Warum Schalldämpfer nicht dafür sorgen, das Gas in die Waffe zurückfließt

Hallo alle zusammen und herzlich Willkommen zu einem spontanen Beitrag.

Ich habe jetzt schon wieder die unsinnige Theorie gehört, dass normale Schalldämpfer dafür sorgen würden, dass Zitat: "Gas vom Schalldämpfer in die Waffe zurück strömt." und das ist, wie man am Titel dieses Beitrags schon lesen konnte, ziemlicher Unsinn. Angeblich soll dieses zurückströmen dafür sorgen, dass automatische Waffen schneller repetieren, wobei dann auch noch zusätzlich Gas in das Gesicht des Schützen strömen soll. Abhilfe schaffen dann angeblich Schalldämpfer mit "Flow Through" Design.

Um das alles anständig und wissenschaftlich Adäquat aufzurollen, werfen wir zunächst mal wieder einen Blick in ein Physikbuch der 5. Klasse und lernen, dass Druck allseitig ist, was darin resultiert, dass Strömungen den Weg desgeringsten Widerstandes gehen und zwar von einem Ort mit hohem Druck zu einem Ort mit niedrigem Druck.

Schuss ohne Schalldämpfer

Feuert man nun eine Waffe ab, so entsteht, durch die Verbrennung des Pulvers ein hoher  Druck. Der allgemeinen Gasgleichung zu Folge:

p = K * n * t / V

also

Druck = Konstante * Stoffmenge * Temperatur / Volumen

Entsteht durch die Verbrennung zum einen Stoffmenge (n) und Temperatur (t). Der Druck steigt solange, bis der Druck stark genug ist, das Geschoss aus der Hülse zu drücken und in den Lauf zu treiben. Durch die Geschossbewegung vergrößert sich das Volumen. Da wir durch das Volumen teilen, verringert sich der Druck durch die Geschossbewegung. Wir haben demnach auf der einen Seite die Druck erhöhenden  Faktoren (n und t), welcher durch die Verbrennung erzeugt werden und den druck reduzierenden Faktor (V). Ab einem gewissen Punkt bewegt sich das Geschoss schneller als das Treibmittel nachbrennen kann. Dieser Zeitpunkt ist der t-Max der Zeit des Maximalen Gasdrucks in der Waffe. Ab diesem Punkt sinkt der Druck immer weiter.

Bei den meisten automatischen Waffen mit Eigenantrieb (Selbstlader) beginnt hier bereits der Antrieb des Verschlusses oder des Verschlussträgers. Der Einfachheit halber gegen wir von einem indirekter Gasdrucklader aus. Hier wird ein Teil der Gase aus dem Lauf entnommen und wirkt auf des Gaskolben ein, um diesen nach hinten zu treiben.

Sobald das Geschoss den Lauf der Waffe verlassen hat, kommt es im Lauf zu einem rapiden Druckabfall, da die meisten Pulvergase in die Umgebung abströmen. Es kommt zu einer Strömung von einem Ort hohen Drucks (Lauf) zu einem Ort niedrigen Drucks (Umgebung an der Mündung). Das System der Waffe ist nun exakt so gerechnet, das zu diesem Zeitpunkt der Gaskolben optimal angetrieben wurde, um den Verschluss einige Millisekunden nach dem Geschossaustritt aus der Mündung zu Entriegeln. Sobald der Verschluss entriegelt wurde, er ist mechanisch von einem Formschluss in einen Kraftschluss übergegangen, drückt der im hinteren Lauf verbliebene Gasdruck diese zusätzlich nach hinten. Dieser wird im Englischen als  "Residual Gas Pressure" bezeichnet und ist für die vollständige Öffnung des Verschlusses genauso wichtig wie der Antrieb über den Gaskolben.

Schuss mit Schalldämpfer

Setzt man nun einen Schalldämpfer auf eine solche Waffe so tritt das Geschoss nach dem Verlassen der Laufmündung nichts in Freie, sondern in einen Hohlkörper mit einzelnen Kammern ein. Bedeutet, die Pulvergase können nicht in das praktisch unendliche Volumen der Umgebung expandieren, sondern treten in die begrenzte Erststufe des Schalldämpfers ein. Die Pulvergase können, vereinfacht ausgedrückt, nicht so schnell aus dem Lauf strömen, wie bei einer blanken Mündung ohne Schalldämpfer. Auch kann man, aus Sicht der Pneumatik, einen Schalldämpfer als eine Art von Laufverlängerung betrachten, welcher jedoch für jeden Millimeter, welchen das Geschoss zurücklegt, deutlich mehr neues Volumen bereitstellt als ein Lauf.

Das Problem für unsere automatische Waffe ist nun nicht, dass Gasdruck zurück in die Waffe strömt, sondern dass der Gasdruck die Waffe einfach u einem späteren Zeitpunkt verlässt als ursprünglich berechnet. Durch einen Schalldämpfer wirkt das Gas nicht stärker, sondern länger. Betrachten wir das Ganze aus Sicht der physikalischen Mechanik. Durch dessen wissenschaftliche Linse wird unser Verschluss zu einem Körper, welcher seinen Ort ändert, er läuft ja nicht hinten. Aus der Sicht der Physik haben wir also eine Geschwindigkeit, wo vorher keine war und dies bedeutet wiederum, dass wir es mit einer Form des Kraftstoßes zu tun haben, dessen Formel lautet:

F * Δt = m * Δv

Oder

Kraft mal Zeit gleich Masse mal Änderung der Geschwindigkeit.

Und genau hier wirkt der Schalldämpfer 'nicht als eine Verstärkung der Kraft F, sondern als eine Verlängerung der Zeit Δt. Da Δt hier als Faktor auftritt bedeutet dies, dass jede Millisekunde, welche der Gasdruck länger auf den Verschluss oder einen damit verbundenen Kolben einwirken kann, zu einer höheren Beschleunigung Δv des Verschlusses führen wird.

Die stärkere Beschleunigung des Verschlusses führt demnach zu einer deutlich höheren Rücklaufgeschwindigkeit. Diese führt ihrerseits zu einer kleinen Kettenreaktion. Den nicht nur dass der Verschluss jetzt deutlich früher öffnet, als ursprünglich berechnet, auch der Resteigengasdruck (eng. Residual Gas Pressure) ist ebenfalls noch deutlich höher, als ursprünglich gedacht. Dieser treibt den nach der Entriegelung Verschluss noch zusätzlich an.

Durch diese deutliche Überfunktion wird zwar meist der S-Strecke der Patronenhülse nicht überschritten, jedoch treten meist deutlich heißere und Rückstandsbelastetere Gase ins innere das Waffengehäuses ein. Diese kommen jedoch nicht, wie fälschlicherweise behauptet, vom Schalldämpfer sondern aus dem hinteren Teil des Laufes sowie der Patronenkammer. 

Der unmögliche Fall der Rückströmen

Jetzt habe ich jedoch gehört, dass es ja sein kann, dass hinten in der Waffe am Verschluss ein geringerer Druck herrscht als vorne im Schalldämpfer. Dies ist allerdings ziemlicher Unsinn, denn der Ursprung des Drucks liebt in der Patronenkammer und Druck ist nun mal allseitig und bleibt zunächst wo er ist, bis es Möglichkeiten zur Expansion gibt. Dabei verlässt Druck jedoch nicht seinen Ursprung.

Die Gasteilchen gehen nicht alle auf eine Wanderschaft und verlassen alle zusammen die Brennkammer der Patronenhülse, um in den Schalldämpfer überzusiedeln, um dann, nach der Öffnung des Verschlusses wieder in Richtung Patronenkammer zurück zu wandern. Die Pulvergase verteilen sich in Lauf und Schalldämpfer. Die Gasschwaden sind weder intelligent noch hellsichtig und wissen, dass wenige Millisekunden später das Geschoss auch den Schalldämpfer verlassen wird.

Ein anderes Argument besagt, dass es, bei der vollständigen Öffnung des Verschlusses, dazu kommt, das Gasschwaden nach hinten aus der Patronenkammer heraustreten und das diese Druckreduktion eine Strömung vom Schalldämpfer aus in Richtung Patronenkammer bewirken kann.

Dies wäre sogar möglich, wenn dieses Argument nicht voraussetzen müsste, dass sich das Geschoss noch im Schalldämpfer befände, während der Verschluss hinten bereits vollständig geöffnet wäre. Dies wiederum würde einen derart hohen Druck in der Patronenkammer voraussetzen, dass die S-Strecke der Patronenhülse und auch die sichere Verschlussrücklaufgeschwindigkeit überschritten wären. 

Rohrbeispiel    

Stellen wir uns ein Rohr vor, welches in zwei Enden jeweils ein Ventil besitze und in dessen Inneren sich ein Expansionsfreudiges Gas befindet. Jetzt möchte man, dass das Gas im vorderen Teil aus den hinteren Ventil austritt aber es gilt die Regel, dass das vordere Ventil immer etwas weiter geöffnet sein muss, als das hintere. Nun das ist, zumindest meiner Erkenntnis nach nicht möglich. 

Ausnahme hinten sitzende Dichtscheiben?

Wir sehen also, dass herkömmliche Schalldämpfer nicht dafür sorgen, dass Gas vom Schalldämpfer zurück in die Patronenkammer strömen kann. Jetzt gibt es jedoch den Effekt, das bei einigen Schallgedämpften Repetierwaffen ein kleiner Knall zu hören ist, wenn man den Verschluss nach dem Schuss öffnet. Diese Waffen besitzen dann meist eine Form vom Gasschleuse, meist mit Dichtscheiben oder Schnittpfropfen. Also Gummischeiben, welche im Idealfall vom Geschoss durchschlagen werden, um sich hinter diesem zu schleißen und die Pulvergase hinter sich einzuschließen.

Wurde eine Waffe, dessen Dichtscheibe hinten im Schalldämpferkorpus eingesetzt, geschossen so wird Gas im Lauf zurückgehalten, welcher die Dichtscheibe nicht nach vorne passieren kann. Im Lauf herrscht demnach noch Sekunden nach dem Schuss ein Druck welcher höher ist als der Umgebungsdruck von 1 Bar.

Repetiert man nun diese Waffe, öffnet sich der Verschluss und Gas strömt aus dem Lauf ins Freie, es kommt zu einem "Verschlussfensterknapp" oder auf englisch "Ejection Port Pop". Das Gas, welches für diesen kleinen Knall verantwortlich ist stammt aber nicht aus dem Schalldämpfer, sondern aus dem Lauf. Der Schalldämpfer hält es nur zurück.

Ausnahme vorne sitzende Dichtscheibe.

Nun sehen wir uns noch einen letzten Fall an und zwar einen Schalldämpfer, bei welcher die Dichtscheibe am vorderen Ende eingesetzt wurde und 'nur vorne. Diesen Typ gibt es zwar in der freien Wildbahn so gut wie gar nicht aber der Vollständigkeit halber. Hier wird das Gas im Schalldämpferkörper gefangen gehalten, da sich die Gummischeibe, im Idealfall, nach dem Austritt des Geschosses aus dem Schalldämpfer, hinter diesem schließt.

Wenn nun, auch noch Sekunden nach dem Schuss, die Waffe repetiert wird, kommt es wie auch im Fall davor, zu einem Verschlussfensterknall, da die in Lauf und Schalldämpfer zurückgehaltenen Gasschwaden mit der Umgebung schlagartig ausgleichen. In diesem Fall kann es jetzt wirklich dazu kommen, dass Gas vom Schalldämpfer aus in die Waffe zurückströmt, da der Druck hinten in der Waffe, durch das öffnen des Verschlusses, geringer ist als im Schalldämpfer selber. Das Groß des Verschlussfensterknalls wird jedoch auch hier von den Gasen verursacht, welche sich in der Patronenkammer sowie im hinteren drittel des Laufes befanden, die Gase aus dem Schalldämpferkörper strömen lediglich nach.

Beim Vergleich von zwei identischen Waffen mit identischen Schalldämpfern und dem einzigen Unterschied, das bei einem die Dichtscheibe hinten und bei einem die Dichtscheibe vorne eingesetzt wurde, ist der Verschlussfensterknall der Waffe mit vorne sitzender Scheibe übrigens geringer, da Lauf plus Schalldämpfer mehr Volumen besitzen als der Lauf alleine. Sprich letztere haben mehr V in der allgemeinen Gasgleichung.

Aber was macht nun ein Flow Through Schalldämpfer?

Das was in den USA sein ein paar Jahren groß als "Flow Through" verkauft wird ist nichts weiter als das, was man im deutschen einfach als "Vorwärtig entlüftete Erststufe" kennt. Diese Schalldämpfer haben zunächst eine besonders große Erststufe (erste Kammer). Umso größer die erste Kammer eines Schalldämpfer ist, umso größer ist ihr Volumen und um so größer das Volumen der erste Kammer umso ähnlicher ist sie einer blanken Mündung. Manche automatische Waffe funktioniert schon deutlich besser, wenn man einfach nur die erste Kammerwand aus einem Schalldämpfer entfernt.

Was das Flow Through Design angeht, so geht es einfach her und entlüftet die Erststufe, da dies jedoch zu einem Entlüftungsknall führen würde, hat die erste Kammer dieser Dämpfer nicht einfach Löcher, sondern kleine Kanäle, welche außen um die weiteren Kammern herum führen, um dann um den Geschossaustritt herum zu enden.

Ein Teil der in die Erststufe eintretenden Gase wird also nach vorne geführt und ins Freie entlassen. Dadurch verliert die Erststufe Druck, denn nach der idealen Gasgleichung gilt:

p = K * n * t / V

ergo

Druck = Konstante * Stoffmenge * Temperatur / Volumen

Durch das vorwärtige Ableiten eines Teiles der Gasmenge verliert die Erststufe ständig Stoffmenge (n) und kommt damit dem Idealfall, dem Austritt des Geschosses in die Umgebung mit einem praktisch unendlichen Volumen, nochmal einen ganzen Schritt näher. Der Gasdruck im Lauf sinkt deutlich schneller, als bei herkömmlichen Schalldämpfern.

Der Nachteil ist jedoch, dass die Entlüftungskanäle an ihren jeweiligen Austritten alle einen kleinen eigenen Knall erzeugen. Auch kommt es zu einer Art Rennen zwischen Geschoss und den entlüfteten Gasen. Bei manchen Modellen, tritt zuerst das Geschoss aus, bei anderen zuerst die Entlüftungsgase. Aus diesem Grund sind die Entlüftungskanäle, bei den meisten "Flow Through" Schalldämpfern spiralförmig ausgeführt, Die Gase müssen so eine längere Strecke zurücklegen, auf welcher sie sich zusätzlich abkühlen können, um ihnen weiteren Druck zu entziehen.

Experiment:

Was ich sage, kann man auch einfach nachvollziehen. Dazu beschmiert man das innere des Schalldämpfers mit einer flüssigen Chemikalie, welche beim Schuss verdampf, sich mit den Pulvergasen verbindet und später in den Schmauchspuren chemisch nachweisbar ist.

Jetzt schießt man eine gründlich gesäuberte Waffe mit einem Schalldämpfer und nimmt danach Abstriche von dem Schmauch im Schalldämpfer, im ersten sowie im letzten drittel des Laufes, an den Wänden der Patronenkammer und an den Innenwänden des Waffengehäuses. Ist die Chemikalie nur im Schalldämpfer per Abstrich nachweisbar, so sind keine Pulvergase vom Schalldämpfer in die Waffe zurück geflossen.

Fazit:

Das Pulvergase vom Schalldämpfer zum Verschluss zurück strömen ist im Bezug auf den Großteil der Schalldämpfermodelle Unsinn. Der von der Verbrennung  der Pulvergase erzeuge Druck wird lediglich länger im System der Waffe gehalten und kann dort über diese Längere Zeit mehr Arbeit in automatischen Waffen verrichten.

Nur bei seltenen Kombinationen von Dichtscheiben, kommt es zu einem wirklichen zurückfluten von Gas aus dem Schalldämpfer hin zur Patronenkammer.

"Flow Through" Schalldämpfer besitzen lediglich eine entlüftete Erststuft, um den Gasdruck in der Nähe der Mündung zu senken und so die Umgebungsatmosphäre zu simulieren, für welche die Waffe ursprünglich berechnet wurde. 

Nachtrag:

Die ursprüngliche physikalische Erklärung anhand des Konzepts der Leistung:

P = W / t

War für einige etwas zu kompliziert und wurde durch eine Erklärung anhand der Formal für den einfachen Kraftstoß ersetzt, welche deutlich einfacher zu verstehen ist. Physik ist eben wirklich ein wenig wie Autofahren, es geht meist darum den richtigen Gang für die richtigen Begebenheiten drin zu haben. Wo bei man in der Physik immer den möglichst niedrigsten Gang drin haben sollte, damit Jeder mitkommt.

Sinn und Zweck der Patrone .300 Blackout einfach erklärt

Hallo allem zusammen und herzlich Willkommen zu einem neuen Beitrag,

ich wurde auf einem Discord gefragt, ob Jemand denn mal möglichst einfach erklären könne, warum die Patrone .300 Blackout denn so etwas besonderes ist und da ich gerade etwas Zeit habe, übernehme ich dass doch mal mit Unterstützung.

Wenn man einen Schalldämpfer auf ein herkömmliches Gewehr schraubt, ich das leider nur die halbe Miete, denn neben dem Mündungsknall entsteht noch der Geschossknall. Dieser wird dadurch verursacht, dass das Projektil die Schallmauer durchbricht. Möchte man diesen Knall nicht haben, muss man dafür sorgen, dass die Projektil-Geschwindigkeit unter Schallgrenze bliebt.

.300 Blackout,
die Königin der Unterschallpatronen.

Das macht man meist einfach dadurch, dass man weniger Pulver in die Hülse lädt. Denn weniger Pulver erzeugt weniger Gasdruck und weniger Gasdruck beschleunigt das Geschoss im Lauf weniger stark und es fliegt am Ende deutlich langsamer. Das Problem ist nur, dass dann eine Hülse etwas so aussieht, wie hier auf dem Bild die zweite Patrone von links. Die Brennkammer der Patrone ist fast leer.

Zudem bekommen wir aufgrund der niedrigen Geschwindigkeit Probleme mit der kinetischen Energie, denn der Verlust an Geschwindigkeit resultiert auch in einem nicht unerheblichen Verlust von Zielwirkung.

Da unsere Geschwindigkeit begrenzt ist, wir wollen ja auf keinen Fall über die Schallgeschwindigkeit kommen, müssen wir unsere Zielwirkung aus der Masse des Projektils ziehen. Das tun wir, indem wir ein schweres Geschoss verladen, wie auf bei der dritten Patrone von links auf dem ersten Bild. Das hat zudem den Vorteil, dass wir bei einem schwereren Geschoss nun auch wieder etwas mehr Pulver verladen können, da ein schwereres Geschoss bei  gleichem Druck weniger stark beschleunigt wird, vereinfacht aus gedrückt.

Pulverwelle in einer Unterschallhülse

Nun ist unsere Brennkammer nicht mehr ganz so leer aber trotzdem haben wir ein großes Problem. Hält der Schütze die Waffe vor dem Schuss, zb. in der low ready Position, vor dem Schuss nach unten, befindet sich das meiste Pulver in der Geschossringniesche. Hat der selbe Schütze, die selbe Waffe mit dieser Munitionssorte vor dem Schuss jedoch nach Oben gehalten, so liegt das meiste Pulver in der nähe des Zündkanals aufgeschüttet. Bei beiden Fällen verhält sich die selbe Munition deutlich unterschiedlich bei Schuss. Beim Zweiten Fall kommt es sogar zu einer Pulverwelle, bei welcher das noch nicht entzündete Pulver wellenartig durch die Brennkammer schwabbt und am Geschossheck bricht. Was natürlich ebenfalls nicht gut für die Präzision ist.

Die erste Form der Abhilfe schafft hier Füllmaterial, welches beim Schuss mit dem Pulver verbrennt aber keine eigenen Rauchschwaden erzeugt. DieVerbrennungsrückstände sind jedoch meist schädlich für Lauf und Mechanik der Waffe.

Die wohl eleganteste Lösung sind Reduzierhülse, wie auf dem ersten Bild die vierte Patrone von links. Diese verfügen über eine reduzierte Brennkammer und können so wieder Ladedichten von 100% erreichen. Leider sind diese Hülsen zum einen sehr teuer und zum anderen recht schwer, die Ursache dafür ist, dass sie aus dem vollen gedreht und nicht aus Messingblech gezogen werden können.

Unterschallmunitionssorten für herkömmliche Patronen muss demnach entweder Abstriche bei der Präzision machen oder aber sie ist deutlich teurer in der Herstellung mit einem hohen Gewischt pro Patrone. Zudem müssen automatische Waffen, welche herkömmliche und Unterschall-Patronen verschießen sollen meist ein Geregeltes Gassystem anbieten oder bei der Verwendung von herkömmlicher Munition mit erheblicher Überfunktion zurecht kommen.

.300 Blackout als Über und
Unterschalllaborierung

.300 Blackout geht nun den Weg einer sehr kleinen Hülse in Verbindung mit einem sehr großen Geschoss. Diese Kombination ermöglich es herkömmliche und Unterschalllaborierungen mit hoher Ladedichte zu erschaffen. Bei der herkömmlichen Munition, hat das Geschoss eine vergleichsweise geringe Masse und eine hohe Setztiefe, das Geschoss ragt demnach nicht weit in die Pulverkammer hinein, welche ihrerseits mit viel Pulver gefüllt ist. Ergebnis ist ein rasantes Projektiv.

Die Unterschallform jedoch besitzt ein deutlich schwereres Geschoss, welches tief in die Brennkammer hineinragt und so den Brennraum deutlich reduziert, welcher jetzt mit deutlich weniger Pulver gefüllt werden kann, ohne die Ladedichte zu reduzieren. 

.300 Blackout ist so in der Lage Unter- und Überschallmunition mit identischen äußeren Abmessungen zu erlauben, ohne dass die Ladedichte unter präzisionsrelevante Prozentwerte fällt.

Auch automatische Waffen, haben mit den beiden Munitionssorten deutlich weniger Probleme. Die herkömmliche Überschall-Form besitzt zwar deutlich mehr Pulver und dadurch auch deutlich mehr Druck, jedoch verbleibt das leichte Geschoss nicht sehr lange im Lauf. Das Gassystem wird hier in einem kurzen Zeitraum stark angetrieben. Bei der Unterschallvariante steht zwar, durch die geringere Pulvermenge, weniger Druck zur Verfügung, jedoch bewegt sich das schwerere Geschoss deutlich langsamer durch den Lauf und dient so über einen längeren Zeitraum als Stopfen, welcher das Gas im Lauf der Waffe zurückhält, bis das Geschoss als Projektil den Lauf der Waffe verlässt. Hier haben wir weniger Druck, welcher aber über einen längeren Zeitraum wirken kann. Die Leistung, im physikalischen Sinne von Leistung über Zeit, der beiden Liberierungen ist im Idealfall beinahe identisch. Zumindest auf dem Papier, in der Realität muss doch meist das Gassystem der Waffen verstellt werden.

Ein weiterer Vorteil selbst der leichten Geschosse der Überschallvarinate ist, dass dieses immer noch deutlich schwerer ist als zb. ein herkömmliches 5,56mm Geschoss. .300 Blackout besitzt eine deutlich bessere Leistung, wenn die Patrone in Waffen mit sehr kurzen Läufen, von 13 Inch oder weniger, verwendet wird, als die meisten 5,56x54mm Liberierungen, welche oft Probleme bei derart kurzen Läufen aufweisen.

Der große Nachteil der .300 Blackout sind jedoch die hohen Kosten pro Schuss bei der Unterschallmunition. Diese wird dadurch verursacht, dass die extra schweren Geschosse deutlich höhere Materialkosten verursachen, da die auch einiges an Belastung standhalten müssen. Auch gibt es das große Problem, dass .300 Blackout in die Kammern 5,56x45mm Waffen eingeführt und gezündet werden kann, was dann jedoch meist zur Zerstörung der Waffe führt.

Das weit in das innere der Brennkammer ragende Geschoss ist dem starken seitlichen, radialen, Druck der Pulvergase schutzlos ausgeliefert. Würde man hier ein herkömmliches günstiges Bleigeschoss mit einem nur millimeterdicken Tombakmantel einsetzen, würde dieser Druck den Bleikern des Geschosses, wie einen Pickel, aus seinem Mantel herausdrück. Die Folge wäre eine Zerstörung des Unterschallgeschosses noch in der Patronenkammer.

Nun anschließen noch die Frage, warum man nicht einfach die günstigeren Geschosse der herkömmlichen Überschallmunition in Unterschallhülsen verladen kann.

.300 Blackout

Kann man natürlich machen aber dann hat man zum einen wieder das Problem mit der Pulverwelle bei geringer Ladedichte und zum anderen, aller Wahrscheinlichkeit nach, keine Unterschallmunition, da das leichtere Geschoss von der selben Pulverladung deutlich stärker beschleunigt werden würde, als das schwere Geschoss, welche zu dieser Munition gehört. Was die automatische Funktion dieser Mischmunition angeht, sehe ich ebenfalls schwarz, da wir nun wenig Gas über einen geringeren Zeitraum reden, als bei einem schweren Geschoss.

So, ich hoffe ich konnte die Frage beantworten und anschaulich erklären, warum die .300 Blackout so besonders ist.

Ach übrigens, die 9x39 mm von VSS Vintorez und AS Val schafft diesen Spagat aktuell noch nicht, da mit Überschallmunition geladene AS Val wohl einfach explodieren.

Einfluss von Schalldämpfern auf automatische Waffen

Hallo alle zusammen und herzlich Willkommen zu einem neune Post zum Thema Waffenkunde.

Ich musste neulich wieder die Aussage hören, dass man es ja gar nicht voraussehen könnte, ob ein Schalldämpfer bei einer automatischen ergo selbstladenden oder schnellfeuerfähigen Waffe nun Unterfunktion oder Überfunktion entsteht.

Ja gut, dass kann man natürlich nicht, wenn man nicht weiß, welche Waffen von welchen Kräften angetrieben werden und Gasdruck nicht vom Rückstoß unterscheiden kann. Das ist als würde man versuchen zu kochen, ohne in der Lage zu sein Zucker von Salz zu unterscheiden.

Deswegen erstmal die Grundladen, die eigentlich Jeder, der sich mich Waffentechnik auseinandersetzt beherrschen sollte. 

Waffen mit Masseverschluss, werden vom Gasdruck angetrieben wie man anhand dieser einfachen Rechnung hier nachvollziehen kann oder wie man in diesen Fachwerken nachlesen kann.

Waffen mit Gasbohrung oder Staudüse werden ebenfalls vom Gasdruck angetrieben.

Waffen mit lang zurückgeleitendem Lauf werden vom Rückstoß angetrieben, der lokal wirkende Gasdruck kann eine Lauf-Verschluss-Koppelgruppe nicht bewegen, genauso wie ein Dampfdrucktopf nicht plötzlich durch die Küche fliegt, weil der Deckel von unten Druck erfährt. 

Soweit so einfach, das erste mal kompliziert wird es erst bei Waffen mit kurz zurückgleitendem Lauf, denn das kurze zurückgeleiten des Laufes wird zwar durch den Rückstoß bewerkstelligt und damit auch die Entriegelung. Jedoch passiert dies so früh, dass noch mehr als genug Gasdruck im Lauf vorhanden ist, um den Verschluss nach hinten zu treiben. Die Verschlussöffnung wird also hier durch den Gasdruck angetrieben.

Mit diesen Erkenntnissen ergibt sich der erste Teil unserer Tabelle.

• Masseverschlüsse erleben Überfunktion
• Waffen mit Gasbohrungen oder Staudüsen erleben Überfunktion

• Waffen mit lang zurückgleitendem Lauf erleben Unterfunktion

• Waffen kurz zürckleitendem Lauf erleben beim Entriegeln Unterfunktion
• ...aber beim öffnen des Verschlusses Überfunktion

Die Ursache für die Überfunktion von Gasdrucklader ist einfach, dass das Gas länger im System gehalten wird. Die meisten Gasdrucklader (Masseverschlüsse wie auch solche mit Laufbohrungen und Staudüsen) sind drauf ausgerechnet, dass es mit dem Austritt des Geschosses aus der Mündung, zu einem rapiden Gasdruckabfall kommt. Dieser schiebt sich jedoch Zeitlich weit nach vorne und so hat der Gasdruck deutlich länger Zeit auf direkt auf den Verschluss (bei Masseverschlüssen) oder auf Gaskolben (Gasdrucklader mit Hubkolben) oder Teile des Verschlusses (Gaseinleitung) einzuwirken.

Die Ursache für die Unterfunktion bei Rückstoßlader liegt in der Zusätzlichen Masse am Lauf, welche mit bewegt werden muss. Die meisten Rückstoßlader sind darauf berechnet, genau ihre Laufmasse zu bewegen, wenn auch mit Spielraum. Wird diese zu bewegende Masse erhöht, so ergibt sich Unterfunktion.

Gleiches gilt für Rückstoßlader mit kurz zurückgleitendem Lauf, nur das dort die Entriegelung sehr früh geschient und nach dem Übergang von der formschlüssig statischen Verbindung zur kraftschlüssig dynamischen der verbleibende Gasdruck im Lauf den Verschluss- oder Schlitten-Antrieb übernimmt. Dies ist gut zu beobachten bei Waffen, dessen Auszieherkralle entfernt wurde und welche trotzdem zum Auszug und teilweise sogar zum fehlerfreien Auswurf von Patronen fähig sind, nachdem das Geschoss den Lauf der Waffe verlassen hat, da ab diesen Zeitpunkt der Rückstoß nicht mehr in der Lage ist, auf Waffenteile einzuwirken.

Jetzt wird es aber nochmal kurz kompliziert und wir müssen uns kurz mit dem Thema Rohrhub beschäftigen. Dieses Phänomen dürfe am ehesten von Maschinengewehren wie dem MG42 oder MG08/15 bekannt sein. Hier wird das Rohr selber als Gaskolben verwendet und vom Gasdruck in einer Staudüse nach hinten geworfen.

Dieser Effekt tritt aber nicht nur dann auf, wenn man ihn haben will, sondern immer, wenn sich dem Gasdruck die Gelegenheit bietet, sich zwischen einen beweglichen Lauf und das Waffengehäuse zu drängeln. Wichtig wird dieser Effekt, wenn wir uns mit Schalldämpfer beschäftigen, welche nicht an die Rohrmündung also ein Laufgewinde, sondern am Waffengehäuse befestigt werden, denn dann gelten Teilweise komplett andere Regeln für den Einfluss von Schalldämpfern auf automatische Waffen.

• Gasdrucklader erleben weiter Überfunktion, da ihre Läufe meist feststehen.
• Rückstoßlader mit lang zurückgleitenden Läufen erleben Überfunktion.
• Rückstoßlader mit kurz zurückgleitenden Läufen erleben Überfunktion beim Entriegeln und Laden.

Die zunächst vom lauffesten Schalldämpfern benachteiligen Rückstoßlader erleben nun, durch Rohrhub, durchgehen Überfunktion. Die lauffesten Schalldämpfer verhalten sich, an der Mündung der Waffe, wie die Staudüsen von MG42 und MG08/15 und verwandeln die Waffen praktisch in Gasdrucklader.

Schalldämpfer und automatische Waffen Als praktische Tabelle

Fazit:

Wir sehen also, dass das Verhalten von automatischen Feuerwaffen in Verbindung mit herkömmlichen Schalldämpfern nicht dem Zufall überlassen ist, sondern sehr wohl vorausgesehen werden kann, wenn man zwei Bedingen erfüllt. Ernstes muss man sich an die wissenschaftliche Einteilung von Antriebssystemen halten. Zweitens muss man in der Lage sein Gasdruck und Rückstoß zu unterscheiden und drittens muss man zwischen laufwesten und gehäusefesten Schalldämpfer unterscheiden und den Effekt des Rohrhubes kennen.

Appendix:

Es existieren natürlich auch Schalldämpfer, welche diese Probleme durch besonderen Konstruktionen umgehen. So schalten Schalldämpfermasseentkoppler (Nielsen Device) die Unterfunktion bei Waffen mit kurz zurückgleitendem Lauf weitgehend aus. Schalldämpfer mit entlüfteter Erststufe (Flow Through Design) erzeugen bei Gasdruckladern weniger Überfunktion und Schalldämpfer mit deutsch erweiterter Erststufe erzeugen bei Rückstoßladern deutlich weniger Rohrhub.

Warum haben Rückstoßlader Gasnachwirkung aber Gasdrucklader keine Rückstoßnachwirkung?

Hallo alle zusammen und herzlich Willkommen zu einem neuen Beitrag zum Thema Waffentechnik. Ich hatte indirekt neulich eine Frage gestellt bekommen und zwar wollte jemand allgemein wissen, warum es bei Peter Dannecker in Verschlusssysteme von Feuerwaffen bei der Verschlussantriebsart immer nur heißt:

[...]und Gasnachwirkung durch Resteigengasdruck. zb. S. 262

Dagegen aber niemals:

[...]und Rückstoßnachwirkung erzeugt durch die Geschossbewegung.  

Es wurde auf diese Weise gefragt, warum Rückstoßlader eine Gasnachwirkung haben aber direkte Gasdrucklader keine Rückstoßnachwirkung. 

Dies ist eine sehr gute Frage, die recht jedoch einfach zu beantworten ist. Das Stichwort heißt hier Impulsgleichheit, vereinfacht ausgedrückt verursacht, bei einem direkten Gasdrucklader wis. (Rückdrucklader aws.), nicht nur das Geschoss eine Gegenreaktion, sondern auch der nach hinten getriebene Verschluss. Das wird leider oft übersehen aber nach Issac Newton hat jede beschleunigte Masse eine Gegenreaktion.

Kanonenpendel

Das Ganze lässt sich an dieser Kinematik hier sehr leicht nachvollziehen. Im ersten Bild hat man in einem Pendelkanone zwei Geschosse mit identischem Gewicht, zündet die Ladung in der Mitte, werden beide Geschosse beschleunigt und erhalten dabei ihren Impuls und erzeugen so beide auch einen Gegenimpuls. Da beide Geschosse gleich schwer sind und gleich stark angetrieben werden, sind auch die Gegenreaktionen identisch und heben sich gegenseitig auf.

Bei einem direkten Gasdrucklader werden Geschoss und Verschluss zeitgleich beschleunigt und erzeugen gleichzeitig jeweils eine Gegenreaktion. Beide versuchen die Gasdrucksäule als fluidmechanischen Körper zu verwenden. Dabei ist die Gegenreaktion des Geschosses zwar stärker, da das Geschoss zwar leichter aber schneller ist, trotzdem wird diese Gegenreaktion teilweise aufgehoben. Der vom Schützen beim feuern von direkten Gasdruckladern erfahrene Rückschlag wird zum Großteil vom Verschluss erzeugt, wenn dieser hinten an das Waffengehäuse schlägt und diesem dabei einen elastischen Stoß gibt.

Der Grund, warum ''Nachbeschleunigung durch Rückstoß'' nicht möglich ist, ist die Definition von Nachbeschleunigung. Diese bezieht sich auf die Phase nach dem Abgang des Geschosses, also den Zeitpunkt, an dem das Geschoss den Lauf der Waffe verlassen hat. Sobald aber das Geschoss den Lauf der Waffe verlässt, kann der Rückstoß die Gasdrucksäule im Lauf nicht mehr als fluidmechanischen Körper nutzen. (Praktisch schon, denn das ''Gaskissen'' zwischen Mündungskrone und Geschoss ist noch 1 cm lang dicht genug.) In der Regel sagt man aber, dass ein Geschoss, welches die Mündung der Waffe (Mündung der Waffe, nicht Mündung des Laufes) verlassen hat, diese nicht mehr beeinflussen kann.

Mit dem Gas in der Waffe sieht es jedoch anders aus, nach dem das Geschoss den Lauf der Waffe verlassen hat, braucht das Gas im Lauf noch eine ganze Weile (vergleiche Zeitlupenaufnahmen), bis es sich komplett entspannt und sich mit der Umgebungsatmosphäre ausgeglichen hat. Da Gas, entgegen einiger merkwürdiger Meinungen, nicht den Weg des geringsten Widerstandes geht, sondern alle angrenzenden Flächen beaufschlagt drückt das Gas auch dann noch, über die Patronenhülse, auf den Verschluss wenn das Geschoss den Lauf der Waffe schon lange verlassen hat.

Dies ist der Grund, warum viele Rückstoßlader mit kurz zurückgeleitendem Lauf ihre Patronenhülsen auch bei entfernter Auszieherkralle ausziehen und sogar auswerfen können. Der Rückdruck schiebt die Hülse aus der Patronenkammer heraus, die Auszieherkralle wird nur zum Entladen der Waffe benötigt (und bei machen Modellen Richtunggebend). 

Dieses Prinzip kann man auch gut bei der Verwendung einen Schnittpfropfenschalldämpfers beobachten, dieser hält Gas in der Waffe zurück. Hat man einen direkten Gasdrucklader mit einer Repetiersperre, kann man die Waffe abfeuern und nach dem aufheben der Repetiersperre beobachten, wie die Waffe noch repetiert, während das Geschoss schon einige Sekunden hinten im Kugelfang liegt und dort sicher keinen Rückstoß mehr auf die Waffe übertragen kann. Bei einem Rückstoßlader kann man dieses Phänomen nicht beobachten. Diese müssen von Hand repetiert werden, schlagen einem aber plötzlich in die Hand, sobald man die Verriegelungselemente ausgesteuert hat und die Verriegelung der Waffe von formschlüssig-statisch zu kraftschlüssig-dynamisch übergegangen ist.

So, ich hoffe ich konnte mal wieder ein wenig Mündungsfeuer ins Dunkel bringen.

Grundladen wie immer meine Fachbücher: Die zehn besten Bücher zum Thema Funktion von Handfeuerwaffen sowie das Schalldämpfer Kompendium Band 6 von Martin Erbinger und Andreas Burth und Technische Strömungslehre von Willie Bohl.