Испытание давления боеприпасов для стрелкового оружия используется для установления стандартов максимальных средних пиковых давлений патронников , а также для определения безопасности конкретных зарядов в целях разработки новых зарядов. В металлических патронах пиковое давление может варьироваться в зависимости от используемого пороха, используемых капсюлей, веса заряда, типа снаряда, глубины посадки снаряда, натяжения шейки, параметров горла/свинца патронника. В дробовых патронах основными факторами являются вес заряда, вес снаряда, тип пыжа, конструкция корпуса и качество обжима.
Две современные стандартизированные методики испытаний, которые используются, — это методология Commission Internationale Permanente pour l'Epreuve des Armes à Feu Portatives (CIP) и методология Sporting Arms and Ammunition Manufacturers' Institute (SAAMI). Методология SAAMI широко используется в Соединенных Штатах, в то время как CIP широко используется в европейских государствах-членах CIP. Хотя обе современные методики используют пьезоэлектрические датчики давления для получения показаний давления, различия в настройке испытаний означают, что одни и те же давления часто будут генерировать очень разные показания в зависимости от используемого метода.
Поскольку максимальные давления CIP и SAAMI измеряются по-разному, важно знать, какая методология использовалась для измерения пиковых давлений. Хотя давления CIP часто указываются в мегапаскалях в Википедии и барах по CIP, а SAAMI в фунтах на квадратный дюйм , не редкость увидеть, как давления CIP преобразуются в фунты на квадратный дюйм или наоборот. [1]
CIP использует просверленный корпус для непосредственного воздействия на датчик давления пороховых газов. Пьезоизмерительное устройство (датчик) располагается на расстоянии 25 миллиметров (0,98 дюйма) от казенной части, когда длина гильзы позволяет это, включая ограничения. Когда длина гильзы слишком коротка, измерение давления будет происходить на определенном для патронника более коротком расстоянии от казенной части в зависимости от размеров гильзы. Определенное расстояние для конкретного патронника публикуется в техническом паспорте TDCC патронника.
В гильзе винтовочного патрона, такой как .308 Winchester , значение TDCC M = 25,00 означает, что датчик должен быть расположен на расстоянии 25 миллиметров (0,98 дюйма) от казенной части. [2]
В относительно короткой гильзе пистолетного патрона, например, 9×19 мм Парабеллум (9 мм Люгер в номенклатуре CIP), значение TDCC M = 12,50 означает, что датчик должен быть расположен на расстоянии 12,5 миллиметров (0,49 дюйма) от поверхности казенной части. [3]
Некоторые ошибочно пришли к выводу, что CIP измеряет давление в горловине гильзы, чтобы учесть отклонения от давления SAAMI. [1]
В качестве преобразователя CIP почти исключительно использует один тип пьезоэлектрического датчика (называемый «канальным датчиком»), производимый швейцарской компанией Kistler , который требует сверления гильзы картриджа перед выстрелом проверочного картриджа в специально изготовленном испытательном стволе. [4] [5] [6] Датчик измерения баллистического давления Kistler 6215 имеет максимальное рабочее давление 600 МПа (87 023 фунта на кв. дюйм) и устанавливается утопленным внутри гильзы картриджа (лицевая часть датчика высокого давления не контактирует с гильзой картриджа) и требует, чтобы в гильзе испытательного картриджа было просверлено отверстие перед испытанием. Испытательный картридж должен быть вставлен в камеру таким образом, чтобы отверстие в гильзе испытательного картриджа совпадало с отверстием газового порта, которое направляет давление газа из гильзы картриджа на лицевую часть датчика. Ожидается, что точность измерения давления с помощью датчиков высокого давления 21-го века составит ≤ 2%. [7]
Протокол испытаний под давлением SAAMI использует конформный пьезоэлектрический кварцевый датчик для испытаний под давлением пистолетов и револьверов центрального воспламенения, винтовок центрального воспламенения и патронов кольцевого воспламенения. Основным источником конформных датчиков является американская компания PCB Piezotronics . Протокол испытаний под давлением SAAMI использует испытательные стволы, имеющие отверстие, расположенное в патроннике в месте, определенном для патрона. Конформный датчик SAAMI устанавливается в отверстие, которое проникает в патронник испытательного ствола таким образом, что поверхность датчика, прецизионно обработанная для соответствия кривизне стенки патронника в месте установки на определенном расстоянии от поверхности казенной части, функционирует как часть стенки патронника. Когда патрон выстреливает, давление газа заставляет гильзу патрона расширяться, соприкасаясь со стенками патронника. Часть гильзы патрона, соприкасающаяся с поверхностью конформного датчика, оказывает давление на датчик, который, в свою очередь, генерирует слабый электронный импульс, который усиливается и приводит к показанию в фунтах на квадратный дюйм (psi). Конформный датчик SAAMI имеет то преимущество, что не требует просверленной гильзы и соответствующих проблем вставки и выравнивания, требуемых для просверленной гильзы. Вместо этого требуется простое испытание под давлением образца гильзы из партии гильз, используемых в тестовых боеприпасах. Это испытание под давлением определяет давление газа, необходимое для того, чтобы гильза расширилась и соприкоснулась с поверхностью конформного датчика при выстреле. Это измерение называется «смещением» и учитывает «потерю» этого давления газа до того, как гильза соприкоснется с датчиком и создаст импульс. Смещение добавляется к показанию давления, чтобы получить показание пикового давления. Другие преимущества конформного датчика SAAMI: очень адаптивен к требованиям контроля качества больших объемов производства коммерческих и правоохранительных боеприпасов; защита датчика от прямого воздействия высокотемпературных газов сгорания и, следовательно, сравнительно длительный срок службы; максимальное рабочее давление 80 000 фунтов на кв. дюйм (551,6 МПа). Картриджи с одинаковым диаметром стенки камеры в точке крепления датчика и работающие в определенных пределах давления в камере, могут использовать один и тот же датчик взаимозаменяемо, что снижает затраты на приборостроение.
Для дробовых боеприпасов технические различия решить проще, поскольку только один тип пьезоэлектрического датчика (называемый «тангенциальным датчиком») доступен у компаний PCB Piezotronics и Kistler International, который можно использовать без сверления без изменений среди руководств SAAMI и правил CIP. [8]
Недорогой метод сбора данных о давлении использует резистивный датчик напряжения, прикрепленный к внешней стороне камеры. Эти системы обычно калибруются для имитации результатов существующей стандартизированной системы, такой как система SAAMI, так что результаты будут напрямую сопоставимы. Поскольку эта система не требует специального испытательного ствола, а только огнестрельного оружия с доступной внешней стенкой камеры, она намного дешевле.
НАТО определяет 5,56 мм, 7,62 мм, 9 мм и 12,7 мм с помощью методов испытаний НАТО EPVAT , которые включают испытание давлением. В отличие от гражданских методов испытаний процедуры испытаний НАТО EPVAT для «калибровки винтовок НАТО» требуют, чтобы датчик давления или преобразователь были установлены перед дульцем гильзы. Преимущество этого положения крепления заключается в том, что нет необходимости сверлить гильзу для установки преобразователя. Сверление перед выстрелом всегда является трудоемким процессом (быстрый контроль качества и обратная связь с производством имеют важное значение в процессе изготовления боеприпасов). Недостатком этого крепления является то, что давление растет гораздо быстрее, чем в просверленной гильзе. Это вызывает высокочастотные колебания датчика давления (около 200 кГц для преобразователя Kistler 6215), и это требует электронной фильтрации с недостатком, что фильтрация также влияет на более низкие гармоники, где обнаруживается пик, вызывающий небольшую ошибку в измерении. Эта небольшая ошибка не всегда хорошо усваивается, и это вызывает много дискуссий о порядке фильтра, частоте среза и его типе ( Бессель или Баттерворт ). [9] Для испытаний НАТО EPVAT боеприпасов военного огнестрельного оружия используются испытательные стволы НАТО EPVAT с датчиками-преобразователями канала Kistler 6215. [10]
Однако Вооруженные силы США определяют процедуры испытаний для 5,56 мм НАТО в SCATP-5.56, 7,62 мм НАТО в SCATP-7.62 и .45 ACP в SCATP-45. [11] Эти процедуры основаны на методологии испытаний SAAMI.