Strömungstechnischer Vergleich einer Luftgewehrkugel mit dem Projektil aus einer Infanteriewaffe


Luftdruckwaffen sind nicht zum jagdlichen, militärischen oder polizeilichen Einsatz gedacht, sondern sie sind vorwiegend für sportliche Zwecke bestimmt und optimiert. Die übliche sportliche Schußdistanz beträgt 10m. Die sportliche Nutzung schlägt sich in der Konstruktion der Waffe genauso nieder wie in der Gestaltung der Geschosse.

Übliche Geschosse für Luftdruckwaffen üblich sind Diaboloformen und Rundkugeln. Hier sollen Diabolos mit Flach- und Spitzkopf sowie Rundkugeln betrachtet werden.

Aus der gesetzlichen Beschränkung auf eine maximale Geschoßenergie von 7,5 Joule für frei verkäufliche Waffen resultiert eine Mündungsgeschwindigkeit v0 von max. ca. 170 m/sec.

Als Gegenstück soll das moderne Kaliber 4,6 x 30 mm betrachtet werden. Es ist aktuell das kleinste militärisch gebräuchliche Kaliber. Es wird vorwiegend an „Nicht-Kampftruppen“ ausgegeben, und ist vor allem zur Selbstverteidigung auf kürzere Distanzen ausgelegt. Militärisch sind darunter Schußentfernungen bis 200 m zu verstehen. Es bietet sich als Vergleich an, weil es nahezu dieselbe Stirnfläche aufweist, aber für eine ganz andere Verwendung optimiert wurde. Die Mündungsgeschwindigkeit erreicht ca. 800 m/sec und damit ungefähr 2 ½-fache Schallgeschwindigkeit.

Anmerkungen:
  • Diabolo, Rundkugel und Infanteriegeschoß weisen leicht unterschiedliche Kaliber auf.
  • Es ist nicht möglich, ein Diabologeschoß mit einer Infanteriewaffe auf die Geschwindigkeit zu beschleunigen, wie sie in der Simulation angenommen wurde, weil das Geschoß hierfür nicht die erforderliche Festigkeit besitzt.



Fazit:
  • Diabologeschosse sind für das sportliche Schießen auf Scheiben ausgelegt. Das bedeutet Geschwindigkeiten deutlich unter der Schallgeschwindigkeit und Distanzen von 10 m. Die Formgebung garantiert eine stabile Umströmung um das Projektil selbst und auch im Nachlauf hinter dem Projektil. Ein Spitzkopf verbessert den Luftwiderstand merklich, aber nicht dramatisch. Der übliche Flachkopf hingegen ist zwar strömungstechnisch etwas im Nachteil; er stanzt aber saubere kreisrunde Löcher aus der Scheibe – ein klarer Vorteil beim üblich engen Trefferbild auf die kurze Distanz von nur 10m. In der Überschallströmung würden Luftwiderstand wie auch Cw-Wert des Diabolos dramatisch ansteigen. Im Gegensatz zur Unterschallströmung bringt der Spitzkopf hier keine Verbesserung. Es ist keine Verwendung von Diabolos für überschallschnelle Projektile bekannt.
  • Rundkugeln sind vor allem üblich bei CO2-Repetierwaffen. Sie werden meist aus glatten Läufen, d.h. ohne Drallstabilisierung verschossen. Die Rundkugel hat zwar im Vergleich zum Diabolo einen günstigeren Widerstandsbeiwert. Jedoch ist die Umströmung nicht stabil. Das bewirkt unkontrollierbare Seitenkräfte auf das Projektil und erhöht die Streuung erheblich. Da es keine Drallstabilisierung gibt, kann das Geschoß außerdem leicht in eine Rotation um Hoch- oder Querachse geraten. Das bewirkt zusätzliche Seitenkräfte und verschlechtert die Trefferlage zusätzlich. Im Wettkampfgeschehen sind Rundkugeln daher ohne jede Bedeutung. In der Überschallumströmung steigt der Widerstand der Rundkugel noch stärker an als der des Diabolo. Auch die Verwendung von Rundkugeln für überschallschnelle Projektile hat keine Bedeutung.
  • Ein Infanteriegeschoß folgt einem ganz anderen Entwicklungziel. Es ist klar für Überschallgeschwindigkeit und vergleichsweise große Reichweite ausgelegt. Seine große Länge ergibt eine vergleichsweise hohe Masse und damit große kinetische Energie bei kleiner Stirnfläche. Die Formgebung der Geschoßspitze ermöglicht einen niedrigen Widerstand in der Überschallströmung, ist aber durchaus auch unterhalb der Schallgeschwindigkeit vorteilhaft.