Устройство для измерения скорости движения метаемого тела Советский патент 1986 года по МПК G01P3/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в баллистических исследованиях . Целью изобретения является измере ние скорости в любой точке траектории движения метаемого тела; измерение боковых сил, действующих на тело при движении в неоднородных средах. и измерение в одном эксперименте ско рости движения метаемого тела и тангенциальных напряжений, развивающихся при движении тела в сплошной среде. На фиг. 1 схематически изображен баллистический маятник со сквозной мишенью, разрез; на фиг. 2 - схема совместного применения маятника со сквозной мишенью и маятника - со сплошной мишенью; на фиг. 3 - маятник, снабженный противовесом. Баллистический маятник содержит мишень 1 со сквозным цилиндрическим отверстием, ось которого ориентирова на по направлению движения метаемого тела, диаметр превышает максимальный диаметр последнего (фиг. 1). Мишень подвешена на стержне 2, верхний конец которого закреплен шарнирно. Перед мишенью установлен неподвиж ный экран 3, не связанный механически с мишенью . В канале мишени маят ника 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 тгроходного отверс тия устанавливаются в сквозном канале 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, взвесям и т.п., развиваются касательные напряжения С под действием которых сквозной баллистический маятник приобретает неко торое количество движения и после пролета сквозь него тела отклоняютс на уголц, фиксируемый том или иным способом. Протариропав сквозной балистический маятник, т.е. получив экспериментальную .зависимость угла отклонения if от скорости тел данной конфигурации V, измеренной какимлибо другим способом, например с помощью классического баллистического маятника, расположенного далее по траектории полета тела за сквозным маятником (фиг. 3), получаем возможность 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-uvix в сплошных средах при движении в них твердых тел. Действительно, количество движения, приобретаемое сквозным баллистическим маятником за время пролета метаемого тела сквозь его мишень, MV,,.JJ rJsdt, где М - масса сквозной мишени; приобретенная ею при пролете тела скорость; площадь боковой поверхности канала в мишени маятника, равная ITDl; диаметр канала; его длина; напряжение трения на поверхности канала в мишени маятника;время, за которое метаемое тело пролетает сквозь мишень маятника.« Полагая с постоянным по поверхности канала в мишени маятника и неизменным за время t, получаем MVo irDtCt. (2) Приобретая за время пролета тепа скорость VQ, сквозной баллистический маятник отклоняется на угол Cf, определяемый равенством кинетической энергии в исходном положении и потенциальной энергии при наибольшем отклонении1/2MV MgR(l-coscf). Из двух последних выражений находим ( или, если длина какала в сквозной мишени 1 много меньше длины метаемо го тела L, тс подставляя в выражение (А) , получаем -г to(i--cos(|). Таким образом, измерив максимальный угол отклонения сквозного баллистического маятника и зная значения др гих величин, входящих в выражение (5 находим из него величину напряжения трения Г, развивающегося на внутрен ней поверхности канала мишени, при пролете сквозь нее метаемого тела. На практике удобнее, пользоваться безразмерным коэффициентом напряжения трения, который получаем, разде PVt лив 6 на , где р - плотность среди, в которой проводятся испытания тоф;б. . (6) в тех случаях, когда чувствительност сквозного баллистического маятника мала, т.е. мал .угол его отклонения при 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 диа метра метаемого тела), чувствительность маятника может быть повышена путем введения противовеса (фиг.З), представляющего собой груз массой М закрепленный на продолжении стержня маятника на расстоянии от оси вра/////А// //

. 5 щения, причем . Если ось шарнира стержня 2 параллельна оси метаемого тела 5, то измеряется действующая на него боковая сила. Формула изобретения 1.. Устройство для измерения скорости движения метаемого тела, содержащее баллистический маятник в виде шарннрно подвешенной на стержне мишени, отличающееся тем, что, с измерения скорости в любой точке траектории движения метаемого тела, мишень выполнена со сквозным отверстием со сменными цилиндрическими пустотелыми вставками, при этом перед маятником установлен защитный экран с отверстием, равным по диаметру и соосным с отверстием мишени. 2,Устройство по п. 1, отличающееся 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 ичающееся тем, что, с целью измерения в одном эксперименте скорости движения метаемого тела и.тангенц11альных напряжений, возникающих при движении тела в сплошной среде, за маятником со сквозной мишенью подвешен баллистический маятник со сплошной мишенью. //////////

фиг.З

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.