Устройство для измерения скорости движения метаемого тела

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в баллистических исследовани-. ях. Цель изобретения - измерение скорости в любой точке траектории движения метаемого тела. Маятник содержит мишень 1 со сквозным цилиндрическим отверстием, в канале которой устанавливаются пустотелые 1Ц линдрические вставки 4, позволяющие изменять величину зазора между боковой поверхностью метаемого тела 5 и внутренней, поверхностью канала. После пролета метаемого тела 5 сквозь отверстие мишени 1 маятник отклонится на некоторьй угол, пропор1шональньгй скорости тела. Экран 3 с отверстием, равным по диаметру и соосным с отверстием мишени, предохраняет маятник от воздействия избыточного давления, развивающегося в сплошной среде при движении в них твердых тел. Для измерения тангенциальных напряжений (/ за маятником со сквозной мишенью подвешен маятник со сплошной мишенью. 2 .з.п. ф-лы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН. (50 4 .G OI P 3/12, "1

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AB ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ." ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3891;89/24-10 (22) 23.04.85 (46) 30, 11.86. Бюл. Н 44 (71) Научно-исследовательский .институт механики МГУ им. М.В.Ломоносова (72) В.A.Õoõðÿêoü, Е.В.Филатов и Ю.Л.Якимов (53) 53 1.7(088.8) (56) Эллиот Л. и др. Физика, М.:

Гос.изд-во физ-мат литературы, 1963, 1985-1988. ( (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ МЕТАЕМОГО ТЕЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в баллистических исследовани-.. ях. Цель изобретения — измерение скорости в любой точке траектории движения метаемого тела. Маятник содержит

„SU 1273807 мишень 1 со сквозным цилиндрическим отверстием, в канале которой устанавливаются пустотелые цилиндрические вставки 4, позволяющие изменять величину зазора между боковой поверхностью метаемого тела 5 и внутренней поверхностью канала. Лосле пролета метаемого тела 5 сквозь отверстие мишени 1 маятник отклонится на некоторый угой, пропорциональный скорос» ти тела. Экран 3 с отверстием, равным по диаметру и соосным с отверстием мишени, предохраняет маятник от воздействия избыточного давления, развивающегося в сплошной среде при движении в них твердых тел. Для измерения тангенциальных напряжений эа маятником со сквозной мишенью подвешен маятник со сплошной мишенью.

2 .э.п. ф-лы. 3 ил.

Баллистический маятник содержит мишень 1 со сквозным цилиндрическим отверстием, ось которого ориентирова- 25 на по направлению движения метаемого тела, диаметр превышает максимальный диаметр последнего (фиг. 1) . Мишень 1 подвешена на стержне 2, верхний конец которого закреплен шарнирно.

Перед мишенью установлен неподвижный экран Э, не связанный механически с мишенью 1. В канале мишени маятника устанавливаются пустотелые цилиндрические вставки 4, позволяющие изменять величину зазора между боковой поверхностью метаемого тела и внутренней поверхностью канала в мишени маятника. В этом случае вставки с тем же диаметром проходного отверстия устанавливаются в сквозном кана- 40 ле экрана 3. Ось шарнира стержня 2 может быть перпендикулярной или параллельной направлению полета тела.

Устройство работает следующим образом.

При пролете метаемого тела 5 сквозь отверстие в мишени баллистического маятника 1 на внутренней поверхности последнего вследствие вязкости, присущей реальным сплошным средам. — воздуху, другим газам, жидкостям, эмульсиям, вэвесям и т.п., разииваются каСательные напряжения р, под действием которых сквозной баллистический маятник приобретает неко- 55 торое количество движения и после пролета сквозь него тела отклоняются на угол(, фиксируемый тем или иным

М

C и D1t (4) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в баллистических исследованиях.

Целью изобретения является измерение скорости в любой точке траектории движения метаемого тела; измерение боковых сил, действующих на те.по, при движении в неоднородных средах, и измерение в одном эксперименте ско-.10 рости движения метаемого тела и тангенциальных напряжений, развивающихся при движении тела в сплошной среде.

На фиг. 1 схематически изображен 15 баллистический маятник со сквозной мишенью, разрез; на фиг. 2 — схема совместного применения маятника со сквозной мишенью и маятника — со сплошной мишенью ; на фиг ° 3 — маят- 20 ник, снабженный противовесом.

8О

2 способом. Протарировав сквозной бал- листический маятник, т.е. получив экспериментальную, зависимость угла отклонения с от скорости тел данной конфигурации V, измеренной какимлибо другим способом, например с по" мощью классического баллистического маятника, расположенного далее по траектории полета тела эа сквозным маятником (фиг. 3), получаем возмож-. ность в дальнейшем определять скорость тела по углу отклонения сквозного баллистического маятника. Установленный перед сквозным баллистическим маятником 1 экран 3 предохраняет

его от воздействия избыточного давления, развивающегося в сплошных средах при движении в них твердых тел.

Сквозной баллистический маятник можно использовать и для измерения тангенциальных напряжений, возникаю щих в сплошных средах при движении в них твердых тел. Действительно, количество движения, приобретаемое сквозным баллистическим маятником за время пролета метаемого тела сквозь его мишень, равно (!) м,„. (м,д

О э где M — - масса сквозной мишени;

V — приобретенная ею при прорМ лете тела скорость;

S - -площадь боковой поверхности канала в мишени маятника, равная 7Р1;

D — диаметр канала;

1 — его длина; и, р — напряжение трения на поверхности канала в мишени маятника;

t - время, за которое метаемое тело пролетает сквозь мишень маятника.

Полагая р постоянным по поверхности канала в мишени маятника и неизменным за время t, получаем

MV0ì =!Drat (2)

Приобретая за время пролета тела скорость Чр„, сквозной баллистический маятник отклоняется на угол(, определяемый равенством кинетической энергии в исходном положении и потенциальной энергии при наибоЛьшем отклонении

1/7МУ „„= МцК(1-сову) . (3)

Из двух последних выражений находим

2738<>7 4 щения, причем NR>ht,R„. Если ось шарнира стержня 2 параллельна оси метаемого тела 5, то измеряется действующая на него боковая сила.

5 формула изобретения

7 = @ - 2gR(1.- ощ) .

3 DIL (5) Таким образам, измерив максимальный угол отклонения сквозного баллистического маятника и зная значения дру-10 гих величин, входящих в выражение (5), находим из него величину напряжения трения с, развивающегося на внутренней поверхности канала мишени, при пролета сквозь нее метаемого тела.

На практике удобнее. пользоваться безразмерным коэффициентом напряжения трения, который получаем, раздеPg1-2 лив с на --.,—, где p — плотность ! 29 среды, в которой провоцятся испытания

2И . С =- — — — 2gR(t-cosy), (6)

DILpV

В тех случаях, когда чувствительность25 сквозного баллистического маятника или, если длина канала в сквозной мишени 1 много меньше длины метаемого тела 1., тс подставляя в выражение (4) С=1/V получаем мала, т.е. мал угол его отклонения йри пролете сквозь него тела (что может иметь место, например, при малой. плотности окружающей среды или в тех случаях. когда диаметр канала в мишени маятника намного больше диаметра метаемого тела), чувствительность маятника может быть повышена путем введения противовеса (фиг.3), представляющего собой груз массои Мп, закрепленный на продолжении стержня маятника яа расстоянии от оси вра1. Устройство для измерения скорости движения метаемого тела, содержащее баллистический маятник в виде шар нир но под в еще н ной на с терж не мишени,отличающееся тем, что, с целью измерения скорости в любой точке траектории движения метаемого тела, мишень выполнена со сквозным отверстием со сменными цилиндрическими пустотелыми вставками, при этом перец маятником установлен защитный экран с отверстием, равным по диаметру и соосным с отверстием мишени.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения боковых сил, действующих на тело при движении в неоднородных средах, ось шарнира стержня маятника ориентирована параллельно направлению движения тела.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения в одном эксперименте скорости движения метаемого тела и тангенциальных напряжений, возникающих при движении тела в сплошной среде, за маятником со сквозной мишенью подвешен баллистический маятник со сплошной мишенью.

1273807

Составитель Ю. Власов

Редактор НЛ1выдкая Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Закаэ 6470/41 Тираж 778 . Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4