science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe machinegeweren werken

Machinegeweren veranderden oorlogvoering voor altijd, maar ze draaien op basisconcepten. Zie meer foto's van wapens. Tim Ridley/Getty Images

Historici rekenen het machinegeweer tot de belangrijkste technologieën van de afgelopen 100 jaar. Net als elke andere factor, het zette de brute, niet aflatende toon van de Eerste en Tweede Wereldoorlog, evenals de meeste oorlogen sinds die tijd. In tegenstelling tot eerdere wapens, die handmatig moest worden geladen en afgevuurd, met dit apparaat, een soldaat kon elke minuut honderden kogels afvuren, een heel peloton neermaaien met slechts een paar passen. Het kanon zou blijven vuren totdat de operator stopte met het indrukken van de trekker of het kanon uiteindelijk geen munitie meer had.

Militaire troepen moesten zware gevechtsuitrusting zoals tanks ontwikkelen om dit soort spervuur ​​te weerstaan. Dit ene wapen had een diepgaand effect op de manier waarop we oorlog voeren. Het machinegeweer gaf kleine aantallen troepen de gevechtscapaciteiten van grote bataljons. Het verhoogde ook de kans op massaslachtoffers.

Gezien hun monumentale rol in de geschiedenis, het is enigszins verrassend hoe eenvoudig machinegeweren werkelijk zijn. Deze wapens zijn opmerkelijke staaltjes van precisie-engineering, maar ze werken aan een aantal zeer basale concepten. In dit artikel, we zullen kijken naar de standaardmechanismen die machinegeweren gebruiken om kogels in zo'n razend tempo uit te spuwen.

Inhoud
  1. Ballistische achtergrond:Barrel
  2. De eerste geweren
  3. Revolvers
  4. Machinegeweren en wapensystemen
  5. Terugslagsystemen voor machinegeweren
  6. Terugslagsystemen voor machinegeweren
  7. Machinegeweergassystemen
  8. Machinegeweertoevoer:veer- en trechtersysteem
  9. Machinegeweertoevoer:riemsysteem

Ballistische achtergrond:Barrel

Amerikaanse mariniers schieten een M-240G machinegeweer af tijdens trainingsoefeningen op Camp Lejeune Marine Corps Base in North Carolina. Middelgrote machinegeweren zoals deze zijn een essentieel onderdeel van het moderne arsenaal. Foto met dank aan Ministerie van Defensie

Om te begrijpen hoe machinegeweren werken, het helpt om iets over vuurwapens in het algemeen te weten. Bijna elk wapen is gebaseerd op één eenvoudig concept:je oefent explosieve druk uit achter een projectiel om het door een loop te lanceren. De vroegste, en eenvoudigste, toepassing van dit idee is het kanon.

EEN kanon is gewoon een metalen buis met een gesloten uiteinde en een open uiteinde. Het gesloten uiteinde heeft een klein zekeringgat. Om het kanon te laden, jij stort in buskruit -- een mengsel van houtskool, zwavel en kaliumnitraat -- en druppel er dan een kanonskogel . Het buskruit en de kanonskogel zitten in de stuitligging , of achterste deel van de vervelen , dat is het open uiteinde van het kanon. Om het pistool voor te bereiden op een schot, jij rent weg lont (een stuk brandbaar materiaal) door het gat, dus het reikt tot aan het buskruit. Om het kanon af te vuren, het enige wat u hoeft te doen is de zekering aan te steken. De vlam reist langs de lont en bereikt uiteindelijk het buskruit.

Buskruit brandt snel als het ontbrandt, daarbij veel heet gas produceren. Het hete gas oefent een veel grotere druk uit aan de poederkant van de kanonskogel dan de lucht in de atmosfeer aan de andere kant. Dit stuwt de kanonskogel met hoge snelheid uit het pistool.

Voor meer informatie over de vroegste toepassingen van deze technologie, lees verder op de volgende pagina.

De eerste geweren

Een slaghoedje (links) en een vuursteenpistool (rechts), twee belangrijke stappen op weg naar moderne vuurwapens. ©HowStuffWorks

De eerste handwapens waren in wezen miniatuurkanonnen; je laadde wat buskruit en een stalen bal, stak toen een zekering aan. Eventueel, deze technologie maakte plaats voor door trigger geactiveerde wapens , zoals de flintlock en percussion cap guns.

Flintlock geweren ontstoken buskruit door een kleine vonk te produceren, terwijl slaghoedjes gebruikt kwikfulminaat, een explosieve verbinding die je met een scherpe slag zou kunnen ontsteken. Om een ​​slaghoedje te laden, je giet buskruit in de stuitligging, stop het projectiel er bovenop, en plaats een kwikfulminaatdop op een kleine tepel. Om het geweer af te vuren, je spant de hamer helemaal naar achteren en haalt de trekker over. De trekker laat de hamer los, die naar voren zwaait op de explosieve dop. De dop ontbrandt, een kleine vlam door een buis naar het buskruit schietend. Het buskruit ontploft dan, het projectiel uit de loop lanceren. (Bekijk How Flintlock Guns Work voor meer informatie over deze wapens.)

De volgende grote innovatie in de geschiedenis van vuurwapens was de kogelpatroon . Simpel gezegd, patronen zijn een combinatie van een projectiel (de kogel), een drijfgas (buskruit, bijvoorbeeld) en een primer (de explosievenkap), allemaal in één metalen verpakking. Cartridges vormen de basis voor de meeste moderne vuurwapens. De achterwaartse beweging van de bout van het pistool activeert ook het uitwerpsysteem, die de gebruikte schaal uit de extractor verwijdert en uit een uitwerppoort drijft. We zullen dit later in meer detail bespreken. Maar eerst, laten we eens kijken hoe dit allemaal werkt -- in een revolver.

Revolvers

Klik op de trekker om te zien hoe een revolver afvuurt.

In het laatste gedeelte, we zagen dat een patroon bestaat uit een primer, een drijfgas en een projectiel, alles in één metalen pakket. Dit eenvoudige apparaat is de basis van de meeste moderne vuurwapens. Om te zien hoe dit werkt, laten we eens kijken naar een standaard dubbelwerkende revolver.

Dit pistool heeft een draaiende cilinder, met zes rijbroeken voor zes patronen. Als je de trekker overhaalt op een revolver, er gebeuren verschillende dingen:

  • aanvankelijk, de trekkerhendel duwt de hamer naar achteren. Terwijl het achteruit beweegt, de hamer drukt een metalen veer in de geweerkolf (het handvat) samen. Tegelijkertijd, de trekker draait de cilinder zodat de volgende stuitligging voor de geweerloop wordt geplaatst.
  • Als je de trekker helemaal naar achteren trekt, de hendel laat de hamer los.
  • De samengedrukte veer drijft de hamer naar voren.
  • De hamer slaat tegen de primer aan de achterkant van de cartridge, ontsteken van de primer.
  • De primer zet het drijfgas af.
  • Het exploderende drijfgas drijft de kogel met hoge snelheid uit het pistool.
  • De binnenkant van het vat heeft een spiraalvormige groef erin gesneden, die helpt de kogel te laten draaien als deze het pistool verlaat. Dit geeft de kogel een betere stabiliteit terwijl deze door de lucht vliegt en verhoogt de nauwkeurigheid.

Als het drijfgas explodeert, de patroonhuls wordt groter. De koffer sluit de stuitligging tijdelijk af, dus al het uitzettende gas duwt naar voren in plaats van achteruit.

Blijkbaar, dit soort pistool is gemakkelijker te gebruiken dan een vuursteenwapen of een slaghoedje. Je kunt zes schoten tegelijk laden en je hoeft alleen maar de trekker over te halen om te vuren. Maar je bent nog steeds vrij beperkt:je moet de trekker overhalen voor elk schot, en je moet herladen na zes schoten (hoewel sommige moderne revolvers 10 munitie kunnen bevatten). Je moet ook de lege hulzen handmatig uit de cilinders verwijderen.

Laten we nu eens kijken hoe wapenfabrikanten de nadelen van het gebruik van revolvers hebben aangepakt.

Machinegeweren en wapensystemen

Hiram Maxim en een van zijn vroege machinegeweerontwerpen:toen Maxim zijn wapen in 1885 aan het Britse leger introduceerde, hij veranderde het slagveld voor altijd.

In de jaren 1800, wapenfabrikanten ontwierpen een aantal mechanismen om de problemen in verband met een beperkt schietvermogen aan te pakken. Veel van deze vroege machinegeweren combineerden meerdere lopen en schiethamers tot een enkele eenheid. Een van de meest populaire ontwerpen was de Gatling geweer , vernoemd naar de uitvinder Richard Jordan Gatling.

Dit wapen - het eerste machinegeweer dat wijdverbreid populair werd - bestaat uit zes tot tien geweerlopen die in een cilinder zijn geplaatst. Elke loop heeft zijn eigen stuitligging en slagpin-systeem. Om het pistool te bedienen, je draait een zwengel, die de vaten in de cilinder ronddraait. Elk vat passeert onder een munitie trechter , of carrousel tijdschrift , als het de bovenkant van de cilinder bereikt. Een nieuwe patroon valt in het staartstuk en de loop wordt geladen.

Elke slagpin heeft een kleine cam hoofd die een schuine groef in het lichaam van het pistool vastgrijpt. Terwijl elk vat rond de cilinder draait, de groef trekt de pen naar achteren, een strakke veer naar binnen duwen. Net nadat een nieuwe cartridge in het staartstuk is geladen, de slagpinnok schuift uit de groef en de veer stuwt hem naar voren. De pin raakt de cartridge, de kogel door de loop schieten. Wanneer elk vat naar de bodem van de cilinder draait, de gebruikte patroonhuls valt uit een uitwerppoort .

Het Gatling-kanon speelde een belangrijke rol in verschillende 19e-eeuwse veldslagen, maar pas in het begin van de 20e eeuw vestigde het machinegeweer zich echt als een wapen om rekening mee te houden.

Het Gatling-geweer wordt vaak als een machinegeweer beschouwd omdat het in korte tijd een groot aantal kogels afschiet. Maar in tegenstelling tot moderne machinegeweren, het is niet volledig automatisch:je moet blijven doordraaien als je wilt blijven fotograferen. Het eerste volautomatische machinegeweer is eigenlijk toegeschreven aan een Amerikaan genaamd Hiram Maxim. Maxim's opmerkelijke pistool kon meer dan 500 schoten per minuut schieten, waardoor het de vuurkracht van ongeveer 100 geweren.

Het basisidee achter Maxim's pistool, evenals de honderden machinegeweerontwerpen die volgden, was om de kracht van de patroonexplosie te gebruiken om het pistool na elk schot te herladen en opnieuw te spannen. Er zijn drie basismechanismen om deze kracht te benutten:

  • Terugslagsystemen
  • Terugslagsystemen
  • Gasmechanismen

In de volgende paar secties, we zullen elk van deze systemen bespreken.

Terugslagsystemen voor machinegeweren

Klik en houd de trekker ingedrukt om te zien hoe een kanon met terugslagactie afvuurt. Omwille van de eenvoud, deze animatie toont niet het laden van de cartridge, extractie- en uitwerpmechanismen.

De eerste automatische machinegeweren hadden op terugslag gebaseerde systemen . Als je een kogel door de loop schiet, de voorwaartse kracht van de kogel heeft een tegengestelde kracht die het pistool naar achteren duwt. In een geweer gebouwd als een revolver, deze terugstootkracht duwt het pistool gewoon terug naar de schutter. Maar in een op terugslag gebaseerd machinegeweer, bewegende mechanismen in het pistool absorberen een deel van deze terugstootkracht.

Dit is het proces:om dit pistool voor te bereiden om te vuren, jij trekt aan de stuitbout (1) terug, dus het duwt in de achterveer (2). De trigger zoeken (3) grijpt op de bout en houdt deze op zijn plaats. Het toevoersysteem laat een munitieband door het pistool lopen, het laden van een patroon in het staartstuk (hierover later meer). Als je de trekker overhaalt, het laat de bout los, en de veer drijft de bout naar voren. De bout duwt de cartridge uit het staartstuk in de kamer. De impact van de slagpin van de bout op de patroon ontsteekt de primer, die het drijfgas laat exploderen, die de kogel door de loop drijft.

De loop en de bout hebben een vergrendelingsmechanisme dat ze bij een botsing aan elkaar vastmaakt. In dit pistool, zowel de bout als de loop kunnen vrij bewegen in de pistoolbehuizing. De kracht van de bewegende kogel oefent een tegengestelde kracht uit op de loop, duw hem en de bout naar achteren. Terwijl de bout en de loop naar achteren schuiven, ze bewegen langs een metalen stuk dat ze ontgrendelt. Als de stukken uit elkaar gaan, de vatveer (4) duwt de loop naar voren, terwijl de bout achteruit blijft bewegen.

De bout is verbonden met een afzuiger , die de verbruikte schaal uit het vat verwijdert. In een typisch systeem, de extractor heeft een kleine lip die op een smalle rand aan de basis van de schaal grijpt. Terwijl de bout terugslaat, de afzuigkap schuift mee, de lege huls naar achteren trekken.

De achterwaartse beweging van de bout activeert ook de uitwerpsysteem . De taak van de uitwerper is om de gebruikte schaal uit de extractor te verwijderen en deze uit een uitwerppoort .

Wanneer de verbruikte schaal wordt geëxtraheerd, het voersysteem kan een nieuwe cartridge in de stuitligging laden. Als u de trekker ingedrukt houdt, de achterste veer zal de bout tegen de nieuwe cartridge aandrijven, de hele cyclus opnieuw beginnen. Als u de trekker loslaat, de schroei grijpt de bout vast en zorgt ervoor dat deze niet naar voren zwaait.

Terugslagsystemen voor machinegeweren

Klik en houd de trekker ingedrukt om te zien hoe een terugslaggeweer vuurt. Omwille van de eenvoud, deze animatie toont niet het laden van de cartridge, extractie- en uitwerpmechanismen. Zie het gedeelte "Machinepistooltoevoer:riemsysteem" om te zien hoe deze componenten werken.

EEN terugslagsysteem is zoiets als een terugslagsysteem, behalve dat de loop is bevestigd in de pistoolbehuizing, en de loop en de bout sluiten niet aan elkaar. Hoe dit mechanisme werkt, zie je in onderstaand schema.

Dit pistool heeft een schuifbout (3) op zijn plaats gehouden door een veer aangedreven patroonmagazijn (5), en een triggermechanisme: (1). Als je de bout terugschuift, de trigger zoeken (2) houdt het op zijn plaats. Als je de trekker overhaalt, de schroei maakt de bout los, en de veer drijft het naar voren. Nadat de bout de cartridge bevat, de slagpin zet de primer af, die het drijfgas ontsteekt.

Het explosieve gas uit de patroon drijft de kogel door de loop. Tegelijkertijd, de gasdruk duwt in de tegenovergestelde richting, de bout naar achteren duwen. Net als in het terugslagsysteem, een extractor trekt de schaal uit het vat, en de ejector dwingt het uit het pistool. Een nieuwe cartridge wordt opgesteld voor de bout net voordat de veer de bout naar voren duwt, het proces helemaal opnieuw beginnen. Dit gaat door zolang je de trekker ingedrukt houdt en er munitie in het systeem komt.

Machinegeweergassystemen

Klik en houd de trekker ingedrukt om te zien hoe een gaspistool vuurt. Omwille van de eenvoud, deze animatie toont niet het laden van de cartridge, extractie- en uitwerpmechanismen. Zie het gedeelte "Machinepistooltoevoer:riemsysteem" om te zien hoe deze componenten werken.

Het gassysteem is vergelijkbaar met het terugslagsysteem, maar het heeft een aantal extra stukken. De belangrijkste toevoeging is een smalle zuiger die aan de bout is bevestigd, die heen en weer schuift in een cilinder boven de geweerloop. Hoe dit systeem werkt, zie je in onderstaand schema.

Dit pistool is in principe hetzelfde als een pistool dat het terugslagsysteem gebruikt, maar de achterste kracht van de explosie stuwt de bout niet naar achteren. In plaats daarvan, de voorwaartse gasdruk duwt de bout terug. Als de bout naar voren zwaait om een ​​patroon af te vuren, het vergrendelt op het vat. Zodra de kogel zijn weg door de loop vindt, de uitzettende gassen kunnen in de cilinder boven het vat terechtkomen. Deze gasdruk duwt de zuiger naar achteren, verplaatsen langs de onderkant van de bout. De glijdende zuiger ontgrendelt eerst de bout van de loop, en duwt vervolgens de bout terug zodat een nieuwe cartridge in het staartstuk kan komen.

De diagrammen die we hebben gepresenteerd, geven alleen specifieke voorbeelden weer van hoe deze systemen werken. Er bestaan ​​honderden machinegeweermodellen, elk met zijn eigen specifieke schietmechanisme. Deze wapens verschillen ook op een aantal andere manieren. In de volgende twee secties, we zullen enkele van de belangrijkste verschillen tussen verschillende machinegeweermodellen bekijken.

Machinegeweertoevoer:veer- en trechtersysteem

Een van de belangrijkste verschillen tussen verschillende machinegeweermodellen is het laadmechanisme. De vroege handmatige machinegeweren, zoals het Gatling-kanon, gebruikte een apparaat genaamd de munitietrechter. Hoppers zijn gewoon metalen dozen met losse individuele patronen die bovenop het machinegeweermechanisme passen. Een voor een, de patronen vallen uit de trechter en in het staartstuk. Hoppers kunnen een goede hoeveelheid munitie bevatten en ze zijn gemakkelijk te herladen, zelfs terwijl het pistool vuurt. maar ze zijn vrij omslachtig en werken alleen als het pistool met de goede kant naar boven is geplaatst.

Het trechtersysteem werd vervangen door de systeem met riemtoevoer , die helpt bij het regelen van de beweging van de munitie in het pistool. Munitie zit aan een lange riem, die de exploitant bezit, of zit in een zak of doos. Nadat een ronde is afgevuurd, het gaat uit de weg, en een nieuwe ronde glijdt op zijn plaats.

Een ander systeem is de tijdschrift met veerwerking . In dit systeem, een veer duwt cartridges in een magazijnbehuizing omhoog in het staartstuk. De belangrijkste voordelen van dit mechanisme zijn dat het betrouwbaar is, lichtgewicht en gemakkelijk te gebruiken. Het grootste nadeel is dat er maar een relatief kleine hoeveelheid munitie in kan.

Lees verder voor meer informatie over de voordelen van het gordelsysteem.

Gemonteerde machinegeweren

Zware riemgevoede machinegeweren, meestal gemonteerd op een statief of een voertuig, heeft mogelijk meer dan één operator nodig. Individuele troepen dragen meestal lichte wapens, met uitschuifbare bipods of statieven voor stabiliteit. Kleinere automatische geweren die patroonmagazijnen gebruiken, worden geclassificeerd als automatische geweren, aanvalsgeweren of machinepistolen. In algemene zin, de term "machinegeweer" beschrijft alle automatische wapens, inclusief deze kleinere wapens, maar het wordt ook specifiek gebruikt om zware riemgevoede geweren te beschrijven.

Machinegeweertoevoer:riemsysteem

Bovenaanzicht van een gemeenschappelijk invoermechanisme.

Voor een enorme hoeveelheid munitie, de riem systeem: is meestal de beste optie. Munitiegordels bestaan ​​uit een lange reeks patronen die aan elkaar zijn vastgemaakt met stukken canvas of, vaker, bevestigd door kleine metalen schakels. Geweren die dit soort munitie gebruiken, hebben een invoermechanisme dat wordt aangedreven door de terugslagbeweging van de bout.

De Bout (1) in dit pistool heeft een kleine nokkenrol (5) er bovenop. Terwijl de bout beweegt, de nokkenrol schuift heen en weer in een lange, gegroefd voeden cam stuk (2). Wanneer de nokkenrol naar voren schuift, het duwt de invoernok naar rechts tegen een terugkeren van de lente (6). Wanneer de nokkenrol naar achteren schuift, de veer duwt de nok terug naar links. De hendel van de invoernok is bevestigd aan een veerbelaste pal (8), een gebogen grijper die bovenop de munitieriem rust. Terwijl de nok en de hendel bewegen, de pal gaat naar buiten, grijpt op een patroon en trekt de riem door het pistool. Wanneer de bout naar voren beweegt, het duwt de volgende cartridge in de kamer.

Het invoersysteem drijft de munitieband door patroongeleiders (2) net boven de stuitligging. Terwijl de bout naar voren schuift, de bovenkant ervan drukt op de volgende cartridge in de rij. Dit drijft de cartridge uit de band, tegen de kamer oprit (3). De Chambering ramp dwingt de cartridge naar beneden voor de bout. De bout heeft een kleine extractor, die de basis van de patroonhuls vastgrijpt wanneer de patroon op zijn plaats schuift. Terwijl de cartridge voor de bout schuift, het drukt de veerbelaste uitwerper (6).

Wanneer de slagpin de primer raakt, het voortstuwen van de kogel door de loop, de explosieve kracht drijft de bedieningsstang en de bevestigde bout naar achteren. Wanneer de schaal de kamerwand ontruimt, de uitwerper springt naar voren, door de huls uit het pistool te knallen door de uitwerppoort. Met dit systeem kun je continu vuren zonder te herladen.

Houd de trekker ingedrukt om te zien hoe het laad- en uitwerpsysteem werkt.

Het basismechanisme van het machinegeweer is al meer dan honderd jaar hetzelfde, maar wapenfabrikanten voegen voortdurend nieuwe aanpassingen toe. Een modern ontwerp verandert met één druk op de knop van een doos in een pistool [bron:Sofge]. In aanvulling, nieuwe lichtgewicht technologieën voor handvuurwapens ( LSAT ) zijn gemaakt van lichtere materialen die het gewicht van machinegeweren en hun munitie met 40 procent zouden kunnen verminderen.

Of je ooit een machinegeweer hebt vastgehouden of er zelfs maar een hebt gezien, dit krachtige apparaat heeft een diepgaand effect op je leven gehad. Machinegeweren hebben een hand gehad bij het oplossen van naties, het onderdrukken van revoluties, regeringen omverwerpen en oorlogen beëindigen. In niet mis te verstane bewoordingen, het machinegeweer is een van de belangrijkste militaire ontwikkelingen in de geschiedenis van de mens. Voor meer informatie over machinegeweren en aanverwante onderwerpen, ga naar de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe raketaangedreven granaten werken
  • Hoe Flintlock-geweren werken
  • Hoe Stun Guns werken
  • Hoe spijkerpistolen werken
  • Hoe Paintball werkt
  • Hoe werkt een geluiddemper op een pistool?

Meer geweldige links

  • Discovery Channel:"Toekomstige Wapens"
  • De Kalashnikov AK-site
  • Het PKM-machinegeweer voor algemeen gebruik
  • Infoplease:overzicht van handvuurwapens
  • veelgestelde vragen over rec.guns

bronnen

  • AAI. "Lightweight Small Arms Technologies." http://www.aaicorp.com/pdfs/lsatps09-09-08.pdf.
  • Populaire mechanica. "Top 5 high-tech geweren voor de volgende generatie infanterie." http://www.popularmechanics.com/technology/military_law/4273222.html.
  • spiegel, Kori. "Lightweight Small Arms Technologies." http://www.defensereview.com/stories/aailmga/Army%20Science%20Conf%20_3A_.pdf.