Основные методы измерения давления

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ В КАНАЛЕ СТВОЛА

 

Выполнил
ст. гр. М193	Гордеева Д.В.
Проверил	Баранов А.А.
Оценка	___________

 

 

Санкт – Петербург

 

Содержание

Введение.. 3

Основные методы измерения давления.. 5

1.1. Метод пластических деформаций.. 7

1.1.1. Сущность метода.. 7

1.1.2.Крешеры и крешерные приборы... 8

1.1.3. Методика применения крешеров для измерения давления.. 9

1.2. Метод упругих деформаций.. 12

1.2.1. Сущность метода.. 12

1.3 Пьезоэлектрический метод.. 14

1.3.1. Принцип измерения давлений.. 14

1.4. Тензометрический метод.. 17

1.4.1. Сущность метода.. 17

1.4.2. Типы омических датчиков.. 18

1.4.3. Конструкции тензоманометров.. 19

2. Элементы приборов для измерения давления.. 22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 25

Список литературы... 26

Введение

 

Давление, температура и удельный объем являются основными параметрами, определяющими состояние и внутреннюю энергию пороховых газов при выстреле и характеризующими работу порохового заряда в орудии.

Параметры состояния пороховых газов служат также характеристиками многих процессов явления выстрела. Поэтому измерение этих величин представляет большой интерес для изучения процессов, происходящих в канале ствола орудия при выстреле.

Опыт показывает, что из трех параметров состояния пороховых газов сравнительно легко можно измерить лишь давление. Остальные параметры состояния пороховых газов, а также ряд параметров большинства процессов выстрела, не поддающихся непосредственному измерению, приходится определять косвенным путем, в первую очередь по результатам измерения давления пороховых газов. Для этого обычно используют различные установленные на основании теоретического и экспериментального исследования законы и соотношения, связывающие искомые величины с давлением пороховых газов.

Измерение давления пороховых газов и определение характера его изменения во времени имеет большое значение для изучения горения пороха. По опытным кривым давления производится баллистический анализ порохов, т. е. определяются баллистические характеристики каждого пороха: сила пороха, коволюм, полный импульс давления пороховых газов и коэффициент скорости горения пороха. На основании кривых давления в функции времени устанавливается закон горения пороха, выявляется влияние различных факторов на горение пороха и дается качественная и количественная оценка влияния этих факторов при выстреле.

Результаты измерения давления в орудиях позволяют определять

влияние отдельных условий заряжания орудия на характер действия пороховых газов в канале ствола, в дульных тормозах и в газоотводных устройствах. Эти же результаты дают возможность установить степень приближения ряда теоретических решений баллистики к действительным данным, получаемым на опыте.

Большое практическое значение имеет измерение величины наибольшего давления пороховых газов в канале ствола.

По результатам измерений наибольшего давления судят о прочности стволов, лафетов, о правильности действия механизмов орудия и взрывателей. При полигонных исследованиях величины наибольшего давления служат основанием для правильного подбора и устройства зарядов к орудиям. Наконец, наибольшее давление пороховых газов является одним из основных критериев при оценке баллистических свойств артиллерийских систем, пороховых зарядов и снарядов при контрольных и приемных испытаниях их на полигонах и заводах.

Все это указывает на большое научное и практическое значение измерений давления в баллистических исследованиях. Поэтому измерение давления является одним из основных видов измерений, применяемых в экспериментальной баллистике.

 

Основные методы измерения давления

Давление есть сила, отнесенная к единице площади поверхности, на которую действуют пороховые газы. Поэтому измерение давления основывается на тех же принципах, что и измерение сил.

Согласно представлениям механики одна и та же сила может проявить себя двояко: статически, когда она действует на неподвижное тело и вызывает со стороны этого тела равную себе силу противодействия, и динамически, когда она выводит тело из состояния покоя или изменяет его движение. В обоих этих случаях результаты действия силы характеризуют величину силы и изменение ее во времени.

Мерой силы в статическом проявлении являются деформации, возникающие в теле и обусловливающие появление со стороны теласилы противодействия. Величина действующей на тело силы определяется с помощью известных зависимостей, связывающих деформацию с силой противодействия, т. е. с силой сопротивления теладеформированию. Кроме величин деформации, мерами силы могутслужить также величины изменения характеристик оптических,электрических и других физических свойств деформируемого тела,связанные с деформациями определенными зависимостями.

Мерой силы в динамическом проявлении являются ускорения, сообщаемые телу этой силой. Согласно основному закону динамикисила, действующая на тело, определяется как произведение известной массы тела на ускорение. Для оценки силы могут быть такжеиспользованы опытные кривые пути и скорости тела в функциивремени. В этом случае ускорение, определяющее величину силы,действующей на тело, находится двухкратным дифференцированием по времени зависимости для пути или однократным дифференцированием зависимости для скорости.

В соответствии с двумя принципами измерения сил все известные методы измерения давления можно разделить на две группы: статические и динамические методы.

Статические методы измерения давления основываются на принципе преобразования величин давления в величины деформации или другие связанные с ней физические величины.

Динамические методы измерения давления основываются на принципе преобразования величин давления в кинематические элементы движения: ускорение, скорость или путь в функции времени.

Статические и динамические методы измерения давления разделяются на механические и электрические. В механических методах мерами давления являются механические величины: деформации, путь скорость и ускорение, непосредственно измеренные или записанные в процессе действия давления. В электрических методах механические величины, представляющие измеряемые давления, подвергаются дальнейшему преобразованию в электрические величины, по которым затем определяется давление.

Статические методы составляют наиболее развитую и многочисленную группу методов измерения давления. Но в экспериментальной баллистике получили широкое распространение лишь немногие из них. Этими методами являются: метод пластических деформаций, метод упругих деформаций, пьезоэлектрический, тензометрический и некоторые другие. Первые два метода относятся к механическим, а остальные – к электрическим методам.

Метод пластических деформаций основан на использовании в качестве меры давления деформаций, возникающих в пластических телах под действием давления.

Метод упругих деформаций заключается в определении давления по величине деформаций, вызываемых давлением в упругих телах.

Пьезоэлектрический метод основывается на использовании в качестве меры давления электрических зарядов, возникающих на поверхности некоторых кристаллических веществ, поляризующихся при деформировании в определенном направлении.

Тензометрический метод основан на свойстве проводников изменять свое омическое сопротивление электрическому току при упругом растяжении или сжатии. Величина давления определяется по показателям изменения режима электрической цепи, в которой находится проводник.

Индуктивный метод основан на изменении сопротивления магнитной цепи с воздушным промежутком.

Магнитострикционный метод основан на изменении магнитной проницаемости тел при их деформации.

Емкостный метод основан на изменении емкости конденсатора при изменении расстояния между пластинами под действием давления.

Первые два из всех перечисленных методов будут механически-

ми, а все остальные электрическими.

Следует отметить, что электрические методы по существу являются разновидностями метода упругих деформаций, так как в основе их также лежат упругие деформации, которые для удобства измерения преобразовываются в этих методах в электрические величины.

Метод пластических деформаций отличается от остальных тем, что деформации, на которых он основывается, являются необратимыми, т. е. не исчезают после удаления сил, под действием которых они возникли. Вследствие этого при помощи метода пластических деформаций можно регистрировать только возрастающие давления, в то время как метод упругих деформаций и его разновидности позволяют записывать возрастающие и убывающие давления.

Кроме того, между методом пластических деформаций и методом

упругих деформаций существует принципиальное отличие, причина которого – в различной физической сущности пластических и упругих деформаций. Упругие деформации пропорциональны силам, которыми они вызываются, и практически не зависят от характера изменения этих сил. Пластические деформации не обладают таким свойством; они зависят не только от величины, но и от быстроты изменения сил, в результате действия которых возникают эти деформации. Зависимость пластических деформаций от быстроты изменения сил известна недостаточно точно. Поэтому методу измерения давления, основанному на использовании пластических деформаций, свойственны большие ошибки. Величины этих ошибок зависят от условий измерений и не могут быть учтены, если заранее неизвестен характер изменения измеряемых сил или давлений.

Динамические методы измерения давления в зависимости от рода измеряемой характеристики движения разделяются на три вида: одометрические, велосимметрические и акселерометрические.

В первой группе методов регистрируется кривая пути в функции времени, во второй – кривая скорости и в третьей – кривая ускорения тела, движущегося под действием силы давления пороховых газов. По каждой из этих опытных кривых могут быть найдены величины ускорения и, следовательно, определены давления в различные моменты движения снаряда или ствола.

Динамические методы менее точны, более громоздки в конструктивном отношении и не так обстоятельно разработаны, как статические. Поэтому они сравнительно редко применяются в баллистических исследованиях для измерения давления. Относительно большее применение динамические методы находили в XIX веке, когда статические методы были еще недостаточно разработаны. В настоящее время динамические методы применяются главным образом при изучении отката ствола и действия автоматики оружия при выстреле. В этой области экспериментальных исследований явления выстрела все названные виды динамических методов, несмотря на различие между ними, часто не совсем верно называют велосимметрическими методами.