Forniamo istruzioni per costruire e utilizzare un cannone da ping pong supersonico insieme a tecniche diagnostiche ottiche per misurare la velocità della palla e rilevare le onde d'urto. La configurazione ottica del bordo del coltello è altamente sensibile alle piccole deflessioni trasversali di un raggio laser e fornisce un mezzo per rilevare le onde d'urto associate al cannone. Per iniziare, alimenta i ricevitori fotografici e il modulo laser collegandoli a un alimentatore a corrente limitata a 15 volt e a un alimentatore laser.
Quindi, collegare i ricevitori di foto ai due canali dell'oscilloscopio utilizzando cavi BNC. Per la configurazione diagnostica ottica, posizionare il laser perpendicolarmente al cannone fabbricato con il primo raggio che attraversa le finestre acriliche all'interno del tubo e il secondo appena fuori dall'uscita del cannone. Posiziona del nastro isolante nero su metà del sensore del ricevitore fotografico, creando una configurazione di rilevamento degli urti a lama di coltello.
Per evitare il clipping, regolare la posizione del fascio sul bordo del coltello in modo che la tensione di base sia circa il 50% del massimo. Quindi, regola le impostazioni sull'oscilloscopio per raccogliere 20 milioni di punti dati. Utilizzare la manopola scala orizzontale per impostare la velocità di acquisizione dati su 500 megahertz.
Ruotare la manopola del grilletto per scattare a una tensione leggermente inferiore alla linea di base impostata acquisita dal ricevitore foto. Prima di sparare il PPC, indossare protezioni per orecchie e occhi. Inserire una pallina da ping pong nell'uscita del cannone e soffiare leggermente nell'estremità del cannone fino a quando non colpisce il raccordo a vuoto vicino all'ingresso del tubo.
Sigillare la flangia di uscita del cannone e il cappuccio acrilico usando due pezzi di nastro quadrato. Assicurarsi che il raggio laser sia centrato sul bordo del coltello, che il grilletto sia posizionato correttamente e che il contenitore di cattura sia sicuro. Accendere la pompa per vuoto per evacuare il tubo a una pressione assoluta ridotta inferiore a due Torr.
Una volta raggiunto un vuoto sufficiente, utilizzare una punta a testa larga per perforare il nastro all'ingresso. Dopo la cottura, spegnere la pompa per vuoto e rimuovere il nastro residuo dalla flangia di uscita e dal cappuccio acrilico. Per sparare il PPC supersonico, chiudere la valvola che collega il tubo del driver al compressore d'aria e riempire il serbatoio del compressore d'aria.
Soffia la palla, come dimostrato in precedenza. Dopo aver sigillato la flangia di uscita supersonica in PPC, inserire un sottile diaframma in poliestere pretagliato tra due guarnizioni in gomma e posizionarle tra il driver del cannone e le sezioni guidate. Collegare le due sezioni utilizzando quattro morsetti a camme.
Una volta ridotta la pressione nel tubo, rilasciare la pressione dal compressore d'aria nel tubo del driver, consentendo alla pressione di aumentare fino a quando il diaframma non si rompe e l'aria compressa all'interno del tubo del driver riempie il tubo guidato evacuato. Dopo l'accensione supersonica del PPC, spegnere il compressore d'aria e la pompa per vuoto. Rimuovere il diaframma e il nastro in poliestere rotti dal cannone.
L'onda d'urto propagatrice, riflessa durante tutto il processo di sparo del cannone, era rappresentata da una variazione di tensione rispetto al tempo. Un picco positivo o negativo dimostra la direzione dell'onda d'urto nel segnale e la velocità è stata calcolata attraverso la larghezza dell'impulso quadrato, prodotta dalla palla che taglia il raggio. Un microprocessore è stato utilizzato per elaborare il segnale proveniente dal raggio trasversale all'interno del tubo per calcolare e visualizzare automaticamente la velocità della palla vicino all'uscita del cannone.
Le tracce dell'oscilloscopio hanno dimostrato l'accensione a doppio canale del PPC supersonico. La traccia superiore rappresenta il raggio che attraversa l'interno del cannone, vicino all'uscita. Mentre la traccia inferiore corrisponde al raggio che attraversa il percorso della pallina da ping pong dopo essere uscito dal cannone.
Un segnale di cutoff indicava che la palla passava e ostruiva ogni trave. Il grafico del differenziale di pressione rispetto al numero di Mach ha rivelato che i diaframmi spessi 0,001 e 0,002 pollici si rompono a un differenziale di pressione sufficiente per accelerare la pallina da ping pong a velocità supersonica. La velocità della palla era costantemente maggiore di Mach 1,3 con un diaframma spesso 0,002 pollici.
Il cannone da ping pong supersonico presentato e la diagnostica ottica aumenteranno il valore del cannone, sia come dispositivo dimostrativo che come apparato per esperimenti di laboratorio successivi.
