УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ Советский патент 1970 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к устройствам для исследования теплообмена при кипении жидкости в условиях неременных гравитационных нолей и невесомости, имитируемых на Земле.

Известно устройство аналогичного назначения, в котором слабые гравитационные ноля имитируются путем компенсации силы тяжести -силой, действующей в неоднородном магнитном ноле на л идкий магнетик.

Исследуемый жндкий магнетик (жидкий кислород) в непрозрачно.м сосуде Дьюара помещают в неоднородное магнитное поле соленоида и для изучения процесса кинения иснользуют горизонтальный пластинчатый нагреватель косвенного нагрева, имеющий больщую нлощадь поверхности, сравнимую с площадью поперечного сечения сосуда.Дьюара. Величину магнитного поля и, следовательно, величину имитирующего ослабленного гравитационного поля определяют по току в соленоиде. Применяют соленоид с двумя обмотками, одна из которых создает постоянное магнитное поле, а другая эмпирически подбирается таким образом, чтобы создать нужный градиент магнитного ноля.

Недостатки известного устройства состоят в Том, что компенсирующая сила однородна только но вертикальной оси соленоида, и, кроме того, невозможно создать имитацию грави- 30

тационного ноля выше нормального поля силы тяжести.

С целью расширения области действия однородной магнитной силы и имитации нерегрузок в предлагаемом устройстве в качестве источника магнитного поля использован магнит постоянного тока с новоротными нолюсными наконечниками, имеющими форму, обеспечивающую получение в плоскости симметрии однородную силу, которая компенсирует силу тяжести.

На чертел е представлено устройство для имитации гравитационных нолей. Устройство состоит из регулируемого источника питания постоянного тока /, мостовой измерительной схемы 2 со стабилизированным нитанием, сосуда Дьюара 5 с прозрачными стенками, в котором находится л идкий магнетик. В магнетик погружен проволочный нагреватель 4, слулсащий одновременно термометром сопротивления. Сосуд Дьюара размещен поворотными на 180° полюсными наконечниками 5 магнита постоянного тока 6. Форма полюсных наконечников онределяется по формуле

л; -

4аг2

где й

минимального

Xi- координата

зазора; d 2HnZ,X VI z - текущие координаты;

2i- минимальный зазор между наконечниками;

Яп - нанряженность магнитного поля в минимальном зазоре, соответствующая полной комненсацни ноля силы тяжести,

Проволочный нагреватель включен в мостовую измерительную схему и может раснолагаться в сосуде Дьюара как вертикально, так и горизонтально.

Условия имитации ослабленных гравитационных нолей и невесомости реализуются следующим образом.

В сосуд Дьюара, в котором размещен нагреватель, заливают исследуемую жидкость (магнетик). На нагреватель подается тепловая нагрузка, способная вызвать кипение. В межполюеном пространстве создается магннтное ноле, имитирующее состояние невесомости, при котором наблюдается безразличное равновесие паровых нузырей в исследуемом объеме.

В верхней (минимальной) части рабочего зазора измеряется нанряженность магнитного поля, соответствующая состоянию невесомости.

После определения значения имитируемой перегрузки исследуется теплообмен при кипении, при этом измеряется мощность, выделяемая на нагревателе, и его сопротивление, а также проводится визуальное наблюдение за процессом кипения или его фото- и киносъемка.

Для изучения процесса кипения при имитируемых перегрузках больщих единицы (при интенсивности гравитационного ноля, превышающей интенсивность поля тяжести земли)

полюсные наконечники поворачиваются на 180° вокруг оси полюсов магнита, и операции повторяются.

Предлагаемое устройство было разработано и испытано для изучения процесса кипения жидкого кислорода до значения имитирующего ускорения силы тяжести, равного 0,01 gnИсследования нроводились на магните СП-54 нри максимальном значении поля 10000 э, диаметре полюсных наконечников 20 см и минимальном зазоре между ними 3 см.

Предмет изобретения

Устройство для имитации гравитационных полей компепсацией силы тяжести силой, действующей на жидкий магнетик в неоднородном магнитном ноле, состоящее из источника магнитного поля, криостата для жидкого магнетика и нагревателя, отличающееся тем, что, с целью расщирения области действия однородной магнитной силы и имитации перегрузок, источник магнитного поля выполнен в виде магнита постоянного тока с поворотными полюсными наконечниками, имеющими форму, определяемую по формуле

d

х

4az

Я

где а

Xi

минимального

- координата

зазора;

2HnZi;

- текущие координаты;

- минимальный зазор между наконечниками;

магнитного

нанряж:енность

ноля в минимальном зазоре, соответствующая полной комненсацин силы тяжести.