Гравиметр для измерения абсолютного ускорения свободного падения баллистическим методом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801080104 А Ва 01 Ч ЕНИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВее верхнейпараметрыт слбЪующимгпфщММ+гй и выступает надстью, при этомра удовлетворянием:02Икареткповерхгравимесоотнош взнер во СССР78. гСССР76 имая перегруз диницахпри ва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) ГРАВИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯАБСОЛЮТНОГО УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГОПАДЕНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ,содержащий подбрасываемое тело икатапульту с кареткой, о т л .ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности и долговечности, он дополнительно содержит подвижные упоры, состоящие из корпуса,предварительно сжатого упругого элемента и опорного тела, причем корпус соединен с кареткой, упругийэлемент расположен внутри корпусаи имеет предварительный прогиб 4,)опорное тело помещено в отверстии 2де т - жесткость упругого элемента;00 - предварительный прогибупругого элемента;д - дополнительный прогиб упругого элемента при торможении падающего тела;- коэффициент, больший единицы;допуст ка телаве торможении;в - масса подбрасы емого тела;М - масса каретки;И - максимальное значение ускорения при разгоне каретки;- ускорение свободного падения.Изобретение относится к гравиметрическим приборам, а балее конкретнок устройству абсолютных гравиметров для измерения абсолютного ускорения свободного падения баллистическим методом. 5Известно устройство для измеренияабсолютного ускорения силы тяжести,которое состоит из вакуумной камерыс заключенным в ней подбрасываемымтелом, каретки, силового привода каретки и механизма центрированияподбрасываемого тела 113.Недостатком этого устройстваявляется то, что при падении телоударяется, о жесткие элементы конструкции, а механизм центрированиявыполнен в виде многозвенной рычажной системы. В связи с этим устройство не обладает высокой надежностью идолговечностью.Наиболее близким к предлагаемомуявляется гравиметр для измеренияабсолютного ускорения свободного падения баллистическим методом, содержащий подбрасываемое тело и.катапульту с кареткой 2 3. 25Недостатком этого устройстваявляется жесткий удар тела о каретку во времени его падения, что приводит к снижению надежности гравиметра и уменьшает его срок службы. 30Цель изобретения - повышениенадежности и долговечности устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что гравиметр для измерения 35абсолютного ускорения свободногопадения баллистическим методом, содержащий подбрасываемое тело и катапульту с кареткой, дополнительно содержит подвижные упоры, состоя Ощие из корпуса, предварительно сжатого упругого элемента (например,винтовой цилинДрической пружины) иопорного тела (например, стальногошара), причем корпус соединен с кареткой, упругий элемент расположен внутри корпуса и имеет предварительный прогиб Ы, опорное телопомещено в отверстии каретки и выступает над ее верхней поверхностью,при этом параметры гравиметра удовлетворяют следующим соотношением:13 =1 оа,Ь о 4,г Х55 где Г - жесткость упругого элемента; 6 ОВд - предварительный прогиб упругого элемента;В - дополнительный прогиб упругого элемента при торможении падающего тела; 65 коэффициент, больший единицы;допустимая перегрузка телав единицахпри торможении;- масса подбрасываемого тела;М - масса каретки;о - максимальное значение ускорения при разгоне каретки;ускорение свободного падения;высота падения.На чертеже схематически представяена конструкция предлагаемого гравиметра.Гравиметр содержит подбрасываемое тело 1, обойму 2, три опорных ша" ра 3, каретку 4, три предварительно сжатых упругих элемента 5, якорь б, немагнитную трубу 7, вакуумную камеру 8, электромагнит 9, основание 10, пружину 11, вертикальные центрирующие стержни 12, струны 13, защитное стекло 14, интерферометр 15, систему 1 б измерения пути и времени, корпус подвижного упора 17.Подбрасываемое тело 1 выполнено в виде уголкового светоотражателя, заключенного в обойме 2, Подбрасываемое тело установлено на трех подвижных упорах, выполненных в виде опорных шаров 3, прижатых к каретке 4 предварительно сжатыми упругими элементами 5. Каретка 4 жестко соединена с якорем 6, расположенным в тонкостенной немагнитной трубе 7, закрепленной внизу вакуумной камеры 8. Снаружи на немагнитной трубе 7 установлен силовой привод каретки, выполненный в виДе электромагнита 9, Между кареткой 4 и основанием 10 вакуумной камеры установлена пружина 11, На основании 10 смонтированы вертикальные центрирующие стержни 12, в верхней части которых закреплены струны 13, жестко соединенные с вакуумной камерой 8. Сверху в вакуумной камере 8 установлено защитное стекло 14,устройство работает следующим образом.Сначала на обмотку электромагнита 9 подается постоянный ток такой величины, которая необходима, чтобы приподнять каретку 4 с подбрасываемым телом 1 на высоту, достаточную для освобождения каретки и тела от контакта с утолщенными частями вертикальных центрирующих стерж. ней 12, После этого на обмотку электромагнита подается импульс тока. В результате якорь выталкивается вверх и разгоняет подбрасываемое тело 1. Так как упругие элементы 5 предьарительно сжаты с усилием, превышающим максимальную силу, действующую со стороны каретки на тело при его разгоне, опорные шары 3, на которые опирается тело 1, плотно прижаты к каретке 4,После того, как каретка 4 замедлит свое движение, тело 1 открывается от нее и начинает свое движе ние под действием ускорения свободного падения, Во время разгона каретка и подбрасываемое тело не соприкасаются с центрирующими стержнями.С помощью интерферометра 15 и 10 системы 16 измерения пути и времени производится измерение пути и времени. свободного падения подбрасываемого тела.при падении тело х соприкасает- . ся с шарами 3 и сжимает упругие элементы 5, которые уменьшают силу удара, а пружина 11 тормозит движение каретки 4 вместе с телом 1.В момент остановки каретки 4 и тело 1 центрируются вертикальными 20 стержнями 12, так это показано на чертеже. Вертикально натянутые струны 13 надежно предохраняют тело от повреждений при работе и транспортировке устройства. 25Параметры устройства должны удовлетворять соотношениям (1), (2) и (3). При этом соотношение (1) обеспечивает контакт между подпружиненными опорными шарами 3 и кареткой 4 30 при ее разгоне, соотношение (2) обеспечивает такой режим торможения тела, при котором оно ударяет о подпружиненные шарики и. не .происходит его удара о каретку, а соот- З 5 ношение (3) связывает параметры устройства с допустимой перегрузкой при торможении.При работе с абсолютным гравиметром Для определения абсолютного ускорения свободного падения проводят 10000 и более единичных измерений на каждом пункте. В связи с этим надежность и долговечность работы устройства являются одним из важнейших требований, предъявляемых к абсолютным гравиметрам.В ИФЗ АН СССР был изготовлен и испытан макет устройства, выполненный в соответствии с изобретением. В результате сравнительных испытаний предложенного макета и базовогообразца, изготовленного по прототипу, было установлено, что после 1000 подбрасываний светоотражателя с помощью базового образца на опорной поверхности металлической обоймы светоотражателя образуется наклеп, вызванный большими ударными нагрузками при торможении. Ударные нагрузки столь велики, что в итоге являются причиной смещения стеклянного блока светоотражателя вдоль оси его металлической обоймы. Появление наклепа приводит к неидентичности установки светоотражателя в исходном положении перед очередным подбрасыванием. Это служит причиной неудовлетворительной работы гравиметра и требует его ремонта.При испытаниях предложенногомакета было проведено более 10000 подбрасываний светоотражателяПосле проведения испытаний на свето- отражателе никаких дефектов не было обнаружено.1Таким образом, технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства состоит в том, что благодаря своей конструкции оно обеспечивает значительное повышение надежности и долговечности. Кроме то" го, предлагаемая конструкция отличается простотой, отсутствием сложных механизмов, что также приводит к повьпаению надежности и долговечности гравиметра.1080104 Составитель С.Рыковактор Л.Алексеенко Техред О.Неце Корректор Г.Решетн ПодписноеСССРлиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна э 1331/47 ВНИИПИ Го по дел 113035, МосТираж 711 дарственногиэобретени а, Ж, Ра комитетаи открытийшская наб., д. 4/