Prellschlag - Messgerät

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      the_playstation:

      Weder ignoriert noch überlesen noch verdrängt.
      Aber sag, welcher digitale MEMS schafft mindestens +/- 100g bei 50 kHz? Ich kenne keinen Einzigen. Und glaub mir ruhig, wenn ich über solche Messungen spreche. Ich betreibe seit mehr als 25 Jahren ein Schwingungslabor. Ich denke, ich kann recht gut einschätzen was gemessen werden kann und mit welcher Technik.
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      Das glaube ich. Wobei ich mehr als 10bit Auflösung beim LG-Prellschlag als nicht notwendig erachte. Es gibt ja div. Projekte, die z.B. einen AD-Wandler oder FPGA dem Microcontroller vorschalten. Damit bekommt man Oszilloskope im MHz Bereich hin. Allerdings nur in 8bit, was meiner Meinung nach ausreichen sollte. Man benötigt halt kein Universal-Meßgerät.

      Aber wenn Du die Profitechnik zur Verfügung hast. Warum nicht. Da ich Sie nicht besitze, würde ich im Zweifelsfall auf das zurückgreifen, was ich habe. Z.B. eines meiner 200 MHz Speicheroszilloskope. Sollte reichen.

      Gruß Play
      Feinwerkbau: (FWB600, FWB601,FWB602, FWB603, FWB300S, FWB65, FWB100), Anschütz SA 2001, Walther: (LGM2, LG90, LGR, WLA, P88), 850 Air Magnum, Weihrauch: (HW77, HW40, HW 75), Zoraki: (914, 918, R1), Colt (1911, M45 CQBP, Single Action Army), Umarex: (MP40, C96, HPP, SA177), Smith & Wesson: (586, Chiefs Spezial), GSG: (M11, CP1-M, CR600W, PR900W, P08), Crosman: (2240, 1377), Norconia: (P1, QB78d), Hatsan: (Hercules, Carnivores), Diana: (D75), Excalibur (Exomax, Matrix Mega405, Bulldog400).
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      Pendelversuch

      Schauen wir uns so ein Pendel mal aus der Sicht der Physik an (siehe Abbildung).
      Der Impuls der Prellmechanik der Waffe könnte durch die Masse 1 bei einer Geschwindigkeit v gegeben sein. Nun schlägt die Masse 1 auf die Masse 2 und prellt zurück auf die Masse 3. Wie bewegt sich das Pendel und kann aus der Pendelbewegung auf den Anfangsimpuls geschlossen werden?

      1.Nehmen wir den vollständig elastischen Stoß.
      Die Masse 1 wird von der Masse 2 reflektiert und schlägt auf die Masse 3. Diese Reflektiert wiederum und die Masse 1 schlägt wieder auf die Masse 2. Das passiert endlos. Dazu nun zwei Grenzfälle:
      a. Die Reflexionszeit ist unendlich klein. Das Pendel bewegt sich nicht.
      b. Das Pendel L ist unendlich lang. Das Pendel bewegt sich nicht.
      c. Endliche Reflexionszeit und endliche Pendellänge. Das Pendel bewegt sich mit einer recht komplexen Bewegung, welche von der Pendellänge und der Reflexionszeit bestimmt wird. Da die Zeit unbekannt ist, kann kein Rückschluss auf den Anfangsimpuls erfolgen. Außerdem ist der vollkommen elastische Stoß unrealistisch.

      2. vollkommen plastischer Stoß
      Die Masse 1 schlägt vollkommen plastisch auf die Masse 2. Es gilt der Impulserhaltungssatz und aus der Pendelbewegung (Höhe) kann der Anfangsimpuls berechnet werden. Dieser Fall ist jedoch auch unrealistisch, da das System ja gerade prellt.

      3. teilelastischer Stoß
      Masse 1 schlägt auf Masse 2 mit der Stoßzahl A. Dann stößt die Masse 1 auf die Masse 2 mit der Stoßzahl B. Sind beide Stoßzahlen gleich A=B, so bleibt das Pendel (ausreichende Pendellänge, kurze Stoßzeit) stehen. Sind die Stoßzahlen unterschiedlich, so stellt sich eine Pendelbewegung ein. Diese Pendelbewegung basiert auf dem Differenzimpuls welcher durch den Stoßzahlunterschied zustande kommt. Somit kann zwar aus der Pendelhöhe die Stoßzahldifferenz ermittelt werden, jedoch nicht der Anfangsimpuls.

      Fazit:
      Der Pendelversuch ist zur Bestimmung des Anfangsimpulses ungeeignet.

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      Solange sie sich eindeutig in nur eine Richtung bewegt und der Faden nicht abreißt ... ja
      Mit jedem Tag meines Lebens erhöht sich zwangsläufig die Zahl derer, die mich am Ar*** lecken können ... klingt doof ... ist aber so ...

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      Tarkus the Maverick schrieb:

      Warum so kompliziert?

      Die Waffe wird an einem ausreichend langen Faden aufgehängt und der Weg gemessen, den sie durch den Prellschlag zurücklegt.
      Weil der Weg nur etwas über den Unterschied der Stoßzahlen oder meinetwegen auch der Reibungsverhältnisse aussagt und NICHTS über den Anfangsimpuls. Genau das hatte ich (etwas ausführlicher) beschrieben.
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      ManEater schrieb:

      Solange sie sich eindeutig in nur eine Richtung bewegt und der Faden nicht abreißt ... ja
      Ich erwähnte ja bereits in einem vorherigen Kommentar, dass man den Kolben nach hinten abstützen muss, um den dem Prellschlag vorausgehenden Rückstoß zu "neutralisieren".

      Da der Faden ja nur das Gewicht der Waffe tragen muss, dürfte dessen Zugfestigkeit nicht das Problem sein.
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      Tarkus the Maverick schrieb:

      ManEater schrieb:

      Solange sie sich eindeutig in nur eine Richtung bewegt und der Faden nicht abreißt ... ja
      Ich erwähnte ja bereits in einem vorherigen Kommentar, dass man den Kolben nach hinten abstützen muss, um den dem Prellschlag vorausgehenden Rückstoß zu "neutralisieren".
      Da der Faden ja nur das Gewicht der Waffe tragen muss, dürfte dessen Zugfestigkeit nicht das Problem sein.
      Ja, damit wir der erste Impuls in die Abstützung geleitet. Und was ist mit dem zweiten, dritten, vierten... in diese Richtung?
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      Feinmechaniker schrieb:

      Tarkus the Maverick schrieb:

      Warum so kompliziert?

      Die Waffe wird an einem ausreichend langen Faden aufgehängt und der Weg gemessen, den sie durch den Prellschlag zurücklegt.
      Weil der Weg nur etwas über den Unterschied der Stoßzahlen oder meinetwegen auch der Reibungsverhältnisse aussagt und NICHTS über den Anfangsimpuls. Genau das hatte ich (etwas ausführlicher) bbeschrieben.
      Ich vermute, wir reden aneinander vorbei. Ausgelöst wird der Prellschlag zwar vom Kolben, doch interessant für den Schützen ist nur, wie heftig sich der Schlag auf die gesamte Waffe auswirkt.

      Es geht also nicht um den eingeleiteten Impuls, sondern um den Impuls, mit dem die Waffe sich dann bewegt.

      Zur Berechnung dieses Impulses benötigt man die Masse und die Geschwindigkeit.

      Die Masse lässt sich recht einfach durch Wiegen ermitteln.

      Die Geschwindigkeit ergibt sich beim Pendel durch den gemessenen Ausschlag. Diesen rechnet man mit dem Satz des Pythagoras in Höhe um. Setzt man dann diese Höhe in die Formel für potenzielle Energie ein und setzt diese der kinetischen Energie gleich, erhält man letztlich die Anfangsgeschwindigkeit, die der des Impulse entspricht. Nun nur noch mit der Masse multiplizieren und fertig.

      Das lässt sich in einer einzigen einfachen Formel zusammenfassen:



      p = Impuls
      m = Masse
      g = Erdbeschleunigung (9.81 m/s²)
      L = Länge des Pendels
      a = horizontale Auslenkung des Pendels

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Tarkus the Maverick ()

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      Feinmechaniker schrieb:

      Tarkus the Maverick schrieb:

      ManEater schrieb:

      Solange sie sich eindeutig in nur eine Richtung bewegt und der Faden nicht abreißt ... ja
      Ich erwähnte ja bereits in einem vorherigen Kommentar, dass man den Kolben nach hinten abstützen muss, um den dem Prellschlag vorausgehenden Rückstoß zu "neutralisieren".Da der Faden ja nur das Gewicht der Waffe tragen muss, dürfte dessen Zugfestigkeit nicht das Problem sein.
      Ja, damit wir der erste Impuls in die Abstützung geleitet. Und was ist mit dem zweiten, dritten, vierten... in diese Richtung?
      Welchen zweiten, dritten, vierten... meinst du? Beim Auslösen des Schusses wird der Kolben nach vorne beschleunigt und als Reaktion die Waffe nach hinten. Das ist meine Erachtens nur ein einziges Ereignis in dieser Richtung.
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      Tarkus the Maverick schrieb:

      Das ist meine Erachtens nur ein einziges Ereignis in dieser Richtung.
      Kolben wird beschleunigt, LG geht nach hinten.
      Kolben läuft auf Luftpolster, Rückwärtsbewegung des LGs verlangsamt sich
      Kolben federt von Luftpolster zurück, läuft in die Feder, LG geht nach vorne.
      Kolben wird von Feder wieder nach vorne gedrückt, LG erfährt wieder Rückwärtsbeschlenigung
      Die letzten beiden Zeilen können sich durchaus auch nochmal wiederholen.
      Kolben schlägt auf Zylinderkopf auf, System erfährt Schlag nach vorne.
      Weil Stahl elastisch ist, federt der Kolben innerhalb 1ms einige wenige Male vor und zurück (Beobachtung Diana35).

      Irgendwo zwischen zweiter und vierter Zeile startet dann das Dia seine Bewegung und ist hoffentlich vor der sechsten Zeile aus dem Lauf.


      Federdruck-LGs erscheinen so einfach, die inneren Vorgänge beim Schuss sind aber ziemlich komplex.



      Stefan


      ps:
      Hier die Schwingungskurve des Diana 35, der kleine positive Zacken in der unteren Hälfte ist der Austritt des Dias.
      Die beiden weißen Flächen nach einem Drittel zeigen die Systembewegung durch das federnde Luftpolster.
      Die scharfen Zacken ab der Hälfte zeigen den Aufschlag des Kolbens am Zylinderkopf und die Nachschwingungen.
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      @ HWJunkie:

      Das mag ja alles so sein, aber letztlich geht es doch darum, wie stark sich der Prellschlag maximal auf die Waffe und somit evtl. zerstörend auf eine Zieloptik auswirkt. Ob der ermittelte Wert nun tatsächlich allein dem Maximal-Impuls entspricht, oder ob er wegen der Nebeneffekte nicht ganz korrekt ist, hat m. E. eher akademischen Wert. Entscheidend ist eher, dass unterm Strich der Unterschied der Stärke des Prellschlags verschiedener Waffen mit einer Methode nachweisbar ist.

      Klar wäre es wesentlich genauer, wenn man die Bewegung als exakte Kurve dargestellt bekäme. Mir geht es aber mehr um eine Methode, mit der auch ein messtechnischer Laie mit einfachen Mitteln zum einem Ergebnis kommt, das ihm zeigt, welche seiner Waffen einen mehr oder weniger starken Prellschlag produziert.

      Wenn ich beispielsweise weiß, dass mit Waffe X ein bestimmtes Zielfernrohrmodell dauerhaft heil bleibt, aber mit Waffe Y beschädigt wird, dann sagt mir der Prellschlagvergleich, ob dieses Modell bei Waffe Z erst recht zerstört würde, ob es wahrscheinlich heil bleibt oder ob es auf einen Versuch ankommt.
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      Die Kurven da oben sind mit einem alten Kopfhöhrerlautsprecher (befestigt anstelle der Kimme), einer Gabellichtschranke aus einem alten Videorecorder (an der Mündung, um den Austritt des Dias zu bestimmen) und einer PC-Soundkarte entstanden.
      Also messtechnisch betrachtet doch irgendwo laienhaft.

      Und ja, man kann vergleichen.
      Hier ein Diana25, gleicher "Schwingungsmesser":


      Die Schwingungen beim Kolbenanschlag sind deutlich sanfter, obwohl das LG weniger dämpfende Masse mitbringt.


      Und hier ein Diana 60 mit Doppelkolbensystem, wo bei richtiger Einstellung beide Kolben zeitgleich einschlagen und sich die Kräfte aufheben, der Kolbeneinschlag geschieht irgendwo rechts der Mitte:





      Stefan
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      Wie schon gesagt funktioniert eine Meßung des Prellschlages mit einem Pendel nicht. Bzw nur die Aufzeichnung mit einer Slowmo-Kamera. Diese löst vieleicht die verschiedenen, zeitlich versetzten Beschleunigungen und Impulse auf.

      Gruß Play
      Feinwerkbau: (FWB600, FWB601,FWB602, FWB603, FWB300S, FWB65, FWB100), Anschütz SA 2001, Walther: (LGM2, LG90, LGR, WLA, P88), 850 Air Magnum, Weihrauch: (HW77, HW40, HW 75), Zoraki: (914, 918, R1), Colt (1911, M45 CQBP, Single Action Army), Umarex: (MP40, C96, HPP, SA177), Smith & Wesson: (586, Chiefs Spezial), GSG: (M11, CP1-M, CR600W, PR900W, P08), Crosman: (2240, 1377), Norconia: (P1, QB78d), Hatsan: (Hercules, Carnivores), Diana: (D75), Excalibur (Exomax, Matrix Mega405, Bulldog400).
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      @ Tarkus,

      Der Versuch mit dem Impuls auf die Kugel funktioniert. Ich hab's getestet. ;) Kugel auf die Tischplatte. Stoss mit dem Hammer von unten. Die Kugel hebt ab. Trivial, gell :).

      Das Pendel schlägt also aus. Jetzt muss eigentlich nur noch eine Methode Gefunden werden um Weg und Zeit zu ermitteln. Alles andere wird man dann im Gieck oder in der DMK Tabelle finden. Wenn aus der Beobachtung keine physikaische Einheit geformt werden kann reicht das zurückgelegte Distanz des Pendels allemal für eine Vergleich.Es muss ja nicht immer alles kompliziert sein.

      Dieser Beitrag wurde bereits 4 mal editiert, zuletzt von OTTD ()

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      Nö.

      Gruß Play
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      Warum es nicht funktioniert haben ich und Feinmechaniker und Andere ja schon geschrieben.
      Der "Prellschlag" beim LG ist komplexer.

      Mein einfaches Beispiel am Anfang des Threads:
      Hat Dich einer auf die linke Wange und sekundenbruchteile später auf die rechte Wange geschlagen, passiert beim Pendel (Kopf) optisch nichts, da der rechte und linke Schlag sich impulsmässig kompensieren. Trotzdem hat man dann zwei wehtuende Wangen und der Kopf wurde zuerst nach rechts und kurz danach nach links gerissen, beschleunigt, ... Es traten trotzdem enorme G-Kräfte auf.

      Beim LG ist es die Beschleunigung der Feder + Kolben, der Aufschlag am Enfe bzw auch Abbremsung durch die komprimierte Restluft im Kolben, ......

      Gruß Play
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      OTTD schrieb:

      Der Versuch mit dem Impuls auf die Kugel funktioniert. Ich hab's getestet. Kugel auf die Tischplatte. Stoss mit dem Hammer von unten. Die Kugel hebt ab. Trivial, gell :).
      Der Versuch Tisch / Kugel ist eine ganz andere Problemstellung als ein Pendel. Hier hebt die Kugel durch den reflektierten Impuls am Tisch ab und ist dann bis auf die Schwerkraft kräftefrei. Alle weiteren Impulse beeinflussen die Kugel nicht mehr.
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      Yup.

      Und es wird halt nur ein Impuls (halbwegs) abgebildet. Beim Pendel nur die Summe (zeitlich nicht differenziert).

      Gruß Play
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