Прибор для определения моментов инерции, центробежных моментов, полярных моментов и тому подобных характеристик сечений Советский патент 1950 года по МПК G02F1/17 

При определении площадей сечений любых конфигураций часто необходимо также определять и основные характеристики сечений, а именно, моменты инерции, центробежные и полярные моменты и т. п. Приборы для этих целей известны.

Предлагаемый прибор отличается от известных тем, что он выполнен в виде фотоэлемента и Освещающего его источника света, в пучке световых лучей которого устанавливается затеняющий фотоэлемент шаблон, по конфигурации соответствующий исследуемому сечению, и оптический клин со светопроницаемостью, изменяющейся по его длине по требуемому закону.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый прибор, в разрезе; на фиг. 2-3 оптические клинья; на фиг. 4 - диаграмма светопроницаемости оптического клина.

В кожухе 1 находится источник света 2, световые лучи которого, пройдя линзу 3, освещают параллельным пучком прозрачную пластинку или специально изготовленный клин 4, и выйдя из другой линзы 5, попадают на фотоэлемент 6, соединенный с гальванометром (на фиг. 1 не показан). Задвижка 7 из светонепроницаемого материала перемещается посредством микрометрического винта при нахождении, например, нейтральной линии. Оптический клин или негативная пластинка (фиг. 2-3) изготовляется посредством фотографирования, со светопроницаемостью по любому требуемому закону, или как указано для клина (фиг. 2) на диаграмме (фиг. 4).

Предлагаемым прибором можно также определять площади любых сечений, нахождение нейтральной линии, направление главных осей, моменты инерции относительно любых осей, центробежные моменты и др.

№ 86850

Для определения площадей в качестве пластинки или клина 4 (фиг. 1) берется чистое, прозрачное стекло, на него кладется вырезанное данное сечение в любом масштабе. Световой поток воздействует на фотоэлемент, а последний на показания гальванометра.

Нахождение нейтрального слоя производится посредством перемещения клина моментов инерции относительно щаблона сечения. При минимальном значении момента инерции площади (по показаниям гальванометра) ось светового клина совпадает с нейтральным слоем сечения.

Значения моментов инерции относительно главных осей максимальны и минимальны для данного сечения и поэтому нахождение направления главных осей несложно. Для этого рабочая пластинка должна быть круглой и линия нейтрального слоя на ней должна проходить через центр этого круга. Центр тяжести определяемого сечения при наложении на рабочую пластинку должен совпасть с центром круга. Теперь, вращая щаблон сечения вокруг совмещенных центров и наблюдая непрерывно за показаниями гальванометра, можно заметить такие положения шаблонов, при которых моменты инерции будут максимальными и минимальными. Линия нейтрального слоя на рабочей пластинке в этом случае и укажет направление главных осей.

Центробел ный момент сечения площади F определяется формулой 1у SpyzdF и имеет пололсительные значения в первой и третьей четверти и отрицательные - во второй и четвертой.

На место клина 4 ставят пластинку, изображенную на фиг. 3, у которой сектора II и IV светонепроницаемы. Светопроницаемость секторов I и III переменна и прямо пропорциональна коэффициенту а, равному произведению координат у и z (а yz), гиперболы а, б, в соединяют точки с одинаковой светопроницаемостью. Для определения центробежных моментов накладывают на эту пластинку щаблон сечения так, чтобы центр тяжести сечения совпал с точкой О пластинки и снимают показания гальванометра; затем поворачивают шаблон на 90° и вторично берут отсчет по гальванометру. Нз наибольшего полученного значения вычитают меньшее, и взяв знак большего, получают величину и знак центробежного момента относительно данных осей.

Нредмет изобретения

Прибор для определения моментов инерции, центробежных моментов, полярных моментов и т. п. характеристик сечений, отличающийся тем, что он выполнен в виде фотоэлемента и освещающего его источника света, в пучке световых лучей которого устанавливается затеняющий фотоэлемент шаблон, по конфигурации соответствующий исследуемому сечепию, и оптический клин со светопроницаемостью, изменяющейся по его длине по требуемому закону.

1

О 7/7 20 30 0 50 60 70 80 SO ЮО Сбетопраиаийемость пмстинки 8 °/о

Фиг. 4