銅の圧力単位

銅圧力単位（CUP）とそれに関連する鉛圧力単位（LUP ）は、銃器の薬室圧力を推定するために内部弾道学の分野で用いられる圧力測定に適用される用語である。これらの用語は、圧力値がそれぞれ銅クラッシャーゲージと鉛クラッシャーゲージによって測定されたことを示すために慣例的に採用された。近年、これらは、薬室圧力をより正確に測定し、一般に大幅に高い圧力値を示す、より現代的な圧電圧力ゲージの採用によって置き換えられた。この命名法は、異なるタイプの圧力ゲージによって作成された圧力値と基準の混乱や潜在的に危険な交換を避けるために採用された。たとえば、最大圧力を300 MPaと記述することはほとんど意味がなく、^[要出典]、圧力がCUP手順に従って測定された場合は、300 MPa（CUP）と表記する必要がある。^{[疑わしい–議論する]}

圧力は、力を面積で割った値として定義される基本的な物理パラメータです。現代の国際単位系における圧力の単位はパスカル（平方メートルあたりのニュートンに相当）です。したがって、銅製クラッシャーゲージで測定されたチャンバー圧力は、ISU では MPa（CUP）で表されます。^{[説明が必要]}

CUP および LUP ユニットを使用した圧力の推定は、特殊なクラッシャー ガンによって行われます。クラッシャー ガンは、ピストンに圧力を加えて、慎重に製造され、調整された銅または鉛のシリンダーを押しつぶします。変形の量は、さまざまな圧力によって生じる押しつぶしの量と比較されます。銅シリンダーは、ほとんどのハンドガンやライフルの カートリッジによって生成されるような高圧で使用され、鉛シリンダーは、ショットガンのシェルによって生成されるような低圧で使用されます。クラッシャー ガンには、ピストンにリンクされたチャンバーに穴があり、発射時にこのピストンは発射の圧力にさらされます。次に、ピストンは調整されたシリンダーに作用し、シリンダーをわずかに押しつぶします。押しつぶされたシリンダーの長さが測定され、特定の圧力でシリンダーを押しつぶした結果の長さの表と比較され、対応する力が CUP または LUP 圧力値です。米国の標準化団体であるSporting Arms and Ammunition Manufacturers' Institute (SAAMI) は、多くのカートリッジの CUP 圧力レベル標準を公開しました。^{[1] [2]}

CUP と LUP の数値は、与えられた圧力の破砕力と比較できるように意図されていますが、数値は同じではありません。持続時間が長く圧力が低いパルスは、持続時間が短く圧力が高いパルスと同じくらいシリンダーを破砕できるため、CUP と LUP の圧力は、実際のピーク圧力 (トランスデューサーで測定) よりも最大 20 % 低く記録されることがよくあります。たとえば、7.62×51 mmのSAAMI最大圧力は430 MPa と指定されていますが、反対に .45-70は 190 MPa と記載されています。特定のカートリッジの SAAMI 規格は MPa で表されます。

実際の圧力と破砕機の指示圧力を変換するための正確な変換式はありませんが、破砕機の圧力が与えられた場合に圧電圧力の読み取り値を推定するための、狭い範囲の圧力に対する線形近似変換式が存在します。

たとえば、Denton Bramwell は、28,000 CUP から 54,000 CUP までの SAAMI 破砕機圧力のみを対象とした変換近似式を公開しています。

ピエゾ = 1.52 × クラッシャー − 18,000

同様に、CIP（欧州）破砕機圧力（50 bar の倍数で記録）とピエゾ定格の間の推定のための変換近似式があり、CIP と SAAMI 破砕機のテスト条件の異なる仮定と一致しています。

ピエゾ = 1.21 × クラッシャー − 2.8

1960 年代に測定トランスデューサーが発明されるまで、チャンバー圧力を推定する唯一の信頼できる方法はクラッシャー ガンでした。1960 年代以降、チャンバー圧力の実際の測定に安価で信頼性の高いトランスデューサーが利用できるようになったため、業界ではチャンバー圧力の推定にクラッシャー ガンを使用するのではなく、実際の測定を好む傾向がほぼ一様に見られるようになりました。トランスデューサーは、発射後に銅または鉛のシリンダーを慎重に測定する必要がないため、実際に使用するのも高速です。さらに、トランスデューサーは、発射サイクル全体を通じて瞬間ごとの圧力を記録できます。したがって、長期的には、トランスデューサーを使用する方が、クラッシャー ガンで消耗金属シリンダーを使用する必要がないため安価であり、テスト結果の分析に必要な労力も削減されます。

測定トランスデューサーの使用への移行による成果の 1 つとして、たとえば、 1987 年のSpeerの再装填マニュアルではすべての SAAMI 圧力が CUP で記載されていますが、現在の参考資料ではほぼすべての圧力が MPa で記載されています。もう 1 つの成果は、設計マージンがより適切に決定され、銃で数千発の弾丸を発射する長期的な安全性が向上するという効果が得られるようになったことです。クラッシャー ガンに基づく推定値では、サンプル ガンで実際に数万発の弾丸を発射しない限り、実際の安全マージンを正確に評価することはできません。

• テリー・ハートによるチャンバー圧力測定
• 一般的なカートリッジの SAAMI 圧力レベル (PSI または CUP 単位) のチャート。
• ライフル弾の CUP と PSI の間に統計的に有意な相関関係があることを示す研究が、 Wayback Machineに 2007-08-20 にアーカイブされました。
• Speer Reloading Manual Number 11、Omark Industries、1987 [ISBN 不明]