Untersuchungen zur OBT

    Moin,


    da sich neben mir bestimmt noch viele weitere Leute unsicher sind was die OBT anbelangt versuche ich das ganze zu Entschlüsseln und zu berichten. Ich schreibe das Ganze als Bericht in Word und kopiere den Text dann hier rein.

    OBT Konzept Überprüfung

    Das Optimal Barrel Time Konzept behauptet, dass ein (Gewehr-, Kanonen-) Lauf besonders präzise ist, wenn die Durchlaufzeit des Geschosses im Lauf mit der Longitudinalfrequenz des Laufes überein stimmt. Um diese Überlegung zu Überprüfen ist es wichtig zu verstehen, wie ein Lauf schwingt und was mit ihm dabei geschieht.


    Auftretende Schwingungen eines Laufes

    Der Lauf ist am hinteren Ende fest eingespannt, entweder durch eine Verschraubung am Schaft oder durch Verschraubung in die Systemhülse. Der restliche Teil des Laufes ist ohne Einspannung, also frei.


    Die ersten und einfachsten auftretenden Schwingungen sind Transversalschwingungen. Zu Beginn tritt die Eigenform eins auf, bei der lediglich die Mündung auf- und ab schwingt während sich der Lauf elastisch biegt. Bei fast identischer Frequenz schwingt der Lauf auch „hin und her“, also mit gleicher Eigenform um exakt 90° versetzt. Dies liegt daran, dass es sich bei einem Gewehrlauf um einen rotationssymmetrischen Körper handelt. Die Frequenzen gleichen sich fast, es handelt sich hier nur um wenige hundertstel Hertz Abweichung. Die Schwingungen sind harmonisch und schwach gedämpft. Bei der zweiten Eigenform bildet sich im Lauf ein Drehpunkt bei genau l/2 um den der Lauf krümmt. Bei der dritten Eigenform geschieht dies um l/3 und so weiter.


    Abbildung 1: Eigenschwingungsformen 1 - 3 bei Lagerung fest - frei


    Längenabhängig bilden sich weitere Eigenfrequenzen als Torsionsschwinger und eine Longitudinalschwingung. Die zuletzt genannte Schwingungsform lässt den Lauf sich Längen und Kürzen. Mit Berücksichtigung der Massenkonstanz fällt auf, dass sich beim elastischen Dehnen und Stauchen die Durchmesser verändern. So verjüngt sich der Lauf bei Dehnung und verdickt sich beim Stauchen.


    Idee des Konzepts

    Die vermeintliche Präzisionssteigerung beruht auf der Annahme, dass das Geschoss zum Zeitpunkt einer longitudinalen Längung des Laufes die Mündung passiert. Eine mögliche Begründung könnte sein, dass die Führung des Geschosses durch die elastische Verjüngung begünstigt wird.

    Messungen von Laufschwingungen durch Laservibrometrie

    Im Rahmen einer Lehrveranstaltung einer Fachhochschule hatte ich die Möglichkeit einen meiner Gewehrläufe auf Schwingung mithilfe eines Laservibrometers zu Untersuchen. Dabei habe ich bisher nur transversale Schwingungen gemessen. Eine Untersuchung auf longitudinalen Schwingungen soll noch stattfinden, um das OBT-Konzept messtechnisch zu überprüfen



    Abbildung 2: Lauf einer SteelAction HS .308 Win im Messaufbau der Laservibrometriemessung, ermittelter Frequenzgang des Laufes


    Ermittlung von Laufschwingungen durch FEM

    Mithilfe der FEM habe ich versucht die gemessenen transversalen Schwingungen meines Laufes zu validieren. Dazu wurde der gemessene Lauf mit einem CAD-Programm in ein 3D Modell nachkonstruiert und anschließend in einem Finite-Elemente-Methode Programm untersucht.




    Abbildung 3: Einstellungen des FEM-Programms


    Abgleich der Messungen und des FEM-Modells

    Die ermittelten Frequenzen werden mit den errechneten gegenübergestellt. Für eine bessere Vergleichbarkeit sind diese nach den Eigenformen sortiert.



    Einige der Frequenzen passen gut Überein, jedoch stimmen die Eigenformen oft nicht zueinander. Die FEM liefert also Aussagekräftige Ergebnisse, die jedoch kritisch behandelt werden sollten.


    Mit der FEM Software wurde die wichtige Longitudinalschwinger Frequenz errechnet, sie liegt bei 3270 Hz. Das Ergebnis soll mit der noch ausstehenden Laservibrometriemessung verglichen werden.


    Test des OBT-Tools in GRT

    Das Ziel des OBT-Tools ist das Finden einer präzisen Ladung ohne lange Ladeleitern zu testen. Um dies zu Bestätigen und um Lücken zu finden wurde eine erste grobe Ladeleiter angelegt, verschossen und die Geschwindigkeit mit einem Magnetospeed V2 gemessen.




    Aus Zeitgründen war es nicht möglich weitere Patronen zu verschießen. Weitere Messungen finden statt, sobald die Schießstände wieder geöffnet haben. Der verwendete Lauf hat eine Länge von 510mm. Bei den Ladungen unter 41,0 grn lag der Brennschluss außerhalb des Laufes, daher wird die nächste Ladeleiter oberhalb 42,0 grn geladen.


    Fazit bisher: Die ersten drei Ladungen hatten zur OBT Abweichungen von 0,2 grn oder weniger. Anhand der Streukreise ist allerdings zu sehen, dass die klassische Ladeleite für eine präzise Ladung unabdingbar ist.

    Da hast du dir echt Mühe gemacht. Tabelle 1 und den Text darunter verstehe ich allerdings nicht ganz.


    Die Tabelle beinhaltet die Simulierten Werte aus dem FEM-Modell und die gemessenen Werte. Dann schreibst du im Text darunter dass du die Werte erst noch mit dem Laservibrometer messen und vergleichen willst. Wie oder mit was hast du die Werte in der Tabelle gemessen?


    Wie hast du die Schwingungen zur Messung angeregt?


    Hochschule mit Schießbahn wäre nicht schlecht ;)

    Die Tabelle 1 gibt die gemessenen (Laservibro) und die errechneten (FEM-Analyse) Frequenzen an. Die Eigenformen nach denen sortiert worden ist sind die transversalen Eigenformen - das hätte ich dazu schreiben müssen:krat:Angeregt wurde mit einem Modalhammer in transversaler Richtung.


    Den longitudinalen Schwinger konnte ich bisher nicht messen, da der Modalhammer die Mündung beim Anregen verdecken würde. Da muss ich mit einer Pufferpatrone o.ä. anregen und die Software auf Eigenanregung umstellen. Errechnet werden konnte diese Eigenformen in der FEM. Ich weiß allerdings nicht, ob der errechnete Plausibel ist, da ja sowohl gute als auch schlechte Ergebnisse beim Abgleich herauskamen.

    Bleiben die berechneten/simulierten Werte stabil wenn du das Mesh verfeinerts? Das kann ja schon mal ein Kriterium für die Güte der Simulation sein.