Stoßbodenkraft

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.

Zeitgemäß e 10,3x60R Ladung

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.

Fließgrenze

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”:

Stoßboden der .338"„Viasko”
Patrone	.338" Lapua Magnum	.408" Cheynne Tactical
P1 [mm]	14,93	16,19
Druck [bar]	4.700	4.400
Stoßbodenkraft [kp]	8.828	9.058
Kraft auf den Ring [kp]	7.195	8.091
Ringfläche [cm²]	1,53	1,74
Arbeitdruck im Ring [bar]	4.693	4.649
Beschußdruck im Ring [bar]	5.866	5.812

Stoßboden der .338"„Viasko”
Patrone	.50" BMG	.338" „Viasko”
P1 [mm]	20,42	16,26
Druck [bar]	3.700	5.000
Stoßbodenkraft [kp]	12.117	10.382
Kraft auf den Ring [kp]	10.276	7.894
Ringfläche [cm²]	2,48	1,46
Arbeitdruck im Ring [bar]	4.135	5.398
Beschußdruck im Ring [bar]	5.169	6.748

Mit 10 ccm Pulverraum ein dicker Pulvereimer und nur 8,5 mm Kaliber ist das Ding aus dem Jahre 2004 ähnlich ehrgeizig wie die 1940^er 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

Schulterkegel

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