В физике и науках о материалах , А падение башня или падение трубка представляет собой структуру , используемая для получения контролируемого периода невесомости для объекта исследования. Иногда используются подушки безопасности, гранулы полистирола и магнитные или механические тормоза, чтобы остановить падение экспериментального груза . В других случаях высокоскоростной удар о субстрат в нижней части башни является преднамеренной частью экспериментального протокола.
Не все такие объекты являются башни - NASA Glenn «s Zero Gravity Research Facility основан на вертикальном валу, простираясь до 510 футов (155 м) ниже уровня земли.
Типовая операция [ править ]
Для типичного материаловедческого эксперимента образец исследуемого материала загружается в верхнюю часть капельной трубки, которая заполняется инертным газом или откачивается для создания среды с низким давлением. После любой желаемой предварительной обработки (например, индукционного нагрева для плавления металлического сплава ) образец отпускается и падает на дно трубы. Во время полета или при ударе образец можно охарактеризовать с помощью таких инструментов, как камеры и пирометры .
Капельные башни также обычно используются в исследованиях горения . Для этой работы должен присутствовать кислород , и полезный груз может быть заключен в защитный экран, чтобы изолировать его от высокоскоростного «ветра», когда аппарат ускоряется к основанию башни. Посмотрите видео эксперимента по горению в условиях микрогравитации на установке NASA Glenn Five Second Drop Facility по адресу [1] .
Эксперименты по физике жидкостей, 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 могут быть достигнуты с помощью самолетов с параболической траекторией полета или с помощью космических лабораторий на борту космического челнока или Международной космической станции .
Продолжительность свободного падения, производимого в капельной трубке, зависит от длины трубки и степени ее внутреннего вакуумирования. 105-метровая опускная труба в Центре космических полетов им. Маршалла обеспечивает 4,6 секунды невесомости при полной эвакуации. В раскрывающемся объекте Fallturm Bremen в университете Бремена катапульта может быть использована , чтобы бросить эксперимент вверх , чтобы продлить невесомость от 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 (2,2-секундная башня для сброса).
Большая часть эксплуатационных расходов на опускную вышку связана с необходимостью вакуумирования опускной трубы для устранения эффекта 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 [ править ]
Хотя эта история может быть апокрифической, широко распространено мнение, что Галилей использовал Пизанскую башню в качестве башни для падения, чтобы продемонстрировать, что падающие тела ускоряются с одинаковой постоянной скоростью независимо от их массы.
Башни падения, называемые башнями дроби, когда-то использовались для изготовления свинцовой дроби . Короткий период невесомости позволяет расплавленному свинцу затвердеть в квазиидеальную сферу к тому времени, когда он достигнет пола башни.
Капельные трубки используются для ручной загрузки черного пороха ; капля позволяет порошку оседать в гильзе, улучшая сжатие пороховых зарядов. [ необходима цитата ]
Список падающих башен [ править ]
- Вакуумно-динамический стенд в Государственном ракетном центре имени академика В.П. Макеева.
- Исследовательский центр NASA Glenn Research Centre 2.2 Second Drop Tower
- Научно-исследовательский центр NASA Glenn Research Facility
- Лаборатория микрогравитации Японии (MGLAB) (закрыта в июне 2010 г.) [3]
- HASTIC 50m Drop Tower, Саппоро [4]
- Fallturm Bremen
- Падающая башня Applied Dynamics Laboratories для вращающегося космического корабля
- Экспериментальная капельная трубка металлургического факультета Гренобля.
- Центр космических полетов имени Маршалла НАСА в настоящее время законсервирован
- Dryden Drop Tower, Портлендский государственный университет, Масихский колледж инженерии и информатики
- Национальная лаборатория микрогравитации (Китай) [5]
- Пагода в Королевском ботаническом саду Кью использовалась во время Второй мировой войны в качестве башни для испытания конструкций бомб. [6]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме " Башни падения" . |
- Башня технологического университета Квинсленда , Брисбен (закрыта в 2014 г.) [7] [8]
См. Также [ править ]
- Исследовательский центр Гленна
- Центр космических полетов Маршалла
- Магнитная левитация
- Микрогравитационная среда
- Выстрел башни
- Невесомость
Ссылки [ править ]
- ^ VON KAMPEN П., KÖNEMANN Т., и RATH, HJ (2010). Бременская башня - обзор, в COSPAR, Труды 38-й научной ассамблеи COSPAR, Бремен, Германия, 15–18 июля 2010 г. с. 3587. Доступно по адресу: http://adsabs.harvard.edu/abs/2010cosp...38.3587V [дата обращения: 14 июня 2011 г.]
- ^ KÖNEMANN Т., VON KAMPEN П., RATH, HJ (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. Доступно по адресу: http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-data_query?bibcode=2010cosp...38.3588K&link_type=ARTICLE&db_key=AST&high= [дата обращения: 14 июня 2011 г.]
- ^ http://www.mext.go.jp/a_menu/kaihatu/space/kaihatsushi/detail/1299905.htm [на японском языке]
- ^ "宇宙 環境 利用" . www.hastic.jp . Проверено 14 января 2020 .
- ^ 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 : 2005ScChE..48..305Z . DOI : 10.1360 / 102004-21 . S2CID 110511662 .
- ^ Год в жизни Kew Gardens , 2007, pg86, Джоанна Джексон
- Перейти ↑ Steinberg, T. (2008). «Ограниченные возможности испытаний и исследований в области гравитации в новой 2,0-секундной башне Квинслендского технологического университета» . Перспективные исследования материалов . 32 : 21–24. DOI : 10,4028 / www.scientific.net / amr.32.21 . S2CID 44240229 .
- ^ Плагенс, Оуэн; Кастильо, Мартин; Стейнберг, Теодор; Онг, Тэн-Чеонг (2014). «Средство Drop Tower в Технологическом университете Квинсленда». Cosp . 40 : G0.2–1–14-1. Bibcode : 2014cosp ... 40E2560P .
