Streukreise, Trefferbilder und alles was dazugehört GK & KK

[impact]

Eigentlich gibt es gar kein Geschoss, welches mehr Gewicht nach vorne hat.
Alle Geschosse haben eine Spitze, ob rund oder nicht ist egal, dadurch ist der Schwerpunkt stets hinter der Mitten.

Besten Beispiel im Feurwaffenbereich: Flintenlaufgeschosse mit Kunststoffheck. Die wenigsten sind auf das bissl Alibidrallprofil am Bleikörper angewiesen. Das Kunststoffheck wirkt wie bei Pfeilen die Befiederung/Heckflossen.
Anderes Beispiele: Nerf Gun Pfeile, Speere(!),...
edit: eventuell wüden auch Luftgewehrdiabolos ohne Drallstabilisierung auskommen? Ich schätze sie würden etwas zum taumeln anfangen, was der Präzision nicht zuträglich sein wird, aber möglicherweise einigermaßen Kopf voran fliegen? Dazu haben aber vielleicht Luftgewehr/Pistolenschützen mehr zu sagen...

Diese brauchen wie gesagt keine Drallstabilisierung, weil Center of Pressure, Luftstromangriffspunkt, oder Druckpunkt, wie woolf geschrieben hat, HINTEN liegt, und die Angreifenden Kräfte das Geschoss "gerade ziehen"... wie eine Windfahne.
Rotationen passieren normalerweise immer um den Massenmittelpunkt, das ist quasi das Drehgelenk. Der CP der Kraftangriffspunkt, die Distanz dazwischen der Hebelsarm.

Wenn du zB einen Speer Schaft voran wirfst (CP vor CG), wird er sich irgendwann umdrehen und Spize voran weiterfliegen (CG vor CP), wenn du ihm genug Zeit zum einpendeln gibst.
Die einzige möglichkeit ihn Schaft voran fliegen zu lassen wäre im einen ausreichenden Drall zu geben, dann könnte er auch Schaft voran stabil fliegen.

Ist vielleicht ein bisschen unanschaulich zu erklären, woolf hats zugänglicher erklärt, als ich in meinem ersten Post.
Wenns dich wirklich interressiert: --> Brian Litz: Applied Ballistics for Long Range Shooting ...da ists recht verständlich in einfachem Englisch erklärt, und auch mit Skizzen untermalt.

[Reaper]

Ich danke Euch für Eure Ausführungen.
Ich dachte immer das Gefieder sei am Pfeil, damit die schwerere Spitze sich nicht nach hinten drehen kann.
Werd ich nochmal nachvollziehen.

Vielen Dank Euch!

[DerDaniel]

Puh, ein mal Stereostatik, Fluiddynamik und Physik im Kompaktkurs:

Jeder Körper hat einen Masseschwerpunkt (Center of Gravity, CG). Das ist der Punkt an dem sich die Momente alle Trägheitskräfte aufheben. Vorstellen kann man sich das als den Punkt, an dem man einen Körper aufhängen kann und er wird immer in der Lage bleiben die man ihm gibt.

Würde ich die Kugel beliebig anders kippen oder drehen würde sie in der neuen Lage von selbst verbleiben.
Der Punkt hat noch einen weitere Eigenschaft. Es ist der Punkt um den alle freien Drehungen des Körpers stattfinden. Stoßt ihr einen Körper entlang einer Achse die nicht durch den CG geht an, wird er immer versuchen sich um den CG zu drehen. Bildlich machen kann man sich das, wenn man einen Stift vor sich auf den Tisch legt und ein mal in der Mitte, ein mal am Rand anschiebt. Im mittigen Fall wird er einfach (relativ) gerade weg rutschen, im Randfall wird er sich drehen.

Dann gibt es den Druckschwerpukt (Center of Pressure, CP). An einem Körper greifen diverse Kräfte aufgrund von Flüssigen oder Gasförmigen Medien um ihn herum an. Wir werden z.B. konstant von ca. 1 Bar Luftdruck von allen Seiten gedrückt (mittelblau). Weht ein Wind, drückt der uns natürlich auch noch von einer Seite (dunkelblau). Und bewegen wir uns schnell durch die Gegend, haben wir Gegenwind, was eigentlich kein Wind, also bewegte Luft ist, sondern wir verdrängen stillstehende Luft (hellblau). Und weil wir nicht aerodynamisch perfekte Körper sind, bilden sich Strömungsabrisse und Unterdrücke an manchen stellen (hellblaue Kringel).

Da Ingenieure und Physiker ein faules Pack sind, haben sie keine Lust die ganzen Feile einzeln auszurechnen, sondern fassen die alle zusammen als eine Resultierende Kraft und einen resultierenden Punkt an dem sie angreift, den Druckschwerpukt.

Wäre nun bei einem entlang der gestrichelten Linie fliegenden Gerschoss der CG vor dem CP und unser Heck würde ausscheren, würde sich der Luftwiderstand erhöhen. Also die Kraft auf den CP. Da alle Kräfte die nicht durch den CG gehen eine Drehung (rot) verursachen (siehe oben) wird sich das Geschoss selbst wieder gerade ausrichten, bzw. einpendeln.

(Achtung, in dieser Abbildung sind CP und CG vertauscht)

Dummerweise ist bei Geschossen der CP aber vor dem CG und eine ausscherende Front (das Heck bleibt ja stabil, da es den CG enthält) würde eine Kraft auf den CP bedeuten, die eine noch größere Drehung (rot) heraus aus der optimalen Lage bedeutet.


Daher ist ein CP hinter dem CG immer zu bevorzugen.

Da wir aber mit der Aerodynamik Probleme bekommen, wenn wir vorne viel und hinten wenig Material haben, versetzen wir dem Geschoss einen Drall (grüne Spirale), denn das Moment dieser Drehung mag es nicht wenn man die Achse verändert um die die Drehung stattfindet (grün gestrichelt) und wird versuchen einen Gegendrehung (grün) aufzubringen die die Drehung durch die ausscherende Front (rot) aufhebt.

Dass ich keinen Schmarrn erzähle und ein rotierender Körper die Achse der Rotation wirklich nicht ändern möchte kann man hier gut sehen, indem das Rad nicht "runter fällt", was es bei der einseitigen Aufhängung eigentlich müsste: http://youtu.be/ty9QSiVC2g0?t=186
(Die Drehung um die Hochachse bitte außer acht lassen, da dies ein anderer Mechanismus verursacht, der mit dem eben gesagten nicht in Widerspruch steht.)


Nun zum Thema HP-Geschosse:

Präzisionsgeschosse sind deshalb HP, da dies ein präziseres Heck zur Folge hat und der Einfluss des Hecks auf die Präzision größer ist als der der Spitze. Das hat u.a. mit den blauen Kringeln im zweiten Bild zu tun.

[Robiwan]

Danke für diese umfangreiche Erklärung!

Theoretisch könnte man doch das CG nach vorne bringen, wenn man in der Spitze ein dichteres Material verwendet als im Heck (Spitze Blei, Heck Alu), oder?

Gesendet von meinem SM-G950F mit Tapatalk

[gewo]

sry aber ich bin ein sturkopf

ich glaub ned dass das gewicht nach vorne muss (ausser wir reden von ballistischen flugkoerpern)

[DerDaniel]

@Robiwan: Ja, das wäre eine Möglichkeit, würde den Aufwand zur Geschossherstellung aber natürlich massiv nach oben treiben.
Wo jedoch so etwas in der Art gemacht wird sind diverse Flientanlaufgeschosse. Da sie keinen Drall durch die Läufe bekommen, muss man die Stabilität anders herstellen und da wird eben der CG vor den CP gebracht. Entweder durch die Form, indem man das Geschoss hinten hohl macht

oder indem man einfach ein leichteres Material hinten dran pappt


@gewo: Du, von mir aus darfst du glauben was du magst, auch dass die Erde eine Scheibe ist und von vier Elefanten getragen wird. Das ändert aber nichts dran, dass die Realität anders ausschaut und die Gesetze der Physik mit doch recht großer Wahrscheinlichkeit korrekt sind.
Und was genau sind Geschosse, wenn keine ballistischen Flugkörper?

[W[i]BK]

Puh, ein mal Stereostatik, Fluiddynamik und Physik im Kompaktkurs:

Jeder Körper hat einen Masseschwerpunkt ...
..
..
...Bild zu tun.

Wow!
Sehr verständlich erklärt - Danke!

[simultan4]

Ich schnall ab!!
Wow - wir haben ja nicht nur schießwütige Waffennarren hier, sondern richtig helle Köpfe!
Ziehe meinen Hut!

[impact]

sry aber ich bin ein sturkopf

ich glaub ned dass das gewicht nach vorne muss (ausser wir reden von ballistischen flugkoerpern)

Müssen eh nicht, aber je kürzer der Abstand zwischen CG und CP ist, desto geringer der Hebel, desto länger kann der Twist sein, um noch ausreichend zu stabilisieren. (Kurze, leichte Geschosse: geringer CG-CP abstand: langer/langsamer twist/Drall - lange, schwere Geschosse: hoher CG-CP Abstand: kurzer/schneller twist/DRall).
Und den CG vor den CP zu bringen ist bei konventionellen Kurzwaffen und Büchsengeschossen, denke ich, nicht sehr praktikabel, da ein Aushöhlen des Hecks / verschiedene Materialzusammensetzungen / etc die Geschosse nur unnötig teuer machen würde, da sie extrem schwer präzise zu fertigen wären. (Es ist schon eine Kunst die Manteldickenabweichung sehr gering zu halten. Ist das nämlich nicht der Fall, ist der CG exzentrisch zum Außenprofil des Geschosses, und es erfährt beim verlassen des Laufes einen Drift quer zur Schussrichtung, und möglicherweise auch erhöhten Luftwiderstand, weil es sich eben um den CG dreht, und nicht um das außenprofil).
Selbst bei gedrehten Solids ist es schwer das Heck auszuhöhlen, da man Spitze/Außenkontur und Heckbohrung nicht in einem Durchgang fertigen kann, sondern eine Maschine bräuchte die 2 Spannfutter gegenüber hat (gib es), die ausreichend präzise umspannen (da liegt vermutlich das Problem)


@DerDaniel:

sehr gut beschrieben! Danke für die Mühe!

Zum vorletzten Absatz kann man vielleicht noch dazusagen, dass durch dieses Ausweichen des Geschosses (yaw of repose), dann der Spindrift entsteht.

Das mit der Geschossfertigen fand ich auch gut, ich hatte wieder vergessen, dass das Heck auch eine wesentlich Rolle mitspielt, allerdings meiner Kenntnis nach eher im Unterschallbereich. Im Überschallbereich ist die Spitze wichtiger. Aber womöglich zählen hier auch die Effekte mit, wenn ein Geschoss den Lauf verlässt. Soweit ich weiß reagieren Boattailgeschosse sensibler auf Asymmetrien bei der Druckverteilung rund um das Geschoss(heck), also machts sicher sinn BTs so präzise wie möglich zu fertigen.
Und präzise Spitzen und Boattails lassen sich nur dann gut formen, wenn das Geschoss mit der offenen Napfseite voran in die Geschossformmatritze gepresst wird.

[Reaper]

Ich hatte mal gelesen, dass das Heck bei LW-Geschossen überhaupt keine Rolle spielen würde, weil es sich eh im luftleeren Raum befindet.
(Luft wird in steilem Winkel vor Geschoss verdrängt.)

[Robiwan]

Ich hatte mal gelesen, dass das Heck bei LW-Geschossen überhaupt keine Rolle spielen würde, weil es sich eh im luftleeren Raum befindet.
(Luft wird in steilem Winkel vor Geschoss verdrängt.)

Wie soll den das gehen? Die Luft strömt ja von allen Seiten nach. Es gibt höchstens Regionen mit geringeren Luftdrücken und welche mit höheren (ähnlich einer Tragfläche)

Gesendet von meinem SM-G950F mit Tapatalk

[impact]

Ich hatte mal gelesen, dass das Heck bei LW-Geschossen überhaupt keine Rolle spielen würde, weil es sich eh im luftleeren Raum befindet.
(Luft wird in steilem Winkel vor Geschoss verdrängt.)

Das Ziel von Boattails ist es, dass der Luftstrom dem BT folgt, und am Heck ein geringerer Querschnitt, auf den Sog und Verwirblungen wirken, bleibt. Wenn die BTs zu aggresiv sind (steiler winkel), dann kann der Luftstrom tatsächlich schon an der Kante Führungsteil/BT abreissen, und sie werden überflüssig, wenn sie richtig dimensioniert sind, dann folgt der Luftstrom bis zum Ende, und sie zeigen Wirkung.
Aber das ganze ist eben auch Geschwindigkeitsabhängig, im Überschallbereich spielt die Spitze eine größere Rolle, denn hier wird ja Luft komprimiert und der Mach Kegel entsteht... durch diese extremen Drücke wirken sich Spitzenform und Exzentrizität hier besonders aus. Das Heck ist Unterschallbereich wichtiger...womöglich reisst der Luftstrom im Überschallbereich schon früher am BT ab als im Unterschallbereich.
Die Form mit dem geringstem Luftwiderstand im Unterschallbereich ist übrigens an die eines Tropfens angelehnt, und der hat ein recht ausgeprägtes "Heck".

[DerDaniel]

Uiuiui, von Masse-/Druckschwerpukt zu Boattails und Strömungstheorie das wird hier ja noch ein richtiger Physik Thread...
Da das Thema Stoff von ganzen Studien ist, im nachfolgende nur ein grober Abriss.

Grundsätzlich ist die Spitze eines Geschosses wichtig für den BC, also der Variable die den Luftwiderstand bestimmt, jedoch weniger für die Stabilität. Das rührt daher, dass das anströmende Medium sich selbst eine strömungsgünstige Fläche aufbaut. Gut erkennt man das auf dem folgenden Bild.

Vor der strömungsungünstigen Fläche baut sich ein günstige Fläche auf und die beiden markierten Strömungen fließen glatt bis zu den Kanten.

Was man bei dem ersten Bild schon recht schön sieht ist, dass an den Kanten die Strömung plötzlich anfängt unregelmäßig zu werden. An diesen Ecken entstehen Druckfronten die Kräfte auf den Körper ausüben. Je gleichmäßiger und symmetrischer der Körper ist um so gleichmäßiger und symmetrischer sind auch diese Druckfronten und sie gleichen sich aus, haben also keinen Einfluss auf das Geschoss. Das ist bei dem folgenden Bild recht schön zu sehen.


Neben Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche werden diese Druckfronten auch immer am Heck auftreten durch den Strömungsabriss, also die ganzen Wirbel und Flecken hinter dem Heck des Geschosses. Hier sind sie jedoch nicht davon abhängig wie gut die Oberfläche ist, sondern wie gleichmäßig der Strömungsabriss ist. Der wiederum ist zwar von der gleichmäßigkeit der Oberfläche abhängig, reagiert jedoch wesentlich empfindlicher und ein höheres Augenmerk muss auf das Heck gelegt werden. Recht deutlich erkennen tut man das auf dem nachfolgenden Bild. Obwohl es recht regelmäßig zu sein scheint, greifen die beiden Druckfronten am Heck unterschiedlich weit hinten an und heben sich daher nicht mehr auf, sondern werden das Gschoss etwas verdrehen wollen.

[impact]

Sehr fein.
Ich finde, die Diskussion hätte sich einen eigenen thread verdient, damit hier wirklich nur die Schussbilder bleiben..?