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DEVA-Test: Bleifrei Schrotmunition

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2. Wie hoch sind die jeweiligen Energien/ Energiedichten in drei unterschiedlichen Zielentfernungen?

Über durchgeführte Versuche in unserem Hause wissen wir, dass ab einer Entfernung von ca. 7,5m bis 10,0m die einzelnen Schrotkörner sich vollständig voneinander gelöst haben. Damit ist eine Betrachtung des Einzelschrots hinsichtlich Energie und Energiedichte auf den gewählten Entfernungen von 15,0m, 25,0m und 35,0m zulässig.
 
Mit den ermittelten Geschwindigkeiten und den bekannten Massen der Schrote kann die Zielenergie über
E (Ziel)= m*v (Ziel)2/2
berechnet werden, wobei die Masse in Kilogramm und die Geschwindigkeit in m/s eingesetzt werden müssen.
 
Folgende Energiewerte des Einzelschrots in drei unterschiedlichen Zielentfernungen ergeben sich:
diagramm 2.JPG
Diagramm 2: Energieverlauf der einzelnen Schrotmaterialien
  Energie [J]        
Entfernung [m] Blei Weicheisen Zink Wismut Wolfram
15 6,1 4,9 3,5 5,1 7,1
25 4,0 2,9 2,0 3,3 5,1
35 2,7 1,9 1,2 2,2 3,7

Für die Ermittlung der Energiedichte ED ist die Querschnittsbelastung QB erforderlich.
 
Die Querschnittsbelastung ist die wohl wichtigste ballistische Größe eines Geschosses. Sie bestimmt nicht nur maßgeblich den Energieverlust längs der Flugbahn mit, sondern sie ist ebenso maßgebend am Eindringverhalten im Ziel als auch während der Beschleunigung beim Abschuss beteiligt.
 
Sie definiert sich als flächenbezogene Masse. Die Bezugsfläche ist in der Regel die Projektionsfläche des fliegenden Geschosses senkrecht zur Bewegungsrichtung. Im Normalfall bei einem nichtdeformierten Geschoss kann man deshalb meist mit der Kaliberquerschnittsfläche rechnen
 
Allgemeine Formel:     Q (B) = m/A
Die Einheiten sind: [Q(B)]=g/cm2   oder   [Q(B)]=g/mm2

Um vergleichbare außenballistische Werte wie ein Bleischrot zu erhalten, muss bei einem Substitutionswerkstoff die erforderliche Schrotgröße berechnet werden. Dazu sind folgende Schritte notwendig:

 
  1. Die Querschnittsbelastung für ein Schrotkorn (3,0mm) aus Blei beträgt:
    Q(B Blei)= 2,26 g/cm2
  2. Vergleichbare außenballistische Werte ergeben sich nur über identische Querschnittsbelastungen.
    Q(B Blei)= Q(B alternativ)
  3. Durch einige Umstellungen erhält man: Q(B alternativ)= [(Dichte alternativ)*d*2/3]
  4. Nach dem Umstellen kann der Durchmesser des Schrotkornes aus alternativem Material mit gleichen außenballistischen Werten wie ein vergleichbares 3 mm Bleischrot errechnet werden.
    d=(3* Q(B alternativ))/(2*(Dichte alternativ)
Im Vergleich hinsichtlich der Dichte der verwendeten Schrotmaterialien [in g/cm3] zeigen sich schon gravierende Unterschiede (* Wolfram hat normalerweise eine Dichte von 19,27 g/cm3. Als Schrotmaterial werden Legierungen verwendet, deren Dichte deutlich darunter liegt.)
 
Dichte der Schrotmaterialien[g/cm3]

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Blei
Weicheisen Zink Wismut Wolfram*  
11,34 7,85 7,13 9,80 11,67  

Theoretisch müssten dann beim „Bleiersatz“ die Schrote aus Alternativmaterialien folgende Durchmesser in „mm“ aufweisen:
 
Durchmesser der Schrote bei gleicher Q(B) wie Blei [mm]

<!–

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<!–

//–>

Blei Weicheisen Zink Wismut Wolfram  
3,00 4,32 4,75 3,46 2,90  

Die immer wieder zitierten „zwei Schrotkorngrößen mehr bei Verwendung von Weicheisenschroten“ sind außenballistisch nicht haltbar.
 
Sind die Schrotmaterialien härter, aber in der Dichte wesentlich geringer als Blei, führt eine Vergrößerung des Schrotdurchmessers zwar zu einer Verbesserung der außenballistischen Leistung, aber nicht unbedingt zu einer Verbesserung der zielballistischen Wirkung!
 
So ist die Auftreffenergie beim Eindringvorgang nicht das entscheidende Kriterium. Kneubuehl beschreibt in seinem Buch „Wundballistik“, 3. Auflage, Springer Medizin Verlag, 2008, Seite 197 sinngemäß, dass eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 3,2 mm und einer Geschwindigkeit von etwa 50 m/s oberflächlich in die Haut eindringt, aber eine Bleikugel mit einem Durchmesser von 4,4 mm mit einer Geschwindigkeit von 48 m/s nicht mehr eindringt, obwohl sie fast das Vierfache an Energie besitzt. Aus diesem Grund ist nicht die Energie die geeignete Größe für das Beschreiben eines Eindringvorganges, sondern die Energiedichte ED. Die Energiedichte definiert sich als Zielenergie pro auftreffende Fläche. Sie ist maßgebend für das Eindringverhalten im Ziel und für die Durchdringung des Zielmediums verantwortlich.
 
Formel: E(D)=E(Z)/A
Die Einheit ist: [E(D)]=J/mm2
 
Bezogen auf unseren Versuch wurden die jeweiligen Energiedichten für drei Entfernungen ermittelt und nachfolgend tabellarisch und grafisch dargestellt.
 
Entfernungsabhängige Energiedichte:
  Energiedichte [J/mm²]        
Entfernung [m] Blei Weicheisen Zink Wismut Wolfram
15 0,87 0,69 0,49 0,68 1,00
25 0,57 0,41
0,28
0,44 0,72
35 0,39 0,27 0,17 0,30 0,52

Bei einem Vergleich auf 35m ist hier zu erkennen, dass die Energiedichte bei Wismut, Weicheisen und Zink zum Teil deutlich unter der von Blei abgesunken ist, unter der Annahme, dass beim Auftreffen auf das Zielmedium keine Verformung stattfindet. Sonst würden sich die Werte noch deutlich verringern. Lediglich Wolfram spielt in der „Blei-Liga“ mit.

Diagramm 3: Energiedichte in Abhängigkeit zur Schussentfernung
Diagramm 3: Energiedichte in Abhängigkeit zur Schussentfernung
Nicht zu unterschätzen in diesem Zusammenhang ist in jedem Fall der Energieabbau durch das Auftreffen der Schrote zum Beispiel auf das Gefieder des Tieres und die damit ggf. einhergehende mögliche Verformung von duktilen Schrotmaterialien. Ist die Energiedichte geringer als bei Blei, prallen die Schrote unter Umständen schon am Gefieder ab. Ist sie größer durchschlagen die Schrote das Fell/Gefieder und dringen in den Tierkörper ein. Die Wirkungsmechanismen werden in jedem Fall davon abhängig sein, ob die Schrote in den Tierkörper eindringen oder im Bereich der Hautoberfläche zum Stillstand kommen. 
 

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