Zug und Drall (Waffe)

Aufgeschnittene 105-mm-L7-Kanone

Brunswick rifle etwa 1860, Laufprofil und Kugel mit Gürtel

Als Züge bezeichnet man die im Lauf von Handfeuerwaffen und im Rohr von Geschützen ausgeformten helixförmigen Nuten, die dem Projektil einen Drehimpuls Drall verleihen und dadurch die Geschossflugbahn stabilisieren.

Die zwischen den Zügen stehengebliebenen Bereiche werden als Felder bezeichnet. Dementsprechend heißt der Innendurchmesser des Laufes von Zug zu Zug Zugkaliber, von Feld zu Feld Feldkaliber. Das Zugkaliber ist stets größer als das Feldkaliber, der Durchmesser des Geschosses entspricht dem Zugkaliber (Das Geschoss wird beim Schuss leicht gequetscht und erhält dadurch für den jeweiligen Lauf ein charakteristisches Kratzspurenmuster).

Geschichte

Wann, wo und von wem gezogene Läufe erstmals hergestellt wurden, ist nicht mehr nachweisbar. In der Literatur werden Büchsenmacher aus Nürnberg, Leipzig und Wien in der Zeit zwischen 1450 und 1500 erwähnt. Demnach ist noch ein Jagdgewehr des Habsburger Kaisers Maximilian I. mit einem Bronzelauf vorhanden, in den 12 oder 14 Züge mit leichtem Drall geschnitten sind. Zwei Züge sind nicht mehr eindeutig zu erkennen. Das Gewehr ist nach einem eingeprägten Wappen Maximilians datierbar, das er als deutscher König von 1493 bis 1508 führte. Diese Erkenntnis ist dem Umstand zu verdanken, dass das Gewehr einen damals durchaus unüblichen Bronzelauf hatte, der nicht durch Rost zerstört werden konnte wie die meisten Schusswaffen dieser Zeit. Es kann deshalb davon ausgegangen werden, dass dies nicht der erste gezogene Lauf war.

Man geht auch davon aus, dass die ersten Züge noch gerade waren, also in axialer Richtung verliefen und mehr Rillen als Nuten darstellten. Diese stellten anfänglich wohl eher den Versuch dar, die Schwarzpulverrückstände nach dem Schuss aufzunehmen und somit ein leichteres Laden der Kugel von der Mündung her zu ermöglichen.

Das Gewehr Maximilians I. weist bereits wendelnutförmige Züge auf. Ob die physikalischen Hintergründe damals schon bekannt waren, kann bezweifelt werden. Wohl aber kannte man die stabilisierende Wirkung der Geschossrotation von Pfeilen, bei denen die am hinteren Ende in einem geringen Winkel zur Pfeilachse angeklebten Federn für eine höhere Treffsicherheit sorgten. Entsprechende ballistische Erkenntnisse gewann man allerdings erst im beginnenden 19. Jahrhundert.

Kanonen

Erstes preußisches Geschütz Modell Krupp C/61 von 1860 mit gezogenem Rohr (8 cm)

Im Gegensatz zu den Handfeuerwaffen wurden bei Kanonen gezogene Rohre erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts eingesetzt, als die Erfindung der Patrone bzw. der Kartusche Hinterladergeschütze ermöglichte. Der Grund liegt in der eher umständlichen Ladetechnik gezogener Vorderladerwaffen: Bleikugeln im Zugkaliber lassen sich zwar in die Laufmündung schlagen, so dass die Züge sich in die weiche Oberfläche der Kugel einprägen können, das Hinunterstoßen bis auf die Pulverladung ist danach kaum mehr möglich. Dazu kommen Rückstände aus der Pulververbrennung vorangegangener Schüsse, welche die Züge bei dem damals verwendeten Schwarzpulver mehr zusetzen als heute eingesetztes, modernes Pulver.

Man verwendete deshalb bei Handfeuerwaffen gefettete Pflaster, meist runde Stoff- oder Lederflecken, mit denen eine eingelegte, unterkalibrige Kugel relativ leicht mit einem Hämmerchen in den Lauf geschlagen und mit dem Ladestock auf die Pulverladung hinunter geschoben werden konnte. Das Pflaster übernahm dabei die Führung der Kugel und zugleich die Abdichtung der Pulvergase beim Schuss. Dies war bei großkalibrigen Kanonen nicht möglich, zumal dort Eisenkugeln verwendet wurden.

Formen

Die Form und Anzahl der Züge war von Anfang an sehr vielfältig. Man versuchte ständig, die Treffsicherheit zu verbessern und die Nachteile des aufwändigeren Ladens zu minimieren.

Ein zu geringer Drall führt zu einer ungenügenden Rotation des Geschosses und damit zu einer schlechteren Treffsicherheit. Ein zu starker Drall möchte dem Geschoss eine besonders hohe Rotationsbeschleunigung erteilen, was bei weichen (früher: Blei), schweren Geschossen mit hohem Massenträgheitsmoment bald zu Beginn des Schusses, in einer Phase hohen Gasdrucks und Längsbeschleunigung dazu führt, dass der Formschluss des Geschosses zu den Zügen reißt und es mit sehr wenig Rotation den Lauf verlässt.

Auch die Form der Züge wurde in jeder erdenklichen Weise variiert: Es gab sehr viele feine "Haarzüge", eher Rillen, sternförmige, halbrunde, eckige, symmetrisch und asymmetrisch abgerundete Züge bis zu Polygonzügen, bei denen die Züge mit so großen Radien versehen wurden, dass sie mit bloßem Auge nur noch schwer zu erkennen sind. Es wurden selbst mit herz-, kreuz- und rosettenförmigen Zügen Versuche gemacht, manchmal sicherlich auch aus einem Aberglauben heraus.

Die Form und Tiefe der Züge steht dabei in unmittelbarem Zusammenhang mit der Form und dem Material des Geschosses. In einen weichen Werkstoff wie Blei können sich auch tiefe Züge (eigentlich die Felder) leicht einprägen, während bei modernen Vollmantelgeschossen aus Tombak, Stahl oder anderen harten Legierungen nur Züge in geringer Tiefe möglich sind.

Forensisch kann das Zugprofil Auskunft zu einer individuellen Waffe geben.

Drall

Der Drall ist die Rotation eigentlich der Drehimpuls eines Projektils und dient dazu, die Fluglage des Projektils durch Kreiselkräfte zu stabilisieren. Die Bezeichnung Drall wird auch für die wendelförmig in die innere Laufwandung eingearbeiteten Züge verwendet.

Die Rotation eines Geschosses um seine Längsachse ist der Drall, der zur Stabilisierung der Flugbahn dient und ein „Überschlagen“ des Geschosses verhindert. Der Drall hat eine seitliche Abweichung des Projektils zur Folge (Magnus-Effekt). Zum Zeitpunkt des Abschusses zeigt die Drehachse eines Langgeschosses in Flugrichtung. Die Orientierung der Drehachse bleibt zunächst wegen ihres Dralls unverändert (Drehimpulserhaltung). Im weiteren Verlauf weicht die Geschossbahn aufgrund der Erdanziehung von einer Geraden ab und folgt einer Parabel. Der Luftwiderstand verursacht, dass die Achse in Flugrichtung gedreht wird, und er übt ein Drehmoment auf das Geschoss aus. Das weicht rechtwinklig zur angreifenden Kraft aus, je nach Rotationsrichtung nach links bzw. rechts.

Die meisten Waffen werden mit einem Rechtsdrall gefertigt. Bei Raketen kann ein Drall durch entsprechend angeordnete oder eingestellte Leitflächen erreicht werden. Bei vielen Geschossen werden, je nach Mündungsgeschwindigkeit, Drehzahlen von weit über 200.000 min⁻¹ erreicht (z.B. 5,56 × 45 mm NATO).