber keinen quetschsicheren Anschlag. Hat er gar Längsrillen anstelle der Zähnung, läßt sich mit ihm keine Mandel oder Paranuß hochkant knacken.
Besonders brauchbar finde ich eine neue Konstruktion, den „Becher-Nuß-knacker“ (Nr. 3), in dessen geteilten, mit einem Scharnier am äußersten Ende versehenen Becher die Nüsse je nach Größe verschieden tief hineinfallen. Der Becher wird durch eine Druckfeder um nicht mehr als zehn Grad geöffnet. Beim Knacken der Nuß läßt sich deshalb die Nußschale nur wenige Millimeter eindrücken – nicht mehr als nötig. Deckt man den Becher mit der Hand ab, um zu verhindern, daß Nußschalen durch die Gegend springen, verringert eine Abschrägung der inneren Backen des Bechers die Quetschgefahr für die aufgelegte Hand.
Eine lustige Designervariante ist der „Männlein-Knacker“ (Nr. 4). Er bewährt sich bei Walnüssen, deren Schale man vorsichtig in viele kleine Trümmer zerlegt, wenn man eine große Ausbeute an heilen Nußkernhälften oder ausnahmsweise ganze Walnußkerne gewinnen möchte. Seine stumpfen Zähne können glatte, runde Nüsse, zum Beispiel Pecanüsse, nur schwer festhalten, die sowieso nicht in ganzer Länge in die Öffnung zwischen die beiden Backen passen. Wenn er erst einmal gefaßt hat, knackt er mit Leichtigkeit auch Haselnüsse.
Eine meiner Favoritinnen unter den Nußknacker-Zangen ist ein Werkzeug, das gar nicht für diese Aufgabe vorgesehen ist: eine ganz gewöhnliche Rohrzange. So wie sie Rohre unterschiedlichsten Durchmessers fest in den Griff bekommt, paßt sich die Rohrzange den unterschiedlichen Größen von Nüssen an. Ein Vorteil sind ihre langen Handgriffe, die die Kraft der Hand erheblich verstärken und durch den langen Weg der Hand die Kraft auf die Nuß kontrollierbar machen. Leider sind Rohrzangen zum Nüsseknacken schwer und unhandlich.
Pressen zum Nüsseknacken: Größere Kraft als mit Zangen läßt sich mit Hebelpressen und Schraubenpressen ausüben. Eine doppelte Hebelpresse (Nr. 5) vom Anfang dieses Jahrhunderts schickte mir Adolf Heidenreich aus seiner Sammlung historischer und kunstvoll gestalteter Nußknacker. In der Nachbarschaft der Lage, in der die drei Gelenke A, B und D in einer Geraden liegen (sonst wird’s zu kompliziert), folgt aus dem Hebelgesetz: P/F = b/x Ÿ r/a
Der Abstand x ist von der Größe der Nuß abhängig, das Längenverhältnis a/b ist durch die jeweilige Konstruktion vorgegeben. Je kleiner es ist, desto leichter wird das Knacken, um so länger aber der Weg des Handhebels. Am Originalknakker des Sammlers Heidenreich mißt man a = 2,8 cm, b = 10 cm, r = 16 cm, während x, wie man an der Zähnung der Hebel erkennt, zwischen 2 cm und 6 cm liegen kann. Das Verstärkungsverhältnis P/F liegt rechnerisch etwa zwischen 9 für große und 29 für kleine Nüsse.
Am wirkungsvollsten als Nußknakker, aber auch am langsamsten im Gebrauch, sind Schraubenpressen. Als Holzschrauben (Nr. 6) findet man sie auf den Weihnachtsmärkten. Das Holz darf nicht zu weich sein, weil die großen Kräfte in Achsenrichtung leicht das Gewinde zerstören. Stabilere Schraubennußknakker bestehen daher aus Metall.
Die Schraube hebt oder senkt sich bei einer vollen Drehung um 2p im Bogenmaß (oder 360 Grad) um die Ganghöhe h. Zum Drehen der Schraube übt die Hand am Handgriff vom Radius R durch zwei entgegengesetzt gleiche Kräfte F das Drehmoment M = 2RF aus. Vernachlässigt man die Reibung in den Gewindegängen – wenn sie gut geschmiert sind -, ist die Arbeit 2pM des Drehmoments bei einer vollen Umdrehung gleich der Arbeit der axialen Kraft an der Nuß bei der Verschiebung der Schraube um die Ganghöhe. Daraus folgt P/F = 4 p R/h.
Bei einer üblichen Holzschraube mißt man R = 1,2 cm und h = 0,5 cm, was den Faktor P/F = 30 liefert. Ein Metallschrauben-Nußknacker kommt leicht auf den Faktor 300. Den Vorteil bekommt man nicht geschenkt, die Erleichterung muß man sich durch langwieriges Schrauben erarbeiten.
Am Schrauben-Nußknacker läßt sich ein Phänomen beobachten, das ebenso für Schrauben als Befestigungselemente typisch ist. Warum läßt sich eine Schraube zwar hineindrehen, aber nicht herausziehen? Verantwortlich dafür ist ein Selbstsperrmechanismus, der schon bei geringer Reibung im Gewinde wirksam wird, wenn die Steigung der Schraube klein genug ist.
Die Nußknacker-Kugel: Dieses formschöne Designer-Objekt (Nr. 8) aus hartem Holz eignet sich für Nüsse der Größe und der Härte einer Walnuß. Der Nußknacker besteht aus zwei spiegelgleichen Hälften, die sich gegeneinander um die zentrale Achse senkrecht zur Spiegelebene drehen lassen. Zwischen den beiden Hälften läuft rund um den Äquator ein keilförmiger Zwischenraum, in dem in einer Nische die Nuß liegt. Beim Drehen in passender Richtung verengt sich der Keil, und die Nuß wird, nach dem Wunsch des Erfinders, durch Keilwirkung zerdrückt.
Nach den Angaben auf einem mitgelieferten Prospekt soll der Benutzer in der Lage sein, die beiden Hälften mit einem Drehmoment M = 5 Nm (Newtonmeter) gegeneinander zu drehen und dabei auf die Nuß die Druckkraft P = 2500 N (Newton) – eine Vierteltonne! – auszuüben. Beide Zahlen sind gewaltig übertrieben. Mit diesem schönen Gerät, das sich angenehm anfaßt, läßt sich mit etwas Mühe eine Walnuß knacken, die ungefähr bei 300 N ihren Widerstand aufgibt.
Erstens kann der Benutzer kein so großes Drehmoment M erzeugen, da Kräfte von der Hand nur durch die Haftung an der Oberfläche der polierten Holzkugel übertragen werden. Zweitens haben die Verfasser des Prospekts bei der Abschätzung der Druckkraft P die gleichzeitig mit ihr entstehende Gleitreibungskraft T zwischen der bewegten Hälfte des Nußknackers und der Nuß vergessen. T ist zwar wesentlich kleiner als P, aber sie trägt bei kleinem Keilwinkel nahezu voll zum Drehmoment M bei, während die Druckkraft P nur einen kleinen Beitrag zu M (proportional zum Sinus des halben Keilwinkels) leistet.
Welche Kraft P übt der Nußknacker auf die Nuß aus, wenn seine beiden Hälften mit dem Drehmoment M gegeneinander gedreht werden? Durch die Verengung des Keils wächst die Kraft P. Sie weckt die Gleitreibungskraft T, die beim Kontakt trockener, fester Oberflächen proportional zur Druckkraft angenommen wird: T = m P. Der Gleitreibungskoeffizient m ist eine von der Oberflächenbeschaffenheit abhängige Zahl, bei glattem Holz liegt sie etwa zwischen 0,1 und 0,2. Die genaue Zahl müßte man experimentell ermitteln.
In die Figur eingezeichnet sind die Kräfte P und T, die der linke, bewegte Teil des Nußknackers senkrecht beziehungsweise parallel zur Wand auf die im rechten Teil ruhende Nuß ausübt; a ist der halbe Öffnungswinkel des Keils. Das Drehmoment beider Kräfte ist dem Drehmoment M gleich, das die Hände aufbringen. Greifen die Kräfte an der Nuß im Abstand b von der Drehachse an, gilt M = b (Psina + Tcosa). Für die Nußknacker-Kugel ist a = 0,07 im Bogenmaß (oder 4,1 Grad). Dafür gilt genau cosa = 1,00 und sina = a (im Bogenmaß). Der Nußknacker drückt daher auf die Nuß mit der Kraft p = M/ b(a + m ).
Setzen wir b = 4 cm ein und nehmen an, daß der Benutzer des Nußknackers das Moment M = 2 Nm aufbringen kann, errechnet sich bei nicht zu großer Reibung (m = 0,1) die Kraft P = 294 N. Sie reicht, wie schon gesagt, gerade aus, eine durchschnittlich harte Walnuß zu knacken.
Der „Crackerjack“: Dieses Gerät (Nr. 7) ist eigentlich eine Nußknackerpresse, aber in Zangenform. Ich zitiere aus dem Katalog des Versandhauses von Liebhabergeräten, Manufactum, Seite 36: „Gegen echte Härtefälle und makadamisierte Nüsse: Nachrüstung! Seit Jahren sind auf diesen Seiten die Geräte versammelt, die wir gegen die Tükke des Objekts im allgemeinen und die der getränkeabfüllenden und nüssezüchtenden Gewerbe im besonderen aufzubieten haben. Nun hat die Gegenseite mit der Makadamia eine Nuß auf den Markt geworfen an deren banktresor-ähnlicher Widerständigkeit sowohl die Nußknacker als auch die Nerven der zum Kauf verführten Opfer zuschanden werden. Daß diese Züchtung nicht frei von Bosheit ist, erkennt der Eingeweihte übrigens schon an dem Hohn, der sich in ihrem Namen verbirgt. John MacAdam war ein schottischer Wegebauinspektor des 18. Jahrhunderts, dem die Welt die Straßenbefestigung mittels Schotter, Teer und Asphalt zu verdanken hat. Etwas zu ,makadamisieren` heißt seither, es quasi unzerstörbar zu machen, was bei Straßen ja wohl sinnvoll, bei Nüssen aber boshaft ist. Indes: Wo die Heimtücke am größten, da wächst das Rettende auch. Hier heißt es ,Crackerjack‘ und kommt, ebenso wie John MacAdam, aus Schottland.“
Der empfindlichste Teil des Zahnstangen-Antriebs, die Kupplung, verbirgt sich hinter dem Edelstahlgehäuse. Solange die Zange nicht betätigt wird, ist die Zahnstange frei und läßt sich in ihrer Führung (gegen den Reibungswiderstand) in beide Richtungen bewegen und so in Grenzen der unterschiedlichen Größe von Nüssen anpassen. Zieht man den Zangenhebel an, wird er durch die bewegliche Kupplung in die Zahnstange eingekuppelt und schiebt sie ein kleines Stück vorwärts. Bei erneuter Freigabe des Zangenhebels zum Nachfassen löst eine Zugfeder die Kupplung wieder, und so fort. Im eingekuppelten Zustand bewegt sich die Zahnstange um 3,3 mm, während der gleichzeitige Weg des Angriffspunkts der Kraft am Zangenhebel etwa 3,5 cm beträgt. Das entspricht einem Untersetzungsverhältnis von 10 zu 1. Also ist der „Crackerjack“ doch nicht so kräftig, wie die Verfasser des Katalogs in ihrer Begeisterung behaupten. Er ist gut für Haselnüsse und für mäßig große Walnüsse, die in sein „Maul“ passen.
Die Kraft läßt sich gut kontrollieren, die Ausbeute an heilen Walnußhälften ist daher beachtlich. Sogar Mandeln lassen sich trotz ihrer dicken Schale bequem mit ihm spalten. Leider muß man dabei aufpassen, daß man sich nicht die Finger quetscht, wie ich aus leidvoller Erfahrung weiß.
Da beim Lösen der Kupplung zum Nachfassen keine Sperre verhindert, daß die Zahnstange zurückgeschoben wird, lassen sich mit dem „Crackerjack“ keine elastischen Nüsse knacken, deren Schale mehr als drei Millimeter nachgibt, ehe sie bricht. Übrigens: Der Crakkerjack ist daher auch nicht als Daumenschraube geeignet.
Stand der Technik: Aufgabe eines Nußknackers ist es, aus der harten Schale den Kern möglichst unversehrt zu bergen. Für die Schalen gibt es keine Verwendung, abgesehen für Spielereien und kunstgewerbliche Artikel.
Alle bekannten Nußknacker zerdrücken die Nußschale nach innen, was sicher nicht vernünftig ist, weil der begehrte Kern in Gefahr kommt. Da hat selbst das Eichhörnchen, das Haselnüsse und Walnüsse aufsprengt, indem es die Zähne des Unterkiefers als Keil benutzt, eine überlegene Technik. Die besseren der bekannten Nußknacker verstärken die Kraft der Hand so weit, daß die Kraft auf die Nuß vorsichtig dosiert werden kann.
Wenn man die kontrollierte Zertrümmerung der Schale als Lösung der Aufgabe ansieht, verdienen einige Nußknacker das Prädikat „zufriedenstellend“. Anderenfalls kommt man zu dem Ergebnis: Der ideale Nußknacker muß noch erfunden werden.
Wolfgang Bürger
