Способ силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса и устройство для создания светящейся зоны
Владельцы патента RU 2784408:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Изобретение относится к технической физике, а именно к области силуэтной регистрации быстропротекающего процесса. Способ включает инициирование химического превращения в заряде содержащего фотосмесь импульсного источника света, установленного со стороны диффузионно-рассеивающего экрана, противоположной быстропротекающему процессу, создание светящейся зоны, скоростную видеорегистрацию быстропротекающего процесса на фоне экрана. Инициирование горения производят в заряде низковольтным электровоспламенителем в импульсном источнике света, содержащем пороховой заряд, размещенный с фотосмесью в замкнутом объеме, с задержкой относительно начала процесса регистрации на время, определяемое временем срабатывания электровоспламенителя и временем нарастания фронта излучения. Устройство для создания светящейся зоны для силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса содержит устройство инициирования, соединенное с импульсным источником света, включающим размещенную над зарядом фотосмесь, содержит устройство синхронизации, вход которого соединен с устройством запуска регистрируемого процесса, а выход - с низковольтным устройством инициирования, соединенным с электровоспламенителем заряда импульсного источника света, выполненного в виде порохового заряда и фотосмеси, размещенных в одном корпусе в форме стакана, открытый торец которого со стороны фотосмеси закрыт диафрагмой. Технический результат - улучшение светотехнических параметров за счет использования низковольтного устройства инициирования и устройства для создания светящейся зоны. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Группа изобретений относится к технической физике, а именно - к области силуэтной регистрации быстропротекающего процесса на базе устройств инициирования энергетического состава, зажигающего и разбрасывающего фотосмесь; созданию на их основе импульсных источников света, и может быть использовано при исследованиях в обращенной постановке, например, соударения объектов испытания с различными преградами.
Известен способ получения световых импульсов для скоростной силуэтной киносъемки и устройство для создания светящейся зоны (СИ. Герасимов. Ю.И. Файков. С.А. Холин Кумулятивные источники света. Сэров. 2014), включающий инициирование электродетонатора высоковольтной подрывной установкой одновременно с запуском процесса регистрации (например, инициированием детонации заряда для метания преграды навстречу объекту испытания в обращенной постановке). Электродетонатор инициирует химическое превращение - детонацию в открытом заряде бризантного взрывчатого вещества (ВВ) импульсного источника света, содержащего объем фотоосветительного состава (фотосмеси), размещенного над зарядом, зажигаемого и разбрасываемого продуктами детонации. Источник света устанавливают с одной стороны диффузионно-рассеивающего экрана, светящуюся зону создаю! с другой стороны экрана. Скоростную видеорегистрацию быстропротекающего процесса ведут скоростной камерой через зеркало (во избежание поражения камеры осколками) на фоне диффузно-расссивающсго экрана с установленной масштабно-координатной линейкой (для проведения последующих измерений). Запуск взрывной подсветки осуществляют одновременно с инициированием ВВ, продукты детонации которого разгоняют преграду-ударник. Данные способ и устройство выбраны в качестве прототипа.
Недостатками указанных способа силуэтной киносъемки и устройства для создания светящейся зоны является то. что получаемые световые импульсы имеют относительно резкое нарастание фронта за счет высокой начальной скорости разлета продуктов детонации. Подсветку осуществляют за протяженным диффузно-рассеивающим экраном, на ярком фоне которого производят силуэтную киносъемку, что приводит к необходимости установки нескольких импульсных источников света в различных точках относительно экрана для создания равномерной светящейся зоны. Это значительно повышает стоимость подсветки? вместе с тем наличие электродетонатора и вторичного ВВ даже в случае одного используемого источника приводит к высокой стоимости способа. Наличие высоковольтной подрывной установки приводит к наведению помех в используемых средствах бесконтактной измерительной аппаратуры, а сильная ударная волна в воздухе, генерируемая при детонации бризантного ВВ в составе источников света, делает практически невозможным применение датчиков давления, размещаемых на безопасном расстоянии от соударяющихся тел для хронографирования последовательных фаз процессов, сопровождающих изучаемое взаимодействие.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, заключается в улучшении достигаемых светотехнических параметров (сила света, длительность импульса) при существенном удешевлении способа видеорегистрации и устройства для создания светящейся зоны.
Технический результат достигается за счет того, что в заявляемом способе силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса, включающем инициирование химического превращения в заряде содержащего фотосмесь импульсного источника света, установленного со стороны диффузионно-рассеивающего экрана, противоположной быстропротекающему процессу, создание светящейся зоны, скоростную видеорегистрацию быстропротекающего процесса на фоне экрана, в отличие от прототипа, производят инициирование горения в заряде низковольтным электровоспламенителем в импульсном источнике света, содержащем пороховой заряд, размещенный с фотосмесью в замкнутом объеме, с задержкой относительно начала процесса регистрации на время, определяемое временем срабатывания электровоспламенителя и временем нарастания фронта излучения.
Технический результат достигается также за счет того, что в заявляемом устройстве для создания светящейся зоны для силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса, содержащем устройство инициирования, соединенное с импульсным источником света, включающим размещенную над зарядом фотосмесь, в отличие от прототипа, содержится устройство синхронизации, вход которого соединен с устройством запуска регистрируемого процесса, а выход - с низковольтным устройством инициирования, соединенным с электровоспламенителем порохового заряда импульсного источника света, выполненного в виде порохового заряда и фотосмеси, размещенных в одном корпусе в форме стакана, открытый торец которого со стороны фотосмеси закрыт диафрагмой.
В результате использования всей совокупности признаков заявляемых способа и устройства горение пороха и зажигание фотосмеси осуществляется в закрытом корпусе. При превышении порогового значения давления происходит разрыв диафрагмы и истечение горящих частиц фотосмеси в окружающее пространство.
Синхронизация регистрируемого процесса с работой подсветки осуществляется с помощью блока задержки.
Инициирование порохового заряда осуществляют до запуска основного изучаемого процесса при помощи низковольтной установки. При этом отсутствуют электромагнитные помехи и не генерируются сильные ударные волны в воздухе. Параметры низковольтной установки (ток, напряжение) определяют время задержки срабатывания электровоспламенителя. После достижения пиковой силы света, которая превышает значение при тех же массах заряда (энергетического состава) и массы фотосмеси, что и в случае прототипа, сохраняется длительная «полка» светового импульса, перекрывающая но протяженности общее время от срабатывания метательной установки (баллистической или взрывной) и процессы взаимодействия ударника с объектом исследования.
Изобретения поясняются фигурами.
На фиг. 1 изображено устройство для создания светящейся зоны для силуэтной видеорегистрации быстропротекающею процесса. На фиг. 2 приведены график облученности, создаваемой устройством для создания светящейся зоны для силуэтной видеорегистрации - прототипом с массой ВВ 28 г и массой фотосмеси 12 г и характерные значения амплитуды и длительности фаз. На фнг. 3 приведены соответствующие значения амплитуды и длительности фаз для заявляемого устройства для создания светящейся зоны для силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса (масса пороха 20 г, масса фотосмеси 12 г, диафрагма 80 мкм А1), полученные при тех же расстояниях с помощью того же фотоприемника.
Устройство для создания светящейся зоны для силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса содержит устройство инициирования 9. соединенное с импульсным источником света.
Импульсный источник света состоит из корпуса 6, в нижней части которого устанавливается электровоспламенитель 8. На дно корпуса 6 засыпается порох 7, а над ним в картонном картузе 4. 5 размещают металлическую фотосмесь 3. Корпус 6 закрывается крышкой 2, в которой имеется разрывная диафрагма 1.
Вход устройства синхронизации 10 соединен с устройством запуска регистрируемого процесса (на фиг. не показано), а выход - с низковольтным устройством инициирования 9, соединенным с электровоспламенителем 8 заряда импульсного источника света. Параметры низковольтного устройства инициирования 9 (ток, напряжение) определяют время задержки срабатывания электровоспламенителя 8 импульсного источника света, установленного с одной стороны диффузионно-рассеивающего экрана.
Заявляемый способ силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса осуществляется при работе заявляемого устройства для создания светящейся зоны следующим образом.
Импульсный источник света устанавливают со стороны диффузионно-рассеивающего экрана, противоположной быстропротекающему процессу, (на фиг. не показано).
Инициирование горения пороха 7 осуществляют с задержкой относительно начала процесса регистрации (например, инициирования детонации заряда для метания преграды навстречу объекту испытания в обращенной постановке) на время, определяемое временем срабатывания элетровоспламенителя 8 и временем нарастания фронта излучения.
При задействовании электровоспламенителя 8 от низковольтного устройства инициирования 9 через устройство синхронизации 10 зажигается порох 7 и продукты горения пороха, разрушая картонный картуз 4, 5. смешиваются с фотосмесью 3. Процесс горения пороха сопровождается ростом давления в корпусе 6 и при достижении определенной величины давления происходит разрыв диафрагмы 1. При разрыве диафрагмы 1 смешанные друг с другом высокотемпературные продукты взаимодействия пороха 7 и фотосмеси 3 истекают из корпуса 6 в окружающее пространство, создавая светящееся облако с площадью проекции более 1 м2, создается светящаяся зона. Производят скоростную силуэтную видеорегистрацию быстропротекающего процесса на фоне подсвеченного экрана.
После достижения пиковой силы света, которая превышает значение при тех же массах заряда (энергетического состава) и массы фотосмеси, что и в прототипе, сохраняется длительная «полка» светового импульса, перекрывающая по протяженности общее время от срабатывания метательной установки (баллистической или взрывной) и процессы взаимодействия ударника с объектом исследования.
Таким образом, при использовании заявляемых способа и устройства улучшаются достигаемые светотехнические параметры (сила света, длительность импульса) при существенном удешевлении способа силуэтной видеорегистрации за счет использования низковольтного устройства инициирования и устройства для создания светящейся зоны.
1. Способ силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса, включающий инициирование химического превращения в заряде содержащего фотосмесь импульсного источника света, установленного со стороны диффузионно-рассеивающего экрана, противоположной быстропротекающему процессу, создание светящейся зоны, скоростную видеорегистрацию быстропротекающего процесса на фоне экрана, отличающийся тем, что производят инициирование горения в заряде низковольтным электровоспламенителем в импульсном источнике света, содержащем пороховой заряд, размещенный с фотосмесью в замкнутом объеме, с задержкой относительно начала процесса регистрации на время, определяемое временем срабатывания электровоспламенителя и временем нарастания фронта излучения.
2. Устройство для создания светящейся зоны для силуэтной видеорегистрации быстропротекающего процесса, содержащее устройство инициирования, соединенное с импульсным источником света, включающим размещенную над зарядом фотосмесь, отличающееся тем, что содержит устройство синхронизации, вход которого соединен с устройством запуска регистрируемого процесса, а выход - с низковольтным устройством инициирования, соединенным с электровоспламенителем заряда импульсного источника света, выполненного в виде порохового заряда и фотосмеси, размещенных в одном корпусе в форме стакана, открытый торец которого со стороны фотосмеси закрыт диафрагмой.
