DEVA-Test: Bleifreie Schrotmunition

 

DEVA-Test: Bleifrei Schrotmunition

Bleifreie Schrote genießen nicht den besten Ruf. Wie gut wirken sie im Vergleich zu Bleischroten aber wirklich? WILD UND HUND wollte das endlich genauer wissen und führte mit dem DEVA-Institut einen bisher einmaligen Versuch durch.

 

 

1. Auftrag: Beurteilung der Deckung

Abb. 1: 16-Felder-Prüfscheibe – Prüfentfernung: 35m

Zur Beantwortung dieser Frage wurde folgende Arbeitshypothese aufgestellt: Für die Beurteilung der Brauchbarkeit einer Jagdflinte wurde die Wannseer Norm der DEVA herangezogen. Eine Flinte galt zum Beispiel für die Jagd auf Fasan oder Ente als tauglich, wenn beim Beschuss der 16-Felder-Scheibe auf einer Entfernung von 35m jedes Feld gedeckt war. Das bedeutet, dass bei vorgeschriebener Verwendung von 3 mm Bleischrot auf jedem Feld minimal 6 Schrote (besser 7) sein müssen. Die Bezugsfläche für einen Fasan oder Ente beträgt 2/3 des Prüffeldes. Damit ergeben sich mindestens 4 Bleischrote mit der Korngröße von 3 mm, die für den Einzellauf einer tauglichen Flinte vorgeschrieben sind.

Wenn diese 4 Schrote ausreichen, um die Tauglichkeit für die Jagd zu beschreiben, müssten demzufolge auch die Energie und die Energiedichte auf eine Entfernung von 35 m als Vergleichsgrößen beim Einsatz von bleifreien Alternativstoffen herangezogen werden können. Bei der Betrachtung muss ebenfalls die erzielte Eindringtiefe berücksichtigt werden, wobei hier neben der Materialhärte natürlich die Energiedichte die ausschlaggebende Rolle spielen wird. Beide (Energiedichte und Eindringtiefe) können keinesfalls losgelöst voneinander betrachtet werden.

Vor Beginn der Versuche wurde die Anzahl der Schrote pro Patrone ermittelt. Damit kann nach dem Beschuss der Prüfscheibe der prozentuale Anteil der Treffer im Prüfkreis (Durchmesser des Außenkreises: 75 cm) errechnet werden.

 

Anzahl der Schrote pro Patrone (gezählt):

 

Blei	Weicheisen	Zink	Wismut	Wolfram
200		310	204	223

Auf Grund der Verwendung unterschiedlicher Materialien und deren Anforderungen an das Waffensystem (zum Beispiel: Weicheisen), wurde entschieden, einen Vergleichsbeschuss nur mit dem unteren Lauf der Bockflinte und eingesetzter ¼-Choke durchzuführen. Pro Munitionsart wurden 5 Schuss auf eine 16-Felder-Scheibe abgegeben. Die Anzahl der Schrote auf der Scheibe wurden für jedes der 16 Prüffelder ausgezählt und durch die Anzahl der abgegebenen Schüsse geteilt. Somit ergibt sich eine Deckung pro Feld. Ist die Anzahl der Schrote mit minimal 6 festge-stellt worden, dann ist die Waffe hinsichtlich ihrer Deckung für die Jagd auf Ente und Fasan geeignet.

Trotzdem die Bedingungen für alle Schüsse konstant gehalten wurden, können aus diesen Ergebnissen keine Verallgemeinerungen abgeleitet werden, da sie lediglich eine Momentaufnahme von einer Lauf-Choke-Kombination darstellen. Einen Vergleich untereinander lassen sie dennoch unter diesen Bedingungen zu.

Für eine bildliche Darstellung wurden die „gedeckten Felder“ mit sechs und mehr Schroten mit grüner, die Felder mit vier bis fünf Schroten mit gelber und die Felder mit von einem bis drei Schroten mit roter Farbe unterlegt.

Abb. 2: Deckung der 16-Felder Scheibe mit unterschiedlichen Schrotmaterialien

Damit wird deutlich, dass im Vergleich der Materialien unter dieser einen Lauf-Choke-Kombination auf einer Entfernung von 35m das Wolfram-Schrot eine nahezu optimale Deckung erreicht, Blei-, Weicheisen- und Wismut-Schrote noch einsetzbar wären, aber Zink-Schrote eine ungenügende Deckung aufweisen.

Der prozentuale Anteil der im Prüffeld verteilten Schrote beträgt auf der 16-Felder-Scheibe in %:

Blei	Weicheisen	Zink	Wismut	Wolfram
43,7	45,9	15,6	35,7	63,2

 

Vergleicht man nun diese Ergebnisse mit Angaben von Waffenherstellern, die für einen ¼-Choke-Lauf Trefferprozente im Bereich von 52 % bis 62 % in der Regel für Bleischrote vorschreiben, dann treffen diese Werte nur für den Einsatz von Wolfram-Schroten zu. Für Blei- und Weicheisenschrote entsprechen die Ergebnisse lediglich einer verbesserten Zylinderbohrung, Wismutschrote lägen schon im Übergangsbereich zur Zylinderbohrung und für die Zinkschrote werden nur Werte für eine Zylinderbohrung erreicht. Wenn man diesen Gedanken konsequent weiter verfolgt, reduzieren sich damit schon waffenseitig die Einsatzentfernungen für die ¼-Choke bei Verwendung einiger Schrotmaterialien beziehungsweise muss auf eine andere Choke ausgewichen werden.

 

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: 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]

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]

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

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.

 

3. Welche Eindringtiefen können im ballistischen Simulanz erreicht werden?

Um zu überprüfen, wie sich die Werte Energie und Energiedichte in der Praxis darstellen, wurde ballistische Seife beschossen. Dazu wurden Einzelschrote mittels druckreguliertem Luftgewehr auf die jeweilige Zielgeschwindigkeit beschleunigt, die Zielgeschwindigkeit in 0,5 m vor dem Medium erfasst und die Eindringtiefe ermittelt. Es wurden nur solche Schüsse in die Auswertung genommen, deren Geschwindigkeiten sich im Bereich von ± 10m/s der vorgegebenen Zielgeschwindigkeit befanden.

Abb. 3: Versuchsaufbau zur Ermittlung der Eindringtiefe in Seife

Als Arbeitshypothese zogen wir in Betracht, dass unter gleichen Voraussetzungen und bei annähernd gleicher Eindringtiefe im ballistischen Simulanz die Wirkung auf den Organismus auch identisch sein müsste.

Am Beispiel des Weicheisenschrotes sahen die beschossenen und zum Fotografieren herausgeschnittenen Seifenblöcke so aus:

Abb. 4: Eindringtiefe von Weicheisenschroten in ballistische Seife

Wie insbesondere im mittleren Bild erkennbar, konnte auf Grund von nicht erreichter Zielgeschwindigkeit zum Beispiel das mittlere Schrotkorn (Nr.4 von links) nicht in die Wertung einbezogen werden.

 

Anhand der durchgeführten Messungen ergaben sich folgende Eindringtiefen [mm]:

Entfernung [m]	Blei	Weicheisen	Zink	Wismut	Wolfram
15	95,8	76,6	53,2	87,0	112,6
25	74,8	57,4	38,2	67,0	98,6
35	57,6	47,2	31,6	49,0	82,0

 

Diagramm 4: Eindringtiefe der Schrotmaterialien in ballistische Seife

Bestätigt wird der Zusammenhang, dass eine größere Energiedichte auch eine größere Eindringtiefe erzeugt.

Zur Erklärung physikalischer Vorgänge wird häufig auch der Impuls zu Rate gezogen. Der Impuls ist das Produkt aus der Geschwindigkeit des Körpers und seiner Masse.

Formel:   I=m*v

Einheit:  [I]=N(s)

Nach unseren Berechnungen würde sich auf den Wildkörper (Ente oder Fasan) bei gleichzeitigem Auftreffen von 4 Schroten ein Impuls in Höhe von 0,06 N(s) bis 0,14 N(s) ergeben. Da ein Impuls physikalisch lediglich für eine Geschwindigkeits-oder Richtungsänderung des getroffenen Stückes verantwortlich ist, hat er in dieser geringen Größenordnung keinen messbaren Einfluss auf den tierischen Organismus. Der Impuls kann deshalb auch nicht verantwortlich gemacht werden für eine tötende Wirkung.

 

 

4. Könnten dadurch Gefäße erreicht werden?

Betrachtet man die Werte für Energiedichte und die dabei erreichten Eindringtiefen in ballistischer Seife, muss sehr wohl davon ausgegangen werden, dass die Haut nicht nur durchschlagen wird, sondern auch tieferliegende Gefäße erreicht werden.

 

5. Ist der Schrotschuss ein Totschuss oder verendet das Stück auf Grund einer Schockwirkung?

 

Um diese Frage beantworten zu können, habe ich mich an zwei Mediziner/Forensiker gewandt mit folgender Fragestellung:

Führt nach Ihrer Ansicht, ein gleichzeitiges Auftreffen einer bestimmten Anzahl von Schroten zum Tod eines Hasen/Fasan, ohne das stark durchblutete Gefäße geschädigt werden?

 

Es antworteten Dr. sc. forens., Dr. med. h.c. Beat Kneubuehl, Ballistiker, Diplom-Mathematiker, Forensiker und Leiter der Rechtsmedizin an der Uni Bern bis 2014, sowie Prof. Dr. Markus Rothschild, Direktor der Rechtsmedizin an der Uni Köln.

Dr. sc. forens., Dr. med. h.c. Beat Kneubuehl:

 

„Ich bin nicht Jäger und habe dieses Ereignis nie selbst erlebt. Prof. Sellier, mit dem ich jahrelang zusammengearbeitet habe, war Jäger und ich berufe mich vor allem auf die vielen Diskussionen mit ihm. Vom sogenannten “Schocktod” spricht man, wenn ein Lebewesen bei Erhalt eines Schusses unmittelbar stirbt, jedoch keine biologisch todbringende Verletzung zu beobachten ist. Offenbar wird dies beim Schrotschuss gegen den Hasen und das Reh (in der Schweiz erlaubt) beobachtet und ist mir von vielen Seiten bestätigt worden. Beim Menschen ist dies nicht bekannt, obwohl Sellier und ich jahrelang nach Fällen gesucht haben.

Es ist müßig darüber zu diskutieren, welcher Effekt diesem “Schocktod” zu Grunde liegt, man weiß es nicht.

 

Ich denke nicht, dass das Geschossmaterial eine Rolle spielt. Es kommt ziemlich sicher nur auf die Energiedichte des einzelnen Schrotkorns beim Auftreffen an und sicher auch auf die Anzahl der Schrottreffer.“

Prof. Dr. Markus Rothschild:

„Die Rechtsmedizin ist sich auch nicht sicher, da es keine belastbaren wissenschaft-lichen Erkenntnisse und Untersuchungen zum Schocktod gibt. Die Beobachtung ist richtig, dass eine Schrotgarbe beim Schuss auf einen Hasen eine Belastung auf das zentrale Nervensystem des Niederwildes ausübt, die zu einem schlagartigen Zusammenbrechen der vitalen Funktionen führen kann (das Rollieren der getroffenen Hasen zählt darunter), obwohl keine inneren blutführenden Gefäße/Organe getroffen beziehungsweise das Wild durchschossen wurde. Bei größeren Tieren als auch beim Menschen ist nicht bekannt, dass durch ein gleichzeitiges Auftreffen mehrerer kleiner Projektile und ohne Verletzungen großer Gefäße, ein Schocktod aufgetreten ist, da es physiologisch keinen Grund dafür gibt. Eine mögliche Ursache für das schlagartige Zusammenbrechen der Vitalfunktionen könnte sein, weil sich bei kleinerem Wild sensible Nervenbereiche im Bereich des Rückenmarks sehr nahe der Hautoberfläche befinden.“

 

 

Fazit

Aus den Versuchen und Erklärungen lassen sich folgende Schlussfolgerungen/Thesen zur Wirkung von Schroten ableiten – ein Versuch:

Um die oberen Hautregionen mit Reizen zu überfluten, wird die Energie der Schrote an der Oberfläche benötigt. Durch das Auftreffen der Schrotgarbe wird sich das Bleischrot, wenn auch nur geringfügig, deformieren oder es wird durch Fell beziehungsweise Federkleid abgebremst. Im Ergebnis sinkt die Querschnittsbelastung und die Bewegungsenergie wird wesentlich schneller abgegeben. Damit steht die Energie an der Stelle zur Verfügung, an der sie, lt. Prof. Rothschild, die größtmögliche Wirkung erzielen kann. Führt der Aufprall bei genügend hoher Energiedichte nicht zu einer Deformation oder einem Abbremsen (zum Beispiel bei Stahlschrot), kann das einzelne Schrot tiefer eindringen und die Energie im Körper entlang des Schusskanals an das Wild abgeben. Die Reizung des ZNS fällt hier vermutlich geringer aus, was unter Umständen nicht zum sofortigen Verenden des Stückes führt.

 

Durchschlagen die Schrote die oberen Schichten bis zu den blutführenden Gefäßen und beschädigen diese, so führt auch hier, wie bei allen anderen Organismen, der eintretende Blutverlust nach einigen Sekunden bis wenigen Minuten zum Tod des Lebewesens. Die Dauer bis zum Eintritt des Todes ist natürlich immer abhängig davon, welche Blutgefäße getroffen wurden.

 

Es ist also beides möglich, Schock und/oder Totschuss. Die Grenzen werden fließend sein.

Ingo Rottenberger