Distribution authorized to U.S. Gov't. agencies and their contractors;  Administrative/Operational Use; FEB 1970. Other requests shall be referred to Army Materiel Command, Alexandria, VA. Document partially illegible.
USAMC ltr, 14 Jan 1972
 
' £ * & &  
-aiiv 3  
A M C A M P H L E T M C P  706-260 
ENGINEERING  DESIGN  
GUNS ERIES  
A U T O M A T I C W E A P O N S 
m
 o  «70 
H E A D Q U A R T E R S , . S . R M Y M A T E R I E L O M M A N D E B R U A R Y 9 7 0  
Ipiiir 
No.  706-260 
H E A D Q U A R T E R S  
UNITED S T A T ES R M Y A T ER I E L O M M A N D  
WASHINGTON.  D . . 0315  
ENGINEERING ES IGN A N D B O O K  
AUTOMAT IC E A P O N S  
5 February  1970 
Paragraph 
1-1 
1-2 
1-3 
1-4 
LIST O F I L L U S T R A T I O N S 
LISTOFTABLES 
 
PREFACE 
C H A P T E R . N T R O D U C T I O N  
 
G E N E R A L 
D E F I N I T I O N S 
D E S I G N  P R I N C I P L E S FOR A U T O M A T I C W E A P O N S  
Page  
\i 
viii 
x 
1-1 
1-1 
1-1 
1-1 
C H A P T E R 2. B L O W B A C K W E A P O N S  
2-1  G E N E R A L
 
-1 
2-2  SIMPLE  B L O W B A C K   -3 
 
2—2.2.2  Counterrecoil Time  -6 
2-2.2.3  Total Cycle Time  -7 
2-2.3  E X A M P L E O F IMPLE  B L O W B A C K G U N -8 
2-2.3.1  Specifications
 
-8 
2—2.3 .3 Case Travel During Propellant G as Period  -10 
2-2.3.4  Sample Problem of Case Travel
 
 
— 11  
2-3  A D V A N C E D  PRIMER I G N I T I O N B L O W B A C K -12 
 
-12 
2-3.2 A M P L E C A L C U L A T I O N S  OF A D V A N C E D  
PRIMER I G N I T I O N  -13 
2-3.2.1 Firing Rate
 
— 15 
 
-17 
 
-17 
2-4.2 D Y N A M I C S O F D E L A Y E D B L O W B A C K -18 
2-4.3  P R O B L E M  FOR D E L A Y E D  
B L O W B A C K A C T I O N  -24 
2-4.3.1  Specifications
2-4.3.2  Design Data  -24 
2-4.4 O M P U T E R  ROUTINE FOR C O U N T E R R E C O I L I N G  
B A R R E L D Y N A M I C S  -33 
2-4.5  S P R I N G S
 
-40 
 
TABLE F O N T E N T S Con't.) 
Paragraph ag e 
2-5.2 D Y N A M I C S O F RETARDED B L O W B A C K -40
2—5.2.1  Kinematics of the Linkage
 
the Dynamic Analysis
— 44  
2-6  R A T I N G O F B L O W B A C K W E A P O N S  -47 
C H A P T E R  3. R E C O I L - O P E R A T E D    
3-1  G E N E R A L
 
-1 
 
_i 
3-3  S A M P L E  P R O B L E M   _LONG  R E C O I L M A C H I N E G U N  .. -1 
3-3.1  S P E C I F I C A T I O N S  _1 
3-3.2  DESIGNDATA  -1 
 
_9 
3-5  SAMPLE  P R O B L E M   _ S H O R T  R E C O I L M A C H I N E G U N  -9 
3-5.1  S P E C I F I C A T I O N S  _9 
3-5.2 DESIGNDATA  -9 
3-6  A C C E L E R A T O R S  _15 
3-7  SAMPLE  P R O B L E M ACCELERATOR -17 
3-7.1  S P E C I F I C A T I O N S  -17 
3-7.2 DESIGNDATA  -17 
3-8 R A T I N G OF R E C O I L - O P E R A T E D G U N S -21 
C H A P T E R  4. A S - O P E R A T E D  W E A P O N S  
4-1  GENERALREQUIREMENTS  -1 
 
-1 
 
-1 
4-3.1  M E C H A N I C S OF T H E Y S T E M   _i 
4—3.1 .1  G as  Filling Period  _g 
4-3.1.2  Bolt Locking C am
 
4—3.1.3  C am Curve  — 15  
4-3.2 A M P L E P R O B L E M  FOR C U T O F F E X P A N S I O N  
SYSTEM
 
 
4-3.2.5  Recoil Time
— 24  
4-3.3 IGITAL C O M P U T E R ROUTINE FOR C U T O F F  
E X P A N S I O N
 
 
4-3.3.2.1  Bolt Unlocking During Helix Traverse -29 
4-3.3.2.2  Bolt Unlocking During Parabola Traverse -29 
4-3.3.2.3 ol t Unlocked, Bolt Travel ing With  
Operating Rod  — 31  
Paragraph ag e 
4-3.3.3.1  Recoil Dynamics
 
-37 
 
-38 
4-4.1  S A M P L E P R O B L E M   -38 
4-4.1.1  Specifications
4-4.1.4  Spring Design Data  -45 
C H A P T E R 5. REVOLVER-TYPE M A C H I N E G U N S  
5-1  SINGLE  B A R R E L T Y P E  -1 
5-1.1  P R E L I M I N A R Y  D Y N A M I C S OF FIRING C Y C L E   -2 
5—1.1 .1 ample Problem of Preliminary iring Rate Estimate  .  -7 
5-1.1.2  Analysis of C am  Action
 
5-1.1.2.2  Driving Spring
-18 
5_1.2 INAL E S T I M A T E OF THE C O M P L E T E FIRING C Y C L E -18 
5—1.2.1 ontrol of Recoil Travel During Propellant G as Period  .  -20 
5-1.2.2  Operating Cylinder Design
Cylinder Action  -31 
5 —  1.2 .4  Sample Calculation for Complete Firing Cycle  -32 
5-1.2.4.1 Counterrecoil Time of Recoiling Parts  -33 
5-1.2.4.2 igital  Analyses of Barreldrum   -37 
5-1.2.4.3  Firing Rate Computation  -39 
 
5-2.1.2  Loading and Ejecting
— 48  
 
5-2.2.3  Digital Computer Program for Firing Cycle -52 
C H A P T E R 6. M U L T I B A R R E L M A C H I N E  G U N  
6-1  GENERAL
-1 
6-2  B O L T  O P E R A T I N G C A M  D E V E L O P M E N T -1 
6-2.1  CAMACTION
6-2.1.2 Definition of Symbols
 
 
Paragraph ag e 
 
-7 
6-2.3  I L L U S T R A T I V E P R O B L E M   -9 
6-2.3.1 am  Analysis During Feed, Rotor at Constant Velocity  .. -9 
6-2.3.2 am  Analysis During Ejection, Rotor at Constant 
Velocity
6—2.3.3  C am  Analysis During Rotor Acceleration  — 1 2 
6-2.3.4  Program for Gun     .... -13 
6-3 ATING O F G A S - O P E R A T E D   N D E X T E R N A L L Y  
POWEREDGUNS  -14 
C H A P T E R 7. C O M P O N E N T  DESIGN  
7-1  G E N E R A L
 
 
7_2  FEED M E C H A N I S M D E S I G N  -1 
7-2.1  M A G A Z I N E S  -2 
7—2.1.1  B ox  Magazines
 
7-2.1.2.1  Flat Tape pring
 
-8 
7-2.2  B O L T - O P E R A T E D  FEED Y S T E M   -9 
7_2.3  ROTATING FEED M E C H A N I S M   -10 
7-2.3.1  Recoil-operated Feed Mechanism
7_2.4  LINKLESSFEED Y S T E M
 
7-2.4.2  Example Problem for Power Required  -21 
7 - 3  EXTRACTORS,   E J E C T O R S ,   A ND   BOLT   LOCKS  ~
24 
7-3.2.2  Sample Problem of Ejector Dynamics  -27 
7-3.3 BOLTLOCKS
30
 
-32 
7_4.1 C O M P O N E N T S , T Y P E S , A N D A C T I O N -32 
7-4.1.1  Trigger Pull
 
 
 
-40 
7_s'.2  D E S I G N R E Q U I R E M E N T S -40 
7-6  M O U N T S
 
-
44 
7_6.1  G E O M E T R Y  A N D R E S O L U T I O N OF F O R C E S -44 
7-6.2  S A M P L E P R O B L E M   -
8
C H A P T E R 8.  L U B R I C A T I O N O F M A C H I N E G U N S  
3-1 ENERALCONCEPT 
3-1 
3-2 X A M P L E S O F L U B R I C A N T S   -1 
8-3 ASELUBRICANT  ~
T A B L E F CONTENTS Con't.) 
A P P E N D I X E S 
No. Title
 
A-3 Flow Chart for Retarded Blowback  -6 
A^l  Listing for Retarded Blowback Program  — 9 
A— 5  Flow Chart for Cutoff Expansion  — 12 
A-6  Listing for Cutoff Expansion Program  — 15 
A-7  Flow Chart for Operating Cylinder  -20 
A-8  Listing for Operating Cylinder Program — 22  
A— 9  Flow Chart for C am and Drum Dynamics During Recoil  .  — 26  
A — 1 0  Listing for C am  and Drum Dynamics During Recoil  — 30  
A — 1 1 lo w Char t for C am  and Drum Dynamics During 
Counterrecoil
— 35  
A — 1 2 isting for C am and Drum Dynamics During 
Counterrecoil
— 38  
A — 1 3  Flow Chart for Double Barrel Machine Gun — 43 
A — 1 4  Program Listing for Double Barrel Machine Gun  — 46  
A-15  Flow Chart for Multibarrel Power  -52 
A — 1 6   Program Listing for Multibarrel Power  — 59  
B utomatic Control of Rounds in a Burst for 
Weapon Effectiveness  —  1  
 
LIST OF LLUSTRATIONS 
Fig. No. Title
 
2— 3 llowable Case Travel  — 4 
2— 4 ressure-time Curve of C al 45(11.42 mm) Round — 8  
2— 5 chematic of Advanced Primer Ignition ystem  — 13 
2— 6 ocking System for Delayed Blowback  — 18  
2— 7 ressure-time Curve of 2 0 mm Round — 25  
2— 8 chematic of Retarded Blowback Linkage  — 40  
2— 9 inematics of Retarded Blowback Linkage — 41  
2 — 1 0 ynamics of Bolt and Linkage  — 42  
3— 1 chematic of Long Recoil ystem  — 2 
3— 2 chematic of Short Recoil ystem
 
4-3 otating Bolt Lock an d Activating C am   -11 
4-4 orce ystem of Bolt C am  -12 
4_5 ressure-time Curve of 7.62 mm Round — 18  
4_6 perating Distances of Moving Parts
 
5— 1 chematic of Single Barrel Revolver-type Machine Gun .... — 1 
5_2 wo tage Ramming  _2 
5— 3 orce Diagram of Recoiling Parts and lide  — 3 
5_4 chematic of C am Geometry  — 5 
5_5 am-slide Force Diagrams   — 9 
5— 6 ingle Barrel Drum Loading Diagram  — 10  
5_7 ingle Barrel Drum Dynamics
 
5-8 nterior Ballistics of 2 0 mm Revolver-type Gun -19 
5_9 xtractor Assembly With Antidouble Feed Mechanism .... — 35  
5 — 1 0 xtractor C am  Assembly  — 36  
5 — 1 1 ocation of Basic Operations  — 47  
5—12 chematic of Double Barrel Drum-cam Arrangements — 47  
5—13 chematic of Ammunition Feed ystem  — 48  
5 — 1 4 chematic of Ammunition Magazine
 
5_16 ouble Barrel Drum Loading Diagram — 51  
5—17 ouble Barrel Drum Dynamics  — 51  
5 — 1 8 orce-time Curve of 2 0 mm Revolver-type Gun — 53  
5 — 1 9 eometry of C am  Actuating Lever
 
 
— 2  
6— 2 oading Diagram of Bolt and C am  During Acceleration  .  — 2  
6_3 eed Portion of C am
 
— 3 
6— 4 oading Diagram of Bolt and C am  During Deceleration  .  — 7 
6— 5 olt Position Diagram for Computer Analysis  — 13 
 
Fig. No. Title
age 
7-1 nitial Contact of Bolt an d Cartridge Case Base  _i 
7-2 hamber-projectile Contact  -2 
7-3 ox Magazine  -2 
7-6 eometry of Double R ow tacking  _4 
7— 7 ox  Magazine Follower  — 4  
7-8 lat ap e pring an d Loading Analogy  _5 
7-9 ectangular Coil Spring an d Loading Characteristics  _7 
7-10 chematic of Feed ystem. End View -10 
7-11 eed ystem Illustrating Mechanics of Operation  -11 
7-12 ecoil-operated Rotating Feed Mechanism -13 
7-13 eed Wheel an d Operating Lever Units  -14 
7-14 lectrically Operated Rotating Feed Mechanism -15 
7-15 uter Drum  -16 
7-16 nner Drum Helix
7-18 chematic of Linkless Feed ystem  -18 
7-19 ath of Rounds in ingle End ystem -19 
7-20 xtractors  -25 
7-24 liding Breech Lock  _31 
7-25 ipping Bolt Lock  -32 
7-26 iring Mechanism for Recoil Machine G un — 33  
7-27 iring Mechanism for Gas-operated Machine Gun  -34 
 hree-position Firing Mechanism
7-30 mmunition Link. al .5 0 Round
 
7-31 ose Fanning Flexibility. .6 2 mm Link  — 42
7—32 as e Fanning Flexibility. 7.62 m m Link  — 43  
7-33 eometry of Base Fanning  — 44  
7-34 elical Flexibility. .6 2 mm Link  -45 
7-35 otal Folding .6 2 mm Ammunition Belt  -46 
7-36 artial Folding 7.62 mm Ammunition Belt -46 
 
7—38 oading Diagram of Mount  -47 
 
Table No. Title
ag e 
2- 1 as e Travel of C al 45(11.42 mm) G un -11 
2-2 ecoil Travel of 20 mm Gun
 
2-4 nput for Delayed Blowback Program  -37 
2-5 ounterrecoil Dynamics of Delayed Blowback Gun -38 
2-6 ymbolcode Correlation for Retarded Blowback  -46 
2-7 nput Data for Retarded Blowback  -47 
2-8 etarded Blowback Dynamics  -48 
3-1 ecoil Travel of 20 mm Gun
 
3-2 pring Design Data of Recoil-operated Guns -8 
3-3 ecoil Travel of 2 0 mm Gun Equipped With Accelerator  .. -17 
4-1 omputed Dynamics of G as Cutoff System — 25  
4-2 as Expansion Time Calculations  -29 
4-3 ymbolcode Correlation for Cutoff Expansion  — 30  
4-4 nput for Cutoff Expansion Program  -31 
4-5 omputed Dynamics Before G as Cutoff -32 
4-6 omputed Dynamics After G as Cutoff Bolt Unlocking 
During Helix Traverse
During Parabola Traverse
an d Rod Unit Recoiling After C am  Action  -34 
4-9 omputed Dynamics. Counterrecoil Bolt Locking 
During Parabola Traverse
 
 
-46 
5— 1 ree Recoil Data of 2 0 mm Revolver-type Machine Gun .. — 21  
5-2 reliminary Recoil Adapter Data
 
5-4 perating Cylinder Data for 0 .12 n.
2 
2
2
2
5-9 ymbolcode Correlation for C am  Dynamics  -38 
5_10 nput Data for Drum Dynamics During Recoil -38 
5-11 nput Data for Drum Dynamics During Counterrecoil  .... -39 
5-12 omputed Recoil an d Operating Cylinder Data for 
Orifice Area of 0.042 in .
2
  -40 
5-14 am  and Drum Dynamics During Counterrecoil -42 
5_15 ymbolcode Correlation or Double Barrel Machine Gun  .. -56 
5-16 nput Data for Double Barrel Machine Gun  -56 
5-17 ouble Barrel Machine Gun Dynamics  — 59  
VII 
Table No.   Title
Multibarrel Gun  -14 
Power
7-1 Power Required fo r Linkless Belt Feed System -24 
7-2  Firing Pin Dynamics  -40 
 
A
recoil travel 
=  bore area 
case nd hamber; perating ylinder 
piston area 
»c r 
= orifice area
C
r 
major xi s f lliptical am ; ength f  D 
short segment of rectangular coil spring  
= average linear acceleration 
= cceleration of chutes 
d
ca m  path
p 
acceleration 
= or : 1 acceleration of ca m roller on ca m  
path 
a 
at 
travel; ollective erm n efining ime 
during polytropic expansion of ga s 
=minor xi s of an elliptical cam; length of 
long egment of ectangular oi l pring; 
spring  width 
elliptical ca m  
ca m  
=  orifice coefficient 
rear support 
= drum diameter 
=  wire diameter 
operating cylinder 
= differential time 
= differential distance 
and driving  springs 
 
J
crb 
gas cutoff 
= counterrecoil energy 
= counterrecoil nergy f barrel t nd of 
buffer action 
ment 
= energy of rotating parts, drum energy 
= counterrecoil energy of drum 
= energy of  drum-slide system  
= ejection energy of case
=  energy of operating rod 
=energy f ecoiling arts; nergy o e 
absorbed by mount 
spring; driving spring  energy 
of unlocking of bolt 
slide 
E  = energy loss attributed to spring system  
E  = total energy loss caused by friction 
energy loss in drum 
energy loss in slide 
base of natural logarithms 
force; pring force t beginning of recoil 
= general expression for average force; aver- 
ag e riving pring orce; xial nertial 
force 
= buffer spring force 
= operating cylinder force 
force, entrance orce, maximum extractor 
load to clear cartridge case 
= effective force on barrel 
gas force 
on bolt 
of recoil 
:
ob 
r
obs 
sh  
tb 
spring 
adapter 
in g load 
= initial buffer spring force 
=  ca m  roller pin load 
= average force during recoil 
cartridge case or round 
force 
reaction of trigger spring  pin 
= average adapter force or time intervals 
=  barrel spring  force at end of propellant ga s 
period 
pulse 
to surge time 
= command height 
intersection 
mass moment of inertia 
=mass oment f nertia f drum; mass
moment of inertia of al l rotating parts 
= effective mass moment of inertia of drum 
= area polar moment of inertia 
= pring  constant,  general;  driving pring  
constant 
=  buffer spring constant 
springs 
adapter 
tion 
=  ratio of specific heats; radius of gyration; 
bolt polar radius of gyration 
= general xpression or lengths; ength of 
recoil; bolt travel; length of flat spring 
 
:
:
total peripheral length of ca m 
:
travel 
:
= length of round; ength of rear pintle leg 
= appet  travel;  barrel  spring  operating 
deflection 
bending moment 
= effective mass of ammunition 
belt; effective mass of rotating drum 
:
:
:
first bend of flat tape spring  
:
:
:
curve; ormal orce on roller; number of 
rounds; number of active egments in  flat 
spring  
of links of ammunition 
:
:
:
:
general erm or pace between ounds 
(pitch) 
:
= .  critical pressure 
 
muzzle  
Pu  
cartridge case 
R
a 
round 
R, 
= distance from ca m contact point o drum 
axis 
= roller radius; rack eactions du e to ota- 
tional forces 
ger reaction on sear 
=  mean radius of case 
= distance from tipping point on ri m to C G  
.ofcase 
=  extractor radius 
= triker radius 
s 
a 
during recoil 
= utoff distance 
= dwell distance 
time 
recoil 
tion here lide ontacts as perating 
unit 
= travel component ue o change in  veloci- 
ty 
torque of trigger spring  
= compression time of spring 
an d case 
= locking lug torque 
= required retainer torque 
= ccelerating torque 
= esisting torque 
= pplied torque 
=  buffer time 
action 
contacted 
= duration of propellant ga s period 
=time nterval of well between ounter- 
recoil an d recoil 
= recoil time of bolt 
= recoil time of barrel during pressure decay 
after bolt unlocking 
= thickness of spring  
:
:
:
:
= final volume in gas equations 
:
velocity f chutes; linear ejected velocity 
of cartridge case  
:
accelerating travel 
tridge case at ejection, velocity of transfer 
unit 
=  weight of round 
=  wall atio of case; weight of ga s in cylin- 
der; weight of propellant charge 
= weight of cartridge case; weight of empty 
case 
:
= total eight f propellant r propellant 
ga s 
ponents 
=  weight of projectile 
weight; weight of spring 
=  weight of slide with 2 rounds 
=weight of lide,  ounds, nd as oper- 
ating unit 
= barrel weight 
of flat spring  
= width of cam 
inx-direction 
=  bolt ravel at en d of propellant ga s period 
= axial length of parabola 
period; ecoil ravel f drum nd barrel 
assembly 
= ounterrecoiling ravel uring mpulse  
= travel of recoiling parts during ca m dwell 
period 
= barrel travel during free recoil 
=  barrel travel during propellant ga s period; 
after buffer engagement; recoil travel dur- 
in g ca m dwell period 
 
LIST F YMBOLS  (Con't.) 
peripheral length of constant slope of ca m  
y 
m
  deflection 
of rotor 
y orrection factor 
At time differential 
Av velocity differential
Ax distance differential 
of one spring segment 
e
b
spring  
0  =  angular shear deflection 
8  = ngular  moment deflection 
helix 
P 
P 
2 
= Poisson's ratio  
= ummation 
= angular velocity 
P R E F A C E  
This handbook s on e of a eries on Guns. t is  part of a group of handbooks covering 
the ngineering rinciples nd fundamental data eeded n he development of Army 
materiel, which as , group) onstitutes he ngineering Design Handbook eries. hi s 
handbook presents nformation on he undamental operating principles nd design of 
automatic weapons nd pplies pecifically o utomatic weapons of all ypes uch as  
blowback, ecoil-operated, as-operated, nd xternally owered. hese nclude ingle, 
double, multibarrel, nd revolver-type machine guns and range from the imple blowback 
to he ntricate M 6 1 A 1 Vulcan nd Navy 0 mm Aircraft G un Mark II M od Machine  
Guns. Methods re advanced for preparing engineering design data on firing cycle, spring  
design, ga s dynamics, magazines, oaders, firing pins, tc. A ll components ar e considered 
except tube design which appears in  another handbook, A M C P 706-252, G un Tubes. 
This handbook wa s prepared by The Franklin Institute, Philadelphia, Pennsylvania, for 
th e Engineering Handbook Office of Duke Universi ty, prime contractor to the U.S. Army, 
and wa s under he echnical guidance nd coordination of a special subcommittee with 
representation from Watervliet Arsenal, Rock Island Arsenal, an d Springfield Armory.  
The Handbooks ar e readily vailable to ll elements of A M C including personnel nd 
contractors having a need nd/or requirement. he Army Materiel Command policy is  to 
release hese ngineering esign Handbooks o ther D O D ctivities nd heir on - 
tractors, nd other Government gencies n ccordance with urrent Army Regulation 
70-31, dated 9 September 1966 . Procedures for acquiring these Handbooks follow: 
a. ctivities within A M C nd other D O D agencies should direct their request on an 
official form to : 
Letterkenny Army Depot 
A T T N : M X L E - A T D  
Publications Distribution Branch 
Chambersburg, Pennsylvania  1 7 2 0 1  
b. ontractors ho av e epartment f efense ontracts hould ubmit heir 
request, hrough heir ontracting officer with proper justification, o the ddress indi- 
cated in par. . 
c. overnment agencies other than D O D having need for the Handbooks may submit 
their request irectly o the Letterkenny Army Depot, as  indicated in par. above, or to : 
Commanding  General 
Washington, D. C. 0315 
Cameron Station 
d. ndustries not having a Government contract (this ncludes Universities) must for- 
ward their request to: 
ATTN: MCRD-TV 
Washington, D. C. 0315  
e . ll foreign requests must be ubmitted through the  Washington, D . C. Embassy to: 
Office of  the  Assistant Chief of Staff for Intelligence 
ATTN: oreign Liaison Office 
Department of the Army 
Washington, D. C . 0 3 1 0 
All requests, ther than those riginating within theDOD, must be accompanied by a 
validjustification.  
Comments and suggestions on this handbook re welcome and should  be addressed to 
Army Research Office-Durham, Box CM , Duke Station,  Durham, N. C . 27706. 
xix/xx  
INTRODUCTION* 
This andbook resents nd iscusses rocedures 
normally practiced for the design of automatic weapons, 
an d explores the problems temming from the functions 
of each weapon nd ts omponents. t s ntended o 
assist and uide he esigner of utomatic weapons of 
the un type, nd o ontain pertinent design informa- 
tion and references. 
1-2 GENERAL 
T he purpose of the handbook s (1 ) o cquaint ne w 
personnel with he many hases of utomatic weapon 
design, nd 2 ) o erve s  seful eference or he 
experienced ngineer. t oe s ot uplicate aterial 
available  in  other handbooks of the weapon series. Those 
topics which re presented n detail in other handbooks 
ar e discussed here nl y n a general sense; consequently, 
the eader must depend on the referenced handbook for 
the etails. nless epetitive, he ext or yclic  
analyses, ime-displacement T-D) urves, hamber 
design, trength equirements, prings, ams, nd rive  
systems ncludes mathematical nalyses mbodying 
sketches, urves, nd llustrative roblems. opics such 
as ammunition characteristics, lubrication, handling and 
operating features, nd advantages an d disadvantages ar e 
generally escribed or e ualitatively han uantita- 
tively. 
weapon ffectiveness n he point ire od e —  a facet 
which the gu n designer ma y wish to consider. 
1-3  DEFINITIONS 
An automatic weapon is a self-firing gun. T o be  fully 
automatic, he weapon must load, fire, extract, an d eject 
continuously fter the first round s loaded nd fired -
provided hat he iring mechanism s el d nlocked. 
Furthermore, he utomatic weapon derives all its oper- 
ating nergy rom he propellant. om e weapons av e 
external power units ttached nd, lthough not uto- 
matic in  the strictest sense, ar e still classified as such. 
There re three eneral classes  of automatic weapons, 
all efined ccording o heir ystem f peration, 
namely: lowback, as-operated, nd ecoil- 
operated'** 
mechanism that uses propellant ga s pressure to force the 
bolt to he ear; barrel nd receiver remaining relatively 
fiied. he ressure orce is transmitted irectly by he 
cartridge as e base to he bolt. 
b. as-operated s the system  that uses the propellant 
gases hat av e een vented rom he bore o r ive 
piston inked o he olt. he oving iston irst 
unlocks the bolt, then drives it rearward. 
c. ecoil-operated is the ystem that uses the energy 
of the recoiling parts to operate the gun. 
Each ystem as ariations hat ay orrow ne r 
more perational eatures rom he thers. hese 
variations, s well s he asic ystems, re iscussed 
thoroughly n later chapters. 
WEAPONS  
round f mmunition, s ssentially he am e s ny  
other un . ts basic ifference s having the bility o 
continue iring many ounds rapidly nd automatically. 
A n outer stimulus is needed nl y o tart or stop  firing, 
unless he atter ccurs hen mmunition upply s 
exhausted. he utomatic eatures require major effort 
in esign nd evelopment. he esign philosophy as  
been established, then the gu n is to fire as  fast as required 
without tressing ny omponent o he xtent where 
damage an d therefore malfunction is imminent. 
An xtremely hort iring ycle eing asic, he 
designer must exploit to he fullest he inherent proper- 
ties of each type of automatic weapon. Generally, each 
type ust eet ertain equirements n ddition o 
*Prepared  by  Martin  Regina, Franklin   Institute  Research  
Laboratories,Philadelphia,Pennsylvania.  
1-1 
ments or design features are: 
1 . Jte part of the vailable energy of the propellant 
gases without materially affecting the ballistics.  
2 . ir e ccurately t a sustained rate compatible with 
the required tactics. 
5. Have a mechanism  that is: 
a. imple to operate 
6. Have positive action for feeding, extracting, ject- 
ing. 
ments ut o egree ormally imited y ype f 
weapon. onflicting equirements re resolved by om - 
promise. 
1-2 
C H A P T E R  2 
BLOWBACK WEAPONS 
Controlling he esponse of the cartridge case to the 
propellant as ressure s the asic esign riterion f 
blowback eapons. he ase esponds by ending o 
move earward nder he nfluence of the xial orce 
generated by he as pressure on ts base. Meanwhile,  
because of this same pressure, the case dilates to press on 
th e nner wall of the hamber. he axial force tends to  
push he bolt earward, opposed only by he esistance  
offered by he bolt nertia nd the rictional resistance  
between ase and chamber wall. T h  question no w arises 
as to which response redominates, he mpending axial 
motion r he rictional esistance nhibiting his 
motion. 
typical ressure-time urve f  ound of ammunition. 
3U
45 
40 
a. 
CC 
2-1 
For implicity, ssume nity or bore re a nd bolt 
weight. According o ig. — 1, he maximum pressure 
of 5,000 si evelops n . 0005 ec. gain or 
simplicity, assume that he ressure varies linearly rom 
t  o  . 0005 ec. he ressure/» t ny im e 
during he nterval 
'-(jra)'- ''»*' 
(2-1) 
T he corresponding force F driving  the cartridge case an d 
bolt rearward is 
where A
but,by assumption, A
b
but 
J t
Integration of Eq. — 7 yields 
(2-8) 
2
 0 . 
Assume hat he imiting learance etween ase nd 
chamber s qual o he ase dilation s t eaches the 
ultimate trength, and assume further that the artridge  
case as nominal outside diameter of .5 n. , wall 
thickness of 0.05 n. , an d an ultimate trength of 50,000 
psi. hen, ccording o he hin-walled ressure vessel 
formula, he ressure t hich ailure mpends nd 
which presses the ase firmly against the chamber wall is  
Pu  
o
t
t 
r 
50,000x0.05 
t
c
a
t
, ensile tress 
From q.  2 — 1 , s he ime lapsed o each his 
pressure.  
Pu  
t 
  sec  (2-10) 
From q. — 8,  s the distance that the as e and bolt 
travel during this time, .e., when only the inertia of the 
system is  considered. 
15
prevail, he artridge as e carcely oves efore 
frictional esistance egins o ake ffect. Motion will 
continue until E q. 2—11 is satisfied. 
A
b
where 
case an d chamber 
Pi interface pressure of case an d chamber 
ß coefficient of friction 
an approximate interface pressure p
t
by quating the inside deflection of the chamber, due to  
this ressure, o he utside deflection of the cartridge 
case, ue o both interface and propellant as pressure, 
when both case an d chamber ar  considered cylindrical.  
Solve for the interface pressure. 
2p 
W .  wall ratio of case 
v Poisson's atio assumed o be qual for 
both materials) 
unsupported artridge cases to the limit of their strength 
are easonably lose o he difference in propellant as 
pressure an d computed interface pressure. Thus
Pu   *  P-Pi 
exceeds ase ecovery fter as ressures ubside; 
otherwise, nterference evelops, i.e., lamping the ase 
to he chamber wall an d rendering extraction difficult*. 
2-2 SIMPLE B L O W B A C K  
Simple lowback s he ystem herein ll he 
operating nergy s erived rom blowback with he 
inertia f he olt lone estraining he earward 
movement of th e cartridge case. 
2-2.1  SPECIFIC REQUIREMENTS 
bolts re eeded or heir nertial roperties, imple 
blowback ystems re uitable nly or ow mpulse, 
relatively lo w rate of fire weapons
3
T he estraining omponents f  imple blowback 
mechanism ar e the bolt an d driving spring. Fig. 2— 2 is a 
schematic of an assembled unit. mmediate resistance to 
case movement offered by he eturn pring is sually 
negligible. hi s burden falls almost totally on the bolt. t 
begins to move s oo n as the projectile tarts but t a 
much lower acceleration o that the cartridge case is still 
supported y he chamber until propellant as pressure 
becomes oo ow o upture he ase. T o ealize lo w 
acceleration, the bolt must be onsiderably heavier than 
needed s a load-supporting component. n high impulse  
guns, bolt izes ca n  be ridiculously large. T he  large mass, 
being ubjected o he am e mpulse as that pplied to  
propellant as nd rojectile, ill evelop he am e 
momentum; onsequently, ts elocity nd  
corresponding kinetic energy will be comparatively low. 
T he lowly movingbolt confines the gun to a low rate of 
fire. 
2-3 
A L L O W A B L E  TRAVEL 
T C  
(A) T A N D A R D A SE  
V
Although he bolt moves lowly, t till permits he 
case to move. he permissible travel while ga s pressures 
ar e till high enough to upture n unsupported ase is 
indicated by ig . -3(A) or a standard cartridge ase. 
Fig. 2-3(B) llustrates ho w modified case ca n increase 
the ermissible ravel. he eometry f hamber nd 
cartridge ase re lso nvolved. light aper r o 
taper at all presents no problem but, for a large taper, an 
axial displacement reates n ppreciable ap between 
case nd hamber, hereby, xposing he ase o 
deflections verging on upture. Therefore, or weapons 
adaptable o imple blowback peration, hamber nd  
case esign takes on special significance if bolt travel is  
reasonable hile ropellant ases re ctive. or 
high-powered guns, exploiting his same advantage gains 
little. ow ittle ffect n ncrease n ravel as n 
reducing bolts to acceptable sizes is demonstrated later. 
T he riving pring ha s ne asic unction. t tores 
 of the   of   ecoiling bolt, later using this 
energy to lam the bolt back into firing position and in  
the rocess, ocks he iring mechanism, eloads, nd  
trips he rigger o epeat he iring ycle. hat he 
driving pring tores nl y om e of he nergy f the 
recoiling bolt when firing semiautomatic shotguns, rifles, 
and pistols s ndicated by he orward momentum not 
being erceptible uring eloading whereas he ick 
during firing is pronounced. 
dt  im e differential 
T he mass of the bolt assembly includes about one-third 
the spring  as the equivalent mass of the spring  in motion. 
However , he ffect of he quivalent pring mass s 
usually very mall and, for al l practical purposes, may be 
neglected. fter the energy of free recoil is known, the 
recoil nergy E
become available 
v}  (2-15) 
T he verage force F epends on he fficiency of the 
mechanical system  
2-2.2  TIME OF CYCLE 
T he ime f he iring ycle s etermined by he 
impulse created by he propellant ases, an d by the bolt 
and riving spring characteristics. he mpulse fFdt s 
computed from the area beneath the force-time curve. It 
is quated o the momentum of the bolt ssembly, i .e., 
eE, 
e  =   efficiency of system  
T he bolt ravel ust be ufficient o permit eady 
cartridge oading nd ase extraction. he initial pring 
force F, s based on experience nd , when easible, is  
selected s our times the weight of the recoiling mass.
T he maximum pring force F
m
recoiled, is  
2F  - 
a 
(2-17) 
T he spring  force at an y time of recoil is  
F = F
x  =  recoil distance at time t 
At time t the energy remaining in the recoiling mass is 
where s he fficiency f he pring ystem. n 
inefficient ystem elps o esist ecoil by bsorbing 
energy. 
(2-19)
(2-2 1)  
S et ,  =  V f, he nitial elocity t im e ero, nd 
integrate. 
Sin"
1  
F
0
 Kx 
yßl 
This omputed ime oes not nclude he im e while 
propellant ases re cting. he xclusion rovides 
a  simple  solution  without  serious  error.  Since 
M V Q = F
m
tox  = L is  
T he ounterrecoil ime s determined by he am e 
procedure s hat or ecoil, xcept hat he ow  
efficiency f prings deters apid ounterrecoil. he  
energy of the counterrecoiling mass of the bolt assembly 
at an y time t
cr
 s 
E
a
 ± M
b
cr
 to 
M
b
 Fo  
Cos-
1
— 2-27) 
2-6 
A M C P 706-260 
2—2.2.3 otal Cycle Time 
T he mass of the bolt ssembly and the bolt travel ar e 
the ontrolling lements of a imple blowback ystem. 
Large alues il l ecrease iring at e hereas he 
converse s rue or mall alues. he r iving pring 
 re     travel ar e 
counterrecoil f he bolt will lways take onger han 
recoil. T he  time t
c
t, = t,+t
where ,- s time lapsed at the end of counterrecod until 
th e bolt mechanism begins to move in recoil. ince the 
firing rate is specified, t, s 
60  
t, 
fr 
be omputed y elating verage pring orces nd 
acceleration o he ecoil nergy. he verage pring 
force 
a
Fa  =  
eE
r 
eM ; 
r 
terms f ime nd cceleration,  L — , \ he 
recoil time becomes 
During ounterrecoil, he ffectiveness f he pring 
force is reduced by he inefficiency of the ystem. hi s 
force is  
eF „ M
Eq.  2-30 
2L 
4L
2
t >    + tcr= r 1+f 
L 
(2-36) 
By nowing he equired ycle time and the omputed 
velocity of free recoil, he istance of bolt travel ca n be  
determined from E q. 2-36. This computed distance will 
be less than the actual because the ccelerations ar e not 
constant hereby aving the effect of needing less time 
to egotiate he istance n q . -36. n rder o 
compensate or he horter ime, he olt ravel s 
increased until the su m oft, an d t,, rom Eqs. 2-23 an d 
2-27 equals the cycle time. 
t, =t
IF F 
 s computed from E q. 2-30. Note hat 
is onstant or ny iven roblem. ow y 
th e udicious election f using q. -36 or 
guidance) nd  K, the pring forces ma y be computed by  
iterative rocedures o hat 1) hen ubstituted nto 
Eq. -37 he pecified ime s matched, nd 2) hen 
into q. 2-17 o heck whether F
a
2-7 
T he ctual iring ate s determined from the inal 
computed cycle time. 
(2-39) 
2-2.3  EXAMPLE O F SIMPLE B L O W B A C K  GUN 
2—2.3.1  Specifications 
Firing Rate: 00 rounds per minute 
Interior Ballistics: ressure vs  Time (Fig. 2-4) 
Velocity vs Time (Fig. 2-4) 
Weight of moving  bolt assembly: lb  
2-2.3.2  Computed  Design Data 
represents an  impulse of 
0.2 
0.8 
Figure 2 — 4 .  Pressure-t ime Curve of Cal.45 (11.42mm) Round 
2-8 
AMCP 708-280 
T he  velocity of free recoil according to E q. 2—14 is  
fFgdt  0.935x386.4 
1   w  2 
  b 7  2  386.4 
T he  time of the firing cycle for 400 rpm is  
f
c= $0 = .1 5 ec . 
From E q. 2—36, th e approximate bolt travel is 
L
=
 
where e =  0.40, the efficiency of system.  
K  .0  lb/in. s selected as practical or the irst trials. 
This alue ay be evised f he bolt ravel becomes 
excessive r other pecifications annot be met. rom 
E q . 2—30 the average spring  force 
eE
r
  0.40x56.3 
F
- 
From Eqs . 2—17 nd 2—18 the minimum an d maximum 
spring  forces are 
yßh 
057
 lb-sec
2
/in. 
m.  
-^jm-^ 
104x386,4 
T he  time of the firing  cycle for K = lb/in. is 
= 0.01941  = .1393 lb-sec
 7^ - a o i 
= . 195 Cos- '  0.74226 =  0 . 1 9 5 R=f   = .143 sec. 
(if) »' 
2-9 
c 
* n 
= 0.76923 
At 
V
At = t
n
 . 552L. 
s
 = -j(F
o
 F
m
c
y.oz 
 IITT )  
v = £A v elocity t nd of each im e ncre- 
ment 
1  
v
a
x = SA«, ase ravel uring ropellant as 
period 
2—2.3.4 ample  Problem  of Case  Trave l 
T he istance hat he as e s xtracted s the ro - 
jectile eaves he ore s etermined y umerically 
integrating the pressure-time curve of Fig. 2-4. 
A
b
g
At 
2—2.3.3  Case Trave l During  Propel lant Ga s Period 
Case  while as  pressures ar e active is  
found y umerically ntegrating he nterior ballistics 
pressure-time urve nd he velocity-time urve of the 
1 2 8 . 8 F
g
At 
Ac .053 n. , he as e ravel istance when he 
projectile eaves the muzzle. hi s unsupported istance 
of the case is still within the allowable travel illustrated 
in  Fig. 2—3. 
A M C P 706-260 
TABLE 2-1.  CASE  TRAVEL O F CA L 45 11.42 mm) G UN 
t,  At, 
lb-sec  in./sec  in./sec  in./sec  in. 
0 .1   0. 1  0.07   0 . 0 1 1   1 .4   1. 4  0.70   0.00007 
0 .2   0. 1  0.56   0 .089   11.4   12.8  7 .10   0 . 0 0 0 7 1  
0. 3 0. 1  1.73  0 .275   35.4   48 .2   30 .50   0 .00305  
0 .4   0. 1  1.60  0 .255   32.8  
81 .0   64.60  0.00646 
0. 5  0.1   0 .88   0 . 1 4 0   18.0   99 .0   90 .00   0.00900 
0. 6 0. 1   0.52   0 .083   10.7   109.7   104 .35  0.01043 
0. 7 0. 1  0.36   0 .057   7. 3 
117 .0   113 .35  0.01134 
0.76   0.06   0 .16   0 .025  3.2   120 .2   1 1 8 . 6 0   0.01186 
2  0.76   5.88   0 .935  120 .2  
0.05292 
Driving prings must be ompatible with operation 
and ith he pace vailable or heir ssembly, wo 
factors that limit their outside diameter, and assembled 
and olid eights. he riving prings ust lso e 
designed to meet the time an d energy requirement of the 
firing ycle nd till av e he haracteristics hat re  
essential or aintaining ow ynamic tresses. he 
criteria or dynamic tresses av e been stablished by  
Springfield Armory
analyses follow these criteria. 
T he pring design data developed or the firing cycle 
calculations are  
F
Q
F  = 9.62 lb, static spring force at end of recoil 
L 2 .72 in., bolt travel 
t
c
t
 /0.0557\ 
r
  \0.195 
t  - . 0 4 2 8 ec , im e of ecoil 
(see par. 2-2.3.2) 
According to the theory of surge waves  in springs, the 
dynamic tress ncreases nly lightly v er he tatic 
stress if the following conditions exist: 
1.67 "^ < .0 when 25 
t
(Ref. 4)  
v
2
T he mpact elocity f 0 t/sec hould ot e 
exceeded, neither hould he velocity be es s than he 
lower imit f ach ange, owever, he imits of the 
ratio T T need not ecessarily be estricted o he wo 
T 
lower anges. or nstance,  peeds ar e ess than 0  
ft/sec, the limits ofXe ma y be shifted to the upper range 
T 
which varies between .3 3 nd 4.0, or even to he first 
range of limits .6 7 to .0 . or speeds between 20 an d 
2 5 t/sec, he imits of the ratio may be hifted to he 
upper range that varies between .6 7 and 2.0. 
T he urge ime, n terms of spring characteristics is
5
T  = 
r
According o q . 4 n Ref. 4, he dynamic orsional 
stress is  
mum tress or music wire s 50,000 lb/in?  In Eq. 
2-44,/(L<)rs   the ext argest v en whole umber 
larger han he value of — f this atio s not n even 
whole number. 
6
d 0.27  v^ DKT 
d = .27  V  0.5* 1.0x0.01126  = .048i . 
From E q . 2-41 
T he static torsional stress  7 is
6
8fm£ 
nd
3 
BACK  
Timing the ignition so that the ne w round is firedjust 
before he bolt eats gives the first part of the mpulse 
created by he propellant ga s force opportunity to act as  
a buffer or the returning bolt. he rest of the impulse 
provides he ffort or ecoiling the bolt. he ystem 
that bsorbs a portion of the mpulse in  this manner is  
called Advanced Primer Ignition Blowback. hi s system 
has ts rtillery ounterpart n the out-of-battery firing 
system, .e., he iring of he rtillery eapon being 
initiated during counterrecoil but with the breechblock 
closed.  
By irtue f ts bility o ispose f he arly 
influence of propellant ga s force on recoil, the advanced 
primer gnition system is much more adaptable to high 
rates of fire than the simple blowback system. Reducing 
the ffectiveness of the mpulse by ifty percent alone 
reduces the bolt weight y factor of tw o with a sub- 
stantial increase in  firing rate. 
T he  restraining components m ay  be considered as real 
and virtual; the real being the bolt and driving  spring; the 
virtual, the momentum of the returning bolt. ig . 2-5 is  
 schematic of the advanced primer ignition system. T he  
firing cycle tarts with he bolt latched open by sear 
an d he riving spring compressed. Releasing the ear, 
frees he bolt or he pring to rive t orward. he 
2-12 
DRIVING,  SPRING 
moving bolt icks up a round from the feed mechanisms 
an d ushes t nto he hamber. hortly efore he 
round s eated, he iring mechanism ctivitates he 
primer. T he firing mechanism is so positioned an d timed 
that he as e s dequately upported when propellant 
ga s pressures reach case-damaging  proportions. he case 
and bolt become fully eatedjust s the mpulse of the 
propellant ga s force equals the momentum of the return- 
in g bolt. hi s part f he mpulse s sually pproxi- 
mately half the otal, thus establishingthe driving spring  
characteristics. 
applied propellant as orce drives the bolt earward in  
recoil. During  recoil, the case is extracted an d the driving  
spring compressed until ll the recoil energy is  absorbed 
to top he ecoiling arts. f he ea r s el d n he 
released position, he ycle s epeated nd iring con- 
tinues automatically. iring ceases when the ea r moves 
to the latched position. 
PRIMER IGNITION 
type performance, tart with the am e initial conditions 
as or he imple blowback problem with he dded 
provision that half the mpulse of the propellant ga s is 
used to stop the returning bolt just as  the cartridge seats. 
Thus 
/V 
0.935 
 — 14 through — 39 ar e again used. ince only half 
the mpulse s vailable to r ive he bolt n ecoil, ts  
mass must be educed by alf n rder to etain he 
120.4 in./sec velocity of free recoil. Thus the weight of 
this bolt assembly is specified as 15 lb an d 
sm 
M
b
According o q. — 36, the pproximate bolt travel 
is he am e 2.58 in.) s that or he imple blowback 
gu n n he preceding problem. Again, s n he arlier 
problem, he .58 in . bolt ravel does not yield totally 
compatible esults nd must be modified o meet he 
rate of fire of 400 rounds per minute or the ycle time 
oft, 0.15 sec. 
Since he nitial ynamic onditions, mpulse nd  
energy of ecoil re half s much s hose of the re - 
ceding problem, the pring constant must also be half in  
order to have the am e bolt ravel. Eq. — 37 shows the 
firing cycle time to be  
= .4675 lb-sec 
b
blowback 
eM. 
V- 
- i m ) 
Another pproach llustrates he dvantage f 
increasing the iring rate by ncorporating the advanced  
primer echnique. he length of recoil in  the preceding 
problems wa s elected to balance the dynamics of the 
problem nd s not ecessarily he deal minimum dis- 
tance. uppose that he deal bolt ravel s .5 in . nd  
that he ecoil orce f he imple blowback un s 
acceptable. he mass of the bolt s adjusted to ui t the 
requirements. 
T he  work W
W . 
=   i
F
o 
F
m )
L
T he  velocity v
r
 -w-M
b
spring  work is  
b
/386.4\
W
h 
42.214 
g-f-y  _  386 .4 x 0 . 4 6 7 5 
W
h 
2-14 
r
 -j (MVI ) =   -+(| j 9 8 8 0  2 .95 in.-lb. 
T he time of   firing cycle is 
Mb b  \ 
 
M
6
 .281  
y 60 
The riving pring for he dvanced primer gnition 
blowback gun has been assigned the following character- 
istics to comply with the requirements of the firing cycle  
for the simple  blowback gun: 
K =  0 .5 lb/in., spring  constant 
F
Q
F
m
 = 4 .85 lb, spring force at en d of recoil 
L = 2 .73 in., bolt travel 
t
r
=T
c
spring  
V f = V j  20 .4 in./sec, velocity of free recoil, 
spring impact velocity 
Select " T T  = .8 . herefore, T  "7T— 0.1126 sec. 
When D .5 in., accordingto E q. 2 — 4 2 
d .2 7 V KT .27    0 .5 0 .5 0.01125  = .038  
From E q. 2-41 
H  = d 8x0.038 1.83 in., solid height. 
T he static torsional stress, E q. 2 — 4 3 , is  
8F
m
=   113,0001b/in
2 
E q. 2—44 ha s the dynamic stress  of 
T
d 
T he riving spring for he dvanced primer gnition 
when the recoil force is equal to that of the simple  blow- 
back gun ha s the following characteristics: 
K = .7271b/in. , spring  constant 
F
m
L = 1. 5 in., bolt travel 
t
r
spring  
v
f ' 
v
i 
2-16 
'c ,0203 
When D .5 , accordingto E q . 2-42 
d .2 7 y KT = .27 V  0 .5 x 1.727x0.00535  = . 045 in . 
From Eq. 2-41 
 =  Nd 7.3x0.045 1 .23 in., solid height.  
T he static torsional stress, E q. 2 — 4 3 , is 
8F
m
T
d 
r
 7
 
2-4  D E L A Y E D B L O W B A C K  
Delayed blowback s the ystem that keeps the bolt 
locked until he rojectile eaves he uzzle. At his 
instant n unlocking mechanism, esponding o om e 
influence uch s ecoil r ropellant as ressure, 
releases he bolt hereby ermitting blowback o ake 
effect. 
Since he remendous mpulse eveloped y he 
propellant ases while the projectile is in  the bore is not 
available or perating he bolt, he ecoiling mass 
including driving, buffing, nd  barrel prings —  need not 
be early o eavy s he wo ypes of blowback is - 
cussed earlier.The smaller recoiling mass moves relatively 
faster nd he at e f ir e ncreases orrespondingly. 
Delayed blowback guns m ay  borrow operating principles 
from other types of action, e.g., the piston action of the 
ga s operating un or the moving recoiling parts of the 
recoil perating un . n ither ase, nly nlocking 
activity s ssociated with these two types, the primary 
activity involvingbolt ction still functions according to  
the blowback principle. Fig. 2-6 shows a simple locking 
system. 
gruous with iming particularly with respect to unlock- 
in g ime. f ecoil operated, distance lso becomes n 
important actor. or his ype un , he barrel ust 
recoil hort istance before he oving parts orce 
open the bolt lock. ufficient time should elapse  per- 
m it he propellant as ressure to drop to evels below 
the bursting ressure f he artridge ase but etain 
enough intensity to blow back the bolt. 
2-17 
BOUT   FU L L Y  RECOILEr 
UNLOCK ING   T R A V E L  
Figure 2-6.  Locking System fo r De layed Blowback 
T he tiffness of the prings should not be o great as  
to interfere unduly with early recoil. Therefore, a system 
consisting of hree prings s ustomarily sed: 1 ) 
barrel spring  having an initial load slightly larger than the 
recoiling weight to insure almost free recoil and still have 
the apacity o hold he barrel in  battery, 2) buffer 
spring to top the ecoiling parts nd return them, nd 
(3 ) bolt riving spring to ontrol bolt ctivity. Before 
th e bolt s unlocked, ll moving parts ecoil as on e mass 
with only the barrel spring  resisting  recoil but this spring  
force s egligible compared to he propellant ga s force 
an d ay e eglected uring ecoil. fter he olt 
becomes unlocked, he barrel spring combines with the 
buffer spring  to arrest the recoiling  barrel unit. 
The unlocked bolt ontinues to be accelerated to the 
rear by he mpetus of the ecaying propellant ga s pres- 
sure whose only esistance no w is the force of the r iv- 
in g spring, a negligible resistance until the propellant gas 
pressure ecomes lmost ero. hereafter, he pring 
stops he bolt nd ater loses it. Normally he barrel 
unit as ompleted ounterrecoil on g before he bolt 
has ully ecoiled o rovide he ime nd elative dis- 
tance needed for extracting, jecting, and loading. After 
the barrel unit is in battery, he bolt unit functions as a 
single spring  unit. 
While he omplete unit s ecoiling freely an d later 
while ll springs ar e operating effectively, the dynamics 
of he ystem re eadily omputed y n terative 
process. iven the pressure-time curve, by knowing the 
size of the masses in motion, he dynamics at an y given  
time re etermined y he ummations of computed 
values for al l preceding increments of t ime. T he impulse 
during each increment is  
At =  time increment 
resistance offered by he driving spring. F At hould be 
adjusted fter the riving spring an d ga s pressure forces 
become relatively significant. During each increment, the 
differential velocity is  
FAt. 
T he elocity f ecoil t he nd f ach ncrement 
becomes 
v =%_
1
2-18 
AMCP 706-260  
T he distance traveled by the bolt with respect to the gu n 
frame during the increment is  
A x 
 average  velocity for the increment.  
The total distance at the en d of each increment is  
x Ax. 
effective, he ehavior f he arrel nd olt nits 
depend ntirely on springs. O ne uch instance involving 
t