Датчик импульсного давления

 

ДАТЧИК ИМПУЛЬСНОГО ДАВЛЕНИЯ , содержащий корпус, в котором размещена закрепленная по контуру .разрывная мембрана, a под мембраной , выгЮлнена полость, отличающ и и с я тем, что, с целью измерения величины давления, мембрана имеет клиновидную форму, a полость выполнена в виде прямоугольной выемки , длина которой равна длине клина , ширина равна длине основания клина, a глубина Ц определяется из следующего соотношения У L-7,0,4 макс 1MdKC 1 + где fjj - относител| ное удлинение ма: теоиала мембраны при динамическом нагружении; максдлина основания клина; РМСШС - максимальное импульсное давление , измеряемое датчиком; РО - давление в полости; К - показатель адиабаты воздуха, э :о ел ;о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (111

4 (51) G Gl L 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (t

Ь где д"1)— макс

Рмакс

PoК (.21) 3674900/24-10 (22) 19.12.83 (46) 30.01 ° 85.Бюл.9 4 (72) А.A.×åðíèãîâñêèé, А.Н.Сытников и В.И.Филатов (53) 531.787(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 78535, кл. G 01 ? 7/08, 1948.

2.. Баум Ф.Е, и др. Физика взрыва.

М., Физматгиз, 1959, с.654 (прото-. тип) . (54) (57 ) ДАТЧИК ИМПУЛЬСНОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус, в котором размещена закрепленная по контуру .разрывная мембрана, а под мембраной ,выполнена полость, о т л и ч а ю— шийся .тем, что, с целью измерения величины цавления, мембрана имеет клиновидную форму, а полость выполнена в виде прямоугольной выемки, длина которой равна длине кли- на, ширина равна длине основания клина, а глубина L определяется из следующего соотношения относительное удлинение ма" теьиала мембраны при динамическом нагружении; длина основания клина1 максимальное импульсное дав- Я ление, измеряемое датчикому . давление в полости1 показатель адиабаты воздуха.

1137359

Изобретение относится к измери- тельной технике, н частности к датчикам импульсного давления, и может быть использовано для измерения избыточного давления на фронте ударной волны взрыва.

Известны датчики для измерения импульсного давления, содержащие .пластично.деформируемую мембрану,, по прогибу которой определяется давление. Переход заданного предела давления определяют по разрыву мембраны (13 .

Наиболее близким к изобретению является мембранный датчик, предназначенный для измерения избыточного давления в полигонных условиях, особенно для выявления общей картины поля давлений. Мембранный датчик состоит из металлического корпуса, как правило, цилиндрической формы.

Корпус имеет цилиндрическую полость, открытое основание которой заглушается мембраной, крепящейся к корпусу с помощью прижимной шайбы и винтов. Материал, толщина и диаметр мембраны, а также глубина полости определяют точность показаний и диапазон измеряемых датчиком данлений.

Мембрана датчика изготавливается из легких металлов (медь, алюминий) или сплавов на их основе. Величину воздействовавшего давления определяют с помощью тарироночных графикон либо по максимальному прогибу мембраны, либо по ее прорыву(2).

Величина прогиба мембраны определяется, как правило, оптическим или электрическим способом, что усложняет процесс измерения. Определение избыточного давления по прорыву мембраны упрощает процесс измерения, но позволяет судить только о некотором пороговом значении давления, при котором мембрана прорывается.

Цель изобретения — измерение величины давления с помощью разрывной мембраны.

Указанная цель достигается тем, что в датчике импульсного давления, содержащем корпус, в котором размещена закрепленная по контуру разрывная мембрана, а под мембраной выполнена полость, мембрана имеет клиновидную форму, полость выполнена в виде прямоугольной выемки, длина которой равна глине клина, ширина равна длине основания клина, а глубина (. определяется из следующего соотношения

L 0,ФН где У вЂ” относительное удлинение маD териала мембраны при динамическом нагружении; — длина основания клина; (MolKc — максимальное импульсное дав5 ление, измеряемое датчиком;

"о — давление в полости;

K — показатель адиабаты ноздуха.

На фиг. 1 представлен предлагаемый датчик, общий вид; на фиг.2 — раз10 рез А-А на фиг.1; на фиг.3 — блок трех датчиков, собранный.из четырех элементов, общий вид; на фиг.4 тарировочный график для определения показаний датчика.

Клиновидный мембранный датчик (фиг.1 и 2) состоит из верхней 1 и нижней 2 пластин, в каждой из которых выполнено клиновидное отверстие.

Пластины с помощью стягивающих болтон 3 крепятся к основанию 4. Нижняя пластина 2 со стороны основания-пли- ты 4 имеет полость 5 (фиг. 2) для исключения вредного действия протинодавления, возникающего при прогибе мембраны.

На верхнюю поверхность нижней плас. тины 2 укладывается мембрана 6 ° На нижнюю поверхность верхней пластины 1 наклеивается по контуру клиновидного выреза резиновая уплотнительная прокладка 7 толщиной 1-2 мм и

ЗО,„„ри„ой,, мм Датчик работает следующим образом.

Под действием избыточного давления ударной волны мембрана датчика про- . гибается и сжимает находящийся под ней воздух,причем наибольший прогиб возникает у основания клина. С этого же места начинает прорываться мембрана.

Ввиду переменного значения площади поверхности элементов мембраны сила, действующая на мембрану, изменяется от основания клина к его вершине и, начиная с некоторого элемента, его действие компенсиру45 ется внутренними силами сопротивления материала на разрыв. С этой части поверхности мембраны и до вершины клина разрыв прекращается.

Мембрана может использоваться в

5О двух вариантах: с полным защемлением ее по всему контакту клиновидной цели или с неэащемленной мембраной только у основания клиновидной щели. В последнем случае после укладки мембраны делается тонкий прорез,мембраны у основания клиновидной щели на всю его длину. Значение измеренного датчиком избыточного давления на фронте ударной волны определяется по длине линии разрыва мембраны с помощью тарировочного графика. Для изготовленного датчика с геометрическими размерами щели d 1 см, Н=10 см и толщиной мембрайы Ъ 0,015 мм, изготов65 ленной из сплава АДТ, графики пред1137359 ставлены на фнг.4. Кривая 1 соответствует защемленной у основания клина мембране, кривая 2 — незащемленной. Различный ход кривых в области малой длины линии разрыва в, зависимости от способа крепления мем- 5 браны у основания щели объясняется различной реакцией элементов мемб раны на нагрузку. Для снижения эффекта противодавления датчик следует ориентировать вдоль направления на взрыв вершиной кливновидной щели к взрыву. При этом разрыв мембраны начинается с точки, соответствующей максимальному значению длины линии разрыва (максимальному значению воздействовавшего давления), что соответствует минимальному начальному прогибу мембраны.

Использование изобретения позволяет получать непрерывные значения давления в измеряемом диапазоне. Необходимая чувствительность датчика и диапазон измерений достигаются йутем выбора соответствующих размеров щели, материала и толщины мембраны. Диапазон измеряемых давлений зависит от длины основания клина и не зависит от длины клина.

Чувствительность датчика зависит от длины клина. Ф

1137359 0 1 2 8 4 5 6 7 В У 1Þ 1С<

ФиаФ

Закаэ 10513/31 Тираж 898

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113/35, Иоскна, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП .Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4/5

Составитель А.Соколовский

Редактор Н.Киштулинец ТехредТ.Дубинчак Корректор М.Максимишинец