Способ определения скорости перемещения поверхности оболочки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 61568 1)5 6 01 В 11/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКС)УУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(61) 1288500 (21) 4675366 ,22) 11.04.89 (46) 07,07,91 (71) Истринс гетического (72) В,А.Дер (53) 531.781, (56) Авторск М 1288500, (54) СПОСО ПЕРЕМЕШ ЛОЧКИ Бюл, йг 25кий филиал Всесоюзного энернститута им, В,И,Ленина вщиков(088,8)е свидетельство СССР л. 0 01 В 11/16, 1987,ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ НИЯ ПОВЕРХНОСТИ ОБОИзобретение относится к измерительной технике, а именно к определению деформаций цилиндрических оболочек оптическими методами, и является усовершенствованием способа по авт,св, М1288500,Цель изобретения - увеличение точности и расширение диапазона определяемых скоростей посредством учета изменения параметров газа в результате прохождения через него волн уплотнения и разрежения.На фиг.1 приведена типичная теневая кинограмма процесса колебания оболочки; на фиг.2 - зависимость амплитуды радиальной скорости оболочки от времени; на фиг.3 - осциллограмма разрядного тока.Способ осуществляется для частного случая индукционно-динамического воздействия на цилиндрическую оболочку магнитного поля одновиткового индуктора, охватывающего оболочку с зазором порядка 05 мм(57) Изобретение относится к измерительной технике, к определению деформаций цилиндрических оболочек оптическими методами, Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона определяемых скоростей посредством учета изменения параметров газа в результате прохождения через него волн уплотнения и разрежения. Определение скорости перемещений производят с учетом изменения газовых параметров в результате прохождения по газовой среде всех предыдущих волн уплотнения и разрежения, 3 ил,На индуктор разряжается емкостныи накопитель энергии (ЕНЭ), имеющий емкость 60 мкф и заряженный до напряжения 15 - 25 кВ. Оболочку из сплава Д 16 Т длиной 40 мм, с внешним диаметром 25 мм, толщиной стенки 0,5 - 3 мм вместе с индуктором помещают в рабочее поле теневой шлиренсистемы. Регистрация теневой картины в момент ударного нагружения осуществляется скоростным фоторегистратором типа СФР. Однако в отличие от прототипа в данном случае используется режим непрерывной щелевой развертки с ориентацией щели вдоль вертикального сечения оболочки. Указанный режим обладает определенными преимуществами по сравнению с кадровой разверткой, в частности большим временным и пространственным разрешением и автоматической записью на фотопленке временной зависимости положения волновых фронтов, которая в прототипе строилась вручную,При индукционном взаимодействии тока в одновитковом индукторе и тока, наведенного в оболочке, последняяотталкивается от индуктора, и перед еевнутренней поверхностью образуется волна уплотнения (ВУ), движущаяся к оси оболочки (первая темная наклонная полоса накинограмме на фиг,1), Поскольку время ускорения конечно (оно: 5 мкс при длительности периода разрядного тока -.25 мкс,, фиг,2, 3), каждое последующее в заданномвременном интервале возмущениеусиливает предыдущее, в результате чего образуется слабая уда рная вол на (УВ), имеющаяскорость порядка 400 м/с, ОбразованиеУВ происходит на расстояниях от поверхности оболочки, не превышающих 2 мм(400 м/сх 510 с=2 мм),ВУ остается прижатой своим заднимфронтом к стенке до тех пор, пока происходит ускорение оболочки, Отделение заднегофронта первой волны уплотнения(ЗФВУ )происхОдит в момент равенства нулю ускорения оболочки, Замедление ускорения несмотря на возрастание разрядного токавозникает в результате увеличения зазорамежду оболочкой и индуктаром, возрастания упругих сил деформации, а также диффузии магнитного поля ва внутреннююполость оболочки,Поскольку заключительные фазы ускорения происходят при уменьшающихся значениях последнего, образование ВУсогласно газодинамической теории должнопроисходить для все более поздних моментов времени(т.е. на больших расстояниях отстенки оболочки). Поэтому в целом ВУ выглядит на кинограмме несколько размытой,особенно в окрестности стенки, При удалении от стенки размытость уменьшается, хотя и остается достаточно заметной,После отделения ЗФВУ от стенки ВУ1продолжает движение к оси оболочки приблизительно с постоянной скоростью, еслине учитывать некоторого ее усиления, связанного со сходимостью цилиндрическойволны с нестационарностью.После прохождения ускорения черезнуль процесс торможения оболочки продолжается, так как теперь он дополнительностимулируется тем, что разрядный ток после прохождения через максимум начинаетпадать, Все это приводит с определенногомомента времени к уменьшению радиальной скорости оболочки, спутный поток газаопережает ее и перед поверхностью оболочки возникает волна разрежения (ВР ),передний фронт которой (ПФВР ) движется1по спутному потоку газа с абсолютной скоростью, равной скорости ЗФВУ (достигну К+ К+ 1О+аа + О Оа=-аО 1) о и р "о д у 40 КК-(а=а,+ О о=а, - ц г(2) 45 где О - скорость газового патака, равнаясксрости перемещения стенкл;а, ас - местная скорость звука и скорость звука для покоящегося газа соответственна;50 СРК = , - отношение теплоемкастей,равное 1,4 для воздуха;Ср - теплоемкость при постоянном давлении;55 Сч - теплоемкость при постоянном обьемеИспользуя экспериментальные значения Оа, определяемые по кинограммам,с помощью соотношений (1) находят скоротая местная скорость звука а плюс скоростьспутнога потока газа).Поскольку участок теченля с квазипостоянной максимальной скоростью практи 5 чески конечен во времени, то обе волныоказываются разделенными областью стационарнога течения газа со скоростью, равной скорости спутно о потока послепрохождения ВУ .10 Образование ВР вызывает обратныйпо направлению к оболочке поток газа, скорость которога постепенно увеличиваетсяпо мере уменьшения скорости ВР, Этотпроцесс продолжается до тех пор, пока, па 15 меняв знак, скорость оболочки не достигнетмаксимального по абсолютной величине, напротивоположного по направлению значения. В этот момент времени задний фронтпервой волны разрежения ЗФВР отделяет 20 ся от стенки и начинает движение к асиоболочки с квазипостоянной скоростью,Для отрицательной полуволны тока процесс колебания оболочки протекает аналогична, Таким образом, можно получить25 интересующие значения для всех последующих полупериодов,Скорость волновых франтов определяют как тангенс угла наклона следа франтана фотоматериале относительна гсризон 30 тальной аси времени с учетам временного ипространственного масштабов, Полученные таким образам значения сУть абсолютные волновые скорости 0 . а, описываем евыражениями351661568 сти газовых потоков или скорости перемещения стенки. Для каждой последующей волны при нахождении скорости О используются скорректированные значения ао, определяемые с помощью соотношений 2) и 5 учитывающие изменение состояния газа после прохождения по нему предыдущей волны - ао 1, ас 2, , а.В соответствии со сказанным расчетное по кинограмме фиг.1 экспериментальное 10 значение О+ а для ЗФВУ" равно "381 мус, откуда согласно 1), находим О+ = 30 мlс, При этом для начальной скорости звука в , покоящемся газе ао использовалось значение, равное 345 м/с Т = 293 К). В конце 15 ускорения скорость звука а, согласно 2), становится равной 351 м/с, Это значение используется далее в качестве ао = ао при рассмотрении ВР, задний фронт которойГописывается правой частью выражения (1) с 20 изменениемзнака на противоположный, поскольку соотношение ,1) написано для случая взаимно лротивополсжных направлений распространения ВУ и ВР, в отличие от настоящего случая, когда эти на правления совпадают1+1К 1 уО-О =Я -- О. о .=а.3о-а о Для местной скорости звука после про охождения В - справедливо соотношение К а=а =а,. -- О (4)О 2. С ЛДля О- и а о 2 находим значения 38 и 343 35 мУс соответственно. Аналогичным образом находят значения О+ для последующих полупериодов тока. Соответствующие значения приведены на фиг,2 в сравнении со значениями, полученными в предположе нии малости возмущений обозначены крестиками),Найденные поправки более существенны для нечетных четвертей периода разрядного тока (фиг.З), когда образуется волна 45 уплотнения и происходит разогрев газа прошедшей ВУ, При обратной ВР газ вновь охлаждается и приближается по своим параметрам к исходному состоянию, если амплитуды О+ и О- близки по величине, Это имеет место в частном случае для тонкостенных оболочек, когда существенна ооль диффузии магнитного поля во внутренчюю полость. При уьеличении толщины стенки обратная волна выражается все более слабо, эффективность охлаждения уменьшается, а поправка для скорости обратного знака увеличивается,Формула изобретения Способ определения скорости перемещения поверхности оболочки по авт,св, М 188500, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности и расширения диапазона определяемых скоростей посредством учета изменения параметров газа в результате прохождения через него волн 1 плотнения и разрежения, после нахождения моментов времени, при которых фронты отделяются от поверхности оболочки, определяют последовательные амплитудные значения скорости Оп перемещения поверхности оболочки в зависимости от числа и учтенных предыдущих волн уплотнения и разрежения из следующих соотношений К - 1О,. ап=- а -+2 К - 1агап - аО и - 12Опгде О - амплитудные значения скоростиперемещения поверхности оболочки;аог, - ме тная скорость звука при прохождении и-й волны,СК = --- отношение теплоемкостей;С,ап - скорость звука покоящегося газа висходном состоянии;Ср - теплоемкость при постоянном давлении:Сч - теплоемкость при постоянном объеме,1661568 Ы/у,Составитель Б. Евстратов Редактор О, Хрипта Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий Заказ 2115 Тираж 386 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101