Қарудағы патрондардың камералық қысымын өлшеу әдістері
Copper units of pressure
Қару-жарақ ішкі баллистикасындағы камера қысымын өлшеу үшін қолданылатын мыс (CUP) және қорғасын (LUP) бірліктері. Жаңа пиезоэлектрлі сенсорлармен алмастырылуда.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Мыс бірліктеріндегі қысым немесе CUP, және оған байланысты қорғасын бірліктеріндегі қысым немесе LUP – атыс қаруларының камералық қысымын бағалау үшін ішкі баллистика саласында қолданылатын қысым өлшемдерін білдіретін терминдер. Бұл терминдер қысым мәндерінің мыс және қорғасын сындырғыш өлшегіштермен өлшенгенін көрсету үшін конвенция бойынша қабылданған. Соңғы жылдары олар камерадағы қысымды дәлірек өлшейтін және көбінесе айтарлықтай жоғары қысым мәндерін беретін, қазіргі заманғы пьезоэлектрлік қысым өлшегіштерге алмастырылды. Бұл номенклатура шатасуды және әртүрлі типтегі қысым өлшегіштермен алынған қысым мәндері мен стандарттардың қауіпті алмасуын болдырмау үшін қабылданды. Мысалы, ең жоғары қысымды 300 МПа деп көрсетудің мәні жоқ, ал егер қысым CUP процедурасы бойынша өлшенсе, онда ол 300 МПа (CUP) деп белгіленуі керек. Қысым – күштің ауданға бөлінуі ретінде анықталатын негізгі физикалық параметр. Авоирдупойс жүйесінде қысымның бірлігі – шаршы дюймге фунт күш, ал қазіргі SI жүйесінде – паскаль (шаршы метрге тең Ньютон). Сондықтан, мыс сындырғыш өлшегішпен өлшенген камерадағы қысым британдық императорлық және АҚШ стандартты жүйелерінде psi (CUP), метрикалық жүйеде бар (CUP), ал SI жүйесінде MPa (CUP) ретінде көрсетіледі.
Copper units of pressure or CUP, and the related lead units of pressure or LUP, are terms applied to pressure measurements used in the field of internal ballistics for the estimation of chamber pressures in firearms. These terms were adopted by convention to indicate that the pressure values were measured by copper crusher and lead crusher gauges respectively. In recent years, they have been replaced by the adoption of more modern piezoelectric pressure gauges that more accurately measure chamber pressures and generally give significantly higher pressure values. This nomenclature was adopted to avoid confusion and the potentially dangerous interchange of pressure values and standards made by different types of pressure gauges. For example, it makes little sense to describe a maximum pressure as 300 MPa, and in case the pressure has been measured according to the CUP procedure it should be denoted as 300 MPa (CUP). Pressure is a fundamental physical parameter that is defined as force divided by area. The unit of pressure in the avoirdupois system is pound force per square inch, while the unit of pressure in the modern SI system is pascal (equivalent to newton per square meter). A chamber pressure measured with a copper crusher gauge would therefore be expressed in psi (CUP) in the British Imperial system and United States Customary system, bar (CUP) in the metric system, and MPa (CUP) in the SI system.
Әдістеме
Қысымды CUP және LUP бірліктерімен бағалау арнайы ұсақтағыш тапанша арқылы жүзеге асырылады, ол мұқият дайындалған және калибрленген мыс немесе қорғасын цилиндрді ұсақтау үшін поршеньге қолданылатын қысымды пайдаланады. Деформацияның мөлшері, дюйм шаршыына фунттармен өлшенген әртүрлі қысымдармен тудырылған ұсақтау мөлшерімен салыстырылады. Мыс цилиндрлер көбінесе тапаншалар мен мылтықтардың патрондарынан туындайтын жоғары қысымдар үшін қолданылады, ал қорғасын цилиндрлер мылтық оқтарынан туындайтын төмен қысымдар үшін қолданылады. Ұсақтағыш тапаншаның камерасында поршеньмен байланысқан тесігі бар, және оқ аталғанда, бұл поршень оқ ату қысымына түседі. Содан кейін поршень калибрленген цилиндрге әсер етіп, оны сәл ұсатады. Ұсатылған цилиндрдің ұзындығы өлшеніп, белгілі бір қысыммен ұсатылған цилиндрлердің ұзындығы көрсетілген кестемен салыстырылады, ал сәйкес күш CUP немесе LUP қысым мәнін көрсетеді. Американдық стандарттау ұйымы – Спорттық қару-жарақ және оқ-дәрі өндірушілер институты (SAAMI) көптеген патрондар үшін CUP қысым деңгейі стандарттарын жариялаған.
Estimation of pressure using CUP and LUP units is performed by a special crusher gun, which uses pressure applied to a piston to crush a carefully manufactured and calibrated copper or lead cylinder. The amount of deformation is compared to the amount of crushing produced by different pressures in pounds per square inch. Copper cylinders are used at high pressures, such as are generated by most handgun and rifle cartridges, and lead cylinders are used for low pressures such as are generated by shotgun shells. The crusher gun has a hole in the chamber that is linked to a piston, and upon firing, this piston is subjected to the pressure of firing. The piston then acts on the calibrated cylinder, crushing it slightly. The length of the crushed cylinder is measured and compared to a chart of lengths resulting from crushing cylinders with given amounts of pressure, and the corresponding force is the CUP or LUP pressure value. The American standards organization Sporting Arms and Ammunition Manufacturers' Institute (SAAMI) published CUP pressure level standards for many cartridges.
CUP және LUP қысымдары мен трансформатор қысымдары
1960 жылдары өлшеу түрлендіргіштері ойлап табылғанға дейін, ұнтақ тапаншалары камералық қысымды бағалаудың жалғыз сенімді әдісі болды. 1960 жылдан бері камералық қысымды өлшеуге арналған арзан, сенімді түрлендіргіштердің қолжетімділігімен, өнеркәсіп көбінесе ұнтақ тапаншаларын пайдаланудан бас тартып, нақты өлшемдер жасауға көшті. Түрлендіргіштерді қолдану практикалық тұрғыдан жылдамырақ, себебі олар оқ атудан кейін мыс немесе қорғасын цилиндрлерді мұқият өлшеуді қажет етпейді. Сонымен қатар, түрлендіргіштер бүкіл оқ ату циклы бойындағы қысымды сәт сайын тіркеуге қабілетті. Осылайша, ұзақ мерзімді перспективада түрлендіргішті пайдалану арзан, өйткені ол ұнтақ тапаншасында бір рет қолданылатын металл цилиндрлерді пайдалануды қажет етпейді, сондай-ақ сынақ нәтижелерін талдауға жұмсалатын еңбекті азайтады. Өлшеу түрлендіргіштеріне көшудің бір салдары, мысалы, 1987 жылғы Speer қайта зарядтау нұсқаулығындағы барлық SAAMI қысымдары CUP бірліктерімен көрсетілген, ал қазіргі анықтамаларда дерлік барлық қысымдар PSI бірліктерімен тізімделген. Тағы бір салдары – конструкциялық шектемелер енді жақсы анықталады, бұл қаруда мыңдаған оқтарды атудың ұзақ мерзімді қауіпсіздігін арттырады. Ұнтақ тапаншаларына негізделген бағалаулармен нақты қауіпсіздік шегін, сынақ үшін таңдалған қаруда ондаған мың оқтарды атудан басқа, дәл бағалау мүмкін емес еді.
Until the invention of measurement transducers in the 1960s, crusher guns were the only reliable method for estimating chamber pressures. With the availability of inexpensive, reliable transducers since the 1960s for actually making chamber pressure measurements, the industry almost universally has begun to move away from crusher guns for estimating chamber pressures, towards favoring making actual measurements. Transducers are also faster to use in practice, as they do not require the careful measuring of the copper or lead cylinders after firing. Additionally, transducers are capable of recording instant by instant pressures through the entire firing cycle. Hence, in the long run, using a transducer is less expensive, as it does not require using expendable metal cylinders in a crusher gun, and also reduces the labor required to analyze test results. One outcome from this transition to using measurement transducers is, for example, that a Speer reloading manual from 1987 lists all SAAMI pressures in CUP, while current references list nearly all pressures in PSI. Another outcome is that design margins are now better determined, which has the effect of increasing the long term safety of firing multiple thousands of rounds in a gun. With estimates based on crusher guns, actual safety margins could never be accurately assessed, short of actually firing tens of thousands of rounds in a sample gun.