Der ballistische Koeffizient jsb (abgekürzt BC) eines Körpers ist ein Maß für seine Fähigkeit, den Luftwiderstand im Flug zu überwinden. Er ist umgekehrt proportional zur negativen Beschleunigung: Eine größere Zahl zeigt eine geringere negative Beschleunigung an, und der Widerstand des Projektils ist direkt proportional zu seiner Masse.
Eine kleine Geschichte
Im Jahr 1537 feuerte Niccolò Tartaglia mehrere Testschüsse ab, um den maximalen Winkel und die Reichweite einer Kugel zu bestimmen. Tartaglia kam zu dem Schluss, dass der Winkel 45 Grad beträgt. Der Mathematiker stellte fest, dass sich die Flugbahn des Schusses ständig biegt.
1636 veröffentlichte Galileo Galilei seine Ergebnisse in Dialogues on the Two New Sciences. Er entdeckte, dass ein fallender Körper eine konstante Beschleunigung hat. Dadurch konnte Galileo zeigen, dass die Flugbahn der Kugel gekrümmt war.
Um 1665 entdeckte Isaac Newton das Gesetz des Luftwiderstands. Newton verwendete Luft und Flüssigkeiten in seinen Experimenten. Er zeigte, dass der Widerstand gegen einen Schuss proportional zur Dichte der Luft (oder Flüssigkeit), der Querschnittsfläche und dem Gewicht des Geschosses zunimmt. Newtons Experimente wurden nur bei niedrigen Geschwindigkeiten durchgeführt - bis etwa 260 m/s (853ft/s).
1718 forderte John Keel die kontinentale Mathematik heraus. Er wollte die Kurve finden, die das Projektil in der Luft beschreiben konnte. Dieses Problem geht davon aus, dass der Luftwiderstand exponentiell mit der Projektilgeschwindigkeit ansteigt. Keel konnte für diese schwierige Aufgabe keine Lösung finden. Aber Johann Bernoulli unternahm es, dieses schwierige Problem zu lösen, und fand bald darauf die Gleichung. Er erkannte, dass der Luftwiderstand wie „jede Kraft“der Geschwindigkeit variierte. Später wurde dieser Beweis als "Bernoulli-Gleichung" bekannt. Dies ist der Vorläufer des Konzepts des "Standardprojektils".
Historische Erfindungen
Benjamin Robins erfand 1742 das ballistische Pendel. Es war ein einfaches mechanisches Gerät, das die Geschwindigkeit eines Projektils messen konnte. Robins meldete Geschossgeschwindigkeiten von 427 m/s (1400 ft/s) bis 518 m/s (1700 ft/s). In seinem im selben Jahr veröffentlichten Buch New Principles of Shooting verwendete er Eulers numerische Integration und stellte fest, dass der Luftwiderstand „quadratisch mit der Geschwindigkeit des Projektils variiert“.
Leonhard Euler zeigte 1753, wie theoretische Flugbahnen mit der Bernoulli-Gleichung berechnet werden können. Aber diese Theorie lässt sich nur auf den Widerstand anwenden, der sich quadratisch zur Geschwindigkeit ändert.
1844 wurde der elektroballistische Chronograph erfunden. 1867 zeigte dieses Gerät die Flugzeit einer Kugel mit einer Genauigkeit von einer Zehntelsekunde an.
Testlauf
In vielen Ländern und ihren Waffenseit Mitte des 18. Jahrhunderts werden Probeschüsse mit großer Munition durchgeführt, um die Widerstandseigenschaften jedes einzelnen Projektils zu ermitteln. Diese einzelnen Testversuche wurden in umfangreichen ballistischen Tafeln festgeh alten.
Ernsthafte Tests wurden in England durchgeführt (Francis Bashforth war der Tester, das Experiment selbst wurde 1864 in den Woolwich Marshes durchgeführt). Das Projektil entwickelte eine Geschwindigkeit von bis zu 2800 m / s. Friedrich Krupp 1930 (Deutschland) setzte die Tests fort.
Die Schalen selbst waren fest, leicht konvex, die Spitze hatte eine konische Form. Ihre Größen reichten von 75 mm (0,3 Zoll) mit einem Gewicht von 3 kg (6,6 Pfund) bis 254 mm (10 Zoll) mit einem Gewicht von 187 kg (412,3 Pfund).
Methoden und Standardprojektile
Viele Militärs verwendeten vor den 1860er Jahren die Methode der Infinitesimalrechnung, um die Flugbahn eines Projektils korrekt zu bestimmen. Dieses Verfahren, das zur Berechnung nur einer Trajektorie geeignet war, wurde manuell durchgeführt. Um Berechnungen viel einfacher und schneller zu machen, hat die Forschung begonnen, ein theoretisches Widerstandsmodell zu erstellen. Die Forschung hat zu einer erheblichen Vereinfachung der experimentellen Verarbeitung geführt. Dies war das Konzept des "Standardprojektils". Ballistische Tabellen wurden für ein künstliches Projektil mit einem bestimmten Gewicht und einer bestimmten Form, bestimmten Abmessungen und einem bestimmten Kaliber erstellt. Dies erleichterte die Berechnung des ballistischen Koeffizienten eines Standardprojektils, das sich nach einer mathematischen Formel durch die Atmosphäre bewegen konnte.
Tabelleballistischer Koeffizient
Die obigen ballistischen Tabellen enth alten normalerweise solche Funktionen wie: Luftdichte, Flugzeit des Projektils in Reichweite, Reichweite, Grad der Abweichung des Projektils von einer bestimmten Flugbahn, Gewicht und Durchmesser. Diese Zahlen erleichtern die Berechnung ballistischer Formeln, die benötigt werden, um die Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses in Reichweite und Flugbahn zu berechnen.
Bashforth-Fässer von 1870 feuerten ein Projektil mit einer Geschwindigkeit von 2800 m/s ab. Für Berechnungen verwendete Mayevsky die Tabellen von Bashfort und Krupp, die bis zu 6 Zonen mit eingeschränktem Zugang enthielten. Der Wissenschaftler konzipierte die siebte Sperrzone und dehnte die Bashfort-Schäfte auf bis zu 1100 m/s (3.609 ft/s) aus. Mayevsky konvertierte die Daten von imperialen Einheiten in metrische Einheiten (derzeit SI-Einheiten).
Im Jahr 1884 reichte James Ingalls seine Fässer unter Verwendung von Mayevsky-Tabellen beim US Army Ordnance Circular ein. Ingalls erweiterte die ballistischen Läufe auf 5000 m / s, die sich innerhalb der achten Sperrzone befanden, aber immer noch den gleichen Wert von n (1,55) wie Mayevskys 7. Sperrzone hatten. Bereits 1909 wurden vollständig verbesserte ballistische Tische veröffentlicht. 1971 berechnete die Firma Sierra Bullet ihre ballistischen Tabellen für 9 begrenzte Zonen, jedoch nur innerhalb von 4.400 Fuß pro Sekunde (1.341 m / s). Diese Zone hat tödliche Kraft. Stellen Sie sich ein 2-kg-Projektil vor, das mit 1341 m/s fliegt.
Majewski-Methode
Wir haben oben schon etwas erwähntdiesen Nachnamen, aber überlegen wir mal, welche Art von Methode diese Person entwickelt hat. 1872 veröffentlichte Mayevsky einen Bericht über die Trité Balistique Extérieure. Unter Verwendung seiner ballistischen Tabellen zusammen mit Bashforths Tabellen aus dem Bericht von 1870 erstellte Mayevsky eine analytische mathematische Formel, die den Luftwiderstand für das Projektil in Bezug auf log A und den Wert von n berechnete. Obwohl der Wissenschaftler in der Mathematik einen anderen Ansatz als Bashforth verwendete, waren die resultierenden Berechnungen des Luftwiderstands dieselben. Mayevsky schlug das Konzept einer begrenzten Zone vor. Beim Erkunden entdeckte er die sechste Zone.
Um 1886 veröffentlichte der General die Ergebnisse einer Besprechung der Experimente von M. Krupp (1880). Obwohl die verwendeten Projektile sehr unterschiedliche Kaliber hatten, hatten sie im Wesentlichen die gleichen Proportionen wie das Standardprojektil, 3 Meter lang und 2 Meter im Radius.
Siacci-Methode
1880 veröffentlichte Colonel Francesco Siacci seine Balistica. Siacci schlug vor, dass der Luftwiderstand und die Dichte mit zunehmender Projektilgeschwindigkeit zunehmen.
Das Siacci-Verfahren war für flache Feuerbahnen mit Ablenkwinkeln von weniger als 20 Grad gedacht. Er fand heraus, dass ein so kleiner Winkel nicht zulässt, dass die Luftdichte einen konstanten Wert hat. Unter Verwendung der Tabellen von Bashforth und Mayevsky erstellte Siacci ein 4-Zonen-Modell. Francesco verwendete ein Standardprojektil, das General Mayevsky erstellt hatte.
Kugelkoeffizient
Bullet Coefficient (BC) ist im Grunde ein Maß fürwie rationalisiert die Kugel ist, das heißt, wie gut sie die Luft durchschneidet. Mathematisch ist dies das Verhältnis des spezifischen Gewichts des Geschosses zu seinem Formfaktor. Der ballistische Koeffizient ist im Wesentlichen ein Maß für den Luftwiderstand. Je höher die Zahl, desto geringer der Widerstand und desto effektiver fliegt die Kugel durch die Luft.
Noch eine Bedeutung - BC. Der Indikator bestimmt die Flugbahn und Drift des Windes, wenn andere Faktoren gleich sind. BC ändert sich mit der Form des Geschosses und der Geschwindigkeit, mit der es sich bewegt. "Spitzer", was "spitz" bedeutet, ist eine effektivere Form als "runde Nase" oder "flache Spitze". Am anderen Ende des Geschosses verringert das Heck des Bootes (oder der sich verjüngende Fuß) den Luftwiderstand im Vergleich zu einer flachen Basis. Beide erhöhen Kugel BC.
Kugelreichweite
Natürlich ist jede Kugel anders und hat ihre eigene Geschwindigkeit und Reichweite. Ein Gewehrschuss in einem Winkel von etwa 30 Grad ergibt die längste Flugdistanz. Dies ist ein wirklich guter Winkel als Annäherung an eine optimale Leistung. Viele Leute gehen davon aus, dass 45 Grad der beste Winkel ist, aber das ist es nicht. Das Geschoss unterliegt den Gesetzen der Physik und allen Naturkräften, die einen präzisen Schuss stören können.
Nachdem die Kugel das Fass verlassen hat, beginnen Schwerkraft und Luftwiderstand gegen die Startenergie der Mündungswelle zu arbeiten, und es entwickelt sich eine tödliche Kraft. Es gibt noch andere Faktoren, aber diese beiden haben den größten Einfluss. Sobald die Kugel den Lauf verlässt, beginnt sie aufgrund des Luftwiderstands an horizontaler Energie zu verlieren. Einige Leute werden Ihnen sagen, dass die Kugel nach oben steigt, wenn sie den Lauf verlässt, aber das trifft nur zu, wenn der Lauf beim Abfeuern schräg platziert wurde, was oft der Fall ist. Wenn Sie horizontal auf den Boden schießen und gleichzeitig die Kugel nach oben werfen, treffen beide Projektile fast gleichzeitig auf dem Boden (abzüglich des geringfügigen Unterschieds, der durch die Krümmung des Bodens und des geringfügigen Abfalls der vertikalen Beschleunigung verursacht wird).
Wenn Sie Ihre Waffe in einem Winkel von etwa 30 Grad zielen, wird die Kugel viel weiter fliegen, als viele Leute denken, und selbst eine Niedrigenergiewaffe wie eine Pistole wird die Kugel über eine Meile schicken. Ein Projektil aus einem Hochleistungsgewehr kann in 6-7 Sekunden etwa 3 Meilen zurücklegen, daher sollten Sie niemals in die Luft schießen.
Ballistischer Koeffizient pneumatischer Geschosse
Pneumatische Kugeln wurden nicht entwickelt, um ein Ziel zu treffen, sondern um ein Ziel zu stoppen oder geringfügigen physischen Schaden zu verursachen. In dieser Hinsicht bestehen die meisten Geschosse für pneumatische Waffen aus Blei, da dieses Material sehr weich und leicht ist und dem Projektil eine geringe Anfangsgeschwindigkeit verleiht. Die gebräuchlichsten Geschosstypen (Kaliber) sind 4,5 mm und 5,5. Natürlich wurden auch größere Kaliber hergestellt - 12,7 mm. Wenn Sie mit einer solchen Pneumatik und einer solchen Kugel schießen, müssen Sie an die Sicherheit von Außenstehenden denken. Zum Beispiel werden kugelförmige Geschosse für das Freizeitspiel hergestellt. In den meisten Fällen ist dieser Projektiltyp mit Kupfer oder Zink beschichtet, um Korrosion zu vermeiden.
