Massediskussion, Trägheit und Physik

Zitat von Udo1865

Was bedeutet das? Es kommt doch auf jeden Fall durch unterlegen mehr Energie aus der Waffe raus, das ist ein Fakt.

Vergessen wir mal das System Luftgewehr!
MarkKA hat völlig recht, das Gesamtsystem LG ist zu komplex und fast nicht berechenbar.
Konzentrieren uns nur auf die eingebrachte Energie.

Bleibt der Spannweg gleich und die Vorspannung wird erhöht, so wird mehr Energie eingebracht.
Einfach weil mehr Kraft auf der gleichen Strecke wirkt.
Dafür braucht es keine progressive Feder, eine lineare reicht völlig, denn die Kraft steigt auch bei dieser an.

Stefan

Zitat von zielvier

Udo: wenn ich scheiben unterlege, dann erhöhe ich die VORSPANNUNG (beim zusammenbauen). aber die ENERGIE, die ich beim spannen der waffe hineinstecke, erhöhe ich nicht. ES SEI DENN, die feder ist progressiv-d.h. die kraft zum zusammendrücken nimmt beim zusammendrücken (exponential) zu.....dann kriege ich natürlich mehr e-null, weil ich am progressiven ende der feder-kurve mehr muskelkraft=energie brauche -klar!
meine ausführungen zuvor galten nur für lineare kennlinien. denn alle anderen parameter kenne ich in dem fall nicht.
@stefan-mehr später
gruß jochen

Der Spannweg bleibt beim LG immer gleich! Also wenn man Scheiben unterlegt, wird man die Feder zusätzlich um die Länge der Scheiben eindrücken müssen. Dies erfordert auch mehr Kraft/Energie beim Spannen. Das die Kraft nicht konstant beim Zusammendrücken einer Feder bleibt sollte ja wohl jedem klar sein.

Zitat von MarcKA

Ein Federdruckgewehr ist ein viel komplexeres System als sich so manche denken und lässt sich auch nicht auf die Feder und deren Kraft reduzieren.

Volle Zustimmung.

Man muss auch immer bedenken, dass nicht die Feder das Diablo antreibt, sondern die komprimierte Luft und da das Diablo nicht ewig wartet und das LG System nicht absolut Luftdicht ist spielt auch immer die Zeit für die Kompression eine wichtige Rolle.

Zitat von MarcKA

Berechnen oder mathematisch erklären kann man da recht wenig, da die Abläufe teilweise so komplex und querverzweigt sind das der interessierte Amateur wahrscheinlich schon an der 5. Querdenke hängenbleibt.

Man kann mehr berechnen als man denkt ;^) Vor allem numerisch geht da sehr viel. Nur wird es schnell recht aufwändig.

Meine Aussage bezog sich auf die einfache Tatsache das man nicht annehmen kann Feder mit Kraft A ergibt e0 von B, Feder mit Kraft Y ergibt e0 von Z.

Sicher kann man sehr viel berechnen und durch aufwändige Versuchsreihen nachweisen. Die Weihrauch HW80 sei da ein gutes Beispiel dafür. Angeblich das erste Federdruckgewehr das am Computer designed wurde. Aber das macht man nicht eben mit ein bischen Mathematik, sondern vorallem mit langer Erfahrung auf diesem Gebiet.

Ich bleibe bei meiner Aussage, das Gesamtsystem Federdruckgewehr ist zu komplex als es rein auf die Kraft und/oder Vorspannung der Feder zu reduzieren. Dazu gab es schon einige Threads die mangels belastbarer Zahlen und Versuche im Sande verlaufen sind. Ich habe meine Spielereien in der Praxis schon durch, einfach weil ich an der Drehmaschine um einiges besser bin als am Taschenrechner

Die Ursprungsfrage war ja:

Zitat

Mein Gedanken dazu.

Eine Standart-Feder habe eine Länge von 24cm und leistet in einem Gewehr eine V0 von x.
Nun längen wird die besagte Feder um 2 cm ab, ergo ist die Feder nur noch 22 cm lang.
Um die Grundspannung wieder auf das Ausgangverhältnis zu bringen, lagern wir nun stattdessen einen 2 cm langen und 95g schweren Sengbleiklumpen (hohe Dichte, hohes Gewicht, bei wenig Volumen) vor.

Die Feder sollte doch jetzt wieder ihre gewöhnliche Spannung haben, sodass die V0 in Höhe von x, zur Ausgangslage, gleich ist,wobei einzig die Masse des ganzen Systems zugenommen hat.

Richtig oder Falsch

Dies würde ich erstmal mit Falsch bezeichnen, da das nicht grundsätzlich funktioniert. Das kommt auf das Gesamtsystem an. Wer schon mal eine kräftig gemachte HW35 geschossen (und vorallem gespannt!) hat wird sich wundern wie weich sich eine serienmäßige Feinwerkbau 124 spannt und dabei die selbe e0 erzeugt.

Hallo Leute,

ich habe diesen interessanten Thread heute Nachmittag entdeckt, war aber zu beschäftigt, um zu antworten. Es wurde viel Richtiges gesagt, aber es geht ein wenig durcheinander. Ich versuche das einmal in meinen Worten zusammenzufassen.

Es geht um einige technische Größen:

- Masse m des Kolbens in kg
- Kraft F der Feder in N
- Energie der Feder in J=N x m
- Geschwindigkeit des Kolbens m/s
- Impuls des Kolbens in (kg x m) /s
- Druck in der Kompressionshülse in N/m²=Pa also Kraft pro Fläche
- und ganz wichtigen thermodynamischen Kompressionseffekten

Zur Feder:
Hier gilt: F = k x Delta l wobei k die Federkonstante ist und Delta l die Strecke, um die die Feder gestaucht wird. Die Federkonstante k hängt nicht von der Länge der Feder ab, sondern nur vom Material, Vergütung , Oberflächenbehandlung und Drahtstärke u.ä.
Die Kraft, die eine Feder aufbringt ist also nur davon abhängig, um wieviel sie gestaucht wurde, nicht davon, wie lang sie vor der Stauchung war.
Vergleich: Gewicht steht auf einem Tisch oder einem hohen Schrank, es übt immer die gleiche Kraft auf den Untergrund aus.

Aber ganz anders die Energie. Sie hängt ab von dem Weg, um den ich die Feder gestaucht habe. Und natürlich kann ich eine lange Feder weiter stauchen als eine kurze. Ich stecke ja auch mehr Arbeit in die Stauchung herein. Sieht man von Verlusten ab, ist die hineingesteckte Arbeit genauso groß wie die in der gestauchten Feder gespeicherte Energie.
Vergleich: Fällt das Gewicht vom 75cm Tisch auf den Fuß, tut es nicht so weh als wenn es es vom 2m hohen Schrank auf den Fuß fällt. Weniger oder mehr Energie,

Zum Kolben:
Hier sind zwei Zusammehänge wichtig:
Wieder die Energie und auch der Impuls. Die Energie berechnet sich aus E = 1/2m x v². Aha, hier spielt also die Masse des Kolbens (sein Gewicht) eine Rolle und seine Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit geht in dieser Gleichung quadratisch ein, ist also sehr viel wichtiger für die kinetische Energie (Bewegungsenergie).
Der Impuls berechnet sich zu p = m x v. Auch hier spielen also sowohl Masse des Kolbens als auch seine Geschwindigkeit eine Rolle, aber gleichwertig. Impuls bedeutet, grob gesagt, wie ein Körper seine Energie an einen zweiten übergibt. Das ist stark vereinfacht, aber den zweiten Körper gibt es in einem Luftgewehr, es ist die massebehaftete Luft im Kompressionsraum.

Zum Druck in der Kompressionshülse:
Klar ist, dass der Druck in der Kompressionshülse den Diabolo aus dem Lauf treibt. Extrem kompliziert ist, wie das alles von der Höhe des Drucks und genausowichtig vom zeitlichen Ablauf abhängt.
Sowohl für die Kolbenenergie als auch für den Kolbenimpuls spielen Kolbengewicht und Kolbengeschwindigkeit eine Rolle. Energie und Impuls werden an die Luftsäule in der Kompressionshülse abgegeben. Beide Größen sollten nach den obigen Formeln maximal sein. Was sich aber wegen des Verhältnisses von Massenträgheit und Geschindigkeit irgendwie widerspricht. Welches KFZ durchbricht mehr Mauern? Ein 1400kg Porsche mit 250km/h oder ein 16 Tonner LKW mit 90 km/h. Es muss schon an dieser Stelle ein Kompromiss her. Wo liegt das Optimum?
Dieses Optimum kann man nicht mit einfachen Formeln berechnen, man kann dem Optimum vielleicht mit aufwändigen Simulationsprogrammen näher kommen.
Leider, leider müsste man aber dazu die Beschleunigung des Kolbens durch die Feder kennen, von ihr hängt die ortsabhängige Geschwindigkeit des Kolbens ab.
Leider, leider müsste man auch die Charakteristik einer zweiten Feder kennen, nämlich der "Luftfeder" in der Kompressionshülse, die den Kolben abbremst.
Und zum guten Schluss müsste man auch das Druck-/Temperatur-/ Entzündungsverhalten des "Luft-Fett-Gasgemisches" in der Kompressionshülse kennen.

Es muss in einem guten Federdruckgewehr die Entzündungsphase des Fett-Luftgemisches erreicht werden. Diese sorgt für einen zusätzlichen Antrieb des Geschosses aufgrund höheren Drucks, eine "chemische" Zusatzenergie, die nicht zuvor mechanisch durch das Spannen in die Feder gesteckt wurde. Eine Art Turbolader, der nur gut funktioniert, wenn mehrere Parameter günstig zusammenpassen.

Wichtig ist hier auch neben den bereits genannten Größen die Reibung zwischen dem beweglichen Kolben (mit seiner unverzichtbaren Kolbendichtung) und im Schuss feststehenden Teilen. Wichtig ist auch der Energieverlust des bewegten Kolbens durch schlechte Führung. Eine zu große Reibung und eine schlechte Kolbenführung können meiner Einschätzung nach leicht 10% bis 20% Energieverlust bedeuten.

Mit welchem Hammer schlägt man einen Nagel ein?
Eigentlich könnte man behaupten ist es egal. Mit einem winzigen Hammer muss ich nur mit genügend Speed auf den großen Nagel schlagen und er dringt ein.
Mit einem 5kg Hammer kann ich auch einen winzigen Nagel in einen Bilderrahmen einschlagen, ich muss halt nur seeehr sanft "klopfen". Dennoch wählen wir intuitiv den "passenden" Hammer.

Masse, Geschwindigkeit, Reibungsverluste, Beschleunigung............ wenn sie zudem mit thermodynamischen Effekten verbunden sind, lassen sich nur empirisch (also durch Versuche) oder durch aufwändige Computersimulationen lösen.
Ich finde das schön! Hier gibt es keine abschließende Antwort bei Wikipedia. Hier gibt es zur Zeit überhaupt keine abschließende Antwort.

Gruß,
Musashi

Zitat von zielvier

Ja, nichts anderes wurde auch schon mehrfach geschrieben. Wenn die Federrate linear ist, und beim Spannen nur 6 cm Weg technisch möglich sind, dann kann ich durch mehr Vorspannung nicht mehr Enull rauskriegen!

Ist aber in der Praxis Fakt: Durch unterlegen von Scheiben und damit mehr Vorspannung gibts höhere V0.

Also stimmt entweder deine o.A. Aussage nicht, oder ich verstehe diese falsch.

Gruß Udo

"Federrate Linear" heißt nicht das die Feder über die ganze Kompressionslänge die gleiche Kraft hat. Das heisst das die Kraft beim komprimieren der Feder linear ansteigt. Da wird der Denkfehler der meisten Leute liegen.

Wenn ich die Feder vorspanne erhöhe ich die Anfangskraft. Deshalb ändert sich dadurch auch (sehr oft, nicht immer) die e0 am Federdruckluftgewehr.

Zitat von Musashi

Es muss in einem guten Federdruckgewehr die Entzündungsphase des Fett-Luftgemisches erreicht werden. Diese sorgt für einen zusätzlichen Antrieb des Geschosses aufgrund höheren Drucks, eine "chemische" Zusatzenergie, die nicht zuvor mechanisch durch das Spannen in die Feder gesteckt wurde. Eine Art Turbolader, der nur gut funktioniert, wenn mehrere Parameter günstig zusammenpassen.

Das müsste man bei Gelegenheit mal klären.
Ich habe das hier mal ausgeklammert:

Zitat

Ist "dieseln" bei einem Preller wirklich notwendig?

Nebenbei bemerkt.
Kurioserweise schießen Preller um so ruhiger, je schwerer der Kolben ist. Man sollte vermuten daß ein schwerer Kolben den Prellschlag vergrößert. Das kann auch sein.
Aber er schwächt den Impuls ab der nach dem "loslassen" entsteht.

Hey,

mit der Formel auf Wikipedia zur Federkonstante kommt man zum Schluss, dass eine gekürzte Feder eine höhere Federrate hat, also mehr N/mm.
Zb: 2,2mm Drahtstärke, 14mm mittlerer Durchmesser, 30 Windungen: 2,9 N/mm
gleiche Drahtstärke, gleicher mittlerer Durchmesser, 25 Windungen: 3,5 N/mm

Der Kolben ist quasie die Schnittstelle zwischen Schraubenfeder und Luftfeder.
Hier wird es aber kompliziert, denn die Luftfeder hängt auch noch mit dem Diabolo zusammen.

Hiermit ein Beispiel anhand 3 verschieden Diana Modelle aus meiner Praxis zum Thema. Alle drei Gewehre cal 4,5 haben dieselbe Feder Diana Nr.: 30153400 und denselben Kolbendurchmesser Ø28mm, und dieselbe Dichtung, mod 35 umgerüstet auf Synthetik Dichtung. Gemessen wurde:

Diana 35, hub nach umrustung: 74,5, Hubraum: 45,87cm3, Kolbengewicht: 234gr, Leistung ca. 13j

Diana 31, hub: 89, Hubraum: 54,80cm3, Kolbengewicht: 300gr, Leistung ca. 22j

Diana 460, hub: 116, Hubraum: 71,42cm3, Kolbengewicht: 311gr, Leistung ca. 27j

Mit freundlichen Grüßen

Wenn das Kolbengewicht höher wird, wird auch der Prellschlag stärker. Wo soll die physikalische Grundlage für "Mehr Kolbengewicht = Weniger Prellschlag" herkommen?

Mit mehr Kolbengewicht erkauft man sich nur eine längere Schussentwicklungszeit. Seit Cardew & Cardew gibts weitere, neue und besser nachgeprüfte Erkenntnisse zum Thema Federdruckgewehr. Einige davon werden zur Zeit wieder in der Airgun World, einer englischsprachigen Zeitschrift die ich abonniert habe, analysiert. Interessanter Lesestoff!

Zitat

Wenn das Kolbengewicht höher wird, wird auch der Prellschlag stärker. Wosoll die physikalische Grundlage für "Mehr Kolbengewicht = Weniger Prellschlag" herkommen?

Das wüsste ich auch gerne.

In einem älteren Bericht hier im Forum wurde aus zweiter Hand erzählt, ein Bastler wollte sein Luftgewehr optimieren und verwendete einen Leichtmetallkolben.
Der Prellschlag habe erheblich zugenommen.

Das neue LGV ist ein gutes Beispiel daß ein wirklich extrem schwerer Kolben nicht zu einem starken Prellschlag führen muss. ( Systemhülse ist aber auch extrem schwer, das kompensiert,
ebenso die kleine Transferbohrung ).
Zudem habe ich noch kein Lufgewehr gesehen das sich schwerer spannen ließ. Die Feder im LGV ist extrem stark und geht fast auf Wicklung.

Zwei China Gewehre von mir haben die selben Grunddaten. Das eine hat einen leichten Kolben, der Kolben des anderen ist gut doppelt so schwer.
Das mit dem schweren Kolben hat nur einen ganz geringen Prellschlag. Der Vorbesitzer hatte sogar eine böse Feder eingebaut. Trotzdem kein nennenswerter Prellschlag.

Scheint nicht so ganz einfach, Theorie und Praxis bei einem Preller in Einklang zu bringen.

Dieseln scheint den Prellschlag ebenfalls zu verkleinern.

Also ich finde das LGV nicht extrem schwer zu spannen. Aber so ist das halt mit der Subjektivität.

Die Federn von Vortek haben auch extrem wenig Vorspannung und sind eher auf der strammeren Seite, haben aber wenig Prellschlag. Ich weiß auch nicht ob es der richtige Weg ist eine schlechte Feder (samt evtl. schlechter Führung) mit einem schweren Kolben zu kombinieren um dadurch eventuell (!) den Prellschlag zu senken, sich aber damit andere Probleme wie erhöhte Schussentwicklungszeit zu erkaufen.

Probieren geht über studieren, würde ich sagen. Nur das was man selber gemacht hat, hat wirklichen Lernerfolg. Das Problem dürfte bei vielen (wie auch bei mir) sein das technisch geänderte auf der Scheibe umzusetzen um zu beurteilen ob es wirklich etwas gebracht hat. Viele Gegebenheiten kann man ja nicht mal ohne weiteres ändern, wie zb. die Transferportlänge.

Das ein relativ leicht zu spannendes Gewehr mit einem leichten Kolben, kurzen Transferport und geringen Kolbendurchmesser/Hub viel Dampf machen kann sieht man ja zb. bei der Feinwerkbau 300S. Mit blockiertem Rücklauf hat die auch nicht besonders viel Prellschlag.

Ich kann evtl. etwas zu der Prellschlagproblematik beitragen:

Manche bezeichnen den Anschlag des Kolbens am Zylinderkopf als Prellschlag.
Er dürfte mit einem schwereren Kolben heftiger sein, geschieht aber erst, wenn das Geschoss aus dem Lauf ist.
Für die Präzision also recht irrelevant.

Manche bezeichnen den Aufschlag des Kolbens auf das Luftpolster als Prellschlag.
Er dürfte mit einem schwereren Kolben weniger heftig oder zumindest weniger schwingungsintensiv sein, da die träge Masse zwischen den konkurrierenden Federn stärker bremst.
Weniger schwingungsintensiv bedeutet mehr Präzision, weil weniger Hin- und Herbewegung der Waffe.

Das Kolbengewicht muss zum Kolbendurchmesser passen.
Ein großer und leichter Kolben ist ungünstig, da können Luft- und Kolbenfeder schön schwingen und der Losbrechdruck wird nur knapp erreicht.
Ein kleiner und schwerer Kolben ist irgendwann auch ungünstig, entweder ist die Beschleunigung durch die Kolbenfeder zu langsam und die Schussentwicklungszeit wird ungünstig lang, oder der Kolben verdichtet die Luft so schnell, dass das Dia losbricht, bevor der Kolben vom Luftpolster in seiner Vorwärtsbewegung gestoppt wurde und dann bis zum Zylinderkopf durchschlägt und diesen erreicht, bevor das Dia aus dem Lauf ist --> Erschütterung, Waffenbewegung, schlechte Präzision.

Stefan

Der Dia bewegt sich wohl schon bevor der Maximaldruck erreicht wird. Der Transferport (am besten besonders kurz) spielt hier eine große Rolle.

Im Artikel in der Airgun World wird von 25bar für ein H&N FTT gesprochen, auch der Kolbenweg (für ein gewisses LG-Modell natürlich) um diesen Druck zu erreichen wird genannt. Heute kam die neue Airgun World, auch hier wieder technische Abwandlungen.

Ich möchte da nicht zu weit vorgreifen, für die technisch interessierten würde es sich meiner Meinung nach lohnen die entsprechenden Ausgaben zu bestellen. Mit dem einscannen.. Technisch geht das, aber ich bin mir unsicher wie das rechtlich aussieht und habe nicht wirklich Lust da ins Klo zu greifen.

Mit Berechnerei kommen wir hier im Forum ohne präzise Meßmittel etc. etc. eh' nicht weiter. Das einzige was bleibt ist der Eigenversuch. Und das kann eben sehr subjektiv ausfallen, je nachdem wie man an das Thema herangeht.

Was aber eine Aussage in einem der Artikel ist, die ich auch gerne so unterstreichen möchte ist das man technisch (Feder, Kolben, Transferport etc. etc.) nur so viel haben sollte wie man tatsächlich braucht. Das erklärt für mich auch Aktionen wie das Short Stroking der Air Arms TX200 Mk3, das zurückbauen des HW77/97-Kolbens auf 25mm Zylinderdurchmesser und solche Feinheiten. Wer nur 16J braucht, der braucht auch nur 16J Mechanik und nicht 23J. Weniger ist da einfach mehr.

Schade das einige dem Dampf mächtig auf den Keks gegangen sind, der könnte hier vielleicht wunderbar einige Weisheiten einstreuen..

Zitat von MarcKA

Schade das einige dem Dampf mächtig auf den Keks gegangen sind, der könnte hier vielleicht wunderbar einige Weisheiten einstreuen..

Davon hat er sich früher aber nicht abhalten lassen.

Ich finde es auch schade. Gerade laufen einige sehr vernünftige, sachlich und fachlich hochwertige Diskussionen, wo sein Wissen wirklich Gold wert wäre.

Gruß Udo