Tverrsnittbelastning (noen ganger forkortet SD, fra det engelske navnet sectional density) er forholdet et objekt sin masse i henhold til tverrsnitt-arealet med hensyn til en gitt akse. Tverrsnittbelastningen kan si noe om penetrasjonsevnen langs denne aksen.
Tverrsnittbelastning brukes innen ballistikk. I denne sammenheng er forholdet mellom et prosjektil sin masse (ofte i enten kilogram, gram, pund eller grain) delt på det tverrgående arealet (ofte i enten kvadrat-centimeter, kvadrat-millimeter eller kvadrat-tommer), med hensyn på bevegelsesaksen. Tallet formidler hvor godt massen til et objekt er fordelt (gjennom sin form) for å overvinne motstand langs den aksen. Som et eksempel trengs det mye mindre kraft for at en spiker kan trenge gjennom et testmedium med den spisse enden først sammenlignet med en mynt med samme masse som ligger flatt på testmediet.
Under andre verdenskrig utviklet utviklet den tyske ingeniøren August Cönders bomber som skulle trenge gjennom bunkre (såkalte Röchling shells) basert på teorien om at økende tverrsnittbelastning gav bedre penetrasjon. Röchling-bomer ble testet i 1942 og 1943 mot det belgiske fortet Fort d'Aubin-Neufchâteau,Les étranges obus du fort de Neufchâteau men ble lite brukt under andre verdenskrig.
Formel Fysisk kan tverrsnittbelastning defineres som:
Wound Ballistics: Basics and Applications
hvor:
SD er tverrsnittsbelastningen M er massen av prosjektilet A er tverrsnittet
Det avledet SI-enheten for tverrsnittbelastning er kilogram per kvadratmeter (kg/m2). Med enheter blir den generelle formelen da:
Hvor:
SDkg/m2 er tverrsnittbelastningen i kilogram per kvadratmeter mkg er vekten av objektet i kilogram Am2 er tverrsnittet av objektet i kvadratmeter
Omregningstabell + kg/m2kg/cm2g/mm2lbm/i2 1 kg/m2 = 10.00010.0010.001422334 1 kg/cm2 = 1000011014.223343307 1 g/mm2 = 10000.111.4223343307 1 lbm/i2 = 703.0695796390.0703069570.7030695791
(Verdier i fet skrift er nøyaktige.)
1 kg/m2 er lik nøyaktig 1000 g/mm2. 1 kg/m2 er lik nøyaktig 10000 kg/cm2. Med massepundet definert som 0.45359237 kg og en tomme definert som 0.0254 m følger det at massepund per kvadrattomme er tilsvarer omtrent: 1 lbm/i2 = 0.45359237 kg/ (0.0254 m x 0.0254 m) ≈ 703.06958 kg/m2
Bruk innen ballistikk Tverrsnittbelastningen til et prosjektil brukes både innen ytreballistikk og terminalballistikk.
Innen ytreballistikk kan tverrsnittbelastningen deles på formfaktor-koeffisientenHornady Handbook of Cartridge Reloading:Rifle,Pistol Vol. II (1973) Hornady Manufacturing Company, Fourth Printing July 1978, p505 for å regne ut prosjektilets ballistiske koeffisient.Bryan Litz. Applied Ballistics for Long Range Shooting. Tverrsnittbelastningen har samme implisitte enheter som den ballistiske koeffisienten. Innen terminalballistikk er tverrsnittbelastningen til et prosjektil en av de avgjørende faktorene for prosjektilets penetrasjon. Samspillet mellom prosjektilets deformering, fragmenter og effekt i målmediet er imidlertid et komplisert tema. En studie av jaktkuler viste at i det i tillegg til tverrsnittbelastning også er flere andre parametere som bestemmer kulepenetrasjonen.MacPherson D: Bullet Penetration—Modeling the Dynamics and the Incapacitation Resulting From Wound Trauma. Ballistics Publications, El Segundo, CA, 1994. Det er er bare dersom alle andre faktorer er like at man kan si at det prosjektilet med størst tverrsnittbelastning vil trenge dypest.
Metriske enheter Når man bruker SI-enheter i arbeid med ballistikk er det vanlig å bruke enten enheten gram per kvadratmillimeter eller kilogram per kvadratcentimeter. Forholdet mellom disse to enhetene til den grunnleggende enheten kilogram per kvadratmeter er vist i omregningstabellen ovenfor.
Gram per kvadratmillimeter Ved å bruke enheten gram per kvadratmillimeter (g/mm2) blir formelen for tverrsnittbelastning:
hvor:
SDg/mm2 er seksjons tetthet i gram per kvadratmeter millimeter mg er vekten av prosjektilet i gram dmm er diameteren av prosjektilet i millimeter
For eksempel vil en liten geværkule med masse 10.4 gram (160 grain) og diameter på 6.7 mm (0.264 tommer) ha en tverrsnittbelastning på:
4 · 10.4 / (π·6.72) = 0.295 g/mm2
Kilogram per kvadratcentimeter Ved å bruke enheten kilogram per kvadratcentimeter (kg/cm2) blir formelen for tverrsnittbelastning:
hvor:
SDkg/cm2 er tverrsnittbelastningen i kilogram per kvadratcentimeter mg er vekten til prosjektilet i gram dcm er diameteren til prosjektilet i centimeter
For eksempel vil en M107 artillerigranat som veier 43.2 kg og har en diameter på 154.71 mm (15.471 cm) ha en tverrsnittbelastning på:
4 · 43.2 / (π·154.712) = 0.230 kg/cm2
Engelske enheter I eldre litteratur om ballistikk fra engelsktalende land og helt frem til i dag er den mest brukte enheten for tverrsnittsbelastning av sirkulære tverrprofiler massepund per kvadrattomme (lbm/i2). Formelen blir da:
The Sectional Density of Rifle Bullets By Chuck HawksSectional Density and Ballistic CoefficientsSectional Density for Beginners By Bob Beers
hvor:
SD er tverrsnittbelastningen i massepund per kvadrattomme Wg er vekten til prosjektilet i pund Wgr er vekten til prosjektilet i grain d i er diameteren til prosjektilet i tommer
Tverrsnittbelastningen blir i engelsk litteratur ofte presentert uten å angi enheten.
For eksempel vil en geværkule på 160 grain (10 gram) med en diameter på 0.264 tommer (6.7 mm) ha en tverrsnittbelastning på:
4·(160 gr/7000) / (π·0.264 in2) = 0.133 lbm/in2
Som et annet eksempel vil M107 artillerigranaten nevnt ovenfor, som har en masse på 43.2 kg (95 lb) og en diameter på 6.091 tommer (154.71 mm), ha en tverrsnittbelastning på:
4 · (95) / (π·6.0912) = 3.26 lbm/in2
Se også Ballistisk koeffisient Marktrykk
Referanser
Eksterne lenker Sectional Density - A Practical Joke? By Gerard Schultz
Kategori:Ballistikk Kategori:Aerodynamikk