Techniklexikon

Ballistik

Lehre von der Bewegung geschlossener Körper, die unter dem Einfluß von Schwerkraft und Luftwiderstand zur Erde zurückehren. Ballistische Raketen beschreiben eine ballistische Bahn, sobald ihr Triebwerk ausgebrannt ist. 1 Ballon: Bemanntes oder unbemanntes Luftfahrzeug, das, im Gegensatz zum Flugzeug, aufsteigt, weil es leichter als Luft ist. Ein B. ist mit einem Gas gefüllt, dessen Dichte geringer ist als die der Luft. Dazu eignen sich besonders »Wasserstoff und Helium (Edelgase), aber auch heiße Luft, die im Fahrkorb eines »Heißluftballons«durch Verbrennen eines Gases immer wieder erzeugt wird und in den B. einströmt. Ein »Freib. « fliegt dorthin, wohin ihn der Wind treibt, ein »Fesselb. « wird an einem Seil festgehalten. 1) eine Vorrichtung, die dazu dient, die Figurenachse eines symmetrischen Kreisels in Nord-Süd-Richtung auszurichten. Die Ballistik besteht aus zwei teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Behältern, die an den Enden der Figurenachse liegen. Zum Luft- und Flüssigkeitsaustausch sind sie durch Röhren miteinander verbunden. Da sich die Oberfläche der Flüssigkeit immer horizontal einzustellen versucht, wirken nach einer Auslenkung aus der Südrichtung Drehmomente auf den Kreisel, die bewirken, dass die Spitze des Drehimpulsvektors eine sehr flache Ellipse durchläuft, deren Mittelpunkt im Süden liegt. Die Ballistikflüssigkeit fliesst verzögert, daher weitet sich diese Ellipse mit der Zeit immer weiter auf. Diese Aufweitung kann durch ein Dämpfungsgewicht kompensiert werden, das an der westlichen Seite des Kreiselrahmens angebracht wird. Es bewirkt bei geeigneter Bemessung ein Schrumpfen der Ellipse, wodurch der Kreisel schliesslich in Südrichtung einschwenkt.

2) Wissenschaft von der Bewegung von Geschossen. Unter Geschossen werden in der Ballistik Flugkörper verstanden, deren aerodynamischer Auftrieb im Vergleich zu den anderen an dem Flugkörper angreifenden Kräften klein ist. Die Ballistik stellt eine der Grundlagenwissenschaften sowohl der Waffentechnik als auch der Raumfahrttechnik dar.

Gegenstand der inneren Ballistik sind die Bewegung von Geschossen im Lauf einer Feuerwaffe und die beim Abfeuern in ihr auftretenden physikalischen Vorgänge, z.B. die Gasdrücke und Rückstösse. Die Abhängigkeit der Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses beim Verlassen des Rohrs von seiner Masse, von der Rohrlänge und -beschaffenheit, von den verwendeten Treibsätzen (z.B. Pulverladungen), deren chemischer Zusammensetzung und Menge sowie ihrer Zündung und Verbrennung (oder Explosion) wird experimentell und theoretisch untersucht.

Die äussere Ballistik hingegen befasst sich mit Beschreibung, Berechnung und Messung der Bewegung von Körpern, die mit einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit in eine bestimmte Richtung geworfen, geschossen oder durch Schub vorangetrieben werden. Ihr grundlegendes Problem ist die Bestimmung der Flugbahn (Wurf- bzw. Geschossbahn) eines solchen Körpers, der ballistischen Kurve, wobei besonders die Bestimmung der Wurf- oder Schussweite und der Gipfelhöhe der Bahn, der Flugzeit und der Geschwindigkeit des Körpers sowie der Abhängigkeit dieser Bahn- oder Flugelemente von der Abgangsrichtung, der Anfangsgeschwindigkeit und den einwirkenden Kräften, vor allem Schwerkraft und Luftreibung, von Interesse sind. Hierbei sind die von der Vakuum-Ballistik untersuchten Bewegungsabläufe im luftleeren Raum (Flugbahn, Wurf) gute Näherungslösungen für Bewegungen in grossen Höhen oder für den Grenzfall niedriger Geschwindigkeiten.

Während bei geringen Schussweiten die Schwerkraft als konstant angenommen und die Erdkrümmung vernachlässigt werden kann, sind bei Schussweiten ab etwa 100 km die Variation der Schwerkraft mit der Höhe sowie die Erdkrümmung und die durch die Erdrotation bewirkte Zentrifugal- und die Coriolis-Kraft zu berücksichtigen. Besonders setzt aber das umgebende Medium (i.a. Luft oder Wasser) der durch Anfangsrichtung und -geschwindigkeit sowie Schwerkrafteinwirkung bestimmten Bewegung eine geschwindigkeitsabhängige Reibungskraft entgegen (Reibung, Widerstand). Da die einwirkenden Kräfte nicht unbedingt im Körperschwerpunkt angreifen, können durch sie Drehmomente ausgeübt werden, so dass Form, Masse und Trägheitsmoment des Körpers berücksichtigt werden müssen. Weiterhin spielen die von Bewegungen des Mediums selbst (z.B. Wind- oder Wasserströmungen) herrührenden Einflüsse eine wesentliche Rolle, ferner Kräfte und Drehmomente, die bei einer Rotation des Körpers (besonders bei Drallgeschossen) auftreten, z.B. der Magnus-Effekt. Insgesamt ergibt sich als Flugbahn eine durch den Luftwiderstand immer stärker von einer Parabelform abweichende ballistische Kurve.

Besondere Probleme ergeben sich bei der Raketen-Ballistik, da bei Raketen auf einem Teil ihrer Bahn ein Schub wirkt und insbesondere bei ferngelenkten Raketen durch Lenkbewegungen (im Bereich der Atmosphäre) oder bei der Zündung von Steuertriebwerken zusätzliche Drehmomente auftreten. Für die Flugbahnen von Grossraketen wird der Einfluss des Luftwiderstandes bei Erreichen grosser Höhen verschwindend klein, so dass die Flugbahn dann allein durch die Gesetze der Himmelsmechanik bestimmt wird.

Ballistik: Die Behälter mit Flüssigkeit sind derart am Kreiselrahmen befestigt, dass ihre Lage relativ zum Kreisel immer gleich bleibt.