Was versteht man unter Innenballistik?
Innenballistik beschreibt die Phänomene um den Antrieb von Projektilen in Rohrwaffen. Unter Anderem sind dies der Gasdruck am Geschossboden oder der Gasstrahl einer Rakete.
Aufgabe der Innenballistik ist es den Ablauf des Antriebsvorgangs in der Rohrwaffe oder Rakete zu berechnen. Dies beinhaltet entweder bei vorgegebenen Parametern des innenballistische Systems die Geschwindigkeit und des Gasdruck theoretisch zu bestimmen oder die Systemparameter durch Vorgaben für Geschwindigkeit und Gasdruck zu ermitteln.
Beschreibe die Stadien des Schussablaufes in der Waffe.
Zuführung (Automatisch/von Hand)
Anzündung (Boden-Treibladungsanzünder/Bajonett-TLAnz)
Anfangsbewegung (Startdruck, Freiflug, Einpressen des Führungsbands ins Feld-Zug Profil)
Drallaufnahme (Gezogen: Schock, Rotation, starke Reibung Führungsband und Rohr / Glatt: Keine)
Druckgradient
Gasentnahme (Bei Gasdruckladern von Kadenz abhängig, Panzer: Rauchabsauger)
Stoßwelle vor Geschoss
Rohrerwärmung
Wie sieht eine typische Druckverlaufkurve in der Waffe aus? (p-t-Diagramm)
Aus welchen Edukten wird Treibladungspulver hergestellt und wie heißt dieses?
Cellulose (Aus Baumwolle) + Nitriersäure -> Nitrocellulose
Wie hängen Abbrandgeschwindigkeit eines Treibladungspulvers und Gasdruck/Flammtemperatur zusammen?
Abbrandgeschwindigkeit r wächst mit Gasdruck, da die Energieübertragung steigt. (Vieille’sches Gesetz)
Abbrandgeschwindigkeit r wächst auch mit der Flammtemperatur T_EX, da die Energieübertragung steigt.
Wie wirkt sich die Abbrandoberfläche/Form des Treibladungspulvers auf die Druckkurve aus?
Durch steigende Abbrandoberfläche wird die Druckkurve breiter und man erhält bei festem Maximaldruck höhere Mündungsgeschwindigkeiten v0.
Welche Faktoren bestimmen die Menge der gespeicherten Energie und die Geschwindigkeit der Energiefreisetzung eines Treibladungspulvers?
Die chemische Zusammensetzung des Treibladungspulvers bestimmt wie viel Energie Q_EX (in J/g) im Pulver gespeichert ist.
Die Abbrandrate und die Pulverform bestimmen die Geschwindigkeit der Energiefreisetzung.
Ergänze alle Bezeichnungen:
Welche 2 Erhaltungsgleichungen sind für die Eindimensionale Gasströmung im zylindrischen Rohr von Bedeutung? Was folgt aus diesen Gleichungen?
Massenerhaltung und Impulserhaltung.
Aufgrund der Lagrange-Näherung für Gasdichte, der Gasgeschwindigkeit und des Gasdruckes folgt daraus:
Welche Näherung wird in der Praxis für den mittleren Druck getroffen?
P_m = Maximaldruck Stoßboden
Wie berechnet man die innenballistische Endgeschwindigkeit v_e?
Welche Proportionalitäten ergeben sich aus:
bzw. nennt sich das Ganze “Innenballistische Arbeit”:
Wie lautet die Formel der benötigten TLP-Masse m_c für gegebene Endgeschwindigkeit v_e?
Es werden nur rund 40% der TLP-Energie in kinetische Energie umgewandelt.
Welche 3 Gruppen von innenbalistischen Modellen gibt es und wofür werden sie genutzt?
Modelle mit analytischen Ähnlichkeitsbeziehungen (Leduc, Heydenreich)
-> Leistungsabschätzung
Modelle mit mehreren zeitabhängigen Differentialgleichungen
-> TLP-Auslegung und Bestimmung zeitlicher Zusammenhänge
Modelle mit zeit- und ortsabhängigen 2D-Differentialgleichungen einer 2-Phasenströmung mit Wechselwirkung und Rohrerwärmung
-> Nutzung ortsabhängiger Betrachtungen wie Anzündverlauf, Gasdruckwellen, etc.
Wie lautet der Ansatz von Leduc für die Geschossgeschwindigkeit v(x)?
Daraus folgen der Gasdruck am Stoßboden und der Maximaldruck.
Mit Hilfe der Mündungsgeschwindigkeit v_e, des Geschossweges x_e und des Maximaldrucks P_m können a und b grob angenähert werden.
Was kann man mit dem Lumped Parameter (thermodynamisches) Modell berechnen?
Berechnung der folgenden Parameter als Fkt. der Zeit t:
Stoßbodendruck Ps
Geschossgeschwindigkeit Vp
Weg Xp
verbrannter TLP-Anteil z
Was sind 6 innenballistische Besonderheiten der Artillerie?
Lange Anzündverzugszeiten
Einfluss des Geschossansetzens auf v0 und Pmax
Ballistic Hump, Steigen der v mit Rohrbelastung (bis 250 Schuss)
Sticker-Gefahr bei niedrigen Ladungen
Vieillesche Wellen bei niedrigen Ladungen möglich (Druckspitzen)
Geringe gewünschte v0 Standardabweichung < 1 m/s
Welche 3 Messverfahren gibt es zur Messung des Gasdruckes im Waffenrohr? Und wie funktionieren diese?
Messung mit Kupferstauchkörper -> Verformung eines Kupfer-Eis zur Messung von Pmax -> Gasdruck durch Stempel auf Ei übertragen
Messung mit piezoelektrischen Sensoren -> Spannungserzeugung durch Verformung (Krafteinwirkung)
Messung mit Photonic Doppler Velocimeter (PDV) -> Messprinzip auf Basis der Dopplerverschiebung:
-> Anschließend über v(t) p(t) berechnen
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