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Wer kennt ihn nicht – den Cool-Down Effekt? Mit jedem Schuss kommen die BBs langsamer aus der GBB, bis schliesslich der Schlitten nicht mehr vollständig zurück fährt, die GBB nicht mehr schiesst oder irgendein Ventil versagt und sich das ganze Magazin entleert. Bevor geklärt wird, was man dagegen tun kann, werde ich im ersten Teil auf die theoretischen Grundlagen eingehen. Wer theoretische physikalische Betrachtungen schon immer langweilig fand, scrollt am besten direkt runter zum zweiten Teil.
Theoretische Grundlagen – Woher kommts?
Für ein Verständnis der Situation müssen zwei verschiedene Dinge betrachtet werden, wir legen los mit Dampfdruckkurven. In dem Tank eines GBB-Magazins befindet sich das Treibgut in zwei verschiedenen Aggregatzuständen: flüssig und gasförmig. Wenn das ganze Treibgut gasförmig wäre, würde bei jedem Schuss der Druck stark abfallen und es kämen schnell keine BB mehr aus dem Lauf. Daher werden Gase verwendet, die bei diesem Druck teilweise flüssig vorliegen, in den meisten Fällen handelt es sich um Propan. Auf diesem Weg kann mehr Gas im Magazin gelagert werden.
Zwischen den beiden Phasen bildet sich nun ein Gleichgewicht. Moleküle gehen von der flüssigen Phase in die Gasphase über, solange bis der Druck in der Gasphase hoch genug ist, um dem herausdrücken der Moleküle aus der flüssigen Phase entgegen zu wirken. Damit hat sich ein Gleichgewicht eingestellt und der Druck bei diesem Gleichgewicht wird Dampfdruck genannt. (Abbildung 1).
Während des Schussvorgangs einer GBB wird nun eine gewisse Menge des Gases aus dem Magazin entlassen. Dadurch fällt der Druck im Magazin kurz ab und ein Teil der Flüssigkeit verdampft. Bei diesem Verdampfungsvorgang wird von den Molekülen Energie in Form von Wärme aufgenommen, wodurch es zu einer Abkühlung kommt. Das Gleichgewicht aus Flüssigkeit und Gas ist Temperaturabhängig. Wenn die Temperatur sinkt, wird auch der Dampfdruck niedriger und damit der Druck, der aus dem Magazin kommt.
Man sieht das sehr deutlich an der Dampfdruckkurve von Wasser. Mit steigender Temperatur steigt auch der Dampfdruck deutlich an (Abbildung 2). Erst bei einer Temperatur von 100 °C erreicht der Dampfdruck einen Wert von 1000 hPa, was dem Umgebungsdruck entspricht und Wasser beginnt zu sieden:
Ein anderer Effekt, der jedoch im Vergleich eine weniger grosse Rolle spielt, ist der Joule-Thompson Effekt. Dieser beschreibt die Temperaturänderung von Gasen bei Druckänderung. Die Richtung der Temperaturänderung ist stoffspezifisch und abhängig von den Bedingungen. In dem für unsere Anwendung interessanten Bereich weisen die meisten Gase (CO2, Propan, Butan, Propan) aber negative Koeffizienten auf. Das bedeutet, dass es durch die Ausdehnung der Gase im Nozzle bis zum Lauf zu einer weiteren Abkühlung kommt. Zum Glück ist dieser Effekt aber weniger stark und stellt somit für uns ein zu vernachlässigendes Problem dar.
Was kann man machen?
So viel zur Theorie, aber was können wir nun in der Praxis tun, damit unsere GBB nicht ausfällt und wir alles treffen, was wir treffen möchten?
Andere Gase verwenden
Da der Dampfdruck stoffspezifisch ist, gibt es Unterschiede zwischen verschiedenen Gasen:
Abbildung 3: Dampfdruckkurven von Propan, Butan und Pentan. Grafik wurde erstellt basierend auf den Daten des CRC Handbook of Chemistry and Physics, 59th Edition.
Man sieht in diesem Beispiel, dass der Dampfdruck der Gase sich stark unterscheidet und auf Temperaturänderungen unterschiedlich reagiert. Durch die Zusammensetzung von verschiedenen Stoffen können Hersteller Gase für verschiedene Temperaturen zusammen mischen. Die Wahl des richtigen Gases für eine Temperatur negiert zwar nicht den Cool-Down-Effekt, aber gibt uns bessere Startbedingungen. Zudem kann es den Cool-Down-Effekt teilweise verringern, wenn die Gase weniger Verdampfungswärme benötigen. Ich selbst bin mit dem roten Gas von Nuprol recht zufrieden im Winter.
Eine andere Option sind CO2-Kapseln. Diese haben einen höheren Innendruck und halten diesen somit auch länger. Man benötigt aber auch andere Magazine und nicht jede GBB kommt mit dem höheren Druck klar. Man sollte sich also informieren, aber gerade für den Winter kann es eine Option sein.
Zuletzt haben wir noch HPA mit einem einfachen Prinzip: Nur Gas im Tank, keine Flüssigkeit. Der Druck nimmt also bei jedem Schuss ab, man startet jedoch sehr hoch und mit einem grösseren Tank. Es gibt durch den Joule-Thompson-Effekt immer noch eine leichte Abkühlung, welchen man teilweise an der Mündung sieht. Insgesamt ist das jedoch weniger ein Problem. Auf weitere Vor- und Nachteile möchte ich hier aber nicht eingehen.
Wahl der GBB
Hier gibt es natürlich auch Unterschiede, je nach Konstruktionsweise. Bei Pistolen benötigen Bauweisen mit Polymerschlitten weniger Gas zum repetieren, gegenüber schwereren Metallschlitten. Wenn alles aufeinander abgestimmt ist, tritt weniger Gas aus dem Magazin aus, wodurch es auch zu weniger Abkühlung kommt. TM hat den Ruf, hier einen Vorteil zu bieten, jemand anderes empfiehlt für eine HI Capa Magazine von WE oder Gun Smith Bro. Bei mir wird im Winter meine AW Custom im G17-Style ausgepackt, diese verträgt theoretisch auch CO2 und ich kann meine Magazine so mit stärkeren Gasen füllen, ohne Probleme zu bekommen.
Magazine vortemperieren
Neben dem Startdruck ist die Temperatur entscheidend: Im Winter kommt das Magazin schon kälter in die GBB und wird durch die Umgebung wieder weniger erwärmt. Hier ist es eine Option, die Magazine am Körper anders zu verstauen, um diese warm zu halten. Beispielsweise in den Hosentaschen.
Effektiver Einsatz der GBB
Der Effekt tritt bei jedem Schuss auf, weniger Schüsse bedeuten also weniger Abkühlung und mehr Zeit zum Aufwärmen. Also kann auch genaueres, ruhigeres Schiessen im Vergleich zum direkten entleeren des Magazins einiges bringen. Ein anderer Trick besteht darin, das Magazin nicht ganz zu füllen, so kommen zwar weniger Schuss raus, aber dafür sind diese zuverlässiger.