Устройство для моделирования физических полей
3IS953
ОП И САНИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Секта Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 16.VII.1970 (№ 1461573/18-24) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 28.Х.1971. Бюллетень № 32
Дата опубликования описания 24,1.1972
МПК G 06g 7/42
Комитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров
СССР
УДК 681.333(088.8) Авторы изобретения
К. С. Глиненко, А. Д. Педан и 3. Д. Грицкив
Львовский политехнический институт
BQFCQ. :З т1
ПИ .чЧ "
Заявитель
Б4 : . :I -
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Предлагаемое изобретение относится к области исследования свойств физических объектов путем математического моделирования.
Известны устройства для моделирования полей на мембране.
В известном устройстве на стальной раме, изготовленной из швеллера, закреплен равномерно растянутый резиновый лист (мембрана) толщиной 0,9 мтт и площадью в несколько квадратных метров. Под ней расположены две полки с металлическими призмами, верхние плоскости которых отшабрены. Эти плоскости являются базой отсчета прогибов мембраны. С помощью ходового винта электродвигатель перемещает по призмам направляющие рейки, по которым другой электродвигатель перемещает измеритель прогиба, представляющий собой электрический индикатор часового типа. Таким образом, измеритель прогиба двумя ортогональными перемещениями может быть выведен в любую точку под мембраной. Под измерителем расположен планшет, на котором с помощью электромагнита, укрепленного на измерителе, делается отметка положения щупа измерителя. Электродвигателями управляет электронная схема обратной связи, которая обеспечивает возвратно-поступательное перемещение измерителя прогиба по линии одинакового прогиба сдеформированной мембраны и делает отметки на планшете. После определения положения одной линии одинакового прогиба измеритель перестраивается, и процесс повторяется снова.
К недостаткам описаш|ого выше устройства можно отнести: большие габариты, наличие сложных несущих конструкций, механических узлов, электронных схем и электрических проводов, а также достаточно длительN ный процесс определения положения линий равного прогиба.
Целью предлагаемого изобретения является создание возможности непосредственного визуального наблюдения, фотографирования
15 или обмера картины линий равного параметра (например, эквипотенциали для электростатического поля, соответствующие линиям равной высоты рельефа мембраны) моделируемого объекта, причем эта картина должна
20 образовываться мгновенно по всему моделируемому нолю. Устройство, созданное для достижения этой цели, позволило повысить удобство, скорость и точность определения положения линий равного параметра.
25 Сущность изобретения заключается в использовании комбинационных полос, полученных сопряжением штрихов линейного регулярного механического растра с тенью от них на рельефе мембраны, для определения положе.
30 ния линий равной высоты рельефа мембраны.
318053
Принципиальная схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.
Резиновая мембрана 1 толщиной в несколько соты.; долей миллиметра, покрытая диффузно отражающим свет составом (например, окисью магния на вяжущей основе), равномерно растянута па плоской прямоугольной раме 2 площадью приблизительно 0,25м .
Системой опор или растяжек 8 на мембране создается определенный рельеф. Над рельефом параллельно раме 2 на расстоянии несколько миллиметров расположена плоская равномерная штриховая решетка 4 (механический растр, нанесенный например, на фотопластине). Размеры ее должны быть несколько больше размеров исследуемого участка рельефа, а расстояние между штрихами может составлять 0,05 — 0,2 мм. На нормали к центру штриховой решетки на расстоянии около 1 м от последней в конструктивном элементе 5 закреплены объектив фотоаппарага 6 или круглая диафрагма для визуального наблюдения. Элемент б может быть любой конструкции, обеспечивающей фиксацию точки наблюдения или фотографирования. На том же уровне по обе стороны от элемента 5 симметрично относительно нормали и в плоскости, перпендикулярной штрихам решетки, закреплены два точечных источника света 7.
Ими могут быть лампы накаливания с малой, порядка 1 мм, длиной спирали. Расстояние между источниками света около 1,5 м.
Исследуемое поле обычным способом моделируется на мембране, в результате чего на ней образуется определенный рельеф. Если теперь над этим рельефом разместить плоский линейный механический растр типа штриховой дифракционной решетки и осветить его точечным источником света, то тень от растра упадет на рельеф и будет представлять собой систему искривленных темных и светлых полос. При рассматривании тени на рельефе через тот же механический растр штрихи растра и полосы тени, сопрягаясь, образуют комбинационные полосы.
Если точка наблюдения (или фотографирования) находится на одном и том же расстоянии от механического растра, что и точечный источник, и механический растр параллелен невозмущенному положению мембраны, то положение комбинационных полос полностью совпадает с линиями равной высоты рельефа мембраны.
Расстояние между комбинационными полосами по высоте зависит от шага механического растра и положения точечного источника света и может путем замены растра либо перемещением источника света перпендикуляр5
35 но штрихам растра устанавливаться величиной от нескольких миллиметров до сотых долей миллиметра, Это позволяет использовать рельефы с малым перепадом высот (всего в несколько миллиметров), уменьшить крутизну склонов и, следовательно, увеличить точность моделирования. Для повышения контрастности картины комбинационных полос на поверхность мембраны нанесено диффузно отражающее свет покрытие, не изменяющее механических свойств мембраны, и вместо одного используется два точечных источника света, расположенных симметрично относительно нормали к механическому растру, опущенной с точки наблюдения, для дополнительного освещения противоположных склонов рел ьеф а.
Приведенные численные значения величин, размеров и расстояний не являются абсолютными и могут изменяться в широких пределах в зависимости от частотных требований.
В каждом отдельном случае производится калибровка устройства путем измерения расстояний между комбинационными полосами при известной крутизне рельефа.
Описанное выше устройство по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами: имеет меньшие габариты, отсутствуют сложные механические узлы и электронные схемы, мгновенно определяется положение линий равной высоты рельефа по всему исследуемому полю, обладает повышенной точностью моделирования, возможностью непосредственного наблюдения за изменением рельефа в процессе измерения граничных условий, простотой изменения масштаба измерений.
Предмет изобретения
Устройство для моделирования физических полей, содержащее резиновую мембрану в прямоугольной раме и измерительное устройство, отличающееся тем, что, с целью упрощения, увеличения скорости и точности определения, в нем на резиновую мембрану нанесено диффузно отражающее свет покрытие, а измерительное устройство содержит плоский линейный механический растр, установленный параллельно недеформированному положению мембраны, два источника света, расположенных в плоскости, перпендикулярной штрихам механического растра и симметрично относительно нормали к его центру, и фиксирующий элемент, установленный на нормали к центру механического растра на одинаковой с двумя источниками света высоте от плоскости механического растра.
Редактор Б, Нанкина
Составитель Е. тимохина
Техред 3. Тараненко
Корректоры: О. Зайцева и Т. Китаева
Заказ 3833(3 Изд. 1494 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, К-35, Раушская наб., д. 475
Типография, пр, Сапунова, 2
