Gyroskopischer Effekt

qwert001 · Anmeldungsdatum: 16.04.2024 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,
kann mir jemand von euch sagen, warum sich ein Körper mit Drall stabilisiert (z.b. eine Gewehrkugel oder ein Football)?

Meine Ideen:
Ich weiß, dass es irgendwas mit dem gyroskopischen Effekt zu tun hat, aber ich verstehe nicht ganz warum.

Füsik-Gast · Gast

Züge in einem Waffenlauf versetzen das Geschoß in eine Rotation um die Längsachse,den sogenannten Drall.
Die Stabilisierung beruht auf dem Kreiseleffekt oder auch gyroskopischem Effekt,welcher auf dem Drehimpuls des rotierenden starren Körpers beruht.
Analogie zum Fahrrad,wo die Räder um die Nabenachse(-Geschoß:Längsachse) rotieren.Je schneller die rotation,desto größer muß die von aussen wirkende Kraft sein,um eine Änderung des Drehimpulses zu bewirken.
Beim Drall Änderung der Flugbahn.

Füsik-Gast.

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

Das Ganze ist ein Zusammenspiel von Kreiseleffekt und Aerodynamik.

Wenn man richtige Kugeln mit einem glatten Lauf verschießt, dann kann es passieren, dass sie im Lauf abrollen und so einen Drall erhalten, bei dem die Rotationsachse senkrecht zur Flugbahn steht. Wenn sie damit durch die Luft fliegen, dann werden sie durch den Magnus-Effekt abgelenkt. Das geht so weit, dass Mörser-Geschosse hinter dem Geschütz einschlagen können. Zwingt man der Kugel eine Rotation auf, bei der die Achse parallel zur Flugbahn liegt, dann kann das nicht passieren.

Die heute üblichen zylinderförmigen Geschosse mit Spitze kommen in der richtigen Orientierung aus einem glatten Lauf. Aber die Fluglage mit der Spitze nach vorn wird in der Luft bei zu großen Abweichungen von der idealen Fluglage instabil. Der Luftwiderstand versucht die Spitze dann nach hinten zu drehen. Dabei würde sich nicht nur der Luftwiderstand vergrößern, sondern das Geschoss wird auch noch aus der Bahn gelenkt. Wenn es aber um die Längsachse rotiert, dann führt der Luftwiderstand nur zu einer Präzession. Das Geschoss taumelt ein wenig, aber die Spitze bleibt vorn und die Ablenkung gleicht sich bei einer vollen Präzessionsbewehung fast komplett aus.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5867 Wohnort: jwd

Zur Stabilisierung der Flugbahn erhält ein Geschoss durch Rotation in einen Drehimpuls

um Hauptträgheitsachse (Längsachse). Dadurch tritt der gyroskopische Effekt - Widerstand gegen Richtungsänderungen - ein.
Die Rotation wird in gezogenen Läufen durch Drallnuten, in glatten Rohren durch Drallnuten im Geschossmantel oder flügelstabilisierte Geschosse erreicht.
Bei grossen Schussentfernungen sind weitere Einflusse zu beachten.
Durch den Anstellwinkel des Geschosses entsteht eine Auftriebskraft, die ein Drehmoment in Drallrichtung erzeugt und zu einer seitlichen Abweichen der Flugbahn führt. Magnus-Effekt und Coriolis-Kraft führen ebenfalls zu Abweichungen der Flugbahn.

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5867 Wohnort: jwd

Abschätzung Grössenordnung des Dralls.
Lauflänge L = 20" = 500 mm
Dralllänge = 12" = 300 mm
v_0 = 800 m/s

Drehzahl n des Geschosses bei v_0

n = 1.333 U/s

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5044

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5867 Wohnort: jwd

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5867 Wohnort: jwd