GraMaWa, Teillasten? Einstellungen

[Kameratt]

Wenn ich dann ein wenig grob rechne, komme ich für die GraMaWa auf:
0,3*240=72 (Impuls)
72/50=1,44 (V der Waffe)
1,44^2/2*50=52 (Rückstoßenergie)

Für ein G36 entsprechend:

0,006*920=5,52
5,52/4=1,38
1,38^2/2*4=3,81

Der Beitrag wurde von Kameratt bearbeitet: 16. Sep 2014, 18:25

[xena]

Das war nicht die eigentliche Frage, es ging mir um die Rückstosskräfte bei GraMaWas.

Achso, weil Du von 75m/s Vo schreibst (das sind die 40x45). Die GraMaWas, also 40x53, haben um die 200 m/s.

Ich habe noch nie irgendwo Angaben zu Pulvermengen in 40er Granatpatronen gesehen, ich kann also höchstens vermuten das sehr viel mehr Treibmittel verwendet wird als bei Gewehrpatronen.

Die Dinger haben Treibmittel im einstelligen Grammbereich. Das ist nur ein kleines Kügelchen, das nur zur Hälfte gefüllt ist und als Hochdruckkammer dient, die ihre Gase dann durch Löcher in eine Expansionskammer ausbläst, wo sich wieder erst ein Druck aufbaut bevor die Granate ausgestoßen wird. Das Treibmittel brennt relativ langsam ab, somit dürfte der Impuls nicht so groß sein, wie bei einer Gewehrpatrone.

Hat hier mal einer mit so nem Ding geschossen? Wie waren die gefühlten Kräfte?

Nur den Impuls zu betrachten, ist meines Erachtens auch unzureichend. Beispiel: Zwei MPs 9mm, eine leicht, die andere schwer. Beide haben die gleiche V0 und somit den gleichen Impuls der Geschosse. Der Rückstoß der schwereren MP ist jedoch geringer.

Müsste man in die Rechnung nicht auch das Gewicht der Waffe einbeziehen, wegen Trägheit der Massen und so? Daraus resultieren sich ja dann auch die Rückstoßkräfte.

[Kameratt]

Müsste man in die Rechnung nicht auch das Gewicht der Waffe einbeziehen, wegen Trägheit der Massen und so? Daraus resultieren sich ja dann auch die Rückstoßkräfte.

Hab' ich doch. Siehe nachfolgenden Ansatz und Beispielrechnung.

Hier grob für AG36 mit der 40mm LV:

0,15*75=11,25
11,25/5,5=2,05
2,05^2/2*5,5=11,5

Alles natürlich SI-Einheiten. Das ganze ist nicht sehr präzise, da ich den Impuls der Geschosse zusammen mit den Pulvergasen nur vage geschätzt habe, aber als Orientierungspunkt dürfte das schon herhalten.
Also Rückstoßenergie der 40mm LV ausm AG36/G36 ca. 3 mal so hoch wie die von 5,56x45mm. Und Rückstoßenergie von GraMaWa ca. 4,5 mal so hoch wie die vom AG36/G36.

[xena]

Jetzt ist aber die Frage, ob sich das direkt vergleichen lässt. Weil die Granaten bauen ihren Druck anders auf, als die Gewehrpatronen. Bei der Gewehrpatrone wird der Druck sehr schnell aufgebaut und treibt das Geschoss direkt an und gleichzeitig entweicht der Druck sofort nach vorn, was einen Impuls nach hinten verursacht. Bei der Gewehrgranate hingegen baut sich der Druck in einer geschlossenen Kammer auf, also kein Impuls in irgend welcher Richtung, dann wird der Druck relativ langsam in die Expansionskammer ausgeblasen. Damit wird der Impuls wesentlich abgeschwächt, weil es ein aufbauender und wieder abschwächender Druck über einen längeren Zeitraum ist.

[goschi]

Hat hier mal einer mit so nem Ding geschossen? Wie waren die gefühlten Kräfte?

40x46?
Je nach Geschoss, Ladung und Werfer von einem enttäuschenden *plöp* und einem Gefühl wie ein Luftgewehr bis hin zu stärkerem im gefühlten Bereich wie etwa 7.62x54R, aber idR haben die Dinger kaum relevanten Rückstoss.
Am stärksten empfand ich den Rückstoss bei 37mm Gummigeschosswerfern, die waren doch ziemlich stark, wobei da der Werfer selbst auch nur knapp anderthalb Kilo wog.

[Styx]

Jetzt ist aber die Frage, ob sich das direkt vergleichen lässt. Weil die Granaten bauen ihren Druck anders auf, als die Gewehrpatronen. Bei der Gewehrpatrone wird der Druck sehr schnell aufgebaut und treibt das Geschoss direkt an und gleichzeitig entweicht der Druck sofort nach vorn, was einen Impuls nach hinten verursacht. Bei der Gewehrgranate hingegen baut sich der Druck in einer geschlossenen Kammer auf, also kein Impuls in irgend welcher Richtung, dann wird der Druck relativ langsam in die Expansionskammer ausgeblasen. Damit wird der Impuls wesentlich abgeschwächt, weil es ein aufbauender und wieder abschwächender Druck über einen längeren Zeitraum ist.

Was zählt ist nur der Impuls der beim Abfeuern entsteht. In einem geschlossenen System ist die Summe der Impulse gleich, sprich das das leichte Geschoß wird aufgrund seines geringen Gewichts mit hoher Geschwindigkeit beschleunigt während die Waffe aufgrund des hohen Gewichts mit deutlich geringer Geschwindigkeit in die Gegenrichtung beschleunigt wird. Die Kraft die auf Waffe und Geschoß wirkt ist aber bei beiden gleich.

[Delta]

@Xena: Der Impuls wird nicht "abgeschwächt", wohl aber die wirkenden Kräfte (zumindest so lange man den Impuls der Treibladungsgase vernachlässigt)

Allgemein zur Berechnung:

Newtons Gesetz, dass Kraft = Masse x Beschleunigung ist, ist denke ich jedem bekannt, ist jedoch eine Vereinfachung für konstante Massen.
Für veränderliche Massen heisst es:
Kraft = Impulsänderung/Zeit = Masseänderung/Zeit x Geschwindigkeitsänderung/Zeit
F = dI = dm x dv, wobei d das Differential über die Zeit ist.
Daraus kann man schon ableiten, dass die wirkenden Kräfte (und um die geht es ja) weniger von den absoluten Werten (Masse, Geschwindigkeit), als der Änderungsgeschwindigkeit dieser Werte abhängt. Je größer die Geschwindigkeits/Masseänderung pro Zeiteinheit, desto größer sind die wirkenden Kräfte.

Nach dem anderen Newtonschen Gesetz gilt actio = reactio und ist die Kraft, die durch das beschleunigende Treibgas auf sowohl Munition und Waffe ausgeübt wird, betragsmäßig gleich groß.
Damit ist nach Verlassen des Geschoss aus dem Rohr, wenn die Kraft auf 0 abfällt, der Impuls von Geschoss und Waffe gleich groß. (Treibladung vernachlässige ich, könnte man aber ca. halbiert jeweils dazuschlagen; das wäre bei Berechnungen u.a. mit Mündungsbremsen wichtig, weil der Impuls des Treibladungsanteils, der in der Bremse landet, gegen den Waffenimpuls gerichtet ist)
Vereinfacht: Impuls_Geschoss = Masse_Geschoss x Geschwindigkeit_Geschoss = Impuls_Waffe = Masse_Waffe x Geschwindigkeit_Waffe
Wobei ich mit Waffe meine: das Rohr und den Teil, der mechanisch starr zum Rohr ist.
Waffen- und Geschossgewicht und Vo sind idR bekannt, damit lässt sich der Waffenimpuls berechnen.

Rückstosskraft auf den Schützen:
Bei einer nicht lafettierten Waffe, bei der der Schütze die Lafette ist, muss der Impuls der Waffe vollständig vom Schützen "vernichtet" werden (= Impulsänderung der Waffe wieder runter auf 0 relativ zum Schützen). Die Massen sind hier konstant. Also richtet sich der Kraftverlauf bei gegebener Waffengeschwindigkeit rein nach dem Bremsweg, da davon die Verzögerung der Waffe auf Relativgeschwindigkeit 0 abhängt.
Die Formel dafür ergibt sich aus der Definition der Kraft (s.o): Das Integral des Kraftverlaufs über die Zeit entspricht dem Waffenimpuls.
INTEGRAL([F(t)dt](o,t) = I oder einfacher: hier gilt F = m x a.
Jeder Zentimeter mehr ist hier viel wert.

Genauso jede Gegenkraft, die der Teil der Waffe, der nicht starr mit dem Rohr verbunden ist, auf den rücklaufenden Teil ausübt (Puffer, Dämpfer, Bremsen), da dies effektiv die Geschwindigkeit der Gesamtwaffe zum Schützen herabsetzt (entspricht bildlich einem temporären Massezuwachs der Waffe). Der Impuls bleibt zwar gleich, der Kraftverlauf ändert sich aber. Die Energie, die in diesen Federspeichern zwischengelagert wird, wird dann verzögert abgegeben, was die resultierende Rückstoßkraft über die Zeit streckt.

Ist leicht zu rechnen das Ganze und wenn man ein bisschen damit spielt, oder in der Systematik rumdenkt, fallen einige nette Folgerungen dabei heraus:

So z.B. dass der Impuls für einen Schützen besser handhabbar ist, desto größer die Waffenmasse im Verhältnis zur Geschossmasse ist. Zwar ändert das nichts am Impuls, aber durch die geringere Waffengeschwindigkeit Richtung Schützen kann dieser in der Auffangzeit mehr Körperanteile (Muskeln, Sehnen, sonstiges elastisches Matieral) verformen, was den Bremsweg deutlich erhöht und damit die resultierende Kraft verringert. Irgendwann ist natürlich rum, das funktioniert nur innerhalb gewisser körperlichen Grenzen.

Das "Einziehen in die Schulter" macht das Schießen deshalb erträglicher, weil der Teil des Körpers, der "starr" mit der Waffe verbunden ist, impulsmässig zum Gesamtwaffensystem gerechnet werden kann. Zum einen verringert sich dadurch die Geschwindigkeit der Gesamtwaffe, zum anderen ist das ein effektives, ziemlich langhubiges Dämpfungssystem mit zusätzlichen "Federelementen", das die resultierende Kraft ebenfalls zeitlich und räumlich streckt.

Meine "Lieblings-Panzer-Urban-Legend" (nach der mit den durch das Ausschussloch rausgesaugten Schweinen): Die KE von einem Leo2 hat die E0 einer Güterzuglok bei 50km/h; wenn die einschlägt, dann ist es selbst dann für die Gegnerbesatzung rum, wenn die nicht durch die Panzerung geht, weil die sich das Genick brechen und es den Panzer um zig Meter versetzt.
6kg x 1700m/s = 10200 kg m/s (Ns)
55000 kg x ? m/s = 10200 kg m/s (Ns) => ca. 0,2m/s = < 1km/h und das bei der Annahme von einem rein elastischem Stoss.
Lauft mit 1km/ gegen eine Stahlwand und versucht euch dabei das Genick zu brechen; viel Erfolg!

etc....
Impulserhaltungssatz ist was feines.

/jede Menge Typos und Kommas

Der Beitrag wurde von Delta bearbeitet: 17. Sep 2014, 21:24