Gasabnahmeanordnung und Lauf bzw. Waffe mit einer Gasabnahme- anordnung
Die Erfindung betrifft eine Gasabnahmeanordnung für einen Lauf bzw. ein Rohr einer gasdruckladenden Selbstladewaffe (z.B. einem Maschinengewehr) mit einem mit der Laufbohrung in kommunizierender Verbindung stehenden Gaszylinder. So eine Gasabnahmevorrichtung ist beispielsweise aus der DE 196 15 181 bekannt.
Der Begriff "Lauf" bezeichnet nachfolgend sowohl einen Waffenlauf mit Zügen und Feldern als auch ein glattes Waffenrohr. Richtungsangaben wie oben, unten, vorne, hinten, rechts und links sind für eine im Anschlag gehaltene Waffe aus der Sicht des Schützen angegeben.
Bei sogenannten Gasdruckladern, bei denen der Lademechanismus vom Munitionsgasdruck angetrieben wird, ist ein Gaskolben in einem Gaszylinder angeordnet. Der Gaszylinder ist an einem Ende weitgehend verschlossen, so daß zwischen der Gaskolben- Stirnfläche und der Stirnwand des Gaszylinders eine Druckkammer gebildet wird, die in kommunizierender Verbindung mit dem Inneren des Laufs steht. Bei der Schußabgabe treten die Munitionsgase in diese Druckkammer ein, sobald das Geschoß die Anschlußstelle zwischen Gaskammer und Laufbohrung passiert hat. Die eintretenden Gase bauen in der Druckkammer einen Arbeitsdruck auf, der auf die Stirnfläche des Arbeitskolbens wirkt.
Die resultierende Kraft wirkt über den Arbeitskolben auf ein Antriebsgestänge, das Teil des Lademechanismus in der Waffe ist, und die Patronenzufuhr und -abfuhr, die Verschlußbewegung, und ggf. das Spannen der Abzugmechanik bewirkt. Bei vollautomatischen Waffen wird diese Mechanik angetrieben, so-
lange der Abzugshebel in gezogener Stellung gehalten wird.
Die bei der Schußabgabe frei werdende Detonationsenergie wird also teilweise für den Waffenantrieb abgezweigt.
Üblicherweise sind die Strömungsquerschnitte, die Gestaltung des Gaskolbens und der Druckkammer so auf eine bestimmte Waffe abgestimmt, daß eine gewünschte Schußfrequenz, die sog. Kadenz, eingestellt wird, und eine mechanische Überlastung der Antriebsmechanik verhindert wird. Dazu ist, neben der radialen Verbindung zum Lauf, die Druckkammer stirnseitig mit einer axialen Gasaustrittsöffnung zur Druckeinstellung und - abstimmung versehen. So tritt das aus dem Lauf in den Gaszylinder eintretende Gas zum Teil aus dem Gaszylinder bzw. der Druckkammer in die Umgebung aus , so daß in der Druckkammer ein im Vergleich zum Lauf geringerer Druck wirkt. So eine Ausführung ist ebenfalls aus der DE 196 15 181 bekannt .
Es gibt auch Mechanismen, bei denen die radial aus dem Lauf austretende Gasmenge stirnseitig axial in die Druckkammer eintritt (siehe z.B. DE 648 391). Die eintretende Gasmenge ist über eine Stellschraube dosierbar. Hier erfolgt die
Entlüftung des Gaszylinders allerdings dadurch, daß der
Kolben den Zylinder vollständig verläßt und so den Gasaustritt ermöglicht.
Bei Veränderungen an der Waffe bzw. an der Munition verändern sich auch die Gasdruckverhältnisse in der Laufbohrung bzw. im Gaszylinder. Wird beispielsweise eine normal ausgerüstete Waffe - mit einer Mündungsfeuerbremse - alternativ mit einem Schalldämpfer versehen, so erhöht sich der Gasdruck in der Laufbohrung und damit auch im Gaszylinder bzw. in der Druckkammer. Dadurch wird der Arbeitskolben stärker beschleunigt. Dies führt dazu, daß ebenfalls der Lade- bzw. Repetiervorgang bei einer automatischen Waffe beschleunigt wird. Der gleiche Effekt tritt auf, wenn ein anderer Munitionstyp verwendet wird (höhere Treibladung, höhere Geschoßmasse) .
Der so beschleunigte Ladevorgang erhöht auch die Schußkadenz . Damit geht ein erhöhter Munitionsverbrauch einher und die mechanische Beanspruchung der Waffenbauteile nimmt stark zu. Der unnötig erhöhte Munitionsverbrauch kann beim militärischen Einsatz solcher Waffen ein logistisches Problem darstellen, da mehr Munition mitgeführt und am Einsatzort der Waffe bereitgestellt werden muß, ohne daß die Wirkung der Waffe entsprechend verbessert wird. Die höhere Waffenbean- spruchung führt zu erhöhtem Verschleiß und kürzeren Wartungsund Instandsetzungsintervallen.
Ein stufenloses Einstellen der Strömungs- und Druckverhältnisse an der Gasabnahmevorrichtung zur Stabilisierung der Kadenz ist schwierig und unter Einsatzbedingungen nicht praxisgerecht .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine verbesserte Gasabnahmevorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Probleme zumindest teilweise ausräumt.
Diese Aufgabe löst der Gegenstand des Anspruchs 1. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der wirksame Strömungsquerschnitt über ein separates Einsatzstück auf eine Waffenkonfiguration abstimmbar ist.
Waffenkonfiguration bedeutet in diesem Zusammenhang eine bestimmte Ausstattung einer Waffe bzw. die Verwendung einer bestimmten Munition mit einer Waffe. Durch die Verwendung eines Einsatzstücks im Verbindungskanal zwischen Laufbohrung und Gaszylinder kann auf einfache Weise ein passender Strömungsquerschnitt über ein entsprechend ausgebildetes Einsatzstück realisiert werden. So können unterschiedliche Einsatzstücke mit entsprechenden Strömungsquerschnitten, die für bestimmte Waffenkonfigurationen ermittelt wurden, ohne weitere Abstimmungen der Waffe ausgetauscht werden.
In der Weiterbildung nach Anspruch 2 ist ein solches
Einsatzstück verstellbar bzw. entnehmbar in die Gasabnahmeanordnung einsetzbar ausgebildet. Das Vorsehen des Einsatzstücks in der Gasabnähmeanordnung ist in sofern vorteilhaft, da hier die entsprechende zusätzliche Gestaltung und Bearbeitung zur Verwendung eines solchen Einsatzstücks konstruktiv und fertigungstechnisch einfach zu realisieren ist.
Gemäß Anspruch 3 kann dabei ein Einsatzstück mehrere unterschiedliche Durchgangsbohrungen aufweisen, die dann entsprechend einer bestimmten Betriebsstellung des Einsatzstücks den gewünschten Strömungsquerschnitt definieren. Auf diese Weise kann praktisch zwischen mehreren Betriebsarten hin und her "geschaltet" werden. Das Verstellen erfolgt gemäß Anspruch 4 durch Verdrehen oder Verschieben des Einsatzstücks in der Gasabnahmeanordnung.
Die verrastbare Ausbildung nach Anspruch 5 erleichtert das wiederholgenaue Einstellen von entsprechenden Betriebsstellungen.
Anspruch 6 betrifft eine Weiterbildung, bei welcher eine speziell ausgebildete Einformung Wirkflächen aufweist, die mit einem Sicherungselement zusammenwirken, so daß über die Wirkflächen wenigstens eines der Merkmale Stellanschlag, Rastfläche, Einbausicherung realisiert wird. Stellanschlag heißt in diesem Zusammenhang, daß die Verstellung des Einsatzstücks über bestimmte Grenzen verhindert wird; Rastflächen definieren die entsprechenden Betriebsstellungen in der Gasabnahmeanordnung; Einbausicherung bedeutet, daß eine ungewollte Entnahme durch einen entsprechenden Verriegelungseffekt zwischen dem Sicherungselement und der Einformung verhindert wird. Die Einformung selbst kann durch entsprechend geeignete Bearbeitungsverfahren hergestellt werden (z.B. Drehen, Fräsen, Schleifen, Feinguß, Spritzguß etc.). Gemäß Anspruch 7 ist am Einsatzstück ein Indikatorelement vorgesehen, über das die Betriebsstellung
des Einsatzstücks sichtbar bzw. tastbar wird. So eine
Indikatorfunktion ist besonders bei Waffen wichtig, da der Schütze so entweder "mit einem Blick" oder "mit einem Griff" die entsprechende Betriebsstellung feststellen kann.
Die Weiterbildung nach Anspruch 8 erleichtert die Betätigung des Einsatzstücks, wobei ein Innensechskantprofil mit gängigen Werkzeugen bzw. ein Schlitz mit leicht verfügbaren Hilfsmitteln (z.B. Münze) betätigbar ist.
Die Ansprüche 9 und 10 betreffen eine Laufbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Gasabnahmeanordnung bzw. eine Waffe mit einer solchen Laufbaugruppe .
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Mündungs- bereich eines Laufs mit einer erfindungs- gemäßen Gasabnahmevorrichtung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Gasabnahmebereichs aus Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht (von rechts) der erfindungsgemäßen GasabnähmeOrdnung,
Fig. 4 eine Seitenansicht (von links) der erfindungsgemäßen Gasabnahmeordnung,
Fig. 5 einen Querschnitt durch die erfindungs- gemäße Gasabanahmeordnung im Bereich des Gaskanals ,
Fig. 6 einen Längsschnitt (Schnittebene A-A in
Fig. 5), die den Rast-/Sicherungsmechanismus zeigt und
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Einsatzstücks für eine erfindungsgemäße Gasabnahmeanordnung .
Fig. 1 zeigt den Mündungsbereich einer Waffe mit dem Lauf 1, an dessen vorderen Ende eine Mündungsfeuerbremse 2 angeordnet ist. Hinter der Mündungsfeuerbremse ist eine Gasabnahme 3 am Lauf fixiert, die über ein nicht dargestelltes Gestänge mit der ebenfalls nicht dargestellten Verschlußmechanik gekoppelt ist.
Beim Abfeuern der Munition katapultiert das gezündete Treibgas das Geschoß aus der Patronenhülse durch die Lauf- bohrung 4, die konzentrisch zur sog. Seelenachse 6 verläuft, nach vorne aus der Laufmündung heraus durch die Mündungs- feuerbremse 2 in Richtung Ziel. Sobald das Geschoß den Bereich der Gasabnahme 3 passiert hat, tritt ein Teil des Treibgases in eine Anzapfungsbohrung 8 ein, die quer zur Laufbohrung 4 radial im Lauf 1 verläuft, und wird über einen sich koaxial daran anschließenden in der Gasabnahme 3 verlaufenden Gaskanal 10 in die vom Gaszylinder 12 gebildete Druckkammer 14 geführt.
Dieser Bereich ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Im Gaszylinder 12 verläuft ein Gaskolben 16, welcher mit entsprechender Passung an der zylindrischen Innenwand des Gaszylinders 12 gleitend anliegt. Die Passung zwischen der Außenfläche des Gaskolbens 16 und der zylindrischen Innenwand des Gaszylinders 12 ist so gewählt, daß der Gaskolben 16 im Gaszylinder 12 verschieblich, aber weitgehend gasdicht angeordnet ist. Die aneinander entlang gleitenden Flächen sind entsprechend mechanisch bearbeitet (Drehen, Fräsen, Schleifen, Höhnen) und zur Erhöhung der Haltbarkeit ggf. Oberflächen behandelt (gehärtet, verchromt, beschichtet, o.a.). Es können auch Kolbenringe vorgesehen werden.
Das in die Druckkammer 14 gelangte Treibgas baut zwischen der Stirnfläche des Gaskolbens 16 und der Stirnfläche des Gaszylinders 12 bzw. der Druckkammer 14 einen Arbeitsdruck auf, der den Gaskolben 16 und damit das Gasgestänge nach hinten bewegt, wobei das Gasgestänge den Druckimpuls auf den Waffenantrieb überträgt, der die Verschluß- und Lademechanik antreibt (beides nicht dargestellt) .
Die Gasabnahme 3 und der hier einstückig daran ausgebildete Gaszylinder 12 sind über eine Manschette 18 fest mit dem Lauf 1 verbunden. Die Manschette 18 kann dazu mit entsprechender Passung auf einen entsprechenden Außenmantelabschnitt des Laufs 1 aufgeschrumpft werden. Die axiale Lage auf dem Lauf 1 ist dabei durch einen Absatz 20 definiert, an dem die Manschette 18 mit ihrer hinteren Stirnfläche 21 anliegt. Über eine Verstiftung 22 sind die Manschette 18 und damit die Gasabnahme 3 zusätzlich axial und in Umfangsrichtung zum Lauf 1 festgelegt. Die Verstiftung 22 wird beispielsweise über Kegel- oder Spannstifte realisiert, die die Manschette 18 im Bereich des Gaskanals 10 nach unten - quer zur Seelenachse 6 - auf die Außenseite des Laufs 1 ziehen, so daß die äußere Mündung des Anzapfungskanals 8 dicht in die Mündung des Gaskanals 10 übergeht. Diese Abdichtung verhindert Gasverluste zwischen Lauf 1 und Manschette 18.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gaskolben 16 an seinem vorderen Ende mit einem Hilfskolben 16a versehen, welcher in der in Fig. 2 dargestellten Ausgangsstellung des Gaskolbens 16 teilweise in die Entlüftungsbohrung 24 ein- taucht. Durch die Entlüftungsbohrung 24 tritt ein Teil des Treibgases nach vorne durch die Austrittsdüse 26 aus, wenn sich der Gaskolben 16 unter Wirkung des Treibgases ein Stück nach hinten bewegt hat, so daß der Hilfskolben 16a die Entlüftungsbohrung 24 freigibt. Dadurch wird der Druck in der Druckkammer 14 reduziert und die Gaswirkung auf den Gaskolben 16 und damit auf das sich nach hinten anschließende Gestänge reduziert. So wird ein "weicherer" Druckverlauf am Gaskolben 16 realisiert. Damit sind auch die Kräfte auf das
nachfolgende Gestänge und die Nachlade-/ Verschlußmechanik reduziert .
Im Gaskanal 10 selbst ist ein Einsatzstück 30 vorgesehen, welches in eine quer zum Gaskanal 10 und zur Seelenachse 6 verlaufende Durchgangsbohrung 32 eingesetzt ist (siehe dazu auch Fig. 5) . Das Einsatzstück 30 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei sich unter einem Winkel von etwa 90° kreuzende und einander durchdringende Bohrungen 10a und 10b auf, welche unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
In der in Fig. 2 dargestellten Stellung verbindet die Bohrung 10a das laufseitige Ende mit dem gaszylinderseitigen Ende des Gaskanals 10. Durch Verdrehen des Einsatzstücks 30 um 90° kann dieses so eingestellt werden, daß die Bohrung 10b die beiden Enden des Gaskanals 10 miteinander verbindet. Je nach gewählter Verbindungsbohrung 10a bzw. 10b verändert sich damit auch der Strömungsquerschnitt zwischen der Anzapfungsbohrung 8 und dem Gaszylinder 12 und damit auch die überströmende Gasmenge. Zwischen Einsatzstück 30 und Durchgangsbohrung 32 ist so eine Passung vorgesehen, daß die nicht aktive Bohrung 10a oder 10b, die nicht mit dem Gaskanal fluchtet, durch die Innenwand oder Durchgangsbohrung 32 abgedichtet ist.
Diese Einstellmöglichkeit den Strömungsquerschnitt zwischen Anzapfungsbohrung 8 und Gaszylinder 12 bzw. Druckkammer 14 in fester vordefinierter Weise zu verstellen, erlaubt es, die Waffe auf unterschiedliche Betriebsarten einzustellen, um in beiden Betriebsarten die optimale Kadenz (Schutzfrequenz) zu erhalten.
Beispielsweise erhöht die Verwendung eines Schalldämpfers (nicht dargestellt) anstatt der Mündungsfeuerbremse 2 beim Abfeuern gleicher Munition den Gasdruck in der Laufbohrung 4. Dieser erhöhte Druck würde bei unverändertem Gaskanalquerschnitt 10; 10a oder 10b dazu führen, daß sich in der Druckkammer 14 ein höherer Gasdruck aufbauen würde, der
wiederum zu einer höheren Beschleunigung des Gaskolbens 16 führen würde. Dies wiederum würde die Schußkadenz erhöhen und damit eine höhere Belastung oder Beanspruchung der Verschluß- und Nachlademechanik verursachen. Im schlimmsten Fall kann es sogar dazu führen, daß die Auswurfmechanik nicht mehr zuverlässig funktioniert und der Zeitraum zum Nachführen einer neuen Patrone aus dem Magazin zu kurz wird, damit diese zuverlässig von der Verschlußanordnung in das Patronenlager eingeführt werden kann.
Um den Druckaufbau in der Druckkammer 14 auch bei einem höheren Gasdruck in der Laufbohrung 4 konstant zu halten, kann nun das Einsatzstück 30 so verstellt werden, daß eine Bohrung 10a oder 10b mit einem engeren Querschnitt die Anzapfungsbohrung 8 mit der Druckkammer 14 verbindet. Die entsprechende Bohrung 10a oder 10b drosselt damit das überströmende Gas so, daß sich der Druck langsamer aufbaut und so die Kadenz konstant bleibt.
im dargestellten Ausführungsbeispiel ist für Munition vom NATO-Kaliber 7,62 ein Bohrungsdurchmesser der Bohrungen 10a bzw. 10b von 1,7 mm für den Verwendung mit Feuerbremse und ein Bohrungsdurchmesser von 1,2 mm für die Verwendung mit Schalldämpfern vorgesehen. Bei anderen gängigen in Sturmgewehren verwendeten Kalibern können die Durchmesser insgesamt zwischen 0,5 und 2 mm liegen. Für andere Waffen und andere Kaliber sind jedoch die entsprechenden Durchmesser anzupassen und können auch in anderen Bereichen liegen.
Zur Sicherung des Einsatzstücks 30 in der Durchgangsbohrung 32 in der Gasabnahme 3 ist ein kombinierter Stell- und Rastmechanismus vorgesehen, dessen Funktion aus der Schnitt- darstellung in Fig. 6 sowie den Fig. 3, 4, 5 und 7 entnehmbar ist.
Fig. 7 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Einsatzstücks 30. An einem Ende weist das Einsatzstück einen
Stellkopf 34 auf, der mit einem seitlich abstehenden
Betätigungs- und Anzeigeflügel 36 versehen ist.
In der Stirnseite des Stellkopfs 34 ist ein Innensechs- kantprofil 38 und ein Betätigungsschlitz 40 eingebracht (Fig. 3) . Beides dient zum Einsetzen entsprechender Werkzeuge oder Hilfsmittel (z.B. einer Münze), um das Einsatzstück 30 in der Durchgangsbohrung 32 zu verdrehen und um so die gewünschte Verbindungsbohrung 10a oder 10b einzustellen.
Im zylindrischen Schaftbereich 42 sind in Fig. 7 die beiden Öffnungen der Bohrungen 10a und 10b zu erkennen. Am Ende des Schaftbereichs 42 ist eine Einformung 44 vorgesehen, in die ein Sicherungselement 46 eingreifen kann (Fig. 6) .
In Zusammenwirkung mit dem Sicherungselement 46 bewirkt die Einformung 44 folgendes: Das vordere Ende 52 des Sicherungselementes 46 greift federbelastet in die Einformung 44 ein. Die entsprechende Federkraft wird über eine Druckfeder 48, die gemeinsam mit dem Sicherungselement 46 in einem Führungskanal 49 angeordnet ist, über einen Sicherungsstift 50 vorgespannt.
Die beiden Radialflanken 54 und 56 der Einformung 44 (siehe Fig. 7) , an denen das Ende 52 angreift, legen die axiale
Position des Einsatzstücks in der Durchgangsbohrung 32 fest und verhindern eine versehentliche Entnahme. Die beiden
Radialflanken 54 und 56 sind jeweils durch Ausrundungen 58 und 60 miteinander verbunden. Die Einformung 44 und die Bohrungen 10a und 10b sind in ihrer Anordnung so aufeinander abgestimmt, daß die Ausrundungen 58 und 60 jeweils einen
Anschlag in Umfangsrichtung bilden, welche gemeinsam mit dem
Ende 52 die End-Drehstellungen des Einsatzstücks 30 festlegen, indem die Bohrungen 10a, 10b jeweils mit dem Gaskanal 10 fluchten.
Schließlich weist die Einformung 44 noch zwei Rastflächen 62 und 64 auf, die mit der Stirnfläche 66 am Ende 52 des
Sicherungselements 46 zusammenwirken. Beim Verdrehen des
Einsatzstücks 30 wandert die die beiden Rastflächen 62 und 64 trennende Kante 63 über die Stirnfläche 66 und drückt dabei das Sicherungselement 46 gegen die Federkraft zurück. Wird eine bestimmte Drehlage überschritten, so drückt die Stirnlfläche 66 unter Wirkung der Feder 48 gegen die Kante 63 und verdreht das Einsatzstück 30 weiter in seine Endlage, in der die entsprechende Bohrung 10a oder 10b fluchtend mit dem Gaskanal 10 angeordnet ist.
Zur Entnahme des Einsatzstücks 30 ist das Sicherungselement 46 mit einem Betätigungsstift 68 versehen, der von außen über eine Nut 70 zugänglich ist (Fig. 4) . Über dem Betätigungsstift 68 kann das Sicherungselement 46 außer Eingriff mit der Einformung 44 geschoben werden, so daß das Einsatzstück 30 aus der Durchgangsbohrung 32 herausgeschoben werden kann. Ein Absatz 72 am Sicherungselement 46 und eine entsprechende Stufe 73 im Führungskanal 49 verhindern, daß das Sicherungselement 46 beim Loslassen des Betätigungsstiftes vollständig in die Durchgangsbohrung 32 - bei entnommenem Einsatzstück 30 - hineinrutscht.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Einsatz- stück 30 mit zwei Durchgangsbohrungen 10a, 10b vorgesehen. In anderen Ausführungsbeispielen können jedoch auch mehrere kreuzweise angeordnete Durchgangsbohrungen vorgesehen werden, so daß mehr als zwei unterschiedliche Bohrungseinstellungen vorgenommen werden können. Es gibt auch Ausführungen, bei denen ein entsprechendes Einsatzstück 30 nur eine einzige Bohrung aufweist und die Gasdosierung über einen entsprechenden Austausch solcher Einsatzstücke vorgenommen werden kann.
In noch einer anderen Ausführungsform können die Durch- gangsbohrungen auch nebeneinander, d.h. in unterschiedlichen axialen Positionen auf dem Schaftbereich 42 angeordnet sein. Diese Bohrungen können dann durch entsprechendes Ein- oder Ausschieben des Einsatzstücks 30 mit dem Gaskanal 10 zum
Fluchten gebracht werden. Das Einsatzstück 30 ist dann als
Schieber ausgebildet. Auch ein solcher Mechanismus ist mit einer entsprechenden Rasteinrichtung zu versehen.
Weitere Ausführungen und Variationen der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche.