Ballistik

Die Ballistik beschäftigt sich mit allen physikalischen Vorgängen beim Schuß

• in der Waffe = lnnenballisik,
• an der Mündung = Mündungsballistik,
• zwischen Mündung und Ziel = Außenballistik,
• und der Wirkung des Geschosses im Ziel = Zielballistik.

Die Innenballistik umfasst alle Vorgänge, die innerhalb der Waffe stattfinden, vom Auftreffen des Schlagbolzens auf das Zündhütchen bis zum Austreten des Geschosses oder der Schrotladung aus der Laufmündung.

Die innenballistischen Vorgänge können anschaulich dargestellt werden, indem die einzelnen Phasen der Schussentwicklung zeitlich beschrieben und analysiert werden.

Nach dem Betätigen des Abzugs schlägt der Schlagbolzen bzw. das Schlagstück gegen das Zündhütchen und zündet den Zündsatz, was die Schussentwicklung einleitet. Verzögert sich diese oder bleibt sie aus, spricht man von einem Nachbrenner oder Versager. Ein Versager kann durch Waffenprobleme (z.B. defekter Schlagbolzen, schwache Schlagfeder, verschmutztes Schloss) oder durch Munition (fehlender Zündsatz, feuchtes oder ölverschmutztes Pulver) verursacht werden.

Der Zündsatz besteht aus einem Gemisch aus Friktionsmittel und brennbaren Substanzen. Durch den Schlagbolzen entsteht Reibungswärme, die die brennbaren Bestandteile entzündet. Bei Zentralfeuerpatronen liegt der Zündsatz auf einem Amboß, bei Randfeuerpatronen auf dem Patronenlagerrand. Der Zündstrahl brennt das Pulver im Pulverraum an, die entstehenden Gase bauen Druck auf, der die Hülse dehnt und das Geschoss aus dem Hülsenhals drückt. Die Hülse fungiert als Dichtung, um das Zurückströmen der Gase zu verhindern.

Nitrozellulosepulver ist kein Einheitspulver und variiert in seiner Abbrandcharakteristik. Schnell verbrennende Pulver sind offensiv, langsam verbrennende progressiv. Die Wahl des Pulvers hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Pulverraumvolumen, Geschossquerschnitt und -masse. Beispielsweise erfordern kleinvolumige Hülsen bei Geschossen mit großem Querschnitt und geringer Masse offensive Pulver, während großvolumige Hülsen mit kleinen Querschnitten und großer Masse progressive Pulver benötigen.

Für jedes Kaliber ist ein maximal zulässiger Gebrauchsdruck festgelegt. Die Munitionskomponenten sind so abgestimmt, dass dieser Druck nicht überschritten wird. Dennoch kann es vorkommen, dass der zulässige Gasdruck überschritten wird, was an abgeschossenen Hülsen erkennbar ist: durch Einebnen der Ringfuge, Kraterbildung, Durchschlagen des Zündhütchens, Aufweitung der Zündglocke oder Verformung des Hülsenbodens. Solche Patronen sollten nicht weiter verwendet werden, um Verletzungsgefahren zu vermeiden.

Nach dem Anzünden des Pulvers und dem Dehnen der Hülse bewegt sich das Geschoss in den Übergangskegel und dann in den gezogenen Teil des Laufes. Der Übergangskegel dient als Verbindung zwischen Patronenlager und Lauf und ermöglicht das Laden der Patrone. Der "rotationslose Geschossweg" und der "Freiflug" sind dabei wichtige Begriffe: Ersterer beschreibt den Weg des Geschosses, bis es auf die Felder trifft, letzterer den führungslosen Weg im Übergangskegel. Diese Phasen beeinflussen die Präzision des Schusses.

Beim Eintritt in den gezogenen Teil des Laufes nimmt das Geschoss das Innenprofil an und folgt dem Drall, wodurch es eine Drehbewegung erhält. Eine bestimmte Drehzahl ist für einen stabilen Flug erforderlich. Die Drall-Länge, der Weg, den das Geschoss zurücklegt, um sich einmal um 360 Grad zu drehen, bestimmt die Drehzahl. Bleigeschosse können nur bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit beschleunigt werden, da sie sonst die Felder "überspringen".

Bevor ein Geschoss die Laufmündung verlässt, gibt es noch einige innenballistische Vorgänge zu beachten, wie das Mündungsfeuer, den Schussknall und den Rückstoß. Das Mündungsfeuer hängt von der Pulverabbrandrate und der Lauflänge ab. Ideale Bedingungen sind erreicht, wenn die Pulverumsetzung beendet ist, bevor das Geschoss die Mündung verlässt. Progressive Pulvertypen oder zu kurze Läufe können jedoch zu einem Mündungsblitz führen, der den Schützen blenden kann.

Der Mündungsknall entsteht durch die Ausdehnung der Verbrennungsgase beim Austritt des Geschosses und ist abhängig vom Mündungsgasdruck. Zusätzlich kann ein Geschoßknall auftreten, wenn das Geschoss die Schallgeschwindigkeit überschreitet.

Der Rückstoß einer Waffe hängt von physikalischen Gesetzen ab. Die Beschleunigung des Geschosses erzeugt einen Stoß gleicher Größe in die entgegengesetzte Richtung. Die Stärke des Rückstoßes ist abhängig von der Waffenmasse, der Geschossmasse und der Geschossgeschwindigkeit. Ein zusätzlicher Faktor ist der Raketeneffekt durch den ausströmenden Gasstrahl.

Die Empfindung des Rückstoßes variiert von Schütze zu Schütze und hängt von körperlichen Eigenschaften, der Situation und der Einstellung zur Waffe ab. Eine starke Angst vor dem Rückstoß kann die Schussgenauigkeit beeinträchtigen, da sich der Schütze verkrampft oder die Augen schließt.

Die Schussentwicklung bei Schrotwaffen ähnelt der bei Büchsen, jedoch gibt es Unterschiede aufgrund der Konstruktion der Schrotpatronen. Der Zündstrahl erreicht direkt den Pulverraum, und die Pulverladung wird schon bei relativ niedrigem Druck nach vorne bewegt. Nitrozellulosepulver erfordert ein bestimmtes Druckniveau zur vollständigen Verbrennung, weshalb offensive Pulvertypen verwendet werden.

Das Zwischenmittel, wie Pfropfen, dient als Dichtungselement und Puffer, um den schlagartigen Gasstoß zu mildern. Die Hülse fungiert als Dichtung, und die Schrotladung wird mit steigendem Druck aus der Hülse geschoben. Die Abstimmung der Patronenlager- und Hülsenlängen ist wichtig, um gefährliche Drucksteigerungen zu vermeiden.

Beim Schrotversand wird die Schrotladung oft in Plastikumhüllungen (Schrotbecher) gelagert, um Deformationen zu vermeiden. Stahlschrote werden immer in besonders festen Plastikbechern eingelagert. Während des Durchgangs durch den Lauf können Blei- und Kunststoffteilchen abgelagert werden, die die Oberflächenrauigkeit erhöhen.

Flintenläufe für jagdliche Zwecke haben oft eine Mündungsverengung (Choke), die das Ausbreitungsverhalten der Schrote reguliert. Flintenlaufgeschosse können sicher aus gechokten Läufen verschossen werden, da sie sich der Verengung anpassen.

Die Mündungsballistik von Schrotwaffen ist hauptsächlich auf den Rückstoß beschränkt, da kein Mündungsfeuer oder Mündungsblitz entsteht.

Der Rückstoß bei Schrotwaffen hängt von der Masse der Waffe und der Schrotladung ab. Die Geschwindigkeit der Schrote ist bei allen Kalibern etwa gleich, daher verstärkt sich der Rückstoß mit zunehmender Schrotmasse und abnehmender Waffenmasse.

Zur Ergänzung der Innenballistik werden Methoden zur Messung des Gasdrucks beschrieben. Der Druck wird im Pulverraum der Patrone gemessen. Ein mechanisch-elektrischer Wandler auf Piezoquarz-Basis misst die Beanspruchung mit dem Gasdruck und gibt eine elektrische Spannung ab, die den Gasdruckverlauf anzeigt. Diese Methode wird zur Messung des Gasdrucks von Büchsen-, Kurzwaffen- und Schrotpatronen verwendet.

Unter dem Begriff Außenballistik versteht man das Verhalten eines Geschosses, das von der Mündung der Waffe bis zum Ziel von verschiedenen Einflüssen und Störungen betroffen ist. Wenn ein Geschoss immer exakt das Ziel treffen würde, wären Überlegungen zu äußeren Einflüssen überflüssig. Jedoch gibt es vorhersehbare Störungen, deren Auswirkungen der Jäger kennen muss.

Im luftleeren Raum, ohne den Einfluss der Schwerkraft, würde die Flugbahn eines Geschosses der Verlängerung der Laufachse folgen und eine Gerade bilden. Auf der Erde jedoch sorgen Luftwiderstand und Erdanziehungskraft dafür, dass die Flugbahn eines Geschosses gekrümmt ist und somit die Reichweite begrenzt wird. Obwohl die Luft eine geringe Dichte hat, stellt sie für ein schnell fliegendes Geschoss ein erhebliches Hindernis dar, wodurch das Geschoss während des Fluges an Geschwindigkeit verliert. Der Luftwiderstand steigt etwa mit dem Quadrat der Geschwindigkeit, was bedeutet, dass eine Verdoppelung der Geschwindigkeit eine Vervierfachung des Widerstandes bewirkt.

Ein Geschoss muss daher eine möglichst aerodynamische Form haben, um den Geschwindigkeitsverlust gering zu halten. Schlanke und spitze Geschosse sind aerodynamischer, aber weniger effizient in der Energieabgabe beim Auftreffen auf das Ziel. Der Geschosshersteller muss daher einen Kompromiss zwischen geringem Luftwiderstand und hoher Energieabgabe finden.

Die Auswirkungen von Geschwindigkeits- und Energieverlusten zeigt eine Tabelle eines 10,5 g Kegelspitz-Geschosses im Kaliber 7x64. Der Luftwiderstand wirkt als Kraft entgegen der Flugrichtung des Geschosses, zusätzlich zur Sogwirkung am Heck des Geschosses durch den dort vorhandenen Unterdruck. Die Erdanziehung sorgt für die Krümmung der Flugbahn, die mit abnehmender Geschwindigkeit des Geschosses zunimmt.

Würde das Zielfernrohr parallel zur Laufachse montiert, müsste der Schütze bei einer Schussentfernung von 200 m einen Haltepunkt etwa 35 cm über dem gewünschten Treffpunkt wählen. Dies setzt sich aus dem Geschossabfall und der Montagehöhe des Zielfernrohrs zusammen. Für jede Schussentfernung müsste ein anderer Haltepunkt gewählt werden, abhängig vom Kaliber und den verwendeten Geschossen.

Der Jäger muss die ballistischen Eigenschaften seines Kalibers kennen, die in den ballistischen Daten der Munitionshersteller zu finden sind. Diese Werte geben Auskunft darüber, wie die Waffe auf bestimmte Entfernungen eingeschossen werden soll. Die GEE ist die Entfernung, bei der das Geschoss zum zweiten Mal die Visierlinie schneidet, ohne dass die Visierlinie um mehr als 4 cm überschritten wird. Bei Kaliber 7x64 beträgt die GEE 180 m, die jagdliche Treffgrenze 210 m.

Viele Jäger unterschätzen den Einfluss des Windes auf die Geschossflugbahn. Der Wind kann das Geschoss aus seiner Bahn abdriften lassen, besonders bei Schussentfernungen über 200 m. Die Windabdrift variiert je nach Kaliber und Windstärke.

Starker Regen kann die Flugbahn eines Geschosses beeinträchtigen, besonders bei leichten Kalibern wie .22 Hornet. Bei starkem Regen sollte man daher vorsichtig sein und bestimmte Waffen nicht einschießen.

Selbst kleine Hindernisse wie Gras oder Äste können die Flugbahn eines Geschosses erheblich beeinflussen. Besonders in der Nähe der Mündung müssen Hindernisse beachtet werden, da sie das Geschoss ablenken und deformieren können.

Mit zunehmender Höhe wird die Flugbahn gestreckter, da die Luftdichte und somit der Luftwiderstand abnehmen. Bei einem Höhenunterschied von 1000 m reduziert sich der Luftwiderstand um 10%. Beim Schießen in den Bergen muss auch der Schusswinkel beachtet werden, da dieser die Flugbahn beeinflusst.

Bei Kurzwaffen gelten dieselben außenballistischen Gesetzmäßigkeiten wie bei Büchsengeschossen, jedoch sind die Schussentfernungen meist gering.

Das Flintenlaufgeschoss wird aus Flintenläufen verschossen und ist nicht drallstabilisiert. Seine Flugstabilität erhält es aufgrund seiner Kopflastigkeit. Der Luftwiderstand führt jedoch zu einem schnellen Geschwindigkeitsverlust, weshalb die Schussentfernung begrenzt ist.

Beim Schrotschuss werden viele kleine Einzelgeschosse auf kurze Entfernungen verschossen, um eine gleichmäßige Verteilung auf der Zieloberfläche zu erreichen. Die Flugbahn der Schrotgarbe ist komplex und durch die gegenseitige Deformation der Schrote beeinflusst.

Die Schrotgeschwindigkeit beträgt etwa 400 m/s, sinkt jedoch mit der Schussentfernung ab. Bei einer Entfernung von 50 m beträgt die Geschwindigkeit von 2,5 mm Schrot nur noch 145 m/s.

Schrote sind sehr windempfindlich, besonders bei Schüssen auf hohe Ziele bei starkem Wind.

Einzelgeschosse haben eine größere Reichweite und Gefährdungspotential als Schrote. Die maximale Schussweite von Jagdbüchsengeschossen beträgt bis zu 5000 m, während die von Schroten abhängig von ihrer Größe und Beschaffenheit variiert.

Einzelgeschosse können durch Hindernisse in der Flugbahn abgelenkt werden, wobei die Ablenkung je nach Auftreffwinkel und -geschwindigkeit unterschiedlich ausfällt.

Schrote verursachen etwa 63% der Jagdunfälle, wobei die Unfallquote auf Gesellschaftsjagden am höchsten ist. Die Flugweite von Schroten kann mit der Faustformel „Schrotdicke (in mm) x 100 m“ berechnet werden. Abpraller können zu unberechenbaren Gefahren führen, insbesondere bei Stahlschrot.

Die Zielballistik befasst sich mit dem Verhalten des Geschosses beim Auftreffen auf das Ziel und dessen Durchdringen. Jagdbüchsengeschosse sollen möglichst viel Bewegungsenergie in tödliche Energie umwandeln, die Zerstörung auf das Innere des Wildes begrenzen und im Falle eines schlechten Treffers einen Ausschuss liefern, damit ausreichend Schweiß für die Nachsuche vorhanden ist.

Es wäre unverantwortlich gegenüber dem Wild, neue Geschossentwicklungen direkt in der Praxis zu testen. Daher werden zunächst umfangreiche Laboruntersuchungen durchgeführt. Hierbei wird tierisches Gewebe nachgebildet, um das Energieabgabeverhalten des Geschosses möglichst realistisch zu untersuchen. Als Zielmedium dient eine Mischung aus Gelatine und Wasser, die zu Beschussblöcken gegossen wird.

Ein solcher Block misst etwa 17x17 cm im Querschnitt und 35 cm in der Länge. Beim Beschuss verhalten sich diese Blöcke ähnlich wie Wildkörper, einschließlich der Entstehung pulsierender Kavernen durch hydrodynamische Vorgänge.

Diese Kavernen hinterlassen Einrisse um den Schusskanal. Die Länge dieser Einrisse kann als Maß für die Leistungsfähigkeit des Geschosses dienen, da sie die temporäre Wundhöhle darstellen. Zudem wird beim Beschuss die Geschwindigkeit des Geschosses beim Eintritt und Austritt gemessen, um die abgegebene Energie zu berechnen. Dieses Verfahren hat sich als sehr nützlich für die Untersuchung des Wirkungsverhaltens von Geschossen erwiesen.

Jäger verwenden Kurzwaffen hauptsächlich für Fangschüsse. Dabei werden an das zielballistische Verhalten der Geschosse keine hohen Anforderungen gestellt, und sowohl Vollmantel- als auch Teilmantelgeschosse zeigen zufriedenstellende Wirkung. Aufgrund der niedrigen Geschossgeschwindigkeiten üblicher Kaliber wie .22 lfB, 7,65 mm oder .38 Spezial treten kaum nennenswerte Deformationen auf. Bei Fangschüssen in den Kammerbereich eines kranken Stückes sollte jedoch auf deformationsfähige Geschosse (Teilmantel, Vollblei) zurückgegriffen werden, beispielsweise aus einem Revolver im Kaliber .357 Magnum.

Das Flintenlaufgeschoss deformiert sich aufgrund seiner niedrigen Geschwindigkeit beim Aufschlag auf den Wildkörper kaum. Seine Wirkung beruht hauptsächlich auf der Zerstörung von Gewebe und Blutgefäßen durch den großen Querschnitt (z.B. Kaliber 12 = 18 mm Durchmesser). Diese breite Front sorgt für eine schnelle Abbremsung im Zielkörper und somit für eine effektive Energieabgabe. Wegen der nachlassenden Treffgenauigkeit und abnehmenden Energie sollte die Schussentfernung mit Flintenlaufgeschossen jedoch nicht mehr als 40-50 m betragen.

Das zielballistische Verhalten von Schroten unterscheidet sich grundlegend von dem der Einzelgeschosse. Während Einzelgeschosse meist den Wildkörper durchschlagen, variiert der Effekt von Schroten je nach Entfernung. Im Nahbereich (bis 15 m) verursachen sie erhebliche Schäden an Gewebe und Knochen. Aus nächster Nähe kann die Schrotladung den Hasen oder Fasan durchschlagen, da die Energie der einzelnen Schrote addiert wird.

Bei größeren Schussentfernungen (25-35 m) erreichen nur noch wenige Schrote das Wild, doch auch diese können meist einen sofortigen Tod herbeiführen. Die Wirkung der Schrote beruht weniger auf mechanischen Zerstörungen als auf der Erregung des Nervensystems durch das gleichzeitige Auftreffen mehrerer Schrote. Diese schockartige Erregung führt zu Fehlregulationen des zentralen Nervensystems und zum Herzstillstand.

Es wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, die zeigten, dass für verschiedene Wildarten eine Mindestanzahl an Treffern erforderlich ist:

• 4 Treffer Schrot 2,5 mm für das Rebhuhn
• 5 Treffer Schrot 3,0 mm für den Fasan und die Ente
• 6 Treffer Schrot 3,5 mm für den Hasen

Die Schussentfernungen sollten daher auf höchstens 40-50 m beschränkt werden. Aufgrund der geringeren Treffchance wird der verantwortungsbewusste Jäger jedoch nicht aus solchen Entfernungen schießen. Außerdem sollte Wasserwild nicht mehr mit Bleischroten beschossen werden, um eine Vergiftung der gründelnden Enten zu vermeiden. Als Alternativen stehen Schrote aus Stahl, Zink und Wismut zur Verfügung, mit denen jedoch nicht weiter als 30 m geschossen werden sollte, da sie ungünstigere außenballistische Eigenschaften aufweisen.

Gefahrenbereich Schrotschuss: Schrotstärke x 100 m