JP2004198317A - Wind tunnel test system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、風洞内の試験対象物に気体を流し、この気体の流れによってこの試験対象物が受ける影響を試験する風洞試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7は、従来の風洞試験装置の側面図である。図8は、従来の風洞試験装置の試験対象物の固定方法を示す断面図である。
従来の風洞試験装置102は、図7及び図8に示すように、空気の速度に応じて地面を移動させる移動地面板104と、この移動地面板104上に車両模型101a〜101dを固定するワイヤ106,107と、車両模型101a〜101dに作用する荷重を検出するロードセル109などを備えている(例えば、非特許文献1)。風洞測定部103dは、天井103bと、固定地面103cと、ベルト104aなどから構成されている。車両模型(先頭車両)101aは、ワイヤ106,107によって固定されており、車両模型(中間車両)101cは車両模型(後尾車両)101dを貫通するワイヤ107を介してデッドウェイト108に連結されている。このような従来の風洞試験装置102では、風洞測定部103d内の車両模型101a〜101dに図中矢印方向に空気を流すとともに、図示しない駆動装置によって移動地面板104がベルト104aをこの空気の速度と同一の速度で移動させて、車両模型(中間車両)101b,101cが受ける空気抵抗などをロードセル109によって検出している。
【0003】
【非特許文献1】
井門敦志 他、「車両の空気抵抗低減のための風洞試験」、鉄道総研報告、財団法人研友社、1999年12月16日発行、第13巻、第12号、第43頁〜第46頁
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の風洞試験装置102では、図8に示すように、垂直方向に張られたワイヤ106と水平方向に張られたワイヤ107とによって車両模型101a〜101dを吊り、この車両模型101a〜101dを移動地面板104上で支持し固定している。このような従来の風洞試験装置102では、ワイヤ106,107が空気の流れを遮るためこのワイヤ106,107が空気抵抗を受けてしまう。このため、従来の風洞試験装置102では、ロードセル109が検出した荷重値からワイヤ106,107が受けた空気抵抗値を補正する必要があり補正による誤差が生ずるおそれがあった。
【0005】
この発明の課題は、試験対象物に作用する荷重を高精度に検出することができる風洞試験装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、風洞(3)内の試験対象物(1)に気体を流し、この気体の流れによってこの試験対象物が受ける影響を試験する風洞試験装置であって、前記気体の速度に応じて地面を移動させる移動地面(4)と、前記試験対象物と前記移動地面との間でこの試験対象物を支持する支持部(5)と、前記試験対象物と前記支持部との間に設置され、前記気体の流れによってこの試験対象物に作用する荷重を検出する荷重検出部(9)とを備える風洞試験装置(2)である。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1に記載の風洞試験装置において、前記支持部は、前記試験対象物が鉄道車両の模型又は実車であるときに、この鉄道車両の模型又は実車の車輪を支持するレールであり、前記荷重検出部は、前記車輪と前記レールとの間に設置されていることを特徴とする風洞試験装置である。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の風洞試験装置において、前記移動地面上に間隔をあけて前記支持部を固定する固定部材(6,7)を備えることを特徴とする風洞試験装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、この発明の実施形態に係る風洞試験装置の側面図である。図2は、この発明の実施形態に係る風洞試験装置の試験対象物の支持方法を示す側面図である。図3は、この発明の実施形態に係る風洞試験装置の支持部の固定方法を示す平面図である。図4は、この発明の実施形態に係る風洞試験装置の支持部の固定方法を示す正面図である。
試験対象物1は、模型又は実物の試験体(供試体)である。試験対象物1は、例えば、図1及び図2に示すような実際の鉄道車両を模擬(縮小)した車両模型(模擬車両)であり、車体1aとこの車体1aを支持する車輪1bとを備えている。
【0010】
風洞試験装置2は、風洞測定部3d内の試験対象物1に気体を流し、この気体の流れによってこの試験対象物1が受ける影響を試験する装置である。風洞試験装置2は、例えば、試験対象物1が受ける空気力(抗力、揚力、横力、モーメント)、圧力、試験対象物1の周辺の気流性状に及ぼす影響を測定する。風洞試験装置2は、図1〜図4に示すように風洞測定部3dと、移動地面板4と、支持部5と、固定部材6,7と、固定用治具8と、荷重検出部9などから構成されている。
【0011】
風洞3は、空気力学的な諸問題を実験的に調査するために人工的な空気の流れを作る装置である。風洞3は、一定の性状の風を人工的に送風する図示しない送風機、ダクト、整流装置及びノズルなどを備えており、ノズル3aから気体を噴出して測定部に一様な流れを作る。風洞測定部3dは、天井3bと、固定地面(床面)3cと、この固定地面3cと同一レベルのベルト4aなどから構成されており、この風洞測定部3d内には試験対象物1が設置されている。
【0012】
移動地面板4は、気体の速度に応じて地面を移動させることにより、風洞試験時に地面を模擬する装置である。地上面を速度Vで走行する車両のまわりの流れを風洞測定部3d内に実現するためには、風速Vの風とともに地面を速度Vで後方に移動させる必要がある。移動地面板4は、ベルト4aを気体の速度と同じ速度で移動させてベルト4aの表面と気体の流れとの間の相対速度をなくす。移動地面板4は、図1に示すように、地面を模擬したベルト4aと、このベルト4aを巻き掛けて図示しない駆動装置によって駆動されるプーリ4b〜4dなどを備えている。
【0013】
支持部5は、試験対象物1と移動地面板4との間でこの試験対象物1を支持する部材である。支持部5は、図2に示すように、試験対象物1が鉄道車両の模型であるときにこの鉄道車両の模型の車輪1bを支持する一対のレールである。この一対のレールは、実際の鉄道用レールを模擬した模擬レールである。支持部5は、図4に示すように断面が四角形状に形成されており、図3に示すように一対の支持部5が平行に配置されている。支持部5の内側側面には、ピアノ線5aが固定されており一対の支持部5が所定の間隔をあけてこのピアノ線5aによって互いに連結されている。支持部5の外側側面には、図3及び図4に示すように、図示しないボルトなどの固定部材によって固定用治具5bが固定されている。
【0014】
固定部材6,7は、移動地面板4上に間隔をあけて支持部5を固定する部材である。固定部材6は、図1、図2及び図4に示すように、支持部5を吊り下げて固定するために垂直方向に張られたピアノ線であり、車両模型の連結部の隙間を通過して固定用治具5bの上面に連結されている。固定部材7は、図3及び図4に示すように、支持部5を吊るために水平方向に張られたピアノ線であり、固定用治具5bの側面に連結されている。
【0015】
図5は、この発明の実施形態に係る風洞試験装置の固定用治具の側面図である。図6は、図5のVI−VI線で切断した状態を示す断面図である。
固定用治具8は、試験対象物1を支持部5に固定するための治具である。固定用治具8は、図6に示すように、外観形状が門型であり、試験対象物1の車輪1bを補強して支持部5上に固定する。固定用治具8には、車体1aの底面に固定される固定部8aと、この固定部8aの両端部から直角に屈曲した一対の脚部8bと、この一対の脚部8bの外側側面に車輪1bの内側側面が嵌合する一対の嵌合部8cと、一対の車輪1bを連結する車軸1cが貫通する貫通孔8dとが形成されている。固定用治具8は、図1及び図2に示すように、車体1aの長さ方向の両端側の車輪1bのみを補強しており、両端側以外の車輪1bは固定用治具8によって補強されておらず、車輪1bの下端が支持部5から僅かに離間して浮き上がった状態である。
【0016】
荷重検出部9は、気体の流れによって試験対象物1に作用する荷重を検出する装置である。荷重検出部9は、試験対象物1と支持部5との間に設置されており、この試験対象物1に作用する空気力(抗力、揚力、横力、モーメント)を検出可能な天秤である。荷重検出部9は、図5及び図6に示すように、車両模型の車輪1bとレールとの間に設置されており、車輪1bの下端に形成された平坦面1d及び脚部8bの下面と支持部5の上面との間に挟み込まれ固定されている。荷重検出部9には、図5に示すように、支持部5の長さ方向に沿って配線された信号線9aが接続されており、荷重検出部9は、検出結果を荷重検出信号として図示しない増幅部を通じて演算部に出力し、各荷重検出部9が検出した荷重の大きさをこの演算部が演算する。
【0017】
次に、この発明の実施形態に係る風洞試験装置の試験方法を説明する。
図1〜図6に示すように、固定部材6,7によって支持部5を吊り移動地面板4上に支持部5を固定するとともに、試験対象物1と支持部5との間に荷重検出部9を設置して、固定用治具8によって試験対象物1が支持部5上に固定される。この状態で、吹出口3aから気体を噴出させて試験対象物1に気体を流し、この気体の速度と略同一速度で移動地面板4がベルト4aを駆動する。その結果、気体の流れによって試験対象物1が抗力(空気抵抗)を受け、荷重検出部9によってこの抗力が検出される。
【0018】
この発明の実施形態に係る風洞試験装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、試験対象物1と移動地面板4との間で試験対象物1を支持部5が支持し、気体の流れによって試験対象物1に作用する荷重を検出する荷重検出部9が試験対象物1と支持部5との間に設置されている。図7及び図8に示す従来の風洞試験装置102では、車両模型101を吊るワイヤ106,107が空気の流れを遮るため、ロードセル109が検出した検出結果からこのワイヤ106,107が受ける空気抵抗を補正する必要がある。しかし、この実施形態では、試験対象物1と支持部5との間に荷重検出部9が設置されているため、支持部5が空気抵抗を受けても荷重検出部9の検出結果に影響がなく、試験対象物1を吊るスティングやワイヤなどが必要なくなる。その結果、試験対象物1が受ける空気抵抗のみを荷重検出部9によって検出することができ、検出結果に誤差がなくなって試験対象物1に作用する荷重を高精度に検出することができる。
【0019】
(2) この実施形態では、試験対象物1が鉄道車両の模型であるときに、この鉄道車両の模型の車輪1bを支持するレールが支持部5であり、この車輪1bと支持部5との間に荷重検出部9が設置されている。試験対象物1が鉄道車両である場合には、移動地面板4と同じ速度で支持部5も移動することが理想的である。しかし、レールの幅は鉄道車両の幅に比べて非常に狭いため、レールが固定されていても空気抵抗などによる影響は極めて少ないと考えられる。この実施形態では、車輪1bと支持部5との間に荷重検出部9を設置しているため、支持部5が空気抵抗を受けても荷重検出部9によって車両模型が受ける空気抵抗のみを測定することができる。
【0020】
(3) この実施形態では、移動地面板4上に間隔をあけて支持部5を固定部材6,7が固定する。その結果、試験対象物1を支持部5上に支持した状態でこの支持部5を移動地面板4上に固定することができる。特に、鉄道車両の風洞試験をする場合には、移動地面板4上に設置された支持部5は、車輪1bを支持するレールであるので、車輪底面と地面との間の距離を実際の状況に合わせた風洞試験をすることができる。
【0021】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、試験対象物1として鉄道車両の模型を例に挙げて説明したがこれに限定するものではない。例えば、ガイドウェイに支持された状態で走行する移動体や鉄道車両の実車などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、支持部5の下方に移動地面板4を設置した場合を例に挙げて説明したが、支持部5を地面に固定して一対の支持部5の内側及び外側に移動地面板4をそれぞれ設置してもよい。さらに、この実施形態では、ベルト4aを駆動する移動地面板4を例に挙げて説明したが、移動地面を板状の構造に限定するものではない。
【0022】
(2) この実施形態では、車体1aの一部の車輪1b(車体1aの長さ方向の両端側の車輪1b)と支持部5との間に荷重検出部9を設置しているが、車体1aの全ての車輪1bと支持部5との間に荷重検出部9を設置してもよい。また、この実施形態では、固定用治具8によって車輪1bと支持部5とを固定しているが、車輪1bの強度が十分である場合には固定用治具8を省略して車輪1bを支持部5に直接固定してもよい。さらに、この実施形態では、試験対象物1に空気を流す場合を例に挙げて説明したが、空気以外の気体を試験対象物1に流して風洞試験をする場合についてもこの発明を適用することができる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、試験対象物に作用する荷重を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係る風洞試験装置の側面図である。
【図2】この発明の実施形態に係る風洞試験装置の試験対象物の支持方法を示す側面図である。
【図3】この発明の実施形態に係る風洞試験装置の支持部の固定方法を示す平面図である。
【図4】この発明の実施形態に係る風洞試験装置の支持部の固定方法を示す正面図である。
【図5】この発明の実施形態に係る風洞試験装置の固定用治具の側面図である。
【図6】図5のVI−VI線で切断した状態を示す断面図である。
【図7】従来の風洞試験装置の側面図である。
【図8】従来の風洞試験装置の試験対象物の固定方法を示す断面図である。
【符号の説明】
1 試験対象物
2 風洞試験装置
3 風洞
3d 風洞測定部
4 移動地面板(移動地面)
5 支持部
6,7 固定部材
8 固定用治具
9 荷重検出部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wind tunnel test apparatus for flowing a gas through a test object in a wind tunnel and testing the influence of the gas flow on the test object.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a side view of a conventional wind tunnel test device. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method of fixing a test object in a conventional wind tunnel test device.
As shown in FIGS. 7 and 8, a conventional wind
[0003]
[Non-patent document 1]
Atsushi Imon et al., `` Wind Tunnel Test for Reducing Vehicle Air Drag '', Railway Technical Research Institute Report, Kenyusha Foundation, December 16, 1999, Volume 13, Issue 12, Pages 43 to 46 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional wind
[0005]
An object of the present invention is to provide a wind tunnel test device capable of detecting a load acting on a test object with high accuracy.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-mentioned problems by the following means.
Note that description will be given with reference numerals corresponding to the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this embodiment.
An invention according to
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the wind tunnel test apparatus according to the first aspect, when the test object is a model or an actual vehicle of a railway vehicle, the supporter supports a model of the railway vehicle or wheels of the actual vehicle. A wind tunnel test apparatus, wherein the load detector is provided between the wheel and the rail.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the wind tunnel test apparatus according to the first or second aspect, a fixing member (6, 7) for fixing the supporting portion at an interval on the moving ground is provided. Wind tunnel test equipment.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view of a wind tunnel test device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view showing a method for supporting a test object of the wind tunnel test apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing a method of fixing the support of the wind tunnel test apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a front view showing a method of fixing the support portion of the wind tunnel test device according to the embodiment of the present invention.
The
[0010]
The wind tunnel test device 2 is a device for flowing a gas to the
[0011]
The wind tunnel 3 is a device for creating an artificial air flow for experimentally investigating aerodynamic problems. The wind tunnel 3 is provided with a blower, a duct, a rectifier, a nozzle, and the like (not shown) for artificially blowing wind of a certain property, and blows gas from the
[0012]
The moving ground plate 4 is a device that simulates the ground at the time of a wind tunnel test by moving the ground according to the speed of gas. In order to realize the flow around the vehicle traveling on the ground surface at the speed V in the wind
[0013]
The
[0014]
The fixing
[0015]
FIG. 5 is a side view of a fixing jig of the wind tunnel test device according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state cut along the line VI-VI in FIG.
The fixing
[0016]
The
[0017]
Next, a test method of the wind tunnel test device according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 to 6, the
[0018]
The wind tunnel test device according to the embodiment of the present invention has the following effects.
(1) In this embodiment, the
[0019]
(2) In this embodiment, when the
[0020]
(3) In this embodiment, the fixing
[0021]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications or changes can be made as described below, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In this embodiment, a model of a railway vehicle has been described as an example of the
[0022]
(2) In this embodiment, the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the load acting on the test object can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a wind tunnel test device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a method of supporting a test object in a wind tunnel test device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a method of fixing a support portion of the wind tunnel test device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a front view showing a method of fixing a support portion of the wind tunnel test device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a side view of a fixing jig of the wind tunnel test device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state cut along a line VI-VI in FIG. 5;
FIG. 7 is a side view of a conventional wind tunnel test device.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a method of fixing a test object in a conventional wind tunnel test device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
5 Supporting
Claims (3)
前記気体の速度に応じて地面を移動させる移動地面と、
前記試験対象物と前記移動地面との間でこの試験対象物を支持する支持部と、
前記試験対象物と前記支持部との間に設置され、前記気体の流れによってこの試験対象物に作用する荷重を検出する荷重検出部と、
を備える風洞試験装置。A wind tunnel test apparatus for flowing a gas to a test object in a wind tunnel and testing an influence of the gas flow on the test object,
A moving ground for moving the ground according to the speed of the gas,
A support for supporting the test object between the test object and the moving ground,
A load detecting unit that is installed between the test object and the support unit and detects a load acting on the test object by the flow of the gas.
Wind tunnel testing equipment.
前記支持部は、前記試験対象物が鉄道車両の模型又は実車であるときに、この鉄道車両の模型又は実車の車輪を支持するレールであり、
前記荷重検出部は、前記車輪と前記レールとの間に設置されていること、
を特徴とする風洞試験装置。The wind tunnel test device according to claim 1,
The support portion is a rail that supports wheels of the model or actual vehicle of the railway vehicle when the test object is a model or actual vehicle of a railway vehicle,
The load detector is provided between the wheel and the rail,
Wind tunnel test equipment characterized by the following.
前記移動地面上に間隔をあけて前記支持部を固定する固定部材を備えること、
を特徴とする風洞試験装置。The wind tunnel test device according to claim 1 or 2,
A fixing member for fixing the supporting portion at an interval on the moving ground,
Wind tunnel test equipment characterized by the following.
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