JP2019100782A

JP2019100782A - 推力測定装置およびそれを用いた推力測定方法

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Publication number: JP2019100782A
Application number: JP2017229827A
Authority: JP
Inventors: 利裕古岡; Toshihiro Furuoka; 将村山; Susumu Murayama
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-24
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP6934599B2

Abstract

【課題】装置全体を吊下げて支えるための設備が不要となり、推力を直接計測することが出来る推力測定装置を提供する。【解決手段】被測定物を固定するための取付架台と３と、取付架台３の下側に位置する中間架台４と、中間架台４の下側に位置するベース架台５があり、それぞれの間に水平移動手段を備え、中間架台４を水平往復運動させるための駆動手段を備え、取付架台３に接続された推力測定手段を備えた推力測定装置であって、中間架台４を往復運動させて測定を行うことにより推力を正確に測定することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、軸流送風機やジェットエンジン等の推力測定方法に関するものである。

従来、この種の測定装置は、例えば、特許文献１のようなものが知られている。

以下、その測定装置について図３を参照しながら説明する。

図３に示すように、図示しない設備の天井面などに固定された固定架台１０１に板ばね１０７を介して揺動架台１０３がつながれている。揺動架台１０３にはブラケット１０５が取り付けられており、固定架台１０２に取り付けられたロードセル１０４と接している。揺動架台１０３の下面には連結部材１０６、支持部材１０９を介してジェットエンジン１１０が取り付けられている。ジェットエンジン１１０を運転することによって発生する推力は支持部材１０８、揺動架台１０３、ブラケット１０５に伝播し、ロードセル１０４を押す。その力をロードセル１０４によって電気的に計測することで推力を測定することが出来る。

特開平６−５０８４９号公報

このような従来の測定装置においては、測定装置全体が大きくなり、重量も重いものとなる。その重量を支えるために測定装置を支える設備全体や天井面は頑丈でなければならないという課題があった。また、推力測定時は図４の推力Ｆ_０が発生することにより、揺動架台１０３は板ばね１０７の円弧上に沿って斜め上の方向に移動するため、揺動架台１０３が重力の作用によって元の位置に戻ろうとする力Ｆ_４が発生する。これによりロードセル１０４の計測値は真の推力Ｆ_０からＦ_４の水平方向成分であるＦ_２を引いた値Ｆ_１となる。そのため、推力Ｆ_０を求めるためにＦ_１とＦ_２を加算する必要がある。Ｆ_２を算出するために板ばね１０７の長さと水平方向の移動量Ｘを正確に測定する必要があるという課題があった。
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、簡易的な装置で精度よく推力の測定を行うことができる装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、
送風機を固定するための取付架台と、
前記取付架台の下側に位置する中間架台と、
前記中間架台の下側に位置するベース架台と、前記取付架台と前記中間架台との間に設けた第１の水平直進移動手段と、前記中間架台と前記ベース架台との間に設けられ、前記第１の水平直進移動手段の移動方向と平行に移動可能にした第２の水平直進移動手段と、前記中間架台を水平往復運動させるための駆動手段と、前記中間架台の往復運動の方向と平行でかつ、前記送風機の吹出し方向にかかる力を測定するために前記取付架台に接続された推力測定手段を備えたことを特徴とする推力測定装置としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、装置全体を吊下げて支えるための設備が不要となり、推力を直接計測することが出来る。

本発明の実施の形態１の推力測定装置の構成を示す説明図本発明の実施の形態１の推力測定装置の構成を示す詳細図従来の推力測定装置の構成を示す説明図従来の推力測定装置の構成を示す説明図

本発明に係る推力測定装置は、送風機を固定するための取付架台と、
前記取付架台の下側に位置する中間架台と、
前記中間架台の下側に位置するベース架台と、前記取付架台と前記中間架台との間に設けた第１の水平直進移動手段と、前記中間架台と前記ベース架台との間に設けられ、前記第１の水平直進移動手段と平行に移動可能にした第２の水平直進移動手段と、前記中間架台を水平往復運動させるための駆動手段と、前記中間架台の往復運動の方向と平行でかつ、前記送風機の吹出し方向にかかる力を測定するために前記取付架台に接続された推力測定手段を備えたことを特徴としたものである。

これにより、装置全体を吊下げて支えるための設備が不要となり、推力を直接計測することが出来る。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の推力測定装置１の全体構成を示す説明図である。図２は、図１における中間架台の移動の状態を示す説明図である。

図１に示すように、本実施の形態による推力測定装置１は、被測定物である送風機２を乗せて固定するための取付架台３の下に中間架台４があり、その下にベース架台５がある構成となっている。送風機２は、一方向へ気流を発生させるものであって、例えば、円筒内に軸流送風機を配したジェットファンである。

取付架台３の下面には車輪６が備わっており、それに対応するように中間架台４の上面にレール７が備わっている。この取付架台３の車輪６と中間架台４のレール７によって第１の水平直進移動手段が構成されている。同様に中間架台４の下面にも車輪６が備わっており、それに対応するようにベース架台５の上面にレール７が備わっている。この中間架台４の車輪６とベース架台５のレール７によって第２の水平直進移動手段が構成されている。取付架台３には連結ワイヤ１０を介してロードセル９が接続されており、ロードセル９の反対側にはベース架台５から延長された金具と接続されている。ロードセル９は、引張り力または圧縮力を電気信号に変えて測定するものである。本説明ではロードセル９の一端を固定して他端が引張られることによりその力を測定する。中間架台４には空圧シリンダ８が接続されており、空圧シリンダ８の反対側にはベース架台５から延長された金具と接続されている。

取付架台３の可動方向と中間架台４の可動方向とは同一方向になるように、中間架台４、ベース架台５に設けられたレール７は平行になっている。また、送風機２は、吹出し風１１の吹き出し方向とレール７の長手方向とが平行になるように固定される。

送風機２を運転すると、吹出し風１１が送風機２から吹出され、その反力として吹出し方向と逆の方向に推力１３が発生する。本実施の形態では、送風機２の駆動による推力１３は、ロードセル９に対して引張り力加えるように配置されている。ロードセル９が圧縮力を測定する場合には、送風機２の吹き出し方向を反対にするとよい。送風機２を乗せた取付架台３は連結ワイヤ１０を介してロードセル９と接続されているため、推力１３の発生方向に移動することはなく、結果的に取付架台３が移動しようとする力をロードセル９で測定することができる。ただし、この状態では、取付架台３と中間架台４とは静止しており、このときロードセル９が測定した値には取付架台３と中間架台４との間で発生する静摩擦の成分が含まれている。静摩擦は摩擦面が静止しているときに発生するもので、その値を正確に測定することは原理的に困難である。そこで、空圧シリンダ８を駆動させてロードセル９にかかる引張り力を測定することによって、推力１３を算出する。

すなわち、送風機２を運転した状態で空圧シリンダ８を駆動させて中間架台４を図１の中間架台移動方向１２の方向に移動させると、取付架台３と中間架台４との間に発生する摩擦は動摩擦となる。動摩擦は静摩擦に比べて値が小さく、摩擦面の条件が均一であれば動作中の値は一定であるという特性がある。このときにロードセル９が測定する引張り力の値は（推力１３−動摩擦力）（＝Ｆａとする）となる。中間架台４が動作端まで達したら空圧シリンダ８を逆方向に駆動させると中間架台４は図２における中間架台移動方向１４の方向に移動する。このときにロードセル９が測定する引張り力の値は（推力１３＋動摩擦力）（＝Ｆｂとする）となる。空圧シリンダ８の駆動により、中間架台４を推力と同じ方向に動かすことと、推力と反対方向に動かすことを連続的に行うことによって、中間架台４は往復運動をすることになる。中間架台４が連続往復運動を行っているときにロードセル９によって連続的に測定を行うと、その測定値はＦａ（推力１３−動摩擦力）とＦｂ（推力１３＋動摩擦力）の値を繰り返すことになる。すなわち、動摩擦力が相殺されて推力１３のみの値を知ることができ、求める推力１３はＦａとＦｂの和の１／２である。実際の測定においては、往復運動を繰り返し、Ｆａ，Ｆｂの測定を複数回行い、これを平均化するとよい。

本発明にかかる推力測定装置は、道路トンネル用の送風機だけでなく、取付架台に乗せることが可能で一方向に推力を発生するものであればどのようなものでも測定することができる。

１推力測定装置
２送風機
３取付架台
４中間架台
５ベース架台
６車輪
７レール
８空圧シリンダ
９ロードセル
１０連結ワイヤ
１１吹出し風
１２中間架台移動方向
１３推力
１４中間架台移動方向

Claims

送風機を固定するための取付架台と、
前記取付架台の下側に位置する中間架台と、
前記中間架台の下側に位置するベース架台と、
前記取付架台と前記中間架台との間に設けた第１の水平直進移動手段と、
前記中間架台と前記ベース架台との間に設けられ、前記第１の水平直進移動手段の移動方向と平行に移動可能にした第２の水平直進移動手段と、
前記中間架台を水平往復運動させるための駆動手段と、
前記中間架台の往復運動の方向と平行でかつ、前記送風機の吹出し方向にかかる力を測定するために前記取付架台に接続された推力測定手段を備えたことを特徴とする推力測定装置。
請求項１記載の推力測定装置を用いた推力測定方法であって、
測定対象となる前記送風機を測定対象の運転条件で運転させ、
前記駆動手段によって前記中間架台を一方向に移動させるときに前記推力測定手段で検出される力と、前記駆動手段によって前記中間架台を前記一方向とは反対方向に移動させるときに前記推力測定手段で検出される力とを用いて推力を算出する推力測定方法。