JP3124043B2 - 自由ピストンショックチューブ／トンネルとその保留時間を増大する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自由ピストンショックチ
ューブ／トンネルに関し、特に粘性損失の対応する増加
を生ずることなく特定のショックチューブ構造の保留時
間、従って試験時間を制御し、適正化する手段を有する
自由ピストンショックチューブ／トンネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】自由ピストンショックチューブ／トンネ
ルは１９５０年代から存在している。作動中、自由ピス
トンショックチューブ／トンネルは、空気力学の研究に
対する試験条件を提供するために、希望する持続時間あ
るいは試験時間にわたり試験場所において極めて高圧高
温の衝撃波を発生させることができる。自由ピストンシ
ョックチューブ／トンネルは基本的にはロケットのノー
ズコーン、宇宙再突入機およびその他の極超音速航空機
に関する空力学的条件を試験するために使用される。

【０００３】一般的に、自由ピストンショックチューブ
／トンネルは、ヘリウムのような圧縮あるいは駆動ガス
を収容した細長く、全体的に円筒形の圧縮チューブを含
む。圧縮チューブは一端において所定の破裂圧力を備え
たダイヤフラムにより閉鎖され、ダイヤフラム端に向か
ってピストンの始動端から前進するようにされた圧縮ピ
ストンを含む。圧縮チューブのダイヤフラム端にはダイ
ヤフラムからは離れた試験端を有し、例えば大気のよう
な低圧推進ガスで充てんされている細長いショックチュ
ーブが接続されている。ピストンが圧縮チューブのピス
トン始動端からダイヤフラム端に向かって運動すると、
圧縮チューブ内の圧縮ガスが圧縮され、ダイヤフラムを
破裂させる。ダイヤフラムが破裂すると、ある容積の圧
縮された圧縮ガスが破裂したダイヤフラムを通り、接続
されているショックチューブへ入り衝撃波を発生させ
る。衝撃波はショックチューブを通って運動している間
被動ガスを圧縮し、試験場所において所望された試験条
件を創り出す。ショックトンネルの場合、衝撃波で圧縮
されたガスはさらに最終の試験場所までノズル膨張を介
して送られる。

【０００４】従来の自由ピストンショックチューブ／ト
ンネルにおけるピストンは、ピストンの背後に導入され
た圧縮ガスにより駆動される。ダイヤフラムに向かうピ
ストンの圧縮運動の間、圧縮チューブ内のガスは２００
０気圧あるいはそれ以上の圧力まで圧縮できる。このた
め、ショックチューブにおいて衝撃波を発生させること
ができ、ショックチューブでは１２，０００Ｋという高
温と３，０００ａｔｍという高圧を備えた被動ガスで試
験条件を創り出すことができる。

【０００５】従来技術の自由ピストンショックチューブ
／トンネルにおいては、ショックチューブは、圧縮チュ
ーブの直径より小さい単一の一定の直径を有する全体的
に円筒形の構造である。典型的な自由ピストンショック
トンネル構造においては圧縮チューブの直径は少なくと
もショックチューブの直径の約３倍大きい。

【０００６】４０年近く自由ピストンショックチューブ
／トンネルが用いられ、かつ自由ピストンショックチュ
ーブ／トンネルの作動をより完全に理解しその性能を適
正化するために研究が継続されてきたにもかかわらず、
その全体的な構造は顕著に変ってはいない。典型的な自
由ピストンショックトンネルはレイモンドストーカ（Ra
ymond Stalker ）の特許協力条約（ＰＣＴ）公報第ＷＯ
89／02071 に開示されている。自由ピストンショックチ
ューブ／トンネルの性能と作動とに関して発行された研
究としては１９８３年８月（１４th Internatonal Sy
mposium on Shock Tubes and Shock waves での）Ｎ．
Ｗ．PageおよびＲ．Ｊ．Stalker によるショックチュー
ブおよび衝撃波に関する「Pressure Losses in Free Pi
ston Driven Shock Tubes 」と題する論文の１１８頁、
および１９８８年California Institute of Technology
のGALCITにおけるHans G.Hornungによる「Piston Motio
nIn A Free Piston Driver For Shock Tubes and Tunne
ls 」と題する論文を含む。

【０００７】Hans G.Hornungによる前述の論文にて紹介
された概念は保留時間についてである。Mr.Hornungによ
り定義され、且つ自由ピストンショックチューブ／トン
ネルに関する技術分野において一般的に容認されている
ように、保留時間とは圧縮チューブ内の圧力がその最大
値から10％以下変動する時間間隔である。このことは、
当然ピストン運動の終りあるいはダイヤフラムの破裂の
後まもなく発生する。保留時間と試験時間（試験場所に
おける希望する試験条件の持続時間）とは互いに関連し
ていることが知られている。一般的に保留時間を増大さ
せるとショックチューブの試験端における試験時間が対
応して増大する。また、所定の設計の圧縮チューブとピ
ストンとに対して、ショックチューブの直径を減少する
ことにより保留時間を長くすることができる。しかしな
がら、ショックチューブの直径が減少すると、粘性損失
が増加する。粘性損失とは、ショックチューブの壁とシ
ョックチューブを通って進行するにつれて衝撃波の背後
の流れとの間で作用する摩擦力から発生する損失であ
る。粘性損失の増加は試験時間を低減させる傾向があ
る。このように、ショックチューブの直径を減少させる
ことによりどの程度試験時間を増すことができるかにつ
いては限度がある。

【０００８】さらに、既存のピストンショックトンネル
が一般的に、固定で変更できないという特性のために、
前述のようなショックトンネルやその使用に係わるコス
トは極めて高価である。例えば、ショックチューブの直
径を増減することにより試験条件を変えたい場合、著し
い仕直し作業が必要とされる。このため極めて高いコス
トと著しいダウンタイムが生じる。従って、広範囲の種
々の試験や用途に対して用いる現在の自由ピストンショ
ックチューブ／トンネルの能力は極めて限定されてい
る。

【０００９】従って、粘性損失を対応して増加させるこ
となく保留時間を増加することによりより長い試験時間
を許容するようにした改良自由ピストンショックチュー
ブ／トンネル構造に対する要請が当該技術分野にある。
また、広範囲の種々の試験環境に適用でき且つ種々の希
望する保留時間と試験条件を提供するように迅速かつ容
易に変更しうる、所定構造の自由ピストンショックチュ
ーブ／トンネルに対する要請がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術とは対照的
に、本発明の自由ピストンショックチューブ／トンネル
に対応して粘性損失を増大させることなく保留時間を増
大し、従って試験時間を増大させることのできる構造体
を含む。さらに、本発明の自由ピストンショックチュー
ブ／トンネルは、特定の用途に対して希望する試験時間
と試験条件とを選択的に提供するように、特定のショッ
クチューブ／トンネル構造に対する保留時間を迅速に、
容易に、かつ安価に制御する手段を提供する。このため
特定の自由ピストンショックチューブ／トンネル構造の
性能の柔軟性を驚異的に改良し、そのようなショックチ
ューブ／トンネルを広範囲の用途に対して使用できるよ
うにする。このため特定の用途に対する操業コストを著
しく低減させ、かつ対応して粘性損失を増加させること
なく保留時間を増加することによりショックチューブ／
トンネルの性能を最大化することができる。

【００１１】詳しくは、本発明の自由ピストンショック
チューブ／トンネルはダイヤフラムに近接して選択的に
交換しうるオリフィスインサートを組み入れており、オ
リフィスインサートはショックチューブの内径より小さ
い直径の開口を有する。前述の構造を用いれば、オリフ
ィスインサートの開口の直径を小さくすることにより保
留時間を増加させ、従って試験時間を長くすることがで
きる。小さくしたダイヤフラムの開口を通った後、衝撃
波はショックチューブに沿って試験場所まで移動する。
しかしながら、ショックチューブの直径がオリフィスイ
ンサートの開口の直径より大きいので、その結果粘性損
失も対応して低減する。このため前述のようなオリフィ
スインサートを有していないショックチューブを有する
従来技術の自由ピストンショックチューブ／トンネルと
比較して試験時間を驚異的に向上させている。

【００１２】従って本発明の目的は保留時間、従って試
験時間を増加させる手段を有する改良自由ピストンショ
ックチューブ／トンネルを提供することである。

【００１３】本発明の別の目的は粘性損失を対応して増
大させることなく保留時間を増加させることのできる改
良自由ピストンショックチューブ／トンネルを提供する
ことである。

【００１４】本発明の別の目的は所定の構造に対して、
広範囲の用途において使用でき、かつ広範囲の種々の試
験時間および試験場所での試験条件を提供することので
きる改良自由ピストンショックチューブ／トンネルを提
供することである。

【００１５】本発明のさらに別の目的は、結果的に粘性
損失を対応して増大させることなく、保留時間を変更し
たり制御するために選択的に取り換え可能のオリフィス
インサートをダイヤフラムの近傍に組み込んでいる改良
自由ピストンショックチューブ／トンネルを提供するこ
とである。

【００１６】本発明のこれらおよびその他の目的は添付
図面、好適実施例の説明および特許請求の範囲を参照す
れば明らかとなる。

【００１７】

【実施例】本発明の細長い自由ピストンショックチュー
ブ／トンネルの側面図である図１をまず全体的に参照す
る。図示のように、ショックチューブ／トンネルは全体
的に、細長い圧縮チューブ１０と、適当な接続カラー１
６を介して、端と端が圧縮チューブ１０と接続されてい
る細長いショックチューブ１２を含む。自由ピストン１
１はチューブ１０内の圧縮ガスを圧縮するために圧縮チ
ューブ１０の一端から他端に向かって運動するようにさ
れている。ダイヤフラム１３（図２）は圧縮チューブ１
０とショックチューブ１２との間の接続領域に位置して
いる。

【００１８】好適実施例においては、圧縮チューブ１０
は全体的に円筒形の形状で第１の端即ちピストン端１８
から第２の端即ちダイヤフラム端１９まで延びている。
通常、圧縮チューブ１０は高張力鋼によって構成され、
２０００気圧の圧力および７０００Ｋの温度に耐えるに
十分である。ピストン端１８近傍の圧縮チューブ１０の
部分は最終的にピストンを加速することになるガスを収
容するための二次バッファ２０により囲まれている。圧
縮チューブ１０の実際の長さはショックチューブ／トン
ネルの設計上の問題である。一般的に、本発明による自
由ピストンショックチューブ／トンネルにおける圧縮チ
ューブは長さが少なくとも３３メートルに考えられてい
る。好適実施例においては、圧縮チューブ１０は複数の
圧縮チューブ部分２１から構成されている。これらチュ
ーブ部分は当該技術分野において公知の要領で対応する
割りハブクランプ２２により相互に接続されている。圧
縮チューブ１０は、ピストンの運動中全体的に概ね安定
した断熱圧縮を受けることのできるヘリウムのような駆
動ガスで充てんされている。しかしながら、その他の種
々のガスも使用できる。

【００１９】圧縮チューブ１０のピストン端１８は、圧
縮チューブ１０およびバッファ２０にエンドナット２５
を介して保持されている閉鎖ヘッド２４により閉鎖され
ている。エンドナット２５はバッファ２０の端部の内側
ねじにより、保持されている。図１から見て右方のピス
トンを駆動するためにピストン１１の背後に圧縮された
ピストン駆動ガスを導入するための従来の手段２６が設
けられている。ピストン１１が図１から見て右方へ前進
するにつれて、圧縮チューブ１０のポート２７が開放し
ている。このため二次バッファ２０からガスがピストン
１１の背後の空間へ流入することによりピストンを加速
させることができる。バッファガスは２００ａｔｍ以上
の圧力まで圧縮できる。ピストン１１を作動し、かつ駆
動する機構は当該技術分野で公知のものと類似でよい。

【００２０】図５に示すように、ピストンは主本体部２
８と、一対の外面ベアリング２９とストライクプレート
３０とを含む。前記本体部２８はエネルギ吸収機構等を
収容するためのくぼみ部分３１を含む。ピストンはさら
に、ショックチューブ／トンネルの作動の間希望する圧
縮を達成するに十分な質量をピストン１１に提供するウ
ェイト材３２を含む。ピストン端１８からダイヤフラム
端１９までのピストン１１の運動の間ベアリング２９は
圧縮チューブ１０の円筒形内面に沿って摺動する。

【００２１】ショックチューブ１２は第１の端即ちダイ
ヤフラム端１５と第２の端即ち試験端１４とを含む。図
１および／または図２にも示すように、ショックチュー
ブ１２のダイヤフラム端１５はハブクランプ１６を介し
て圧縮チューブ１０のダイヤフラム端１９に接続されて
いる。ショックチューブ１２の試験端１４には希望する
いずれかの適当な試験機構が設けられている。図１に示
す好適実施例はショックトンネルの従来の試験端を示
し、試験のために従来の試験ノズル構造体１７をショッ
クチューブ１２に付属させている。しかしなから、ノズ
ル構造体１７を外して本発明の構造体を自由ピストンシ
ョックチューブとして作動させることも考えられる。

【００２２】好適実施例のショックチューブ１２は、円
筒形外面と円筒形内孔２３とを備えた全体的に円筒形即
ちチューブ状の形状を有している。ショックチューブ１
２は高張力鋼のような材料で構成することが好ましい。

【００２３】ショックチューブ１２の実際の長さは、希
望する設計条件およびその他の各種のパラメータに基い
た設計上の問題である。好適実施例においては、ショッ
クチューブ１２は、割りハブクランプ３５を介して相互
に端と端で接続されている複数のショックチューブ部分
３４から構成されている。

【００２４】図２に最もよく示されているように、ダイ
ヤフラム１３が、それぞれ圧縮チューブ１０とショック
チューブ１２のダイヤフラム端１９，１５の間の接続領
域において位置され、かつ保持されている。所定の破裂
圧力を有するダイヤフラム１３は圧縮チューブ１０のダ
イヤフラム端１９に配置されたダイヤフラム保持プレー
ト３６により保持されている。ダイヤフラム保持プレー
ト３６には、端部１９における対応する環状のくぼみ領
域３９内で嵌合しかつそれにより保持される外側の環状
肩部分３８を備えている。ダイヤフラム１３はダイヤフ
ラム保持プレート３８の環状くぼみ４１内に着座してい
る拡大した環状部分４０を有し、ショックチューブ／ト
ンネル技術において既存の従来のダイヤフラムである。

【００２５】ショックチューブ１２のダイヤフラム端に
は、端部１５における対応のくぼみに着座した交換可能
ダイヤフラムインパクトリング４２が設けられている。
インパクトリング４２は、端部１５における対応のくぼ
み４６内で着座係合するようにされた外側の環状肩部分
４５を含む。ダイヤフラム１３が破裂したときそのペタ
ルを収容するために内側くぼみ面４４がインパクトリン
グ４２に設けられている。詳しくは、くぼみ部分４４の
長さは、ダイヤフラム１３が破裂すると、破裂したダイ
ヤフラムがくぼみ部分４４と概ね適合することによって
ショックチューブ内での何らかの抑制を排除するように
決められている。インパクトリング４２の最外端４８も
端部１５の対応するくぼみ部分内で着座する。端部分４
８の内径はショックチューブ１２の内径と近似してい
る。

【００２６】前記端部４８の前方端面とショックチュー
ブ１２のくぼんだ面との間に選択的に交換可能のオリフ
ィスインサート４９が位置しており、該オリフィスイン
サートはインパクトリング４２の最外端とショックチュ
ーブ１２の一部との間に捕捉され、かつ保持される一対
の平坦で全体的に平行の面を有している。オリフィスイ
ンサート４９には直径がショックチューブ１２の内径よ
り小さい内側開口５０が設けられている。

【００２７】ショックチューブ１２の直径より小さい直
径の開口５０を有するオリフィスインサート４９を使用
することにより圧縮チューブ１０の保留時間を延すこと
ができることが判明した。前述のように、保留時間は圧
縮チューブの圧縮部分における圧力がその最大値から１
０％以下だけ変動するに要する時間間隔である。一般的
に、保留時間を増大させると対応してショックチューブ
１２の試験端１４での試験時間を増大させる。このこと
は通常は、オリフィスインサートを使用することなく試
験時間を長くしうるので好ましい結果である。保留時間
を、従って試験端１４での試験時間を増大させることの
他に、粘性損失を対応して増加させることなく試験時間
を増大させる。本発明の目的に対して、等該技術分野に
おいて、公知でもあるが、粘性損失は、衝撃波がショッ
クチューブ１２を通って進行するにつれて、衝撃波の背
後の流れとショックチューブ１２の内側面との間の摩擦
力により生じる衝撃波の損失である。一般的に直径が大
きければ大きいほど粘性損失は少なく、ショックチュー
ブの直径が小さければ小さいほど粘性損失は大きくな
る。衝撃波の背後の流れに作用する粘性損失は流れの周
縁部分を後へ引張ろうとする傾向があり、その結果実際
の試験に対して利用できるガスを減少させ、そのため試
験時間を低減させる。

【００２８】図示のようにオリフィスインサート４９を
用いる結果、所定の構造の自由ピストンショックチュー
ブ／トンネルに対して保留時間、従って試験時間を、粘
性損失を対応して増すことなく増大および／または制御
することができる。これはショックチューブ／トンネル
の構成および適用において著しい利点である。例えばオ
リフィスインサート４９を別の開口サイズ５０のインサ
ートと交換することにより粘性損失を増すことなく、あ
るいは目立って変えることなく別の保留時間従って試験
時間を達成することができる。このようにインサート４
９のような選択的に交換可能のオリフィスインサートを
使用することにより特定のショックチューブ／トンネル
構成の柔軟性を有用性とを驚異的に増大させる。

【００２９】好適実施例においては、オリフィスインサ
ート４９はダイヤフラム１３の下流即ち試験端側に位置
されている。しかしながら、図６に関して以下説明する
ように、交換可能のオリフィスインサート４９はダイヤ
フラム１３の上流側即ちピストン端側に設けることがで
き、それでも本発明の利点を達成することができる。ま
た図２において、オリフィスインサート４９は破裂した
ダイヤフラムのペタル長さに少なくとも等しい距離だけ
ダイヤフラム１３から下流に隔置することが好ましいこ
とを注目すべきである。このペタル長さはインパクトリ
ング４２の内側開口内に配置されたダイヤフラム１３の
部分の直径の約半分に等しい。

【００３０】またオリフィスインサート４９は保留時間
を増大するという利点を提供するためにダイヤフラムに
十分近づけて位置させることが好ましい。オリフィスイ
ンサート４９はショックチューブ１２の長さの約１％以
下ダイヤフラム１３から離隔することが好ましい。例え
ば、ショックチューブ１２の長さが１７メートルである
とすれば、インサート４９即ちオリフィス５０は約１７
センチ以下ダイヤフラム１３から離隔すべきである。

【００３１】インサート４９は圧縮空気並びにそこを通
過する衝撃波から生じる力に十分耐える強力な、例えば
鋼のような材料から構成することが好ましい。インサー
ト４９はまた、圧縮空気および衝撃波の力により生じる
歪に対する抵抗性を十分な強度をインサートに付与する
ためにショックチューブ１２の長手方向の厚さを十分な
厚さにすべきである。オリフィスは鋭い隅を有する入口
および出口を有するものとして示されているが、これら
は圧力損失を低減するために丸味をもたせることができ
る。

【００３２】好適実施例は個別の要素としてのオリフィ
スインサート４９を示す。しかしながら本発明の利点か
ら逸脱することなくオリフィスインサート４９をダイヤ
フラムインパクトリング４２に組み込むかあるいは一体
形成するか、あるいはその逆を行いうることが考えられ
る。修正インサート５３の断面図を図４に示す。図４に
示すように、修正され、かつ組み合わされたインパクト
リングオリフィス５３の外端５２にはオリフィス部分を
画成する内方に延びた環状部分５４が設けられている。
前記部分５４はショックチューブ１２の内径以下の直径
を備えた開口５５を含む。

【００３３】次に、交換可能オリフィスがダイヤフラム
の上流あるいは圧縮チューブのダイヤフラムの側に位置
している代替実施例を示す図６を参照する。図６の実施
例においては、オリフィス５６が交換可能のオリフィス
インサート５８の端部内に形成されている。インサート
５８は全体的に円筒形であり、接続ボルト６０を受け入
れる複数の周囲の開口を有する外側フランジ部分５９を
含む。ボルト６０はフランジ部分５９と、ダイヤフラム
６１の対応する開口を通って延び、次いでショックチュ
ーブ１２の端部内にねじ係合して受け取られる。このよ
うに、ダイヤフラム６１とインサート５８とはボルト６
０によりチューブ１２に接続されている。また、インサ
ート５８は、直径がショックチューブ１２の内径より小
さいことが好ましい内側の円筒形面部分６２を含む。オ
リフィス５６の直径はショックチューブ１２の直径より
小さい。図６に示すようにオリフィス５６がダイヤフラ
ムから上流に位置されると、その位置は、オリフィス５
６とダイヤフラム６１との間の容積（面６２内の容積）
がダイヤフラムの破裂時圧縮チューブ１０における圧縮
ガスの容積の１％以下となるようなものであることが好
ましい。

【００３４】本発明の自由ピストンショックチューブ／
トンネルの作動の間、ダイヤフラム１３とオリフィスイ
ンサート４９（図２）あるいはダイヤフラム６１とオリ
フィスインサート５８（図６）とは圧縮チューブ１０と
ショックチューブ１２との間の領域に位置する。チュー
ブ１０と１２はその後接続ハブ１６により相互に接続さ
れる。次いで、圧縮チューブ１０には、例えばヘリウム
のような好ましい駆動ガスが充てんされる。試験すべき
材料がショックチューブ１６の試験端１４に正しく位置
された後、本装置は作動しうる状態となる。作動する
と、圧縮空気発射配管２６を介してピストン１１の背後
の領域へ導入される。このためピストン１１がポート２
７を開放するようにさせ、二次バッファ２０における圧
縮空気がピストン１１の背後の圧縮チューブ１０へ入る
ようにさせる。このためピストン１１は大きく加速さ
れ、かつ高速でダイヤフラムに向かって運動するように
させる。ピストン１１を駆動させる圧縮空気を２００ａ
ｔｍまで加圧することが一般的である。このためピスト
ン１１は何分の１秒からの速度でダイヤフラム端１９ま
で駆動させ、そのためピストン１１の速度は圧縮チュー
ブ１０の端部１９に近づくにつれて毎秒約３００メート
ルあるいはそれ以上にさせる。この方向のピストンの運
動により圧縮チューブ内のヘリウムを高度に圧縮させ
る。通常、前記圧縮は２０００ａｔｍである。ダイヤフ
ラムの破裂圧力に達すると、ダイヤフラムは破裂し、圧
縮されたヘリウムは急速にダイヤフラムを通り、ショッ
クチューブ１２において衝撃波を形成する。本発明にお
いて説明したタイプの自由ピストンショックチューブ／
トンネルにおいて使用可能のダイヤフラムは約２０００
ａｔｍあるいはそれ以上の破裂圧を有するようにするこ
とが一般的である。

【００３５】衝撃波は部分的にはオリフィス５０（図
２）あるいはオリフィス５６（図６）のサイズと位置と
によって決まる。一般的に、オリフィス開口が小さけれ
ば小さいほど、（衝撃波の強度は僅かに低減するが）保
留時間、従って試験時間は長くなる。衝撃波がショック
チューブ１２を通って進行するにつれてショックチュー
ブの空気を圧縮することにより、衝撃波が試験端１４に
達すると巨大な圧力と温度を発生させる。ショックチュ
ーブ１２を通る衝撃波の進行の間、衝撃波はある程度ま
で歪み、ショックチューブの内壁２３と衝撃波の背後の
流れとの間の粘性力のためにそのエネルギがある程度喪
失される。しかしながら、前述のように、これらの損失
は、オリフィス５０または５６の直径がそれぞれショッ
クチューブ１２の内径より小さいオリフィスインサート
４９（図２）あるいはオリフィスインサート５８（図
６）を用いる結果最小とされる。前述のショックチュー
ブ／トンネルにおいて、１３，０００Ｋの高温と、５，
０００ａｔｍ以上の高圧とを有する試験端１４における
試験条件を発生させることができる。

【００３６】好適実施例の説明は極めて特定的なもので
あったが、本発明の精神から逸脱することなく種々の修
正を行いうることが考えられる。従って、本発明の範囲
は好適実施例の説明によってではなく、特許請求の範囲
によって規定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】１ａ、１ｂ、１ｃは、各々本発明による自由ピ
ストンショックチューブ／トンネルの部分的に断面で示
す側面図である。

【図２】オリフィスインサートの好適位置を示し、圧縮
チューブとショックチューブとの間の接続領域での自由
ピストンショックチューブ／トンネルの部分の部分的に
断面で示す拡大図である。

【図３】ダイヤフラムインパクトリングと関連のオリフ
ィスインサートとを示す拡大斜視図である。

【図４】オリフィスインサートを組み入れた修正ダイヤ
フラムインパクトリングを示す断側面図である。

【図５】ピストンの断面図である。

【図６】本発明の自由ピストンショックチューブ／トン
ネルにおけるオリフィスインサートの代替構造と位置づ
けとを示す部分的に断面の拡大図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 9/00 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン端とダイヤフラム端とを有する
   細長い圧縮チューブと、 ダイヤフラム端と試験端とを有し且つ内径を有する細長
   いショックチューブであって、当該ショックチューブの
   前記ダイヤフラム端は、前記圧縮チューブの前記ダイヤ
   フラム端と接続されているショックチューブと、 前記圧縮チューブ内で、前記圧縮チューブの前記ピスト
   ン端から前記ダイヤフラム端まで圧縮運動するようにさ
   れたピストンと、 前記圧縮チューブと前記ショックチューブとの間の接続
   領域に位置したダイヤフラムと、 前記ダイヤフラム近傍に位置した選択的に交換可能のオ
   リフィスインサートであって、前記ショックチューブの
   内径より小さい直径を備えた開口を有するオリフィスイ
   ンサートとを、 含むことを特徴とする自由ピストンショックチューブ／
   トンネル。
2. 【請求項２】前記圧縮チューブと前記ショックチューブ
   とが全体的に円筒形であることを特徴とする請求項１に
   記載のショックチューブ／トンネル。
3. 【請求項３】前記ダイヤフラムが前記ショックチューブ
   の試験端に面する試験端側と、前記圧縮チューブのピス
   トン端に面するピストン端側とを含み、前記オリフィス
   インサートが前記ダイヤフラムの試験端側に位置してい
   ることを特徴とする請求項１に記載のショックチューブ
   ／トンネル。
4. 【請求項４】前記オリフィスインサートが前記ショック
   チューブの長さの約１％以下だけ前記ダイヤフラムから
   離隔されていることを特徴とする請求項３に記載のショ
   ックチューブ／トンネル。
5. 【請求項５】前記オリフィスインサートは前記ショック
   チューブの直径の少なくとも半分だけ前記ダイヤフラム
   から離隔されていることを特徴とする請求項４に記載の
   ショックチューブ／トンネル。
6. 【請求項６】前記ダイヤフラムが、前記ショックチュー
   ブの試験端に面する試験端側と前記圧縮チューブのピス
   トン端と面するピストン端側とを含み、前記オリフィス
   インサートが前記ダイヤフラムのピストン端側に位置し
   ていることを特徴とする請求項１に記載のショックチュ
   ーブ／トンネル。
7. 【請求項７】前記オリフィスインサートと前記ダイヤフ
   ラムとの間の容積が、ダイヤフラムの破裂時に同ダイヤ
   フラムと前記ピストンとの間の前記圧縮チューブ内の圧
   縮ガスの容積の約１％以下となるようにする距離だけ前
   記オリフィスインサートが前記ダイヤフラムから離隔さ
   れていることを特徴とする請求項６に記載のショックチ
   ューブ／トンネル。
8. 【請求項８】前記オリフィスインサートの前記開口が全
   体的に円形の断面形状を有していることを特徴とする請
   求項１に記載のショックチューブ／トンネル。
9. 【請求項９】前記ダイヤフラムが、前記圧縮チューブと
   前記ショックチューブの間に位置していることを特徴と
   する請求項３に記載のショックチューブ／トンネル。
10. 【請求項１０】前記ダイヤフラムが前記ショックチュー
    ブの試験端に面する試験端側と前記圧縮チューブのピス
    トン端に面したピストン端側とを含み、前記オリフィス
    インサートが前記ダイヤフラムの試験端側に位置してお
    り、前記ショックチューブがさらに前記ダイヤフラムの
    試験端側に位置したダイヤフラムインパクトリングを含
    むことを特徴とする請求項９に記載のショックチューブ
    ／トンネル。
11. 【請求項１１】前記オリフィスインサートが前記ダイヤ
    フラムのインパクトリングと前記ショックチューブの一
    部との間に位置され、かつ保持されていることを特徴と
    する請求項１０に記載のショックチューブ／トンネル。
12. 【請求項１２】前記オリフィスインサートが前記ダイヤ
    フラムインパクトリングに組み込まれていることを特徴
    とする請求項１１に記載のショックチューブ／トンネ
    ル。
13. 【請求項１３】前記オリフィスインサートが保留時間を
    増大させることを特徴とする請求項１に記載のショック
    チューブ／トンネル。
14. 【請求項１４】自由ピストンショックチューブ／トンネ
    ル内に衝撃波を発生させる方法であって、 ピストン端とダイヤフラム端とを有する圧縮チューブを
    準備するステップと、 ダイヤフラム端と試験端とを有し且つ内径を有するショ
    ックチューブを準備するステップと、 ダイヤフラムによって、前記圧縮チューブのダイヤフラ
    ム端を前記ショックチューブのダイヤフラム端に結合す
    るステップと、 前記ショックチューブの内径よりも小さい直径を有する
    開口を含む交換可能なオリフィスインサートを前記ダイ
    ヤフラムの近くに配置するステップと、 前記ダイヤフラムが裂けるまで前記圧縮チューブ内に駆
    動ガスを導入するステップと、を含む方法。