Устройство для имитации гравитационных полей

 

278l44

ОПЙСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сониалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 421, 4/16

Заявлено 22Х11.1968 (№ 1257394/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05Х111.1970, Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 5.XI.1970

МПК G 01п 27/72

Ъ ДК 543.274 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Ю. А. Кириченко, А. И, Чаркин, И, В. Липатова и В. Л. I олунйи-

Физико-технический институт низких температур АН Украин 44 ССР ъ

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ ГРАВИТАЦИОННЬ1Х ПОЛЕЙ

Х:

4az н, где й=

ЗО Хд

Изобретение относится к устройствам для исследования теплообмена при кипении жидкости в условиях переменных гравитационных полей и невесомости, имитируемых на Земле.

Известно устройство аналогичного назначения, в котором слабые гравитационные поля имитируются путем компенсации силы тяжести силой, действующей в неоднородном магнитном поле на жидкий магнетик.

Исследуемый жидкий магнетик (жидкий кислород) в непрозрачном сосуде Дьюара помещают в неоднородное магнитное поле соленоида и для изучения процесса кипения используют горизонтальный пластинчатый нагреватель косвенного нагрева, имеющий большую площадь поверхности, сравнимую с площадью поперечного сечения сосуда Дьюара. Величину магнитного поля и, следовательно, величину имитирующего ослабленного гравитационного поля определяют по току в соленоиде. Применяют соленоид с двумя обмотками, одна из которых создает постоянное магнитное поле, а другая эмпирически подбирается таким образом, чтобы создать нужный градиент магнитного поля.

Недостатки известного устройства состоят в том, что компенсирующая сила однородна только по вертикальной оси соленоида, и, кроме того, невозможно создать имитацию гравитационного поля выше нормального поля силы тяжести.

С целью расширения области действия однородной магнитной силы и имитации перегрузок в предлагаемом устройстве в качестве источника магнитного поля использован магнит постоянного тока с поворотными полюсными наконечниками, имеющими форму, ооеспечивающую получение в плоскости симмет10 рии однородную силу, которая компенсирует силу тяжести.

На чертеже представлено устройство для имитации гравитационных полей.

Устройство состоит из регулируемого источ15 ника питания постоянного тока 1, мостовой измерительной схемы 2 со стабилизированным питанием, сосуда Дьюара 8 с прозрачными стенками, в котором находится жидкий магнетик. В магнетик погружен проволочный на20 греватель 4, служащий одновременно термометром сопротивления. Сосуд Дьюара размещен между поворотными на 180 полюсными наконечниками 5 магнита постоянного тока б.

Форма полюсных наконечников определяет25 ся по формуле

278144 м и н и м а л ь EI о г о х1 п где а= — -, Х1

Заказ 3189/)7

Подписное

Тираж 480

ЦНИИПИ

Типография, пр, Сапунова, 2 — координата зазора; д =2Нпз1 х и z — текущие координаты;

z> — минимальный зазор между наконечниками;

̈́— напряженность магнитного поля в минимальном зазоре, соответствующая полной компенсации поля силы тяжести. 10

Проволочный нагреватель включен в мостовую измерительную схему и может располагаться в сосуде Дьюара как вертикально, так и горизонтально. 15

Условия имитации ослабленных гр авитационных полей и невесомости реализуются следующим образом.

В сосуд Дьюара, в котором размещен нагреватель, заливают исследуемую жидкость 20 (магнетик). На нагреватель подается тепловая нагрузка, способная вызвать кипение. В межполюеном пространстве создается магнитное поле, имитирующее состояние невесомости, при котором наблюдается безразличное 25 равновесие паровых пузырей в исследуемом объеме.

В верхней (минимальной) части рабочего зазора измеряется напряженность магнитного поля, соответствующая состоянию невесомо- 30 сти.

После определения значения имитируемой перегрузки исследуется теплообмен при кипении, при этом измеряется мощность, выделяемая на нагревателе, и его сопротивление, а также проводится визуальное наблюдение за процессом кипения или его фото- и киносъемка.

Для изучения процесса кипения при имитируемых перегрузках ббльших единицы (при 40 интенсивности гравитационного поля, превышающей интенсивность поля тяжести земли) полюсные наконечники поворачиваются на

180 вокруг оси полюсов магнита, и операции повторяются.

Предлагаемое устройство было разработано и испытано для изучения процесса кипения жидкого кислорода до значения имитирующего ускорения силы тяжести, равного 0,01

Исследования проводились на магните СП-54 при максимальном значении поля 10000 э, диаметре полюсных наконечников 20 сл и минимальном зазоре между ними 3 с,и.

Предмет изобрете ния

Устройство для имитации гравитационных полей компенсацией силы тяжести силой, действующей на жидкий магнетик в неоднородном магнитном поле, состоящее из источника магнитного поля, криостата для жидкого магнетика и нагревателя, отличающееся тем, что, с целью расширения области действия однородной магнитной силы и имитации перегрузок, источник магнитного поля выполнен в виде магнита постоянного тока с поворотными полюсными наконечниками, имеющими форму, определяемую по формуле п2 х=

Ф

4az

x> — координата минимального зазора;

2 п 1 х и z — текущие координаты;

2z, — минимальный зазор между наконечниками;

FFÄ вЂ” напряженность магнитного поля в минимальном зазоре, соответствующая полной компенсации силы тяжести.