Terugslag (vuurwapens)

Voor krachtigere kogels dan veilig kunnen worden gebruikt bij eenvoudige terugslag, of om een lichter mechanisme te verkrijgen dan het eenvoudige formaat kan bieden, is het alternatief voor API een systeem van vertraagde of vertraagde terugslag, waarbij de grendel nooit volledig wordt vergrendeld, maar aanvankelijk op zijn plaats wordt gehouden, waardoor de patroon in de kamer wordt afgesloten door de mechanische weerstand van een van de verschillende ontwerpen van vertragingsmechanisme. Net als bij de weerstand van het momentum bij API, duurt het een fractie van een seconde voordat de drijfgassen dit overwinnen en de patroon en de grendel naar achteren beginnen te bewegen; deze zeer korte vertraging is voldoende voor de kogel om de loop te verlaten en voor de interne druk in de loop om tot een veilig niveau te dalen. De grendel en de patroon worden dan naar achteren geduwd door de resterende gasdruk.

Omwille van de hoge druk hebben geweerkaliber vuurwapens met vertraagde terugslag, zoals de FAMAS en de G3, meestal een geribbelde kamer om de terugtrekking te vergemakkelijken. Hieronder staan verschillende vormen van vertraagde-terugslag-acties:

Roller-delayedEdit

Roller-delayed blowback-operated breech for automatic weapons

Een schematische voorstelling van het G3 roller-vertraagde terugslagmechanisme

Uitsnede van de kamer met gasontlastingsgaten (links) en de rol-vertraagde werking van het G3 aanvalsgeweer

Een schema van het rol-vertraagde terugslagmechanisme dat wordt gebruikt in het MP5 machinepistool. Dit systeem vond zijn oorsprong in het laat-oorlogse StG 45(M) aanvalsgeweer prototype.

Roller-delayed blowback werd voor het eerst gebruikt in Mauser’s Gerät 06H prototype. De terugslag met rolvertraging verschilt van de terugslag met rolvergrendeling zoals bij de MG 42 en de gasgestuurde terugslag met rolvergrendeling zoals bij de Gerät 03 en Gerät 06. In tegenstelling tot de MG 42 is bij de terugslag met rolvergrendeling de loop vast en schiet deze niet terug, en in tegenstelling tot de Gerät 03 en Gerät 06 en de StG 44, ontbreekt bij de terugslag met rolvergrendeling een gaszuiger. Deze weglatingen dragen bij tot een relatief lichte constructie, doordat het aantal benodigde onderdelen en de hoeveelheid bewerkingen die nodig zijn om een geweer te produceren, aanzienlijk worden beperkt. Wanneer de kop van de grendel naar achteren wordt gedreven, worden de rollen aan de zijkanten van de grendel naar binnen gedrukt tegen een conische verlenging van de drager van de grendel. Hierdoor wordt de drager met een veel grotere snelheid naar achteren gedrukt en wordt de beweging van de kop van de grendel vertraagd. Het belangrijkste voordeel van de rolvertraagde terugslag is de eenvoud van het ontwerp in vergelijking met gas- of terugslagwerking.

De rolvertraagde terugslag actie werd gepatenteerd door Mausers Wilhelm Stähle en Ludwig Vorgrimler. Hoewel het eenvoudig leek, was de ontwikkeling ervan tijdens de Tweede Wereldoorlog een harde technische en persoonlijke inspanning, omdat Duitse ingenieurs, wiskundigen en andere wetenschappers moesten samenwerken op een like-it-or-not basis onder leiding van Ott-Helmuth von Lossnitzer, de directeur van Mauser Werke’s Weapons Research Institute en Weapons Development Group. Experimenten toonden aan dat vuurwapens met vertraagde terugslag een stuiterende grendel vertoonden wanneer de grendel met een extreme snelheid van ongeveer 20 m/s (66 ft/s) openging tijdens automatisch vuur. Om het stuiteren van de grendel tegen te gaan, moest de perfecte hoekkeuze op de neus van de grendelkop worden gevonden om de openingssnelheid van de grendel aanzienlijk te verminderen. Het probleem van de extreem hoge draaisnelheden van de grendels werd niet met vallen en opstaan opgelost. De wiskundige Dr. Karl Maier maakte een analyse van de onderdelen en samenstellingen in het ontwikkelingsproject. In december 1943 kwam Maier met een vergelijking die de ingenieurs gebruikten om de hoeken in de ontvanger te veranderen in 45° en 27° op het sluitstuk ten opzichte van de lengteas, waardoor het probleem van het stuiteren van de grendel werd verminderd. Met deze hoeken werd de geometrische overbrengingsverhouding van de grendeldrager ten opzichte van de schietkop 3:1, zodat de achterste grendeldrager gedwongen werd 3 keer sneller te bewegen dan de schietkop. De achterwaartse krachten op de grendeldrager en de ontvanger waren 2:1. De kracht en impuls die op de ontvanger wordt overgebracht, neemt toe met de kracht en impuls die op de grendeldrager wordt overgebracht. Het zwaarder maken van de grendeldrager vermindert de terugslagsnelheid. Voor Mausers StG 45(M) project ging Maier uit van een 120 g (4.2 oz) boutkop en een 360 g (12.7 oz) boutdrager (1 op 3 verhouding). In het prototype van het StG 45 (M) aanvalsgeweer waren 18 gasontlastingsgaten in de lengterichting van de kamerwand uitgesneden om de opgeblazen patroonhuls bij het uittrekken uit de kamerwand te helpen. Het uitfrezen van het uiteinde van de kamer zorgt voor drukvereffening tussen het voorste buitenoppervlak van de patroonhuls en het inwendige ervan en zorgt zo voor extractie zonder dat de huls scheurt, waardoor extractie gemakkelijker en betrouwbaarder wordt. In 1944 toonden andere Duitse bedrijven zoals Großfuß, Rheinmetall en Haenel belangstelling voor de ontwikkeling van handvuurwapens met vertraagde terugslag. Großfuß werkte aan een MG 45 machinegeweer voor algemeen gebruik, dat net als de StG 45 (M) tegen het einde van de Tweede Wereldoorlog niet verder was gekomen dan het prototype-stadium.

Na de Tweede Wereldoorlog perfectioneerden de voormalige Mauser technici Ludwig Vorgrimler en Theodor Löffler het mechanisme tussen 1946 en 1950, terwijl ze werkten voor de Franse fabrikant van handvuurwapens Centre d’Etudes et d’Armament de Mulhouse (CEAM). In 1950 werd Ludwig Vorgrimler aangeworven om voor CETME in Spanje te gaan werken. Het eerste productiegeweer op ware grootte dat gebruik maakte van een rolvertraging was het Spaanse CETME gevechtsgeweer, op de voet gevolgd door de Zwitserse SIG SG 510 en de op CETME Model B gebaseerde Heckler & Koch G3. De grendel van de G3 is voorzien van een antistuitmechanisme dat voorkomt dat de grendel van het kulasoppervlak van de loop stuitert. De “vergrendelingshendel” van de G3 is een veerbelaste klauw die op de drager van de grendel is gemonteerd en die de kop van de grendel vastgrijpt wanneer de groep van de drager van de grendel in de lade gaat. De hefboom klikt in wezen met wrijving op zijn plaats en biedt voldoende weerstand bij het opnieuw openen, zodat de drager van de grendel niet terugveert. Vanwege de relatief geringe stuwkracht van de grendel bij pistoolpatronen heeft Heckler & Koch het anti-terugslag mechanisme niet toegepast bij hun “roller-delayed blowback” (vertraagde terugslag) vuurwapens voor pistoolpatronen. Heckler & Koch’s MP5 machinepistool is het meest voorkomende wapen dat wereldwijd nog in gebruik is met dit systeem. De Heckler & Koch P9 semi-automatisch pistool, CETME Ameli licht machinegeweer en Heckler & Koch HK21 machinegeweer voor algemene doeleinden maken er ook gebruik van.

Roller-delayed blowback wapens zijn munitie-specifiek, omdat ze niet beschikken over een verstelbare gaspoort of klep om het wapen aan te passen aan verschillende stuwstof en projectiel specifieke druk gedrag. Hun betrouwbare werking wordt beperkt door specifieke munitie- en wapenparameters, zoals kogelgewicht, stuwstoflading, lengte van de loop en mate van slijtage. Op het moment van de ontsteking van de patroon moet de kamer afgesloten zijn en blijven, totdat de kogel de loop heeft verlaten en de gasdruk in de loop tot een veilig niveau is gedaald, voordat het zegel wordt verbroken en de kamer begint te openen. Voor het verkrijgen van goed en veilig functionerende parameters bieden fabrikanten van bandbreedtewapens een verscheidenheid van sluitstukken met verschillende massa en schouderhoeken en cilindrische rollen met verschillende diameters. De hoeken zijn kritisch en bepalen de ontgrendeling timing en gas drukval beheer als de vergrendeling stuk werkt in unisono met de bout hoofd drager. De breedte van de grendelopening bepaalt de kopruimte en dus de juiste plaatsing van de patronen in de (gesloten) kamer. Door slijtage zal de boutspleet tussen het sluitstuk en de drager van de kogelkop naar verwachting geleidelijk toenemen. Deze kan worden bepaald en gecontroleerd door een voelermaatmeting en kan worden veranderd door de cilinderrollen te vervangen door rollen met een andere diameter. Door rollen met een grotere diameter te installeren, wordt de boutspleet groter en wordt het sluitstuk naar voren gedrukt. Het installeren van rollers met een kleinere diameter resulteert in het omgekeerde effect.

Hendel-vertraagdEdit

Een schema van het hefboom-vertraagde terugslagmechanisme dat wordt gebruikt in het FAMAS aanvalsgeweer.

Hendelvertraagde terugslag maakt gebruik van hefboomwerking om de grendel in een mechanisch nadelige positie te brengen, waardoor het openen van het stuitgat wordt vertraagd. Wanneer de patroon tegen de voorkant van de grendel drukt, verplaatst de hefboom de grendeldrager versneld naar achteren ten opzichte van de lichte grendel. De hefboomwerking kan worden uitgeoefend met een speciaal onderdeel of door schuine oppervlakken die op elkaar inwerken. Deze hefboomwerking verhoogt de weerstand aanzienlijk en vertraagt de beweging van de lichte grendel. De betrouwbare werking van hefboom-vertraagde terugslagwapens wordt beperkt door specifieke munitie- en wapenparameters zoals kogelgewicht, stuwstoflading, lengte van de loop en mate van slijtage. John Pedersen patenteerde een van de eerste bekende ontwerpen voor een hefboom-vertragingssysteem. Het mechanisme werd ook gebruikt door de Hongaarse wapenontwerper Pál Király in de jaren 1910 en 1930 en gebruikt in de Danuvia 39M en 43M machinepistolen voor het Hongaarse leger. Na de Tweede Wereldoorlog vestigde Király zich in de Dominicaanse Republiek en ontwikkelde de Cristóbal Carbine (of Király-Cristóbal Carbine). Andere wapens die dit systeem gebruiken zijn de Hogue Avenger en Benelli B76 pistolen, het FNAB-43 machinepistool, de TKB-517, VAHAN en FAMAS aanvalsgeweren, de Sterling 7.62 en AVB-7.62 gevechtsgeweren/lichte mitrailleurs, en het AA-52 machinegeweer voor algemeen gebruik.

Gas-vertraagde terugslag moet niet verward worden met gas-werking. De grendel is nooit vergrendeld, en wordt dus naar achteren geduwd door de expanderende drijfgassen, zoals in andere terugslag-gebaseerde ontwerpen. De drijfgassen worden echter uit de loop geblazen in een cilinder met een zuiger die het openen van de grendel vertraagt. Het werd gebruikt door sommige Duitse ontwerpen uit de Tweede Wereldoorlog voor de 7,92×33mm Kurz-patroon, waaronder het Volkssturmgewehr-geweer (met weinig doeltreffendheid) en de Grossfuss Sturmgewehr (met iets meer doeltreffendheid), en na de oorlog door de Heckler & Koch P7, Walther CCP, Steyr GB en M-77B pistolen.

Kamer-ring vertraagdEdit

Wanneer een patroon wordt afgevuurd, zet de huls uit om de zijkanten van de kamer af te dichten. Deze afdichting voorkomt dat gas onder hoge druk ontsnapt in de actie van het pistool. Omdat een conventionele kamer is iets oversized, zal een ongevuurde patroon vrij binnenkomen. In een vuurwapen met kamerringvertraging is de kamer in alle opzichten conventioneel, met uitzondering van een holle ring binnen de kamerwand. Wanneer de patroon wordt afgevuurd, zet de huls uit in deze ring en duwt de voorkant van de grendel naar achteren. Terwijl de huls naar achteren beweegt, vernauwt deze ring het geëxpandeerde deel van de huls. De energie die nodig is om de wanden van de huls samen te drukken, vertraagt de achterwaartse beweging van de huls en de geleider, waardoor de benodigde massa wordt verminderd. Het eerste bekende gebruik van het systeem was op het pistool van Fritz Mann in 1920 en later op het High Standard Corp model T3 experimentele pistool ontwikkeld door Ott-Helmuth von Lossnitzer terwijl hij werkte voor High Standard. Andere vuurwapens die gebruik maakten van dit systeem waren het LWS Seecamp pistool, de AMT Automag II, en het Kimball .30 Carbine pistool. De SIG SG 510 geweer familie heeft een kamer ring in de buurt van de schouder die wordt gebruikt om te voorkomen dat de grendel stuitert in plaats van een vertragingselement.

Aarzeling vergrendeldEdit

John Pedersen’s gepatenteerde systeem bevat een kulasblok onafhankelijk van de schuif of de grendel drager. In batterij toestand rust het kulasblok iets voor de vergrendelingsschouder in het frame van het vuurwapen. Wanneer de patroon wordt afgevuurd, bewegen de patroonhouder, de grendel en de slede samen een korte afstand totdat het kulasblok de sluitschouder raakt en tot stilstand komt. De schuif gaat verder naar achteren met het momentum dat hij in de beginfase heeft verkregen, terwijl het kulasblok vergrendeld blijft. Hierdoor kan de druk in de kamer dalen tot een veilig niveau zodra de kogel de loop verlaat. De voortdurende beweging van de schuif tilt het kulasblok op uit zijn uitsparing en trekt het naar achteren, waardoor de afvuurcyclus wordt voortgezet. Het Pedersen Remington Model 51 pistool, het SIG MKMO machinepistool en het R51 pistool zijn de enige productie vuurwapens die dit ontwerp hebben gebruikt.

Vliegwiel vertraagde terugslagEdit

Vliegwielvertraagde terugslag is een techniek waarbij de grendel tijdens het afvuren vertraagd wordt geopend door de rotatietraagheid van een vliegwiel. Dit wordt aangedreven door een tandheugel en rondsel op de drager van de grendel. De Barnitzke, Kazachok SMG, MGD PM-9 maken gebruik van deze techniek. Een ander voorbeeld zou het 3d-geprinte geweer zijn dat door Evan Jones wordt ontwikkeld.

Toggle-delayedEdit

Werking van het Schwarzlose machinegeweer.

Afbeelding uit Pedersen-octrooi dat het terugslagmechanisme met kniehefboom beschrijft zoals gebruikt in zijn geweer

In terugslagvuurwapens met kniehefboom moet de achterwaartse beweging van het kulasblok een aanzienlijke mechanische hefboom overwinnen. De grendel scharniert in het midden, staat stil aan het achtereind en is bijna recht in rust. Als het kulas onder terugslagkracht naar achteren beweegt, beweegt het scharniergewricht naar boven. Het nadeel van de hefboomwerking weerhoudt het kulas ervan te openen totdat de kogel de loop heeft verlaten en de druk tot een veilig niveau is gedaald. Dit mechanisme werd gebruikt op het Pedersen geweer en het Schwarzlose MG M.07/12 machinegeweer.

Afwijkende asverplaatsing van de grendelEdit

John Browning ontwikkelde deze eenvoudige methode waarbij de as van de grendelverplaatsing niet in lijn lag met die van de boring. Het resultaat was dat een kleine achterwaartse beweging van de grendel ten opzichte van de as van de boring een grotere beweging langs de as van de grendelbeweging vereiste, waardoor in wezen de weerstand van de grendel werd vergroot zonder de massa ervan te vergroten. Het Franse MAS-38 machinepistool van 1938 gebruikt een grendel waarvan de terugslag een hoek maakt met de loop. De Jatimatic en de KRISS Vector gebruiken aangepaste versies van dit concept.

Radiaal-vertraagdEdit

CMMG introduceerde in 2017 het Mk 45 Guard geweer waarin een radiaal-vertraging is opgenomen. Dit systeem maakt gebruik van de rotatie van de boutkop om de boutdrager van een AR-15 patroongeweer te versnellen. De grendelnokken van de grendel zijn aangepast om hoeken van 120° op te nemen die de grendel roteren terwijl deze naar achteren beweegt onder conventionele terugslagkracht. Terwijl de grendel 22,5° draait, moet hij de drager van de grendel naar achteren versnellen door een aangepaste nokboutopening met een hoek van 50°. Deze versnelling versterkt de effectieve massa van de drager van de grendel, waardoor de snelheid van de kop van de grendel wordt vertraagd. Door deze vertraging kan de druk afnemen voordat de kogel wordt uitgetrokken, zonder dat dit ten koste gaat van een zwaardere loopwagen. Het systeem is vergelijkbaar met rol- en hefboom-vertraagde terugslag in die zin dat het gebruik maakt van de massa van de grendeldrager die sneller beweegt dan de grendelkop om het openen van de actie te vertragen. Het ontwerp wordt beschreven in U.S. Patent 10,436,530.

Schroef-vertraagdEdit

Voor het eerst gebruikt op de Mannlicher Model 1893 automatisch geweer, de bout in schroef-vertraagde terugslag maakt gebruik van een draai bout die werd vertraagd door schuine onderbroken draden vertraagd met een kwart draai om te ontgrendelen. John T. Thompson ontwierp rond 1920 een automatisch geweer dat volgens een soortgelijk principe werkte en diende het in voor proeven met het Amerikaanse leger. Dit geweer, dat meerdere malen werd ingediend, concurreerde zonder succes tegen het Pedersen-geweer en het Garand-geweer met primeraandrijving in vroege proeven ter vervanging van het M1903 Springfield-geweer. Deze verrichting is een van de eenvoudigste vormen van vertraagde terugslag, maar tenzij de munitie gesmeerd is of een gecanneleerde kamer gebruikt, kan de terugslag vluchtig zijn, vooral bij gebruik van geweerkogels van volle lengte. De grendel moet ten minste 90° worden gedraaid om gescheurde patronen te voorkomen. Een andere vorm van deze werking, waarbij een schroef met spiraal wordt gebruikt om de achterwaartse beweging te vertragen, was het Salvator-Dormus M1893 machinegeweer en later het prototype Kalashnikov Model 1942 machinepistool in 1942 en de Fox Wasp karabijn.