Страгивание пули

87Изучение напряжения шеек:
Неразрушающий метод измерения статического трения в шейках гильз
(март 2006,54)

К.П. Вудрум (C.P. Woodrum)

Краткий обзор

Описывается неразрушающий метод определения статического трения между пу-лей и шейкой гильзы. Применение этого метода на стреляных гильзах выявляет необхо-димость в обработке шеек гильз, что может устранить различия в последовательных из-мерения усилия на одной и той же гильзе. Удовлетворительные результаты получены в результате обработки намазыванием графита; такая обработка необходима исключитель-но для обеспечения постоянного коэффициента статического трения (КСТ), коррелли-рующий измерения, полученные за рабочим столом, с результатами реальных отстрелов. Метод, изложенный в данной статье, выбран для дальнейших исследований.

Вступление

Ранее был описал метод определения пикового усилия смещения или статическо-го трения между пулей и внутренней поверхностью шейки гильзы патрона 6 мм BR. Зна-ния, полученные с помощью этого метода, показали, что:
 Существует критический размер шейки, выше или ниже которого статическое трение между шейкой гильзы и пулей уменьшается.
 Максимальные скорости достигаются тогда, когда шейка гильзы обжимается близко к этой критической точке.
 Зарядка патронов около этой критической точки может привести к улучшению кучности.

Статическое трение - это минимальная сила, которую нужно приложить в направ-лении движения для того, чтобы остановить объект и привести его в соприкосновение с другим объектом. Отношение статического трения к силе, перпендикулярной (или нор-мальной) к приложенной силе, будет следующим:
(1)

В формуле (1) - это статическое трение (пиковое усилие смещения), - коэф-фициент статического трения, и N - сила, перпендикулярная к .
Определение статического трения с использованием ранее описанного метода тре-бовало разрушения гильзы таким образом, чтобы можно было вставить в нее стержень-толкатель и поджать им донце посаженной пули. В результате, измерение статического трения и эксперименты с реальными стрельбами нельзя проводить на одних и тех же гильзах. В данном отчете описывается неразрушающий метод определения статического трения между пулей и гильзой патрона.
Методики и материалы, использовавшиеся для написания этого отчета, в основном схожи с теми, что использовались в предыдущем отчете. Отличия будут указаны и обсу-ждены.

Методики и материалы

От латунного стержня диаметром 3/16 дюйма было отрезано пять кусков длиной примерно по 1.25 дюйма каждый. Торцы всех стержней были подрезаны и подправлены на токарном станке. На одних из концов каждого стержня были сделаны конусообразные расточки под углом 45 градусов к центральной оси, то есть было получено что-то наподо-бие воронок. В центрах этих воронок были просверлены отверстия глубиной по 0.25 дюйма сверлом ?53. Готовые детали имели длину 1.18 дюйма. Они показаны на Рисунке 1.
Эти стержни-толкатели вставлялись в гильзы с обжатыми шейками таким образом, чтобы конец с воронкой был направлен в сторону донца гильзы (к капсюльному гнезду), и плоский конец был направлен в сторону шейки гильзы. В гильзы затем вставлялись пули на интересующую глубину посадки. Острый конец 1-дюймового гвоздя 17 калибра из нержавеющей стали отрезался, и гвоздь вставлялся снаружи в запальное отверстие. Воронкообразная расточка в латунной детали направляла гвоздь в осевое отверстие, просверленное в стержне-толкателе. На Рисунке 2 показан разрез всей сборки.
Корпус матрицы для посадки пуль Lee под патрон .308 Winchester был разрезан пополам. Сборка посаженной пули, внутреннего стержня-толкателя и гвоздя из нержа-веющей стали помещалась в ту часть посадочной матрицы, которая поддерживает скаты гильзы с пулей, и все ориентировалось по направлению вниз, как показано на Рисунке 3.
Эта сборка помещалась между компрессионными дисками на тестовом стенде, как показано на Рисунке 4, и посредством рукоятки тестового стенда прикладывалось постоянное давление до момента смещения пули. Измеритель усилия записывал пиковое усилие, в фунтах, необходимое для смещения пули. Это измерение было записано и приводится в данном отчете.
Пули, использовавшиеся в этих тестах, были штучно изготовленными 68-грановыми с плоским донцем. В отличие от пуль, использовавшихся в предыдущем отче-те, эти пули не имели молибденового покрытия . Гильзы были теми же, что описаны и использовались в тестовых стрельбах, проводившихся для предыдущего отчета, такими же остались инструменты для обжимки шеек.
Пули были посажены в шейки гильз, обработанных нанесением графита. Сама по себе обработка была просто и быстрой: после того, как гильзы были обжаты, их шейки погружались в небольшую емкость, содержащую примерно ¼ дюйма графита. Гильза вращалась вокруг своей оси для гарантирования распределения графита по области контакта с пулей. Излишки графита вытряхивались из гильзы и снаружи гильзы, после чего она вытиралась насухо перед посадкой пуль в гильзы.

Результаты

Из-за рабочего стола: Зачем понадобилась обработка гильз

Были отобраны пять гильз из 25 бывших в употреблении гильз, использовавшихся в тестовых отстрелах, проводившихся в предыдущем отчете. Гильзы были обжаты с ис-пользованием обжимной пуговки диаметром 0.260 дюйма. В каждую гильзу были встав-лены стержни-толкатели и посажены пули до общей длины патрона 2.170 дюйма (глубина посадки пули составила 0.163 дюйма). Пуля смещалась с использованием установки, опи-санной выше, а пиковое усилие смещения записывалось. Это повторялось по пять раз для каждой гильзы. В Таблице 1 приведены результаты этих измерений, и на Рисунке 5 они показаны в графическом виде.
Очевидно, что первоначальные измерения отличались от последующих измерений на одних и тех же гильзах. Оказалось, что измерения были асимптотическими с увеличением числа попыток, и предел асимптотичности составлял, ни много, ни мало, половину первоначально измеренной величины.
Это привело к необходимости найти вариант обработки, который бы предотвра-щал изменение силы смещения в зависимости от количества последовательных попыток измерения. Жидкие поверхностно-активные вещества были немедленно исключены из рассмотрения. Из оставшихся альтернатив две, казалось, выглядели потенциально подходящими, и относительно простыми в применении. Одна из них состояла в ис-пользовании ершика для 'выравнивания' поверхности внутни шейки гильзы; другая со-стояла в использовании сухой смазки, а именно - графита. Оба варианта и их комбинация были опробованы в четырех различных наборах из трех гильз в каждом, из которых стре-ляных было по меньшей мере 5. Один набор из трех не обрабатывался, и служил в каче-стве контрольного. Результаты приведены в графическом виде на Рисунке 6. Столбики ошибок равны 1 СО (Среднеквадратическое Отклонение).
Контрольные точки оказались аналогичными результатам, показанным на Рисунке 5; тем не менее, различные наборы гильз были использованы для получения данных для каждого рисунка. В связи с чем можно заключить, что обработка графитом, как одна, так и в комбинации, оказывалась наиболее эффективной для устранения различий в последо-вательных попытках измерений. Так как результаты оказались одинаковыми с использованием только графита или в комбинации с обработкой ершиком, было выбрано использование одного графита, без ершика.

Обсуждение результатов и выводы

Для гарантирования того, что последовательные измерения отражают эффекты на-пряжения шейки, а не изменения в силе смещения, обусловленные различиями в КСТ, обусловленными поверхностными изменениями, происходящими в результате последова-тельного выполнения попыток, была разработана и применена обработка внутренних по-верхностей шеек гильз графитом. Предполагалось, что эта обработка формирует слой графита между пулей и пограничным слоем химической пленки, накапливаемой на внут-ренней поверхности шейки гильзы в результате стрельбы. Эта обработка создавала посто-янную величину КСТ для различных попыток смещения пули. Жидкие поверхностно-активные вещества даже не рассматривались, потому что довольно трудно предотвратить их смешивание с порохом во время экспериментов с реальным отстрелом.
Рассматривалось механическое удаление поверхностной пленки, тем не менее, в соответствии с Рисунком 6, использование ершика оказалось неэффективным в достиже-нии поставленной цели. Также опробовалась комбинация обработки ершиком и графи-том; результаты оказались такими же, как и для одного графита. Так как эта обработка не показала очевидных преимуществ, она была отклонена.
Использование смазывания графитом было необходимо для получения постоянного КСТ, так чтобы измерение смещения за рабочим столом могло коррелировать с результатами, полученными от реальных отстрелов. Оно не предназначено ни для каких других целей.
Вооружившись методом, позволяющим проводить эксперименты за рабочим сто-лом и отстрелы с использованием одних и тех же гильз, можно исследовать теоретиче-ское происхождение критической точки и ее влияние на кучность.

Таблица 1 - Усилие смещения в фунтах

Попытка гильза 1 гильза 2 гильза 3 гильза 4 гильза 5 Средн. Скв Откл. %КВ
1 33.60 42.80 60.15 45.45 51.55 46.71 9.91 21.22
2 33.45 39.10 52.35 41 35 41.60 41.57 6.86 16.50
3 22.65 26.65 37,20 30.85 26.35 28.74 5.55 19.31
4 23.85 26.30 28.95 2970 28.40 27.44 2.37 8.64
5 21.65 27.95 26.80 3085 29.50 27,35 3.54 12.93
Средн. 27.04 32-56 41.09 35.64 35.48 Общее средн. 34.36
Скв. откл 5.97 7.79 14.64 7.25 10.78 Общее Скв. Откл. 10.09
%КВ 2208 2394 3562 2033 30.39 Общий %КВ 29.36

Признательности

Автор хотел бы поблагодарить Lee Six за возможность задавать вопросы и получе-ние советов, приведших к проведению этих исследований и, в общем, за то, что наставили его на путь истинный. Хотелось бы поблагодарить Мела Ивацубо, уделившего время для ответов на то множество вопросов, которые были заданы ему автором за прошедшие го-ды. Мел, теперь я понимаю ':неважно, какие они маленькие, но важно, какими они не большие.' Кроме того, также благодарю Норма Джеффериза за его терпеливые наставле-ния и поддержку в попытках обучить автора высокому искусству Бенчрест стрельбы. Норм, теперь я стреляю с ветровыми флагами:все что мне остается, это понять, что они говорят мне. Наконец, автор хотел бы поблагодарить Марка Линга и Дэйва Буркхалтера, друзей, коллег и приятелей по охоте, за то что помогли изготовить измеритель усилий, использовавшийся в этих отчетах.