Приложение Е (обязательное). Измерение давления газа электромеханическими датчиками

Приложение Е
(обязательное)

Измерение давления газа электромеханическими датчиками

Е.1. Основной метод измерения давления газа

Основной метод измерения давления газа определяется следующими факторами:

- пьезоэлектрическим датчиком, установленным с зазором с уплотнением по торцу (смотри Рисунок Е.1);

- в пороховой камере гильза сверлится или фрезеруется (для патронов кольцевого воспламенения), за исключением патронов, перечисленных в Таблице VI ТРПП.

Для патронов промышленного назначения, перечисленных в Таблице VI ТРПП, давление газа измеряется у дульца гильзы без сверления или фрезерования гильзы.

Значения PTmax, указанные в ТРПП, относятся к основному методу измерения.

Другие методы (например, касательными или сопряженными датчиками без сверления гильзы) допустимы при условии, что корреляция с основным методом известна и контролируема. Ответственность за установление и контроль этой корреляции возлагается на испытательные станции. В случае разногласий только основной метод считается достоверным.

Е.2. Датчик давления и другое оборудование

Е.2.1 Датчик давления

Допустимы все типы пьезоэлектрических датчиков давления, установленные с зазором с уплотнением по торцу, если они удовлетворяют следующим требованиям:

- минимальная чувствительность: 1,0 пКл/бар;

- диапазон измерения: 0.. (1,2 ожидаемое давление);

- диапазон калибровки: 100 бар.. (1,2 ожидаемое максимальное давление газа);

- собственная частота: 100 кГц;

- нелинейность в диапазоне измерения: (1% от конечного значения).

Значение чувствительности должно быть выбрано в зависимости от ожидаемого максимального давления.

Е.2.2 Защита поверхности передачи давления

Для предотвращения или уменьшения передачи тепла на мембрану и на поверхность передачи давления датчика должна использоваться теплозащита, соответствующая указаниям изготовителя датчика; также обязательна защита от механического воздействия, соответствующая указаниям изготовителя.

Отверстие для измерения давления должно быть свободным от смазки.

Е.2.3 Усилитель заряда

Должны соблюдаться следующие условия:

- частота отсечки (-3 дБ): 100 кГц;

- нелинейность: 0,1% от конечного значения;

- дрейф: 0,05 пКл/с при (251)°С и относительной влажности <60%.

Е.2.4 Электрический фильтр

Фильтр низких частот второго порядка (-12 дБ/Октава) Бесселя или Баттерворта с частотой отсечки 20/22 кГц (-3 дБ), который может быть интегрирован в усилитель заряда, устройство индикации или программное обеспечение.

Для калибровки системы измерения максимального давления этот фильтр должен быть отключен.

Е.2.5 Устройство индикации

Цифровое устройство регистрации динамических процессов с индикацией значений индивидуального максимального давления (Pi) и графическим представлением изменения давления:

- частота отсечки (-3 дБ): 100 кГц;

- частота дискретизации: 1 МГц;

- разрешение: 12 бит;

- время записи: > 4 мс.

Е.3 Баллистические стволы

Размеры баллистических стволов и место измерения давления должны соответствовать требованиям настоящего стандарта.

Контроль размеров баллистических стволов должен выполняться любыми средствами измерения, гарантирующими их соответствие.

Отверстие для датчика давления должно быть выполнено в месте измерения давления, установленном в ТРПП для данного патрона. Для того, чтобы получить максимальную точность и повторяемость результатов измерений, это отверстие выполняется с минимальным допуском.

Основная схема установки датчика давления представлена на рисунке Е.1, размеры и допуски отверстия для измерения давления для патронов различного типа определены в соответствующих разделах.

Рисунок Е.1

Е.3.1 Патроны центрального боя для оружия с гладким стволом

- = (2,5 + 0,1) мм;

- h = (2,5 + 0,25) мм;

- (сверление) = (3,0 + 0,1) мм.

Расстояние между осями отверстий для измерения давления и срезом затвора (смотри рисунок Е.2):

(25 М130) мм для калибра 24 и более;

М1 = (17 + 1) мм для калибров менее 24;

М1 = (12,5 - 0,5) мм для калибров 32/50,7, 410/50,7, 8 мм и 9 мм;

М2 = (1620,5) мм.

Рисунок Е.2

Е.3.2 Патроны центрального боя для оружия с нарезным стволом:

- = (2,5 + 0,1) мм;

- h = (2,5 + 0,25) мм;

- (сверление) = (2,0 + 0,1) мм.

Место измерения давления М, указанное в ТРПП, установлено или должно быть установлено следующим образом:

- место измерения давления М располагается на расстоянии 25 мм от среза затвора, если длина гильзы более 40 мм;

- на расстоянии 17,5 мм от среза затвора, если длина гильзы между 30 и 40 мм, включая крайние значения.

Если длина гильзы менее 30 мм, измерение давления производится на расстоянии между 7,5 мм и 3/4 длины гильзы. В этих случаях место измерения давления М устанавливается индивидуально для каждого патрона (смотри ТРПП).

Е.3.3 Патроны с мелкой дробью

- = (2,5 + 0,1) мм;

- h = (2,5 + 0,25) мм;

- (сверление) = (2,0 + 0,1) мм.

Другие установленные значения указаны на рисунке Е.З.

Рисунок Е.3

N	ПАТРОНЫ	M / Допуск			Допуск
1	35 GR	8,50		62
2	35 R GR	8,50		62
3	8 mm GR	7,00		62
4	380 GR/ 9 mm R GR	8,50	js14	62	h13
5	44 Mag. GR	8,50		62
6	45 L GR	8,50		62
7	6,3/16 N.C. GR	7,00		62

M = место измерения давления

Lc = общая длина баллистического ствола

Е.З.4 Патроны производственного назначения:

- = (3,0 + 0,1) мм;

- h = (2,75 + 0,25) мм;

Давление газа измеряется в баллистическом стволе с поршнем у дульца гильзы без сверления или фрезерования гильзы:

калибр: 16 мм (F7);

длина: (2001) мм (от конца патронника);

место измерения давления газа: 1,5 мм (от конца патронника).

Поршень:

- диаметр: 16 мм (h7);

- масса: Мр = (801) г;

- материал: латунь (58.. 70% Cu) или сталь средней твердости (R = 55.. 65 );

- дополнительный объем: Va = 0,40.. 0,80 ;

- длина: пропорционально массе.

Патронник баллистического ствола:

размеры: в соответствии с таблицей VI ТРПП.

БАЛЛИСТИЧЕСКИЙ СТВОЛ С ПОРШНЕМ

Рисунок Е.4

Материал N 1.7225 (42Сr Мо4)

или эквивалентный материал (R = 1000 МПа)

БАЛЛИСТИЧЕСКИЙ СТВОЛ С ПОРШНЕМ

Держатель патрона

Материал N 1.7707 (30Cr Mo V9)

или N 1.6580 (30Cr Ni Mо8)

или эквивалентный материал (R = 1300 МПа)

Рисунок Е.5

БАЛЛИСТИЧЕСКИЙ СТВОЛ С ПОРШНЕМ

Поршень

Рисунок Е.5, лист 2

	Va,	Т, мм
	0,04	0,25 + 0,01
	0,08	0,50 + 0,01
	0,16	1,00 + 0,02
	0,25	1,56 + 0,02
	0,40	2,50 + 0,05
	0,60	3,70 + 0,05
	0,80	5,00 + 0,05
	1,10	6,88 + 0,05

Рисунок Е.6

Е.3.5 Патроны для оружия, не предназначенного для стрельбы твердыми метаемыми элементами:

- = (2,5 + 0,1) мм;

- h = (2,5 + 0,25) мм;

- (сверление) = (2,0 + 0,1) мм.

Е.3.5.1 Патроны для револьверов, не предназначенных для стрельбы твердыми метаемыми элементами

Отличающиеся значения установлены на рисунке Е.7.

Рисунок Е.7

N	ПАТРОНЫ	M / Допуск		/ Допуск		Lc*	W
1	320 court Blanc	7,5	js14	50	h13	80,5	1,5	H11
2	380 Blanc / 9 mm R Blanc	7,5		50		86,5	1,5
3	45 K Blanc	7,5		63		99,4	1,1

E.3.5.2 Патроны для пистолетов, не предназначенных для стрельбы твердыми метаемыми элементами

Отличающиеся значения установлены на рисунке Е.8.

Рисунок Е.8

N	ПАТРОНЫ	M / Допуск		/ Допуск
1	22 Long Blanc	7,00		60
2	315 blanc	7,00		60
3	8 mm blanc	7,00	>js14	60	>h13
4	35 blanc	8,50		62
5	35 R blanc	8,50		62
6	9 mm PA blanc	8,50		62

M = Место измерения давления

Lc = Общая длина баллистического ствола

Е.3.6 Патроны кольцевого воспламенения

Измерение давления газа пьезоэлектрическими датчиками используется только для патронов, для которых указано соответствующее давление.

- = (2,0 0,1) мм;

- h = (2,00,1) мм;

- (фрезерование) = (2,0 + 0,1) мм;

- глубина фрезеровки: 0,15 мм.

Е.4 Установка для измерения давления и стреляющий механизм

Е.4.1 Установка для измерения давления

Установка для измерения давления должна комплектоваться баллистическими стволами, патронники которых могут полностью вместить патрон. Данное требование относится к новым установкам и баллистическим стволам. Существующие установки и баллистические стволы могут продолжать использоваться.

Е.4.2 Стреляющий механизм

Вершина бойка должна иметь твердость не менее 50 HRC и иметь выход от 0,9 до 1,5 мм.

Боек передает достаточную энергию, если его полусферическая вершина диаметром между 1,8 мм и 2,2 мм проникает в медный цилиндрический крешер с размерами 5 x 7 мм с твердостью 50 HV 5 на глубину не менее 0,50 мм. Для этого испытания медный цилиндрический крешер должен быть установлен в охолощенную стальную гильзу, которая, в свою очередь, устанавливается в соответствующий патронник баллистического ствола.

Стреляющий механизм должен гарантировать воспламенение, стабильное и надежное.

Е.5 Подготовка датчика давления и патронов

Е.5.1 Подготовка датчика давления

Датчики давления должны удовлетворять требованиям настоящего стандарта и устанавливаться в соответствии с требованиями стандарта и инструкциями изготовителя. Особое внимание должно быть уделено правильному уплотнению соединения (например, установкой уплотнительного кольца), если оно предусмотрено.

Каждый пользователь должен откалибровать свои датчики давления. То же самое относится ко всем элементам измерительной цепи.

Кроме того, необходимо проконтролировать:

- прикладываемый крутящий момент, предписываемый изготовителем;

- чтобы соединение между датчиком давления и соединяющим кабелем было выполнено соответствующим образом, не загрязнено и сухое (проверить сопротивление изоляции);

- чтобы выбранная чувствительность (пКл/бар или пКл/МПа) соответствовала ожидаемому диапазону давлений.

Е.5.2 Подготовка патрона

В тех случаях, когда это предписано, все патроны одной серии должны быть просверлены или отфрезерованы в соответствии с предписаниями, и это должно быть сделано до стрельбы.

При помощи соответствующего приспособления необходимо обеспечить, чтобы просверливаемое отверстие или фрезеровка гильзы располагались на предусмотренном расстоянии и были концентричны по отношению к отверстию для измерения давления баллистического ствола.

Во избежание утечки газа после сверления нужно убедиться, что гильза не деформирована и что в просверленном отверстии нет частиц металла.

Обтюрация отверстия, просверленного в гильзе, во избежание высыпания пороха или утечки газа должна осуществляться с помощью термостойкой полиамидной клейкой ленты (например, Intertape 4118) или с помощью смазки "для высокого давления" (например, силиконовой смазки Р8).

В случаях, когда предписано сверление гильзы, должна выполняться следующая процедура:

- должна измеряться скорость без сверления гильзы с помощью баллистического ствола, который используется для измерения давления;

- обтюрация гильзы должна осуществляться таким способом, чтобы разница между средней скоростью, измеренной в сериях с одинаковым количеством выстрелов с просверленными и непросверленными гильзами была меньше или равной 1,5% для скоростей до 500 м/с и меньше или равной 1% для больших скоростей.

В настоящее время достижение этих значений является целевой установкой, а не формальным требованием.

В случае несоответствия должен использоваться только основной метод.

Другие методы оптимизации обтюрации гильзы также допустимы, если корреляция с описанным методом известна и контролируема.

Е.6 Измерение давления газа

Измерение должно проводиться с помощью баллистического ствола, расположенного горизонтально.

Испытываемые патроны должны быть установлены вертикально на подставку донной частью гильзы вниз.

Испытываемые патроны должны подниматься с подставки таким образом, чтобы порох оставался вблизи капсюля. При заряжании патрона в патронник ствола он медленно наклоняется до требуемого положения так, чтобы порох оставался вблизи капсюля. Необходимо обратить внимание, чтобы отверстие, просверленное в гильзе, было концентрично и соосно с газоотводным отверстием баллистического ствола.

После каждой новой установки датчика давления и перед каждой серией измерений давления производится, как минимум, один прогревочный выстрел. При сравнительных испытаниях необходимо отметить в протоколе измерений, в разделе примечаний, значение давления при прогревочном выстреле.

После каждой серии измерений необходимо демонтировать датчик давления и проверить его состояние. Перед возобновлением измерений должна быть проверена целостность имеющихся защитных средств (например, защитного диска, термозащиты).

Е.7 Измерение скорости

Физической единицей, используемой для скорости, является метр в секунду [м/с].

Измерение скорости одновременно с измерением давления газа должно производиться на расстоянии 2,5 м от дульного среза ствола. При использовании световых блокирующих устройств длина базы должна быть 0,5 м, минимум, а точка измерения должна находиться в середине базы.

Общая погрешность измерений скорости должна быть 0,5%.

Значения скорости используются для вычисления кинетической энергии (испытательные патроны и боеприпасы, для которых необходимо измерять кинетическую энергию вместо давления газа) и для вычисления количества движения (патроны с дробью, не содержащей свинец для оружия с гладким стволом).

Для измерения скорости патронов для оружия с гладким стволом рекомендуется использовать фильтр 2,5 или 5,0 кГц для обработки начального сигнала и сигнала остановки.

Какие-либо ограничения касательно способа измерения (видимый свет, инфракрасное или лазерное излучение) не устанавливаются.

Е.8 Протокол измерений

Протокол измерений должен содержать как минимум следующие данные:

- имя и адрес испытательной лаборатории;

- имя заказчика;

- порядковый номер протокола измерений;

- дата измерений;

- имя испытателя;

- имя и подпись ответственного лица;

- технические характеристики боеприпаса (обозначение патрона, тип и масса метаемого элемента, партия, изготовитель);

- метеорологические условия: температура, влажность;

- технические характеристики измерительной системы (номер баллистического ствола и датчика, чувствительность датчика давления в зависимости от ожидаемого уровня давления, данные системы измерения скорости);

- полученные значения давления и скорости;

- средние значения и стандартные отклонения давления газа и скорости;

- статистическая обработка измерений;

- примечания, касающиеся возможных аномалий в условиях или результатах измерений.