Die Hülsenschulter - JASW

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Die Hülsenschulter

Munitionstechnik

Definition
Patronen, die aufgrund ihres Pulvervolumens einen größeren Durchmesser als den des verwendeten Geschosses aufweisen (also keine zylindrische Form bis zum Hülsenmund) müssen einen Übergangsbereich aufweisen. Dies wird bis auf wenige Ausnahmen (z.B. 2fach-Konus oder Doppelradiusschulter) durch einen Kegelstumpf, der Hülsenschulter, erreicht.   

Nach dem Maßblatt für Handfeuerwaffen und Munition des BMDI wird dieser Winkel aus dem äußeren, vorderen Durchmesser P2 und dem äußeren, hinteren Halsdurchmesser H1 angegeben. Allerdings beziehen sich die Angaben der Fachliteratur meistens auf den halben Gesamtwinkel, d.h. eine Flanke der Schulter.

Der Verschlussabstand, d.h. wie weit die Patrone über die Hülse im Patronenlager hineingeht, wird bei Randpatronen über die vordere Fläche des Randes und bei Gürtelpatronen über die vordere Fläche des Ringes am unteren Ende in der Nähe der Auszieherringnut gebildet. Bei allen randlosen Patronen in Flaschenform wird der Verschlussabstand über die Schrägfläche des Schulterbereiches erzeugt.  

Funktion
Die Hauptaufgabe der Hülsenschulter bei Patronen liegt darin, eine wiederkehrende Formschlüssigkeit der Hülse im Patronenlager herzustellen und die Ausziehbarkeit der abgeschossenen Hülse zu gewährleisten.

Theoretisch könnte man Patronen mit einem rechtwinkligen Absatz des vorderen Hülsendurchmessers am Ende des Pulvervolumens konstruieren, die auf den Hülsenhals münden. Allerdings gibt es mehrere Gründe, die dem entgegenstehen:
1) Aus fertigungstechnischen Gründen ist es nicht möglich, Bohrungsübergänge ohne Mindestradien im Inneren herzustellen.
2) Die Kerbwirkung (Rissneigung) im Material des Patronenlagers im Lauf und an der Hülse selbst würde durch die nach vorn     gerichtete Druckbelastung so stark ansteigen, dass der Lauf im Bereich des Patronenlagers u.U. nach wenigen Schüssen reißen und     die Hülsen nach dem Verschiessen abreissen würden.
3) Erhöhte Gefahr des Festklemmens der Hülse nach dem Schuss durch Fließverformung und Materialaufstauchung


Die Schulter einer Patrone ist der Übergangsbereich des Pulvervolumens bis zum Geschoss, d.h. wenn der Durchmesser des vorderen Teils der Patrone größer ist als der Durchmesser des Geschosses im Hülsenhals. Dies ist bei allen Flaschenhülsen der Fall (Rand-, Halb-Randpatronen, randlose Patronen+ Patronen mit Gürtel).   

Aufgaben des Schulterkonus bei randlosen Hülsen
- Anlage der Patrone über die Hülse über einen Schrägring zur Einhaltung eines gleichmäßigen Verschlussabstandes vom Hülsenboden   bis zur vordersten Planfläche des Waffen-Verschlusses innerhalb  von Plus-Toleranzen, d.h. >0,00mm-0,XXmm (Spiel)
- Verbindungsbereich beim Abbrand der Pulvers zur Ausdehnung Richtung Geschoss und Hauptrichtung der Pulvergase durch den   Lauf
- Zentrierung von Patrone+ Geschoss zur Laufseelenachse


Randlose Patronen
mit unterschiedlichem Schulterwinkel


Nr. 1:  flacher Schulterwinkel (14,5°/ 8x68S)

Nr. 2:  gängiger Schulterwinkel (20°/ 7x65R)

Nr. 3:  Schulterwinkel neuer Patronen (30°/ .375 Ruger)

Nr. 4:  steiler Schulterwinkel (Short Magnum, Wildcatpatronen mit ausgeblasener "improved" Basishülse+ alte englische Kaliber (45°/ .416 Rigby)


Warum so viele Winkel?
Man muss sich in der Tat fragen, warum es so viele Kaliber mit den unterschiedlichsten Schulterwinkeln gibt.
Ausgangspunkt dafür ist das Verhältnis des Pulvervolumens auf einen bestimmten Durchmesser unter Berücksichtigung der vorhandenen Hülsenlänge (L3) bezogen zum Geschossdurchmesser (Kaliber).

Über die Auswirkungen der Schulter in Form von unterschiedlichen Winkel existieren die verschiedensten Theorien:
Teilweise wird behauptet, dass Patronen mit flachen Schulterwinkeln von weniger als 20° weniger Eigenpräzision aufweisen würden als bei Kalibern mit Hülsen, die nach der der Vorgabe, eine möglichst steile Schulter aufzuweisen, aufgebaut sind (d.h. einen Winkel über 30°). Das ist nach unseren Erfahrungen schlichtweg Unsinn. Diese Theorie hält der Praxis deshalb nicht stand, weil die Präzision maßgeblich von anderen Parametern beeinflusst wird und flachschultrige Kaliber keinesfalls unpräziser sind als steilschultrige Patronen (siehe auch Kalibertabelle unten).

Ist ein großer Schulterwinkel wirklich besser?
Viel weniger ist bekannt, dass Kaliber mit einem großen Schulterwinkel sogar einen entscheidenden Nachteil haben:
Je steiler dieser Winkel ist, desto stärker ist der Bereich der Hülse an den Eckpunkten der Schräge den Schussbelastungen ausgesetzt. Das kann z.B. beim Geschosssetzen und vor allem beim Rückstoss stärkerer Kaliber sehr schnell zu Aufbauchungen oder zum Einknicken der Hülse im Magazin führen, die dann ein Verriegeln des Verschlusses verhindern oder die zugeführte Patrone im Patronenlager blockieren!    

Der einzige Faktor, der diesen Winkel bestimmt, ist das Verhältnis der Pulverladung zum Geschossdurchmesser in Bezug auf die verfügbare Hülsenlänge.
Beispiele:
Die meisten Mittelpatronen wie z.B. die 7x64, .30-06, 8x57IS und die 9,3x62 sind durch ihr Längenverhältnis mit einem relativ flachen Schulterwinkel zwischen 17,5° und 20° ausgestattet. Man kann also keineswegs behaupten, dass diese Kaliber eine geringere Präzision aufweisen als Patronen mit einem steileren Winkel.   
    

Mythos Steilschulter
Vereinzelt ist zu lesen, dass gewisse Kaliber zur Förderung der Eigenpräzision nach dem "Steilschulterprinzip" entwickelt worden seien, d.h. mit einem Schulterwinkel zwischen 30°und 45°.
Demnach müsste also ein messbarer+ tendentieller Unterschied zwischen diesen Patronen und solchen, die einen relativ flachen Kegelstumpf mit kleinem Schulterwinkel haben, existieren. Um es kurz zu machen: Es gibt ihn n i c h t!
Die Gleichmäßigkeit von Schuss zu Schuss, was die Streuung der Geschossgeschwindigkeit angeht, ist nach unserer Erfahrung in erster Linie von der Pulversorte und dem Geschoss abhängig. Eine steilgeschulterte Hülsenform macht da keine Ausnahme.

Eine .30-06 ist aus einem guten Jagdrepetierer mit ihrem flachen Schulterwinkel von 17,5° durchaus auf eine Präzision mit "Loch an Loch"- Streukreisen zwischen 3-5mm zu bringen, und das sogar aus ganz normalen Jagdrepetierbüchseninsbesondere mit einem kurzen Lauf. Das gleiche gilt für die Kaliber .308 Win. mit 20°, 8x57IS mit 19°, 8x68S mit 17,5°, 9,3x62 mit 17,5° Schulterwinkeln, um hier einige zu nennen.   
 


Kollabierte (eingeknickte) Steilschulterhülse.
Solche im Magazin oder bei der Zuführung
beschädigten Patronen führen unweigerlich
zu einer Ladehemmung und sind in jeder
Jagdsituation der blanke Horror!

Hat der Schulterwinkel einen innenballistischen Einfluss auf den Pulverabbrand?
In Jagdzeitschriften wird manchmal behauptet, dass ein Schulterwinkel über 30° auch eine Verbesserung bei der Durchzündung der Pulvertreibladung in einer Patrone erbringen würde. Diese Aussage ist möglicherweise auch darauf zurückzuführen, dass inkorrekte kaliberbezogene Vergleiche dazu herangezogen wurden.*

Dass sich diese These in der Praxis ganz schnell in Luft auflöst, zeigt u.a. ein Vergleich der .300 Winchester Short Magnum und der .300 H&H Magnum. Nach der obigen Behauptung müsste der deutlich größere Schulterwinkel der .300 WSM von 35° gegenüber 8,5° der .300 H&H der Winchesterpatrone zu einem innenballistischen Vorteil wie z.B. einem schnelleren Abbrand und einer besseren Gasumsetzung verhelfen.
*Dazu müssen aber zuerst v e r g l e i c h b a r e Rahmenwerte geschaffen werden:
1) gleiches Kaliber
2) gleiche Lauflänge
3) gleiches Treibladungspulver
4) gleiches Geschoss(-gewicht)
      

Im obigen Fall wird eine praxisgerechte Lauflänge unter 60cm gewählt, insbesondere auch deshalb, um die Anforderungen für den Grad der Gasumsetzung zu verschärfen. Als NC-Pulver für die Treibladung wird primär ein Pulver eingesetzt, dass auf die .300 WSM mit einem Geschossgewicht von 11,7 Gramm und die eingesetzte Lauflänge abgestimmt ist. Nun wird die .300 H&H mit dem selben Pulver geladen und auf die gleiche Mündungsgeschwindigkeit gebracht. Im Test wird die gleiche Vo bestätigt und zusätzlich das Verhalten an der Mündung bei eingeschränkten Lichtverhältnissen beobachtet.

Das Ergebnis ist keineswegs überraschend: die Pulverladung beider laborierten Patronen wird absolut gleich umgesetzt, d.h. im konkreten Fall bei etwa 99%. Einen Unterschied aufgrund der stark unterschiedlichen Schulterwinkel dieser beiden Patronen gibt es nicht. Für die Ladungsumsetzung sind Zusammensetzung des Pulvers in Abhängigkeit vom Volumen des Pulverzylinders sowie das Verhältnis der Verbrennungsfläche zum Kaliber druckbezogen entscheidend.
 

Der wahre Grund für die Steilschulter
Patronen mit einem relativ großem Pulvervolumen im Verhältnis zum Kaliberdurchmesser wie die sogenannten "Short Magnums" haben oft größere Schulterwinkel, z.B. 28°, 30° und 35°. Dies wird aber nur aus einem Grund gemacht: das verfügbare Hülsenvolumen für eine möglichst hohe Pulverladung in einer kurzen, kompakten Bauweise mit einer großflächigen, niedrigen Pulversäule zu erreichen, um dem Geschoss eine möglichst hohe Vo zu geben und die Pulverladung schneller und damit etwas gleichmäßiger durchzuzünden.

Es gibt nicht wenige Kaliber, die hervorragend schiessen, bevorzugt zum Präzisionsschiessen genutzt werden. Sie arbeiten trotz einer kurzen Hülse mit flachen Schulterwinkeln zwischen 20°-30°, wie z.B. die .222 Rem., .243 Win, 6,5x55, 7mm-08 und die .308 Winchester.

    

Positivbeispiele
Weitere hervorragend präzise schiessende Beispiele für Kaliber mit flachen Schulterwinkeln zwischen 5° und 20° sind z.B. die .22 Hornet, .222 Rem., .223 Rem., .243 Win., 6,5x57, .270 Win., 7x64, und die .300 H&H Magnum mit einer 8° Flachschulter. Auch die .338 Lapua Magnum und die .50 BMG haben sich als "die" Kaliber im Long Range-Shooting schlechthin etabliert. Beide Patronen arbeiten mit sehr flachen Schulterwinkeln von 20°+16° und sind extrem präzise.
Ein weiteres bezeichnendes Beispiel ist auch die Großwildpatrone .404 Rimless, die mit ihrer extrem flachen Schulter von nur 8,5° aus guten Jagdrepetierern mit präzisen Läufen Streukreise von weniger als 18mm erzielen kann.

Tatsächliche Präzisionsfaktoren
Nach unseren Erfahrungen mit Kalibern, die eine Steilschulter aufweisen, verhalten sich Patronen mit einem Schulterwinkel zwischen 30° und 45° vom Präzisionspotential gesehen in keinster Weise anders als flachschultrige Kaliber.

Ein modernes Jagdkaliber mit einem Winkel von 30° muss man genauso wie eines mit flachem Schulterwinkel erst einmal auf Präzision bringen. Manche Läufe vertragen sich einfach nicht mit bestimmten Geschossen und/oder Pulvern, und da machen auch Steilschulterkaliber keine Ausnahme.

Hier ist das gleiche Feintuning beim Laden gefragt wie man es üblicherweise macht, z.B. über die Hülsenauswahl+ Bearbeitung, die Ermittlung einer geeigneten Pulversorte und die richtige Wiederladetechnik.

Viel wichtiger sind die Grundvoraussetzungen für eine gute technische Präzision:
- Lauf
- Dralllänge
- Verschlussabstand+ Patronenlager
- Lauf- bzw. Systembettung
- Montage/ Sockelbefestigung
- Optik

Fazit
Jedes Kaliber verfügt grundsätzlich über das Potential für eine gute oder sogar herausragende Präzision, welche die jagdlichen Erfordernisse teilweise bei weitem übertrifft (insbes. bei randlosen Büchsenkalibern).

Die technisch erreichbare Präzision ist immer ein Zusammenspiel von Waffe+ Munition, wenn das passende, gute Material aller Komponenten innerhalb der gegebenen Fertigungstoleranzen verwendet wird.

Wenn man vor der Entscheidung steht, sich ein neue Waffe in einem bestimmten Kaliber zuzulegen, darf man sich bei der Auswahl des Kalibers auf keinen Fall von dem Unsinn und den wirren Thesen aus den Internetforen beeinflussen lassen. Ausgangspunkt sind zunächst die Grundgedanken des jagdlichen Einsatzzweckes und die Revierbedingungen.

Danach sollte man sich für ein Wunschkaliber entscheiden unter Berücksichtigung der technischen Details für eine darauf abgestimmte und passende Waffe (zuverlässig arbeitendes System, hochwertiger, nicht zu langer Lauf, feste Montage und passende Optik).


Kaliber:

Schulterwinkel:

.22 Hornet

5,5°

7x57

20°

7x64

20°

.308 Win.

20°

.30-06

17°

.300 H&H Mag.

8,5°

.300 WSM

35°

8x57IS

19°

8x68S

14,5°

.325 WSM

35°

8,5x63

40°

.338 Lapua Magnum

20°

.35 Whelen

17°

9,3x62

18°

.416 Rigby

45°

.404 Rimless

.50 BMG

16°

Zusammenfassung
Man kann sich bedenkenlos für eine Büchse in einem weniger gängigen oder hierzulande unüblichem Kaliber entscheiden, die geometrische Form der Hülsenschulter spielt für die Präzision und die Pulverumsetzung keine Rolle. Einzig der jagdliche Erfolg und natürlich auch der Spass an der Patrone ist das, was zählt!

 
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