Rückstoßfreies Geschütz

mini|Rückstoßfreies Geschütz M40, Kaliber 106 mm. Mündung rechts mini|US-Soldat mit einer FFV Carl Gustaf

Ein rückstoßfreies Geschütz ist eine militärische Waffe, bei der der Rückstoß ausgeglichen oder stark vermindert wird in unterschiedlichen Kalibern; von der leichten Schulterwaffe über lafettierte Geschütze mit Bedienmannschaft bis hin zu Geschützen auf Selbstfahrlafetten.David Miller, Christopher F. Foss: Modern Land Combat, Verlag Portland House, 1987, ISBN 0-517-63854-1, S. 36–37 Abzugrenzen sind die rückstoßfreien Geschütze von Startgeräten für Raketen.

Prinzip Bei den meisten konventionellen Schusswaffen ist das hintere Rohrende mit dem Verschluss verschlossen. Nach dem Zünden der Treibladung dehnen sich die Verbrennungsgase aus und treiben das Projektil voran. Dabei erhält es – gemäß dem Satz der Impulserhaltung – durch die Gegenreaktion zur Geschossbeschleunigung einen Bewegungsimpuls. Je größer die Masse des Projektils und je größer die Mündungsgeschwindigkeit, desto größer der Rückstoß. Zwar gibt es mit Mündungsbremsen oder dem hydraulischen Rohrrücklauf konstruktive Mittel, um den Rückstoß zu vermindern, trotzdem muss die Lafette schwer genug sein bzw. der Schütze muss den Rückstoß abfangen können.

Die Grundidee bei einem rückstoßfreien Geschütz ist es, eine Impulsgleichheit zu erreichen, so dass der Bewegungsimpuls des Geschosses aufgehoben wird.Thomas Enke: Grundlagen der Waffen- und Munitionstechnik. Verlag Walhalla Fachverlag, 2020, ISBN 978-3-8029-5227-2, S. 169–173Raimund Germershausen und E. Melchior: "Innere Ballistik"in: Waffentechnisches Taschenbuch. 3. Auflage, Rheinmetall, Düsseldorf 1977. S. 108–109

Gegenmasseimpuls Ein Impuls ist das Produkt aus der Masse des Körpers und seiner Geschwindigkeit. Gemäß dem Impulserhaltungssatz kann der Impuls des beschleunigten Geschosses durch einen Gegenimpuls in der gegensätzlichen Richtung ausgeglichen werden:

Bei Waffen, die auf diese Weise arbeiten, hat das Rohr einen konstant gleichen Innendurchmesser und ist an beiden Enden offen. Somit ist sichergestellt, dass die Explosion der Treibladung sich nur in zwei Richtungen ausbreiten kann.

Zusätzliche Gegenmasse mini|Prinzip zusätzliche Gegenmasse Bei diesem Prinzip befindet sich in der Patrone die Treibladung zwischen dem Geschoss und der Gegenmasse. Beim Abschuss wird das Geschoss nach vorne und die Gegenmasse nach hinten beschleunigt. Grundsätzlich eignen sich für die Gegenmasse schwere Materialien, die sich hinter dem Schützen schnell zerstäuben. Genutzt werden z. B. Eisenpulver und neuerdings Kunststoffkugeln.

Das Prinzip wird auch „Davis-Kanone“ nach dem Erfinder Cleland Davis genannt.Donald E. Carlucci, Sidney S. Jacobson: "Ballistics: Theory and Design of Guns and Ammunition", Ausgabe 3, CRC Press, 2018, ISBN 978-1-351-67867-4, S. 198-199

Um mit einer Gegenmassekanone die gleiche Leistung wie bei einem konventionellen Geschütz zu erzielen, muss das Gegengewicht das gleiche Gewicht haben wie das Projektil und die Treibladung muss doppelt so groß sein.Wendy Horobin(Hrsg.): "How it Works: Science and Technology", Band 11, Marshall Cavendish, 2003, ISBN 978-0-7614-7325-1, S. 1486

Gegenmasse aus Verbrennungsgasen mini|Prinzip Gegenmasse aus Verbrennungsgasen Um einen Gegenmasseimpuls zu erzeugen, muss man nicht unbedingt eine zusätzliche Gegenmasse in die Patrone einbringen. Die Treibladungsgase haben auch selbst eine Masse. Um einen genügend großen Gegenmasseimpuls aus den Verbrennungsgasen zu erreichen, muss es genügend schnell nach hinten beschleunigtes Verbrennungsgas geben. Dann ist genug Druck im Lauf vorhanden, um das Projektil zu beschleunigen. Es werden sehr schnell verbrennende Treibladungen wie feinkörniges Schwarzpulver verwendet. Jedoch erzeugen große und schnell verbrennende Treibladungen auch einen hohen Druck im Lauf. Das Material des Laufs muss dann dick genug sein, um dem Druck standzuhalten, was das Gewicht der Waffe erhöhen würde. Mit einer geringen Menge Treibladung lassen sich aber nur geringe Mündungsgeschwindigkeiten erreichen, was den Einsatz dieses Prinzips in einer Waffe limitiert. So hatte die frühe Panzerfaust, welche nach diesem Prinzip funktioniert, nur einer Reichweite von 30 Metern.

Die Leistung solcher Waffen lässt sich aber trotzdem steigern, indem Treibladung im Rohr verteilt wird. Die Treibladungen werden zeitversetzt gezündet und der Gasdruck bleibt unter einem sicherheitskritischen Niveau. Die spätere Panzerfaust hatte eine Zusatzladung etwa in der Mitte des Rohrs. Die sowjetische RPG-2 enthält sogar sechs Treibladungsportionen, welche eine Doppelaufgabe übernehmen, im noch ungezündeten Festzustand fungieren sie als bewegte Gegenmasse, um Millisekunden später im gezündeten Zustand sich dem Feuerstrahl anzuschließen.

Lavaldüse mini|Prinzip Düsenkanone mini|Prinzip Kromuskit Das Prinzip mit der Lavaldüse ist ein Mittelweg zwischen dem konventionellen, durch einen Verschluss vollständig verschlossenen Rohr und dem vollständig offenen Rohr mit konstantem Querschnitt. Die Lavaldüse ist eine besonders geformte Verengung des Rohrquerschnitts.

Die Verbrennungsgase werden vor der Düse gestaut und dienen so als fluidmechanische Abstützung für die Beschleunigung des Geschosses nach vorne. Durch diese fluidmechanische Abstützung wirkt eine nach hinten gerichtete Kraft auf das Rohr. Gleichzeitig werden die Verbrennungsgase nach der Düse auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Wie bei einem Rückstoßantrieb wirkt auf das Rohr eine Kraft, die den Geschossrückstoß aufhebt. Allerdings muss die Patrone deutlich mehr Treibladung enthalten. Nur etwa 20 % der Verbrennungsgase entfallen auf die Beschleunigung des Geschosses, der Rest wird für die Aufhebung des Rückstoßes verwendet.

Manchmal wird in der Literatur die Venturi-Düse erwähnt, aber weil hier Überschallvorgänge stattfinden, handelt es sich korrekterweise um die Lavaldüse. Häufig wird die Waffe nicht komplett rückstoßfrei, sondern rückstoßarm konzipiert, und zwar so, dass der Restrückstoß von der Lafette oder dem Schützen gut aufgenommen werden kann. Im Vergleich zu dem Gegenmasseprinzp ist die Munition leichter.

Düsenkanone Bei der Düsenkanone befindet sich die eine zentrale Lavaldüse hinter der Patrone. Sie ist in der Regel in den Verschluss integriert und kann zum Laden weggeklappt werden. Der Patronenboden besteht aus einer Dämmscheibe. Beim Abschuss bricht die Dämmscheibe, sobald ein gewisser Druck aufgebaut ist. Die Verbrennungsgase strömen in die enger werdende Düse und werden dadurch auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt.

Kromuskit Bei dem System Kromuskit (benannt nach den Amerikanern Kroegerund und Musser, wobei der Erfinder eigentlich der Brite Dennistoun Burney war) ist der Patronenboden massiv, die Hülse hat aber seitlich viele Löcher. Diese sind mit einem brennbaren, leichten Material verschlossen, damit das Treibladungspulver in der Hülse bleibt. Die in die Waffe geladene Patrone ist umgeben von einer ringförmigen Kammer. Beim Abschuss strömen Verbrennungsgase seitlich aus den Öffnungen der Hülse in die ringförmige Kammer. Hier stauen sich die Verbrennungsgase, werden dadurch auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und strömen dann durch ringförmig angeordnete Düsenöffnungen heraus.Olcer, Lévin: Recoilless Rifle Weapon Systems, S. "9-5"

Nachteile mini|Sowjetische SPG-9 auf Geländewagen; man beachte den aufgewirbelten Staub und die offensichtlich hohe Lautstärke Trotz einiger Vorteile gegenüber konventionellen Geschützen haben rückstoßfreie Geschütze einige Nachteile: Der Bereich hinter der Waffe ist wegen herausströmender Verbrennungsgase und/oder der herausgeschleuderter Gegenmasse gefährlich für Personen. Immer wieder kommt es auch in Friedenszeiten bei Übungen zu tödlichen Unfällen.Jellinghaus, K., Scherer, C., Stauffer, E. et al.: Deadly injuries through recoilless anti-tank weapons while military shooting practice—two case studies from Germany and Switzerland, International Journal of Legal Medicine Volume 134, S. 2199–2204 (2020). Die Waffen können nicht bzw. nur bedingt aus beengten Räumen abgeschossen werden. Ein feuerndes Geschütz ist durch die Verbrennungsgase und eventuell den aufgewirbelten Staub leichter zu entdecken. Die Patronen sind größer und wiegen mehr. Es wird mehr Treibladung und ggf. eine Gegenmasse benötigt. In der Regel sind die Geschütze nicht für längeres anhaltendes Feuer konstruiert. Sie sind ausgelegt, möglichst leicht zu sein, haben somit eine geringere Wärmekapazität und überhitzen schneller. Der Schalldruckpegel ist für das Bedienpersonal sehr hoch.Olcer, Lévin: Recoilless Rifle Weapon Systems, S. "9-15", "9-23"

Geschichte

mini|Davis-Kanone am Flugboot, um 1918 mini|Sowjetisches BPK-76 aus der Zwischenkriegszeit

Vor dem Zweiten Weltkrieg

Schon früh hat man sich mit der Idee einer Gegenmassekanone beschäftigt. Einer der ersten bekannten Entwürfe stammt von Leonardo Da Vinci (1452–1519).Olcer, Lévin: Recoilless Rifle Weapon Systems, S. "1-3".

Bereits kurz vor dem Ersten Weltkrieg entwickelte Cleland Davis bei der US-Marine die Davis’sche Gegenmassekanone. Die Treibladung wurde zwischen zwei Rohren eingebracht. In einem befand sich das eigentliche Geschoss, im anderen eine zum Geschoss gewichtsmäßig gleiche Gegenmasse, hergestellt aus einem Gemisch aus Fett und Flintenschrot. Die Motivation für die Entwicklung dieser Waffe war die militärische Nutzung als Flugzeugbewaffnung. Eine rückstoßfreie Waffe war naheliegend, weil die damals neuen Flugzeuge leicht und fragil waren. Tatsächlich wurden die Kanonen nur in einem sehr begrenzten Umfang als Flugzeugbewaffnung operativ eingesetzt.George M. Chinn: The Machine Gun: History, Evolution, and Development of Manual, Automatic, and Airborne Repeating Weapons, Department of the Navy, 1951 S. 495–499 Die Wirkung der Munition im Ziel war nicht zufriedenstellend. Varianten mit kleineren Kalibern waren zu wirkungsschwach, Varianten mit größerem Kaliber waren zu groß für die damaligen Flugzeuge.Norman Friedman: Naval Weapons of World War One. Verlag Seaforth Publishing, 2011, ISBN 978-1-84832-100-7, S. 120, 194–196 (books.google.de). Das Rohr der Waffe war mit bis zu 3 m unhandlich lang. Schließlich machten bessere Fliegerbomben und deren Abwurfsysteme die Davis-Kanone obsolet.Rob Langham: Bloody Paralyser: The Giant Handley Page Bombers of the First World War, Verlag Fonthill Media, 2017 S. 51–52

1921 patentierte der Brite Charles J. Cooke einen Entwurf für ein rückstoßfreies Geschütz ohne Gegenmasse. Es wurde aber nicht realisiert.Olcer, Lévin: Recoilless Rifle Weapon Systems, S. "1-3".

Der russische Mathematiker Dmitri Pawlowitsch Rjabuschinski legte noch vor den Wirren der Februarrevolution 1917 die theoretischen Grundlagen für rückstoßfreie Geschütze ohne Gegenmasse fest. In der Zwischenkriegszeit baute Leonid Wassiljewitsch Kurtschewski auf dieser Arbeit auf und entwickelte die ersten rückstoßfreien Geschütze mit einer Lavaldüse.Olcer, Lévin: Recoilless Rifle Weapon Systems, S. "1-3". Nur das 76-mm BPK-76 sowie ein Geschütz als Flugzeugbewaffnung erreichten in den 1930er Jahren die Einsatzreife. Die Geschütze waren jedoch unzuverlässig und hatten eine zu geringe Mündungsgeschwindigkeit.Peter G. Dancey: Soviet Aircraft Industry. Fonthill Media, 2017, ISBN 978-1-78155-289-6, S. 87 Kurtschewski und seine Unterstützer wollten eigentlich eine Umbewaffnung von konventionellen auf rückstoßfreie Geschütze erreichen und überschätzten sich dabei. Als Folge wurden bis Mitte 1941 alle rückstoßfreien Geschütze aus den sowjetischen Streitkräften ausgesondert. Das rückstoßfreie Prinzip war in der Sowjetunion derart diskreditiert, dass in den Folgejahren keine weitere Entwicklung stattfand.Leonid Kurchevsky – Dynamo-Reactive Gun DRP in: GlobalSecurity.org Nur zu Beginn des Fortsetzungskrieges 1941 wurde die Waffe von der Sowjetunion in geringem Umfang eingesetzt.Olcer, Lévin: Recoilless Rifle Weapon Systems, S. "1-3".

Zweiter Weltkrieg