В настоящее время на рынке имеется довольно большое число порохов, различающихся по скорости горения. Еще большое число составляют различные виды снарядов, отличающиеся по весу и прочим характеристикам. К тому же, различаются виды снаряжения, длины гильз, типы капсюлей, способы закрутки и т.д.
Все перечисленные факторы (и не перечисленные тоже) влияют на такие показатели выстрела как скорость снаряда, давление в стволе и многие другие. Практически все показатели, кроме давления, в достаточной степени могут контролироваться 'самокрутчиками' патронов. Ситуация с точностью подбора самостоятельного снаряжения существенно улучшилась после появления и широкого распространения хронографов.
К сожалению, давление пока остается единственным параметром среди важнейших, недоступным для контроля самокрутчиками. В настоящее время только и остается верить на слово производителям порохов и не превышать рекомендуемые навески. Рекомендуемые, кстати, далеко не по всем калибрам и доступным способам снаряжения.
Но верят 'на слово' далеко не все пользователи, снаряжающие патроны самостоятельно. Результаты такого 'неверия' или просто ошибки, вызванные отсутствием средств контроля и заводских рекомендаций того или иного вида снаряжения, могут обойтись в конечном итоге очень дорого.
В этой связи, а также в связи с 'зудом' неудовлетворенности данными рекомендаций заводов 'на все случаи жизни', был разработан прибор контроля давления, пригодный для полевого применения.
Чувствительным элементом прибора является тензодатчик, приклеиваемый на поверхность оружия.
Прибор с подключенным осциллографом.
Собственно прибор
Датчик на оружии (под белым герметиком).
Датчик.
Сигнал датчика пропорционален изменению размеров камеры оружия, которая в свою очередь, пропорциональна давлению. На самом деле на показатели сигнала датчика, кстати, очень слабого, влияет множество параметров.
Не останавливаясь детально на этих параметрах, отмечу, что все они по отдельности более - менее оценены, как расчетно, так и экспериментально. Но у многих все же остаются сомнения ... .
------
Было решено провести прямое сравнение данных давления, измеренного с помощью разработанного портативного устройства и промышленного стационарного устройства.
Сравнение оказалось возможным благодаря помощи и непосредственному участию в работе участника форума под ником 'Испытатель'.
Итак, основной целью являлось определение возможности использования металлических тензодатчиков, наклеиваемых на поверхность ствола, для измерения кривой изменения давления во времени в гладкоствольном оружии, а также оценка возможностей конкретного устройства на базе тензодатчика.
Для измерений и сравнения были выбраны патроны Mirage Magnum 50g дробь N3, развивающие давление, близкое к предельному для ружей класса Магнум. Было взято 20 патронов одной серии (20 5875). Из них 10 патронов было отстреляно на промышленном стенде и 10 патронов - с помощью портативного устройства на базе тензодатчика. Устройство на тензодатчике калибровалось на статическом давлении 25 МПа.
Устройство на базе тензодачика было установлено на ИЖ-27ММ, ствол 660мм, цилиндр. Тензодатчик приклеен на расстоянии 25мм от среза ствола. Далее усилитель, фильтр и пиковый детектор сигнала. С выхода фильтра сигнал регистрировался цифровым осциллографом. Устройство предварительно калибровалось подачей статического давления 25 МПа.
В процессе измерений контролировались давления и скорости.
Измерения на промышленном стенде проводились участником Испытатель.
Измерения с помощью устройства на базе тензодатчике - участником SVS1.
Результаты, полученные на промышленном стенде, (1VМПа=10бар)
------
P=
1 - 97.3 МПа, 2 - 100.2 МПа, 3 - 94.8 МПа, 4 - 104.7 МПа, 5 - 98.5 МПа,
6 - 92.4 МПа, 7 - 98.5 МПа, 8 - 104.7 МПа, 9 - 99.8 МПа, 10 - 97.7 МПа
P среднее = 98,9 +/- 3,65 Мпа
V среднее = 390 м/с
Результаты, полученные с помощью портативного устройства на базе тензодатчика
------
P=
1 - 98 МПа , 2 - 104 МПа, 3 - 102 МПа, 4 - 106 МПа, 5 - 101 МПа,
6 - 108 МПа, 7 - 100 МПа , 8 - 97 МПа , 9 - 97 МПа , 10 - 104 МПа
V=
1 - 349 МПа, 2 - 364 МПа, 3 - 356 МПа, 4 - 391 МПа, 5 - 389 МПа,
6 - 398 МПа, 7 - 392 МПа, 8 - 392 МПа, 9 - 389 МПа, 10 - 384 МПа
P среднее = 101.7 +/- 3,61 МПа
V среднее = 380,4 +/- 16,4 м/с
Средние величины оценивались простым усреднением. Разброс (погрешность) - методом наименьших квадратов.
Воспроизведение кривой давления во времени контролировалась путем прямого сравнения осциллограмм сигналов.
В целом, сравнение показывает довольно хорошее совпадение кривых.
Для примера на рисунке приведено сравнение осциллограмм давления 2-х реальных патронов, давших давления, близких к вычисленным средним значениям.
Пример данных (синяя - промышленная установка, красный - прибор на тензодатчике)
Выводы.
------
1. Как видно из результатов сравнения, различия среднего давления, полученного разными методами, составили около 2.8% при статистическом разбросе измерений обоими методами около 3.6%.. Т.е. данные давления, полученные на портативном устройстве, оказались в пределах погрешности, но чуть больше данных, полученных на промышленном стенде.
2. Формы осциллограмм кривых давления достаточно близки и в пределах погрешности не обнаруживают каких-либо существенных расхождений. Однако следует отметить некоторое отличие сигналов устройств в начале осциллограмм.
3. Статистический разброс измерений обоими методами оказался примерно одинаковым и, видимо, соответствует разбросу параметров использованных патронов.
4. Меньшая скорость, полученная в полевых условиях, объясняется использованием более короткого ствола (660мм по сравнению с 700мм) и влиянием отката легкого ружья. Большая погрешность полевых измерений скорости была вызвана действием солнечных лучей (на хронографе не был установлен экран от прямого солнца).
-----
В целом, испытания показали хорошее совпадение результатов измерений давления обоими методами и пригодность использования тензодатчиков, наклеиваемых на поверхность ствола, для контроля и измерения кривой давления во времени в гладкоствольном оружии.
