Um Verschlußbelastung zu berechnen, nimm Druck und
Stoßodenfläche miteinander mal, denn Druck x Fläche = Kraft. Die antreibende
Fläche bestimmt der Pulverraumdurchmesser P1, siehe
CIP-Bezeichnungen. Die Fläche ist
gleich Durchmesser zum Quadrat mal Ludolfscher Zahl geteilt durch vier. Die
Druckgrenzen entnahm ich Hartmut Brömels
QuickLoad. Der Prüfdruck, mit dem die Beschußämter, jede einzelne Waffe im
Schuß prüfen, bevor der Beschußstempel erteilt werden kann, betrüg früher 1,3
mal dem Arbeitsdruck, ab Sommer 2004 nur noch 1,25 mal Arbeitsdruck, siehe
Beschußgesetz. Für vor Sommer 2004 beschossene Waffen rechne ich mit mit dem
alten 1,3-fachen Wert, oder mit 30% Prüfüberdruck. Jede beschossen Waffe
überstand den Prüfdruck also ohne Schäden.
Nach welchen Drücken soll nun für nicht 125-jährige Altwaffen
gelangt werden? Im Falle der
Blaser R93 wird nun der gleiche
Verschluß und das außen gleich Patronelager für all Patronen und
Kaliber benutzt. Die 8x68S, die deutsche Magnum stößt bei 13,33 mm
Pulverraumdurchmesser und 4.400 bar mit 6.140 kp Arbeitskraft gegen den
Verschluß. Um sich gut 6 Tonnen das vorzustellen wäre als Vergleich eine
wassergefüllte Litfaßsäule, die am Verschluß hängt, möglich. Die Kräfte, wenn
auch nur kurzzeitig, sind gewaltig. Nehmen wird diese 6 Tonnen Kraft als 100 %
möglicher Kraft, die der Verschluß hält, an, ergeben sich daraus für Patronen
anderen Pulverraumdurchmessers P1 entsprechend andere
theoretisch höchste
Arbeitsdrücke. Bei sehr dünnen Patronen errechnen sich theoretisch sehr Höhe
Arbeitsdrücke. Die kleine 5,6x50 Magnum mit 9,6 mm Durchmesser verträgt die
errechneten 8.501 bar in keinem Falle, weil bereits ab etwa 6.000 Bar Messing
wie Pudding zerfließt und die Hülse platzt. Dazu siehe folgende Bilder einer
überlasteten Hülse aus einer Waffe, die bei versuchten 10.000 bar Gasdruck nicht
platzte, weil die Hülse vorher platze und das Gas durch eine Entlastungsbohrung
abfloß. Insofern wirkte bei der Waffe (Heym
SR 30) die Patronenhülse als Sollbruchstelle, die bei Überlast zuerst
versagt und so den größten anzunehmenden Unfall (GaU) mindert.
.30-06 Springfield Patrone von Peter Fortner mit ein Ladung für
theoretische 10.000 bar aus einer
Heym SR 30 abgefeuert. Die Patrone
barst, bevor der theoretische Druck (10.000 bar) erreicht wurde und das Gas
strömte, den Auszieher mitreißend, durch die bei der Heym SR 30 vorhandene
Entlastungsbohrung ab. Der Verschluß hielt. Der Schütze wäre nicht gefährdet
gewesen.
Werner Puls maß bei seiner R 93 Standard Ø hinten 29,00 mm
Außendurchmesser, die lichte Weite im Verschlußbereich zu Ø 19,65 mm. Da nicht
sichergestellt sein kann, daß jede Patronenhülse immer dichthält, sondern
gelegentlich Hülsen reißen und der Druck dann an der schwächsten Stelle zerrt,
könnte zusätzlich zu
meinen Bedenken zur R93 ab
gewissen Drücken der Verschluß platzten. Ein 29 mm Rohr mit 19,65 mm
Innendurchmesser widersteht bei üblichen 900/mm² Zugfestigkeit knapp 4.300 bar.
Der Wert wäre aber nur von Belang, wenn der Verschluß hinten einigermaßen
gasdicht abgeschlossen wäre. Der Ringbundverschluß stellt zwar ein großes
Strömungshindernis dar. Die Lammelenschlitze lassen jedoch Gas ggf. Gas
entweichen. Da von den Unfällen keine geplatzten R93-Läufe bekannt sind, scheint
die Wandstärke, -festigkeit und GasabFluß auszureichen.
Nitrozellulose herzustellen ist ein Kunst, die
Pulverlebhaftigkeit dabei gezielt und immer gleich einzustellen die Krönung
dieser Kunst. Hier unterscheiden sich die Hersteller deutlich. Die Boforspulver
Marke „Norma” und „Rottweil” zählen in dieser Hinsicht zu den besten, sind dabei
hochnitriert, für Jagdanwendungen also besonders gut geeignet. Gleichwohl ist
bei einer Waffe, mit der viel zu viele schwere Unfälle mit verletzten Menschen
bekannt geworden sind, besondere Vorsicht geboten. Hartmut Brömel gibt daher in
seinem QuickLoad sicherheitshalber in den
Pulvertafeln auch die Ergebnisse jeweils 10% lebhaftere oder faulere Pulver an.
Den erste Schuß aus einer neuen Pulverdose nicht von der Wange zu feuern sondern
den Verschluß vom Gesicht weg gehalten in den Boden zu knallen erschließt
mögliche Auswirkung falschen Pulvers, ohne das Gesicht zu gefährden. Das
empfehle ich Wiederladern, insbesondere, für die R93 in jedem Falle.
Nach aller Vorrede muß nun ein Druck gefunden werden, mit dem
die Graubündner Patrone 10,3x60R aus der
Blaser R93
auf Trab zu bringen ist, ohne gefährlich zu werden. Der Reihenfolge nach gibt es
mehre einzuhalten Druckgrenzen. Über 6.000 bar fließen gewöhnlich Messinghülsen,
also muß der Druck darunter liegen. Über 4.300 bar wird der R93-Verschluß bei
gerissener Hülse überlastet, also muß der Druck darunter bleiben. Mindestens
2.700 bar benötigt 10,3x60R um überhaupt etwas Leistung zu bringen. Mit 3.510
bar sind die Waffen zumindest in Deutschland beschossen und haben gehalten. Die
Stoßbodenkraft entspricht bei 4.076 bar jener 8x68S Stoßbodenkraft, die der
gleich Verschluß im Arbeitseinsatz aushält. Diese 6 Tonnen Kraft sollen nicht
überschritten werden. Für die 10,3 heißt das auch beim ersten Schuß aus neuem
Pulverkanister unter 4.076 bar zu bleiben.
Eine Ladung, die auf 3.510 bar, dem bekannten Prüfgasdruck der
10,3x60R zielt, aber auch bei 10% lebhafterem Pulver die 6 Tonnen Stoßbodenkraft
der 8x68S mit dem größeren 13,85 mm Stoßboden der 10,3 mit 4.076 bar nicht
überschreitet, würde die R93 also mit der ollen Graubündener Ordonnanzpatron wie
eine 8x68S belasten. Ob das gewünscht und ratsam ist, bleibe mal dahingestellt.
Die CIP-Grenzen würden jedenfalls überschritten. Hier kommt nun die Pulvertafel
für des ursprünglich angefragte Norma 200 für die alte Schweizerin:
Patrone : 10.3 x 60 R Grabündener
Geschoß : 10.51, 12.9, Möller 10,3 mm Graubündner Lutz Möller Geschoß
Brennraum effektiv : 5.000 cm³
Patronenlänge L6 : 78.21 mm
Lauflänge : 570.0 mm
Pulver : Norma 200
Diff Füll. Ladung v0 E0 Pmax Pmünd Abbrand D_Zeit
% % Gramm m/s Joule bar bar % ms
+00,0 95 4,500 925 5546 3502 472 99,7 0,987
Mit 4,5 g Norma N200 wäre die Hülse bei 78,2 mm und 10,3 mm
Lutz Möller Geschoß gerade 98% gefüllt. Die Ladung würde 3.501 bar Druck
erbringen, sofern das Pulver nach Datenblatt brennt. Brennt es aber 10 %
lebhafter, betrüge der Druck 4.266 bar. Die als Arbeitskraft höchste bekannter
Weise ertragen
Stoßbodenkraft in der Waffe,
nämlich 6 Tonnen von der deutschen Magnum 8x68S, würden überschritten. Die 30 %
darüberliegende Prüfstoßbodenkraft derselben Patrone aber noch nicht. Die
überschreitet also das vernünftigerweise Mögliche.
Mit 4,4 g N 200 Nennladung läge bei 10% lebhafterem Pulver der Höchstdruck
mit 3.965 bar gerade unterhalb des theoretisch höchsten Arbeitsdruckes für
gleiche
Stoßbodenkraft wie bei der deutschen Magnum.
Diese zeitgemäße Ladung für neue Waffen (also eben keine 125 Jahre alten
Schwarzpulverwaffen) bringt auch aus dem 57 cm kurzen R93 Lauf 924 m/s
Mündungsgeschwindigkeit, sorgt damit für gute
Wundwirkung. Die Flugbahn würde sich deutlich strecken, nämlich so wie
in der 10,3x60R Seite in beschrieben. Dort ist der Druck allerdings auf
3.400 bar, entspricht der 9,3x74R für Kipplaufwaffen, gemindert.
Allein die
Patronenlager- und Verschlußfestigkeit zu beachten genügt aber nicht, um ein
verläßliches und sicheres Gewehr zu bauen. Die Patrone muß die anstehenden
Kräfte auch aufnehmen können. Schwachstellen sind immer die Ringe im
Patronenboden zwischen der Auszieherrille und dem Zündhütchen. Der Gasdruck
wirkt auf das Messing. Nimmt man an, der Druck könne schnell genug durch den
Zündkanal und baue im Zündhütchen gleichen Druck, wie in der Hülse auf, dann
trägt nur die Fläche zwischen P1 und dem Zündhütchen. Insofern
bündelt sich die gesamte Kraft in dem Ring, der Druck steig gegenüber dem
Arbeitsdruck also an. Bei nicht ganz geglückter Geometrie und Höhem Gasdruck
ergeben sich gelegentlich dramatisch Höhe Werte, so wie hier bei der
.338"„Viasko”:
Mit 10 ccm Pulverraum ein dicker Pulvereimer und nur 8,5 mm
Kaliber ist das Ding aus dem Jahre 2004 ähnlich ehrgeizig wie die 1940er
6,5x68. Um den Druck nicht ganz durch die Decke schießen zulassen verlangt das
Höhe Pulver-zu-Geschoß-Verhältnis langsame Pulver, wie man sie eher in der .50
BMG oder 20 mm Kanonen findet. Da solch grobes Kraut nur schwer zu zünden ist,
kam der Gedanken auf doch ein kräftigeres Zündhütchen zu nehmen. Wenn schon .50
BMG-Pulver, dann auch .50-BMG-Hütchen, dachte man sich. Also wurden die
16-mm-Boden-Hülsen mit einem solchen 8 mm Zündhütchen versehen. Da die Hülse
aber aus einem englischen Gewehr mit kleinerem Stoßboden verschossen zu werden
bestimmt war, drehte man gleich noch den Rand ab, bekam also einen
hinterschnittenen Rand.
Der Beschuß brachte die Wahrheit ans
Licht: 7.894 bar ~799 N/mm² und lieg damit etwa 20% über der Fließgrenze von
Messing. Das Messing merkte das und floß. Daraufhin wollte sich das Gewehr
nicht mehr öffnen lassen. Die ganz erheblichen Stoßbodenkräfte, immerhin
17,6% über der .338" LM, für die das Gewehr, das ursprünglich nur für die
.300" WM gebaut war, zuvor umgerüstet worden war, ließen den Verschluß nicht
heil. Feine Risse zeigten sich. Der nächste Schuß hätte vermutlich die alte
Mechanikerweisheit ins Gedächtnis gerufen: „Nach fest, kommt lose!”.
Aus diesem Grunde kann ich die ganzen dicken Patronen mit
hinterschnittenem Rand nach WSM und RUM-Art nicht leiden. Sie taugen einfach
nicht für Höchstleistungen, verlangen dabei aber den Waffen höchste Leistungen.
Das könnte nach
R93-Art
mal ins Auge gehen!
<Scherz an>
„Mutige” Leute schießen also
R93
in .300" WSM oder .300" RUM.
<Scherz aus>
Doch es kommt noch „lustiger”
http://www.waffenhq.de/infanterie/blaser-r93tactical.php berichtet von
der Blaser LRS-2 in .338" Lapua Magnum. Mit immerhin 8.828 kp
Stoßbodenkraft, also mit 8.828/6.140 = 1.437 noch mal satter 44% höhere
Verschlußbelastung. Ich kenne die genaue Geometrie der Waffe nicht. Sofern
der Verschluß der gleich wie bei allen
Blaser R93 ist, bleibt kaum noch Fleisch die Kräfte zu übernehmen. Was
soll da halten? Ich bitte jeden, der Zugang zu Blaser LRS-2 hat, mir
folgende Maße mitzuteilen
Laufaußendurchmesser im Patronenlagerbereich
Verriegelungsnutinnendurchmesser
Spreizhülsenaußendurchmesser im geöffneten Zustand
Danke.
Winchester und Remington wollten halt nur schnell mal mit ollen
Püstern mit neuen „Superpatrone” frische Käufer fangen. Sie hätten besser neu
ausgelegte Waffen für gesunde Patronen, wie die die 8x68S und die .338 Lapua
Magnum bauen sollen, die ihr Leistungen auch bringen und aushalten, wenn das
Pulver nach langer Lagerung mal ein bißchen schneller als gewohnt ist, oder bei
großer Hitze. Waffen die dann verläßlich arbeiten werden gebraucht, keine
Schönwetterpüster, die klemmen oder platzen.
Lutz Möller
26. August 2004
JL: Mit dieser teilt die .257" Weath. Mag fast bis auf den
1/10 cm³ auch das Hülsenvolumen. Davon einmal abgesehen ist die
Hülsengeometrie bis auf den leidigen Gürtel auch gut gelungen. Also wenig
Konizität, relativ kurz und dick, daß heißt vergleichsweise wenig
Verschlußbelastung.
LM: Irrtum. Das hat damit rein gar nichts
zu tun!
Herr Möller,
Sie mögen vielleicht schmunzeln, aber Ihre Bemerkung „Irrtum“
zum Schulterkegel leuchtet mir nicht ganz ein.
Zugegeben habe ich jetzt nicht groß die Literatur bemüht, sondern schreibe Ihnen
einfach kurz was ich mir so dachte. Ich sah die Sache so: Der Druck im Inneren
der Hülse übt eine Kraft auf die Hülsenwandungen, den Hülsenboden und natürlich
dem Geschoß aus.
LM: Richtig. Lies auch
Stoßbodenkraft!
Dadurch setzt sich letzteres ja auch in Bewegung. Nun ist die
physikalische Größe der Kraft ist als ein Vektor zu beschreiben, also über
Richtung und Betrag bestimmt. Die Richtung wird über den Winkel definiert. Gehen
wir mal vom physikalischen Modellfall eines zylindrischen Hülsenkörpers aus, so
geht die Kraft senkrecht auf die zylindrischen Hülsenwände, wirkt zu 100 % auf
die Wand des Patronenlagers. Gehen wir von einer Hülse mit 45°(Halbwinkel)
Konizität aus, so gingen 50% der Kraft auf die Wände des Patronenlagers und 50%
in Richtung Stoßboden, die sich zu der Kraft, die auf den Patronenboden wirkt
hinzuaddiert. Reibung der Hülse im Lager ist hierbei außer acht gelassen.
LM: Die Reibung zu vernachlässige ist falsch, weil bei den
Höhen Drücken, die Hülse imLger kraftiger festgehaltenwird, als der Mantel zu
haltenv ermag. Dajher rühren bei zu großemVerschlußabstand Hülsenreißer der
Patronenhülsen bin Bodennähe.
Bildlich ist dies mit einem Zylinder bzw. Kegel in der Hand zu
vergleichen. Lassen wir die beiden Körper ruhig mal aus nasser Seife sein. Mit
etwas Geschick bezüglich der Gleichmäßigkeit des Zudrückens kann ich den
zylindrischen Seifenkörper in die Hand nehmen und zudrücken ohne das sich der
Körper aus meiner Hand bewegt. Anders beim Seifenkonus, hier wird mir der Körper
immer mit der Basis (dem dicken Ende) voran aus der Hand flutschen. So auch nach
meinem Verständnis bei den Hülsen. Nur, daß hier die Kraft von innen nach außen
wirkt und nicht von außen nach innen wie durch die zudrückende Hand. Mit anderen
Worten kegelige Hülsen „flutschen“ gegen den Stoßboden und belasten diesen mehr
als weniger kegelige Hülsen. Dies gilt natürlich nur im ersten Augenblick der
Schußentwicklung, solange das Geschoß noch in der Hülse sitzt.
LM: Das Gas drückt auch noch auf die Hülse, wenn das Geschoß
jene bereits verlassen hat; sogar noch eine kurze Weile, nachdem das Geschocß
den Lauf verlassen hat, genau bis der Gasdruck in der Hülse auf den den
Umgebungsdruck abgefallen ist, also alle Pulverschaden entspannt sind, meist so
4 ms nach Höchstdruck
Danach gilt actio gleich reactio und wir haben einen Impuls
(Masse x Geschwindigkeit) gegen den Stoßboden, aber jetzt sind wir von der Kraft
bereits zum Impuls gekommen. Ich muß zugeben, der Physikuntericht ist lange her,
können Sie mich über die wirklichen Zusammenhänge aufklären? Vermutlich fehlen
mir noch weitere Größen in meiner Betrachtung, die von größerer Relevanz sind.
Mit freundlichen Grüßen, Jörg Lackmann, Mittwoch, 5. Januar 2011 23:56
Ja Herr Lackmann,
irgendwann mußte ja mal jemand mit dieser Frage kommen.
Vergleichen wir mal unser alte 7x57 Mauser mit der 7x57 Ackley, einer
ausgeblasenen 7x57Mauser:
7x57 Mauser und 7x57 Ackley Hülsen
Da beide Hülsen aus eben derselben Hülse gewonnen, nämlich die
Ackley durch Ausblasen aus der Mauser, unterscheiden sich beide am
Pulverraum nur vorn, am Kegel und am Hals. Die beiden Böden bleiben mit dem
alles entscheidenen P1 (hier 12,01 mm Ø) gleich. Die Patronenlager
der Waffen enden bei P1, weil die Auszieherkralle dahinter in die
Reille greifen können muß. Wenn das Pulver brennt, drücken dessen heiße und
hochgespannte Schwaden die verhältnismäßig dünnen und nachgiebigen Wände gegen
das Patronenlager, sowie vorn gegen die Schwadensäule hinter dem Geschoß. Wir
müssen das gar nicht so genau wissen, weil das, solange der Druck die Büchse
nicht sprengt, für den Stoßboden
ohne Belang ist. Insgesamt drückt am Ende des Patronenlagers bei P1
der Gasdruck auf einer Kreisfläche mit dem P1Ø gegen den Stoßboden.
Kommt nun dem am Patronlager festgedrückten
Hülsenmessing noch eine wesentliche
Rolle zu?
Bei 12,01 mm Außen- und 10,51 mm Innen Ø ergeben sich die
Gesamt- und die Ringfläche zu 113 und 26,5 mm². Bei sagen wir mal 400 MPa ist
die Stoßbodenkraft, die die unter Last am Lager reibende (d.h. „klebende“) Hülse
aus dem Lager nach hinten zieht und gegen den Stoßboden des Verschlusses drückt
45,3 kN (~ der Schwerkraft von viereinhalb Tonne auf der Erde, um das mal
anschulicher auszudrücken). Wenndiese „4½Tonnen an den 26,5 mm² Messing ziehen,
spannt die Kraft das Hülsenmessing mit 1709 N/mm². Das kann es nicht ab, lange
nicht, es dehent sich und, wennüberdehen, reißt! Deshalb ist ja der richtige
Verschlußabsnand ja so wichtig. Ich als leistungswilliger Hochdruckfreund strebe
daher immer Null Verschlußabstand an, auch weil ich dann beim Laden fühle, ob
überhaupt eine Patrone im Lager ist.
Dem Hülsenmessing kommt bei der Betrachtung der Stoßbodenkraft
keine Rolle zu, der Schulter auch nicht.
Waidmasnnheil, Lutz Möller Donnerstag, den 6. Januar 2011
* Messner 12,85 mm statt 12,88 P1Ø
Abweichung hier unwesentlich)
Hallo Herr Möller,
zunächst einmal meinen Dank für die Erläuterung der
physikalischen Zusammenhänge beim Schulterkegel und
dem „wohin mit der Kraft“.
LM: Bitte sehr, bittte gern!
Mit der Alterung von phlegmatisierter Nitrocellulose bzw.
Nitrocellulose/Trinitroglycerin Gemischen habe ich mich bisher noch nicht
beschäftigt, ich werde da mal nachhorchen. Dann kann da vielleicht ein Aufsatz
bei rauskommen. Erschwerend kommt hinzu, das es unzählige Zusatzkomponenten gibt
wie z.B. Impregnierungen mit Dinitrotoluol (Hodgdon Extrem Pulver). Alles wird
untereinander mit der Zeit munter wechselwirken und der chemische Zoo so nahezu
unüberschaubar. Aber vielleicht kann man der ein wenig Ordnung reinbringen.
Grüße, Jörg Lackmann, Donnerstag, 6. Januar 2011 22:34