Energiebilanz der Waffe

Druckabschätzung

Energiebilanz mit Impulssatz

Basis: E_Exp = W_Exp = p * V

• p_max = Q_Ex / V_Barrel

Geschossenergie:

• E_kin = m_p/2 * v0^2

Energie Waffenrückstoß:

• Impulssatz: vor vs nach Stoß

  • m_w*v_w + m_G*v_G = m_W*v_W’ + m_G*v_G’

    • --> v_W’ = m_G/m_W * v0

    • —> E_kinRückstoß = m_w/2 * v_w’^2

Energie im Drall des Geschosses:

• Rotationsfrequenz f_rot = v0/l_D

  • l_D = Drall-Länge (solange lineare Bewegung bis einmal gedreht)

• E_rot = J/2 * w^2 mit J = m/2*r^2

Deformationstest

• setzt voraus, dass das Ziel komplett beschreibbar ist

elektronische Messung per Induktion/Feld oder Lichtschranke

Ballistisches Pendel: Zollstock und Waage

Annahme: Restenergie bleibt als Wärme in der Waffe

• worst-case-Annahme für Erwärmung der Waffe

optische/akustische Anteile: —> vergiss es

thermische Kapazität der Waffe berechnen:

• C_th = delta-Q / delta-T = c_th * m

  • mit c_th ~ spez. Wärmekapazität

experimentelle Bestimmung der Wärme, die von der Waffe pro Schuss aufgenommen wird:

• Waffe nach n Schuss in Wasserbehälter legen, dabei Temperatur des Wassers vorher und nachher messen

• C_thH2O = m_H2O * c_thH2O

  • —> delta-Q = C_thH2O * delta-theta_H2O

• —> Ergebnis: ca 1K pro Schuss Erwärmung —> ca 1/3 der Restenergie als Wärme in der Waffe

bei mehreren Elementen (zB Fenster): Parallelschaltung

bei mehreren Schichten (zB Isolation und Klinker): Reihenschaltung

P_S = sigma * epsilon * A * T^4

• sigma = 5,67*10^-8 W/[m^2*K^4]

  • Stefan-Boltzmann-Konstante

Wellenlänge der Temperatur ~300K:

• µm-Bereich

epsilon von idealem schwarzen Körper:

• epsilon = 1

epsilon von allen anderen grauen Körpern:

• epsilon < 1

lambda_max ~ 1/T

• lambda_max ist Wellenlänge der max. Ausstrahlung