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Über dieses Buch

Die vorliegende 2. Auflage wurde vollständig durchgesehen, aktualisiert und mit einigen Ergänzungen versehen sowie mit einem Kapitel über „Ballistische Messtechnik“ erweitert. Sie bietet weiterhin eine umfassende Darstellung der Ballistik mit engem Bezug zur Praxis. Sie beschreibt die Grundlagen und Rechenmodelle in den vier Hauptgebieten der Ballistik mit vielen Fakten, Hinweisen und Beispielen aus der jahrzehntelangen großen Erfahrung des Autors.

Innenballistik: Explosivstoffe (Zünd- und Treibmittel), Berechnungsverfahren des Gasdruckes und der Geschwindigkeit von Geschossen und Raketen, Möglichkeiten der Projektilbeschleunigung, Beschleunigung von Splittern.

Abgangsballistik: Ereignisse, die das Geschoss beim Verlassen der Mündung begleiten, Ausströmen der Pulvergase, Auswirkungen auf den Schützen oder den Waffenträger, Grundlage für die Schussentfernungsbestimmung in Kriminalistik und Rechtsmedizin.

Außenballistik: Kräfte, die auf das Geschoss einwirken, Beschreibung der Rechenmodelle zur Bestimmung von Flugbahnen, Lösungen des Randwertproblems, Theorie der gyroskopischen Stabilisierung von Geschossen, aerodynamischen Optimierung von Flugkörpern.

Endballistik: Die Wechselwirkung eines Geschosses mit vielen Materialien, neu auch mit Glas und Keramik, Zusammenstellung experimentell ermittelter Fakten und Daten, Probleme der Prüfung von ballistischem Schutz, ausführliche Darstellung des Abprallens von Geschossen, dem speziell in der Forensik große Bedeutung zukommt.

Ballistische Anwendungen: in der Kriminalistik, bei Sicherheitsfragen und -problemen auf Schießplätzen und in Schießanlagen, neu die Berechnung der Außenballistik von Schrotgarben in ihrer ganzen Ausdehnung.

Ballistische Messtechnik: Grundzüge der Messtechnik für Geschwindigkeit, Druck und Flugverhalten von Geschossen, bildgebende Verfahren, historische Messkonzepte.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einführung

Zusammenfassung
Bereits einige Hundert Jahre vor unserer Zeitrechnung beschäftigten sich Menschen insbesondere der griechischen Kultur mit dem geworfenen Stein und dem fliegenden Pfeil. Aus dem griechischen Wort für werfen („βἁλλειν“, ballein) entstand schließlich der Name „Ballistik“ für das zugehörige Wissensgebiet.
Beat P. Kneubuehl

Kapitel 2. Physikalische Grundlagen

Zusammenfassung
Physikalische Ereignisse lassen sich nur dann einfach beschreiben, wenn ein geeignetes Bezugssystem zur Verfügung steht. Für ballistische Vorgänge wird üblicherweise das sogenannte ballistische Koordinatensystem verwendet, das folgendermaßen definiert ist: x- und y-Achse spannen eine vertikale Ebene auf, wobei die y-Achse der Erdbeschleunigung entgegengesetzt ist. Die z-Achse ergänzt die x-y-Ebene zu einem räumlichen Rechtssystem (Abb. 2.1). Eigenbewegungen von Körpern werden auf ein körperfestes System bezogen, dessen Ursprung im Massenmittelpunkt (Schwerpunkt) des Körpers liegt und dessen Hauptachse mit der momentanen Bewegungsrichtung des Schwerpunkts zusammenfällt (Bahntangentensystem). Auch dieses System ist rechts orientiert.
Beat P. Kneubuehl

Kapitel 3. Innenballistik

Zusammenfassung
Die Schussentwicklung in einer Waffe gehört zu den extremsten Vorgängen der klassischen Physik. Sie ist äußerst kurzzeitig, und es sind enorme Kräfte und Beschleunigungen und hohe Temperaturen daran beteiligt (siehe Tabelle 2.8). Die rechnerische Erfassung und Behandlung derartiger Prozesse gibt Probleme auf, die auch mit modernsten Mess- und Rechentechniken nur schwer ‒ wenn überhaupt ‒ zu bewältigen sind. Die Bestimmung des maximalen Gasdruckes und des Gasdruckverlaufes, der Geschwindigkeit des Geschosses und insbesondere der Mündungsgeschwindigkeit wird oft als das Hauptproblem der Innenballistik bezeichnet.
Beat P. Kneubuehl

Kapitel 4. Abgangsballistik

Zusammenfassung
Zwischen den beiden, seit Mitte des 18. Jahrhunderts getrennt betrachteten, primären Gebieten der Ballistik ‒ der Innen- und der Außenballistik ‒ etablierte sich im Verlauf der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts eine neue Teildisziplin. Begonnen hat es vermutlich damit, dass C. CRANZ und H. SCHARDIN bereits im Jahre 1929 einen Kinematografen entwickelten, der bis zu 24 Bilder optisch getrennt mit einer Frequenz von bis zu 3‘000‘000 B/s und mit Belichtungszeiten von 0.1 μs auf einen ruhenden Film projizierte (siehe Abb. 4.1). Dies ermöglichte erstmals einen Einblick in die schnellen Vorgänge beim Austritt eines Geschosses aus der Mündung, wie auch bei gewissen endballistischen Vorgängen.
Beat P. Kneubuehl

Kapitel 5. Außenballistik

Zusammenfassung
Außenballistik ist die urtümlichste Disziplin der Ballistik. Der Flug (die Bewegung) eines Pfeils oder einer geworfenen Kugel beschäftigte bereits die Denker des antiken Griechenlandes, wie dies beispielsweise im Pfeil-Paradoxon des ZENON (etwa 490‒430 v. u. Z.) überliefert ist. Als ein Teil der Bewegungslehre finden sich erste Beschreibungen der Bahn eines geworfenen Körpers in den philosophischen Schriften des ARISTOTELES (384‒322 v. u. Z.), der sich in seinem Werk „Physik, Vorlesungen über die Natur“ eingehend mit Ruhe und Bewegung beschäftigte. Er unterschied bei einem Ortswechsel eines Körpers naturgemäße (natürliche) und naturwidrige (gewaltsame) Bewegungszustände
Beat P. Kneubuehl

Kapitel 6. Grundzüge der Endballistik

Zusammenfassung
Das Auftreffen eines Geschosses auf einen festen Gegenstand ist physikalisch gesehen ein sehr komplizierter Prozess, der in äußerst kurzer Zeit und unter Beteiligung großer Kräfte und Drücke abläuft (siehe dazu Tabelle 2.​8, S. 53). In diesem Umfeld verhalten sich die Materialien oft anders, als man es sich von relativ langsamen Vorgängen gewohnt ist. Richten sich diese nach den bekannten, unter statischen oder quasistatischen Bedingungen ermittelten Materialeigenschaften, so können bei hochdynamischen Prozessen durchaus wesentlich andere Werte an Dehnung, Festigkeit usw. Auftreten.
Beat P. Kneubuehl

Kapitel 7. Abprallende Geschosse

Zusammenfassung
Das Abprallen von Geschossen ist zwangsläufig stets mit einer Wechselwirkung des Geschosses mit einem festen oder flüssigen Medium verbunden. Der Vorgang gehört somit zum Gebiet der Endballistik; er ist bereits in Abschn. 6.​1.​5 im Rahmen des Backman-Goldsmith-Diagramms erwähnt worden. Dort ist auch ersichtlich, dass innerhalb der möglichen Auftreffgeschwindigkeiten und -winkel ein großer Bereich existiert, der zum Abprallen des Geschosses führt.
Beat P. Kneubuehl

Kapitel 8. Spezielle Anwendungen der Ballistik

Zusammenfassung
Neben den klassischen Anwendungen der Ballistik in der Wehrtechnik finden sich auch im zivilen Bereich viele praktische Anwendungen ballistischer Methoden. Typische Beispiele bilden all die Sportarten, bei welchen ein Objekt geschlagen, geworfen oder gestoßen wird und anschließend eine kürzere oder längere Strecke durch die Luft fliegt. Hierzu gehören nicht nur Golf, Tennis und Basketball, sondern auch die Wurfdisziplinen der Leichtathletik und Fußball.
Beat P. Kneubuehl

Kapitel 9. Einblick in die ballistische Messtechnik

Zusammenfassung
Das Messen physikalischer (und damit auch ballistischer) Größen setzt immer voraus, dass eine bestimmte Modellvorstellung der zu messenden Vorgänge vorhanden ist. Die ballistische Messtechnik ist deshalb stets mit den Fortschritten der entsprechenden Naturwissenschaften, deren Anwendung auf die ballistischen Teilgebiete und den Möglichkeiten der technischen Realisierung einhergegangen. Ausgelöst zu Beginn des 18. Jahrhunderts durch die Newton’sche Mechanik und fortgeführt durch die Arbeiten von Joh. BERNOULLI, EULER, LAGRANGE und andern Wissenschaftlern entstanden im Verlauf jenes Jahrhunderts die ersten Theorien zur Bewegung eines durch Gasdruck bewegten „Kolbens“ in einem Rohr und zum Flug eines Objektes durch die Luft (siehe dazu auch die Abschnitte 3.1, 3.4.5.1 und 5.1).
Beat P. Kneubuehl

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