小火器弾薬の圧力試験

小火器の弾薬圧力試験は、薬室の最大平均ピーク圧力の基準を確立するとともに、新しい弾薬開発の目的で特定の弾薬の安全性を判断するために使用されます。金属薬莢の場合、ピーク圧力は、使用される推進剤、使用されるプライマー、装薬量、発射体の種類、発射体の着座深度、ネック張力、薬室スロート/リードパラメータに基づいて変化します。散弾の場合、主な要因は装薬量、発射体の重量、ワッドの種類、ハル構造、およびクリンプ品質です。

現在使用されている 2 つの最新の標準化されたテスト方法は、Commission Internationale Permanente pour l'Epreuve des Armes à Feu Portatives (CIP) 方法とSporting Arms and Ammunition Manufacturers' Institute (SAAMI) 方法の 2 つです。SA​​AMI 方法は米国で広く使用されており、CIP は欧州の CIP 加盟国で広く使用されています。両方の最新の方法とも、圧力の読み取り値を生成するために圧電圧力トランスデューサー センサーを使用していますが、テスト設定の違いにより、同じ圧力でも、使用する方法によって読み取り値が大きく異なることがよくあります。

CIPとSAAMIの最大圧力は測定方法が異なるため、ピーク圧力の測定にどの方法が使用されたかを知ることが重要です。CIP圧力はWikipediaではメガパスカル、CIPではバール、SAAMIではpsiで表記されることが多いですが、CIP圧力がpsiに変換されたり、その逆の変換が行われたりすることも珍しくありません。^[1]

CIP は、穴あきケースを使用して圧力トランスデューサーを推進ガスに直接さらします。ピエゾ測定デバイス (トランスデューサー) は、薬莢の長さが許す限り (制限を含む)、銃尾から 25 ミリメートル (0.98 インチ) の距離に配置されます。薬莢の長さが短すぎる場合、圧力測定は、薬莢の寸法に応じて、銃身ごとに定義された銃尾からの短い距離で行われます。特定の銃身の定義距離は、銃身の TDCC データ シートで公開されています。.308ウィンチェスター
のようなライフル薬莢の場合、TDCC M = 25.00 の値は、トランスデューサーを銃尾から 25 ミリメートル (0.98 インチ) の距離に配置する必要があることを意味します。^[2] 9×19mmパラベラム（CIP命名法では9mmルガー） のような比較的短いピストル薬莢の場合、TDCC M = 12.50の値は、トランスデューサーを銃尾から12.5ミリメートル（0.49インチ）の距離に配置する必要があることを示しています。^[3]

CIPはSAAMI圧力からの変動を考慮するためにケース口の圧力を測定していると誤って結論付ける人もいます。^[1]

CIP は、トランスデューサーとして、スイスのKistler社製の1 種類の圧電センサー(「チャネル センサー」と呼ばれる)をほぼ独占的に使用しています。このセンサーでは、特別に製造されたテスト バレルで校正用カートリッジを発射する前に、カートリッジ ケースに穴を開ける必要があります。^{[4] [5] [6]} Kistler 弾道圧力測定センサー 6215 は、最大動作圧力が 600 MPa (87,023 psi) で、カートリッジ ケース内に埋め込まれて取り付けられます (高圧センサーの面はカートリッジ ケースに接触しません)。また、テストの前にテスト カートリッジ ケースに穴を開ける必要があります。テスト カートリッジは、テスト カートリッジ ケースの穴が、ガス圧力をカートリッジ ケースからセンサーの面に導くガス ポート穴と一直線になるようにチャンバーに挿入する必要があります。21 世紀の高圧センサーによる圧力測定の測定精度は、2% 以下になると予想されます。^[7]

SAAMI 圧力テスト プロトコルでは、センターファイア ピストルおよびリボルバー、センターファイア ライフル、およびリムファイア カートリッジの圧力テストにコンフォーマル圧電水晶トランスデューサーを使用します。コンフォーマル トランスデューサーの主な供給元は、米国企業のPCB Piezotronicsです。SA​​AMI 圧力テスト プロトコルでは、カートリッジに固有の位置にあるチャンバーに穴が開けられたテスト バレルを使用します。SAAMI コンフォーマル トランスデューサーは、テスト バレル チャンバーを貫通する穴に取り付けられ、ブリーチ フェースから特定の距離にある取り付け位置でチャンバー壁の曲率と一致するように精密に機械加工されたトランスデューサーの表面がチャンバー壁の一部として機能するようにします。カートリッジが発射されると、ガス圧によって薬莢が膨張し、チャンバー壁に接触します。コンフォーマル トランスデューサーの表面に接触している薬莢の部分がトランスデューサーに圧力をかけ、次に微小な電子インパルスが生成され、それが増幅されて平方インチあたりの重量 (psi) で読み取られます。 SAAMI コンフォーマル トランスデューサには、穴あけされた薬莢が不要で、穴あけされた薬莢に必要な挿入と位置合わせの課題がないという利点があります。代わりに、テスト弾薬に使用されている薬莢のロットからサンプル ケースを 1 つ選んで簡単な圧力テストを行う必要があります。この圧力テストでは、発射時に薬莢が膨張してコンフォーマル トランスデューサの面に接触するために必要なガス圧が決定されます。この測定値は「オフセット」と呼ばれ、薬莢がトラ​​ンスデューサに接触して衝撃が発生する前のガス圧の「損失」を考慮します。オフセットを圧力値に加えると、ピーク圧力値が算出されます。SAAMI コンフォーマル トランスデューサのその他の利点は、商用および法執行機関の弾薬製造における大量の品質管理テストの要求に非常に適応性が高いこと、高温の燃焼ガスに直接さらされることからトランスデューサを保護するため、耐用年数が比較的長いこと、最大動作圧力が 80,000 psi (551.6 MPa) であることです。トランスデューサーの取り付けポイントで同じチャンバー壁直径を持ち、特定のチャンバー圧力制限内で動作するカートリッジでは、同じトランスデューサーを互換的に使用できるため、計測コストが削減されます。

散弾銃弾の場合、PCB Piezotronics社とKistler International社から、SAAMIガイドラインとCIP規則の間で差異なく穴あけなしで使用できる1種類の圧電センサー（「接線センサー」と呼ばれる）のみが提供されているため、技術的な差異は解決が容易です。^[8]

圧力データを収集する低コストの方法は、チャンバーの外部に取り付けられた抵抗応力ゲージを使用します。これらのシステムは通常、SAAMI システムなどの既存の標準化システムの結果をエミュレートするように調整されているため、結果を直接比較できます。このシステムでは、特殊なテストバレルは必要なく、外部チャンバー壁にアクセス可能な銃器のみが必要なため、コストが大幅に削減されます。

NATO は、圧力テストを含むNATO EPVATテスト方法を使用して、5.56mm、7.62mm、9mm、および 12.7mm を定義しています。民間のテスト方法とは異なり、「NATO ライフル チャンバー」の NATO EPVAT テスト手順では、圧力センサーまたはトランスデューサーをケースの口の前に取り付ける必要があります。この取り付け位置の利点は、トランスデューサーを取り付けるために薬莢に穴を開ける必要がないことです。発射前の穴あけは常に時間のかかるプロセスです (弾薬製造プロセスでは、迅速な品質管理と生産へのフィードバックが不可欠です)。このマウントの欠点は、穴を開けた薬莢の場合よりも圧力がはるかに速く上昇することです。これにより、圧力センサーの高周波振動 (Kistler 6215 トランスデューサーの場合は約 200 kHz) が発生し、電子フィルタリングが必要になりますが、フィルタリングはピークが見つかった低調波にも影響し、測定にわずかな誤差が生じるという欠点があります。このわずかな誤差は必ずしもうまく制御されているわけではなく、フィルタの順序、カットオフ周波数、およびそのタイプ（ベッセルまたはバターワース）について多くの議論を引き起こします。^[9 ] NATO EPVAT軍用銃弾のテストでは、NATO設計のEPVATテストバレルとKistler 6215チャネルセンサートランスデューサーが使用されています。^[10]

しかし、アメリカ軍は、SCATP-5.56で5.56mm NATO弾、SCATP-7.62で7.62mm NATO弾、SCATP-45で.45 ACP弾の試験手順を定めている。^[11]これらの手順はSAAMIの試験方法論に基づいている。

• チャンバー圧力
• 銅の圧力単位

• CIP 認証 TDCC - Tab I - リムレス カートリッジのリスト 2016-07-25 にWayback Machineでアーカイブ
• CIP 認証 TDCC - Tab II - リム付きカートリッジのリスト 2016-07-25 にWayback Machineでアーカイブ
• CIP 認証 TDCC - Tab III - マグナム カートリッジのリスト 2016-06-07 にWayback Machineでアーカイブ
• CIP 認証 TDCC リスト - タブ IV - ピストルおよびリボルバー用カートリッジ
• CIP 認証 TDCC 一覧 - Tab V - リムファイア カートリッジ - Crusher 2016-06-09 にWayback Machineでアーカイブ
• CIP 認証 TDCC 一覧 - Tab V - リムファイア カートリッジ - トランスデューサー 2016-06-07 にWayback Machineでアーカイブ
• CIP 認証 TDCC リスト - タブ VI - 工業用カートリッジ 2016-08-09 にWayback Machineでアーカイブ
• CIP 認証 TDCC - タブ VII - ショット カートリッジのリスト 2016-06-07 にWayback Machineでアーカイブされました
• CIP 認証 TDCC リスト - タブ VIII - 警報武器用カートリッジ 2016-08-10 にWayback Machineでアーカイブ
• CIP 認証 TDCC 一覧 - タブ IX - ダストショット カートリッジ 2016-08-09 にWayback Machineでアーカイブ
• CIP 承認 TDCC 一覧 - タブ X - その他の武器用カートリッジ 2016-07-09 にWayback Machineでアーカイブ
• コンフォーマル センサーが薬莢を通して弾薬の圧力を測定、Jim Lally および Rod Rhen、PCB Piezotronics, Inc.、Sensors Magazine、Wayback Machineで 2014-01-17 にアーカイブ
• 弾道圧力センサー、Synotech Sensor und Messtechnik GmbH ^{[永久リンク切れ‍ ]}
• 銃器のテスト: チャンバー圧力の測定