Drop tube

För nöjesfärden, se Drop tower .

Inom fysik och materialvetenskap är ett dropptorn eller ett dropprör en struktur som används för att producera en kontrollerad period av viktlöshet för ett föremål som studeras. Krockkuddar, polystyrenpellets och magnetiska eller mekaniska bromsar används ibland för att stoppa den experimentella nyttolastens fall . I andra fall är höghastighetspåverkan med ett substrat i botten av tornet en avsiktlig del av det experimentella protokollet.

Alla sådana anläggningar är inte torn: NASA Glenns Zero Gravity Research Facility är baserad på ett vertikalt schakt som sträcker sig till 510 fot (155 m) under marknivån.

Typisk operation

En vy nerför röret av NASA Glenns 5 sekunders Zero Gravity Facility.
En vy nedför schaktet av NASA Glenns 2,2 sekunder långa falltorn. En stor (tömd) krockkudde finns i botten.

För ett typiskt materialvetenskapligt experiment laddas ett prov av materialet som studeras i toppen av droppröret, som fylls med inert gas eller evakueras för att skapa en lågtrycksmiljö. Efter önskad förbearbetning (t.ex. induktionsuppvärmning för att smälta en metallegering ) släpps provet för att falla till botten av röret . Under sin flygning eller vid sammanstötning kan provet karakteriseras med instrument som kameror och pyrometrar .

Droptorn används också ofta i förbränningsforskning . För detta arbete syre finnas närvarande och nyttolasten kan vara innesluten i en dragsköld för att isolera den från höghastighets "vind" när apparaten accelererar mot botten av tornet. Se en video av ett mikrogravitationsförbränningsexperiment i NASA Glenn Five Second Drop Facility på [1] .

Fluidfysikexperiment och utveckling och testning av rymdbaserad hårdvara kan också utföras med hjälp av ett dropptorn. Ibland fungerar den markbaserade forskningen som utförs med ett dropptorn som ett förspel till mer ambitiösa undersökningar under flygning; mycket längre perioder av viktlöshet kan uppnås med paraboliska flygplan eller med rymdbaserade laboratorier ombord på rymdfärjan eller den internationella rymdstationen .

Varaktigheten av fritt fall som produceras i ett fallrör beror på rörets längd och dess grad av intern evakuering. Det 105 meter långa fallröret vid Marshall Space Flight Center producerar 4,6 sekunders viktlöshet när det är helt evakuerat. I fallanläggningen Fallturm Bremen vid universitetet i Bremen kan en katapult användas för att kasta experimentet uppåt för att förlänga viktlösheten från 4,74 till nästan 9,3 sekunder. Genom att förneka det fysiska utrymmet som behövs för den initiala accelerationen, fördubblar denna teknik den effektiva perioden av viktlöshet. NASA Glenn Research Center har ett 5 sekunders dropptorn (The Zero Gravity Facility) och ett 2,2 sekunders dropptorn (The 2,2 Second Drop Tower).

Mycket av driftskostnaden för ett falltorn beror på behovet av evakuering av fallröret för att eliminera effekten av aerodynamiskt motstånd. Alternativt placeras experimentet inuti en yttre låda (släpskölden) för vilken, på grund av sin vikt, under dess fall reduceringen av accelerationen på grund av luftmotstånd är mindre.

Historiska användningsområden

Även om historien kan vara apokryfisk, anses Galileo populärt ha använt det lutande tornet i Pisa som ett falltorn för att visa att fallande kroppar accelererar med samma konstanta hastighet oavsett deras massa.

Släpptorn som kallas hageltorn var en gång användbara för att göra blyhagel . En kort period av viktlöshet tillåter smält bly att stelna till en nästan perfekt sfär när den når golvet i tornet.

Lista över dropptorn


Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Drop_tube&oldid=1054379871 "