JP2001255246A

JP2001255246A - 遠心力実験装置

Info

Publication number: JP2001255246A
Application number: JP2000063228A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nakajima; 淳一中島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2001-09-21
Anticipated expiration: 2020-03-08
Also published as: JP3611294B2

Abstract

(57)【要約】【課題】蓋の開口度合いの適正化。【解決手段】回転器械部分１と、回転器械部分１が回転
する領域である周域を覆う防護壁７とから形成されてい
る。回転器械部分１は、回転軸２と、回転軸２に結合す
る回転腕３と、回転腕３の径方向に外側に揺動自在に遠
心力と重力を受けて吊り下げられるバケット４とを備え
る。防護壁７は、その周域より鉛直方向に上方に配置さ
れる蓋８を備え、蓋８の最小内径と回転軸の回転軸心線
との間の距離がｒで表され、回転器械部分１の回転時の
最大外径と回転軸心線との間の距離がＲ１で表され、回
転器械部分１の静止時の最大外径と回転軸心線との間の
距離がＲ２で表され、条件：Ｒ２＜ｒ＜Ｒ１、又は、Ｒ
２＝ｒ＜Ｒ１が満たされている。このような関係によれ
ば、開口の利用性が高く、且つ、飛散を効果的に防止す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心力実験装置に
関し、特に、開放型であるがより安全に設計される蓋を
備えた遠心力実験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤の物理的性質を実験室系で知るため
に、擬似的に大きい重力を発生させる遠心力実験装置が
用いられる。地盤模型等が、回転するバケットに搭載さ
れる。遠心力実験装置は、図１１と図１２に示されるよ
うに、回転器械１０１と防護壁１０２とから構成されて
いる。回転器械１０１は、回転軸１０３と、回転軸１０
３に結合して回転軸１０３と同体に回転する回転腕１０
４と、回転腕１０４の両外側端部に揺動自在に支持され
るバケット１０５を備えている。安全のために設けられ
る防護壁１０２は、床壁１０６と円筒状外周壁１０７と
を備えている。図１２に示される地下型防護壁１０２
は、ピットと呼ばれる地盤構成体そのものである。この
ような外周壁はコンクリートで形成されるが、ピットも
コンクリートでその地盤内周域が補強されている。防護
壁は、地上形式のもの、地下形式（ピット形式）のも
の、蓋がないもの、蓋があるもの、これらの自由な組合
せによるもの（ピット形成で蓋がないものなど）が多様
に提供されている。

【０００３】図１１に示される防護壁は天井壁を有して
いないが、図１２に示される防護壁は円板状の天井壁１
０８を備えている。天井壁１０８は、図１３に示される
ように、部分的に開口された開口を１０９を有し、その
開口１０９から地盤模型のような実験対象の載荷物体１
１１が防護壁内に搬入され、バケット１０５に載荷され
る。開口１０９がより外側よりに設けられている場合に
は、径方向で求心方向に載荷物体１１１をバケットに搭
載することができる搬入経路が存在する。開口１０９が
外側よりに設けられていない場合には、載荷物体１１１
をバケットに搭載することができる搬入経路は円周方向
にしか存在しない。

【０００４】遠心実験装置に用いられる器械部分、搭載
物（載荷物）が設置場所周辺に万一に飛散しても危険が
なくて回転の状況を観察する必要があったり、その実験
中に爆薬を用いる必要がある場合には（例示：搭載され
る地盤模型の表面で小型爆薬を爆発させてクレータの発
生状況を見るような場合）、蓋がない開放型が選定され
る。回転による危険性が小さくピット径が大きいような
場合にも、経済的理由により開放型が選定される。

【０００５】開口の広狭や蓋の有無による多様性には、
下記するように一長一短がある。（１）遠心力実験に用いられる回転器械装置は、回転エ
ネルギーを持っていて、破損・脱落したものが概ね接線
方向に飛散し、まず防護壁に当たり、その向きを変え、
再び防護壁に当たって跳びはねを繰り返しつつ回転し、
次第にその回転速度を失うとともに遠心力効果がなくな
ってついには下方に向いて床壁上に落下する。しかし、
多少とも回転軸方向の速度成分を持っているので、一部
は飛散し防護壁からの跳ね返りを繰り返すうちに、防護
壁の上方から飛び出す恐れがある。（２）蓋がある場合、経済的に不利である。特に、ピッ
ト径が大きい場合などに、内側に柱を立てることができ
ないので、蓋自身の強度が必要になって設備コストがよ
り高くなる。（３）蓋がある場合、蓋に搬入口を設けたり、内部観察
用の開口部などが必要になってコストがより高くなる。（４）蓋がある場合、その面積が大きいので、内部の圧
力が高くなると、強度上不利になる。（５）蓋がある場合、防護壁内の作業性が悪い。天井ク
レーン等があっても、限られた場所でしか利用できな
い。（６）蓋がある場合、遠心力実験に用いられる装置を据
え付ける前に蓋をすると、その据え付けができないか、
又は、据え付けに手間取ることになる。（７）蓋がない場合、回転体の破壊や脱落によって、外
部に飛散する恐れがある。蓋がない場合、回転物からの
飛散に対する安全性が低下して、設置場所周辺の安全対
策が必要になる。具体的には、周辺に広いスペースをと
ったり、強固な建屋で覆ったりすることになって不経済
である。また、その飛散を押さえることができない。（８）蓋がない場合、搭載物や遠心力実験に用いられる
装置からどうしても微細なもの、土砂、油、グリース、
ボルトやナットが防護壁から飛散して、危険であり、建
屋内の汚損の原因になる。（９）蓋がない場合、蓋の上を備品、保管や作業スペー
スとして利用できない。

【０００６】蓋の有無には、このように一長一短があ
る。蓋の開口度合いの適正化が望まれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、蓋の
開口度合いが適正化され得る遠心力実験装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。

【０００９】本発明による遠心力実験装置は、回転器械
部分（１）と、回転器械部分（１）が回転する領域であ
る周域を覆う防護壁（５）とを含み、回転器械部分
（１）は、回転軸（２）と、回転軸（２）に結合する回
転腕（３）と、回転腕（３）の径方向に外側に揺動自在
に遠心力と重力を受けて吊り下げられるバケット（４）
とを備え、防護壁（５）は、その周域より鉛直方向に上
方に配置される蓋（８）を備え、蓋（８）の最小内径と
回転軸の回転軸心線との間の距離がｒで表され、回転器
械部分（１）の回転時の最大外径と回転軸心線との間の
距離がＲ１で表され、回転器械部分（１）の静止時の最
大外径と回転軸心線との間の距離がＲ２で表され、下記
条件：Ｒ２＜ｒ＜Ｒ１、又は、Ｒ２＝ｒ＜Ｒ１が満たさ
れている。

【００１０】このような関係によれば、開口の利用性が
高く、且つ、飛散を効果的に防止することができる。

【００１１】環状のＬ型鋼で形成されている蓋（８）
は、その取り付けが容易である。蓋の下側面は、内側が
より高い位置にある斜面（１１）に形成されていること
が好ましい。飛散する物体の外部への飛散を効果的に防
止することができる。バケット（４）に載荷される載荷
物体（Ｍ）が静止中のバケット（４）の側に吊り降ろさ
れる際の載荷物体（Ｍ）の半径方向の最大幅がＷで表さ
れ、条件：Ｒ２＋Ｗ＜ｒが更に満たされていることがよ
り効果的である。この条件が満たされていれば、載荷物
体（Ｍ）が回転的に吊り降ろされても余裕を持ってバケ
ット（４）に載荷物体（Ｍ）を搭載することができる。

【００１２】バケット（４）は、回転軸心線に関して軸
対称に２つが配置され、この場合、２・Ｒ２＜２・ｒ＜
２・Ｒ１、又は、２・Ｒ２＝２・ｒ＜２・Ｒ１である。

【００１３】

【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
遠心力実験装置の実施の形態は、回転器械装置が防護壁
とともに設けられている。その回転器械１は、図１に示
されるように、回転軸２と、回転軸２に結合して回転軸
２と同体に回転する回転腕３と、回転腕３の両外側端部
に揺動自在に支持されるバケット４を備えている。回転
軸は、強固な軸受装置に支持されている。片側にしかバ
ケットがないタイプの回転器械装置も、知られている。

【００１４】安全のために設けられる防護壁５は、床壁
６と円筒状の外周壁７とを備えている。床壁６は、地面
上に支持されている。床壁６と外周壁７は、コンクリー
ト（鉄筋入り）で製作されている。天井壁７に一体に庇
状に、天井壁としての蓋８がコンクリートで形成されて
いる。蓋８は、環状・リング状に形成されている。蓋８
は、開口９を有している。蓋８の最小内径は、開口９の
最小半径としてｒで示されている。開口の断面形状は、
円に限られず、多角形、楕円であることができる。開口
の断面形状が円であれば、蓋８の最小直径は２ｒであ
る。

【００１５】図１は、回転軸１が概ね最高角速度で回転
してバケット４が振り上がって概ね水平向きになった回
転状態を示している。図２は、回転軸１が静止してバケ
ット４が回転腕３から垂れ下がって鉛直向きになって吊
り下げられている静止状態を示している。図３は、回転
状態の回転器械１の最大直径を示している。その最大直
径は、２Ｒ１で示されている。図４は、静止状態の回転
器械１の最大直径を示している。その最大直径は、２Ｒ
２で示されている。この場合、最大直径２Ｒ１，２Ｒ２
はバケット４に関する最大直径に一致している。回転器
械は多様であり、静止時には最大直径を持つ機械部分は
バケットに限られない。

【００１６】このようなｒとＲ１とＲ２との間には、次
式の関係が与えられている。Ｒ２＜ｒ＜Ｒ１、又は、Ｒ２＝ｒ＜Ｒ１・・・（１）このような関係があれば、回転時にはバケット４は概ね
蓋８で覆われており安全であり、図２に示されるよう
に、載荷物体Ｍの搬入とバケット４への載荷には、支障
がない。

【００１７】図５は、本発明による遠心力実験装置の実
施の他の形態を示している。図５に示される蓋８は、図
１に示される既述の蓋８と、その下面の形状の点で異な
っている。この蓋８は、それの下側面は、内側がより高
い位置にある斜面１１に形成されている。蓋８の下側面
が連続面として形成されている場合には、斜面１１は円
錐面に一致している。蓋８は、図１のものも図５のもの
も、完全にソリッドである必要はなく、網の目状、多穴
状に形成され得て、鋼製網が用いられ得る。

【００１８】図６は、本発明による遠心力実験装置の実
施の更に他の形態を示している。図６に示される防護壁
７は、図５に示される既述の外周壁７と同様に、地盤中
に埋められて形成されている。このような外周壁７は、
ピットといわれる。図５と図６に示される蓋８は、地面
ＧＳよりやや高く盛り上がって外周壁７と一体に形成さ
れている。

【００１９】図７と図８は、本発明による遠心力実験装
置の実施の更に他の形態を示している。図７は回転時を
示し、図８は静止時を示している。これらの図で、ｒ、
Ｒ１、Ｒ２は、既述のそれらの定義により規定されてい
る。式（１）の関係は変わらないが、図７のｒは図１，
５，６のｒよりも大きい。この実施の形態では、載荷物
体Ｍがより大径側のルートで外周壁７の中へ搬入され、
図１０に示されるように、その載荷物体Ｍは１半径上で
外側から内側に向かうルートでバケット４の中に搭載・
載荷され得る。この実施の形態では、搬入性・搬出性が
よい。搬入物の半径方向幅（最大）がＷで表され、下記
条件：Ｒ２＋Ｗ＜ｒが満たされれば、搬入ルートが拡大
する。

【００２０】図９は、本発明による遠心力実験装置の実
施の更に他の形態を示している。この実施の形態の蓋８
には、リング状の鋼製Ｌ型アングル材が用いられてい
る。蓋８は、回転器械室内で飛散する飛散物体の外部へ
の飛散を防止し、且つ、地面ＧＳ上の物体が回転器械室
に侵入することを防止している。鋼製アングル材は、外
周壁７に取り付け易く、且つ、取り外し易い。

【００２１】本発明による遠心力実験装置は、実施の形
態に示されるように、下記作用・効果がある。（１）回転体から飛散したものの大部分は、接線方向に
飛散し、垂直上方への速度成分は回転面（水平面）内の
速度成分に比べて小さいので、万一防護壁から飛び出そ
うとするものも、環状鍔部の蓋に衝突した後に防護壁に
向かって跳ね返る。（２）全面蓋と比較して防護壁上部付近だけに設けられ
ているの蓋は、質量が小さくて自重が小さいので、強度
上も小さくてよく、コストが低減される。（３）ｒ＞Ｒ２であるから、回転器械全体の開口部から
そのまま搬入することができ、据え付けも容易である。（４）ｒ＞Ｒ２であるから、内部の爆発等による圧力変
動を開放することができる。（５）ｒ＞Ｒ２であるから、回転器械の状況を外部から
確認することができる。運転状況に異常がないか、回転
体の運転準備ができているかどうか、異音がしていない
かどうか、内部に人がいるかどうかの確認が容易であ
る。万一中に人がいる場合、声を出せば聞こえることは
安全対策上無視してはならない重要な点である。（６）Ｒ１＞ｒであるから、回転器械の最外周と防護壁
の隙間から飛散して外部に飛び出すことを防止すること
ができる。（７）安全を重視しなければならない装置では、図１に
示されるように、できるだけ、開口を小さく設定し、回
転体の搭載物を見たい時は、図７に示されるように、開
口を大きくすればよい。（８）上方の開口が広くて搭載物の搭載作業が容易であ
る。（９）遠心機が静止しているときには、環状蓋の上部を
通路として用いることができ、スペースを有効に使用す
ることができる。（１０）図９に示されるように、通常の防護壁に後から
追加工事により蓋を容易に取り付けることができる。（１１）防護壁の安全性が高くなるので、周辺の緩衝ス
ペースを小さくすることができる。（１２）遠心機の能力アップの改造を実行するとき、防
護壁を壊して作り直す必要がない。（１３）追設工事が容易でありコストが低く、工事期間
が短く、メインテナンスが容易であり、実用性が高い工
法が提供され得る。

【００２２】

【発明の効果】本発明による遠心力実験装置は、蓋の開
口の度合いが適正であり安全性を確保した上で開口の利
用性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による遠心力実験装置の実施の
形態を示す断面図である。

【図２】図２は、本発明による遠心力実験装置の実施の
他の形態を示す断面図である。

【図３】図３は、本発明による遠心力実験装置の実施の
更に他の形態を示す平面図である。

【図４】図４は、本発明による遠心力実験装置の実施の
更に他の形態を示す平面図である。

【図５】図５は、本発明による遠心力実験装置の実施の
更に他の形態を示す断面図である。

【図６】図６は、本発明による遠心力実験装置の実施の
更に他の形態を示す断面図である。

【図７】図７は、本発明による遠心力実験装置の実施の
他の形態を示す断面図である。

【図８】図８は、本発明による遠心力実験装置の実施の
更に他の形態を示す断面図である。

【図９】図９は、本発明による遠心力実験装置の実施の
更に他の形態を示す断面図である。

【図１０】図１０は、本発明による遠心力実験装置の実
施の更に他の形態を示す断面図である。

【図１１】図１１は、公知装置を示す断面図である。

【図１２】図１２は、他の公知装置を示す断面図であ
る。

【図１３】図１３は、更に他の公知装置を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…回転器械部分２…回転軸３…回転腕４…バケット５…防護壁８…蓋９…開口１１…斜面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転器械部分と、前記回転器械部分が回転する領域である周域を覆う防護
壁とを含み、前記回転器械部分は、回転軸と、前記回転軸に結合する回転腕と、前記回転腕の径方向に外側に揺動自在に遠心力と重力を
受けて吊り下げられるバケットとを備え、前記防護壁は、前記周域より鉛直方向に上方に配置され
る蓋を備え、前記蓋の最小内径と前記回転軸の回転軸心線との間の距
離がｒで表され、前記回転器械部分の回転時の最大外径と前記回転軸心線
との間の距離がＲ１で表され、前記回転器械部分の静止時の最大外径と前記回転軸心線
との間の距離がＲ２で表され、下記条件：Ｒ２＜ｒ＜Ｒ
１、又は、Ｒ２＝ｒ＜Ｒ１が満たされている遠心力実験
装置。
【請求項２】請求項１において、前記蓋は、環状のＬ型鋼で形成されている遠心力実験装
置。
【請求項３】請求項１において、前記蓋の下側面は、内側が外側より高い位置にある斜面
に形成されている遠心力実験装置。
【請求項４】請求項１において、前記バケットに載荷される載荷物体が静止中の前記バケ
ットの側に吊り降ろされる際の前記載荷物体の半径方向
の最大幅がＷで表され、下記条件：Ｒ２＋Ｗ＜ｒが更に満たされている遠心力実験装置。
【請求項５】請求項４において、前記バケットは、前記回転軸心線に関して軸対称に２つ
が配置され、下記条件：２・Ｒ２＜２・ｒ＜２・Ｒ１、又は、２・Ｒ
２＝２・ｒ＜２・Ｒ１が更に満たされている遠心力実験
装置。