Устройство для метания частиц Советский патент 1992 года по МПК F41F5/00 

Изобретение относится к экспериментальной баллистике. Оно может быть использовано при моделировании и исследовании процессов, происходящих при соударении жидких и твердых частиц с поверхностью твердых тел.

При исследовании процессов, происходящих при обтекании твердых тел газовзвесью, необходимо моделировать соударение одиночной частицы с заданной точкой поверхности движущегося образца. Упомянутое моделирование возможно, если обеспечено метание частицы в заданную точку в заданный момент времени, при этом необходимо иметь возможность метать не только жидкие, но и твердые частицы. При этом необходимо обеспечить воспроизводимость результатов. В настоящее время устройств, позволяющих решить эту задачу нет.

Известно устройство для метания твердых частиц -электротермический ускоритель

состоящий из емкости с водой, которая соединена со стеклянной трубкой Полость трубки отделена от жидкости майларовой пленкой В трубке вблизи пленки устанавливается метаемая частица, а в жидкости вблизи пленки устанавливают два электрода, соединенных проволочкой. При подключении к электродам источника ЭДС проволока взрывается, горячая плазма разрушает пленку и, устремляясь в трубку, толкает частицу. Недостатком этого устройства является то, что метание частицы сопровождается выбросом толкающего газа и кусков пленки в точку, в которую метается частица. Кроме того, из-за колебания скорости метаемой частицы, это устройство не обеспечивает воспроизводимости результатов метания

Известно устройство для метания жидких частиц, состоящее из капилляра, соединенного с емкостью в которую под давлением подают жидкость Вибратор либо звуковой динамик питаемые от генера(Л

С

VI

VI О

оо ю

00

тора звуковой частоты, приводят в движение жидкость, при этом струя жидкости, истекающая из капилляра, дробится из отдельные капли. Меняя диаметр капилляра, давление и частоту, можно менять размеры капель.

Недостаток этого устройства заключается в том, что при генерации капель, невозможно указать пространственно- временную зависимость, которая позволила бы указать положение капли в заданный момент времени, что приводит к невозможности воспроизводить результаты при метании частиц. Кроме того, данное устройство предназначено для метания жидких частиц и не может быть использовано для твердых, это обстоятельство ограничивает класс метаемых частиц.

Известно устройство для метания частиц, содержащее блок для закрепления частицы и сброса на траекторию движения, при этом блок крепления частицы и ее сброса выполнен в виде жесткой пластины, упирающейся в опорное кольцо, а над ее поверхностью установлен узел для сообщения ей калиброванного импульса.

Однако устройство для метания частиц обеспечивает разовое метание одной или нескольких частиц. Это исключает воспроизводимость результатов метания. Действительно, поддоны, на которых устанавливают частицы, из-за неточности изготовления будут иметь разные массы и размеры. Величина силы, действующей на поддон со стороны сжатого газа, зависит от степени его предварительного сжатия. Последняя величина будет в свою очередь определяться прочностными свойствами диафрагмы и характером ее разрушения. Перечисленные обстоятельства приводят к разбросу скоростей метаемых частиц при воспроизведении метания частиц.

Устройство содержит упрощенный узел закрепления частиц, Он представляет собой поддон, на котором частица покоится под действием сил реакции поверхности, В этом случае импульс, ускоряющий частицу, не может быть получен с помощью ударника, закрепленного над поверхностью пластины (поддона) для сообщения ей калиброванного импульса.

Цель изобретения - расширение класса метаемых частиц и обеспечение воспроизводимости результатов метания.

Указанная цель достигается тем, что устройство для метания частиц в заданную точку пространства содержит блок для закрепления частицы и ее сброса на траекторию движения в виде жестко пластины,

опорное кольцо и узел сообщения пластине калиброванного импульса.

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство при положении

ударника и вводимой частицы в исходном состоянии; на фиг.2 - то же, в момент падения ударника; на фиг.З - то же, в момент сбрасывания частицы.

На фигурах обозначено: падающий

0 ударник 1, жесткая диэлектрическая или магнитная пластина 2, вводимая частица 3, пьезокристалл 4, устройство 5, регистрирующее электрический сигнал, направляющая трубка 6, электромагнит 7, источник пита5 ния 8 электромагнита, жесткое основание 9 для опоры пьезокристалла.

Устройство работает следующим образом.

Падающий ударник (стальной шар) 1 ус0 танавливают на расстоянии, определенном из эксперимента и обеспечивающим необходимую конечную скорость ударника, достаточную для отрыва частицы от пластины. Ударник закрепляют при помощи электро5 магнита 7, подключенного к источнику питания 8, вводимую частицу 3 устанавливают на лицевой стороне диэлектрической или маг- нитной пластины 2, После отключения источника питания 8, ударник 1 падает вдоль

0 направляющей трубки 6. Ударяя по диэлектрической пластине 2, он ускоряет ее и закрепленную на ней частицу 3. Пластина тормозится пьезокристаллом 4, закрепленным на основании 9, деформируя его.

5 Возникающий на его поверхности электрический заряд регистрируется устройством 5. В момент торможения жесткой диэлектрической пластины частица 3 отрывается от ее поверхности и метается в заданную точку

0 пространства.

Для конкретного выполнения в качестве ударника взят шар диаметром 30 мм и массой 111,5 г, направляющая трубка из фторопласта с внутренним диаметром 30,5 мм

5 и высотой 100 мм. Жесткая диэлектрическая пластина была изготовлена из эбонита, ее толщина была равна 3 мм, а диаметр 25 мм. Пьезокристалл из титаната бария имел форму трубки с размерами: внутренний диаметр

0 16,0 мм, внешний диаметр 18,4 мм, высота 13,0 мм. Нижний торец пьезокристалла устанавливался на текстолитовом основании толщиной 20 мм с отверстием диаметром 10 мм, соосным с внутренним диаметром пье5 зокристалла. На верхнем торце пьезокристалла была установлена пластина.

В качестве устройства, регистрирующего электрический сигнал, использовался прибор Ч-3-34А, подсоединенный к пьезок- ристаллу. Электромагнит, удерживавший

шар на высоте 80 мм, был выполнен в виде катушки со стальным сердечником, диаметр катушки равнялся 40 мм, обложка содержала 500 витков провода ПЭЛШдиаметром0,5 мм и была запитана от источника постоянного тока напряжением 24 В.

Испытаний проводились при сбрасывании частицы электрокорунда диаметром 100 мкм. Результаты этих испытаний показали, что предлагаемое устройство позволяет вводить частицу в заданную точку пространства в заданный момент времени с ошибкой по её положению в пространстве, не превышающей 100 мкм.

В результате проведенных экспериментов по соударению частиц со стальным сердечником, метаемым пороховой пушкой, были определены эпюры разлета осколков частиц при скоростях удара 900 м/с и изменении угла встречи в диапазоне 0-45°. Эти данные позволили уточнить модель обтекания движущихся объектов газом, содержащим твердые частицы.

Аналогичные опыты были проведены с жидкими частицами. В процессе испытаний была подтверждена возможность расширения класса метаемых частиц и воспроизво- димость результатов.

Формула изобретения Устройство для метания частиц, содержащее блок для крепления частицы и ее

0 сброса на траекторию движения в виде жесткой пластины, опорное кольцо и узел сообщения пластине калиброванного импульса, отличающееся тем, что, с целью повышения воспроизводимости рё5 зультатов метания и расширения класса метаемых частиц, в нем.узел сообщения калиброванного импульса выполнен в виде ударника, закрепленного на заданной высоте над поверхностью жесткой пластины, ус0 тановленной на опорное кольцо, при этом опорное кольцо выполнено из пьезокри- сталла и снабжено устройством регистрации электрического сигнала.

Использование в экспериментальной баллистике при моделировании и исследовании процессов соударения жидких и твердых частиц с поверхностью твердых тел Сущность изобретения: устройство содержит блок для крепления частицы и ее сброса на траекторию движения в виде жесткой пластины, опорное кольцо и узел сообщения пластине калиброванного импульса, который выполнен в виде ударника,закрепленного на заданной высоте над поверхностью жесткой пластины Пластина установлена на опорное кольцо, выполненное из пьезокристалла и снабженное устройством регистрации электрического сигнала 3 ил

z 2Фиг, 3