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> Artillerie in Theorie und Praxis
mph
Beitrag 19. Sep 2013, 23:25 | Beitrag #1
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Mich würde folgendes interessieren:
Bei welcher Rohrerhöhung stellt sich in der Praxis die maximale Reichweite ein confused.gif?
Im luftleeren (und damit reibungsfreiem) Raum wären das theoretisch exakt 45°.

Meine eigenen Nachforschungen sind irgendwie nicht so recht erhellend, mir deucht die Aerodynamik hat da einen wesentlichen Einfluß auf die Reichweitenverkürzung.
Der schwere [sic!] Mörser Thor kommt anstatt theoretisch machbaren 7.9km nur 6.6 weit (wobei dem Geschoß die Aerodynamik alleine aufgrund der Masse ziemlich wurscht sein sollte)
Die 10.5cm Feldhaubitze 98/09 anstatt 9.16 nur 6.3 (WK1, 302m/s an v0 - ha, die ist begrenzt von der Rohrerhöhung: 40°)
Die 10.5cm leichte Feldhaubitze 18 anstatt 22.2 nur 10.7 (WK2, 470m/s, 40.5°)

Da ich mal ein Diagramm mit den Luftwiderstandbeiwerten von Zylinder, Ogive u. a. m. gesehen habe (vor allem nahe/ab Schallgeschw. drifteten die noch viel weiter auseinander) möchte ich mich bezüglich der V0 eher auf knappen Unterschall (0.8-1) konzentrieren, Kaliber 10-20cm.

Hat jemand Zugriff auf Schußtafeln (oder weiß wo man entsprechende Daten herkriegt) wo man das rauslesen könnte confused.gif?
Wenn da wer etwas belastbarere Angaben als "hab mal gehört", "glaube mich zu erinnern" oder ähnliches hat: immer her damit... xyxthumbs.gif

Weiters fände ich es interessant wie steil die Granaten bei maximaler Schußweite denn in der Praxis im Zielgebiet "reinkommen".
Deutlich über 45° ist sicher, aber sind 60, 70, gar 80 oder was dazwischen?

In der Praxis gehen die Rohrerhöhungen bis auf knapp über 70° rauf. Das sicherlich nur um möglichst knapp hinter einer Deckung wirken zu können.
 
Glorfindel
Beitrag 20. Sep 2013, 15:32 | Beitrag #2
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Afaik ist bei der GP 11 mit 7,5mm Kaliber die Maximalschussweite bei einer Elevation von zirka 75 00 Artilleriepromille, was zirka 42 Grad 65 00 Artilleriepromille, was 36.5 Grad entspricht. Bei der 155mm Panzerhaubitze M109 spielen mehrere Faktoren eine Rolle, insbesondere wohl die gewählte Ladung. Ich gehe davon aus, dass die maximale Schussweite in der Regel ebenfalls in der Nähe der Elevation 80 00 (45 Grade) liegt.

Aus dem Wiki-Artikel zur Aussenbalistik:
ZITAT
Maximale Schussweite[Bearbeiten]

Für schnelle, weitreichende Geschosse ergeben sich vor allem durch den Luftwiderstand erhebliche Abweichungen von der Wurfparabel. Ohne Luftwiderstand würde ein unter einem Winkel von 45° mit einer Mündungsgeschwindigkeit von 700 m/s abgefeuertes Geschoss etwa 50 km weit fliegen. Leichte Geschosse, wie etwa aus Büchsen, erreichen durch die Einwirkung des Luftwiderstands jedoch nur eine maximale Flugweite von 3 bis 4 km. Durch die starke Abbremsung erreichen Büchsengeschosse ihre maximale Schussweite nicht beim theoretisch optimalen Abschusswinkel von 45°, sondern bei einem Abschusswinkel von etwa 30 bis 35°,[3] und die noch leichteren Schrotkugeln von Flinten erreichen ihre maximale Flugweite bei Abschusswinkeln von 20 bis 30°.[4]

Die Geschosse weitreichender Geschütze durchqueren auf ihrer Bahn hohe Atmosphärenschichten, in denen der Luftwiderstand durch die geringere Luftdichte deutlich niedriger ist als in Bodennähe. Der Aufsatzwinkel des Geschützes muss in diesem Fall über 45° liegen, um zu erreichen, dass die Geschosse beim Erreichen der Höhenbereiche niedrigeren Luftwiderstands einen Winkel von 45° aufweisen, was nach dem parabolischen Modell optimal für das Erzielen einer maximalen Schussweite ist. Für reichweitenoptimierte Geschosse mit einer Mündungsgeschwindigkeit von 1000 bis 1500 m/s liegt der Abschusswinkel bei 50 bis 55°. Zwischen Anfangsgeschwindigkeit und optimalem Abschusswinkel besteht dabei ein komplizierter nichtlinearer Zusammenhang, so würde bei einer weiteren Steigerung der Anfangsgeschwindigkeit der Winkel für eine maximale Reichweite wieder sinken, da die dichten Luftschichten schneller durchflogen werden.[3]


Flugbahnkarten der Schweizer Armee stehen ab- und zu auf ricardo.ch oder ebay zum Verkauf. Ich würde Dir wohl jene der Gebirgshaubitze empfehlen, da dieses afaik sowohl in der oberen wie in der unteren Winkegruppe schiessen konnte. Minenwerfer (der Schweizer Armee) schiessen nur in der oberen Winkelgruppe. Die M109 vor der Kampfwertsteigerung schoss afaik ebenfalls in beiden Winkelgruppen, nach der Kampfwertsteigerung glaube ich eher nur noch in der unteren, bin mir jedoch nicht ganz sicher. Kampfhamster weiss dies vermutlich.

Der Beitrag wurde von Glorfindel bearbeitet: 20. Sep 2013, 17:15


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"Dort stand das Haus der Goldenen Blume, deren Männer eine Strahlensonne auf den Schilden hatten und ihr Anführer, Glorfindel, trug einen Mantel so kunstvoll mit Goldfäden durchwirkt, dass er gelb durchschossen war wie ein Feld im Frühling; und ihre Waffen waren kunstvoll mit Gold überzogen."
 
KanKpl
Beitrag 20. Sep 2013, 17:08 | Beitrag #3
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ZITAT(Glorfindel @ 20. Sep 2013, 16:32) *
Die M109 vor der Kampfwertsteigerung schoss afaik ebenfalls in beiden Winkelgruppen, nach der Kampfwertsteigerung glaube ich eher nur noch in der unteren, bin mir jedoch nicht ganz sicher. Kampfhamster weiss dies vermutlich.


Also der Richtbereich einer M109 KAWEST geht bis maximal 950 A ‰. Wegen der Ladevorrichtung kann man nicht so steil richten wie bei den alten M109.


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(Panzermann @ 27.06.2005, 18:22)
Artilleristen kennen nur lohnende Ziele. Und alles wird mit Trommelfeuer belegt. Und wenn das nicht hilft wird noch mehr Wirkfeuer auf das Ziel gelegt.
 
Glorfindel
Beitrag 20. Sep 2013, 17:49 | Beitrag #4
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Wenn ich unter der Bildersuchfunktion das Stichwort "Flugbahnkarten" eingebe, dann kommen ein paar Bilder aus ricardo, unter anderem eines einer nicht so gut lesbaren Flugbahnkarte für die Panzerhaubitze 88/95. Mir scheint, dass ohne Höhendifferenz Geschütz-Ziel bei Stahlgranaten mit Ladung 4 und bei einer Luftdichte von 1000 g/m3 die Maximalreichweite in der Nähe der Elevation 80 00 liegt, also bei 45 Grad. Wenn das Ziel tiefer liegt als das Geschütz, so liegt die Maximalreichweite sogar etwas wenig unter 80 00.

Man findet ein (ebenfalls kleines) Bild einer Flugbahnkarte einer 20mm Infanterie-Fliegerabwehrkanone 43. Die Maximalreichweite scheint bei einer Elevation von 60 00 zu liegen, also bei zirka 34 Grad.

Der Beitrag wurde von Glorfindel bearbeitet: 20. Sep 2013, 17:50


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"Dort stand das Haus der Goldenen Blume, deren Männer eine Strahlensonne auf den Schilden hatten und ihr Anführer, Glorfindel, trug einen Mantel so kunstvoll mit Goldfäden durchwirkt, dass er gelb durchschossen war wie ein Feld im Frühling; und ihre Waffen waren kunstvoll mit Gold überzogen."
 
Hummingbird
Beitrag 20. Sep 2013, 17:58 | Beitrag #5
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ZITAT(Glorfindel @ 20. Sep 2013, 18:49) *
Luftdichte von 1000 g/m3
kg meinst du?
 
Parsifal
Beitrag 20. Sep 2013, 18:09 | Beitrag #6
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Nö, kg, wäre Wasser. Und nein, ich hab die Dichte von Luft nicht auswendig drauf, aber die von Wasser. wink.gif


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Glorfindel
Beitrag 20. Sep 2013, 18:10 | Beitrag #7
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Luftdichte 1kg/m3

@mph:

Es ging beim Mörser Thor wohl kaum darum, Reichweite zu gewinnen, sondern um die Bekämpfung von Befestigungen. Je steiler Granaten einschlagen, desto eher durschlagen sie Befestigungen. Bei der Feldhaubitze ist es wohl zusätzlich noch darum, dass ganze im Wald, Gebirge usw. einsetzen zu können. Das sind meiner Ansicht nach die Hauptvorteile vom Steilfeuer.

Wie der Wiki-Artikel richtig ausführt:
ZITAT
Die Geschosse weitreichender Geschütze durchqueren auf ihrer Bahn hohe Atmosphärenschichten, in denen der Luftwiderstand durch die geringere Luftdichte deutlich niedriger ist als in Bodennähe. Der Aufsatzwinkel des Geschützes muss in diesem Fall über 45° liegen, um zu erreichen, dass die Geschosse beim Erreichen der Höhenbereiche niedrigeren Luftwiderstands einen Winkel von 45° aufweisen, was nach dem parabolischen Modell optimal für das Erzielen einer maximalen Schussweite ist.


Das gilt weder für den Thor noch für die Feldhaubitze 98/09. Die dürften tatsächlich die maximale Schussweite bei rund 45° gehabt haben. Der Luftwiderstand wird da weniger eine Rolle gespielt haben wie der optimale Winkel. Hätte er übrigens eine Rolle gespielt (wie dies bei der 20mm Flugabwehrkanone oder bei der GP11 der Fall ist), so wäre die optimale Elevation bei deutlich unter 45°, da eine flache Flugbahn kürzer ist und deshalb weniger Luftwiderstand entsteht, da die Geschosse beider Geschütze keine allzu grossen Höhen (mit praktisch keinem Luftwiderstand) erreichten.

Der Beitrag wurde von Glorfindel bearbeitet: 20. Sep 2013, 18:42


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Parsifal
Beitrag 20. Sep 2013, 18:17 | Beitrag #8
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Sry, vllt reden wir alle aneinander vorbei, aber ich bin grad von ausgegangen Hummingbird fordert eine Korrektur auf 1000kg/m3 statt 1000g/m3 wie du es vorher geschrieben hast. Daher mein Einwand.

Ich habe nicht an deinen Einheiten gezweifelt, im Gegenteil. wink.gif


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Glorfindel
Beitrag 20. Sep 2013, 18:30 | Beitrag #9
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Als ich meinen Beitrag geschrieben habe, habe ich Deinen noch gar nicht gesehen.


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mph
Beitrag 20. Sep 2013, 21:33 | Beitrag #10
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Die Luftdichte bei Normbedingungen (20°C, 1013mbar) sollte 1017g/m³ betragen wenn mich mein Gedächtnis nicht täuscht.

Das bei großen Schußweiten und v0 die Athmosphäre einen großen Einfluß hat war mir bekannt - das er so groß ist nicht...
Tja, das kommt davon wenn man mangels Kenntnis der Fachbegriffe keinen passenden Suchansatz formulieren kann.

Eben damit ich nicht in die (eh vermutete) Einflußzone von Überschall & Luftdichte reinlaufe habe ich mich auf die alten Kamellen konzentriert.
Die haben aufgrund der grottigen v0 eben das Problem der geringen Luftdichte nicht.
Leider werden überall nur die Werte von Volldampf genannt und ich dachte jemand der Artilleristen hätte Zugang zu Flugbahnkarten in dem von mir gewünschten v0-Bereich.

Edith:
Also wenn hier ein Artillerist nicht noch eine Flugbahnkarte mit 300-330m/s an v0 aus dem Talon zaubert ist mit der Bekanntgabe (und dem Finden auf Ricardo) des Zauberwortes "Flugbahnkarte" und weiteren Ergänzungen meine Frage hinreichend beantwortet.

Der Beitrag wurde von mph bearbeitet: 21. Sep 2013, 13:37
 
Delta
Beitrag 21. Sep 2013, 13:36 | Beitrag #11
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Luftdichte_0 sind 1,225kg/m^3 (Normatmosphäre).

Für die "alten Kamellen" (subsonisch, Gipfelhöhe <11km) lässt sich das ganze annäherungsmäßig sogar halbwegs leicht rechnen, wenn man Lust auf bisschen Programmieren hat.

Bauanleitung:

Gegeben sind ein Abschusswinkel (alpha_0) und eine Vo, sowie die Geschoßparameter Masse (m), Bezugsfläche (A = pi radius^2) und Widerstandsbeiwert Cw (beim Cw-Wert muss man mit günstigen Werten u.U. etwas spielen, um eine plausible Cw_effektiv zu erhalten. Dralleffekte würde ich rauslassen, sonst wirds eklig)

Normatmosphäre wird angenommen, am Abschusspunkt liegen luftfahrttechnische Standardbedingungen vor (rho_0=1,225kg/m^3 Luftdichte, p_0=1013mbar, Temp T_0=288K)

Kräfte:
1. Luftwiderstandskraft W = C_w * 0,5 * A * rho * v^2 --> höhen (H) - und geschwindigkeitsabhängig
2. Gewichtskraft m*g (mit g=9,80665m/s^2)

Sonstige abhängige Variable: Luftdichte --> Luftdruck - und Temperaturabhängig
3. Luftdruck p= p_0 exp(-H/7990m)
4. Temperatur T= T_0 - (6,5/1000)
5. Luftdruck rho = p/RT mit R= 287,056 J/(kg K) (spezifische Gaskonstante für trockene Luft)

Gehe mit allen x_0-Werten in die erste Iteration, nehme die Ergebnisse einer zeitabhängigen Iterationsschleife für weitere Schleifendurchgänge

Die Iterationsschleife sieht nun wie folgt aus:

1a. Spalte die Geschwindigkeit in horizontal (cos) - und vertikalanteil (sin) auf.
2. Berechne den Iterationsschritt:
2a: Neue Geschwindigkeit horizontal: Berechne, wie weit (s) das Geschoss innerhalb des Zeitschritts (t) fliegen wird (und zähle es zur bisher zurückgelegten Strecke hinzu s_ges), berechne die aktuelle Widerstandskraft, berechne die Endeschwindigkeit über v_n+1 = v_n - Wt
2b: Neue Geschwindigkeit vertikal: siehe 2b plus Schwerkraft: v_n_+1 = v_n -Wt - gt, berechne die Geschosshöhe zum Ende des Schritts
3. Berechne aus den neuen Geschwindigkeiten den neuen Winkel
4. Berechne neue Höhe und neues rho
5. Prüfe Abbruchbedingung (Vertikalgeschwindigkeit negativ UND (Höhe = Aufschlaghöhe ODER Horizontalgeschwindigkeit <= 0) (Praktischerweise ist diese while-Schleife gleichzeitig deine Iterationsschleife)
6. Plotte mit, was du mitplotten willst
7. Erhöhe den Zeitzähler
Rinse & Repeat


Für den Anfang würde ich mit Sekunden anfangen und mich dann verfeinern. Beware of Rundungsfehler, wenn die Schritte kleiner als deine Rechengenauigkeit werden, dann kommt Müll oder 0 raus.

Viel Spass damit. (Muss mal sehen, ob ich hier noch irgendwo nen C-compiler rumfahren hab)

Erweiterung Trans-Supersonisch: Prüfschleife, ob resultierende Geschwindigkeit im Schritt in dem Bereich ist (Machzahl ist temperaturabhängig), dann Anwendung Wellenwiderstand. Wäre gespannt, ob und wie damit der schnelle Wechsel zwischen Unter- und Überschall, wie er beim Geschossüberflug gut zu hören ist (dieses "Reissen/Knattern") damit darstellbar wäre, da das Modell ein punktförmiges Geschoss ohne Oszillation darstellt.
Erweiterung Gipfelhöhe > 11km. Einfache Prüfschleife. 11km < h < 20km bleibt T konstant, ergo anderer Dichteverlauf



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mph
Beitrag 21. Sep 2013, 13:41 | Beitrag #12
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Potzblitz, so weit wollte ich es eigentlich nicht treiben...
 
xena
Beitrag 21. Sep 2013, 14:21 | Beitrag #13
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Jetzt basteln wir nen Programm für einen Feuerleitrechner der Artillerie... biggrin.gif
 
schießmuskel
Beitrag 21. Sep 2013, 16:18 | Beitrag #14
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wie hoch fliegen eigentlich die Geschosse von sagen wir mal einer PZH 2000?


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Delta
Beitrag 21. Sep 2013, 17:15 | Beitrag #15
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Steht in den Schusstafeln, die sind in den Heeresdienstvorschriften HDv 268/xxx niedergeschrieben. Falls jemand da gerade Zugriff drauf hat.

Für das direkte Beschießen von Erdzielen ergibt sich für die PzH 2000 ein gefährdeter Luftraum bis zu 2950m.


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jooogii
Beitrag 22. Sep 2013, 11:27 | Beitrag #16
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Ich muss aber gestehen, dass ich das Diagramm selbst nicht so richtig verstanden habe; vor allem kommt mir die maximale Schussweite von über 500km sehr merkwürdig vor - normale Artilleriegranaten erreichen zwar kaum diese Geschwindigkeiten von 2000-3000 m/s, aber trotzdem kommt mir, das doch sehr viel vor.

Quelle: Rheinmetall (1995): Waffentechnisches Taschenbuch. 9., unveränderter Nachdruck der 5. Aufl.
 
Delta
Beitrag 22. Sep 2013, 12:56 | Beitrag #17
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Sehr schönes Diagramm. Die extremen Reichweiten passen schon, wenn man sich die dazugehörigen Querschnittsbelastungen anschaut. Da reden wir dann über recht schlanke Geschosse. i/Q = 6 wäre z.Bsp ein 100kg-Geschoss mit 28cm Durchmesser, bei gleicher Masse weiter runter: i/Q = 5 : 25cm, i/Q = 4 : 22cm, i/Q = 3 : 19cm...

Kurz gegengerechnet: 155mm @ 55kg -> i/Q = 3,4 --> @ 1000m/s --> Xmax ~ 40km @ 55°, willkommen PzH 2000; ein Wert zwischen 3 und 4 scheint mir halbwegs gängig für Artilleriegeschütze (175mm @ 75kg, 203mm @ 100kg)

Ich hoffe, damit ist halbwegs klargeworden, wie man das Diagramm lesen muss bzw. verwenden kann.

Bei den höheren Abgangsgeschwindigkeiten kommt dann irgendwann mal dazu, dass die Geschosse die Troposhphäre (0-20km) für einen kleinen, relativ ungebremsten Stratosphärenflug verlassen. (vgl. Paris-Geschütz oder Gerald Bulls High Altitude Research Project)



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mph
Beitrag 24. Sep 2013, 20:16 | Beitrag #18
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Ja, soweit klar...
Aber paßt nicht zu den alten Kamellen.
Die 10.5cm Feldhaubitze 98/09, 15.8kg -> 5.5 (v= 300, 40°)
Die 6.3km Reichweite erreiche ich bei einer Rohrerhöhung von ~43°, aber das Rohr geht gar nicht so hoch rauf....
Bei 40° kommt das Diagramm nur auf 4km.

Die 10.5cm leichte Feldhaubitze 18, 14.8kg -> 5.85 (v0=470, 40.5°)
Die 10.67km Reichweite -> auch ~43°, ansonsten ditto
Laut Diagramm komme ich keine 8km weit.

Liegt das an den Daten die bei Wiki hinterlegt sind, oder ist das Diagramm in dem Bereich nicht präzise?
An der Aerodynamik der quasi vorsintflutlichen Geschoße kanns ja wohl nicht liegen...
 
Delta
Beitrag 24. Sep 2013, 21:35 | Beitrag #19
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Ich hab grad selber nochmal kurz das Handbuch quergescannt. Den Linien in dem Bild liegt für den Cw-Wert das Rheinemtallsche Widerstandsgesetz zugrunde. Der Widerstandverlauf über die Machzahl unterscheidet sich - weniger qualitativ - aber quantitativ deutlich von anderen Geschossformen/bzw. Widerstandsgesetzen. Um einheitlich rechnen zu können, muss man ein Bezugswiderstandsgesetz anwenden und führt dann einen Korrekturfaktor ein, um Ähnlichkeit/Vergleichbarkeit herzustellen. Der Korrekturfaktor ist der dimensionslose Formfaktor i (my bad, aber wer kommt da auch gleich drauf), der irgendwie bestimmt werden muss. (hab ich in der Nähe des Abschnitts nicht gefunden, experimentell erschiessen wär nen Ansatz)

Also: Um die kaiserlichen Geschosse im Diagramm richtig zu verorten, müsste man mit einer bestimmten Vo und Abgangswinkel schießen, Flugzeit messen, Entfernung messen, daraus i/Q bestimmen und könnte dann alle weiteren Vorhersagen aus dem Diagramm ziehen.

/e: In der Beschreibung zum Diagramm steht, dass die im Diagramm wesentliche Abhängigkeit zwischen Abgangswinkel und Schussweite bei bestimmtem i/Q besteht. Die Geschwindigkeitslinien sind also mit Vorsicht zu geniessen.

Der Beitrag wurde von Delta bearbeitet: 24. Sep 2013, 21:46


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Vereinfachte Darstellung Aktuelles Datum: 17. September 2019 - 15:22