Wie eine Mündungsbremse funktioniert

Hallo alle zusammen und herzlich Willkommen zu einem neuen Beitrag zum Thema Waffentechnik,

na da musste ich mir ja neulich mal wieder was anhören. Das ganze werde ich aber mal besser nicht zusammen fassen, sondern euch einfach mal kurz und bündig erklären was denn so eine Mündungsbremse macht, denn im Kern ist das alles denkbar einfach.

Wenn aus einer Feuerwaffe mit einfacher Mündung geschossen wird, dann verlässt das Geschoss den Lauf und diesem folgen dann die Pulvergase. Das Geschoss hat eine hohe Geschwindigkeit und erzeugt dabei nach dem dritten Gesetzt nach Newton einen Rückstoß, den Geschossrückstoß. Die Pulvergase die dem Geschoss folgen haben aber auch einen Rückstoß und zwar den Gasrückstoß. Besser bekannt ist das Phänomen allerdings als Raketeneffekt, denn auch eine Rakete wird dadurch angetrieben, dass sehr viel Gas sehr schnell aus einer kleinen Öffnung strömt, eine Waffe verhält sich also wie eine kleine Rakete, welche der Schütze mit dem Ende in Richtung Ziel hält.

Aber was passiert da jetzt genau. Die Pulvergase stehen ja bekanntlich unter einem hohen Druck und sich hoch gespannt, bedeutet ihnen wohnt eine enorme Spannenergie inne. Die Energie ist auch nötig, da sie die in der Waffe anfallenden Arbeiten verrichtet. Zum einen muss ja das Geschoss durch den Lauf getrieben werden und bei Gasdruckladern muss ja auch noch das Verschlusssystem bedient werden. Auch dabei bleiben die Gase extrem gespannt und werden im System gehalten.

Erst wenn das Geschoss den Lauf der Waffe verlässt, können sich die Gase frei ausbreiten und entspannen und das tun sie auch und zwar nach alles Seiten hin. Links und rechts am Geschoss vorbei nach unten und oben  und einige Gasschwaden sind meist sogar in der Lage das Geschoss zu überholen. Das Ganze nannte man früher Kronen-Sturm, da er an der Laufkrone stattfindet, heute bezeichnet man das Ganze eher etwas verharmlosend als Mündungsturbolenzen.

Diese sich schnell zu allen Seiten ausbreitenden Gase haben natürlich eine Masse und wenn man Masse bewegt kommt es, wie bereits erwähnt, zu einer Gegenreaktion nach Newton. Diese Gegenreaktion übertragen die beschleunigten Gasteilchen auf die hinter ihnen liegenden Gasteilchen und so nutzten am Ende die Mündungsgase die, noch im Lauf befindliche, Gassäule als fluidmechnischen Körper und übertragen den Gasrückstoß auf den Stoßboden der Waffe. Einige zu den Seiten ausweichende Gasteilchen wirken zudem auf die Laufkrone und drücken den Lauf nach hinten.

Zusätzlichen Rückstoß und damit für den Schützen fühlbaren Rückstoß will man natürlich nicht haben und so hat man sich irgendwann gedacht, dass man den Rückschlag ja mit einer Ablenkung der Mündungsgase Herr werden könnte. Dazu benutze man einfach Mündungsaufsätze, welche zylinderförmig ausgeführt waren, rechts und links aber Öffnungen hatten. Passiert jetzt ein Geschoss diese Zylinder, so nutzten die Gase diese Möglichkeit für eine vorzeitige Expansion sofort aus und strömen durch diese Öffnungen ins Freie, noch bevor sie die Möglichkeit haben aus dem Lauf nach vorne zu entwichen.

Ordnet man diese Öffnungen nun so an, dass am Ende ein symmetrisches Entwichen möglich ist, so können die Gase ihre Spannenergie abbauen, noch bevor das Geschoss den Lauf der Waffe verlassen hat und ein entwichen aus der Mündung möglich ist. Auf diese Weise sinkt der sogenannte p0 (pressure zero) der Druck welchen die Pulvergase haben, wenn sie die Mündung der Waffe verlassen können. Die symmetrische Anordnung ist wichtig, damit die Waffe durch den Austritt der Pulvergase aus den Öffnungen nicht bewegt wird. Auch seitlich austretende Pulvergase haben immer noch einen Gasrückstoß, welcher sich über das Gas im Zylinder als fluidmechanischen Körper auf die gegenüberliegende Seite  überträgt. Sind jetzt auf beiden Seiten Öffnungen im Zylinder vorhanden, so wirkt von beiden Seiten ein Gasdruckstoß welcher den jeweils anderen aufhebt, der Zylinder bleibt in der Theorie still.

Man muss die Gase übrigens nicht zwingen nach rechts und links ableiten, wichtig für eine Mündungsbremse ist nur das gleichmäßige ableiten zu allen Seiten im gleichen Maße. Man kann auch nach oben und unten oder zu allen gleichzeitig Seiten hin. Wichtig ist nur, dass kein Ungleichgewicht auftritt.

Das Ganze hat aber auch einen Nachteil, der hier nicht unerwähnt bleiben soll. Pulvergas stört, es ist heiß, steht auch nach dem Austritt noch eine Weile unter hohem Druck und neigt an der frischen Luft dazu mit dieser zu reagieren. Zur einen passiert das physikalisch, in Form eines Knalles, welcher durch den Druckausgleich zwischen gespannten Pulvergasen und entspannter Umgebungsatmosphäre passiert. Zum anderen kann es zu einer chemischen Reaktion kommen, bei der im Lauf nicht genutztes Verbrennungspotenzial dann schlagartig ausgenutzt wird, wenn die Pulvergase mit frischem Luftsauerstoff in Kontakt kommen, es entsteht eine Sekundärverpuffung außerhalb der Waffe, bekannt als rotes Mündungsfeuer.

All diese Phänomene spielen sich normalerweise vor der Mündung der Waffe ab und sind selbst da schon recht unangenehm. Durch eine Mündungsbremse aber, werden all diese Erscheinungen näher an den Schützen herangetragen. Dies resultiert in einer stärkeren Druckbelastung, welche vor allem das Gehör des Schützen beeinträchtigen kann. Nicht zu schweigen von Nebenschützen, welche die Seitlich abgelenkten Pulvergase noch direkter zu spüren bekommen können.

Nun sind viele feine Öffnungen in einem Zylinder schwer zu reinigen, weswegen man erst zu größeren Öffnungen in Zylindern und später zu großen Kammern übergegangen ist. Diese Kammern sind größer funktionieren aber beinahe gleich wie ihre zylindrischen Schwestern. Das Geschoss verlässt den Lauf und tritt in eine große Kammer ein, welche den Gasen jedoch nur nach rechts und links Platz lässt, um sich auszubreiten. Da das Gas diese Möglichkeit zur entspannung sofort nutzt, strömt es nach rechts und links aus. Anschließend passiert das Geschoss meist eine leicht überkalibrige Öffnung, damit nicht mehr Gas dem Geschoss folgen kann als nötig. Die nicht gelochte Teil der vorderen Kammerwand nennt man Prallfläche, da Gase abprallen, welche eigentlich wie das Geschoss nach vorne ausströmen wollten. Diese prallen an den Prallflächen ab, verlieren dabei etwas Bewegungsenergie und werden zu den Seiten hin abgelenkt.

Da es aber meist noch genug Gas schafft, dem Geschoss in seinem Windschatten durch die Öffnung zu folgen, weil das Prozedere meist noch in mindestens einer weiteren Kammer widerholt, wenn noch sogar noch in einer Dritten. Das Ziel jeder Kammer ist es, möglichst viel Gas seitlich abzulenken, um es davon abzuhalten dem Geschoss in gerader Linie zu folgen und damit gasrückstoß zu verursachen.

Meist ist das Gas aber spätestens in der dritten Kammer nicht mehr in der Lage, seinen Gasrückstoß auf den Stoßboden der Waffe zu übertragen, da es die Gase hinter sich nicht mehr als fluidmechanischen Körper benutzen kann. Drückt der Gasrückstoß der Gase in Kammer drei auf die Gase in der Kammer zwei werden diese die Gasrückstoßenergie nur zum Teil dazu nutzen, sie an die Gase in Kammer eins abzugeben, der Großteil der Energie wird die Gase in Kammer zwei aus den Öffnungen drücken. Stattdessen überträgt sich der Gasrückstoß zu einem Großteil auf die Vorderseiten der Prallflächen und überträgt sich so auf das Rohr der Waffe. Dieser zusätzlich Rückschlag ist aber extrem gering gegenüber dem Rückschlag, welcher durch die Verwendung einer Mündungsbremse wegfällt.

Zudem hat man natürlich herausgefunden, dass der Winkel der Öffnungen in einer zylindrischen Mündungsbremse sowie die abwinkelung der Kammern in einer Kammerbremse großen Einfluss auf die Effektivität der jeweiligen Mündungsbremse haben. 

Lenkt man die Auslassrichting für die Pulvergase vom Schützen weg, treten die Pulvergase nach vorne aus, was die Wirkung der Mündungsbremse zwar reduziert aber auch die Gas, Druck und Lärmbelastung des Schützen stark reduziert. Eine vom Schützen aus gesehen V-förmige Mündungsbremse reduziert zwar den Gasrückstoß aber die beiden Seiten sind nun wieder in der Lage mehr von ihrem Gasdrückstoß über die Pulvergase im Lauf als fluidmechnischen Körper auf den Stoßboden der Waffe zu übertragen.

Das genaue Gegenteil passiert, wenn man die Entlassöffnungen nach hinten anwinkelt. Eine vom Schützen aus gesehen A-förmige Anordnung arbeitet ganz anders, hier wird nämlich nicht versucht den Gasrückstoß aufzuhebeln, in dem man den Gasstrom in eine unwirksame Richtung umlenkt, sondern der Gasstrom wird aktiv genutzt, um dem, Rückschlag der Waffe entgegen zu wirken.

Auch nach hinten umgelenkte Pulvergase haben einen Gasrückstoß, dieser wird von den nach hinten austretenden Pulvergasen über die Gase, welche sich noch in der Bremsen befinden, meist auf die vordere Prallfläche übertragen. Aus diesem Grund sind auch Bremsen mit Kammern effektiver als Zylinderbremsen, wo lediglich die Öffnungswände als Angriffsflächen dienen. Das Resultat ist eine Kraft, welche die Mündungsbremse als Körper nach vorne bewegen möchte. Da der Lauf meist fest mit der Lauf der Waffe verbunden ist, überträgt sich die Kraft auf diesen. Ist der Lauf fest mit dem Gehäuse verbunden überträgt sich die Wirkung auch auf das Waffengehäuse. Bei Waffen mit lafettiertem Lauf, wird meist die Rücklaufgeschwindigkeit und oft auch die Rücklaufdistanz des Laufes deutlich reduziert, was ebenfalls den Laufrücklaufanschlag weniger hart ausfallen lässt. Jedoch sind Geschossrückstoß und der Gasrückstoß der nach vorne ausströmenden Gase stärker, eine deutliche Abschwächung des Rückschlages der Waffe ist jedoch spürbar.

Leider ebenfalls spürbar ist die deutliche Erhöhung der Druck und Lärmbelastung für den Schützen einer Waffe mit nach hinten gerichteten Mündungsbremsenöffnungen.

Das ist grob wie Mündungsbremsen funktionieren, meist bezeichnet man die mit geraden oder vom Schützen weggewinkelten als passive Mündungsbremsen, diese tun ja aktiv nicht sondern verhindern nur, dass das Gas etwas macht, dass es nicht soll. Auf der anderen Seite nennt man die Bremsen mit zum Schützen hingewinkelten Mündungsbremsen als aktive, weil diese ja aktiv etwas tun. Aber ich halte mich mit der Benennung mal zurück, gibt schon eh genug Chaos aber den sehen wir uns in der nächsten Folge an.

Quellen: Gibt es dieses mal, außer den Allgemeinen, leider keine konkreten Quellen. Dies liegt leider daran, dass sich noch kein deutsches Werk explizit dem Thema zugewendet hat.