JP2017003568A - Goggle hydraulic pressure resistance measurement device - Google Patents

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宏見 吉井
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健 松▲崎▼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a goggle hydraulic pressure resistance measurement device subjected to a strong water pressure at the time of jump-in.SOLUTION: A goggle hydraulic pressure resistance measurement device includes: a head mannequin (12) on which a goggle (20) for swimming is mounted; a lifting device (14) that ascends and descends along an inclined rail (15) having a prescribed angle at the upper part of a pool (16) having standing water (17); a support arm (13) fixed onto the lifting device (14); means for making the head mannequin (12) fixed onto the support arm (13) jump into the pool (16); and means for measuring a change in water pressure over time by a pressure sensor connected at a position above and below the goggle (20) to calculate difference in moment applied to the goggle from the measurement value of each pressure sensor.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ゴーグルの水圧抵抗測定装置に関する。さらに詳しくは、競泳用に好適な水泳用ゴーグルの水圧抵抗測定装置に関する。   The present invention relates to a hydraulic resistance measuring device for goggles. More particularly, the present invention relates to a hydraulic resistance measuring device for swimming goggles suitable for swimming.

水泳用ゴーグルは通常アイカップレンズと、アイカップレンズの下部に一体化されたパッドを含むゴーグル本体と、ゴーグル本体を人体の頭部に取り付けるためのベルトで構成されている。特許文献1には、パッドの上面より下面を長くして、飛び込み時などの強い水圧がかかる場合でも水漏れが生じないゴーグルが提案されている。特許文献2には、装着感を向上するため、アイカップの側部に連結部材を固定し、連結部材にヘッドストラップを接続したゴーグルが提案されている。特許文献3には、流体抵抗を低減するため、アイカップの側面に溝を有する凸条部を設けることが提案されている。   The swimming goggles are generally composed of an eyecup lens, a goggle body including a pad integrated at the lower part of the eyecup lens, and a belt for attaching the goggle body to the head of the human body. Patent Document 1 proposes a goggle in which the lower surface is made longer than the upper surface of the pad so that water leakage does not occur even when a strong water pressure is applied, such as when diving. Patent Document 2 proposes goggles in which a connecting member is fixed to a side portion of an eye cup and a head strap is connected to the connecting member in order to improve the wearing feeling. Patent Document 3 proposes to provide a convex strip having a groove on the side surface of the eye cup in order to reduce fluid resistance.

特開2011−083539号公報JP 2011-083539 A 特開2012−070794号公報JP 2012-070794 A 特開2013−104469号公報JP2013-104469A

しかし、前記従来のゴーグルは飛び込み時などに強い水圧がかかる場合、ズレたり外れてしまう問題があった。この問題を解決するにはゴーグルの水圧抵抗測定装置が必要であるが、従来このような装置は見当たらず、当業界から開発が要請されていた。   However, the conventional goggles have a problem in that they are misaligned or disengaged when a strong water pressure is applied at the time of diving. In order to solve this problem, a hydraulic resistance measuring device for goggles is required. However, such a device has not been found so far, and development from the industry has been requested.

本発明は、前記従来の問題を解決するため、飛び込み時などに強い水圧がかかるゴーグルの水圧抵抗測定装置を提供する。   In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a hydraulic resistance measuring device for goggles in which strong water pressure is applied when diving.

本発明のゴーグルの水圧抵抗測定装置は、水泳ゴーグルの水圧抵抗測定装置であって、前記ゴーグルを装着した頭部マネキンと、静置水を有するプールの上方に、所定の角度を有する傾斜レールに沿って昇降する昇降装置と、前記昇降装置に固定された支持アームと、前記支持アームに固定された前記頭部マネキンをプールに飛び込ませる手段と、前記ゴーグルの上と下の位置には圧力センサが接続され、時間経過とともに水圧の変化を測定し、それぞれの圧力センサ測定値からゴーグルに加わるモーメントの差を計算する手段を含むことを特徴とする。   A hydraulic resistance measuring device for goggles according to the present invention is a hydraulic resistance measuring device for swimming goggles, on a head mannequin fitted with the goggles and an inclined rail having a predetermined angle above a pool having stationary water. A lifting device that moves up and down along, a support arm fixed to the lifting device, a means for jumping the head mannequin fixed to the support arm into the pool, and a pressure sensor connected above and below the goggles And means for measuring a change in water pressure over time and calculating a difference in moment applied to the goggles from each pressure sensor measurement value.

本発明のゴーグルの水圧抵抗測定装置は、静置水を有するプールの上方に、所定の角度を有する傾斜レールに沿って昇降する昇降装置と、前記昇降装置に固定された支持アームと、前記支持アームに固定された頭部マネキンをプールに飛び込ませる手段と、前記ゴーグルの上と下の位置には圧力センサが接続され、時間経過とともに水圧の変化を測定し、それぞれの圧力センサ測定値からゴーグルに加わるモーメントの差を計算する手段を含むことにより、飛び込み時などに強い水圧がかかるゴーグルの水圧抵抗を精度よく測定できる。   The hydraulic resistance measuring device for goggles according to the present invention includes a lifting device that moves up and down along an inclined rail having a predetermined angle above a pool having static water, a support arm fixed to the lifting device, and the support. Means for jumping the head mannequin fixed to the arm into the pool, and pressure sensors are connected to the upper and lower positions of the goggles, and the change in water pressure is measured over time, and the pressure sensor measurement values are added to the goggles. By including a means for calculating the difference in moments, it is possible to accurately measure the hydraulic resistance of goggles to which strong water pressure is applied when diving.

図1は本発明で使用する一実施態様のゴーグルの模式的斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of goggles used in the present invention. 図2は本発明で使用する別の実施態様のゴーグルの模式的斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of another embodiment of goggles used in the present invention. 図3は図1のI−I線の模式的断面図である。3 is a schematic cross-sectional view taken along the line II of FIG. 図4は本発明の一実施形態の水圧抵抗測定装置の模式的側面図である。FIG. 4 is a schematic side view of a hydraulic resistance measuring device according to an embodiment of the present invention. 図5は同、頭部マネキンのゴーグルの上と下に配置する圧力センサの位置関係を示す正面写真である。FIG. 5 is a front photograph showing the positional relationship of the pressure sensors arranged above and below the goggles of the head mannequin. 図6は同、ゴーグルを頭部マネキンに装着し、キャップを被せた正面写真である。FIG. 6 is a front photograph of the goggle worn on the head mannequin and covered with a cap. 図7は実施例1の飛び込み実験の際のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a difference in water pressure moment applied to the top and bottom of the goggles during the diving experiment of Example 1. 図8は実施例2の飛び込み実験の際のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a difference in moment of water pressure applied to the upper and lower sides of the goggles in the diving experiment of Example 2. 図9は実施例3のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the difference in water pressure moment applied to the top and bottom of the goggles of Example 3. 図10は実施例4のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the difference in water pressure moment applied to the top and bottom of the goggles of Example 4. 図11は実施例5のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the difference in moments of water pressure applied to the top and bottom of the goggles of Example 5. 図12は実施例1と参考例1の計測時間t=0〜1.5秒における速度と荷重の変化を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing changes in speed and load in the measurement time t = 0 to 1.5 seconds in Example 1 and Reference Example 1. 図13は本発明の一実施例の飛び込み実験の移動距離を移動平均演算後に速度を算出したグラフである。FIG. 13 is a graph obtained by calculating the speed after moving average calculation of the moving distance of the diving experiment of one embodiment of the present invention. 図14は同、近似曲線から算出した速度のグラフである。FIG. 14 is a graph of the speed calculated from the approximate curve. 図15は同、近似曲線から算出した加速度のグラフである。FIG. 15 is a graph of acceleration calculated from the approximate curve. 図16は同、近似曲線から算出した荷重のグラフである。FIG. 16 is a graph of the load calculated from the approximate curve.

本発明のゴーグルの水圧抵抗測定装置は、競泳の飛び込み時などに強い水圧がかかる場合、ゴーグルがズレたり外れたり、あるいは下からせめくれるといった現象を分析し、このような問題のないゴーグルを開発することを目的に完成したものである。この装置は、静置水を有するプールの上方に、所定の角度を有する傾斜レールに沿って昇降する昇降装置と、前記昇降装置に固定された支持アームと、前記支持アームに固定された頭部マネキンをプールに飛び込ませる手段と、前記ゴーグルの上と下の位置には圧力センサが接続され、時間経過とともに水圧の変化を測定し、それぞれの圧力センサ測定値からゴーグルに加わるモーメントの差を計算する手段を含む。   The goggle hydraulic resistance measuring device of the present invention develops a goggle that does not have such problems by analyzing the phenomenon that the goggles shift or come off or lie down from underneath when strong water pressure is applied when diving, etc. It was completed for the purpose of doing. The apparatus includes an elevating device that moves up and down along an inclined rail having a predetermined angle above a pool having stationary water, a support arm fixed to the elevating device, and a head fixed to the support arm. Means for jumping the mannequin into the pool, and pressure sensors connected to the upper and lower positions of the goggles, measuring changes in water pressure over time, and calculating the difference in moments applied to the goggles from each pressure sensor measurement value including.

前記傾斜レールの水面との傾斜角度は例えば30°から50°の間で、好ましくは35°から45°の間で調節可能であり、頭部マネキンの水面突入速度が2.2m/秒〜6.0m/秒になるように頭部マネキンの水面からの高さを調節する。傾斜角度と水面突入速度は競泳の一般的なデータから求めたものである。   The inclination angle of the inclined rail with respect to the water surface is adjustable, for example, between 30 ° and 50 °, preferably between 35 ° and 45 °, and the water surface entry speed of the head mannequin is 2.2 m / second to 6 Adjust the height of the head mannequin from the water surface to 0.0 m / sec. Inclination angle and water surface entry speed are obtained from general data of swimming.

以下図面を用いて説明する。以下の図面において、同一符号は同一物を示す。図1は本発明で使用する一実施態様のゴーグルの模式的斜視図である。このゴーグル20は、レンズ1が一体成形されたアイカップ2と、アイカップ2の下部に一体化されたパッド3とを含むゴーグル本体4と、ゴーグル本体4を人体の頭部に取り付けるためのヘッドストラップ7と、ゴーグル本体4とヘッドストラップ7を連結する連結部材5を含む。連結部材5の先端はスリットが縦方向に形成されており、このスリットにヘッドストラップ7を通して連結部材5とヘッドストラップ7は接続している。6は連結部材5とヘッドストラップ7との接続部である。ヘッドストラップ7には長さ調整具8が接続されている。2つのアイカップ2は連結ブリッジ9により接続されている。   This will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same symbols indicate the same items. FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of goggles used in the present invention. The goggle 20 includes a goggle main body 4 including an eye cup 2 in which the lens 1 is integrally formed, and a pad 3 integrated under the eye cup 2, and a head for attaching the goggle main body 4 to the head of a human body. A strap 7 and a connecting member 5 for connecting the goggle body 4 and the head strap 7 are included. A slit is formed at the front end of the connecting member 5 in the vertical direction, and the connecting member 5 and the head strap 7 are connected to the slit through the head strap 7. Reference numeral 6 denotes a connecting portion between the connecting member 5 and the head strap 7. A length adjuster 8 is connected to the head strap 7. The two eye cups 2 are connected by a connecting bridge 9.

このゴーグルは、連結部材5はゴム状ベルトで形成され、この連結部材5はパッド3の表面を覆いかつアイカップ2の下部を周回し、ゴーグル本体4の側部後方まで伸びていることである。これにより、ゴム状ベルトはアイカップ全体を均一な力で顔面に押さえつけており、安定した押さえ力が働くため、強い水圧がかかってもゴーグル本体は、ズレたり顔面から外れ難くなる。   In this goggles, the connecting member 5 is formed of a rubber belt, and this connecting member 5 covers the surface of the pad 3 and goes around the lower part of the eyecup 2 and extends to the rear side of the goggle body 4. . As a result, the rubber belt presses the entire eyecup against the face with a uniform force, and a stable pressing force works. Therefore, even when strong water pressure is applied, the goggle body is difficult to slip or come off the face.

加えて、本実施形態のゴーグルは、アイカップ2の上部側面に横一列の複数の突起10を形成している。これにより、水流抵抗をさらに減少できる。突起は、半径1.2mmの半球状の突起を2mm間隔で4個、アイカップの上部側面の傾斜部に横一列で配列させた。   In addition, the goggles of the present embodiment form a plurality of protrusions 10 in a horizontal row on the upper side surface of the eye cup 2. Thereby, water flow resistance can further be reduced. As the protrusions, four hemispherical protrusions having a radius of 1.2 mm were arranged at intervals of 2 mm, and arranged in a horizontal row on the inclined portion of the upper side surface of the eye cup.

図2は本発明で使用する別の実施態様のゴーグルの模式的斜視図である。アイカップの側面に突起を形成しないほかは図1と同様に作成したゴーグル21の例である。   FIG. 2 is a schematic perspective view of another embodiment of goggles used in the present invention. This is an example of the goggles 21 created in the same manner as in FIG. 1 except that no protrusion is formed on the side surface of the eye cup.

図3は図1のI−I線の模式的断面図である。アイカップ2とパッド3とは一体成形されており、ゴム状ベルトの連結部材5はアイカップ2の下部とパッドとの間の外表面に形成されている溝部に嵌めこまれている。図3において、θ1はレンズ1の表面とアイカップ2の外側傾斜部の角度であり、θ2はレンズ1の表面の平行線とゴム状ベルト5の上面との角度である。θ1とθ2との角度はθ1>θ2が好ましく、より好ましくはθ1の方がθ2より5°以上大きく、さらに好ましくはθ1の方がθ2より10°以上大きい。これにより、ゴム状ベルトはアイカップ全体をさらに均一な力で顔面に押さえつけており、安定した押さえ力が働くため、強い水圧がかかってもゴーグル本体は、ズレたり顔面から外れ難くなる。 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line II of FIG. The eye cup 2 and the pad 3 are integrally molded, and the connecting member 5 of the rubber belt is fitted in a groove formed on the outer surface between the lower part of the eye cup 2 and the pad. In FIG. 3, θ 1 is an angle between the surface of the lens 1 and the outer inclined portion of the eye cup 2, and θ 2 is an angle between a parallel line of the surface of the lens 1 and the upper surface of the rubber belt 5. angle is preferably θ 1> θ 2 between the theta 1 and theta 2, more preferably greater it is theta 2 than 5 ° or more theta 1, more preferably greater theta 2 than 10 ° or more toward the theta 1. As a result, the rubber-like belt presses the entire eyecup against the face with a more uniform force, and a stable pressing force works. Therefore, even when strong water pressure is applied, the goggle body is difficult to slip or come off the face.

図4は本発明の一実施態様の水圧抵抗測定試験の模式的側面図である。この水圧抵抗測定装置18は、水17(静置水)を入れたプール16の上方に、傾斜レール15に沿って昇降する昇降装置14に固定された支持アーム13と、この支持アーム13に固定された頭部マネキン12をプール16に飛び込ませる装置である。ゴーグル20を頭部マネキン12に装着し、キャップ11を被せ、水面に飛び込ませる。プールの測定寸法は長さ6.0m,幅2.0m,水深1.0mである。ゴーグル20の上と下の位置には図5に示すように直径6mmの圧力センサが32mmの間隔を開けて接続されており、時間経過とともに水圧の変化を測定できるようになっている。それぞれの圧力センサ測定値からゴーグル20に加わるモーメントの差を計算することができる。図6はゴーグルを頭部マネキンに装着し、キャップを被せた正面写真である。傾斜レールの水面との傾斜角度は調節可能であり、前記昇降装置は前記傾斜レールの任意の位置で固定可能である。一例として、傾斜レール15の水面との傾斜角度は40°とし、水面からの高さ900mmの位置から水面に対して突入させ、水面突入速度は約2.5m/秒とした。分析は次の手順に従った。   FIG. 4 is a schematic side view of a hydraulic resistance measurement test of one embodiment of the present invention. This hydraulic resistance measuring device 18 is provided above a pool 16 containing water 17 (static water), a support arm 13 fixed to an elevating device 14 that moves up and down along an inclined rail 15, and fixed to the support arm 13. This is a device for jumping the head mannequin 12 into the pool 16. The goggles 20 are attached to the head mannequin 12, covered with the cap 11, and jumped into the water surface. The measurement dimensions of the pool are a length of 6.0 m, a width of 2.0 m, and a water depth of 1.0 m. As shown in FIG. 5, pressure sensors having a diameter of 6 mm are connected to the upper and lower positions of the goggles 20 with an interval of 32 mm so that changes in water pressure can be measured over time. A difference in moment applied to the goggles 20 can be calculated from each pressure sensor measurement value. FIG. 6 is a front view photo of the goggle attached to the head mannequin and covered with a cap. The inclination angle between the inclined rail and the water surface can be adjusted, and the elevating device can be fixed at an arbitrary position of the inclined rail. As an example, the inclination angle of the inclined rail 15 with respect to the water surface was 40 °, and the water entered the water surface at a height of 900 mm from the water surface, and the water surface entry speed was about 2.5 m / second. The analysis followed the following procedure.

第1位置センサを水面からの高さ433mmの位置に配置し、頭部マネキン12の先端(額部分)が通過した時点から時間の計測を開始する。第2位置センサは水面接触位置に配置し、頭部マネキン12の先端(額部分)が水面に接触した時刻を計測する。これにより、計測時間開始から水面突入までの時間がわかる。頭部マネキン12の水面突入時の動画は、デジタルカメラ(CASIO EX-F1)を用いてハイスピード動画(300fps)として撮影した。計測条件は、サンプリング周波数:1000Hz,:計測時間:2sec,A/D変換の分解能:14ビットとし、パソコンを用いて処理した。各データは電圧値として取得され、後処理によりそれぞれの物理量に変換した。以上をまとめると計測項目は次のとおりである。
(1)頭部マネキン12の位置
(2)ゴーグル装着による圧力
(3)計測時間開始から水面突入までの時間
(4)頭部マネキン12の水面突入の動画
A 1st position sensor is arrange | positioned in the position of 433 mm in height from a water surface, and time measurement is started from the time of the front-end | tip (forehead part) of the head mannequin 12 passing. A 2nd position sensor is arrange | positioned in a water surface contact position, and measures the time when the front-end | tip (forehead part) of the head mannequin 12 contacted the water surface. Thereby, the time from the start of the measurement time to the entry of the water surface is known. The video of the head mannequin 12 when it entered the water surface was shot as a high-speed video (300 fps) using a digital camera (CASIO EX-F1). The measurement conditions were sampling frequency: 1000 Hz, measurement time: 2 sec, A / D conversion resolution: 14 bits, and processed using a personal computer. Each data was acquired as a voltage value and converted into a physical quantity by post-processing. In summary, the measurement items are as follows.
(1) Position of head mannequin 12 (2) Pressure due to wearing goggles (3) Time from measurement time start to water surface entry (4) Movie of head mannequin 12 water surface entry

分析は次の手順に従った。
(1)計測開始から2秒間の供試体(頭部マネキン)の移動距離を計測し、計測結果に移動平均演算(5点)後に速度を算出し、その速度の近似曲線を求める(図13)。
(2)前記の近似曲線から再び計測時間(2秒間)における速度、加速度及びそれぞれの供試体の重量を加速度に乗じて荷重を算出する(図14〜16)。
(3)ゴーグル装着時の圧力変化は、圧力に圧力センサの表面積(2.83×10-52)を乗じて荷重(N)として換算する。
(4)前記(2)で求めた荷重から、ゴーグルの有無と形状の違いによる水中での荷重最大値を比較する。
(5)着水時の衝撃力は、(3)で求めた荷重を用いて「水面突入時刻から水中での荷重最大の時刻」の間の力積から評価する。さらに、その荷重を用いた2つの圧力センサの中心位置におけるモーメント(アーム長さ0.016m)の差を求め、水中での荷重最大時のゴーグルのズレの影響を評価する。
The analysis followed the following procedure.
(1) The moving distance of the specimen (head mannequin) for 2 seconds from the start of measurement is measured, the speed is calculated after moving average calculation (5 points) in the measurement result, and an approximate curve of the speed is obtained (FIG. 13). .
(2) The load is calculated from the approximate curve again by multiplying the acceleration by the speed, acceleration and weight of each specimen in the measurement time (2 seconds) (FIGS. 14 to 16).
(3) The change in pressure when the goggles are attached is converted to the load (N) by multiplying the pressure by the surface area of the pressure sensor (2.83 × 10 −5 m 2 ).
(4) From the load obtained in (2) above, the maximum load value in water due to the presence or absence of goggles and the difference in shape is compared.
(5) The impact force at the time of landing is evaluated from the impulse between the “water surface entry time and the maximum load time in water” using the load obtained in (3). Further, the difference in moment (arm length 0.016 m) at the center position of the two pressure sensors using the load is obtained, and the influence of the shift of the goggles when the load is maximum in water is evaluated.

上記において、力積(Impulse)は次の式(数1)として表され、力(F)と力が作用する時間を乗じて求められる。   In the above, the impulse (Impulse) is expressed as the following equation (Equation 1), and is obtained by multiplying the force (F) and the time during which the force acts.

本試験では水面突入の時刻t1から水中での荷重最大の時刻t2におけるセンサ上とセンサ下の2つの力積を求め、その和Itotalを結果として示した。サンプリング時間を△t(=0.001)として、センサ上の力積をIt、センサ下の力積をIbとすると下記(数2)及び(数3)のように求められる In this test, two impulses on the sensor and below the sensor from the time t 1 when the water surface enters to the time t 2 when the load is maximum in water are obtained, and the sum I total is shown as a result. If the sampling time is Δt (= 0.001), the impulse on the sensor is I t , and the impulse on the sensor is I b , the following equations (2) and (3) are obtained.

ここで、Ft,Fbはセンサ上とセンサ下に作用する力である。そして2つの力積の和Itotalは、次のようになる。
total=It+Ib
次にモーメントは、センサ上とセンサ下を直線で結んだ中心位置周りとした。モーメントアーム長さをL(=0.016)として、その中心位置周りにおけるモーメントをそれぞれMt,Mbとすると、次のようになる。
t=Ft×L
b=Fb×L
ここでは、ゴーグルが顔面を押す方向を正とした。次にモーメントの差△Mは、センサ上のモーメントを基準として次の計算で算出される。
△M=Mt−Mb
Here, F t and F b are forces acting on the sensor and below the sensor. The sum I total of the two impulses is as follows.
I total = I t + I b
Next, the moment was set around the center position where the sensor was connected to the sensor by a straight line. When the moment arm length is L (= 0.016) and the moments around the center position are M t and M b , respectively, the following results.
M t = F t × L
M b = F b × L
Here, the direction in which the goggles push the face is positive. Next, the moment difference ΔM is calculated by the following calculation based on the moment on the sensor.
ΔM = M t −M b

以下実施例により本発明を具体的に説明する。なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   The present invention will be specifically described below with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
図1及び図3に示すゴーグル20を作成した。レンズ1、アイカップ2及びパッド3はポリカーボネート樹脂で一体成形し、ヘッドストラップ7はシリコーンゴム、ゴム状ベルトの連結部材5はポリウレタンエラストマーで成形したものを用いた。ゴム状ベルトの連結部材5はアイカップ2の下部とパッド3との間の外表面に形成されている溝部に嵌め込んだ。図3のθ1は44.9°、θ2は31.7°とした。
アイカップ2の上部側面に横一列の複数の突起10を形成した。突起10は、直径1.2mmの半球状の突起を2mm間隔で4個、アイカップ2の上部側面の傾斜部に横一列で配列させた。
このようにして得られたゴーグル20を図4に示すように頭部マネキン12に装着し、キャップ11を被せ、図4に示す水圧抵抗測定試験を行った。測定数は3回とし、平均値を算出してその結果を表1にまとめて示す。図7は1回目測定時の飛び込み実験の際のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。ゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差はほとんどないことがわかる。
Example 1
The goggles 20 shown in FIGS. 1 and 3 were created. The lens 1, the eye cup 2 and the pad 3 were integrally formed of polycarbonate resin, the head strap 7 was formed of silicone rubber, and the connecting member 5 of the rubber belt was formed of polyurethane elastomer. The rubber belt connecting member 5 was fitted in a groove formed on the outer surface between the lower portion of the eye cup 2 and the pad 3. In FIG. 3, θ1 was 44.9 °, and θ2 was 31.7 °.
A plurality of protrusions 10 in a horizontal row were formed on the upper side surface of the eye cup 2. As the protrusions 10, four hemispherical protrusions having a diameter of 1.2 mm were arranged at intervals of 2 mm, and arranged in a horizontal row on the inclined portion of the upper side surface of the eye cup 2.
The goggles 20 thus obtained were attached to the head mannequin 12 as shown in FIG. 4, covered with the cap 11, and the hydraulic resistance measurement test shown in FIG. 4 was performed. The number of measurements was 3, and the average value was calculated and the results are summarized in Table 1. FIG. 7 is a graph showing the difference in moment of water pressure applied to the upper and lower sides of the goggles during the diving experiment at the first measurement. It can be seen that there is almost no difference in the water pressure moment applied to the top and bottom of the goggles.

(実施例2)
図2に示すように、突起10を形成しないほかは実施例1と同様にゴーグル21を作成した。その結果を表1にまとめて示す。図8は1回目測定時の飛び込み実験の際のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。
(Example 2)
As shown in FIG. 2, goggles 21 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the protrusions 10 were not formed. The results are summarized in Table 1. FIG. 8 is a graph showing the difference in moment of water pressure applied to the upper and lower sides of the goggles during the diving experiment at the first measurement.

(実施例3〜5)
実施例3としてミズノ社製商品名“アクセルアイカッター”、実施例4としてミズノ社製商品名“アクセルアイ”、実施例5として市販の他社品を用いて水圧抵抗測定試験を行った(測定数3の平均値)。その結果を表1にまとめて示す。実施例3の1回目測定時の結果を図9に、実施例4の1回目測定時の結果を図10に、実施例5の1回目測定時の結果を図11にそれぞれ示す。
(Examples 3 to 5)
A hydraulic resistance measurement test was conducted using the product name “Accel Eye Cutter” manufactured by Mizuno Co., Ltd. as Example 3 and the product name “Accel Eye” manufactured by Mizuno Co., Ltd. as Example 4, and a commercially available product from another company as Example 5. Average value of 3). The results are summarized in Table 1. The results of the first measurement of Example 3 are shown in FIG. 9, the results of the first measurement of Example 4 are shown in FIG. 10, and the results of the first measurement of Example 5 are shown in FIG.

(参考例1)
ゴーグルを装着させないで実施例1と同様に測定した結果を表1にまとめて示す。
(Reference Example 1)
The results measured in the same manner as in Example 1 without wearing goggles are summarized in Table 1.



表1及び図7〜11から、次のことが分かる。
(1)モーメントの差は2つのセンサの間の中心周りとしてセンサ上が顔面を押す方向を正とした結果である。すなわち、モーメントの差が正であればゴーグルが下からめくれ、負であれば上からめくれる力が働く。どのゴーグルもモーメントの差は正であり、下からめくれる力が働く。本発明の実施例1〜2は実施例3〜5に比べて入水時のモーメント差が低く、水面突入時の最大荷重時におけるゴーグルの上と下の圧力モーメントの差が1×10-6N(N:ニュートン)以下であり、下からめくれる力も低い。
(2)実施例3は、入水時にアイカップに大きなモーメント力が発生し、その後減少し、その差も大きいことが分かる。また実施例4は、入水時にアイカップに大きなモーメント力が発生し、その後も小さなモーメント力が残留することが分かる。また実施例5は、入水時にアイカップに大きなモーメント力が発生し、その後急減し、その差も大きいことが分かる。
(3)力積の平均値から、実施例3及び実施例5は顔面を押す衝撃力が働き、実施例4はゴーグルが顔面から外れる衝撃力が働く。これに対して実施例1〜2の力積は低く、10×10-6Ns(N:ニュートン,s:秒)以下である。これは水面突入時の衝撃力が小さく、ズレにくく、顔面に密着していることを示している。
(4)以上のとおり、実施例1〜2は入水時にほとんどモーメント力が発生せず、ゴーグルが安定して顔面に密着していることが確認できた。水圧に対して低抵抗でズレを抑制していることも確認できた。
From Table 1 and FIGS.
(1) The difference in moment is a result of positively pressing the face on the sensor around the center between the two sensors. That is, if the moment difference is positive, the goggles will turn from the bottom, and if the moment difference is negative, the force will turn from the top. Every goggle has a positive moment difference, and the force to turn from below works. In Examples 1 and 2 of the present invention, the difference in moment when entering water is lower than in Examples 3 and 5, and the difference between the pressure moments above and below the goggles at the maximum load when entering the water surface is 1 × 10 −6 N (N : Newton) and the power to turn from below is low.
(2) In Example 3, it can be seen that a large moment force is generated in the eyecup at the time of entering the water and then reduced, and the difference is large. In Example 4, it can be seen that a large moment force is generated in the eye cup when the water enters, and a small moment force remains thereafter. Further, in Example 5, it is understood that a large moment force is generated in the eye cup at the time of entering water, and then suddenly decreases, and the difference is large.
(3) From the average value of impulse, Example 3 and Example 5 have an impact force that pushes the face, and Example 4 has an impact force that causes goggles to come off the face. On the other hand, the impulse of Examples 1 and 2 is low and 10 × 10 −6 Ns (N: Newton, s: second) or less. This indicates that the impact force at the time of entering the water surface is small, is not easily displaced, and is in close contact with the face.
(4) As described above, in Examples 1 and 2, almost no moment force was generated when water entered, and it was confirmed that the goggles were stably adhered to the face. It was also confirmed that the displacement was suppressed with low resistance to the water pressure.

図12に実施例1と参考例1の計測時間t=0〜1.5秒における速度と荷重の変化を示す。但し、図中のデータは明瞭化のためそれぞれの1回目測定時の結果である。参考例1の計測結果を例取ると、速度はt=0.109秒で最大となり、t=0.134秒で水面に突入すると急激に減少する。約0.9秒付近から速度が負の値となるのは、頭部マネキン自体の浮力によって水面に浮上する力が働くためである。荷重は、水面に突入してt=0.368秒で負の最大となり、その後は緩やか負の荷重が減少する変化を示す。実施例1の計測結果は参考例1と同様であるが、ゴーグルの着用の影響により、参考例1のデータに比べて水面突入後の速度の減速が大きく、また水中における最大荷重も大きかった。   FIG. 12 shows changes in speed and load in the measurement time t = 0 to 1.5 seconds in Example 1 and Reference Example 1. However, the data in the figure is the result of each first measurement for the sake of clarity. Taking the measurement result of Reference Example 1 as an example, the speed becomes maximum at t = 0.109 seconds, and decreases rapidly when entering the water surface at t = 0.134 seconds. The reason why the speed becomes a negative value from around 0.9 seconds is that a force that rises on the water surface works due to the buoyancy of the head mannequin itself. The load enters the water surface and reaches a negative maximum at t = 0.368 seconds, and thereafter shows a change in which the gently negative load decreases. Although the measurement result of Example 1 was the same as that of Reference Example 1, due to the influence of wearing goggles, the speed reduction after entering the water surface was larger than that of the data of Reference Example 1, and the maximum load in water was also large.

本発明の水泳ゴーグルの水圧抵抗測定装置は、競泳用ゴーグル、飛び込み用ゴーグル、水球用ゴーグル、シンクロナイズドスイミング用ゴーグル、一般用ゴーグルなど様々な水泳用途のゴーグルの開発に有用である。   The apparatus for measuring hydraulic resistance of swimming goggles of the present invention is useful for developing various swimming goggles such as swimming goggles, dive goggles, water polo goggles, synchronized swimming goggles, and general goggles.

1 レンズ
2 アイカップ
3 パッド
4 ゴーグル本体
5 連結部材
6 接続部
7 ヘッドストラップ
8 長さ調整具
9 連結ブリッジ
10 突起
11 キャップ
12 頭部マネキン
13 支持アーム
14 昇降装置
15 傾斜レール
16 プール
17 水
18 水圧抵抗測定装置
20,21 ゴーグル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens 2 Eyecup 3 Pad 4 Goggles main body 5 Connection member 6 Connection part 7 Head strap 8 Length adjustment tool 9 Connection bridge 10 Protrusion 11 Cap 12 Head mannequin 13 Support arm 14 Lifting device 15 Inclination rail 16 Pool 17 Water 18 Water pressure Resistance measuring device 20, 21 Goggles

Claims (5)

水泳ゴーグルの水圧抵抗測定装置であって、
前記ゴーグルを装着した頭部マネキンと、
静置水を有するプールの上方に、所定の角度を有する傾斜レールに沿って昇降する昇降装置と、
前記昇降装置に固定された支持アームと、前記支持アームに固定された前記頭部マネキンをプールに飛び込ませる手段と、
前記ゴーグルの上と下の位置には圧力センサが接続され、時間経過とともに水圧の変化を測定し、それぞれの圧力センサ測定値からゴーグルに加わるモーメントの差を計算する手段を含むことを特徴とするゴーグルの水圧抵抗測定装置。
A hydraulic resistance measuring device for swimming goggles,
A head mannequin wearing the goggles;
A lifting device that moves up and down along an inclined rail having a predetermined angle above a pool having static water;
A support arm fixed to the lifting device, and means for jumping the head mannequin fixed to the support arm into the pool;
A pressure sensor is connected above and below the goggles, and includes means for measuring a change in water pressure with time and calculating a difference in moment applied to the goggles from each pressure sensor measurement value. Hydraulic resistance measuring device.
前記傾斜レールの水面との傾斜角度は調節可能であり、前記昇降装置は前記傾斜レールの任意の位置で固定可能である請求項1に記載のゴーグルの水圧抵抗測定装置。   2. The apparatus for measuring hydraulic resistance of goggles according to claim 1, wherein an inclination angle between the inclined rail and the water surface is adjustable, and the lifting device can be fixed at an arbitrary position of the inclined rail. 3. 前記頭部マネキンの先端額部が水面に突入する位置とそれより手前側にそれぞれ位置センサを配置し、前記頭部マネキンの速度最大時刻と、水面突入時刻を測定するとともに、前記ゴーグルの上と下の位置の圧力センサによりゴーグルに加わる最大荷重を測定する請求項1又は2に記載のゴーグルの水圧抵抗測定装置。   Position sensors are arranged at the position where the forehead portion of the head mannequin enters the water surface and the front side thereof, respectively, and the maximum speed of the head mannequin and the water surface entry time are measured, and above and below the goggles The hydraulic resistance measuring device for goggles according to claim 1 or 2, wherein a maximum load applied to the goggles is measured by a pressure sensor at a position. 前記頭部マネキンの計測開始から2秒間の移動距離を測定し、この結果に移動平均演算後の値から速度を算出し、その速度の近似曲線を求め、前記頭部マネキンの速度グラフと加速度グラフと荷重グラフを求める請求項1〜3のいずれかに記載のゴーグルの水圧抵抗測定装置。   Measure the moving distance of 2 seconds from the start of the measurement of the head mannequin, calculate the speed from the value after moving average calculation to this result, obtain the approximate curve of the speed, the speed graph and acceleration graph of the head mannequin The hydraulic resistance measuring device for goggles according to any one of claims 1 to 3, wherein a load graph is obtained. 前記ゴーグルの圧力変化は、圧力センサの表面積を乗じて荷重(N)として換算し、この荷重を用いて、水面突入時刻から水中での荷重最大の時刻の間の力積を求め、この力積から着水時の衝撃力を求める請求項1〜4のいずれかに記載のゴーグルの水圧抵抗測定装置。   The change in the pressure of the goggles is converted as a load (N) by multiplying the surface area of the pressure sensor, and using this load, the impulse between the water surface entry time and the maximum load time in water is obtained. The apparatus for measuring hydraulic resistance of goggles according to any one of claims 1 to 4, wherein an impact force at the time of landing is obtained from the water.
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