Предметом настоящего изобретения является устройство для фотографической записи различных процессов, в частности, для записи кривой “путь-время” при испытании на удар элементов конструкций, дающих при испытании значительную деформацию (рессоры, амортизаторы, пневматики и т.п.).
Кривая „путь-время”, будучи дважды продиференцирована, дает кривую ускорения. Помножив величину ускорения на массу падающих частей, получаем силу удара, т.е. ту величину, которая необходима при расчетах на прочность.
В ряде существующих устройств подобного назначения применяют систему, при которой записывающий элемент (перо, карандаш и т.п.) соединен с падающей бабой, а диаграммная бумага находится на вращающемся от постороннего двигателя барабане, приводимом в движение с постоянной угловой скоростью.
При этом путь, проходимый бабой, зачерчивается в натуральную величину, а масштаб по оси времен лимитируется развернутой длиной окружности барабана. Дальнейшая обработка полученной таким образом кривой, вследствие мелкости масштабов, представляет значительные неудобства и влечет за собою большие неточности.
В предлагаемом устройстве диаграммный барабан вращается вокруг горизонтальной оси и приводится в движение падающей бабой, записывающее же приспособление приводится в движение от постороннего двигателя. При этом, что является принципиальной особенностью прибора, вместо одной непрерывной кривой на диаграмме зачерчивается значительное количество последовательных участков кривой, расположенных один под другим при ходе бабы вниз и один над другим при ходе бабы вверх. Благодаря этому при ограниченных размерах барабана является возможным проходимый бабой путь записывать на диаграмме с увеличением в три и более раз, одновременно имея по оси времен масштаб 1 мм=0,0002 (две десятитысячных) секунды.
Сущность изобретения поясняется чертежом, фиг. 1 которого изображает предлагаемое устройство в продольном разрезе; фиг. 2 - вид сбоку; фиг.3 - вид в плане (с частичным разрезом); фиг. 4 - разрез по линии АБ на фиг. 1; фиг. 5 - развертку оболочки цилиндрического экрана; фиг. 6 - диаграмму, получаемую при работе с предлагаемым устройством.
К станине копра или к какому-либо неподвижному элементу прикреплен кронштейн А, несущий в шарикоподшипниках валик Б, имеющий на одном конце шестерню Г, а на другом - половину Д поводковой муфты. Шестерня Г находится в постоянном зацеплении с рейкой Е, соединенной с падающей бабой.
К правой стороне кронштейна А прикреплена камера Ж, в верхнюю часть которой вставляется выполненная в виде пустотелого цилиндра кассета З. Внутри кассеты помещается барабан И с навернутой на него светочувствительной диаграммной бумагой. Барабан посажен наглухо на валик К, левый конец которого несет вторую половину Л поводковой муфты.
При перемещении бабы копра (а вместе с нею и рейки Е) поступательное движение бабы преобразуется во вращательное движение барабана И.
В нижней части камеры Ж находится цилиндрический экран М, внутри которого помещена аргоновая лампа Н, прикрепленная к крышке О камеры Ж. Экран М снабжен оболочкой П с двумя винтовыми прорезями. Кассета З в нижней своей части, находящейся непосредственно над оболочкой П, имеет узкую щель, идущую вдоль оси барабана. Луч света попадает на диаграммную бумагу только в точке пересечения прорези оболочки П со щелью кассеты З.
Цилиндр М, несущий оболочку П, приводится во вращение от не показанного на чертеже двигателя со строго постоянным числом оборотов. При этом светящаяся точка непрерывно перемещается вдоль оси барабана. Движение светящейся точки, путь которой пропорционален времени, складываясь с вращательным движением барабана, дает кривую „путь-время". Кассета З снабжена байонетным затвором Р, устроенным так, что при вынимании кассеты из камеры Ж автоматически закрывается шторка затвора С, делающая кассету светонепроницаемой. Наоборот, при вставке кассеты в камеру шторка автоматически открывается, но засвечивания бумаги не происходит, так как в этот момент аргоновая лампа еще не включена. Включение аргоновой лампы производится автоматически самой падающей бабой, причем момент включения предопределяется сделанной по усмотрению экспериментатора установкой передвижного контактного механизма. Контактный механизм (не показанный на чертеже) при обратном отскакивании бабы на определенную высоту автоматически включает лампу; при этом на диаграмме фиксируются только первое падение бабы и первый обратный ход. При желании на диаграмме могут быть зафиксированы и последующие ходы бабы, в результате чего несколько усложнится расшифровка диаграммы, возможность же расшифровки сохранится, поскольку участки кривой при первом падении будут иметь, вообще говоря, иные углы наклона по сравнению с участками кривой при последующих падениях.
Как видно из показанной на фиг. 5 развертки оболочки П, конец одной прорези перекрывается началом другой. Благодаря этому концы зачерчиваемых на диаграмме участков кривой отпечатываются на диаграмме дважды. Цель этого перекрытия заключается, во-первых, в том, чтобы при обработке диаграммы устранить необходимость проведения касательной к кривой в концевой точке и, во-вторых, для самоконтроля при расшифровке диаграммы в случае записи нескольких последовательных ходов бабы.
Характер кривой, получаемой на предлагаемом устройстве, представлен на фиг. 6. Линии АА1, ВВ1 и т.д. представляют собою последовательные участки кривой „путь-время"; при этом координатная ось пути S параллельна направляющей цилиндра барабана, а ось времени t параллельна образующей этого цилиндра. Так как конец одной прорези цилиндрического экрана перекрывается началом другой, то конец bA1 одного отрезка кривой повторяется на участке Ba1. На фиг. 6 линии АА1, BB1, CC1, DD1 и последующие соответствуют участкам кривой, зачерченной при падении бабы, а линии КК1, ММ и последующие - участкам кривой, зачерченной при отскакивании бабы. Различное направление наклона отрезков типа АА1 и типа КК1 исключает возможность спутать их при расшифровке диаграммы. Диаграмма дает возможность легко определить момент соприкосновения соударяющихся элементов, так как до соприкосновения при свободном (а следовательно, равноускоренном) падении бабы ординаты A1B1 больше ординат АВ, после же соприкосновения движение замедляется и разность между ординатами C1D1-CD начинает уменьшаться, переходя затем в отрицательную величину.
Обработку диаграммы можно производить, либо пользуясь каждым из отрезков кривой по отдельности, либо объединив эти отрезки в одну общую кривую. Для объединения отрезков кривой в одно целое можно использовать следующий примитивный способ.
Надо сначала наложить на диаграмму длинную полосу кальки шириною, равной сумме всех ординат, и, скопировав участок АА, сдвинуть кальку влево так, чтобы точка В совпала с точкой b (или точка а с точкой А1), затем скопировать участок a1B1. Произведя последовательное перемещение кальки, можно таким образом скопировать всю кривую. Проводя к любой точке кривой касательную, легко, принимая во внимание масштабы по обеим осям, определить тангенс угла наклона касательной, т.е. определить скорость в любой точке. Построив таким образом кривую скоростей, совершенно аналогичным приемом можно найти ускорение в любой точке. В связи с тем, что масштаб по оси времен на кривой „путь-время" весьма велик (1 мм соответствует 0,0002 сек.), для первого приближения в ряде случаев касательную можно считать совпадающей с кривой.
Устройство для фотографической записи различных процессов, в частности, в приборах для механического испытания материалов на удар, в которых движение падающего тела вызывает поворот барабана, покрытого светочувствительной бумагой или пленкой, выполненное в виде вращающегося цилиндрического экрана, охватывающего неподвижный источник света и снабженного сквозной винтовой прорезью с тем, чтобы вращение цилиндра вызывало смещение проходящего сквозь прорезь пучка света, отличающееся тем, что цилиндрический экран расположен параллельно образующей съемочного барабана и предназначен для приведения в равномерное вращение со скоростью, значительно большей скорости вращения диаграммного барабана, с целью увеличения масштаба путем получения на диаграмме ряда отдельных наклонно расположенных отрезков кривой.
