Способ определения массы механической частицы

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ф

1 . - (21) 4809738/10 (22) 04.04,90 (46) 15.01,93, бюл, М 2 (71) Самарский авиационный институт им. акад. С.П, Королева (72) B. Н, Томилов и Л. П. Юмашев (56) Николаевский В. Н. Высокоскоростные ударные явления. М.: Мир, 1973, с. 131. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЫ . (57) Использование: приборостроение,Сущность изобретения; способ определения

Изобретение относится к области исследования взаимодействйя твердых тел с высокой скоростью и может быть использо.вано для разработки защитных конструкций

ЛА от воздействия ВСМЧ.

Для .детального исследования взаимодействия ВСМЧ с преградами необходимо знать ее массу. Обычным способом определения массьгявляется взвешивание частицы

- перед ее разгоном. Таким путем определяется начальная масса mo. Однако при больших скоростях движения (Vo 2„.10 км/c) .в условиях лабораторных экспериментов в . атмосфере происходит сильный нагрев и абляция поверхности частицы, При этом происходит значительное уменьшение массы

ВСМЧ, взаимодействующей с преградой, что в конечном итоге вносит существенные погрешности в результаты эксперимента.

Наиболее близким к изобретению является способ замера массы ВСМЧ с помощью баллистического маятника. При этом способе ВСМЧ разгоняется до некоторой скорости \4 и взаимодействует с преградой, установленной на маятнике. По величине

„„5UÄÄ 1788443 А1 (5!)5 G 01 G 9/00 массы механической частицы заключается в ее высокоскоростном разгоне и взаимодействии с преградой, в качестве которой используют жидкостный калориметр, измерении температуры его жидкости до и после взаимодействия механической частицы с этой жидкостью, измерении скорости механйческой частицы в момент взаимодействия и определении ее массы по формуле; приведенной в описании изобретения, отклонения маятника можно определить массу ВСМЧ.

Недостатком указанного способа является то, что в случае разгона ВСМЧ до больших скоростей большую погрешность в измеренйе вносит наличие так называемого реактивного импульса, При этом часть вещества частицы и мишени в расплавленном либо раздробленном виде выбрасывается назад против движения ВСМЧ. Чем больше скорость движения частицы Vo, тем больше величина реактивного импульса и тем больше погрешность при определении массы

ВСМЧ по величине отклонения маятника, т. к, полный импульс, получаемый преградой, больше импульса частицы на величину реактивного импульса, В настоящее время не представляется возможным тщательно рассчитать величину реактивного импульса, т, к. механизм разру- шения преграды и частицы меняется в зави - симости от начальных" параметров соударения (т,, Vo, материала соударяющихся тел). В частности, при скоростях движения Ч0 8 км/с реактивный импульс в

1788443

20

35

40 (3) 1,5...2 раза превышает начальный импульс частицы и соответственно во столько же раз возрастает ошибка опыта.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка, а именно увеличение достоверности результатов измерения при больших скоростях движения ВСМЧ, Указанная цель достигается тем, что в известном способе замера массы ВСМЧ, включающем разгон частицы и установку на ее пути и ре грады, в качестве последней используют жидкость в калориметре, замеряют температуру жидкости до и после воздействия на нее частицей и массу частицы определяют по формуле:

ITI /г

/ где Сж, m<, С», m» — соответственно удель- . ная теплоемкость и масса жидкости и калориметра, AT — прирост температуры жидкости.

Для достижения большей точности замера в качестве жидкости калориметра используют жидкость с малой удельной теплоемкостью, например, масло.

На чертеже изображена схема установки по предлагаемому способу. Здесь I—

ВСМЧ массой m, движущаяся со скоростью

V,,2 — корпус калориметра, 3 — жидкость, Частица 1 обладает кинетической энер-гией /г

При попадании в жидкость калориметра частица независимо от того, разрушается она на большой скорости или остается целой, передает всю энергию движения калориметру и жидкости в виде тепловой энергии Ет.

Ет=Еж+Е»=(Сжй ж+С»гпж+С»п1») A Т (2) где Сж, еж, C», m» соответственно теплоемкость и масса жидкости и калориметра, AT — прирост температуры жидкости и калориметра до и после воздействия ВСМЧ.

Замерив AT, из (1) и (2) определяют массу частицы по формуле:

foal г

Vo

На точность определения массы оказывает влияние погрешность, с которой определяется величина AT . Чем больше AT тем с меньшей погрешностью можно определить величину m, Из (3) можно записать;

Л Г о (4)

1(си аи . . ск к то есть A Т определяется помимо начальных параметров движения частицы свойствами жидкости и калориметра. При использовании жидкости с меньшей теплоемкостью Сж перепад Л Т будет большим и погрешность измерения уменьшается. В качестве такой жидкости удобно использовать, например, масло.

Пример. При замере массы стальной частицы диаметром 1 мм (mp=0,004 г), движущейся со скоростью Чо= 8 км/с, прирост температуры в стальном калориметре массой 0,5 кг с водой в качестве жидкости, имеющей массу 0,5 кг, прирост температуры составляет AT =0,06 С.

При использовании в качестве жидкости масла с удельной теплоемкостью 0,5 ккал/кг град. прирост температуры составляет 0,1 С. Таким образом, точность замера в этом случае увеличивается практически вдвое.

Таким образом, предлагаемый способ по точности замера ограничен лишь возможностями измерительной аппаратуры и

25 позволяет практически вдвое увеличить точ-ность замера массы по сравнению с использованием баллистического маятника.

Использование масла в качестве жидкости калориметра в свою очередь увеличивает точность замера.

Формула изобретения

Способ определения массы механической частицы, заключающийся в ее высокоскоростном разгоне и взаимодействии с преградой, по которому судят о массе механической частицы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве преграды используют жидкостный калориметр, причем до и после взаимодействия механической частицы с жидкостью калориметра измеряют температуры жидкости, а в момент взаимодействия — скорость механической частицы, массу которой определяют по формуле:

45 2 AТ (Сж mж + С» и » ) г где ЛТ=Тг — Т1 — прирост температуры жидкости калориметра (T> — температура жидкости до взаимодействия с механической частицей, а Т вЂ” после взаимодействия с механической частицей);

Сж, С» — удельные теплоемкости жидкости и калориметра соответственно;

55 гпж, m» — массы;кидкости и KBIIOpMMGTp8 соответственно;

V<> †.скорость механической частицы в момент взаимодействия с жидкостью калориметра, 1788443

Сос.авитель В.Томилов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 70 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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