Was versteht man unter Außenballistik?
Außenballistik befasst sich mit der Messung und Beschreibung der Bewegung eines Körpers nach dem Abschuss. Dabei hat der Körper anfangs den Abschusswinkel ϑ_0 und Anfangsgeschwindigkeit v0. Sie beinhaltet die Verfolgung der Flugbahn, die ein Projektil unter Schwerkraft gegen den Luftwiderstand ausführt.
Beschreibe die 8 Flugphasen des Geschosses.
Verlassen des Rohres (Richtung, Mündungsgeschwindigkeit, Stoßwelle, Mündungsblast)
Lösen der Treibkäfigs-Segmente bei unterkalibriger Munition
Wechselwirkung mit Luft (Anströmrichtung, Querwinde, Widerstände)
Folgsamkeit der Bahn (Anstellung, Schwingung, Drehung, Unwucht)
Anzündung der Leuchtspur
Veränderung der Luftschichten/Eigenschaften (Flugabwehr/Flugzeugmunition)
Erwärmung des Geschosses (Abbrennen Spitze/Flügel)
Geschwindigkeits-/Drallabnahme
Beschreibe das ballistische Koordinatensystem.
Kartesisches Koordinatensystem
Mündung liegt im Ursprung
x-Achse horizontale Schussrichtung
y-Achse Höhenachse (x-y-KS für 2D betrachten, also ohne bspw. Seitenwinde)
z-Achse seitliche Ablenkungen, Orientierung gemäß Rechte-Hand-Regel
Wie lautet die Flugbahngleichung im luftleeren Raum mit Graviation?
Warum ist die Bewegungsgleichung für die Geschossbahn im luftgefüllten Raum nicht allgemein lösbar?
Der Luftwiderstandsbeiwert hängt von der Geschwindigkeit ab.
Wie wird die Atmosphäre in Abhängigkeit der Höhe h modelliert? Welche Parameter ändern sich mit der Höhe?
Die Atmosphäre wird durch ein Schichtenmodell beschrieben.
Die höhenabhängigen Parameter sind:
Temperatur T
Dichte ρ
Druck P
Schallgeschwindigkeit c
Aus welchen c_w-Werten setzt sich der gesamte Luftwiderstand des Geschosses zusammen?
Der Wert c_w,Geschoss bildet sich aus den c_w-Werten von: Kopf, Reibung, Führungsband, Heck
Beispielsweise reduziert eine konische Heckform den Gesamt-c_w-Wert deutlich.
Welche beiden Faktoren wirken sich besonders auf den Geschwindigkeitsabfall des Geschosses aus?
Querschnittsbelastung (m_p/A)
c_w-Wert
Welche zwei Vorteile bietet die Nutzung von Schwermetall-Konstruktionssplittern im Geschoss?
Schwermetall-Splitter bieten einen geringeren v-Abfall und bessere Durchschlagsleistung.
Für welche zwei Fälle gilt die Näherung c_w=konstant?
Gestreckte und kurze Flugbahnen
Unterschallbereich
Wie lautet die c_w-Wert Näherungsformel für Mach >1.5?
Näherung nach d’Antonio:
Wie viele Freiheitsgrade hat die Bewegung eines starren Körpers im dreidimensionalen Raum?
Sechs Freiheitsgrade:
3x Translation:
Vor und zurück entlang der x-Achse
Links und rechts entlang der y-Achse
Auf und ab entlang der z-Achse
3x Rotation:
Rollen um die i-Achse
Nicken um die j-Achse
Gieren um die k-Achse
i,j,k ist nicht rotierendes, körpergebundenes Koordinatensystem
Wie heißt das Modell, mit welchem eine Vereinfachung der 6-Freiheitsgrad-Bewegungsgleichungen vorgenommen wurde und was wurde hierbei vereinfacht?
Das Modell heißt “modifiziertes Punkt-Masse-Modell” und entkoppelt die Drehbewegung des Geschosses von Nick- und Gierbewegungen, wodurch ein Kompromiss aus Genauigkeit und Berechnungsaufwand gefunden wurde.
Durch welche Effektkette kommt es bei Projektilen zum Überschlag, falls es durch Kreiseleffekt nicht stabilisiert wird?
Anstellung -> Auftrieb -> Drehmoment -> Überschlag
Skizziere die Auswirkung der Anstellung eines Vollkaliber-Geschosses mit allen weiteren Effekten.
Wann wird ein Drallgeschoss als stabil angesehen?
Ein Drallgeschoss wird als stabil angesehen, wenn der Anstellwinkel α mit der Zeit abklingt.
Stabilität wächst also mit der Flugzeit.
Wie sieht eine Perfekte-, eine Unter- und eine Überstabilisierung eines Drallgeschosses aus?
Eine perfekte Stabilisierung hat Folgsamkeit des Geschosses zur Folge. Folgsamkeit bezeichnet die Eigenschaft des Geschosses, dessen Spitze der Trajektorie anzupassen.
Wie funktioniert die Stabilisierung bei Flügelgeschossen?
Durch die Flügel wird das Geschoss bei Auslenkung um den Schwerpunkt zurück gedreht und pendelt dann um diesen.
Für eine gute Endballistik auf kurze Entfernung muss das Ziel in einem Pendelminimum (Pendelwinkel klein) stehen. Auf weite Distanzen (einige hundert Meter) bleibt der Pendelwinkel dauerhaft sehr gering.
Wie können die Beiwerte der Pendelkurve ermittelt werden? (4 Methoden)
Windkanalversuche (Problem: Skalierung, meist nur klein durchführbar)
Beschussversuche mit Messtechnik (teuer)
CFD-Simulation (Windkanalversuch im Computer), heute bevorzugt
Empirische Simulationsmethoden (recht ungenau)
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