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Geschossenergie
Geschossenergie ist ein Begriff der Ballistik und bezeichnet die kinetische Energie des Projektils. Die höchste Energie hat das Geschoss im Allgemeinen beim …
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Grundbegriff und Berechnung
Geschossenergie ist ein Begriff aus der Ballistik. Sie bezeichnet die kinetische Energie eines Projektils, also die Bewegungsenergie, die ein Geschoss aufgrund seiner Masse und Geschwindigkeit besitzt. Im Allgemeinen ist diese Energie am größten, wenn das Geschoss die Mündung der Waffe verlässt.
Die kinetische Energie wird mit der Formel E = 1/2 · m_G · v_G² berechnet. Dabei ist m_G die Geschossmasse in Kilogramm (kg) und v_G die Geschossgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde (m/s). Das Ergebnis wird in Joule (J) angegeben. Weil die Geschwindigkeit quadriert wird, hat eine Änderung der Geschwindigkeit besonders großen Einfluss auf die Geschossenergie.
Eine ältere Einheit ist mt, also Meter · Tonne im Sinne von Meter · 1000 kp. Im angelsächsischen Raum wird für Geschossenergie statt Joule auch die Einheit foot-pound verwendet.
Energie beim Verlassen der Waffe
Mündungsenergie, auch Mündungswucht oder E0 genannt, ist die kinetische Energie des Projektils beim Verlassen des Laufes einer Waffe. Sie ist ein wichtiger Wert, weil sie angibt, mit welcher Bewegungsenergie ein Geschoss direkt nach dem Abschuss startet.
Schießstände sind immer nur für Waffen bis zu einer bestimmten maximalen Mündungsenergie zugelassen. Die Mündungsenergie ist daher nicht nur eine physikalische Größe, sondern auch für Sicherheit und Zulassung wichtig.
In Deutschland können Schusswaffen, deren Geschosse durch kalte Gase angetrieben werden, also Luftdruck- und CO2-Waffen ohne NC- oder Schwarzpulver, frei ab 18 Jahren erworben werden, wenn ihre Mündungsenergie kleiner als 7,5 Joule ist.
Energie am Ziel
Auftreffenergie bezeichnet die kinetische Energie eines Projektils beim Auftreffen auf das Ziel. Eine ältere Bezeichnung dafür ist Auftreffwucht.
Die Auftreffenergie ist wegen des Luftwiderstands geringer als die Mündungsenergie. Während des Fluges verliert das Geschoss Geschwindigkeit, und da die Energie von der Geschwindigkeit abhängt, sinkt auch die kinetische Energie.
Typische Beispiele
Das Gewehr Fortek 2001 verschießt Munition vom Kaliber .50 BMG, also 0,5 inch = 12,7 mm Durchmesser. Bei einer Geschossmasse von 42 g und einer Mündungsgeschwindigkeit von 823 m/s beträgt die Mündungsenergie 14.224 J. Die maximale Schussweite von 6200 m wird bei einem Schusswinkel von 37 Grad erreicht. Beim Auftreffen hat das Geschoss noch 175 m/s und damit eine Auftreffenergie von 643 J.
Die Dicke Bertha, ein großer Mörser aus dem Ersten Weltkrieg, verschoss Sprenggranaten von bis zu 1200 kg mit maximal 435 m/s. Daraus ergab sich eine Mündungsenergie von 114 MJ. Nach rund 9 km traf die Granate mit 310 m/s auf und hatte noch 58 MJ Auftreffenergie. Diese Energie wird im Artikel mit der kinetischen Energie einer Masse von 1200 kg verglichen, die aus 5000 m Höhe ohne Luftwiderstand fällt, oder mit 4 Eisenbahnwagen zu je 50 t bei 86 km/h.
Das 18,1"(~46,1 cm)-Hauptkaliber der japanischen Schlachtschiffe der Yamato-Klasse verschoss Granaten mit 1458 kg Masse bei 780 m/s. Die in 0,035 s bis 0,040 s auf das Geschoss übertragene Mündungsenergie betrug rund 440 MJ, also etwa 122 kWh.
Vergleich ausgewählter Geschosse
Die Tabelle zeigt, dass Geschossenergie je nach Kaliber, Projektilmasse und Mündungsgeschwindigkeit sehr stark variiert. Kleine Geschosse wie eine 6 mm Airsoftkugel mit etwa 0,12 bis 0,85 g und etwa 70 bis 100 m/s erreichen nur ungefähr 0,3 bis 4,25 J. Ein 4,5 mm Diabolo aus einem Luftgewehr liegt bei etwa 0,5 g, etwa 90 bis 360 m/s und ungefähr 2 bis 50 J.
Kleinkaliber- und Pistolenmunition erreicht deutlich höhere Werte: .22 lfB liegt bei etwa 100 bis 250 J, 9 × 19 mm bei etwa 300 bis 550 J und .45 ACP bei etwa 320 bis 600 J. Gewehr- und Maschinenwaffenkaliber liegen noch höher, zum Beispiel 7,62 × 39 mm bei etwa 1.960 bis 2.180 J, 7,62 × 51 mm NATO bei etwa 2.700 bis 3.580 J und 12,7 × 99 mm NATO bei etwa 15.000 J.
Sehr große Geschosse erreichen Energien im Bereich von Zehntausenden bis Hunderten Millionen Joule. Eine 23 × 115 mm Maschinenkanonenpatrone liegt bei etwa 46.700 J, eine 30 × 165 mm Patrone bei etwa 190.000 J. Eine 120 × 530 mm DM 53 für den Panzer Leopard 2 erreicht etwa 7.650.000 J. Das 460 × 1829 mm Geschoss APC Typ 91 des Schlachtschiffs Yamato wird mit etwa 1.458.000 g Projektilmasse, etwa 780 m/s und etwa 444.000.000 J angegeben.