Способ определения перегрузки твердого тела при движении в плотной среде

Способ определения перегрузки твердого тела при движении в плотной среде

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН1Ш ПЕРЕГРУЗКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПРИ ДВИЖЕНИИ В ПЛОТНОЙ СРЕДЕ, основанный на выстреливании тела в среду, отличающийся тем, что, с целью упрощения аппаратурнойреализации способа, берут тела массой Н, И12, , ..., тм , идентичнпые по форме и размерам заданному, последовательно сообщают каждому из тел скорости V., 2. , . . ., ц , измеряют в каждом случае глубину Н внедрения тела в среду, по полученным результатам строят зависимость Н tV / И)) и определяют величину перегрузки по выражению WV nQ,K)ЭИ (У,П1) v V - скорость тела, м/с; где Шомасса тела, кГ| X - пройденный путь, м; V - начальная скорость тела, (П м/сг - ускорение свободного падения , м/с.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И1

01 P 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ и(ч,х)=

ЗН(уды) о% где Ч "сО

Х—

Ч (21) 3 324471/18-10 (22) 03. 08. 81 (46) 23. 08.83. Бюл. 9 31 (72) Л.И.Слепян, Я.В.Войтишек и В.Б.Васильков (53) 531.768(088.8) (.56) 1. Сагомонян A.ß. Проникание.

И., 1974, с. 168-170.

2. Якимов Ю.Л. и др. Иоделирование сжимаемости жидкости при входе тел в воду. Отчет Р 1934, ИГУ, Институт механики, И., 1977 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПРИ ДВИЖЕНИИ

В ПЛОТНОЙ СРЕДЕ, основанный на выстреливании тела в среду, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения аппаратурной. реализации способа, берут тела массой Wa, (2, . идентичнные по форме и размерам заданному, последовательно сообщают каждому из тел скорости 4, Ч, ..., Чсс, измеряют в каждом случае глубину и внедрения тела в среду, по полученным результатам строят зависимость Н (V e) и определяют величину перегрузки по выражению скорость тела м/с i масса тела, кГi пройденный путь, м; начальная скорость тела, м/с ускорение свободного падения, м/с

1037181

Ъ (Ч,») 3H (V,e) оф д

Изобретение относится к экспериментальным исследованиям механических явлений и предназначено для излучения процесса входа тела в плотную среду.

Известен способ определения перегрузки, включающий выстреливание тела с помощью метательного устройства в испытуемую среду, получение зависимости пути, проходимого те-. лом от времени с помощью либо кинокамер, либо рентгеноимпульсной установки,определении перегрузки, действующей на тело, по зависимости перемещения от времени двойным дифференцированием P1). 15

При определении перегрузки, действующей на тело, по экспериментальной зависимости перемещения от времени в результате двойного дифференцирования происходит значительное снижение точности результата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, основанный на выстреливании тела в среду, включающий регистрацию перегрузки при ударе и входе тела в среду датчиком, установленным на теле, и передачу сигнала на регистратор с помощью проводной или радиотелеметрической связи (2).

В известном способе использование проводной связи для передачи сигнала с датчика ограничено значением скорости модели в опыте до 100 м/с (повышение скорости невозможно изэа оррыва провода), а использование радиотелеметрии отличается сложностью и не позволяет применять при испытаниях тела малых размеров. Вместе с тем применение .тел малых размеров (.например, диаметром 1 см ) значи- 40 тельно упрощает и удешевляет проведение экспериментов: не требует мощных метательных устройств, крупногабаритных баков и, соответственно, больших помещений, не требует боль- 45 шой массы испытуемой среды.

Цель изобретения — упрощение аппаратурной реализации способа.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения перегрузки твердого тела,при движении в плотной среде, основанном на выстреливании тела в среду, берут тела массой и, и, ..., 1, идентичные по форме и размерам заданному, последовательно сообщают каждому из %ел скорости Ч„, Va, ..., Vy, измеряют в каждом случае глубину Н внедрения тела в среду, по полученным результатам строят зависимость

Н (Ч, e) и определяют величину перегрузки по выражению

dt =™ „(-- -)=4®Ч(х)

6ч и граничные условия (3) ч-> (»=о), чО (» ) где Wl — масса тела

I —, время

V — начальная скорость тела,"

Н = )(що»- глубина внедрения.

Разделим переменные в уравнении (2) чи «Ч(х)

Rv) ((4 ) Проинтегрируем (4) с учетом (3}), ay q «®»

4 цч)=,„J ах)а

Полученное выражение продифференцируем по

%(v) = Ч((ч, и)) ynvl we) Из последнего равенства вытекает выражение для силы сопротивления

Q(V,Н ), однозначно определяющей перегрузку, Q(V,Í) = Р()Ч(Н (Ч,A)):mV/ (V где Ч вЂ” скорость тела, м/с;

И о — масса тела, кГ;

К - пройденный путь, м;

Ч вЂ” начальная скорость тела, м/с> ф - ускорение свободного падения, м/с °

Обычно считается, что сопротивление тела, движущегося в плотнбй среде, зависит только от. его скорости (тело и среда фиксированы .

В этом случае для определения перегрузки достаточно построить экспериментальную зависимость глубины внедрения от начальной скорости

H (V) для тела фиксированной массы.

Однако, если сопротивление зависит еще и от углубления (c глубиной меняются свойства грунта или меняется погрузившаяся в грунт часть тела — при неглубоком внедрении), то дифференцирование в точках одной кривой Н (V) при фикоированной массе приведет к неверному результату.

Примем, что зависимость сопротивления от скорости одинакова на moбой глубине, но коэффициент сопротивления 9 может от глубины зависеть, т.е. примем, Что

Ч=Щ»И(ч), ф где Q - -сила сопротивления.

Запишем уравнение движения тела

1037181

Откуда следует формула для вы-числения перегрузки при заданной паре значений Ч,)( мY и (чу) 92нжн 3М . (5) йроиэводную берут при Ч = М, значение,O выбирают из условия Н®щ )=Х

На фиг. 1 представлена зависимость глубины Н вНедрения от начальной скорости 9 и массы ф (по оси абсцисс откладывается начальная скорость тела Ч в м/с, а по оси ординатглубииа Н внедрения в м, цифрами иа графиках указаны массы тел в кГ,, на фиг. 2 - зависимость (Х) при

Фиксированных скоростях V = Ч, (по оси абсцисс откладывается перемещение. Х тела в среде в м,, а по оси ординат - функция 9(Х))

%а фиг. 3 - зависимости f(V) при различных фиксированных- А = Х, Ху

° ° е, Х» по оси абсцисс откладывается скорость Ч в м/с, а по оси ор. динат - функция (V)) .

Для определения производной

Ф(,Ч,@) ч в соответствии с превпвгаемым способом выбирают тела, идентичные по Форме и размерам заданному, но отличающиеся своими массами, последовательно сообщают при внедрении их в испытуемый материал скорости 9)i Ч, ..., Ч», замеряют в каждом испытании глубину внедрения

Н. По полученным таким образом данным для тел массой щ, р,,щ строят Функцию Н (Y,Ф) и находят частную производную по начальной скорости V в требуемой точке.

Получив зависимости, изображенные на фиг. 1, можно установить нас- колько справедливо выражение (1) для силы сопротивления . Для этого, 5 определяя перегрузку при фиксированных Ч = Ч, Ч, ..., Vg найдем К зависимостей Ф (Х) < (S)i ..., Ц „() . Такие зависимости изображены на фиг. 2 (К 3). Кривая

1 соответствует начальной скорости

10 Ч = 2 м/с кривая 2 - V = 4,1 м/с> кривая 3 — V = 5 3 м/с. Если эти зависимости достаточно i(с точки зрения допустимой погрешности) близки, то предложение (1) оправдано.

35 - Точно также прн различных фиксированных X = Мл, Х2, ...р к можем определить зависимости -f (V), у/), ..., f< (V) которые, если представление (1) оправдано, также должны быть близки между собой фиг. 3). Кривая 1 соответствует перемещение X = 0,025 м кривая 2 — Х = 0,05 м кривая 3

Х = 0,085 м.

25 Если представление 1 оказыва ется оправданным (как это и получилось в представленных эксперимен тальных результатах), зависимости фиг. 1 позволяют построить искомую

30 фу""ц"ю "(Ч "

Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения состоит в том, что его использование значительно упрощает определение перегрузки тела при вхождении в среду, так как позволяет опре- делять перегрузку по результатам испытаний на малоразмерный моделях без использования датчиков, передающей и регистрирующей аппаратуры.

1037181

Заказ 6002/47

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Полунина

Редактор В. Лазаренко Техред A.A÷ Корректор О.Тигор