JP2005308423A - 模型・天秤支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速風洞試験に供される模型及び風洞天秤の両者を、模型の姿勢に影響されることなく、即時に衝撃波から防護できるようにする。
【解決手段】風洞内で模型２を支持するアーム１ｂに近接配設された軸棒４に回転自在に防護シェル３を支持し、高速風洞試験の開始前に電動モータ７を作動させて防護シェル３を模型２の上流に回転移動し防護シェル３のシェル部材３ａ，３ｂを展開状態にしておき、試験開始時の衝撃波から模型２を防護する。そして、一定時間経過後に、電動モータ７を作動させて防護シェル３のシェル部材３ａ，３ｂを回転移動させ、これらを重ね合わせた状態で格納ボックス５に収納し、風洞天秤による通常の計測を開始する。緊急停止時には模型２を移動させずに直ちに電動モータ７を作動させて防護シェル３を模型２の上流に展開する。
【選択図】図１

Description

本発明は、衝撃波が不可避的に発生する高速風洞試験で用いられる模型・天秤支持装置に関するものである。

高速風洞試験において試験開始時や終了時のある一定時間に、或いは緊急停止時に衝撃波が風洞内を駆け抜ける。例えば試験開始時に、仕切り弁などで仕切られている高圧タンクを開いて風洞内の計測部にエア流体を導入した時に衝撃波が生ずるが、かかる衝撃波は、キンク等により発生する衝撃波に比較して大きなエネルギーを有しており、模型や風洞天秤を損傷させる場合がある。そのため、従来から、例えば図３に示すような模型・天秤支持装置１００が用いられている。かかる天秤支持装置１００は、当該装置１００により支持された模型１０１及び当該模型１０１に内挿される風洞天秤（図示せず）の前方に防護カバー１０２が設けられ、この防護カバー１０２により同図中のＢ矢視方向からの衝撃波が当該模型１０１に及ぶのを防止するようにしたもので、かかる防護カバー１０２は、上防護カバー１０２ａ及び下防護カバー１０２ｂで構成され、これら防護カバー１０２ａ，１０２ｂは、風洞１０３の上面壁１０３ａ及び下面壁１０３ｂから当該模型１０１の前方に移動可能なように配設され、当該模型１０１の前方に移動して両者が当接したときに、図３（Ａ）に示すような側断面視略おわん型形状（Ｂ方向から見れば円形状（図３（Ｂ）参照））が形成されるようにしたものである。
しかし、上記装置１００においては、例えば緊急停止時に模型１０１が図３（Ａ）の破線で示すような姿勢をしていた場合、防護カバー１０２によって衝撃波から模型１０１を防護するためには、模型１０１を図３（Ａ）の実線で示すような水平姿勢に戻してから防護カバー１０２を動作させなければならず、このため緊急時にも拘わらず時間を要し、結果的に模型１０１等を損傷に至らしめる不具合がある。

これを改善するために、衝撃波が加わる時にはストッパ・リングを供試模型の後端にはめ込んで供試模型を固定し、衝撃波が加わらない通常の計測時にはストッパ・リングをワイヤで引き抜くようにした装置（例えば、特許文献１）、また、衝撃波が加わる時にはステイングに取り付けられた風船を膨張させて供試模型を固定し、衝撃波が加わらない通常の計測時には風船を収縮させるようにした装置（例えば、特許文献２）、また、衝撃波が加わる時にはアウター・ステイングを前方にスライドさせて供試模型を固定し、衝撃波が加わらない通常の計測時にはアウター・ステイングを後方にスライドさせるようにした装置（例えば、特許文献３）が提案されている。
しかしながら、これらいずれの装置も、風洞天秤に加わる衝撃波の負荷を軽減させるには十分でなく、風洞天秤の強度を上げるために当該風洞天秤の容量を大きくする必要があるとともに、衝撃波が供試模型にダイレクトに加わる構造となっているために、風洞天秤のみならず供試模型も損傷を受ける不具合がある。
特開昭６４−５７１３８（第２頁、第１，２図） 特開平１−２９９４３５（第２頁、第２，３図） 特開平３−６７１４４（第２頁、第１，２図）

解決しようとする問題点は、高速風洞試験に供される模型及び風洞天秤の両者を、風洞天秤の容量を大きくすることなく計測精度を維持したまま、模型の姿勢に影響されることなく衝撃波から防護できるようにして緊急停止時に対応できるようにする点である。

本発明の請求項１に係る模型・天秤支持装置は、高速風洞試験に供される模型及び該模型に内挿される風洞天秤を支持する装置であり、前記模型及び天秤を支持し該模型とともに移動してその姿勢を変化させる支持部材に防護シェルを回転自在に支持し、回転して当該模型の上流に展開し、回転して当該模型の下流に移動するようにしたものである。このように模型・天秤支持装置自体に防護シェルを支持させ、この防護シェルを模型の上流に移動して展開させることにより、高速風洞試験に供される模型及び風洞天秤の両者を衝撃波から防護でき、風洞天秤の容量を大きくすることなく計測精度を維持できる。また、模型・天秤支持装置自体に防護シェルを支持させたことにより、防護シェルが模型・天秤支持装置の角度変化、即ち模型の姿勢に同期して傾くために、模型の姿勢に影響されることなく上述した緊急停止時にも即対応可能になる。

本発明の請求項２に係る模型・天秤支持装置は、前記防護シェルを、前記模型の中心線を対称軸とする一対の平面視三角形状のシェル部材で構成する一方、当該各防護シェルの格納ボックスを、前記中心線に平行な第１枠体と、当該第１枠体に対し所定角度をなす第２枠体と、前記第１枠体と第２枠体とを連結する第３枠体とで下流ほど拡幅する平面視三角形状をなす部材で構成し、前記防護シェルを回転移動可能に支持し、当該防護シェルが収納される前記格納ボックスを、前記防護シェルの回転軸の下流に取り付けたもので、未使用時の防護シェルは格納ボックスに収納されるようにするとともに、格納ボックスの外形をエア流体の流れを乱さない形状にしたものである。

本発明の請求項３に係る模型・天秤支持装置は、前記防護シェルが、当該装置に回転移動可能に支持された複数個のシェル部材で構成され、これら各シェル部材が前記回転方向で互いに重合可能に支持されるようにしたもので、防護シェルの使用時には模型の前方に移動して展開する一方、未使用時には防護シェルを構成する各部材が重なり合って、例えば請求項２のような格納ボックスに収納される。

本発明の模型・天秤支持装置は、装置自体に支持された防護シェルを模型の前方に移動可能にさせために、高速風洞試験に供される模型及び風洞天秤の両者を衝撃波から防護できるとともに、風洞天秤の容量を大きくすることなく計測精度を維持できる利点に加え、防護シェルが模型・天秤支持装置の角度変化、即ち模型の姿勢に同期して傾くために、模型の姿勢に影響されることなく緊急停止時にも即対応可能になり模型等の損傷を免れる利点がある。

本発明の実施形態に係る模型・天秤支持装置を図１，２を参照して説明する。
本模型・天秤支持装置１は、図１に示すように、高速風洞試験に供される模型２及びこの模型２に内挿される風洞天秤（図示せず）を、風洞内の計測部Ｓのところに当該装置１のステイング（支持部材）１ａの先端部で支持し、模型２（及び風洞天秤）の防護シェル３を、同図（Ｂ）中の矢印Ａ方向に流れるエアの高速流に対面する当該模型２の上流に移動可能なように下記軸棒４に回転移動可能に支持している。ところで、ステイング１ａの後端部は本装置１のアーム（支持部材）１ｂに支持される一方、このアーム１ｂは角度変化可能なように本装置１に支持されており、アーム１ｂと模型２と一体的に角度が変化して、当該模型２の姿勢を変化させることが可能なように本装置１に支持されている。
防護シェル３は、本実施の形態では、図１（Ａ）に示すような模型２の中心線Ｃ−Ｃを対称軸とする一対の平面視三角形状の薄厚なシェル部材３ａ及び一対の平面視三角形状の薄厚なシェル部材３ｂの２個（複数個）で構成され、これらシェル部材３ａ，３ｂは、側面方向から見ると、図１（Ｂ）に示すような略Ｖ字状に湾曲された形状をなしているが、シェル部材３ａの湾曲形状は、シェル部材３ｂのそれに比べて、いくらか大き目に形成されている。但し、図１（Ａ）では、中心線Ｃ−Ｃに対し両側に配設されるシェル部材３ａ，３ｂのうちの片側のみが描かれている。

そして、これらシェル部材３ａ，３ｂは、本実施の形態では、平面視三角形状の頂点のうちの頂点３ａ_１，３ｂ_１位置で、上記アーム１ｂに近接配設され中心線Ｃ−Ｃに直交した軸棒（回転軸）４でそれぞれ回転移動可能に支持され（この頂点３ａ_１，３ｂ_１位置は、側面視略Ｖ字形状の開口側に位置する当該シェル部材３ａ，３ｂの端部である（図１（Ｂ）参照））、しかも、これらの回転方向でシェル部材３ａ，３ｂ同士が重なり合うことができるように支持されている。そして、シェル部材３ａ，３ｂは、その使用時には図１（Ａ）のように模型２の上流に回転移動して展開し、当該模型２の前部及び翼部を遮る態様となる（本実施の形態では、模型２の前部及び翼部を遮る態様となるためにはシェル部材３ａ，３ｂが必要となる）一方、未使用時には互いに重なり合って、後述する格納ボックス５に収納されるようになっている。
ところで、シェル部材３ａ，３ｂは、本実施の形態では、上流に展開されたときに最も内側になるシェル部材３ａが駆動され、シェル部材３ｂはシェル部材３ａに引きずられて移動するようにされ、平面視三角形状の辺のうちの一辺３ａ_２，３ｂ_２は、防護シェル３が模型２の上流に回転移動して展開したときに、平面への投影方向では重なり合うように展開され、また、シェル部材３ａの、平面視三角形状の頂点のうちの頂点３ａ_３が、中心線Ｃ−Ｃ上に来るように展開される（図１（Ａ）参照）。

格納ボックス５は、中心線Ｃ−Ｃに対し両側に配設されるシェル部材３ａ，３ｂに対応してそれぞれ設けられており、本実施の形態に係る各格納ボックス５は、上記中心線Ｃ−Ｃに平行な第１枠体５ａと、この第１枠体５ａに対し所定角度をなす第２枠体５ｂと、第１枠体５ａと第２枠体５ｂとを連結する第３枠体５ｃとで平面視三角形状をなす、中空の三角柱状部材でそれぞれ構成され、第１枠体５ａと第２枠体５ｂとの交叉位置（上記軸棒４の配設位置、及びシェル部材３ａ，３ｂの頂点３ａ_１，３ｂ_１位置でもある）を起点とする後方に、当該格納ボックス５の第１枠体５ａを介して上記アーム１ｂにそれぞれ取り付けられている。そして、この三角柱状部材の、第２枠体５ｂを含む側面の略中央に、シェル部材３ａ，３ｂが挿通可能な溝幅で略Ｖ字状の切欠き溝６が設けられており、かかる切欠き溝６を挿通した未使用時のシェル部材３ａ，３ｂは、この三角柱状部材内では重なり合う態様で収納される。尚、格納ボックス５の、切欠き溝６が設けられた側面は、模型２より下流にあり衝撃波の影響が及ばないので、当該切欠き溝６が開口していても問題はない。

また、これら格納ボックス５の外形を、エア流体の流れを乱さないようにすべく上記平面視三角形状で形成しており、とりわけ、かかる平面視三角形状の第１枠体５ａと第２枠体５ｂとの上記交叉位置での上記所定角度は、シェル部材３ａ，３ｂの、上記頂点３ａ_１，３ｂ_１位置における平面視三角形状の頂角を考慮したものとなっているが、可能な限り小さく設定することが好ましい。したがって、模型が大型で、シェル部材３ａ，３ｂの上記頂角が小さい場合、このような大型模型を防護するためには、シェル部材３ａ，３ｂに新たなシェル部材を複数個加えて防護シェルを構成する必要があることは言うまでもない。

ところで、各格納ボックス５内の、上記軸棒４の配設位置近傍には、電動モータ７が歯車列（図示せず）を介してシェル部材３ａ，３ｂに連結されており、これにより、シェル部材３ａ，３ｂが回転移動できるようになっている。
また、各格納ボックス５の、第２枠体５ｂを含む側面の上部後方寄りのところに、防護シェル３の誤動作防止のためのストッパー８が取り付けられており、これにより、例えば模型２や風洞天秤などの点検修理中に防護シェル３が誤動作する事態を防止できる。

次に、本模型・天秤支持装置１の動作を図１，２を参照して説明する。
高速風洞試験が行われないときは、防護シェル３は格納ボックス５に収納されストッパー８で係止されている。しかるに、高速風洞試験を行うときには、ストッパー８が解除され、試験開始前に電動モータ７を作動させて防護シェル３を予め模型２の上流に回転移動し当該防護シェル３のシェル部材３ａ，３ｂを展開状態にしておき（図２（Ａ））、試験開始時のある一定時間に風洞内の計測部Ｓを駆け抜ける、矢印Ａ方向（図１（Ｂ））の衝撃波から模型２を防護して当該模型２等が損傷を受けないようにする。そして、上記一定時間経過後に、本実施の形態では、電動モータ７を作動させて防護シェル３のシェル部材３ａを駆動し、これらシェル部材３ａ，３ｂを格納ボックス５に収納すべく回転移動させて（図２（Ｃ））、格納ボックス５に収納する。そして、ストッパー８を解除したまま風洞天秤による通常の計測を開始する。風洞試験を終了する場合には、試験終了時のある一定時間にも衝撃波が計測部Ｓを駆け抜けるため、終了前に電動モータ７を作動させて防護シェル３を模型２の上流に回転移動し当該防護シェル３のシェル部材３ａ，３ｂを展開状態にしておく。そして、上記一定時間経過後に、防護シェル３を格納ボックス５に収納する。

また、模型２の姿勢が、例えば中心線Ｃ−Ｃに対しある角度をなしている状態のとき異常が発生し、風洞試験を緊急停止しなければならなくなった時でも、防護シェル３が模型２の姿勢、即ちアーム１ｂの角度変化（本装置の角度変化）に同期して傾くために、防護シェル３を模型２の上流に回転移動し当該防護シェル３のシェル部材３ａ，３ｂを展開状態にすることが可能であり、したがって、緊急停止時にも即対応できるために模型２等の損傷を免れることができる。

ところで、本実施の形態では、防護シェル３は、そのシェル部材３ａ，３ｂが、図１（Ｂ）に示すように、側面視略Ｖ字状に湾曲された形状をなし、模型２の上流に回転移動して当該模型２の前部を遮る態様となる場合を説明したが、場合によっては、シェル部材３ａ，３ｂを単なる薄板状の平面視三角形状部材にして模型２の前方に張り出させても衝撃波から模型２を防護できる。

本発明は、衝撃波が不可避的に発生する高速風洞試験において、当該高速風洞試験に供される模型及び風洞天秤の両者を、模型の姿勢に影響されることなく衝撃波から防護でき、風洞天秤の容量を大きくすることなく計測精度を維持できるようにしたものであり、衝撃波からの模型及び風洞天秤の防護対策として汎用性のあるものと言える。

本発明の実施の形態に係る模型・天秤支持装置の構成図である。 図１の防護シェルの動作説明図である。 従来の模型・天秤支持装置の構成図である。

符号の説明

１ 模型・天秤支持装置
１ａ ステイング（支持部材）
１ｂ アーム（支持部材）
２ 模型
３ 防護シェル
３ａ，３ｂ シェル部材
４ 軸棒（回転軸）
５ 格納ボックス
５ａ 第１枠体
５ｂ 第２枠体
５ｃ 第３枠体

Claims (3)

1. 高速風洞試験に供される模型及び該模型に内挿される風洞天秤を支持してなる模型・天秤支持装置において、前記模型及び天秤を支持し該模型とともに移動してその姿勢を変化させる支持部材に防護シェルを回転自在に支持し、回転して当該模型の上流に展開し、回転して当該模型の下流に移動するようにしたことを特徴とする模型・天秤支持装置。
2. 前記防護シェルを、前記模型の中心線を対称軸とする一対の平面視三角形状のシェル部材で構成する一方、当該各防護シェルの格納ボックスを、前記中心線に平行な第１枠体と、該第１枠体に対し所定角度をなす第２枠体と、前記第１枠体と第２枠体とを連結する第３枠体とで下流ほど拡幅する平面視三角形状をなす部材で構成し、前記防護シェルを回転移動可能に支持し、該防護シェルが収納される前記格納ボックスを、前記防護シェルの回転軸の下流に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の模型・天秤支持装置。
3. 前記防護シェルは、回転移動可能に支持された複数個のシェル部材で構成され、これら各シェル部材が前記回転移動方向で互いに重合可能に支持されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の模型・天秤支持装置。

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