Schützen gezogener Läufe vor hoher Reibung

Nehmen wir an, ein neuer Hochenergie-Treibstoff wird jetzt für Infanteriegewehre verwendet. Mit diesem neuen Treibmittel steigen die Geschossgeschwindigkeiten in den Bereich von 1200 m/s mit einem 110-Korn-Geschoss aus einem 20-Fuß-Lauf. Das Problem, das ich vorhersehe, ist, dass es bei diesen Erhöhungen der Projektilgeschwindigkeit aufgrund von Reibung auch zu Überhitzungsproblemen bei gezogenen Läufen kommen wird. Könnte eine Wachs- oder Polymerbeschichtung auf das Projektil aufgebracht werden, um mit dem Gewehr in Eingriff zu treten, ohne den Lauf zu zerreißen? Wenn nicht, was sind einige Dinge, die getan werden könnten?

Antworten (5)

Das sind Probleme, die moderne Waffen bereits lösen müssen,

  1. beschichtet den Lauf mit außergewöhnlich verschleißfesten Beschichtungen, dies wird bei Maschinengewehrläufen durchgeführt, da sie viele Patronen in schneller Folge sehen, Verschleiß und Hitze ein Problem sind. Schau mal nach Stellite, das auf M60-Fässern aufgetragen wurde.

  2. Verwenden Sie einen Sabot , das ist dem, was Sie vorschlagen, sehr ähnlich, aber solide. Ein weicheres festes Material, das die Patrone umgibt und das Gewehr anstelle der Patrone erfasst. Der Sabot kann ein viel weicheres Material als eine Runde sein und somit den Verschleiß dramatisch reduzieren. Sie können integrale Sabots oder weggeworfene Sabots haben, die von der Runde abfallen, nachdem sie den Lauf verlassen haben. Dies ist die Lösung, die Railguns verwenden. Hier können Sie mehr über Sabot lesen . Sie möchten wahrscheinlich beide Lösungen verwenden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Wärmeableitung ist eine Frage der aktiven oder passiven Kühlung . Schauen Sie sich erneut Maschinengewehre an, um sich inspirieren zu lassen, da sie die gleichen Wärme- und Verschleißprobleme haben, in ihrem Fall aufgrund des geringeren Volumens als der Geschwindigkeit.

Dies sind relevante Punkte, aber reduzieren Sabots tatsächlich die Reibung oder lassen sie nur mehr kinetische Energie in der Runde zu? Der Sabot greift in den Lauf ein, wie es eine weiche Patrone tun würde.
@VogonPoet Da Sabots aus viel weicherem Material hergestellt werden können als eine Runde, können sie den Verschleiß erheblich reduzieren. Wie viel Reibung sie reduzieren, ist fraglich, aber es muss eine anständige Menge sein, damit dieselbe Runde viel weniger Verschleiß aufweist.
Ich bin jetzt in Spekulationen, aber ich versuche bei der Frage zu bleiben, bei einem Sabot würde aus dem gleichen Grund weniger Laufverschleiß auftreten wie bei weichen Runden. Hitze reduzieren? Nicht sicher. Erhöhte ballistische Koeffizienten? Es scheint, es kann.
@VogonPoet, aber ein Sabot kann VIEL weicher sein als eine effektive Runde.

Wir berücksichtigen bereits die Reibung

Wir tun dies, indem wir das Projektil aus einem weicheren Metall als das Gewehr herstellen. Die Runde erleidet einen leichten ablativen Verlust, der durch die gezogene Wertung wandert. Kugeln sind aus Blei oder Kupfer, teilweise aus diesem Grund (neben anderen Vorteilen). Haben Sie jemals eine Stahlkugel aus einem gezogenen Lauf gesehen? Das verheißt nichts Gutes für das Fass.

Das Entfernen von Reibung entfernt den Vorteil

Wenn Ihre Patrone nicht in die gezogenen Kerben im Lauf beißt, wie wird sie möglicherweise einen Spin erhalten? Die Reibung bewirkt, dass der gezogene Lauf in die Kugel „hineinbeißt“ und ihr den stabilisierenden Spin verleiht. Bei einem perfekt reibungslosen Ausgang verlässt eine Kugel Ihr Fass und fällt in einen Sturz. Ihre Genauigkeit wird stark leiden.

Wärmeableitung ist die einzige Lösung

Das Pistolendesign muss diese Reibungswärme als notwendigen Teil des Designs berücksichtigen. Viel Technik steckt in einem kompletten Waffendesign, das die Schuss pro Minute, die Betriebsumgebung und die Schmierung begrenzt. Reibung ist hier nicht der Bösewicht, sie dient einem Zweck. Sie müssen lediglich den Hitzeschaden operativ entschärfen.

Tatsächlich haben viele Maschinengewehre eine Innenbeschichtung auf den Läufen, um den Verschleiß zu verringern. Reduzierte Reibung schadet der Leistung nicht, da die Patrone immer noch gedreht wird, gibt es nur weniger Reibung auf der Patrone. Stellit ist ein berühmtes Beispiel
@John Ich denke, es ist eine Frage des Grades. Eine reibungsfreie Mündung würde die Runde überhaupt nicht drehen. Es ist ein Balanceakt zwischen konkurrierenden Prioritäten, sodass die Reduzierung eines Parameters sowohl gute als auch schlechte Auswirkungen haben wird.
Sie haben aufgehört, den Lauf zu wechseln – die meisten Maschinengewehre werden für diesen ausdrücklichen Zweck mit zusätzlichen Läufen ausgestattet. Ich erinnere mich nicht an die Einzelheiten, aber es ist nach dem Motto "voll zyklisch für 1 Minute, Fass wechseln, abkühlen lassen".
Außerdem gibt es Kugeln in vielen verschiedenen Geschmacksrichtungen – einige sind mit einem Kupfermantel mit einem Stahlkern überzogen: en.wikipedia.org/wiki/Armor-piercing_bullet
Reibung hat nichts damit zu tun, wie das Drallziehen wirkt, es kommt auf die Steifigkeit des äußersten Materials an, aus dem das Projektil besteht. Traditionelle Züge schnitzen buchstäblich in diese Jacke, und moderne polygonale Züge (wie sie beispielsweise in Glock-Handfeuerwaffen zu finden sind) verformen sie. Beide Ansätze funktionieren einwandfrei, selbst wenn zwischen Lauf und Projektil genau keine Reibung besteht, vorausgesetzt, der Mantel hat eine ausreichende Steifigkeit.
Um allgemein über die Vorteile der Verringerung der Bohrungsreibung zu sprechen (was meiner Meinung nach in dieser Frage speziell gefragt wird): Das US-Militär testete die Theorie der Verringerung des Luftwiderstands, indem es die Bohrung einer Remington 700 5R Mil-Spec polierte, die in 300 Winchester Magnum gekammert war. Das Polieren der Gewehrbohrung erhöhte tatsächlich den resultierenden Luftwiderstand der Kugeln. Abgesehen von der Drehung scheint es, dass eine "sauberere" Patrone schlechtere ballistische Eigenschaften hat als eine gut getroffene; Reibung hilft beim Scoring.

Druckgaskühler.

Ich dachte an Kühler für das Geschützrohr, aber die sind anscheinend fertig.

Besser: eine Flasche Druckluft! Beim Ablassen des Drucks nimmt das expandierende Gas Wärme aus der Umgebung auf, weshalb diese Druckluft-Bootshörner so kalt werden.

Ihre zukünftigen Soldaten haben einen großen Druckluftbehälter. Es läuft durch den Lauf, wenn die Waffe in Gebrauch ist, absorbiert Wärme und tritt dann vorne aus.

"Aber wa!" sagen die Kommentare. "Komprimiertes Gas ist schwer!". Die verdammte Waffe ist schwer, genauso wie die ganze Munition. Eine weitere schwere Sache für die Fahrt wird kein Deal-Killer sein.

Auch wenn das Fass nach Gebrauch raucht, geht der Rauch nach unten, weil es kalt ist.

Druckgas zu klären ist im Allgemeinen nicht allzu schwer, aber Behälter, die stark genug sind, um Druckgas aufzunehmen, sind sehr schwer. Wenn Sie tauchen, wissen Sie, dass Ihr Lufttank beim Aussteigen genauso schwer ist wie beim Einsteigen (bis auf einen sehr kleinen Spielraum). Und wenn wir eine solche Lösung verwenden, gibt es dann einen Grund, komprimiertes Gas anstelle von so etwas wie flüssigem Stickstoff zu verwenden?
@Kevin - Sie könnten absolut einen Dewar mit flüssigem Stickstoff tragen und daraus noch mehr Kühlung herausholen als mit Ihrem komprimierten Gas. Ich dachte, Druckgastanks könnten vor Ort wieder unter Druck gesetzt werden.
Das Problem beim Wiederauffüllen im Feld ist, dass man dann eine Stromquelle benötigt, entweder Gas oder Strom, was bedeutet, dass man noch mehr Ausrüstung mitnehmen muss, an diesem Punkt dachte ich, es wäre einfacher, zusätzlichen flüssigen Stickstoff mitzunehmen
@Kevin Resupply ist im Allgemeinen ein Problem mit Projektilschusswaffen. Sie verbrauchen Munition und müssen mehr bekommen. Daher erscheint eine zusätzliche Nachspeisung entweder mit Druckgas oder flüssigem N2 nicht unplausibel.

Wir sind schon da :-)

https://en.wikipedia.org/wiki/Muzzle_velocity

... Die Mündungsgeschwindigkeiten von Schusswaffen reichen von ungefähr 120 m / s (390 ft / s) bis 370 m / s (1.200 ft / s) bei Schwarzpulvermusketen bis zu mehr als 1.200 m / s (3.900 ft / s) in der Moderne Gewehre mit Hochgeschwindigkeitspatronen wie die .220 Swift und .204 Ruger, ...

Dies ist eher ein Kommentar als eine Antwort, aber eine gute.

Beschichten Sie die Kugeln (das Projektil selbst) mit Molybdändisulfid, bevor sie in das Gehäuse eingesetzt werden. Dies wird in einigen Anwendungen verwendet, um den Arbeitszyklus in Automatik und dergleichen zu erhöhen. Es ist jedoch keine extrem haltbare Beschichtung; Wenn Sie ein paar Patronen lose in einer Tasche haben, wird die Beschichtung abgekratzt.
Meine 2¢

Die Schmierung des Geschosses in der einen oder anderen Form war die Lösung dafür, seit gepatchte runde Kugeln durch ungepatchte konische Geschosse ersetzt wurden. Fett, Molybdändisulfid, Mäntel, Pulverbeschichtung, alles das gleiche Ergebnis: härter als das Blei, um das Abstreifen zu reduzieren, und geringere Reibung als Vollhartmetall (Mantel sind vergoldetes Metall, das leichter gleitet als reines Kupfer oder härteres Messing.
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