СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА МЕТАНИЯ КОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ БОЛЬШОГО УДЛИНЕНИЯ
METHOD OF DETERMINING THE SPEED OF THE LARGE ELONGATION CONICAL SHAPE THROWING OBJECT

Изобретение относится к области измерений и испытаний, а именно к измерениям линейной скорости с помощью фотографических средств.
Известен способ определения скорости объекта метания (ОМ) конической формы (Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н. Внешняя баллистика: Учебник для студентов вузов. М.: Машиностроение, 2005, с. 524.). Способ состоит в использовании явления образования головной ударной волны (УВ) и заключается в фотографирований мгновенного состояния головной УВ созданной движущимся со сверхзвуковой скоростью ОМ конической формы. Скорость ОМ определяется на основании значения угла между боковой поверхностью ОМ конической формы и косым скачком уплотнения. Данный способ выбран в качестве прототипа.
Недостатком данного способа является его узкая область применения, обусловленная использованием специальных теневых схем оптической регистрации для получения изображения головной УВ. Различные теневые схемы оптической регистрации (прямотеневой метод, Шлирен-метод, интерференционный метод), позволяют получить изображение головной УВ только в определенных условиях, ограниченных областью применения конкретной схемы. Данные схемы регистрации используются в аэродинамических трубах и аэробаллистических трассах закрытого типа, Применение данных методов в полигонных условиях к широкому диапазону размеров ОМ не представляется возможным.
Решаемой технической проблемой является создание универсального способа определения скорости ОМ конической формы по результатам оптической регистрации применимого для использования в условиях закрытой аэробаллистической трассы и в полигонных условиях.
Технический результат при использований заявляемого способа заключается в возможности определения скорости ОМ конической формы по результатам оптической регистрации при проведении регистрации, как в лабораторных, так и в полигонных условиях.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе определения скорости ОМ комической формы, включающем оптическую регистрацию положения движущегося со сверхзвуковой скоростью ОМ, созданной им головной ударной волны, определение угла между боковой поверхностью ОМ и косым скачком уплотнения, в отличии от прототипа производят видеорегистрацию положения движущегося ОМ и созданной им головной ударной волны на фоне поверхности со структурой множества мелких деталей с высоким оптическим контрастом. Угол между боковой поверхностью ОМ и косым скачком уплотнения определяют на основе анализа смещения элементов фонового экрана в его изображении, вызванного прохождением света через область возмущения. На основании полученных данных, вычисляют скорость движения ОМ конической формы.
Использование всей совокупности признаков формулы изобретения, возможность использования в качестве фона, как естественного фона (лес, песок, трава и т.д.), так и специально созданных экранов для выявления головной УВ в результатах видеорегистрации и последующего определения угла между боковой поверхностью ОМ и косым скачком уплотнения в окрестности донного, среза и скорости ОМ. позволяет применять заявленный способ, как в лабораторных, так и в полигонных условиях.
Заявляемый способ поясняется фигурой, на которой приведен фрагмент видеорегистрации движущегося ОМ конической формы на фоне поверхности со структурой множества мелких деталей с высоким оптическим контрастом (на фоне специально созданного экрана) и представлено изображение УВ, полученное посредством анализа смещения элементов фонового экрана в его изображении, вызванного прохождением света через область возмущения. Заявляемый способ осуществляется следующим образом. При проведении аэробаллистического эксперимента осуществляют высокоскоростную видеорегистрацию положения ОМ. движущегося со сверхзвуковой скоростью, и созданной им головной ударной волны. Видеорегистрацию осуществляют на фоне поверхности со структурой множества мелких деталей с высоким оптическим контрастом (на фоне специально созданного экрана).
Параметры видеорегистрации должны обеспечивать получение контрастного изображения поверхности фона. Зона видеорегистрации выбирается исходя из геометрических размеров ОМ, и должна позволять регистрировать косой скачок уплотнения.
Головная УВ является областью с градиентом плотности, что в свою очередь приводит к изменению показателя преломления в области возмущения. При проведении видеорегистрации головной УВ, вызванной движением ОМ со сверхзвуковой скоростью, на фоне поверхности со структурой множества мелких деталей с высоким оптическим контрастом происходит смещение элементов изображения фона в соответствии с явлением рефракции.
На основании анализа смещений элементов в изображении фона вызванных, в соответствии с законами рефракции, прохождением света через область возмущения, определяют форму головной УВ. Результатом анализа является изображение головной УВ, по которому производят определение угла между боковой поверхностью ОМ и косым скачком уплотнения в окрестности донного среза. Скорость движения ОМ конической формы определяется выражением:
ОМ
где V - скорость движения ОМ; α - скорость звука в воздухе; α - угол между боковой поверхностью ОМ и косым скачком уплотнения; β - половина угла раствора ОМ конической формы (Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н. Внешняя баллистика: Учебник для студентов вузов. М.: Машиностроение, 2005, с. 524.). В качестве фона могут применятся как естественные фоны (лес, песок, трава и т.д.), так и специально созданные экраны, что позволяет применять заявленный способ, как в лабораторных, так и в полигонных условиях.
Таким образом, заявляемый способ позволяет определять скорость ОМ конической формы, движущегося со сверхзвуковой скоростью при проведении регистрации, как в лабораторных, так и полигонных условиях.
Возможность использования в качестве фона, как естественного фона (лес, песок, трава и т.д.), так и специально созданных экранов произвольных размеров позволяет варьировать зону регистрации, что позволяет применять заявляемый способ к определению скорости ОМ конической формы произвольных размеров.
Заявляемый способ опробован в полигонных условиях и показал свою работоспособность.