Ответы на экзаменационные вопросы № 1-30 по дисциплине "Измерительные приборы" (Измерения и их классификации. Тепловидение, принцип действия двух типов тепловизоров), страница 11

23. Приборы для измерения давления пороховых газов (крешерные, электрические преобразователи, автономный регистратор давления).

Одним из первых приборов для измерения давлений пороховых газов является крешерный прибор, устройство которого показано на рисунке 5.1. В данном приборе давление оценивается по величине остаточной деформации медных столбиков (крешеров). Эти приборы получил широкое распространение благодаря дешевизне, простоте и безотказности действия.

Однако крешерный прибор при всех своих достоинствах обладает и значительными недостатками, основным из которых является ошибка вследствие разницы между статическим характером нагрузки при тарировании и динамическим характером нагрузки при измерении, так как при статической и динамической нагрузках пластическая деформация медных крешерах происходит неодинаково.

Попытки тарирования нагрузкой, которая по своему характеру приближалась бы к зависимости давления от времени при выстреле, давали слишком малое приближение к действительной величине измеряемого давления, что не оправдывало необходимых при этом усложнений.

Для устранения указанного недостатка был разработан прибор, осуществляющий измерение давления путем регистрации упругих деформаций стальной сферы. Являясь почти таким же простым в обращении, как и крешерный прибор, данное устройство позволило значительно приблизиться к абсолютной величине максимального давления пороховых газов, получающегося при выстреле.

При соприкосновении шарового выступа с плоскостью поршня (см. рис. 5.2 а) происходит деформация сферической поверхности, и соприкосновение осуществляется на  некоторой площади с диаметром d:

,                                                                               5.1

где         F – сила сжатия шара и плоскости;

R – радиус шара [см];

Е – модуль упругости [кг/см²].

Для того, чтобы отпечаток сферы был ясно виден на поверхности поршня, она перед выстрелом покрывается красящим веществом. Измерение отпечатка на поршне производится с помощью микроскопа с точностью до 0,001 мм. При этом относительная ошибка в измерении давления составляет величину менее 1%. Параллельный пучок света от осветителя О (см. рис. 5.2 б), падая на поверхность поршня, зеркально отражается от металлически блестящей части поверхности и не попадает в поле зрения микроскопа М. Свет же, попадающий на часть поверхности, покрытую краской, отражается диффузно и частично попадает в объектив. При этом в поле зрения микроскопа будет виден круглый отпечаток с резко очерченными краями.

Рассмотренные приборы могут вкладываться в камору (в гильзу) вместе с пороховым зарядом или ввинчиваться в отверстие в канале ствола для измерения максимального давления в различных сечениях. Для регистрации кривой изменения давления от времени необходимо осуществить переход к электрическим преобразователям давления, сходным с рассмотренными во второй части.

Первоначально для регистрации кривой давления пороховых газов при выстреле использовался параметрический датчик, представлявший собой катушку манганиновой проволоки^[2], помещенную в полость, заполненную маслом. Эта полость с помощью мембраны отделялась от пороховых газов. При выстреле маслу передавалось давление пороховых газов, а равномерно обжатая проволока меняла свое удельное сопротивление. Для регистрации изменения сопротивления манганинового первичного преобразователя он включался в мостовую схему^[3].

В последнее время для регистрации импульсных давлений (время развития выстрела – от 3·10^-3 до 100·10^-3 сек) применяют пьезоэлектрические датчики давления, например, датчик 2Т6000 (рисунок 5.3), с соответствующим комплектом аппаратуры. Для решения проблемы рассасывания зарядов путем сокращения длины линии связи между преобразователем и усилительной (регистрирующей аппаратурой) был разработан специальный вибростойкий автономный регистратор давления (рисунок 5.4), крепящийся непосредственно к исследуемому орудию.