Давление в камере

В огнестрельном оружии давление в патроннике — это давление, оказываемое внешними стенками гильзы на внутреннюю часть патронника огнестрельного оружия при выстреле. Единицей измерения давления в патроннике в системе СИ является мегапаскаль ( МПа), в то время как в американской системе SAAMI используется фунт на квадратный дюйм (psi, обозначение lbf /in ² ), а в европейской системе CIP — бар (1 бар равен 0,1 МПа).

Независимо от используемой единицы давления процедура измерения различается между методами CIP, SAAMI и NATO EPVAT . ^{[ необходимо разъяснение ]} Давление в камере измеряется по разным стандартам, поэтому его нельзя сравнивать напрямую. Давление в камере также исторически регистрировалось в медных единицах давления (которые, например, могут обозначаться как psi CUP, bar CUP или MPa CUP) или свинцовых единицах давления (LUP). ^{[ необходимо цитирование ]}

Обзор

Когда ударник в огнестрельном оружии ударяет по капсюлю, он воспламеняет порох внутри гильзы, создавая взрыв, который создает большое давление, часто превышающее 50 000 фунтов на кв. дюйм (344,7 МПа). ^[1] Это давление, в свою очередь, выталкивает пулю из дульца гильзы в ствол. Во время этого взрыва латунные стенки патрона расширяются и герметизируются относительно внутренних стенок патронника. Это расширение создает давление в патроннике или величину силы, прикладываемой к внутренней части патронника гильзой. Максимально безопасное давление в патроннике для имеющихся в продаже патронов публикуется такими организациями, как SAAMI, CIP и NATO.

Методы измерения

Существует 3 основных метода измерения давления в камере: ^[2]

• Использование дробилки меди или свинца
• Метод Пьезо​
• Прикрепление тензодатчика к стволу перед патронником

Метод дробления меди

В середине 1960-х годов наиболее распространенным способом измерения давления было сверление отверстия в камере ствола и вставка медной заготовки, которая плотно прилегала к стенкам камеры. Когда патрон выстреливает, он сжимает медную заготовку. Затем ее извлекают, измеряют и сравнивают с исходными размерами. Используя известные свойства меди, давление в камере можно затем рассчитать и выразить в медных единицах давления (CUP). ^[3] Хотя сейчас существуют более точные методы измерения давления в камере, метод медной дробилки по-прежнему используется для целей проверки. ^[2]

Пьезо метод

Разработанный в конце 1960-х годов, наиболее распространенным методом точного измерения давления в камере является метод пьезоэлектрики. Он похож на метод медной дробилки, где в камере просверливается отверстие, но вместо медной заготовки вставляется кварцевый кристаллический преобразователь и прикрепляется к чувствительному измерительному оборудованию. ^[4] Этот метод обычно дает более точные показания, чем медная дробилка, и является более экономичным из-за того, что преобразователь можно использовать повторно.

Метод тензометрии

Метод тензодатчика является наименее точным методом измерения давления в патроннике с использованием оборудования, но имеет то преимущество, что он наименее затратен и не требует постоянных модификаций огнестрельного оружия. ^[2] Тензодатчик крепится к стволу прямо перед патронником. При выстреле ствол на короткое время растягивается, и это растяжение измеряется датчиком. ^[5] Этот метод обычно резервируется как способ относительного сравнения различных зарядов патронов, поскольку показания тензодатчика не такие точные, как медный дробитель или пьезоэлектрический тест.

Важность обслуживания огнестрельного оружия

Сила, которая не прикладывается к стенкам камеры, используется для проталкивания пули вниз по стволу. Поскольку объем гильзы относительно мал, давление, ближайшее к камере, будет выше, чем в любой другой точке ствола. По сравнению с температурой сжигаемого пороха, относительно небольшое количество энергии и тепла передается от пороха в стволе к стенкам ствола. Поэтому весь процесс можно считать адиабатическим процессом , или при быстром расширении газов не происходит потери тепла. Таким образом, закон идеального газа можно использовать для выражения разницы в давлении при движении пули по стволу: ^[6]

P1 ( _V1 ) ^κ = _P2 ( _V2 ) ^κ_​

или

P2 = _P1 ( _V1 / _V2 ) ^κ_​

где:

• P ₁ — начальное давление
• P ₂ — давление, действующее на хвостовую часть пули в данной точке
• V ₁ — внутренняя емкость гильзы или объем заряженного патрона.
• V ₂ — внутренний объем гильзы плюс объем ствола от патронника до пули.
• κ — показатель адиабаты газа, содержащегося внутри камеры и ствола.

Рассматривая это термодинамическое уравнение, можно увидеть, что величина давления, действующего на пулю, уменьшается по мере ее движения по стволу из-за увеличения объема газа. ^[6] Аналогично, часть ствола, которая подвергается наибольшему давлению, — это горловина, или точка, ближайшая к патроннику, в которой пуля входит в нарезку. Из-за этого нарезка в горловине будет разрушаться быстрее, чем остальная часть ствола.

Для снижения скорости эрозии горла из-за давления можно принять ряд мер, некоторые из которых могут быть достигнуты путем ручного снаряжения .

1. Если пуля посажена дальше (т.е. ближе к нарезам ), она увеличит внутренний объем гильзы. Рассматривая закон идеального газа PV=nRT , можно увидеть, что при увеличении объема гильзы давление внутри гильзы уменьшается. Это, в свою очередь, уменьшает давление в камере и величину силы, действующей на горло.
2. Если уменьшить количество пороха (используя тот же порох), взрыв внутри гильзы будет слабее и приведет к меньшему давлению.

Ссылки

1. "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2013-05-11 . Получено 2013-04-15 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
2. "Измерение давления в патроннике металлического патрона".
3. Основы материаловедения и инженерии, четвертое издание, John Wiley and Sons, Хобокен, 2012, стр. 217
4. Основы материаловедения и инженерии, четвертое издание, John Wiley and Sons, Хобокен, 2012, стр. 527
5. Механика материалов: интегрированная система обучения, John Wiley and Sons, Хобокен, 2011, стр. 547
6. Основы инженерной термодинамики, седьмое издание, John Wiley and Sons, Хобокен, 2011, стр. 49