Способ определения массы механической частицы

(5)5 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИ ВИДЕТЕЛЬСТВУ К ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Самарский авиационный институт имакад. С,П, Королева(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЫ. (57) Использование: приборостроение,Сущность изобретения; способ определения Изобретение относится к области исследования взаимодействйя твердых тел с высокой скоростью и может быть использо.вано для разработки защитных конструкций ЛА от воздействия ВСМЧ.Для .детального исследования взаимодействия ВСМЧ с преградами необходимо знать ее массу, Обычным способом определения массьгявляется взвешивание частицы . перед ее разгоном. Таким путем определяется начальная масса в 0, Однако при больших скоростях движения (Ч 0 2.10 км/с) .в условиях лабораторных экспериментов в . атмосфере происходит сильный нагрев и абляция поверхности частицы, При этом происходит значительное уменьшение массы ВСМЧ, взаимодействующей с преградой, что в конечном итоге вносит существенные погрешности в результаты эксперимента.Наиболее близким к изобретению является способ замера массы ВСМЧ с помощью баллистического маятника, При этом способе ВСМЧ разгоняется до некоторой скорости Ч, и взаимодействует с преградой, установленной на маятнике. По величине.Ы 2, 17884 2массы механической частицы заключается в ее высокоскоростном разгоне и взаимодействии с преградой, в качестве кОторой используют жидкостный калориметр, измерении температуры его жидкости до и после взаимодействия механической частицы с этой жидкостью, измерениискорости механйческой частицы в момент взаимодействия и определении ее массы по формуле; приведенной в описании изобретения,отклонения маятника можно определить массу ВСМЧ.Недостаткомуказанного способа является то, что в случае разгона ВСМЧ до больших скоростей большую погрешность в измеренйе вносит наличие так называемого реактивного импульса, При этом часть вещества частицы и мишени в расплавленном либо раздробленном виде выбрасывается назад против движения ВСМЧ. Чем больше скорость движения частицы Ч, тем больше величина реактивного импульса и тем больше погрешность при определении массы ВСМЧ по величине отклонения маятника, т. к, полный импульс, получаемый преградой, больше импульса частицы на величину реактивного импульса,В настоящее время не представляется возможным тщательно рассчитать величину реактивного импульса, т, к, механизмразру- шения преграды и частицы меняется в зави- симости от начальных" параметров соударения (тсЧ 0, материала соударяющихся тел), В частности, при скоростях движения Чо 8 км/с реактивный импульс в1,52 раза превышает начальный импульс частицы и соответственно во столько же раз возрастает ошибка опыта.Целью изобретения является устранение указанного недостатка, а именно увеличение достоверности результатов измерения при больших скоростях движения ВСМЧ,Указанная цель достигается тем, что в известном способе замера массы ВСМЧ, включающем разгон частицы и установку на ее пути преграды, вкачестве последней используют жидкость в калориметре, замеряют температуру жидкости до и после воздействия на нее частицей и массу частицы определяют по формуле: вгсть определения массы оказыпогрешность, с которой опреичина ЬТ . Чем больше ЛТ й погрешностью можно опреину в, Из 3) можно записать; Сж П 1 ж +Ск лок )(4) На точно вает влияние деляется вел тем с меньше делить велич 2 г/ где Сж, гпж, Ск, гпк - соответственно удельная теплоемкость и масса жидкости и калориметра, ЬТ - прирост температуры жидкости,Для достижения большей точности замера в качестве жидкости калориметра используют жидкость с малой удельной теплоемкостью, например, масло.На чертеже изображена схема устано ки по предлагаемому способу. Здесь- ВСМЧ массой п 1, движущаяся со скоростью Чо, 2 - корпус калориметра, 3 - жидкость,Частица 1 обладает кинетической энергиейгПри попадании в жидкость калориметра частица независимо от того, разрушается она на большой скорости или остается целой, передает всюэнергию движения калориметру и жидкости в виде тепловой ,энергии Ет.Ет=Еж+Ек=(Сжгпж+Скгпж+Скгпк) Ь Т (2) где Сж, йж, Ск, йк соответственно тепло- емкость и масса жидкости и калориметра, ЬТ - прирост температуры жидкости и калориметра до и после воздействия ВСМЧ.Замерив ЬТ, из (1) и (2) определяютмассу частицы по формуле:25позволяет практически вдвое увеличить точ- .ность замера массы по сравнению с использованием баллистического маятника.Использование масла в качестве жидкости калориметра в свою очередь увеличива ет точность замера.Формула изобретенияСпособ определения массы механической частицы, заключающийся в ее высокоскоростном разгоне и взаимодействии с 35 преградой, по которому судят о массе механической частицы, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности, в качестве преграды используют жидкостный калориметр, причем до и после взаимодействия 40 механической частицы с жидкостью калориметра измеряют температуры жидкости, а вмомент взаимодействия - скорость механической частицы, массу которой определяютпо формуле:45 2 Ь Т ( Сж п 1 ж + Ск Пк )г идкоа ическои частицы в с жидкостью кало 5 10 15 20 то есть Л Т определяется помимо начальных параметров движения частицы свойствами жидкости и калориметра. При использовании жидкости с меньшей тепло- емкостью Сж перепад Ь Т будет большим и погрешность измерения уменьшается. В качестве такой жидкости удобно использовать, например, масло.П р и м е р, При замере массы стальной частицы диаметром 1 мм (во=0,004 г), движущейся со скоростью Чо= 8 км/с, прирост температуры в стальном калориметре массой 0,5 кг с водой в качестве жидкости, имеющей массу 0,5 кг, прирост температуры составляет ЬТ =0,06 С.При использовании в качестве жидкости масла с удельной теплоемкостью 0,5 ккал/кг град. прирост температуры составляет 0,1 С. Таким образом, точность замера в этом случае увеличивается практически вдвое.Таким образом, предлагаемый способ по точности замера ограничен лишь возможностями измерительной аппаратуры и где ЬТ=Тг - Т 1 - прирост температуры жидкости калориметра (Т 1 - температура жидкости до взаимодействия с механической частицей, а Т 2 - после взаимодействия с механической частицей);Сж, Ск - удельные теплоемкости ж сти и калориметра соответственно;п 1 ж, вк - массы жидкости и калориметр соответственно;Чо - .скорость механмомент взаимодействияри метра,1788443 ос,авитель В.Томиловехред М.Моргентэл Редактор Корректор Т.Па твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,ро Заказ 70 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5