Баллистический маятник

Баллистический маятник (БМ) изобрёл англичанин Робинс ещё в 1742 г. С тех пор с его помощью замеряют скорость пуль стрелкового оружия, полный импульс тяги ракетных двигателей (в этом случае его называют маятниковый стенд) и др.

При конструировании подводных ружей часто возникает вопрос замера скорости гарпуна и его энергии. Например, для сравнения энергетики ружей, определения КПД, потерь от наличия воды в стволе; от геометрии и размера отверстий для выхода воды; влияния типа уплотнения поршня, смазки и т.д. и т.п

Скорость гарпуна можно замерить по отклонению маятника, т.к. вес маятника и высота его подъёма однозначно определяют "вложенную" в него энергию. Конструкция БМ может быть различной, но основные черты его следующие.

На четырёх тросах (верёвках, шнурах, линях) длиной до нескольких метров подвешен каркас маятника (ящик, колода, бревно), в котором после выстрела "застревает" гарпун. Чем длиннее подвеска, тем точнее могут быть измерения. При необходимости массу маятника можно менять используя сменные грузы. Чтобы не было дополнительных возмущений маятника (вращательных колебаний) и не ухудшалась точность замеров, желательно, чтобы гарпун попадал по линии проходящей через центр масс маятника. При этом, так же желательно (не обязательно), чтобы центр масс самого гарпуна, после попадания, останавливался вблизи центра масс маятника. Так что "правильный" маятник - это каркасная конструкция с основной массой по бокам и мишенью ближе к заднему концу. Мишенью может служить сменный обрезок доски, пенопласт и т.п. Но можно использовать и упрощённую конструкцию в виде подвешенного брёвнышка. Например такую (стрелковый от poliglot)


Подвеска на четырёх тросах используется для того, чтобы маятник не приобретал вращательного движения, иначе при рассчете это придётся учитывать.

Для замера горизонтального смещения маятника можно использовать множество способов, например, линейку по которой сдвигается лёгкая "марка".

Для измерения скорости гарпуна производится выстрел из ружья по мишени маятника и фиксируется его отклонение. Затем подсчитывается скорость гарпуна по формуле


где:

V - скорость гарпуна (мсек)
М - масса маятника (кг)
m - масса гарпуна (кг)
g - ускорение свободного падения (9,8 мсек2)
L - длина подвеса (м)
Альфа (дальше "А") - угол отклонения маятника (градус)

В зависимости от того, какие данные нужно получить, стрелять можно с руки или закрепив ружьё на станке. Может случиться так, что удобнее будет, наоборот, закрепить ружьё на маятнике и стрелять просто "в поле", как-то сумев нажать на СК (как артиллеристы, дёргать за верёвку, или электроспуск, тросик Боудена и т.п.). Скорость гарпуна определяется из условия равенства импульсов.

Необходимо отметить, что приведенная формула рассчёта скорости принята с допущением, что интервал времени, в течение которого происходит соударение, мал, поэтому за время столкновения маятник не успевает изменить своего начального положения на заметную величину. Чтобы выполнялось это условие, разность масс маятника и гарпуна должна быть существенной. Обычно, этот фактор не учитывается, особенно при сравнительных испытаниях, для которых точные значения не столь важны.


Пример рассчёта.

Рассчет скорости гарпуна

масса маятника M = 10 кг

длина подвеса L = 2,5 м

масса гарпуна m = 0,25 кг

полученное горизонтальное смещение маятника s = 0,3 м

При s = 0,3 получаем sinA = s/L = 0,12

откуда A = 6гр53мин

cosA = 0,9943

1-cosA = 0,0057

получаем под корнем 0,2793 и корень = 0,5285

величина перед корнем (10+0,25)/0,25 = 41

V = 41x0,5285 = 21,67 мс

Теперь, к примеру, сравнив полученное значение энергии с энергией затраченной на заряжание, можно получить КПД ружья.

В данном примере параметры маятника выбраны вполне подходящими для замера при принятой энергетике выстрела. Не желательно, чтобы угол отклонения маятника превышал 15 градусов.

Мигачев Александр (Mexaниk)
Ульяновск
Материал взят с Апокса

Выстрел на воздухе не дает основание считать полученные данные истинным К.П.Д. ПОДВОДНОГО РУЖЬЯ! Какой следующий тест?

Маятник вполне можно использовать в водной среде. Влияние водной среды хоть и выше влияния воздушной (принебречь которой можно не всегда) но так же просчитываема.
ИМХО

А как же лобовое сопротивление колоды в воде?

Для этих целей есть хронографы, чай не в каменном веке живём

Yellosax пишет: Для этих целей есть хронографы, чай не в каменном веке живём

Как бы "хронографы" уже обсуждались. Осталось на хронограф подать импульсы от датчиков. А вот с последними как раз и загвоздка

делайте на индуктивном датчике
их многое множество!

ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ пишет:

Yellosax пишет: Для этих целей есть хронографы, чай не в каменном веке живём

Как бы "хронографы" уже обсуждались. Осталось на хронограф подать импульсы от датчиков. А вот с последними как раз и загвоздка

Какой импульс и для чего ?

Yellosax пишет:

ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ пишет:

Yellosax пишет: Для этих целей есть хронографы, чай не в каменном веке живём

Как бы "хронографы" уже обсуждались. Осталось на хронограф подать импульсы от датчиков. А вот с последними как раз и загвоздка

Какой импульс и для чего ?

Наверно я что-то не понял. "Хронограф"--это измеритель интервалов времени?

Денис(Запорожье) пишет: делайте на индуктивном датчике
их многое множество!

Я-то сделал "по-старинке": закрепил на ружье два механических контакта. Один замыкается, когда гарпун только-только покидает ружье, второй-- через 10см полета.
А вот где и как установить индук датчики -- не знаю

ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ пишет:

Денис(Запорожье) пишет: делайте на индуктивном датчике
их многое множество!

Я-то сделал "по-старинке": закрепил на ружье два механических контакта. Один замыкается, когда гарпун только-только покидает ружье, второй-- через 10см полета.
А вот где и как установить индук датчики -- не знаю

Может использовать длинную сантехническую трубу с навитыми на ней на определенном расстоянии витками , наконечник сделать с посадкой магнита ! Трубу хорошо насверлить для избежания погрешности на замкнутое пространство!

не обязательно магнит.
наматывается на трубу 2 катушки, одн у надульника, вторая через 5-15 см. от кончивка гарпуна.
на первую подается постоянный ток, со втрой хоть стрелочным прибором снимаете данные во время выстрела.

(принцип действия трансформатора, там сердечник стальной или ферритовый
в принципе и гидроизоляцию на такой трубе легко сделать эпоксидкой...)

Денис(Запорожье) пишет: не обязательно магнит.
наматывается на трубу 2 катушки, одн у надульника, вторая через 5-15 см. от кончивка гарпуна.
на первую подается постоянный ток, со втрой хоть стрелочным прибором снимаете данные во время выстрела.

(принцип действия трансформатора, там сердечник стальной или ферритовый
в принципе и гидроизоляцию на такой трубе легко сделать эпоксидкой...)

Нержавейка имеет очень малый коэффициент намагничивания! Расстояние от гарпуна до стенок катушки при трубе диаметром от 40мм большое ! Без магнита или ферромагнитного наконечника не обойтись!

ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ пишет:

Yellosax пишет:

ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ пишет:

Yellosax пишет: Для этих целей есть хронографы, чай не в каменном веке живём

Как бы "хронографы" уже обсуждались. Осталось на хронограф подать импульсы от датчиков. А вот с последними как раз и загвоздка

Какой импульс и для чего ?

Наверно я что-то не понял. "Хронограф"--это измеритель интервалов времени?

Хронографы служат для определения промежутков времени путём сравнения отметок начала и конца наблюдаемых промежутков с отметками известных промежутков времени. Потому и приборы для измерения скрости полёта пули например, тоже называют хронограф.Это такая рамка, простреливаешь сквозь неё и прибор показывает скорость.

Yellosax пишет:

ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ пишет:

Yellosax пишет:

ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ пишет:

Yellosax пишет: Для этих целей есть хронографы, чай не в каменном веке живём

Как бы "хронографы" уже обсуждались. Осталось на хронограф подать импульсы от датчиков. А вот с последними как раз и загвоздка

Какой импульс и для чего ?

Наверно я что-то не понял. "Хронограф"--это измеритель интервалов времени?

Хронографы служат для определения промежутков времени путём сравнения отметок начала и конца наблюдаемых промежутков с отметками известных промежутков времени. Потому и приборы для измерения скрости полёта пули например, тоже называют хронограф.Это такая рамка, простреливаешь сквозь неё и прибор показывает скорость.

Так зачем мы здесь изобретаем "велосипед", если всё уже есть?

Хронограф ХР01




Хронограф, в нашем случае, это прибор с оптическими датчиками, в результате последовательного срабатывания которых, измеряется время, за которое непрозрачное тело передвигается от датчика к датчику. Зная заранее расстояние между датчиками - подсчитывается и показывается для пользователя средняя скорость данного тела на этом участке траектории движения.

Понятно, что это время можно измерять, используя другие, не оптические датчики, к примеру, в которых регистрируется столкновение непосредственно между телом и датчиком или при движении тела происходят изменения в электромагнитном поле или в звуковом сигнале, которые создают и регистрируют датчики. На практике оказалось, что оптические датчики более удобны, компактны и проще в использовании в хронографах. В наших хронографах используются оптические датчики!

Для чего нужен хронограф? Зная начальную скорость пули, можно: определить мощность винтовки или пистолета, подобрать оптимальный тип пуль к ней, составить таблицу баллистических поправок, сверить характеристики оружия до и после модернизации. С другой стороны скорость нужно измерять для того, чтобы, по крайней мере, определить, когда пора заняться ремонтом своей винтовки или для тестирования возможностей винтовки. При наличии хронографа и баллистического калькулятора можно достичь максимальной точности стрельбы на дальние расстояния (80-120м).

Рамочный хронограф для измерения начальной скорости пули у пневматического оружия.

Особенности Хронографа ХР01:

Позволяет измерять скорость снаряда любого типа и любого покрытия (шарики, пульки, блестянки) у пневматики!
Красный индикатор.
Прямая зарядка от сети, возможна эксплуатация при зарядке без аккумулятора!
Питание автономное от 9В или аккумулятора 200ma.
Диапазон измеряемых скоростей 3-999 м / с. Память на 60 измерений
Возможность последовательного просмотра значений скорости и номера выстрела.

Получается вопрос только как его герметизировать.

У меня почти такой, только компактней и всё в одном корпусе.

Yellosax пишет: У меня почти такой, только компактней и всё в одном корпусе.

Теперь остается попросить тебя объединить его с корпусом твоего глубиномера и отправить на кухню Валерию Васильевичу

bombst пишет:

Yellosax пишет: У меня почти такой, только компактней и всё в одном корпусе.

Теперь остается попросить тебя объединить его с корпусом твоего глубиномера и отправить на кухню Валерию Васильевичу

Не-е-е! Володя Высоцкий:написал бы: пусть меряют другие, я лучше подожду.
А потом можно будет сравнить результаты.

ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ пишет:

bombst пишет:

Yellosax пишет: У меня почти такой, только компактней и всё в одном корпусе.

Теперь остается попросить тебя объединить его с корпусом твоего глубиномера и отправить на кухню Валерию Васильевичу

Не-е-е! Володя Высоцкий:написал бы: пусть меряют другие, я лучше подожду.
А потом можно будет сравнить результаты.

Никто ничего сравнивать не будет...Все привыкли только болтать...
И длится эта болтовня годами...
Более того есть "лица", которые очень заинтерисованы чтобы народ не знал и не понимал, значения ( СКОРОСТИ, ЭНЕРГИИ и КПД ) в подводных ружьях...
Лично я использую такой хронограф...

Это изображения скрыто для гостей.
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите, чтобы увидеть его.

Также использую программу показывающую как внутреннюю, так и внешнюю баллистику гарпуна...
Использую программу пересчитываюшую результаты баллистического маятника...
Применяю множество програм по по расчёту прочностных характеристик элементов подводных ружей...
А люди именующие себя "КОНСТРУКТОРАМИ", годами сопли жуют на различных форумах...
И неспособны даже смоделировать нужную ситуацию, а не то что бы чтото измерить или посчитать...