1.4.3. Конструкции тензоманометров

В зависимости от условий измерения, от порядка величин и характера изменения давления конструкции тензоманометров могут быть самые разнообразные. Однако в практике баллистических измерений давления пороховых газов в артиллерийском оружии и в манометрический бомбах находят применение лишь несколько конструкций, проверенных на опыте и зарекомендовавших себя в работе.

С целью ознакомления с особенностями этих тензоманометров рассмотрим наиболее типичные их конструкции.

Фиг.7

На фиг. 7 изображен проволочный манганиновый тензоманометр для давлений до 500 МПа. Манометр имеет стальной полый корпус 1, ввинчиваемый в ствол или манометрическую бомбу. Сверху корпус наглухо

завинчен крышкой 2, а снизу закрыт стальным поршнем 3 или столбиком из мастики или тавота. Образующаяся внутри манометра полость 4 заполнена маслом, в котором находится проводниковый датчик 5 в форме кольца из манганиновой проволоки.

Один конец проволоки датчика соединен с крышкой манометра, другой со штифтом 6, изолированным от тела крышки и служащим для подключения к измерительной аппаратуре.

В этом манометре давление пороховых газов р передается через поршень или мастику на масло, а последнее производит всестороннее сжатие манганиновой проволоки датчика.

Второй тип тензоманометра с гидравлической передачей давления представлен на фиг. 8. Эта конструкция отличается от предыдущей тем, что давление здесь действует не непосредственно на проволочный датчик, а передается через масло на упругую трубку 1 корпуса манометра 2. На которую наклеен петлевой проволочный датчик 3. На сплошной недеформируемой части трубки укреплен второй, подобный первому, петлевой датчик. Он служит для компенсации влияния температуры на первый, основной датчик и устанавливается так, что не подвергается

деформации.

Фиг.8

При действии давления на поршень масло, заполняющее упругую трубку манометра, деформирует трубку в радиальном направлении, что приводит к продольному растяжению петель проволочного датчика. В результате его сопротивление изменяется соответственно давлению на поршень.

Конструкция второго типа тензоманометра с гидравлической передачей давления более удобна в эксплуатационном отношении, поскольку проволочные датчики вынесены из полости с маслом и работают на линейную деформацию.⁴

В качестве жидкости для заполнения полости как в первом типе тензоманометра, так и во втором, применяются различные масла, мало изменяющие свою вязкость под давлением и обладающие незначительной сжимаемостью. Этим требованиям в большей мере удовлетворяют глицерин, касторовое масло, льняное масло и различные сорта трансформаторных масел.

2. Элементы приборов для измерения давления

Технически статические методы измерения давления осуществляются при помощи ряда приспособлений и устройств, которые в совокупности образуют тот или иной тип прибора для измерения давления. Приборы для измерения давления общепринято называть индикаторами давления.

При экспериментальных исследованиях баллистических явлений обычно приходится не только измерять величины давления, но и устанавливать характер изменения давления во времени. Поэтому индикаторы давления, применяемые в баллистике, как правило, являются приборами, автоматически записывающими изменение давления в виде кривых, ординаты которых изображают величины давления, а абсциссы – время изменения давления.

Важнейшим органом индикаторов давления является чувствительный элемент. Под этим названием понимают различные тела, изменение физических свойств которых под действием давления используется для определения величины и характера изменения давления. В механических методах измерения давления чувствительный элемент часто называют измерителем или приемником давления.

В электрических методах чувствительный элемент упрощенно называется датчиком давления или другой физической величины, например, ускорения, скорости или перемещения.

В основе схем устройства различных типов индикаторов давления лежат следующие три элемента: манометр, передаточная система и регистрирующее устройство. Эти элементы определяют тип каждого индикатора, его технические возможности и точность.

Рассмотрим в общих чертах те функции, которые выполняет каждый элемент индикатора в процессе регистрации давления.

Манометр – воспринимает и преобразовывает величины давления в другие, механические или электрические величины, позволяющие тем или иным способом оценить давление и установить характер его изменения. Основной частью манометра является измеритель, который собственно и осуществляет преобразование давления в другие величины. Манометр непосредственно устанавливается на объекте, в котором измеряется давление

Передаточная система – производит дальнейшее преобразование

показаний манометра в величины, удобные для регистрации и оценки давления, действующего на манометр. В качестве передаточных систем применяются разнообразные устройства, например, рычажные механизмы, оптические приспособления, электронные усилители и др. Передаточные системы представляют показания манометра в увеличенном виде и тем самым повышают чувствительность индикатора, т. е. его способность показывать значения малых изменений давления. Второе назначение передаточных систем состоит в создании условий, обеспечивающих запись увеличенных показаний манометра.

Регистрирующее устройство – осуществляет запись изменения во времени величин, получаемых в результате преобразований, производимых передаточной системой. В зависимости от вида передаточной системы запись может производиться механическим или фотографическим способом. В случае регистрирующих устройств в виде электронно-лучевых осциллографов с электрической разверткой во времени фотографическая запись производится на неподвижной пленке.

В совокупности рассмотренные элементы индикатора воспроизводят измеряемое давление в виде кривой, изображающей в некотором масштабе изменение давления в функции времени. Такие кривые называют диаграммами или осциллограммами давления.

При создании индикаторов давления основные его элементы рассчитывают так, чтобы обеспечивалась линейная зависимость между

величинами давления, действующего на манометр, и ординатами кривой, записанной регистрирующим устройством. При этом добиваются получения прямой пропорциональности между абсциссами кривой и временем. Выполнение этих условий значительно упрощает определение значений давления и установления характера его изменения по измеренным координатам осциллограммы давления.

Кроме основных элементов, в состав индикаторов входит ряд устройств, обеспечивающих процесс записи давления и определение величин давления.

Такими устройствами являются источники энергии, питающие элементы индикатора, синхронизирующие приспособления, согласовывающие во времени действие индикатора с регистрируемым процессом изменения давления, и таражные устройства – для периодической градуировки индикаторов.

Таким образом, в общем виде структурная схема индикаторов давления может быть представлена так, как показано на фиг. 1.

Этой схемой охватываются лишь основные функции, выполняемые в процессе измерения. В действительности схема индикаторов гораздо сложнее. Она может содержать различные вспомогательные приспособления и устройства, функции которых определяются поставленной задачей при измерении.

Например, при измерении давления пороховых газов в канале ствола может быть поставлено требование произвести на кривой давления отметки, отвечающие моменту полного врезания пояска снаряда в нарезы, моменту открытия газоотводных устройств, моменту вылета снаряда из канала ствола и др.

В индикаторах могут быть элементы, производящие электрическое дифференцирование и интегрирование кривой давления. Иногда в структурную схему вводятся дополнительные приспособления, дающие возможность использовать индикаторы для измерения сил, ускорений, деформации, вибраций и других механических процессов, возникающих в различных звеньях оружия при выстреле.

Подобные индикаторы являются универсальными установками, причем главным образом лабораторного типа. При помощи таких индикаторов можно производить комплексные измерения, что особенно важно при научно-исследовательских работах, связанных с обширными экспериментальными исследованиями.В исследованиях контрольно-испытательного характера употребляются более простые индикаторы, не требующие специальных условий для их работы.