Außentemperatur und Leistung vom Knicklaufgewehr?!

Patsch:
Dieses gedankliche Problem trieb schon Forscher um.
Man wusste nicht, ob Luft schneller strömen kann.

Aber sie kann.
Andernfalls wären Überschallflüge und auch überschallschnelle Geschosse unmöglich.
Die Luft muss ja noch ausweichen können.
Allerdings tritt an der Grenze zu Überschallgeschwindigkeit tatsächlich ein Verdichtungsproblem auf.
Ist dieser Punkt aber überschritten, gehts.

Und in speziellen "Windkanälen" schafft man auch deutlich mehr.
Mach 7 ist da kein Problem.
Allerdings ist die Reibung dann so hoch, dass sogar Stahl thermisch erodiert wird.

Schall ist übrigens keine Bewegung von Luft, also keine Strömung.
Er ist nur das Vor- und Zurückschwingen von Luftmolekülen.
Die Schallgeschwindigkeit gibt also nicht die max. Strömungsgeschwindigkeit an, sondern nur max. Weiterleitungsgeschwindigkeit von Schwingungen.
Also ist die SG eigentlich nur ein Maß für die Elastizität der Luft.
Oberhalb der SG schwingt Luft nicht mehr, sie bewegt sich zwangsläufig.

So, jetzt mal zur Temperatur im LG:
Die Verdichtung kann so gewaltig sein, dass die Luft viele hundert Grad erreicht.
Jegliches auch nur irgendwie oxidierbare Zeug im Kolben wird zünden.
Nicht vergessen:
Der Dieseleffekt ist unabhängig von der Gemischzusammensetzung!
Ein Diesel wird deshalb im Gegensatz zum Benzinmotor qualitativ gesteuert, nicht quantitativ.
Das kleinste bisschen Kraftstoff erzeugt noch eine Zündung.
Beim Motor gibt es natürlich eine Untergrenze, wo nicht mehr genug Kraft erzeugt wird, um den nächsten Zylinder zu zünden.

Beim Federdruck-LG kommt die Kraft aber von außen, es findet also oberhalb einer gewissen Verdichtung immer eine Zündung statt.
Die kann aber durchaus so "kraftstoffarm" sein, dass sie extrem sauber abläuft, also ohne sichtbare Abgase und noch leuchtende Verbrennungsrückstände.
Sie ist dann zwar unsichtbar (weil komplett intern ablaufend), aber sie bringt dem Geschoss trotzdem extra Schub.

Im vom TS beschriebenen Fall gehe ich von einer durch steifere Dichtung und zäheres Fett verursachte geringere Verdichtungsgeschwindigkeit aus, die eben auch einen Einfluss auf die Stärke des Dieselns hat.
Vom härteren Blei mal ganz agesehen, Federdruck-Lgs reagieren recht empfindlich aufs Losbrechmoment des Dias.

Stefan

@HWJunkie
@Dampf
Danke euch beiden für die Infos. Endlich mal Input

Das mit dem Schall und der Strömung ist mir klar... Klar kann man jede Materie beschleunigen wie man will und Schall sind keine bewegten Luftmassen, sondern sich ausbreitende Druckunterschiede ... Druckwellen. War mir nur nicht ganz klar, ob im (Federdruck)-LG nun ein Bereich mit höherem Druck sich in einer Welle durch den Lauf ausbreitet (Schall) oder ob ein Batzen Luft durch den Lauf geschoben wird (Strömung). Ich glaub daran hängt bei mir die Denkblockade Es wird wohl eher Strömung sein, die sich in der Geschwindigkeit des Kolbens malgenommen mit der [Querschnittsfälche des Kolbens geteilt durch die Querschnittsfläche des Laufes] fortbewegt. Ungefähr so
Aber ich beginne langsam, das zu durschschauen. Sorry wenns ein bisschen vom Thema abwich aber irgendwie gehörte es doch dazu.

Luft, und andere Gase, die komprimiert werden erwärmen sich immer. Und beim Entspannen erkalten sie. Wenn du eine Gasflasche nimmst, und die voll aufdrehst, wirst du sehen wie die Flasche langsam vereist. Beginnend am Ventil bildet sich an der Flasche eine Kruste Raureif.

Kurzes Rechenbeispiel:

Gehen wir davon aus, dass im System des Luftgewehrs die Luft im Verhältnis 1/10 komprimiert wird, bis der maximale Druck erreicht ist.
Weiterhin seie die Ausgangstemperatur der Luft 0 °C also 273,15 K.
Für dieses Beispiel gehen wir von einer adiabatischen Zustandsänderung aus, können also nicht mit der allgemeinen idealen Gasgleichung rechnen, sondern müssen uns der entsprechenden Adiabatengleichung bedienen, in diesem Fall T * V^(c^-1), mit c=2/3.
Mit T1 * V1 = T2 * V2, der angegebenen Adiabatengleichung sowie den angenommenen Werten ergibt sich eine Temperatur von 1267,85 K bzw. 994,7 °C.
Da allerdings die Verdichtung in der Realität höher seien dürfte, wird wohl auch die Spitzentemperatur höher liegen.

Und der Effekt bezüglich der Abkühlung von Gasen beim durchströmen eines Ventils nennt sich "Joule-Thompson-Effekt". Allerdings kühlen sich Gase nicht zwangsweise immer ab, je nach Lage der Inversionstemperatur können sie sich auch erwärmen.

*Klugscheisser-Modus aus    *

MfG

Ich kann nur den Kopf Schütteln Ausentemperaturen machen sich bei allen Schußwaffen bemerkbar. Jeh niedriger die Außentemperatur desto dichter ist die Luft. Jhe dichter die Luft desto mehr wird das Projektil abgebremst bei scharfen merk es kaum aber bei LG mit ihren geringen Joule wirds sehr deutlich. Die anderen dinge feder dichtung usw spielt zwar auch mit aber nicht so stark da niemand sein LG einfriert und dann schießt. Da wird zwar die Physik erwähnt aber das wichtigste Medium die Luft vergessen.

Zitat von germi

Luft, und andere Gase, die komprimiert werden erwärmen sich immer. Und beim Entspannen erkalten sie. Wenn du eine Gasflasche nimmst, und die voll aufdrehst, wirst du sehen wie die Flasche langsam vereist. Beginnend am Ventil bildet sich an der Flasche eine Kruste Raureif.

Das liegt aber eher an der Verdampfungswärme, oder? Da zum Beispiel CO2 oder Butan im Behälter flüssig vorliegt und erstmal verdunsten muss, also Energie aufnimmt. Oder kühlt sich eine Pressluftflasche auch ab bei der Gasentnahme?

@chemiker
Danke für deinen "Klugschiss"
Temperaturen von 1000° ... das erklärt ja dann auch, warum es beim "Dieseln" überhaupt zur Zündung kommt Und für mein Verständnis erklärt es auch, wieso sich die Luftmassen mit so hoher Geschwindigkeit ausdehnen können: 715 m/s Schallgeschwindigkeit. Jetzt muss ich nur noch deine Rechnung durchblicken :]

@Jahry: Schau mal in meinen ersten Post zu diesem Thema. Da hab ich den Teil der Luft schon erwähnt. Die Rechnung dient nur zur Beantwortung der Frage, welche Temperaturen die Luft beim komprimieren erreicht; wobei hier von einem einatomigen idealen Gas unter adiabatischen Bedingungen ausgegangen wird, was auf Luft und das System nicht zutrifft, allerdings der Realität sehr nahe kommt.
Kurz zur V0:

Die misst man ja direkt nach austritt des Projektils aus dem Lauf. Der Einfluss der (dichteren) Luft macht sich aber erst einige Meter später bemerkbar.

Die Dichtere Luft im Kolben führt (theoretisch) auch zu einem höheren Druck, da im gleichen Volumen mehr Teilchen vorhanden sind. Allerdings wird der Kolben wohl nicht seine Maximalgeschwindigkeit erreichen, da das Fett ja zäher ist als bei sommerlichen Temperaturen. Weiterhin werden sich sowohl Kolbenumfang sowie Kolbendichtungsumfang etwas verkleinern, da sich das Material etwas zusammenzieht, was zu einem geringeren Druck führt. Auch wird wohl der Innendurchmesser von Transferport und Lauf geringfügig größer sowie (wie schon gesagt) der Diabolodurchmesser kleiner. Alles Dinge, die dem höheren Druck entgegen wirken.
Insgesamt wird der Effekt allerdings wohl sehr gering bzw. erstaunlich ausgeglichen sein, da sich die V0 ja kaum ändert.
Nur eben die Dichte der Luft macht dann schon mal was aus.
Den Effekt kann man auch schön mit Chairgun von Hawke berechnen. Wenn man da etwas rumprobiert mit den Umwelteinstellungen kann man schön die Unterschiede in den resultierenden Energien auf bestimmte Distanzen sehen.

Zur Rechnung:

Ein Lehrbuch zur Thermodynamik gibt da Aufschluss  


Schönen Abend noch!

Zitat von Patsch

Und für mein Verständnis erklärt es auch, wieso sich die Luftmassen mit so hoher Geschwindigkeit ausdehnen können: 715 m/s Schallgeschwindigkeit.

Nochmal:
Auch eiskalte Luft kann so schnell strömen!
Und damit natürlich auch so schnell etwas antreiben.

Stefan

HWJunkie:

Ich hab grad in deinem Post zur SG gesehen, dass du den Schall als Schwingung der Luftmoleküle beschreibst. Das ist so nicht ganz richtig, da die Schwingungen der Moleküle für uns als "Temperatur" wahrgenommen werden. Schall bewegt sich durch ein Medium durch Druckänderungen (daher "Schalldruck"). Diese Druckänderungen werden durch Schwingungen (z.B. Stimmbänder) hervorgerufen und auch als Schwingungen registriert (z.B. Trommelfell). Die Fortbewegung geschieht aber als Druckwelle. Daher klingt Schall auch über größere Distanzen ab (klingt leiser), da die erzeugten Amplituden der Schwingung dem Druckunterschied zwischen dem verdichteten und dem entsprechend an Molekülen verarmten Anteil der Luft entspricht, welche den Detektor erreicht und dieses Verhältnis von höherem zu niedrigerem Druck (bezogen auf den vorherschenden Druck) mit zunehmender Distanz zur Quelle immer kleiner wird, bis es vollständig verschwindet.
Die Schallgeschwindigkeit ist wiederum abhängig von der Beweglichkeit der Moleküle. Diese ist bei hohen Temperaturen logischer Weise höher als bei niedrigen, da die Dichte geringer ist und jedes Molekül eine höhere kinetische Energie besitzt, was für eine schnellere Bewegung steht. Von daher ist die Schallgeschwindigkeit nicht ein Maß für die Elastizität der Luft. Sie resultiert aus der Temperatur und den damit einhergehenden Effekten.

Über den Teil mit den Überschallflügen mache ich mir morgen noch ein paar Gedanken bzw. lese das Ganze noch mal nach.

Grüße

Und unterm Strich schiesst mein Preller jetzt genauso wie im Sommer...

Zitat von Dampf

Und warum habe ich dann im Winter wie im Sommer die gleiche Vo ? Verstehe ich nicht

Grüße Dampf

Da du direkt an der Mündung mißt oder meßfehler machst. Den sogar im Handbuch des M16 Sturmgewehres wird erwähnt das eine Kugel in der kalten Luft der Arktis langsamer fliegt als in der Wüste. Sind nur so etwa 60 m/s was bei einem Sturmgewehr unter nicht bemerkbar läuft

chemiker:
Schall ist eine Longitudinalschwingung, die Luftmoleküle bewegen sich vor und zurück, bleiben aber innerhalb ihrer Amplitude ortsfest.
Die Luftteilchen sind zwar in Bewegung, aber nicht nur in eine Richtung.
Natürlich kann diese, zugegeben sehr geringe, Bewegung einen Druck ausüben, das ist dann der Schalldruck..
Mit der Brownschen Molekularbewegung (Wärmebewegung) hat das nur sekundär zu tun, diese erfolgt mit einer unvergleichlich höheren Frequenz (10²¹Hz, sofern man bei einer zufälligen Bewegung von Frequenz reden kann).

Bewegen sich Luftteilchen zusätzlich noch um ihren Ruhepunkt, dann ist es eine Strömung.
Dichteunterschiede in einer Strömung werden als Schall wahrgenommen.
Natürlich kann da auch noch eine Schallschwingung aufmoduliert sein.

Patsch:
Habe mich gerade nochmal etwas eingelesen, was die max. Strömungsgeschwindigkeit von Luft betrifft.
Es scheint keine zu geben!
Transsonische Strömungen sind häufiger als man denkt.
Auch an Unterschallflugzeugen treten sie an gewissen Stellen auf, in Turbinen und Verdichtern ebenso.
Mit Luft kann man also ein Geschoss fast beliebig schnell machen.

Stefan

Macht es nicht so kompliziert. Das Diana hat am Anfang gedieselt wie verrückt und nun hat sich das gelegt (wie üblich) und die Leistung ist auf den nominellen Wert gesunken; das hätte auch im Sommer passieren können.

Zitat von Jhary

Da du direkt an der Mündung mißt oder meßfehler machst. Den sogar im Handbuch des M16 Sturmgewehres wird erwähnt das eine Kugel in der kalten Luft der Arktis langsamer fliegt als in der Wüste. Sind nur so etwa 60 m/s was bei einem Sturmgewehr unter nicht bemerkbar läuft

Ich springe mal für Dampf ein:
Er macht garantiert keine Messfehler, glaub mir!

Zwei Aspekte sind aber viel gewichtiger:
Einmal ist die Luft im Kolben genauso kalt und dicht wie die Luft außen, die höhere Reibung wird durch den höheren Innendruck (verursacht duch die geringere Kompressibilität) wieder ausgeglichen.
Zweitens düfte beim M16 der kältebedingte Geschwindigkeitsverlust der geringeren Reaktionsfreudigkeit der Treibladung geschuldet sein.

Und soviel bremsende Luft ist bei Messung direkt an der Mündung noch nicht durcheilt worden.

Stefan

HWJunkie:

Mit der Brown'schen Molekularbewegung hat das ganze mal gar nichts zu tun, da diese auf Stößen mit Teilchen des umgebenden Mediums beruhen und selbige daher von der Temperatur und dem Druck abhängt. Bei höheren Temperaturen ist auch gleichzeitig die kinetische Energie eines jeden Teilchens in der Luft höher und es bewegt sich schneller. Da "Druck" definitionsgemäß die Anzahl der Stöße pro Flächen- und Zeiteinheit ist (Gase und Flüssigkeiten), erklärt sich von selbst, warum die Brown'sche Bewegung eine höhere Frequenz bei höheren Drücken hat.

Was den Schall an sich betrifft, stimmt es natürlich, dass es sich um eine Welle handelt. Die allerdings aus Druckunterschieden, resultierend aus geringen Dichteunterschieden, moduliert ist. Es handelt sich dabei nicht um eine Schwingung eines Moleküls sondern eine Bewegung! Schall breitet sich ja z.B. auch in reinem Argon aus, einem einatomigen Gas, welches nicht schwingen kann! Es kann rotieren und translieren (sich im Raum bewegen). Für eine Schwingung fehlt eine Bindung!!
Das der Schall nach seiner Bewegung durch den Raum keine "Löcher" in Dichte und Druck hinterlässt liegt daran, dass selbige durch konvektion wieder gefüllt werden und sich am Ende alles ausgleicht, da die Schallwelle ja verschwindet.
Das man Schall als Longitudinalwelle bezeichnet liegt an der Visualisierung. Gemessen wird er mit einem hochempfindlichen Druckmesser, welcher die entsprechenden Unterschiede aufzeichnet. Diese Daten ergeben dann eine Sinuswelle.
Richtig ist allerdings, dass es sich dabei nicht um eine Strömung handelt, da Schall ja keinen Wind erzeugt. Er bewegt sich viel mehr dadurch fort, dass das System "Luft" immer wieder versucht das künstlich erzeugte Ungleichgewicht auszugleichen und das ganze nur auf sehr kurze Distanzen stattfindet.

Grüße

Zitat von HWJunkie

Ich springe mal für Dampf ein:
Er macht garantiert keine Messfehler, glaub mir!

Zwei Aspekte sind aber viel gewichtiger:
Einmal ist die Luft im Kolben genauso kalt und dicht wie die Luft außen, die höhere Reibung wird durch den höheren Innendruck (verursacht duch die geringere Kompressibilität) wieder ausgeglichen.
Zweitens düfte beim M16 der kältebedingte Geschwindigkeitsverlust der geringeren Reaktionsfreudigkeit der Treibladung geschuldet sein.

Und soviel bremsende Luft ist bei Messung direkt an der Mündung noch nicht durcheilt worden.

Stefan

Tja da liegt der Meßfehler Direkt an der Mündung meßt mal mit 10m Entfernung. dann wird ein Unterschied bemerkt werden das meinte ich.

also ich konnte selbst bei extremen Temperaturen mit einer 16J HW97 auf 40-50m keine wesendlichen Trefferpunkt verlagerungen festellen.

Zitat von Patsch

Das liegt aber eher an der Verdampfungswärme, oder? Da zum Beispiel CO2 oder Butan im Behälter flüssig vorliegt und erstmal verdunsten muss, also Energie aufnimmt. Oder kühlt sich eine Pressluftflasche auch ab bei der Gasentnahme?

....

Das ist auch bei Gasen der Fall die nicht unter Druck verflüssigt sind, sobald da ein ordentlicher Druck drauf ist, und da sind in der Regel 200 bar drauf wenn die voll sind. Dann kann das passieren. Vor allen Dingen wenn die schlagartig entspannt werden, z.B. durch komplettes Öffnen des Kopfventils (abblasen) oder wenn die Flasche ein Leck hat.

Wir haben bei uns in der Firma einen Tank mit flüssigem Stickstoff, als der mal ein Leck hatte und repariert wurde, hatten wir für die Zeit so ein Bündel mit mehreren Druckgasflaschen und 300 bar drauf. Wir haben soviel rausgezogen, dass der Kram komplett vereist war. Wir haben einen Verbrauch von etwa 500m³ Stickstoff pro Tag...deswegen auch der Tank, da passen dann gasförmige 11.000 m³ rein. Alle zwei Wochen kommt der Tanklaster und füllt flüssigen Stickstoff nach.