Ballistik (eBook)

Theorie und Praxis

Beat P. Kneubuehl (Autor)

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2022 | 2. Aufl. 2022
XXXIII, 507 Seiten
Springer Berlin Heidelberg (Verlag)
978-3-662-64793-6 (ISBN)

Infos

Die vorliegende 2. Auflage wurde vollständig durchgesehen, aktualisiert und mit einigen Ergänzungen versehen sowie mit einem Kapitel über 'Ballistische Messtechnik' erweitert. Sie bietet weiterhin eine umfassende Darstellung der Ballistik mit engem Bezug zur Praxis. Sie beschreibt die Grundlagen und Rechenmodelle in den vier Hauptgebieten der Ballistik mit vielen Fakten, Hinweisen und Beispielen aus der jahrzehntelangen großen Erfahrung des Autors.

Innenballistik: Explosivstoffe (Zünd- und Treibmittel), Berechnungsverfahren des Gasdruckes und der Geschwindigkeit von Geschossen und Raketen, Möglichkeiten der Projektilbeschleunigung, Beschleunigung von Splittern.
Abgangsballistik: Ereignisse, die das Geschoss beim Verlassen der Mündung begleiten, Ausströmen der Pulvergase, Auswirkungen auf den Schützen oder den Waffenträger, Grundlage für die Schussentfernungsbestimmung in Kriminalistik und Rechtsmedizin.
Außenballistik: Kräfte, die auf das Geschoss einwirken, Beschreibung der Rechenmodelle zur Bestimmung von Flugbahnen, Lösungen des Randwertproblems, Theorie der gyroskopischen Stabilisierung von Geschossen, aerodynamischen Optimierung von Flugkörpern.
Endballistik: Die Wechselwirkung eines Geschosses mit vielen Materialien, neu auch mit Glas und Keramik, Zusammenstellung experimentell ermittelter Fakten und Daten, Probleme der Prüfung von ballistischem Schutz, ausführliche Darstellung des Abprallens von Geschossen, dem speziell in der Forensik große Bedeutung zukommt.
Ballistische Anwendungen: in der Kriminalistik, bei Sicherheitsfragen und -problemen auf Schießplätzen und in Schießanlagen, neu die Berechnung der Außenballistik von Schrotgarben in ihrer ganzen Ausdehnung.
Ballistische Messtechnik: Grundzüge der Messtechnik für Geschwindigkeit, Druck und Flugverhalten von Geschossen, bildgebende Verfahren, historische Messkonzepte.

Dr. sc. forens. Beat P. Kneubuehl, Diplom-Mathematiker, arbeitete 33 Jahre lang als Leiter der wissenschaftlichen Stabsstelle Ballistik im Erprobungszentrum Ballistik, Waffen und Munition des Schweizer Verteidigungsministeriums. Er entwickelte nicht nur die maßgebenden ballistischen Computerprogramme, sondern war auch sehr oft in leitenden Funktionen bei Versuchen aller Kaliber auf den Schießplätzen anwesend. In verschiedenen Gremien der europäischen Normenorganisation (CEN) und der NATO widmete er sich den Problemen des ballistischen Schutzes und der Wirkung von Geschossen. Nach der Promotion zum Doktor der Forensischen Wissenschaften wurde die kriminalistische Ballistik zu einem weiteren Schwerpunkt seiner Tätigkeit. Von ihm ist im Springer-Verlag bereits das Standardwerk 'Wundballistik, Grundlagen und Anwendungen' erschienen.

Inhalt

Vorwort zur 1. Auflage 5
Vorwort zur 2. Auflage 7
Inhaltsübersicht 8
Inhaltsverzeichnis 10
Verzeichnis der Formelzeichen 23
Umrechnung von Einheiten 31
1 Einführung 32
2 Physikalische Grundlagen 36
2.1 Bezugs- und Maßsysteme, Notation 36
2.2 Mechanik 37
2.2.1 Kinematik, lineare Bewegungen 37
2.2.2 Masse, Impuls, Kraft 40
2.2.3 Arbeit und Energie 41
2.2.4 Drehbewegungen 43
2.2.5 Erhaltungssätze 45
2.2.6 Bewegungsgleichungen 46
2.2.6.1 Allgemeines 46
2.2.6.2 Das Prinzip von D’ALEMBERT 46
2.2.6.3 Flugbahnen im Vakuum 46
2.2.6.4 Wegabhängigkeit 48
2.2.6.5 Die Bewegung im Zentralfeld 48
2.2.7 Beschleunigungen im rotierenden Bezugssystem 52
2.2.7.1 Die Zentrifugalbeschleunigung 52
2.2.7.2 Die Coriolisbeschleunigung 53
2.2.8 Bewegungen starrer Körper 54
2.2.8.1 Bewegungszerlegung 54
2.2.8.2 Der Trägheitstensor 54
2.2.8.3 Der freie symmetrische Kreisel 56
2.2.8.4 Der schwere symmetrische Kreisel 56
2.3 Fluiddynamik 58
2.3.1 Allgemeines 58
2.3.2 Thermodynamische Grundbegriffe 58
2.3.2.1 Die Temperatur 58
2.3.2.2 Temperatur und Wärme 59
2.3.2.3 Aggregatzustände 59
2.3.2.4 Die Zustandsgleichung der Gase 60
2.3.2.5 Wärme, Arbeit und innere Energie 60
2.3.3 Materieeigenschaften 62
2.3.3.1 Dichte, Kompressibilität 62
2.3.3.2 Zähigkeit 62
2.3.3.3 Schallgeschwindigkeit 63
2.3.3.4 Ausbreitung von Schallwellen, Mach‘scher Kegel 64
2.3.4 Reibungsfreie Strömungen 66
2.3.4.1 Definition, Erhaltungssätze 66
2.3.4.2 Die Bernoulligleichung 67
2.3.4.3 Strömungswiderstand 68
2.3.4.4 Wirbelströmungen 69
2.3.4.5 Der Magnuseffekt 70
2.3.4.6 Das Tragflügelprinzip 71
2.3.5 Strömungen mit Reibung 72
2.3.5.1 Kräfte, Bewegungsgleichungen 72
2.3.5.2 Berücksichtigung der Zähigkeit, Reynoldszahl 74
2.3.6 Strömungsvorgänge und Freistrahlen 75
2.3.6.1 Allgemeines 75
2.3.6.2 Ausströmen aus Mündungen 75
2.3.6.3 Geschwindigkeits- und Energieverlauf im Freistrahl 76
2.3.6.4 Verdichtungsstöße 78
2.3.6.5 Lavaldüsen 80
2.4 Das physikalische Umfeld der Ballistik 83
2.4.1 Größenordnungen 83
2.4.2 Kaliber und Querschnittsbelastung 84
3 Innenballistik 86
3.1 Einführung, Historisches 86
3.2 Explosivstoffe 87
3.2.1 Allgemeines 87
3.2.1.1 Definition und Bezeichnungen 87
3.2.1.2 Die Abbrandgeschwindigkeit 87
3.2.2 Schwarzpulver 89
3.2.2.1 Geschichtliches 89
3.2.2.2 Zutaten 90
3.2.2.3 Herstellung 90
3.2.2.4 Rezeptur und Reaktionsprodukte 91
3.2.3 Nitrocellulose basierte Treibmittel 92
3.2.3.1 Nitrocellulose 92
3.2.3.2 Einbasige Treibmittel 94
3.2.3.3 Zwei- und dreibasige Treibmittel 94
3.2.4 Treibmittel ohne Nitrocellulose-Basis 96
3.2.4.1 Kunststoffgebundene Treibmittel 96
3.2.4.2 Composite-Treibmittel 96
3.2.5 Physikalische Daten der Treibmittel 97
3.2.6 Anzünd- und Zündmittel 97
3.3 Elemente der Innenballistik 100
3.3.1 Möglichkeiten der Projektilbeschleunigung 100
3.3.1.1 Allgemeines 100
3.3.1.2 Federenergie 100
3.3.1.3 Komprimierte Gase 102
3.3.1.4 Explosivstoffe 103
3.3.2 Treibmittelabbrand 103
3.3.2.1 Die Abbrandgeschwindigkeit 103
3.3.2.2 Die Formfunktion 105
3.3.2.3 Chemische Beeinflussung der Abbrandgeschwindigkeit 107
3.3.2.4 Das Abbrandgesetz 108
3.3.3 Die Energiegleichung 109
3.3.4 Die Geschossbewegung im Rohr 110
3.3.5 Der Druckverlauf, Druckkurven 111
3.3.6 Der Wirkungsgrad und die maximale Geschwindigkeit 115
3.4 Innenballistische Berechnungen 116
3.4.1 Das thermodynamische Gleichungssystem 116
3.4.2 Das Entspannungsverhältnis 117
3.4.3 Der Drall und die Leistenkräfte 118
3.4.4 Das Druckgefälle im Rohr 120
3.4.5 Das gasdynamische Modell 122
3.4.5.1 Historische Entwicklung 122
3.4.5.2 Der aktuelle Stand 127
3.4.6 Die Methode von HEYDENREICH 129
3.4.7 Das offene Rohr 133
3.4.7.1 Allgemeines 133
3.4.7.2 Das erweiterte Gleichungssystem 133
3.4.7.3 Der Gasdruckverlauf im offenen Rohr 135
3.5 Bestimmung der erforderlichen Pulverkenndaten 137
3.5.1 Allgemeines 137
3.5.2 Die manometrische Bombe 137
3.5.3 Die Crawfordbombe 140
3.5.4 Thermodynamische Berechnung 141
3.6 Innenballistik der Rakete 141
3.6.1 Allgemeines 141
3.6.2 Treibladungsabbrand und Brennkammerdruck 142
3.6.2.1 Der Abbrand der Treibladung 142
3.6.2.2 Der Druck in der Brennkammer 143
3.6.2.3 Treibladungsgeometrien 145
3.6.3 Der Schub 146
3.6.3.1 Die Raketengleichung 146
3.6.3.2 Berechnung des Schubes, Düsenauslegung 147
3.6.3.3 Schubbestimmung 149
3.7 Spezielle Antriebssysteme 149
3.7.1 Allgemeines 149
3.7.2 Die Daviskanone 150
3.7.3 Die Düsenkanone 151
3.7.4 Das Hochdruck-Niederdruck-System 153
3.7.5 Die Leichtgaskanone 153
3.7.6 Das Prinzip der Unterkalibergeschosse 154
3.7.6.1 Grundlegendes 154
3.7.6.2 Das konische Rohr 155
3.7.6.3 Treibspiegel- und Treibkäfiggeschosse 156
3.8 Die Beschleunigung von Splittern 158
3.8.1 Allgemeines 158
3.8.2 Sprengstoffbeschleunigte Splitter 158
3.8.2.1 Die Gurney-Formel 158
3.8.2.2 Lokale Anwendung der Gurney-Formel 161
3.8.3 Impulsbeschleunigte Splitter 162
3.8.3.1 Entstehung, mögliche Geschwindigkeit 162
3.8.3.2 Fallbeispiel 163
4 Abgangsballistik 164
4.1 Einleitung 164
4.2 Phänomene an der Mündung 165
4.2.1 Gasströmungen 165
4.2.1.1 Gasströmung bei Abgang eines Geschosses 165
4.2.1.2 Die Ausströmgeschwindigkeit 167
4.2.1.3 Gasströmung bei offenem Rohr 170
4.2.2 Feuererscheinungen 172
4.3 Der Geschossabgang 174
4.3.1 Rohrschwingungen und der Abgangsfehlerwinkel 174
4.3.1.1 Entstehung und Auswirkungen 174
4.3.1.2 Bestimmung des Abgangsfehlerwinkels 175
4.3.2 Der Rückstoß 177
4.3.2.1 Ursachen des Rückstoßes 177
4.3.2.2 Bestimmung des Rückstoßimpulses 177
4.3.2.3 Rücklaufgeschwindigkeit und Rückstoßenergie 179
4.3.2.4 Das Drehmoment beim Schuss 180
4.3.2.5 Möglichkeiten der Beeinflussung 181
4.3.3 Die Ablösung von Geschossführungsteilen 182
5 Außenballistik 184
5.1 Historisches 184
5.2 Die Atmosphäre 187
5.2.1 Physikalische Eigenschaften 187
5.2.2 Normalatmosphären 189
5.2.2.1 Allgemeines 189
5.2.2.2 Die ICAO-Atmosphäre 190
5.2.2.3 Weitere Atmosphärenstandards 191
5.2.3 Wirkliche Verhältnisse 191
5.2.3.1 Druck und Temperatur 191
5.2.3.2 Wind 193
5.3 Am Geschoss wirkende Kräfte und Momente 194
5.3.1 Erdbedingte Beschleunigungen 194
5.3.1.1 Die Zentrifugalbeschleunigung 194
5.3.1.2 Die Gravitationsbeschleunigung 195
5.3.1.3 Die Coriolisbeschleunigung 196
5.3.2 Das Geschoss als Massenpunkt 200
5.3.2.1 Der Luftwiderstand 200
5.3.2.2 Das Gewicht 201
5.3.3 Das Geschoss als starrer Körper 202
5.3.3.1 Bewegungen des Geschosses 202
5.3.3.2 Kräfte und Momente infolge nicht-axialer Anströmung 203
5.3.3.3 Kräfte und Momente infolge Drehung um eine Querachse 205
5.3.3.4 Kräfte und Momente infolge Drehung um die Längsachse 205
5.3.3.5 Die Ursache der seitlichen Abweichung 206
5.3.4 Zusammenfassende Liste der Kräfte und Momente 206
5.4 Flugbahnrechnungen mit dem Massenpunktsmodell 207
5.4.1 Bewegungsgleichungen 207
5.4.1.1 Die physikalische Herleitung 207
5.4.1.2 Die bahngeometrische Herleitung 208
5.4.1.3 Die Hauptgleichung der Außenballistik 209
5.4.2 Historisches zur Berechnung von Flugbahnen 210
5.4.2.1 Die Darstellung des Luftwiderstandes 210
5.4.2.2 Die Methode von SIACCI 211
5.4.2.3 Widerstandsgesetze und Standardgeschosse 212
5.4.2.4 Die Ingalls-Tabellen und der „Ballistic Coefficient“ (BC) 215
5.4.2.5 Die seitliche Abweichung (Derivation) 218
5.4.3 Gleichungssysteme für die Programmierung 218
5.4.3.1 Die numerische Berechnung 218
5.4.3.2 Gleichungssysteme mit 3- und 2-Freiheitsgraden 219
5.4.3.3 Das Anfangswertproblem 221
5.4.3.4 Einige Hinweise zur Durchführung 223
5.4.4 Der Einfluss von Wind 224
5.4.4.1 Die Bewegungsgleichungen bei Windeinwirkung 224
5.4.4.2 Transformation in ein windfestes Bezugssystem 225
5.4.4.3 Die Didion‘sche Längswindformel 228
5.4.4.4 Die Didion‘sche Querwindformel 228
5.4.4.5 Experimentelle Bestimmung der Querwindempfindlichkeit 230
5.4.5 Eigenschaften der Flugbahn 231
5.4.5.1 Allgemeines 231
5.4.5.2 Eigenschaften der Bahngeschwindigkeit 232
5.4.5.3 Geometrische Eigenschaften der Flugbahn 236
5.4.5.4 Besondere Punkte der Flugbahn 238
5.4.6 Näherungen 239
5.4.6.1 Näherungen für flache Flugbahnen 239
5.4.6.2 Näherungen für die Gipfelhöhe 242
5.4.6.3 Näherungen für den Auftreffpunkt 243
5.4.6.4 Der Schuss auf geneigter Ebene 243
5.4.6.5 Der Schuss steil aufwärts in die Luft 244
5.4.7 Das Randwertproblem 246
5.4.7.1 Problemstellung 246
5.4.7.2 Schusstafeln, Flugbahnkarten und der Benoist-Plan 247
5.4.7.3 Mechanische Lösungen 249
5.4.7.4 Rechnerische Lösungen 250
5.4.7.5 Ergänzende Bemerkungen zum Randwertproblem 255
5.4.8 Außenballistik der Splitter 255
5.4.8.1 Die Querschnittsbelastung 255
5.4.8.2 Der Luftwiderstandsbeiwert 256
5.4.8.3 Flugbahnrechnungen 257
5.4.8.4 Maximale Reichweiten 258
5.5 Flugbahnmodelle mit mehr als drei Freiheitsgraden 260
5.5.1 Berechnung der vollständigen Geschossbewegung 260
5.5.1.1 Bezugssysteme 260
5.5.1.2 Kräfte und Momente 262
5.5.1.3 Die Bewegungsgleichungen 265
5.5.1.4 Ergänzungen und Hinweise 266
5.5.1.5 Die Gleichung des komplexen Anstellwinkels 269
5.5.2 Modifizierte Massenpunktsmodelle 271
5.5.2.1 Vorbemerkung 271
5.5.2.2 Die Abnahme der Winkelgeschwindigkeit 271
5.5.2.3 Der BRL-Ansatz 273
5.5.2.4 Der Ansatz von FLECK und MOLITZ 274
5.6 Stabilität und Folgsamkeit 275
5.6.1 Was bedeutet Stabilität? 275
5.6.2 Stabilisierungsprinzipien beim Geschoss 276
5.6.2.1 Geschosse mit Drallstabilisierung 276
5.6.2.2 Stabilisierung drallloser Geschosse 276
5.6.2.3 Schulterstabilisierung 277
5.6.3 Gyroskopische Stabilität 277
5.6.4 Die Molitz‘sche Stabilitätsbedingung 280
5.6.4.1 Vorbemerkung 280
5.6.4.2 Mathematische Definition der Stabilität 280
5.6.4.3 Stabilitätskriterien 281
5.6.4.4 Ballistische Stabilität 282
5.6.4.5 Das Molitz‘sche Stabilitätsdreieck 284
5.6.4.6 Stabilitätsprobleme, instabile Geschosse 285
5.6.5 Folgsamkeit 288
5.6.5.1 Definition der Folgsamkeit 288
5.6.5.2 Wann sind Folgsamkeitsprobleme zu erwarten? 289
5.7 Zur Bestimmung der Beiwerte 291
5.7.1 Vorbemerkung 291
5.7.2 Experimentelle Bestimmung 291
5.7.2.1 Luftwiderstandsbeiwert 291
5.7.2.2 Weitere Beiwerte 295
5.7.3 Rechnerische Bestimmung des Luftwiderstandsbeiwertes 296
5.7.3.1 Die Anteile des Luftwiderstandsbeiwertes 296
5.7.3.2 Wellenwiderstand, Singularitätenverfahren 297
5.7.3.3 Wellenwiderstand, Newton‘sche Theorie 302
5.7.3.4 Widerstandsbeiwert der Spitzenabplattung 303
5.7.3.5 Der Reibungsbeiwert 303
5.7.3.6 Der Bodensog 306
5.7.3.7 Beispiele 308
5.7.3.8 Unterschallanströmung 309
5.7.4 Rechnerische Bestimmung weiterer Beiwerte 310
5.7.4.1 Auftrieb- und Momentenbeiwert 310
5.7.4.2 Übrige Beiwerte 311
5.8 Ballistisch optimale Geschosse 312
5.8.1 Aerodynamisch optimale Geschossformen 312
5.8.1.1 Die Geschosstheorie nach W. HAACK 312
5.8.1.2 Anwendung der Newton‘schen Theorie 314
5.8.1.3 Gültigkeitsbereich der Optimierungen 316
5.8.1.4 Optimierung des Geschosshecks 316
5.8.2 Praktische Auslegung einer optimalen Geschossform 318
5.8.2.1 Geschossspitze 318
5.8.2.2 Bemerkungen zu Zylinder und Heck 319
5.8.2.3 Stabilität und Folgsamkeit 320
5.8.3 Realisationen optimierter Geschosse 320
5.8.3.1 Experimentelle Bestätigung, allgemeine Bemerkungen 320
5.8.3.2 Untersuchungen mit Modellgeschossen 321
5.8.3.3 Artilleriegeschosse 322
5.8.3.4 Kleinkalibergeschosse 324
5.8.4 Optimierung der Stabilität 324
5.8.4.1 Optimale Geschosse und gyroskopische Stabilität 324
5.8.4.2 Geschosse maximaler Stabilität 326
5.8.4.3 Wie lang darf ein drallstabilisiertes Geschoss sein? 327
5.8.5 Reduktion des Basiswiderstandes 329
5.8.5.1 Das „Base bleed“-Prinzip 329
5.8.5.2 Leuchtspurgeschosse 330
5.9 Zur Außenballistik der ungelenkten Rakete 331
5.9.1 Vorbemerkung 331
5.9.2 Die Flugbahn 331
5.9.2.1 Allgemeines 331
5.9.2.2 Die Antriebphase 331
5.9.2.3 Die Freiflugphase 333
5.9.2.4 Allgemeine Flugbahneigenschaften 333
5.9.3 Querwindverhalten von Raketen 334
6 Grundzüge der Endballistik 336
6.1 Einführung 336
6.1.1 Vorbemerkungen 336
6.1.2 Elementare Gesetzmäßigkeiten 336
6.1.3 Materialarten 337
6.1.4 Bezeichnungen und Definitionen 338
6.1.5 Das Backman-Goldsmith-Diagramm 339
6.2 Durchdringungsmodelle 340
6.2.1 Das Stanzmodell 340
6.2.2 Das Verdrängungsmodell 341
6.2.3 Durchschießen dünner Schichten 342
6.2.4 Das Erosionsmodell (Autor: Dipl.-Ing. ETH Wilhelm ODERMATT) 343
6.2.4.1 Modellbeschrieb 343
6.2.4.2 Hydrodynamische Betrachtung 344
6.2.4.3 Referenzziele 346
6.2.4.4 Maßgebende Parameter, Dimensionsanalyse 347
6.2.4.5 Vollständige Näherungsformel des Grenzdurchschlages 350
6.3 Verhaltensmerkmale verschiedener Materialien 351
6.3.1 Grundsätzliche Bemerkungen 351
6.3.2 Stahl 352
6.3.3 Aluminium 354
6.3.4 Beton und Mauerwerk 355
6.3.5 Holz 357
6.3.6 Sand, Erde 360
6.3.7 Glas und Keramik 361
6.3.7.1 Glas 361
6.3.7.2 Keramik 363
6.4 Schutzanordnungen 365
6.4.1 Geneigte Platten 365
6.4.2 Geschottete Plattenanordnungen 367
6.4.3 Asymmetrische Anordnungen 368
6.5 Probleme des ballistischen Schutzes 369
6.5.1 Allgemeines 369
6.5.1.1 Personenschutz und Sachwertschutz 369
6.5.1.2 Das Bedrohungspotenzial 369
6.5.1.3 Maßzahlen des Bedrohungspotenzials 370
6.5.2 Bedrohungs-und Schutzklassen 370
6.5.2.1 Allgemeines 370
6.5.2.2 Kurzwaffen 371
6.5.2.3 Langwaffen 372
6.5.3 Die Bedrohungswahrscheinlichkeit 373
6.5.3.1 Anteile der Bedrohungswahrscheinlichkeit 373
6.5.3.2 Verfügbarkeit und Häufigkeit 373
6.5.3.3 Bedrohungswahrscheinlichkeit bei Kurzwaffen 374
6.5.3.4 Bedrohungswahrscheinlichkeit bei Langwaffen 375
6.5.4 Schutzwahrscheinlichkeit 375
6.5.4.1 Durchschusswahrscheinlichkeit eines ballistischen Schutzes 375
6.5.4.2 Schutzwahrscheinlichkeit eines ballistischen Schutzes 378
6.5.5 Prüfung von ballistischem Schutz 379
6.5.5.1 Allgemeines 379
6.5.5.2 Prüfung auf Nicht-Durchschuss 382
6.5.5.3 Bestimmung der Verteilungsparameter 384
6.5.6 Beurteilung des Wirkungspotenzials hinter dem Schutz 386
7 Abprallende Geschosse 388
7.1 Einleitung 388
7.1.1 Vorbemerkung 388
7.1.2 Begriffserläuterung 388
7.2 Stoßtheorie 389
7.2.1 Stoßarten 389
7.2.2 Der zentrische, gerade Stoß 390
7.2.3 Der zentrische, schiefe Stoß 392
7.2.4 Der exzentrische, gerade Stoß 394
7.2.5 Der exzentrische, schiefe Stoß 395
7.2.6 Spezialfälle 397
7.3 Phänomenologie des Prellschusses 399
7.3.1 Festlegungen und Symbole 399
7.3.2 Einflussparameter des Prellschussverhaltens 400
7.3.3 Typische Abprallkonstellationen 401
7.3.4 Der senkrechte Schuss gegen eine harte Oberfläche 403
7.4 Das Geschoss als Massenpunkt 403
7.4.1 Prellkörper großer Masse 403
7.4.1.1 Vorbemerkung 403
7.4.1.2 Prellschusstheorie 404
7.4.1.3 Verlauf der Abprallfunktionen, Approximationen 407
7.4.2 Prellkörper geringer Masse 408
7.4.2.1 Allgemeines 408
7.4.2.2 Der maximale Ablenkwinkel 409
7.4.2.3 Geschwindigkeit und Energie 410
7.4.2.4 Geschossablenkung an Halmen und Zweigen 410
7.4.2.5 Regentropfen 412
7.5 Das Geschoss als starrer Körper 413
7.5.1 Allgemeines 413
7.5.2 Lage der Stoßnormalen bei verschiedenen Geschossformen 414
7.5.2.1 Bezeichnungen 414
7.5.2.2 Ellipsenförmige Rundkopfgeschosse 414
7.5.2.3 Parabelförmige Rundkopfgeschosse 415
7.5.2.4 Spitzgeschosse 415
7.5.2.5 Zylinder-, Kegelspitz- und Flachkopfgeschosse 416
7.5.3 Der Drehmomentenstoß auf das Geschoss 416
7.5.4 Wann fliegt ein Prellschuss stabil? 419
7.5.5 Eigenbewegung und Fluglage eines Prellschusses 420
7.5.5.1 Die Eigenbewegung 420
7.5.5.2 Fluglage und Stabilität 421
7.6 Die Flugbahn eines Prellschusses 423
7.6.1 Querschnittsbelastung und Luftwiderstandsbeiwert 423
7.6.2 Maximale Reichweiten 424
7.7 Weitere Prellschusstheorien 425
7.7.1 Theorie von SELLIER 425
7.7.2 Theorie von JAUHARI 425
7.7.3 Theorie von BIRKHOFF für Wasseroberflächen 426
8 Spezielle Anwendungen der Ballistik 428
8.1 Einleitung 428
8.2 Forensische Anwendungen (Mitautor: Dr. sc. forens. Fabiano RIVA) 429
8.2.1 Flugbahnrekonstruktion 429
8.2.1.1 Kurze und lange Flugbahnen 429
8.2.1.2 Daten am Ereignisort 430
8.2.1.3 Beschaffung weiterer Daten 431
8.2.1.4 Visualisierung 434
8.2.2 Flugbahnrekonstruktion instabiler Geschosse 435
8.2.2.1 Ursachen instabiler Geschosse 435
8.2.2.2 Querschnittsbelastung und Luftwiderstandsbeiwert 437
8.2.2.3 Rekonstruktion 438
8.2.3 Fallbeispiele 439
8.2.4 Ballistik in der Blutspurenanalyse 443
8.2.4.1 Fragestellung 443
8.2.4.2 Die maximale Geschwindigkeit eines Blutstropfens 445
8.2.4.3 Anwendung 446
8.2.4.4 Fallbeispiele 447
8.3 Sicherheitsfragen auf Schießplätzen und in Schießanlagen 448
8.3.1 Sicherheit und Gefährlichkeit 448
8.3.2 Maximalschussweiten 448
8.3.3 Kurzschüsse 450
8.3.4 Rückpraller 451
8.3.5 Prellschüsse 453
8.3.5.1 Prellschüsse im Terrain 453
8.3.5.2 Prellschüsse an Einrichtungen und Schutzbauten 454
8.4 Außenballistik der Schrotgarbe 457
8.4.1 Einführung 457
8.4.2 Luftwiderstandbeiwerte 458
8.4.2.1 Mess- und Auswerteprinzip 458
8.4.2.2 Garbenspitze 459
8.4.2.3 Garbenende 460
8.4.3 Die Flugbahn der Garbe 461
8.4.3.1 Garbenmittelpunkte 461
8.4.3.2 Fluglage der Garbe 462
8.4.4 Seitliche Ausbreitung 462
9 Einblick in die ballistische Messtechnik 464
9.1 Einleitung 464
9.1.1 Historisches 464
9.1.2 Ballistische Messgrößen 465
9.1.2.1 Die wichtigsten physikalischen Messwerte der Ballistik 465
9.1.2.2 Welche Größen können gemessen werden? 465
9.2 Geschwindigkeitsmessungen 466
9.2.1 Frühe Messgeräte 466
9.2.1.1 Das ballistische Pendel 466
9.2.1.2 Die Messapparatur von LE BOULENGÉ 468
9.2.1.3 Der Papierfunkenchronograf 472
9.2.1.4 Der Kondensatorchronograf 473
9.2.2 Geschwindigkeitsmessung an der Mündung 473
9.2.2.1 Zeitnormale und Impulszähler 473
9.2.2.2 Mündungsspulen 474
9.2.3 Lichtschranken 475
9.2.3.1 Optoelektrische Bauelemente 475
9.2.3.2 Lichtschrankenmessungen und ihre Fehlerquellen 475
9.2.3.3 Digitale Lösungen 478
9.2.4 Radar 479
9.2.4.1 Historisches, Grundprinzipien 479
9.2.4.2 Geschwindigkeitsmessung 480
9.2.4.3 Flugbahnvermessung 481
9.2.4.4 Einschränkungen bei Radarmessungen 483
9.2.5 Gegenlichtaufnahmen 483
9.3 Innenballistische Druckmessungen 485
9.3.1 Allgemeines 485
9.3.2 Historische Messverfahren 485
9.3.2.1 Die ersten Messversuche 485
9.3.2.2 Methode der sukzessiven Rohrverkürzung 487
9.3.2.3 Methode der Rücklaufmessung 488
9.3.2.4 Methode der „Seitenstollen“ 489
9.3.3 Messung mit Stauchkörper 490
9.3.3.1 Messprinzip 490
9.3.3.2 Fehlerquellen 492
9.3.3.3 Patronierte Munition 492
9.3.4 Piezoelektrische Verfahren 493
9.3.4.1 Der piezoelektrische Effekt 493
9.3.4.2 Messtechnik 493
9.3.4.3 Fehlerquellen 495
9.3.4.4 Patronierte Munition 495
9.3.4.5 Andere elektrische Druckmessverfahren 497
9.4 Außenballistische Messungen 497
9.4.1 Grundlegendes 497
9.4.2 Die Bestimmung der Geschossbeiwerte 498
9.4.3 Die Eigenbewegung des Geschosses 499
9.4.3.1 Eigenbewegung und Geschossbeiwerte 499
9.4.3.2 Bestimmung des Anstellwinkels eines Geschosses 499
9.4.3.3 Bestimmung der Trägheitsmomente 502
9.5 Bildgebende Verfahren 503
9.5.1 Allgemeines 503
9.5.2 Lichtquellen 504
9.5.2.1 Kontinuierliche Lichtquellen 504
9.5.2.2 Diskontinuierliche Lichtquellen 504
9.5.3 Gegenlichtaufnahmen 505
9.5.3.1 Schlierenaufnahmen 505
9.5.3.2 Schattenaufnahmen 506
9.5.4 Kinematografie 507
9.5.4.1 Funkenkinematografie nach CRANZ-SCHARDIN 507
9.5.4.2 Hochgeschwindigkeitskamera IMACON 200 509
9.5.4.3 Hochgeschwindigkeits-Videokameras 510
Literaturverzeichnis 514
Abbildungsnachweis 523
Sachverzeichnis 525

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 13.1.2022
• Zusatzinfo: XXXIII, 507 S. 311 Abb., 14 Abb. in Farbe.
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie
• Themenwelt: Sozialwissenschaften ► Politik / Verwaltung
• Schlagworte: Abgangsballistik • Außenballistik • Endballistik • forensische Physik • Innenballistik
• ISBN-10: 3-662-64793-1 / 3662647931
• ISBN-13: 978-3-662-64793-6 / 9783662647936