Trykktesting av ammunisjon til skytevåpen

Trykktesting av ammunisjon til skytevåpen brukes for å fastsette standarder for maksimale gjennomsnittlige toppverdier for trykk til ulike kamringer, samt estimering av tryggheten til en gitt ladning når man utvikler en ny ladestige.

Med pistol- og riflepatroner med metallhylse kan makstrykket variere avhengig av type og mengde krutt, type tennhette, kuletype og -vekt, settedybde, kulehold (krymp) og friflukt i kammeret. Med haglepatroner er de viktigste faktorene for trykk kruttmengde, vekten til haglene, type vatt (engelsk: wad), hylsekonstruksjon og kvalitet på krympen.

Det brukes i hovedsak to ulike typer sensorer som gir omtrent 8% forskjellig måleresultat. I tillegg finnes det tre måter å montere sensorene på som alle gir ulik trykkmåling. For nøyaktige resultat kreves det både presist testoppsett og at sensorene byttes ut etterhvert som de slites. De tre mest anerkjente metodene er CIP-, EPVAT-, og SAAMI-metodene som er nevnt i de følgende avsnittene.

De to moderne sivile testmetodene er den europeiske CIP-metoden og den amerikanske SAAMI-metoden. Begge metodene bruker piezoelektriske transdusere for å gi presise trykkmålinger, men forskjeller i testoppsett gjør at samme kamring og patrontype kan gi svært forskjellige måleresultat avhengig av hvilken testmetode som brukes. Det er derfor viktig å oppgi hvilken testmetode som har blitt brukt når man skal oppgi et makstrykk.

Makstrykk blir ofte angitt i megapascal (MPa) i vitenskapelig sammenheng og som hovedregel her på Wikipedia, mens CIP bruker bar og SAAMI bruker pund per kvadrattomme (psi).^[1]

CIP bruker en gjennomboret hylse slik at trykkmåleren kan utsettes direkte for kruttgassene. Det piezoelektriske måleinstrmentet (transduseren) plasseres som regel med 25 mm avstand fra støtbunnen dersom patronen tillater det. På patrontyper med for kort hylse er trykkmålingen istedet spesifisert til å skje nærmere støtbunnen på en plassering avhengig av kamring og hylselengde. De definerte avstandene publiseres i TDCC-databladene til CIP. Noen eksempler er:

• TDCC M-verdi på 25.00 for riflepatronen .308 Winchester, hvilket betyr at trykkmåleren plasseres 25 mm fra støtbunnen.^[2]
• TDCC M-verdi på 12.50 for pistolpatronen 9×19mm Parabellum (kalt 9mm Luger av CIP), hvilket betyr at trykkmåleren plasseres 12.5 mm fra støtbunnen.^[3]

Transduserne som brukes av CIP er nesten utelukkende piezoelektriske sensorer av typen kanalsensor ("channel sensor") som produseres av det sveitsiske selskapet Kistler.

CIP-metoden krever at patronhylsen bores på forhånd og skytes i en spesiallaget testpipe.^[4][5][6] For eksempel har Kistler 6215-sensoren et maksimalt arbeidstrykk på 600 MPa, og skal monteres slik at den stikker på innsiden av patronhylsen (forsiden til sensoren skal ikke berøre patronhylsen). Det er viktig at testpatronen settes inn i kammeret på en slik måte at hullet i patronen treffer hullet til gassporten hvor transduseren skal monteres. Målenøyaktigheten med et moderne CIP-testoppsett er forventet å gi mindre enn 2% feil.^[7] Samme sensor kan brukes til flere patroner.

SAAMI-metoden måler ikke patrontrykket direkte, men består istedet av indirekte måling og estimering. SAAMI-metoden krever ikke boring eller en spesiell orientering av hylsen, og bruker en annen sensortype kalt konform piezoelektrisk kvarts-transduser (conformal Piezoelectric Quartz Transducer). Hovedleverandøren av konforme transdusere er det amerikanske selskapet PCB Piezotronics.

SAAMI-metoden bruker også en testpipe med målehull i kammeret, og hullets plassering varierer med patrontypene. SAAMI-metoden deles opp i to steg:

• Den første delen består av å beregne en "offset"-verdi for hvor mye trykk som skal til for at hylsen utvider seg. Dette gjøres vanligvis ved hjelp av en offerhylse fra partiet (lot-en eller batch-en) som skal testes.
• Den andre delen av testen består av testskyting. Transduseren monteres og maskineres på en slik måte at sensorhodet flukter og følger radiusen til kammerveggen, og dermed fungerer som en del av kammeret. Dette krever spesialtilpasning av sensoren, men samme sensor kan imidlertid brukes til flere patrontyper dersom de har samme kammerdiameter og konus på monteringsstedet. Når patronen så avfyres vil hylsen utvide seg, og dermed utøve et trykk på transduseren. Skytetesten måler dermed egentlig trykket fra at hylsen utvider seg og kommer i kontakt med trykksensoren.

Etter testskyting estimeres trykket som var på innsiden av hylsen ved å legge sammen trykket fra skytetesten med "offset"-verdien for å til sammen få et estimat på trykktoppen som var inni hylsen. På denne måten korrigerer man for "tapet" som trykkmålingen ikke fanger opp under skytetesten på grunn av hylseveggen.

Fordeler med SAAMI-metoden er at den tar kortere tid å gjennomføre for et stort parti med ammunisjon ettersom man ikke trenger å bore eller ta hensyn til orientering av patronen, men istedet bare kan skyte patronen som den er. I tillegg beskyttes transduseren fra direkte eksponering mot varme kruttgasser, og får dermed lengre levetid.

SAAMI-transduserne har et maks arbeidstrykk på 550 MPa. En SAAMI-testpipe kostet i 2017 over 1500 amerikanske dollar.^[8]

For haglepatroner bruker både CIP og SAAMI samme type piezoelektriske sensor av typen tangentiellsensor ("tangential sensor") som leveres av både PCB-Piezotronics og Kistler. Denne sensortypen brukes uten boring av hylsen, og testoppsettene til CIP og SAAMI er like.^[9]

En relativt rimelig metode for trykkmåling er ved hjelp av en resistiv strekklapp montert på utsiden av kammeret. Slike metoder er ofte modellerte og kalibrerte for å emulere SAAMI-testmetoden slik at resultatene skal være noenlunde direkte sammenlignbare. Ettersom denne metoden ikke krever en spesiell testpipe, men bare et skytevåpen med tilgjengelig ytre kammervegg,^[klargjør] så kan dette testoppsettet bygges til en mye lavere kostnad.

NATO EPVAT-testmetoder er definert av NATO for patronene 9x19 mm, 5.56×45 mm, 7.62×51 mm og 12.7×99mm, og inkluderer blant annet trykktesting.

I motsetning til de sivile testmetodene til CIP og SAAMI, så krever NATO EPVAT-prosedyren at trykksensoren monteres i forkant av hylsemunningen. Fordelen med dette er at EPVAT i likhet med CIP måler trykk direkte, og samtidig i likhet med SAAMI ikke krever boring i hylsen. På denne måten er både EPVAT-prosedyren raskere å gjennomføre enn både CIP- og SAAMI-prosedyrene, og særlig raskere enn CIP-prosedyren. Ulempen med EPVAT er at trykket fremfor hylsemunningen stiger raskere enn inne i hylsen, hvilket fører til høyfrekvente svingninger i trykksensoren (cirka 200 kHz for en Kistler 6215-transduser). Det er derfor nødvendig med elektronisk filtrering, og ulempen med filtreringen er at de lave harmoniske svingningene ved trykktoppen blir dempet, hvilket gir en liten målefeil. Denne lille feilen er ikke alltid godt forstått, og fører ofte til en del diskusjon hvilken delefrekvens og type filter man skal bruke (Bessel- eller Butterworth-filter).^[10]

For 9x19 mm NATO så spesifiserer EPVAT at transduseren skal monteres på midten av hylsen, altså 9.5 mm fra støtbunnen. (Til forskjell så spesifiserer CIP at transduseren skal monteres 12.5 mm fra støtbunnen.)

Sensortypen som brukes til NATO EPVAT-testing av ammunisjon er Kistler 6215.^[11] Samme sensor brukes til alle patroner.

Det amerikanske forsvaret bruker egne SCATP-testprosedyrer for .45 ACP, 5.56 mm NATO og 7.62 mm NATO (kalt henholdsvis SCATP-45, SCATP-i 5.56 og SCATP-7.62).^[12]

SCATP er basert på den SAAMI-metoden.

• Kammertrykk
• Overtrykksammunisjon
• Låseavstand
• CIP, europeisk standardiseringsoranisasjon for patroner
• SAAMI, amerikansk standardiseringsoranisasjon for patroner
• Kobber-trykkenheter
• NATO EPVAT-testing
• DEVA, privat tysk forsøksinstitutt for skytevåpen
• Villkattpatron
• Eksplosiv patron
• International Ammunition Association, internasjonal organisasjon for patronsamlere
• European Cartridge Research Association, europeisk organisasjon for patronsamlere
• Scandinavian Ammunition Research Association, nordisk organisasjon for patronsamlere

• Offisiell hjemmeside for CIP
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab I - Rimless cartridges Arkivert 25. juli 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab II - Rimmed cartridges Arkivert 25. juli 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab III - Magnum cartridges Arkivert 7. juni 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab IV - Pistol and revolver cartridges
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab V - Rimfire cartridges - Crusher Arkivert 9. juni 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab V - Rimfire cartridges - Transducer Arkivert 7. juni 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab VI - Cartridges for industrial use Arkivert 9. august 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab VII - Shot cartridges Arkivert 7. juni 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab VIII - Cartridges for alarm weapons Arkivert 10. august 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab IX - Dust shot cartridges Arkivert 9. august 2016 hos Wayback Machine.
  • CIP HOMOLOGATION List of TDCC - Tab X - Cartridges for other weapons Arkivert 9. juli 2016 hos Wayback Machine.
• Conformal Sensor Measures Ammunition Pressure Through Shell Case by Jim Lally and Rod Rhen, PCB Piezotronics, Inc., Sensors Magazine Arkivert 17. januar 2014 hos Wayback Machine.
• Ballistic Pressure Sensors, Synotech Sensor und Messtechnik GmbH^{[død lenke]}
• Testing Firearms: Measuring Chamber Pressures