Капельная трубка - Drop tube

Для аттракциона см. Башня падения.

В физика и материаловедение, а башня падения или капельная трубка это структура, используемая для производства контролируемого периода невесомость для исследуемого объекта. Иногда используются подушки безопасности, гранулы полистирола и магнитные или механические тормоза, чтобы остановить падение подопытного. полезная нагрузка. В других случаях высокоскоростной удар о субстрат внизу башни является преднамеренной частью экспериментального протокола.

Не все такие сооружения являются башнями - НАСА Гленн с Центр исследования невесомости основан на вертикальной шахте, простирающейся на 510 футов (155 м) ниже уровня земли.

Типичная операция

Вид на трубу НАСА Гленн 5-секундный объект невесомости.
Вид вниз на шахту 2,2-второй башни НАСА Гленна. Внизу находится большая (спущенная) подушка безопасности.

Для типичного материаловедческого эксперимента образец исследуемого материала загружается в верхнюю часть капельной трубки, которая заполняется инертный газ или откачан для создания среды с низким давлением. После любой желаемой предварительной обработки (например, индукционный нагрев растопить металл сплав ), образец отпускается и падает на дно пробирки. Во время полета или при ударе образец можно охарактеризовать такими приборами, как камеры и пирометры.

Башни падения также обычно используются в горение исследование. Для этой работы кислород должен присутствовать, и полезный груз может быть заключен в защитный экран, чтобы изолировать его от высокоскоростного «ветра», когда устройство ускоряется к основанию башни. Посмотрите видео эксперимента по горению в условиях микрогравитации на установке NASA Glenn Five Second Drop Facility на [1].

Жидкость физические эксперименты, а также разработка и тестирование космического оборудования также могут проводиться с использованием вышки. Иногда наземное исследование, выполняемое с помощью вышки, служит прелюдией к более амбициозному расследованию в полете; гораздо более длительные периоды невесомости можно достичь с помощью параболический -полоса взлета самолет или с космическими лабораториями на борту Космический шатл или Международная космическая станция.

Продолжительность свободное падение Производство капельной трубки зависит от длины трубки и степени ее внутреннего вакуумирования. 105-метровый капельная трубка в Центр космических полетов Маршалла при полной эвакуации производит 4,6 секунды невесомости. В капельном объекте Fallturm Bremen в Бременский университет а катапульта может использоваться, чтобы поднять эксперимент вверх, чтобы продлить невесомость с 4,74 до почти 9,3 секунды.[1][2] Отрицая физическое пространство, необходимое для начального ускорения, этот метод удваивает эффективный период невесомости. В исследовательском центре NASA Glenn Research Center есть 5-секундная башня для сброса (The Zero Gravity Facility) и 2,2-секундная башня для сброса (The 2,2 Second Drop Tower).

Большая часть эксплуатационных расходов на башню падения связана с необходимостью эвакуация капельной трубы, чтобы исключить эффект аэродинамического сопротивления. В качестве альтернативы эксперимент помещается во внешний бокс (защитный экран), для которого из-за его веса во время падения уменьшение ускорения из-за сопротивления воздуха меньше.

Историческое использование

Хотя история может быть апокрифической, Галилео обычно считается, что использовал Пизанская башня как башня для падения, чтобы продемонстрировать, что падающие тела ускоряются с одинаковой постоянной скоростью независимо от их массы.

Башни падения называются выстрел башни когда-то были полезны для изготовления свинцовый выстрел. Короткий период невесомости позволяет расплавленный вести затвердеть в квазиидеальную сферу к тому времени, когда достигнет пола башни.

Капельные трубки используются для ручная загрузка черный порошок; капля позволяет порошку осесть в гильзе, улучшая сжатие пороховых зарядов.[нужна цитата ]

Список падающих башен


Смотрите также

использованная литература

  1. ^ ФОН КАМПЕН, П., КОНЕМАНН, Т., и РАТ, Х. Дж. (2010). Бременская башня - обзор, в COSPAR, Труды 38-й научной ассамблеи COSPAR, Бремен, Германия, 15–18 июля 2010 г. с. 3587. Доступен с: http://adsabs.harvard.edu/abs/2010cosp...38.3587V [Доступ: 14 июня 2011 г.]
  2. ^ KÖNEMANN, T., VON KAMPEN, P., и RATH, H.J. (2010). Бременская башня - экспериментальная операция, COSPSAR, Труды 38-й Научной ассамблеи КОСПАР, Бремен, Германия, 15–18 июля 2010 г., том 38 Пленарного заседания КОСПАР. п. 3588. Доступен с: http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2010cosp...38.3588K&link_type=ARTICLE&db_key=AST&high= [Доступ: 14 июня 2011 г.]
  3. ^ http://www.mext.go.jp/a_menu/kaihatu/space/kaihatsushi/detail/1299905.htm [По-японски]
  4. ^ "宇宙 環境 利用". www.hastic.jp. Получено 2020-01-14.
  5. ^ Чжан, X .; Юань, л .; WU; Tian, ​​L .; ЯО, К. (2005). «Некоторые ключевые технические средства экспериментальной установки с башней падения национальной лаборатории микрогравитации (Китай) (NMLC)». Наука в Китае Серия E: Технологические науки. 48 (3): 305–316. Bibcode:2005СЧЕ..48..305З. Дои:10.1360/102004-21. S2CID  110511662.
  6. ^ Год из жизни садов Кью, 2007, стр.86, Джоанна Джексон
  7. ^ Стейнберг, Т. (2008). «Сниженные возможности испытаний на гравитацию и исследовательские возможности в новой 2,0-секундной башне Квинслендского технологического университета». Расширенные исследования материалов. 32: 21–24. Дои:10.4028 / www.scientific.net / amr.32.21. S2CID  44240229.
  8. ^ Plagens, Оуэн; Кастильо, Мартин; Стейнберг, Теодор; Онг, Тэн-Чеонг (2014). «Башня падения в Технологическом университете Квинсленда». Cosp. 40: G0.2–1–14-1. Bibcode:2014cosp ... 40E2560P.