JP2013156140A - 流場観測方法及び流場観測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トレーサ粒子を均一かつ高密度に水中に散布することができる流場観測方法及び流場観測装置を提供する。
【解決手段】水槽Ｗ内の水中にトレーサ粒子Ｔを散布し、水槽Ｗ内の水面に浮かべた模型船Ｓをトレーサ粒子Ｔの散布領域内で移動させ、トレーサ粒子Ｔを計測することによって模型船Ｓの周囲の水流を観測する流場観測装置１であって、模型船Ｓの前方に配置されトレーサ粒子Ｔを水中に放出する散布ノズル２１を備えたトレーサ粒子散布装置２と、散布ノズル２１の下流側に配置されトレーサ粒子Ｔを含む水流を整流する整流格子３と、を有し、整流格子３は、トレーサ粒子Ｔの散布時に水中に沈められ、トレーサ粒子Ｔの計測時に散布領域Ｔａに進入しないように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、模型船の周囲の水流を観測する流場観測方法及び流場観測装置に関し、特に、トレーサ粒子を均一かつ高密度に散布可能な流場観測方法及び流場観測装置に関する。

船舶の推進効率の向上を図るために、模型船を使用して船体や推進器周りの水流を観測する水槽試験が一般的に行われている。かかる水槽試験として、水槽内の水中にトレーサ粒子を散布し、水槽内の水面に浮かべた模型船をトレーサ粒子の散布領域内で移動させ、トレーサ粒子を計測することによって模型船の周囲の水流を観測する流場観測方法が採用されることが多い（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１に記載された流場観測装置（可視化装置）は、曳引車の模型走行方向前方に配設された粒子状のトレーサを水面上に放出する放出器と、曳引車に配設される下方のみ開口した暗室と、暗室内に配設される短時間間隔毎に光を照射する投光器とカメラとから構成されている。そして、曳引車を水槽上で走行させながら、放出器により模型の前方に横一列に一列だけトレーサを放出し、水面に浮かんだトレーサを投光器とカメラを使用して発光時間間隔毎に撮影することにより、トレーサの模型による動きを観測している。

特許文献２に記載された流場観測装置は、水槽上に設置される曳引車により水槽内の水に浮かんだ模型船を曳航する曳航装置と、曳引車に模型船周囲の水中にトレーサ粒子を散布する散布ノズルを設けた粒子散布装置と、曳引車に模型船の船尾周りのトレーサ粒子を観測する検出器と流場計測器とを有している。そして、曳引車により模型船を曳航する際に、曳引車の船首側前方の粒子散布装置の散布ノズルからトレーサ粒子を水中に散布し、模型船の船腹に沿って流れて船尾に達するトレーサ粒子の動きを流場計測器によって計測している。

実開昭５９−７１１４９号公報 特開２０１１−２２０８９１号公報

ところで、船体や推進器周りの流場を精度よく計測するには、トレーサ粒子を計測したい水深域に均一かつ高濃度に分散させることが好ましい。しかしながら、特許文献１に記載された流場観測方法では、水面にトレーサ粒子を散布しているだけであるため、水面上の流場を計測することはできても、水中に沈んだプロペラ等の推進器周りや船底付近の流場を計測することができない。

また、特許文献２に記載された流場観測方法では、トレーサ粒子を散布しながら模型船を曳航していることから、模型船が進行するにしたがって水中に散布されたトレーサ粒子が分散又は拡散してしまい、船尾付近の船体や推進器周りの流場を計測したい場合には、十分なトレーサ粒子の濃度が得られない場合があった。

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、トレーサ粒子を均一かつ高密度に水中に散布することができる流場観測方法及び流場観測装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、水槽内の水中にトレーサ粒子を散布し、前記水槽内の水面に浮かべた模型船を前記トレーサ粒子の散布領域内で移動させ、前記トレーサ粒子を計測することによって前記模型船の周囲の水流を観測する流場観測方法において、前記模型船の前方に前記トレーサ粒子を水中に放出する散布ノズルを備えたトレーサ粒子散布装置を配置し、前記散布ノズルの下流側に前記トレーサ粒子を含む水流を整流する整流格子を配置し、前記散布ノズル及び前記整流格子を水中に沈めた状態で、前記トレーサ粒子散布装置及び前記整流格子を移動させながら、前記散布ノズルから前記トレーサ粒子を水中に散布し、少なくとも前記整流格子が前記トレーサ粒子の散布領域に進入しないようにした状態で、前記模型船を前記トレーサ粒子の散布領域内で前進させ、水中の前記トレーサ粒子を計測することによって前記模型船の周囲の水流を観測する、ことを特徴とする流場観測方法が提供される。

前記トレーサ粒子の散布時に、前記トレーサ粒子散布装置及び前記整流格子を前記模型船と共に後退させるようにしてもよい。また、前記整流格子を、水上に引上げることによって前記トレーサ粒子の散布領域に進入しないようにしてもよい。また、水中にレーザー光シートをパルス状に照射し、前記トレーサ粒子による反射光を撮像することにより、前記トレーサ粒子の移動を計測して前記水流を観測するようにしてもよい。

また、本発明によれば、水槽内の水中にトレーサ粒子を散布し、前記水槽内の水面に浮かべた模型船を前記トレーサ粒子の散布領域内で移動させ、前記トレーサ粒子を計測することによって前記模型船の周囲の水流を観測する流場観測装置において、前記模型船の前方に配置され前記トレーサ粒子を水中に放出する散布ノズルを備えたトレーサ粒子散布装置と、前記散布ノズルの下流側に配置され前記トレーサ粒子を含む水流を整流する整流格子と、を有し、前記整流格子は、前記トレーサ粒子の散布時に水中に沈められ、前記トレーサ粒子の計測時に前記トレーサ粒子の散布領域に進入しないように構成されている、ことを特徴とする流場観測装置が提供される。

前記整流格子は、昇降装置を介して支持されており、前記トレーサ粒子の散布時に水中に沈められ、前記トレーサ粒子の計測時に水上に引上げられるように構成されていてもよい。前記模型船の後部周辺に配置され水中にレーザー光シートをパルス状に照射するレーザー光照射装置と、前記トレーサ粒子による反射光を撮像する撮像装置と、を有していてもよい。

前記水槽上で移動可能に配置された曳引車を有し、前記模型船は、前記曳引車に支持され、前記トレーサ粒子散布装置及び前記整流格子は、前記曳引車に配置されていてもよいし、前記曳引車の前方に配置された別の台車に配置されていてもよい。

上述した本発明の流場観測方法及び流場観測装置によれば、トレーサ粒子の散布ノズルの下流側に整流格子を配置したことにより、トレーサ粒子の拡散を抑制することができ、計測したい水深域で高密度に分散した散布領域を形成することができ、トレーサ粒子を均一かつ高密度に水中に散布することができる。

また、模型船を後退させながらトレーサ粒子を水中に散布し、その後、模型船を前進させることによって、トレーサ粒子が水中に均一かつ高密度に分散した散布領域を形成してから流場観測試験を実施することができる。特に、トレーサ粒子の散布時に整流格子を使用したことにより、トレーサ粒子の拡散を抑制することができ、計測したい水深域で高密度に分散した散布領域を形成することができる。

本発明の第一実施形態に係る流場観測装置の模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、を示している。 図１に示した整流格子の拡大図である。 本発明の実施形態に係る流場観測方法におけるトレーサ粒子散布工程を示す図であり、（ａ）は側面模式図であり、（ｂ）は下面模式図、である。 本発明の実施形態に係る流場観測方法における整流格子引上げ工程を示す図であり、（ａ）は側面模式図であり、（ｂ）は下面模式図、である。 本発明の実施形態に係る流場観測方法におけるトレーサ粒子計測工程を示す図であり、（ａ）は側面模式図であり、（ｂ）は下面模式図である。 図５に示したトレーサ粒子計測工程の変形例を示す図であり、（ａ）は側面模式図であり、（ｂ）は下面模式図、である。 本発明の第二実施形態に係る流場観測装置の側面模式図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）はその変形例、を示している。

以下、本発明の実施形態について図１〜図７を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る流場観測装置の模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、を示している。図２は、図１に示した整流格子の拡大図である。

本発明の第一実施形態に係る流場観測装置は、図１に示したように、水槽Ｗ内の水中にトレーサ粒子Ｔを散布し、水槽Ｗ内の水面に浮かべた模型船Ｓをトレーサ粒子Ｔの散布領域内で移動させ、トレーサ粒子Ｔを計測することによって模型船Ｓの周囲の水流を観測する流場観測装置１であって、模型船Ｓの前方に配置されトレーサ粒子Ｔを水中に放出する散布ノズル２１を備えたトレーサ粒子散布装置２と、散布ノズル２１の下流側に配置されトレーサ粒子Ｔを含む水流を整流する整流格子３と、を有し、整流格子３は、トレーサ粒子Ｔの散布時に水中に沈められ、トレーサ粒子Ｔの計測時にトレーサ粒子Ｔの散布領域Ｔａに進入しないように構成されている。

水槽Ｗは、例えば、図１（ｂ）に示したように、模型船Ｓの進行方向に長い矩形形状を有しており、短手方向に一対の壁面部Ｗｓを有している。また、図示しないが、模型船Ｓの進行方向前方の長手方向の端部には造波装置が配置されており、海面を模擬できるように構成されている。

また、流場観測装置１は、水槽Ｗ上で移動可能に配置された曳引車４を有している。具体的には、曳引車４は、水槽Ｗの上部に配置されたレールＲ上に配置されている。レールＲは、水槽Ｗの短手方向の幅が狭い場合には、例えば、図示したように、壁面部Ｗｓの上面部に敷設される。水槽Ｗの短手方向の幅が広い場合には、水槽Ｗの長手方向に渡って水面の上方にレールＲを配置するようにしてもよい。曳引車４は、レールＲ上に配置される車輪や駆動装置（図示せず）等を有し、自走式であってもよいし、牽引式であってもよい。

模型船Ｓは、実際の船舶をスケールダウンした形状を有しており、支持部材４１により曳引車４に支持されている。支持部材４１は、例えば、中心部、船首部、船尾部を支持するように構成されており、模型船Ｓが水面浮遊時や水面走行時に、実際の船舶と同様に揺動可能となるように、ユニバーサルジョイントや６自由度ガイド装置等により構成されていてもよい。なお、模型船Ｓの支持方法は、上述した構成に限定されるものではなく、水槽試験において従来から使用されている支持方法を適宜選択して使用することができる。

トレーサ粒子散布装置２は、水中にトレーサ粒子Ｔを散布する装置である。具体的には、トレーサ粒子散布装置２は、例えば、水中に浸漬される散布ノズル２１と、トレーサ粒子Ｔを含有する溶液を収容するトレーサ粒子溶液タンク２２と、散布ノズル２１にトレーサ粒子溶液を供給する供給配管２３と、供給配管２３に配置されトレーサ粒子溶液を汲み上げるポンプ２４と、供給配管２３の開閉を制御するバルブ２５と、を有する。トレーサ粒子Ｔは、直径数μｍ程度の樹脂や金属等の微粒子により構成され、水中で沈降し難くなるように（浮遊可能となるように）水に近い比重を有している。

散布ノズル２１は、図示したように、模型船Ｓの前方、すなわち、船首側に配置されており、整流格子３に向かってトレーサ粒子Ｔを噴出するように配置されている。散布ノズル２１は、例えば、円形状又は楕円形状の断面を有する配管により形成されており、縦方向に複数の噴出孔が形成されている。図１（ｂ）に示したように、散布ノズル２１は、模型船Ｓの幅方向に複数本配置するようにしてもよい。また、散布ノズル２１は、模型船Ｓとの離隔距離を調整するための支持部材２１ａと、散布ノズル２１を平行に保持するための水平部材２１ｂと、により支持するようにしてもよい。散布ノズル２１と模型船Ｓとの離隔距離は、例えば、模型船Ｓの後流がトレーサ粒子Ｔの散布に影響しない程度に収まる範囲内に設定される。

トレーサ粒子散布時は、バルブ２５を開状態にして、ポンプ２４を作動させることにより、トレーサ粒子溶液タンク２２からトレーサ粒子溶液を汲み出し、供給配管２３を経由して散布ノズル２１にトレーサ粒子溶液を供給することにより、散布ノズル２１に形成された噴出孔からトレーサ粒子溶液を噴出し、トレーサ粒子Ｔを水中に散布する。

整流格子３は、散布ノズル２１から水中に散布されたトレーサ粒子Ｔを含む水流を整流する部品である。具体的には、図２に示したように、断面正六角形を有する空間を整列配置したハニカムブロックにより構成される。整流格子３は、例えば、模型船Ｓの幅と略同等又は同等以上の幅を有し、３０〜１００ｃｍ程度の厚さを有し、２０〜１００ｃｍ程度の長さを有する直方体形状を有する。また、ハニカムブロックの正六角形の一辺は、例えば、５〜１０ｍｍ程度に設定される。

整流格子３の幅、厚さ、長さ、目の粗さ（流路の辺の長さ）等の条件は、模型船Ｓのスケール、トレーサ粒子Ｔの散布領域の大きさ、密度、トレーサ粒子Ｔの性状等によって適宜変更することができる。整流格子３内の流路は、水槽Ｗの長手方向に沿って水平となるように形成される。なお、整流格子３は、図示したハニカムブロックに限定されるものではなく、矩形断面や円形断面を有する流路により構成されていてもよいし、水流の流れ方向に流路面積が傾斜（拡大又は縮小）していてもよいし、水深域に応じて目の粗さ（流路の辺の長さ）が異なっていてもよい。

整流格子３は、例えば、曳引車４の前部に配置される一対の支持アーム３１と、支持アーム３１から鉛直方向に延びるように配置された一対の支持ロッド３２と、により、散布ノズル２１の前方に配置されるように支持されている。支持ロッド３２は、昇降装置３３を介して支持アーム３１に接続されており、昇降装置３３により上下方向に移動可能に構成されている。昇降装置３３は、例えば、ラック・ピニオン機構により構成されてもよいし、伸縮可能なアクチュエータ（エアシリンダ、油圧シリンダ、電動シリンダ等）により構成されてもよい。

そして、支持ロッド３２の先端部には整流格子３が接続されており、整流格子３は、支持ロッド３２の移動によって昇降され、水中に没水可能かつ水面上に上昇可能に構成されている。すなわち、整流格子３は、昇降装置３３を介して支持されており、トレーサ粒子Ｔの散布時に水中に沈められ、トレーサ粒子Ｔの計測時に水上に引上げられるように構成されている。

なお、支持ロッド３２及び整流格子３を支持アーム３１に着脱可能に配置し、トレーサ粒子Ｔを散布した後、支持ロッド３２及び整流格子３を支持アーム３１から取り外して模型船Ｓを前進させるようにしてもよいし、支持ロッド３２及び整流格子３の昇降作業を手動で行うようにしてもよい。

また、流場観測装置１は、トレーサ粒子Ｔの流れを計測するトレーサ粒子計測器５を備えている。トレーサ粒子計測器５は、例えば、模型船Ｓの後部周辺に配置され、水中にレーザー光シートＬをパルス状に照射するレーザー光照射装置５１と、トレーサ粒子Ｔによる反射光を撮像する撮像装置５２と、を有する。かかるトレーサ粒子計測器５は、いわゆる粒子画像流速測定法（ＰＩＶ：Particle Image Velocimetry）による計測器である。なお、トレーサ粒子計測器５は、かかる計測器に限定されるものではなく、レーザードップラー流速計等を使用したものであってもよい。

ＰＩＶは、流体に追従する粒子を流動場に混入させ、時間的連続撮影された可視化画像から微少時間ｄｔにおける粒子の変位ベクトルｄｘを求め、速度ベクトルｄｘ／ｄｔを推定する方法である。この可視化画像を取得するために、平膜状に展開されるレーザー光シートＬを水中に一定間隔で投射し、トレーサ粒子Ｔの反射光を撮像している。レーザー光照射装置５１は、光源や反射ミラー等の光学系機器により構成される。撮像装置５２は、静止画を取得するカメラや動画を撮影するビデオカメラ等により構成され、計測したい流場に正対するように水中に沈められる。撮像装置５２は、例えば、模型船Ｓの左舷及び右舷付近の両側に配置するようにしてもよいし、いずれか一方にのみ配置するようにしてもよいし、推進器（プロペラ）の直後に配置するようにしてもよい。

上述したトレーサ粒子散布装置２、整流格子３及びトレーサ粒子計測器５（レーザー光照射装置５１、前記撮像装置５２）は、例えば、模型船Ｓを曳航する曳引車４に配置される。トレーサ粒子計測器５による計測結果から流場を分析する装置や分析結果をディスプレイ等に表示する表示装置は、水槽Ｗから離隔した離隔した場所に配置されていてもよい。かかる流場分析装置は、有線又は無線によりトレーサ粒子計測器５（撮像装置５２）に接続されていてもよいし、トレーサ粒子計測器５（撮像装置５２）により保存した計測結果を持ち込んで処理するようにオフラインに配置されていてもよい。なお、トレーサ粒子計測器５は、曳引車４ではなく模型船Ｓに搭載するようにしてもよい。

続いて、上述した流場観測装置１を用いた流場観測方法について、図３〜図５を参照しつつ説明する。ここで、図３は、本発明の実施形態に係る流場観測方法におけるトレーサ粒子散布工程を示す図であり、（ａ）は側面模式図であり、（ｂ）は下面模式図、である。図４は、本発明の実施形態に係る流場観測方法における整流格子引上げ工程を示す図であり、（ａ）は側面模式図であり、（ｂ）は下面模式図、である。図５は、本発明の実施形態に係る流場観測方法におけるトレーサ粒子計測工程を示す図であり、（ａ）は側面模式図であり、（ｂ）は下面模式図である。

本発明の実施形態に係る流場観測方法は、水槽Ｗ内の水中にトレーサ粒子Ｔを散布し、水槽Ｗ内の水面に浮かべた模型船Ｓをトレーサ粒子Ｔの散布領域内で移動させ、トレーサ粒子Ｔを計測することによって模型船Ｓの周囲の水流を観測する流場観測方法であって、模型船Ｓの前方にトレーサ粒子Ｔを水中に放出する散布ノズル２１を備えたトレーサ粒子散布装置２を配置し、散布ノズル２１の下流側にトレーサ粒子Ｔを含む水流を整流する整流格子３を配置し、整流格子３を水中に沈めた状態で、トレーサ粒子散布装置２及び整流格子３を移動させながら、散布ノズル２１からトレーサ粒子Ｔを水中に散布し（トレーサ粒子散布工程）、整流格子３を水上に引上げた状態で（整流格子引上げ工程）、模型船Ｓをトレーサ粒子Ｔの散布領域Ｔａ内で前進させ、水中のトレーサ粒子Ｔを計測する（トレーサ粒子計測工程）ことによって模型船Ｓの周囲の水流を観測するようにしたものである。

図３（ａ）及び（ｂ）に示したトレーサ粒子散布工程は、模型船Ｓの前方に散布ノズル２１、散布ノズル２１の前方（下流側）に整流格子３を配置して、水中に沈めた状態で、模型船Ｓを船尾側に向かって移動させながら、トレーサ粒子Ｔを水中に散布する工程である。すなわち、本実施形態では、トレーサ粒子Ｔの散布時に、トレーサ粒子散布装置２及び整流格子３は、模型船Ｓと共に後退させるようにしている。

かかるトレーサ粒子散布工程では、整流格子３は、例えば、昇降装置３３により水中に沈められ所定の水深域に配置される。昇降装置３３を有しない場合には、作業員が支持アーム３１に支持ロッド３２及び整流格子３を接続したり、手動で下降させたりすることにより、整流格子３を所定の水深域に配置するようにしてもよい。模型船Ｓの移動は、曳引車４を後退させることによって行う。曳引車４には、模型船Ｓ、トレーサ粒子散布装置２及び整流格子３が配置されていることから、曳引車４を後退させることにより、模型船Ｓ、トレーサ粒子散布装置２及び整流格子３を一体に移動させることができる。

そして、模型船Ｓを後退させながらトレーサ粒子散布装置２を作動させて、散布ノズル２１からトレーサ粒子Ｔを整流格子３に向かって水中に散布する。水中に散布されたトレーサ粒子Ｔは、水流とともに整流格子３に進入し、整流格子３の流路（目）によって分散が抑制されるとともに、略水平方向に整流されることによって拡散が抑制される。その結果、整流格子３を通過したトレーサ粒子Ｔは、その水域内で均一かつ高密度に水中に分布することとなる。

図４（ａ）及び（ｂ）に示した整流格子引上げ工程は、トレーサ粒子Ｔを散布し終えた後、模型船Ｓの移動及びトレーサ粒子Ｔの散布を停止し、整流格子３を水面上に引上げる工程である。図示したように、模型船Ｓを一定距離移動させると、トレーサ粒子Ｔが均一かつ高密度に分布した散布領域Ｔａが形成される。次工程のトレーサ粒子計測工程では、模型船Ｓを前進させることになるため、整流格子３を配置したままでは、模型船Ｓが散布領域Ｔａに到達する前にトレーサ粒子Ｔの分布を乱してしまうこととなる。そこで、散布領域Ｔａを形成した後、曳引車４を停止した状態で整流格子３を水面上に引上げる。整流格子３は、例えば、昇降装置３３により水上に引上げられる。昇降装置３３を有しない場合には、作業員が支持アーム３１から支持ロッド３２及び整流格子３を取り外したり、手動で上昇させたりすることにより、整流格子３を引上げるようにしてもよい。

図５（ａ）及び（ｂ）に示したトレーサ粒子計測工程は、水槽Ｗ内に形成されたトレーサ粒子Ｔの散布領域Ｔａ内で模型船Ｓを前進させるとともに、トレーサ粒子計測器５によりトレーサ粒子Ｔの移動（流れ）を計測する工程である。模型船Ｓの移動は、曳引車４を前進させることによって行う。曳引車４には、トレーサ粒子計測器５が配置されていることから、曳引車４を前進させることにより、模型船Ｓ及びトレーサ粒子計測器５を一体に移動させることができる。

トレーサ粒子計測器５は、水中にレーザー光シートＬをパルス状に照射し、トレーサ粒子Ｔによる反射光を撮像することにより、トレーサ粒子Ｔの移動を計測する。レーザー光シートＬは、レーザー光照射装置５１により水中に投射され、反射光は水中に沈められた撮像装置５２により撮像される。ここでは、トレーサ粒子Ｔの計測方法として、いわゆる粒子画像流速測定法（ＰＩＶ）を採用しているが、かかる計測方法に限定されるものではなく、レーザードップラー流速計等を使用した計測方法であってもよい。

上述した本発明の流場観測方法によれば、模型船Ｓを後退させながらトレーサ粒子Ｔを水中に散布し、その後、模型船Ｓを前進させることによって水中のトレーサ粒子Ｔを計測するようにしたことから、トレーサ粒子Ｔが水中に略均一に分散した散布領域Ｔａを形成してから流場観測試験を実施することができる。特に、トレーサ粒子Ｔの散布時に整流格子３を使用したことにより、トレーサ粒子Ｔの拡散を抑制することができ、計測したい水深域で高密度に分散した散布領域Ｔａを形成することができる。したがって、トレーサ粒子Ｔを均一かつ高密度に水中に散布することができ、船体や推進器周りの流場を精度よく計測し、観測することができる。

ここで、図６は、図５に示したトレーサ粒子計測工程の変形例を示す図であり、（ａ）は側面模式図であり、（ｂ）は下面模式図、である。図６（ａ）及び（ｂ）に示した変形例は、整流格子３を水上に引上げるときに、散布ノズル２１も水上に引上げるようにしたものである。トレーサ粒子散布装置２は、例えば、散布ノズル２１を昇降可能に保持する昇降装置２６を有しており、供給配管２３は、例えば、散布ノズル２１の昇降に追従できるように可撓性を有するフレキシブルホースにより構成される。

かかる構成により、散布ノズル２１は、トレーサ粒子Ｔの散布時に水中に沈められ、トレーサ粒子Ｔの計測時に水上に引上げられるように構成される。なお、昇降装置２６を有していない場合には、作業員がトレーサ粒子散布装置２から取り外したり、手動で散布ノズル２１を水面上に引上げたりするようにしてもよい。

次に、本発明の第二実施形態に係る流場観測装置１について、図７を参照しつつ説明する。ここで、図７は、本発明の第二実施形態に係る流場観測装置の側面模式図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）はその変形例、を示している。なお、図１に示した第一実施形態に係る流場観測装置１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図７（ａ）及び（ｂ）に示した本発明の第二実施形態に係る流場観測装置は、トレーサ粒子散布装置２及び整流格子３を、模型船Ｓを曳航する曳引車４の前方に配置された別の台車６に配置したものである。このように、トレーサ粒子散布装置２及び整流格子３を曳引車４から分離された台車６に配置することにより、トレーサ粒子散布工程において、台車６のみを移動させてトレーサ粒子Ｔを水中に散布することができる。

図７（ａ）に示した第二実施形態では、模型船Ｓの前方に散布ノズル２１が配置され、散布ノズル２１の前方に整流格子３が配置されている。かかる構成の場合には、模型船Ｓを牽引する曳引車４は前進開始位置又はそれよりも手前側に静止しておき、台車６を形成したい散布領域Ｔａの下流側に配置した状態（台車６を曳引車４から離隔して配置した状態）で、台車６を模型船Ｓに向かって移動させながらトレーサ粒子Ｔを水中に散布する。そして、整流格子３を水面上に引上げた状態で、曳引車４と共に台車６を移動させ、トレーサ粒子Ｔの計測を行う。なお、トレーサ粒子散布後に、台車６をレールＲ上から取り除くことによって、整流格子３を水上に引上げるようにしてもよい。

図７（ｂ）に示した変形例では、模型船Ｓの前方に整流格子３が配置され、整流格子３の前方に散布ノズル２１が配置されている。かかる構成の場合には、模型船Ｓを牽引する曳引車４は前進開始位置又はそれよりも手前側に静止しておき、台車６を形成したい散布領域Ｔａの上流側に配置した状態（台車６を曳引車４に接近して配置した状態）で、台車６を模型船Ｓから離れる方向に移動させながらトレーサ粒子Ｔを水中に散布する。

そして、トレーサ粒子計測工程において、台車６が障害とならないように、すなわち、台車６が曳引車４と衝突しないように、散布領域Ｔａから十分に離隔した位置まで台車６を移動させ、整流格子３がトレーサ粒子Ｔの計測時に散布領域Ｔａに進入しないようにしておく。このとき、整流格子３は台車６の停止位置において、水中に沈めたままであってもよいし、水面上に引上げるようにしてもよい。

その後、曳引車４を移動させて模型船Ｓを散布領域Ｔａ内で前進させることによって、トレーサ粒子Ｔの計測を行う。なお、トレーサ粒子散布後に、台車６をレールＲ上から取り除くことによって整流格子３を水上に引上げるようにしてもよい。

上述した第二実施形態に係る流場観測装置によっても、第一実施形態と同様に、トレーサ粒子Ｔの散布ノズル２１の下流側に整流格子３を配置したことにより、トレーサ粒子Ｔの拡散を抑制することができ、計測したい水深域で高密度に分散した散布領域を形成することができ、トレーサ粒子Ｔを均一かつ高密度に水中に散布することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば、流場を計測したい箇所に合わせて模型船Ｓの推進器や舵の有無を設定することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 流場観測装置
２ トレーサ粒子散布装置
３ 整流格子
４ 曳引車
５ トレーサ粒子計測器
６ 台車
２１ 散布ノズル
２６ 昇降装置
３３ 昇降装置
５１ レーザー光照射装置
５２ 撮像装置

Claims (8)

1. 水槽内の水中にトレーサ粒子を散布し、前記水槽内の水面に浮かべた模型船を前記トレーサ粒子の散布領域内で移動させ、前記トレーサ粒子を計測することによって前記模型船の周囲の水流を観測する流場観測方法において、
   前記模型船の前方に前記トレーサ粒子を水中に放出する散布ノズルを備えたトレーサ粒子散布装置を配置し、前記散布ノズルの下流側に前記トレーサ粒子を含む水流を整流する整流格子を配置し、
   前記散布ノズル及び前記整流格子を水中に沈めた状態で、前記トレーサ粒子散布装置及び前記整流格子を移動させながら、前記散布ノズルから前記トレーサ粒子を水中に散布し、
   少なくとも前記整流格子が前記トレーサ粒子の散布領域に進入しないようにした状態で、前記模型船を前記トレーサ粒子の散布領域内で前進させ、
   水中の前記トレーサ粒子を計測することによって前記模型船の周囲の水流を観測する、
   ことを特徴とする流場観測方法。
2. 前記トレーサ粒子の散布時に、前記トレーサ粒子散布装置及び前記整流格子を前記模型船と共に後退させるようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の流場観測方法。
3. 前記整流格子を、水上に引上げることによって前記トレーサ粒子の散布領域に進入しないようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の流場観測方法。
4. 水中にレーザー光シートをパルス状に照射し、前記トレーサ粒子による反射光を撮像することにより、前記トレーサ粒子の移動を計測して前記水流を観測する、ことを特徴とする請求項１に記載の流場観測方法。
5. 水槽内の水中にトレーサ粒子を散布し、前記水槽内の水面に浮かべた模型船を前記トレーサ粒子の散布領域内で移動させ、前記トレーサ粒子を計測することによって前記模型船の周囲の水流を観測する流場観測装置において、
   前記模型船の前方に配置され前記トレーサ粒子を水中に放出する散布ノズルを備えたトレーサ粒子散布装置と、
   前記散布ノズルの下流側に配置され前記トレーサ粒子を含む水流を整流する整流格子と、を有し、
   前記整流格子は、前記トレーサ粒子の散布時に水中に沈められ、前記トレーサ粒子の計測時に前記トレーサ粒子の散布領域に進入しないように構成されている、
   ことを特徴とする流場観測装置。
6. 前記整流格子は、昇降装置を介して支持されており、前記トレーサ粒子の散布時に水中に沈められ、前記トレーサ粒子の計測時に水上に引上げられるように構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載の流場観測装置。
7. 前記模型船の後部周辺に配置され、水中にレーザー光シートをパルス状に照射するレーザー光照射装置と、前記トレーサ粒子による反射光を撮像する撮像装置と、を有するトレーサ粒子計測器を備えた、ことを特徴とする請求項５に記載の流場観測装置。
8. 前記水槽上で移動可能に配置された曳引車を有し、前記模型船は、前記曳引車に支持され、前記トレーサ粒子散布装置及び前記整流格子は、前記曳引車又は前記曳引車の前方に配置された別の台車に配置されている、ことを特徴とする請求項５に記載の流場観測装置。