Меню Рубрики

Установки измерения скорости полета пуль

Определение скорости полета пули

(равномерное движение)

Цель работы:ознакомление с различными методами измерения скоростей.

Приборы и материалы: пневматическое ружье, баллистический маятник, миллиметровая линейка, весы, установка Поля, (электродвигатель с длинным валом), стробоскоп, бумажные диски.

Существует два способа измерения скорости – прямое измерение расстояния и времени, либо определение энергии тела или его импульса и соответствующий расчет скорости.

1. Измерение скорости полета пули кинематическим методом.

Кинематический метод определения скорости движения пули основан на измерении времени, в течение которого пуля пролетает известное расстояние между двумя равномерно вращающимися бумажными дисками. Если угол поворота дисков за время полета пули между ними j, а угловая скорость их вращения w, то время пролета пули между дисками

Зная расстояние между дисками d и считая движение пули равномерным, легко определить скорость пули из соотношения:

Если бы диск не вращался, то пуля пробившая первый диск в точке А, пробила бы и второй в точке А. Но так как диск вращается, то пуля попадает в точку В. Угол j может быть выражен отношением дуги B’A к радиусу диска R.

Угловая скорость дисков w = 2pn, где n – число оборотов вала двигателя в секунду.

Таким образом скорость вычисляется по формуле:

Установка выполнена в виде горизонтального вала, один из концов которого одет на вал электродвигателя, а второй опирается на подшипник, смонтированный в стойке. На вал одеты два зажима с бумажными дисками. Зажимы с дисками могут перемещаться вдоль вала. Закрепление их на валу производится зажимными винтами. Поворот дисков относительно вала исключается, т.к. зажимы связаны с валом шпонкой. Для смены нужно отвернуть гайку и сдвинуть вал влево. После этого зажимы могут быть легко сняты с вала.

Стробоскопический диск на свободном конце электродвигателя и осветитель с неоновой лампой служат для определения скорости вращения электродвигателя.

Стробоскоп —это контрольно — измерительный прибор для наблюдения быстрых периодических движений и измерения частоты вращения. Действие прибора основанона стробоскопическом эффекте, который состоит в следующем. Если тело, совершающее периодическое движение с периодом Т, освещать короткими вспышками света, следующими друг за другом с периодом Т’ (длительность вспышки Т), то при Т = ,’ где n = 1, 2, 3, . тело будет казаться неподвижным. Добившись такого положения и зная период вспышек, можно определить период (частоту) исследуемого движения.

На стробоскопическом диске, установленном на оси двигателя с задней торцевой стороны имеется 10 колеи небольшой ширины с чередующимися черными и белыми секциями.

При освещении диска неоновой лампой его кольца при постепенном изменении скорости будут поочередно казаться неподвижными.

Если К число зачернённых секции кольца, кажущегося неподвижным, то диск совершает

1. Измерьте диаметр бумажного диска миллиметровой линейкой.

2. Закрепите на оси электромотора диски и измерьте расстояние между ними.

3. Зарядите ружье и установите его в стойке для крепления ружья так, чтобы ось ствола ружья была параллельна оси двигателя, а линия полета пули пересекала диски на расстоянии 2-3 см от края диска.

Внимание! При работе с ружьем необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

а) заряжать ружье разрешается только непосредственно перед выстрелом;

б) заряженное ружье нельзя даже на короткое время отклонять от цели;

в) перед выстрелом проверить, чтобы рядом работающие студенты не оказались на линии выстрела.

4. Включите двигатель и дождитесь стабильного вращения вала и дисков.

5. Включите неоновую лампу добейтесь такого положения, когда одно из колец стробоскопического диска будет выглядеть неподвижным. Посчитайте сколько зачерненных секций имеется у этого кольца и определите частоту вращения вала электромотора.

Внимание! Остерегайтесь прикосновения рукой к движущимся деталям!

6. Произведите выстрел и выключите двигатель и неоновую лампу.

7. Отметьте отверстие А, пробитое пулей в первом диске и отверстие во- втором диске. Прочертите радиусы, проходящие через эти отверстия.

8. Освободите крепление одного из дисков и совместите диски, после чего гибкой рулеткой (или портновским сантиметром) измерьте длину дуги СД (расстояние S)

9. Вычислите скорость пули. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

Частота вращения n (l/c) Расстояние между дисками Радиус диска R(м) Длина дуги l (м) Скорость пули v (м/с)

10. Вычислите абсолютную и относительную погрешности измерений.

2. Измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника.

Баллистический маятник представляет собой вертикально подвешенное на нерастяжимых нитях массивное тело. Оно может свободно отклоняться в вертикальной плоскости, когда, в него производится выстрел.

Если длительность соударения пули с маятникам мала по сравнению с периодом Т колебания маятника, то маятник не успевает заметно отклониться от исходного положения за время соударения. Это значит, что во время удара не возникают силы, стремящиеся вернуть маятник в исходное положение, поэтому систему «пуля — маятник» можно рассматривать как замкнутую и применять к ней законы сохранения количества движения и момента количества движения. В условиях t 2 a

Читайте также:  Установка ламп ближнего света нексия

Для малых углов sin a/2 » a/2, тогда

Из рис. 10 видно, что sina = S / l . В виду малости угла sina » a.Таким образом a = S/ l и

так как M>>m, то окончательно

Баллистический маятник, используемый в настоящей работе, представляет собой цилиндр, центральная часть которого заполнена пластилином. Цилиндр подвешен на четырёх нитях, что предупреждает возникновение поперечных отклонений маятника, если пуля ударяет сбоку от оси цилиндра.

1. Измерьте на рычажных весах массу трёх или пяти пуль и найдите среднее значение массы одной пули.

2. Произведите выстрел в цилиндр и измерьте величину горизонтального смещения S. Следите, чтобы траектория движения пули лежала в вертикальной плоскости, проходящей через ось цилиндра, и чтобы нуля застревала в пластилине. Опыт повторите 3—5 раз.

3. Подсчитайте среднее значение S.

4. По расчётной формуле вычислите скорость пули. (М =2,1 кг; l=2,04M g=9,81 M/c 2 .)

6. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу:

М(кг) L (м) тсрО S (мм) Sср (мм) DS (мм) DScp (мм) v (м/с)
1.
2.
3.
4.
5.

7. Найдите абсолютную и относительную погрешности измерения скорости пули.

Контрольные вопросы

1. На чем основан кинематический метод определения скорости пули?

2. Как измеряется малое время пролёта пули между дисками?

3. В чем состоит стробоскопический метод измерения частоты?

4. Какие величины нужно измерить для определения скорости пули кинематическим методом?

5. Ошибка в измерении какой из величин вносит наибольший вклад в погрешности при определении скорости пули? Что нужно предпринять для уменьшения погрешности при определении скорости пули?

6. Сформулируйте закон сохранения импульса и энергии.

7. Можно ли считать, что кинетическая энергия пули в случае неупругого удара полностью переходит в потенциальную энергию маятника?

8. Выведите формулу для абсолютной и относительной погрешности.

9. Измерение какой величины дает наибольший вклад в ошибку? Почему?

10. Почему можно систему «маятник-пуля» рассматривать как замкнутую?

11. На каких законах основан динамический метод определения скорости пули?

12. Какой удар называется абсолютно неупругим?

13. От чего зависит убыль кинетической энергии системы в результате неупругого удара?

Лабораторная работа № 5

Законы свободного падения

Цель работы: определить ускорение свободного падения, проверить правильность зависимости пути от времени при равноускоренном движении.

В условиях небольших расстояний от поверхности Земли силу тяготения можно считать постоянной. Поэтому свободно падаю­щее тело в ноле тяготения должно двигаться равноускоренно.

При небольших высотах падение стального шарика диаметром 2-3 см можно, считать свободным, т.к. в этом случае можно сопротивлением воздуха пренебречь. В таком случае падение шарика будет происходить по законам, равноускоренного движения:

где Н — высота падения шарика,

Установка рис (11) для изучения свободного падения тел состоит из вертикальной штанги со шкалой. По штанге перемещаются две обоймы. К верхней обойме приклеен электромагнит М, удерживающий металлический шарик, а к нижней — ловушка с контактной заслонкой. Время пробега от момента отрыва от электромагнита до прохода через контактную заслонку t измеряется электронным секундомером. Электрическая схема представлена на рис 12. В том случае, когда переключатели П1 и П2 замкнуты, ток будет идти через обмотку электромагнита М и сопротивление R1. Размыкая П1, мы выключаем электромагнит и включаем секундомер. Перед проведением измерения устанавливают секундомер в нулевое положение, замыкают переключатели П1 и П2, подносят стальной шарик к магниту М, выключают П1 и, после падения шарика записывают время, отсчитывая его по секундомеру.

Определите ускорение свободного падения для определенного расстояния (Н= 100см). Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

№ опыта Время падения Среднее время t (c) Df(c) Dfcp(c) g(M/C 2 ) g(M/C 2 ) e, %
1.
2.
3.
4.
5.

Измерьте время падения стального шарика в зависимости от расстояния и постройте график, откладывая по оси абцисс t 2 , а по оси ординат Н — высоту падения. Если измерения проведены аккуратно, то экспериментальные точки на графике будут достаточно хорошо укладываться на прямую, проходящую через начало координат.

Определите по тангенсу угла наклона этой прямой ускорение свободного падения и сравните его со значением, полученным в задании 1.

Результаты измерений занесите в таблицу.

Н(см) t(c) tcp 2 (c) 2 tcp(c) Н(см) t(c) tcp(c) tcp(c 2 )
1. 2. 1. 2.
3. 3.
1. 1.
2. 2.
3. 3.
1. 1.
2. 2.
3. ; 3.

Контрольные вопросы.

1. Какое движение называется свободным падением?

2. Почему ускорение свободного падения различно в разных точках земной поверхности?

Читайте также:  Установка камеры на kangoo

3. Выведите формулу, выражающую зависимость ускорения свободного падения от|высоты над поверхностью земли.

4. Почему два небольших диска одинакового диаметра (картонный и металлический) падают в воздухе с различными скоростями?

5. Как убедиться на опыте, что ускорение g не зависит от формы и массы тела?

6. Выведите формулу, выражающую зависимость ускорения g от глубины

7. Сформулируйте закон всемирного тяготения. Каков физический смысл гравитационной постоянной?

8. Что такое напряженность и потенциалполя тяготения? Запишите выражение этих величин для случая, когда поле создается материальной точкой.

9. Какие поля называются однородными, а какие — центральными? Приведите примеры однородных и центральных полей тяготения.

Лабораторная работа № 6

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы

источник

Установка для отстрела ручного огнестрельного оружия «Вектор» (с системой измерения скорости)

Установка предназначена для проведения испытаний образцов травматического, стрелкового, спортивного и охотничьего нарезного и гладкоствольного оружия промышленного и самодельного производства с целью определения начальной скорости и следообразующих деталей пуль, дробовых зарядов и гильз при проведении криминалистических экспертиз.

Установка может быть использована для создания пулегильзотек при отстреле табельного оружия.

Установка предназначена для испытаний оружия при одиночной дистанционной стрельбе (из изолированного помещения). Автоматическая стрельба из оружия не допускается.

Установка может работать совместно с системой для измерения скорости и без нее.

Примечание: Разработчик оставляет за собой право на совершенствование конструкционной схемы установки.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Технические характеристики установки:

Калибр и тип испытываемого оружия:

— нарезного существующие промышленные образцы калибра 4,5-12,7 мм; самодельные образцы;

— гладкоствольного существующие промышленные и самодельные образцы

Габаритные размеры установки в собранном (рабочем) положении:

Габаритные размеры установки в положении, предназначенном для хранения и транспортировки:

Климатические условия эксплуатации:

Технико-эксплуатационные характеристики отдельных блоков и систем установки.

Станок для крепления оружия:

а) время, необходимое для установки оружия, мин, не более………………………………… 2

б) угол отклонения поворотных частей станка при регулировке оси

стрельбы установленного оружия по вертикали, град…………………………………- 5 + 5

в) число сменных узлов для обеспечения закрепления

г) высота установочного стола станка, мм ……………………………………………………….850

д) длина установочного стола станка, мм ………………………………………………………..900

Пулеуловитель:

в) диаметр приемного окна, мм …………………………………………………….………………270

г) толщина задней стенки, мм, не менее…………………………………………………………….8

д) толщина боковой стенки, мм, не менее…………………………………………………………..4

е) длина окна поиска пуль при одновременном открытии всех

Защитный экран:

в) высота от основания установочного стола, мм ………………………….…………………..240

Устройство для сбора экстрактируемых гильз:

а) размеры приемного окна, мм:

Устройство дистанционного управления стрельбой:

а) содержит силовой исполнительный механизм, блок электропитания с приемным устройством, пульт дистанционного управления;

б) максимальный радиус действия, м, не менее……………………..…………………….….50

в) максимальное тяговое усилие, Н, не менее………………………………………………….60

г) наличие регулировок исполнительного механизма, передающего тяговое усилие на спусковой крючок, по высоте и длине хода;

д) блок электропитания работает от сети переменного тока 220 В, 50Гц.

Система измерения скорости полета пули РС -4М:

Калибр испытуемого оружия, мм ……………………………………………….4,5-14,5

Диапазон измерения скорости, м/с …………………………………………..60…1300

Размер рабочего окна, мм ………………………………………………………160×190

пульта управления ………………………………….…………350×240×60

источник

Хронограф для измерения скорости пули пневматики

Хронограф является универсальным прибором, способным проводить замер скорости полета предметов малого размера. Настройку и тестирование пневматики удобнее всего проводить с хронографами рамочного типа. Они могут улавливать движение пуль, болтов арбалета, стрел, скоб рогатки. Хронограф для пневматики можно изготовить своими руками или приобрести в специализированных магазинах.

Типы хронографов

Измерение стартовой скорости пули при помощи хронографа, позволяет выявить мощность пистолета или винтовки, подобрать подходящие пули, рассчитать баллистические поправки, провести сравнение скорости в начале и после модернизации оружия.

Существуют различные типы хронографов. Надульная модель занимает мало места и без труда помещается в кармане чехла, а также она меньше тратит энергию. Для конкретного типа оружия может потребоваться переходник. Такой вид не зависит от освещения и удобен в использовании на природе. Прицельную стрельбу можно вести вместе с прибором. Для СО2 такая модель не подходит.

При обладании внушительным арсеналом, лучше приобрести рамочный хронограф, чтобы не закупать большое количество переходников. Этот тип прибора хорошо работает с СО2, имеет разъем для внешнего источника питания. Броня позволяет проводить измерение показателей на различной дистанции, не опасаясь повредить механизм. Наличие дополнительного экрана помогает оперативно получать результаты.

Существуют также рамочные модели большого размера, расширяющие число возможностей. Такой вариант подходит для использования с любыми видами оружия, удобен при стационарном подключении к сети. В качестве альтернативы, хронограф может получать питание от батарей класса АА в количестве восьми штук. В отличие от модели малого размера, большой аппарат обладает встроенным индикатором фронтального типа. Можно дополнительно установить съемный экран. При помощи USB-адаптера можно переносить данные измерения с устройства на компьютер.

Читайте также:  Установка биксенон на сенс

Покупка хронографа для пневматики

Купить в Москве и Санкт-Петербурге различные типы хронографов можно в следующих магазинах:

  • Airgun Store — по цене от 3500 до 24 тыс. р.;
  • Diada Arms — по цене от 4 тыс. до 13 тыс. р.;
  • Pnevmat 24 — по цене от 4 тыс. до 7 тыс. р.;
  • Oxotnika.net — по цене от 3 тыс. до 20 тыс. р.

В этих магазинах также предлагаются различные комплектующие и аксессуары для хронографов. Можно приобрести более бюджетную модель на AliExpress по цене от 3 тыс. р. или купить б/у, например, на портале Guns.ru или Avito по цене от 1500 р.

Хронограф рамочного типа для пневматики своими руками

Хронограф фиксирует время пролета пули между несколькими датчиками и рассчитывает ее скорость. Устройство состоит из трех частей:

  • рабочей зоны, пропускающей через себя пулю;
  • схемы, проводящей вычисления;
  • дисплея, показывающего рассчитанные результаты.

Схемы для хронографа могут быть различны по стоимости, функциональности и дизайну. Простейшие датчики считывают падающий на них свет, интенсивность которого изменяется по мере перемещения пули, отбрасывающей тень. Чувствительные к свету элементы являются частью многих хронографов, сделанных в домашних условиях и в заводских моделях.

Самостоятельно изготовленный прибор имеет несколько преимуществ:

  • большое линейное расстояние между датчиками позволяет выводить расширенный диапазон скоростей;
  • аппарат можно применять в домашних условиях на оружии, использующем саунд-модератор;
  • широкая зона для работы дает возможность вести стрельбу в упор и с дальних точек, тестируя изменения баллистических данных на различных расстояниях;
  • хронограф взаимодействует с пневматическим оружием любой конструкции и с различными принципами работы, например, ППП, РСР, СО2.

Наряду с этим, у аппарата есть и свои недостатки:

  • громоздкость конструкции;
  • потребность в защите от попадания для лицевой стороны рабочей зоны;
  • влияние погодных условий и освещения на работу;
  • чувствительность схемы оптики к значительным механическим воздействиям, включающим попадания пулевых осколков и рикошеты;
  • вывод ложных показаний при появлении в камере посторонних предметов, таких как снег, насекомые или механические осколки;
  • влияние траектории полета на фиксируемую скорость пули (движение объекта по диагонали снижает показатель).

Компоненты и материалы для сборки

Общее количество деталей и их сложность зависят от уровня навыков проектирования и установки схем у пользователя. Некоторые компоненты являются обязательными при любом виде сборки:

  • светодиоды для создания искусственного источника света;
  • паяльник с флюсом и припоем для закрепления проводов и установки микросхемы;
  • оптические приемники для считывания уровня освещенности во время пролета пули через светодиоды;
  • микросхема для определения времени полета пули и расчета скорости;
  • дисплей для отображения результатов замеров;
  • прямоугольный полый корпус, закрытый с четырех сторон (лучше выбирать изделие из цельного металла, которое будет устойчиво к ударам).

Этапы монтажа хронографа

Элементы микросхемы и датчики должны находиться под защитой или располагаться в местах, которые не будут доступны для прямого попадания пули. Под них нужно заранее подготовить место в корпусе. Внутренняя часть изделия покрывается темной краской, не создающей бликов, чтобы избежать лишних срабатываний прибора и увеличить его чувствительность.

Элементы чувствительные к свету и сами светодиоды монтируются в предварительно размеченные отверстия. Фотоприемники должны быть немного заглубленными, а светодиоды слегка выпирать во внутреннюю часть хронографа. Такое размещение позволит снизить интенсивность внешнего света, падающего на прибор.

На следующем этапе устанавливается и подключается к датчикам плата, размечаются секции под введение питания. Для самостоятельного составления схемы можно использовать рис. 1.

Рис. 1 Микросхема хронографа

Когда основные узлы будут собраны, схему нужно будет защитить от механических воздействий и влаги. Для этой задачи подойдет коробок из пластмассы для печатной платы, который будет иметь выходы к батарее, дисплею и датчикам.

Принцип работы хронографа собственного изготовления

В качестве источника питания для прибора могут использоваться батареи, аккумуляторы, блок питания, подключаемый к сети. Автономный источник более выгоден и удобен, так как настройка оружия в большинстве случаев проводится за пределами дома.

Процесс замера скорости проходит три этапа:

  • пуля проходит через ось начального датчика, обнуляя счетчик времени в микропроцессоре;
  • после пересечения пулей оси следующего датчика, время останавливается и данные передаются для проведения расчетов;
  • микропроцессор проводит вычисления и выводит показатели скорости на дисплей.

Наглядно работу хронографа рамочного типа можно увидеть на рис. 2.

Рис. 2 Схема работы хронографа

Для того, чтобы самостоятельно собрать хронограф, понадобятся знания и опыт в электротехнике, пайке и разработке электрических цепей. Облегчить задачу можно, заказав изготовление микросхемы мастеру по электронике. Хронограф, собранный своими руками, обойдется значительно дешевле, чем покупной вариант.

источник