JP3546149B2 - Basic shape type of centrifugal acceleration field generating structure - Google Patents

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JP3546149B2
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  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型に関する。
【0002】
【従来の技術】
ビルのような構築物は、地盤上に建設される。その地盤の実物試験は、その構築物が完成した後でなければ行うことができない。巨大な重力が作用する地盤のような試験体の事前の試験を行うために、大きい重力場を仮想的に生成する遠心載荷装置が用いられている。その遠心載荷装置は、軸対称な回転アームを備えている。その回転アームには、試験体を載荷するためのバケットとバランスウエイトを載置するためのバケットが、軸対称に配置され揺動自在に吊り下げられている。
【0003】
100G相当の遠心力が試験体に付与される。回転アーム、両バケット、試験体の試験に必要な振動付与装置、その他の附属構造物とからなる全体の重量は巨大である。そのような巨大な回転体を支持する軸受を含む支持構造物が受ける負担が可能な限り小さくなるように配慮される。
【0004】
その負担の減少のための1つの手段は、風損低減手段である。水車、風車、船舶の推進回転翼、タービン羽根のような回転体は、その推力の増進のための研究がなされてきたが、遠心載荷装置のような回転体の風損低減は、その研究が実質的にはなされていない。
【0005】
遠心載荷装置では、その風損低減が緊要である。更には、騒音発生の抑制が望まれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、風損低減が有効に実現される遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型を提供することにある。
本発明の他の課題は、騒音抑制が有効である遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中の請求項対応の技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも1つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にしているが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技術的事項に限定されることを示すためのものではない。
【0008】
本発明による遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型は、概ね鉛直方向の回転軸心線(3)を有し外形輪郭が概ね直方体状に形成された回転ビーム(6,図3のビームI型)と、その回転ビームに形成される上流側整流体(26,27)とからなり、上流側整流体(26,27)は、上方側で上方に向き下方側で下方に向く流線を形成し、且つ、回転ビーム(6)が受ける気流に関して上流側に形成されている。
【0009】
直接に風圧を受ける上流側の整流体は、回転ビームが回転して占める空間(円盤上空間)から空気を排除する時の風圧抵抗が、基準体(図3のビームI型)のそれよりも小さく、それだけ、風損が少ない。
【0010】
更に、回転ビーム(6)に形成される下流側整流体(24,25)とからなり、下側整流体(24,25)は、回転ビーム(6)が受ける気流に関して上方側で下方に向き下方側で上方に向く流線を形成し、且つ、回転ビーム(6)が受ける気流に関して下流側に形成されていることが好ましい。上流側整流体(26,27)と下流側整流体(25,26)は、軸対称に配置されることは静的にも動的にも流体力学上、更に好ましい。上流側と下流側の風圧が概ね均等化され、それだけ風損が少なくなる。
【0011】
回転ビーム(6)の端部に付加物を取り付けることによる風損低減効果は期待できない(プレート丸1型、丸2型、丸3型、丸4型及び図5参照)。
【0012】
上流側整流体(26,27)は、回転ビーム(6)の遠心側にあることが、求心側にあることよりもその低減効果が大きい。求心側(中心側)の整流翼はむしろない方がよいと推定される。
【0013】
上流側整流体(26,27)は、上縁側から下縁側へ連続に続く曲面で形成されることも効果がある(ビームII型)。このような上流側整流体(26,27)と同形のものが下流側に設けられなくてもその効果がある(図3のビームII−1,2型、図5の表)。
【0014】
本発明による遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型は、概ね鉛直方向の回転軸心線(3)を有し外形輪郭が概ね直方体状に形成された回転ビーム(6)と、回転ビーム(6)に形成される整流体(24,25,26又は27)とからなり、整流体(24,25,26又は27)は、上方側及び下方側に配置され、回転軸心線(3)に直交する平面上で回転ビーム(6)よりも上流側及び下流側に延長される薄い平面状の翼板(図3のディスクI型)で形成され、回転軸心線(3)に対して概ね対称に形成されていることは、特に優れている(図5の表)。
【0015】
その翼板は、回転軸心線上の点を中心とする円板であることは特に好ましい(ディスクI型)。翼板の外形線上の任意の点と前記回転軸心線上の点との間のその平面上での距離をRで示し、任意の点と回転軸心線(3)上の点とを結ぶ直線と回転ビーム(6)の半径方向線との間の角度をθ(<90度)で表せば、その翼板のその外形線がθが大きくなればRは小さくなる形状線で形成されていることは、実験結果から推奨されることである(ディスクI−1,2型、図5の表)。このことは、整流作用面積は大きい方が優れていることを示している。
【0016】
本発明による遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型は、概ね鉛直方向の回転軸心線を有し外形輪郭が概ね直方体状に形成された回転ビーム(6)と、回転ビーム(6)に形成される上流側整流体とからなり、上流側整流体は、遠心側に配置され、上流側で遠心方向に向き、下流側で求心方向に向く流線を形成する。このようなもの(図3のバケット型)も、風損低減効果が認められる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図に一致対応して、本発明による遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型の実施の形態は、回転駆動機構が設けられている。その回転駆動機構は、図1に示されるように、基台1を備えている。回転軸2が基台1に回転自在に支持されている。回転軸2の回転軸心線3は、地面1FLに一致する水平面に直交している。回転軸2は、減速用ギアボックス、軸継手を介して主電動機5に結合している。回転台(回転アーム)6が、キーを介して回転軸2に結合している。回転台6は左右の両腕から形成され、設計上は概ね回転軸心線3に対して対称な構造を有している。
【0018】
試験体用保持器7とバランスウエイト用保持器8とが、回転軸心線3に対して対称に配置され、回転台6に支持されて揺動可能に吊り下げられている。試験体用保持器7とバランスウエイト用保持器8は、回転軸心線3に対して設計上は概ね互いに対称である構造を有している。試験体用保持器7とバランスウエイト用保持器8は、それぞれに吊下用軸9,11により回転自在・揺動自在に支持されている。吊下用軸9,11は、それぞれに水平に向いて平行であり、回転台6に固定されている。
【0019】
回転台6、試験体用保持器7、バランスウエイト用保持器8とから形成される遠心回転機構部分は、1階フローア1FLと地下1階フローアB1Fとの間に配置されている。回転台6の下面と地下1階フローアB1Fとの間には、作業員が自由に歩くことができる高さのスペースが設けられている。1階フローア1FLと地下1階フローアB1Fとの間のスペースに風の流れが生じ、騒音が発生する。
【0020】
図2(a),(b),(c),(d)は、4つの角度方向から回転台6を見たそれぞれの射軸投影図である。回転台6は、図2(a)に示されるように、概ね、6面体構造であり、6面壁から形成され、1軸方向に長い直方体構造である。その6面は、回転軸心線に直交する面である水平面に平行な上下面と、円周方向に直交する前後面と、半径方向に直交する両側面から形成されている。
【0021】
円周方向に直交する前後面のうち、直接に風圧を受け回転方向に前方に位置する前方面21は、概ね、閉じられている。円周方向に直交する前後面のうち、直接に風圧を受けず回転方向に後方に位置する後方面22は、所々で開かれ、複数の窓23が開けられている。このような窓は、バケットの振り上げ、試験体の運動を観測するために開けられている。このように、回転台6は、風圧抵抗に関しては、即ち、流体力学上は、必ずしも軸対称には形成されていない。
【0022】
周方向前方側(上流側)上縁部位、周方向前方側(上流側)下縁部位、周方向後方側(下流側)上縁部位、周方向後方側(下流側)下縁部位の4部位に、軸対称に、且つ、回転軸心線3を含みこれら4部位が対向する方向に直交する面に対して鏡面対称に、第1回転翼24(図2(a))、第2回転翼25(図2(a))、第3回転翼26(図2(a))、第4回転翼27(図2(b))が、着脱自在に取り付けられている。第1回転翼24と第2回転翼25とは、水平面(回転軸心線3に直交する面)に対して、鏡面対称に配置され形状化されている。第3回転翼26と第4回転翼27とは、その同一水平面に対して、鏡面対称に配置され形状化されている。第1回転翼24、第2回転翼25、第3回転翼26、第4回転翼27は、それぞれにそれら自体が、軸対称に配置され形状化されている。
【0023】
第1回転翼24、第2回転翼25、第3回転翼26、第4回転翼27とは、それぞれに、4分の1円筒面に形成されている。第1回転翼24の4分の1円筒面は、その下流側が中心側(水平面である対称基準鏡面に向かう側)に向いている。第2回転翼25の4分の1円筒面は、その下流側がその中心側に向いている。第3回転翼26の4分の1円筒面は、その上流側がその中心側に向いている。第4回転翼27の4分の1円筒面は、その上流側がその中心側に向いている。
【0024】
第1回転翼24と第2回転翼25との間は、軸方向に大きくスペースが開けられている。言い換えれば、第1回転翼24と第2回転翼25との間の離隔距離は、それらの4分の1円筒面の半径よりも十分に大きい。第3回転翼26と第4回転翼27との間は、軸方向に大きくスペースが開けられている。言い換えれば、第3回転翼26と第4回転翼27との間の離隔距離は、それらの4分の1円筒面の半径よりも十分に大きい。
【0025】
更に言い換えれば、第1回転翼24と第2回転翼25の4分の1円筒面は、第1回転翼24と第2回転翼25を互いに近づけさせることにより、2分の1円筒面に合成され、第3回転翼26と第4回転翼27の4分の1円筒面は、第3回転翼26と第4回転翼27を互いに近づけさせることにより、2分の1円筒面に合成される。このようなスペースがない場合には、そのスペースがある場合に比べて、風圧・風損が大きくなる。
【0026】
第1回転翼24、第2回転翼25、第3回転翼26、第4回転翼27のそれぞれの4分の1円筒面は、回転台6の既述の実質上の上下面に概ね滑らかに接続している。この滑らかな接続は、流体力学上、当然に好ましい。
【0027】
下流側回転翼24,25は、吐出流線を互いに近づける方向に滑らかに形成され、上流側回転翼26,27は、吸込流線を互いに遠ざける方向に滑らかに形成されている。回転翼は、上下縁の近傍にのみ設けられることが好ましい。大きい面積を持つ回転翼は、逆に、大きく流線をそらすのでよくない。
【0028】
図3は、「高遠心加速度場下の振動試験装置の開発」の低風損・低騒音回転台の研究開発のために作成した試験用フローチャートである。試験対象の回転台は、基本的に、4タイプに分けられる。これらの4タイプは、本発明を分類したものではなく、一般的な試験研究のための分類型である。
【0029】
第1タイプであるビームI型は、四角柱であり、丸みは設けられていない。第2タイプであるビームII型は、概ね四角柱であるが、上流側と下流側に全体的に丸みが設けられている(これは、図2に示した実施の形態とは異なる)。第3タイプであるディスク型は、円盤形状(扁平な円柱)である。第4タイプであるバケット型は、遠心端部に試験体及びバランスウエイトを載置するためのバケットを設けたものである。
【0030】
ビームI型は、ビームI−1と、プレート型と、ビームI−2型の3タイプに分類される。ビームI−1型は、側方角部分を除く4つの角部分である上流側・下流側の上方側・下方側角部分に小さい曲率の4分の1円筒面を形成したものであり、図2の実施の形態に類似している。ビームI−2型は、丸みを考慮せず、台長を基準長(ビームI型のアーム長を基準長とする)の0.980倍にしたものである。
【0031】
プレート型は、更に、4タイプに分類される。プレート丸1型は、既述の4角部分の外側寄りの部分に風切り板を取り付けた翼型である。プレート丸2型は、既述の4角部分のうちの下側角部分の外側寄りの部分に風切り板を取り付けた翼型である。プレート丸3型は、プレート丸1型では風切り板が上下面になく前後面に配置されているのに対して、風切り板が上下面に配置されている。プレート丸4型は、上下面の全体に風切り板を設けたものである。
【0032】
ビームII型は、ビームII−1型とビームII−2型に分類される。ビームII−1型は、前方後方の丸みの曲率(半径)を大きくしたものである。ビームII−2型は、丸みを半径部分に限定して形成したものである。
【0033】
ディスク型Iは、ビームI型のビームに円形の屋根板と床板を取り付けたものである。ディスク型は、ディスクI型とディスクII型に分類される。ディスクI型は、ディスクI−1,2型とディスクII型に分類される。ディスクI−1,2型とディスクII型は、屋根板と床板の円周方向の分布形状が変形されている。ディスクI−1型とディスクI−2型とでは、ビームの直径が異なる。ディスクII型は、円形屋根板・床板をある角度範囲で欠落させたものである。
【0034】
このような分類型について、同じ条件(回転数、載荷質量)で試験を行った。図4は、基本形状に関する分類型であるビームI型、ビームII型、ディスク型、バケット型の基本形に関する比較実験による結果を示している。バケット型を除き、風損に関しては、直観的に自明な結果が得られている。図5は、ビームI型の基本形を基準として、そのデータが記載されている。
【0035】
但し、図5のデータに関する上欄は、ディスク型との比較値である。ビーム型では、ビームI−I型即ち図2の実施の形態のものが優れている。ディスク型を除けば、ビームI型の基本形に対する比較で分かるように、ビームI−I型が圧倒的に優れていることが分かる。全てについて言えることは、丸みがついていないものに対して、丸みがついていることが優れているための十分条件である。
【0036】
このような表から、単純にどれが発明として優れているかについて、判定することはできない。ディスク型は他の型に対して優れているが、面積の増大、重量の増大を招く難点がある。プレート型の4タイプは、概ね同じであるが、改善効果は期待できない。ビームII型の基本形は、ビームII−1,2型よりも優れている。このような分析は可能であるが、実用性が重視される発明としては、各タイプについて優れているものが優れている。
【0037】
総合的な結論は、風圧を受ける面積が相対的に少なく(アスペクト比が大)前後縁(辺)に極力大きな丸みを設けることが優れているための十分条件である。
【0038】
整流体は、基本ビームに着脱自在であることが製作・メインテナンス上好ましい。図2に示される整流体24,25,26,27は軽量で、且つ、有効な風損低減効果がある。
【0039】
【発明の効果】
本発明による遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型は、風損低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による名称の実施の形態を示す正面図である。
【図2】図2(a),(b),(c),(d)は、本発明による名称の実施の回転台を4つの異なる角度からそれぞれに見た射軸投影図である。
【図3】図3は、回転台の基本構造である基本ビームとの比較で風損試験を行うための基本類型を示す試験フローチャートである。
【図4】図4は、試験結果を示す表である。
【図5】図5は、試験結果を示す他の表である。
【符号の説明】
3…回転軸心線
6…回転ビーム(回転台、ビームI型)
24,25…下流側整流体
26,27…上流側整流体
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a basic shape type of a centrifugal acceleration field generating structure.
[0002]
[Prior art]
Buildings, such as buildings, are built on the ground. A physical test of the ground can only be performed after the construction has been completed. 2. Description of the Related Art A centrifugal loading device that virtually generates a large gravitational field is used to perform a preliminary test on a test object such as a ground on which a large gravity acts. The centrifugal loading device has an axisymmetric rotating arm. A bucket for loading a test specimen and a bucket for placing a balance weight are axially symmetrically suspended from the rotating arm so as to be swingable.
[0003]
A centrifugal force equivalent to 100 G is applied to the specimen. The total weight of the rotating arm, both buckets, the vibration imparting device necessary for testing the test specimen, and other attached structures is huge. Care is taken to minimize the burden on the support structure including the bearing that supports such a huge rotating body.
[0004]
One means for reducing the burden is windage reduction means. Rotary bodies such as water turbines, wind turbines, marine propulsion rotor blades, and turbine blades have been studied to increase their thrust.However, research on windage reduction of rotors such as centrifugal loading devices has been studied. Not practically done.
[0005]
In a centrifugal loading device, it is important to reduce the windage loss. Furthermore, suppression of noise generation is desired.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a basic shape type of a centrifugal acceleration field generating structure in which windage reduction is effectively realized.
Another object of the present invention is to provide a basic shape type of a centrifugal acceleration field generating structure in which noise suppression is effective.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem are expressed as follows. The technical matters corresponding to the claims in the expression are appended with numbers, symbols, etc. in parentheses (). The numbers, symbols, etc. clarify the correspondence / correspondence between the technical matter corresponding to the claim and the technical matter of at least one of a plurality of forms of implementation. It is not intended to show that technical matters are limited to technical matters of the embodiments.
[0008]
The basic shape type of the centrifugal acceleration field generating structure according to the present invention is a rotating beam (6, beam I in FIG. 3) having a substantially vertical axis of rotation (3) and having an outer contour formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. ) And an upstream rectifier (26, 27) formed in the rotating beam, and the upstream rectifier (26, 27) forms a streamline that faces upward at the upper side and downward at the lower side. And is formed upstream with respect to the airflow received by the rotating beam (6).
[0009]
The rectifier on the upstream side, which receives the wind pressure directly, has a wind pressure resistance when removing air from the space occupied by the rotating beam (space on the disk), compared with that of the reference body (beam I type in FIG. 3). Smaller, less windage.
[0010]
Furthermore, it comprises a downstream rectifier (24, 25) formed in the rotating beam (6), and the lower rectifier (24, 25) faces downward on the upper side with respect to the airflow received by the rotating beam (6). Preferably, a streamline is formed on the lower side and pointing upward, and is formed on the downstream side with respect to the airflow received by the rotating beam (6). It is more preferable that the upstream rectifiers (26, 27) and the downstream rectifiers (25, 26) are arranged axially symmetrically, both statically and dynamically, in terms of fluid dynamics. The upstream and downstream wind pressures are substantially equalized, and the windage loss is reduced accordingly.
[0011]
The effect of reducing the windage loss by attaching an accessory to the end of the rotating beam (6) cannot be expected (see round plate 1, round 2, round 3, round 4, and FIG. 5).
[0012]
The effect of reducing the upstream rectifiers (26, 27) on the centrifugal side of the rotating beam (6) is greater than that on the centripetal side. It is presumed that it would be better not to have a straightening wing on the centripetal side (center side).
[0013]
It is also effective that the upstream rectifier (26, 27) is formed by a curved surface that continuously extends from the upper edge side to the lower edge side (beam II type). Even if such an upstream rectifier (26, 27) is not provided on the downstream side, the same effect can be obtained (beam II-1, type II in FIG. 3, table in FIG. 5).
[0014]
The basic shape type of the centrifugal acceleration field generating structure according to the present invention includes a rotating beam (6) having a substantially vertical rotation axis (3) and an outer contour formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and a rotating beam (6). 6) are formed on the rectifier (24, 25, 26 or 27), and the rectifiers (24, 25, 26 or 27) are arranged on the upper side and the lower side, and the rotation axis (3). Is formed by a thin flat blade (disc type I in FIG. 3) that extends upstream and downstream of the rotary beam (6) on a plane perpendicular to the axis of rotation, and with respect to the rotation axis (3). The fact that they are formed substantially symmetrically is particularly excellent (table in FIG. 5).
[0015]
It is particularly preferred that the wing plate is a disk centered on a point on the axis of rotation (disk I type). The distance on the plane between an arbitrary point on the contour of the vane plate and a point on the axis of rotation is indicated by R, and a straight line connecting the arbitrary point and a point on the axis of rotation (3). If the angle between the rotation line and the radial line of the rotating beam (6) is represented by θ (<90 degrees), the outline of the blade is formed by a shape line in which R decreases as θ increases. This is recommended from the experimental results (disc I-1, type 2, table in FIG. 5). This indicates that a larger rectifying area is better.
[0016]
The basic shape type of the centrifugal acceleration field generating structure according to the present invention includes a rotating beam (6) having a substantially vertical axis of rotation and having a substantially rectangular parallelepiped outer shape, and a rotating beam (6). The upstream rectifier is formed on the centrifugal side, and forms a streamline facing the centrifugal direction on the upstream side and the centripetal direction on the downstream side. Such a thing (bucket type in FIG. 3) also has a windage reduction effect.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Corresponding to the drawings, the embodiment of the basic shape type of the centrifugal acceleration field generating structure according to the present invention is provided with a rotation drive mechanism. The rotation drive mechanism includes a base 1 as shown in FIG. A rotating shaft 2 is rotatably supported by the base 1. A rotation axis 3 of the rotation shaft 2 is orthogonal to a horizontal plane corresponding to the ground 1FL. The rotating shaft 2 is connected to the main motor 5 via a reduction gearbox and a shaft coupling. A rotating table (rotating arm) 6 is coupled to the rotating shaft 2 via a key. The turntable 6 is formed by both left and right arms, and has a structure which is generally symmetrical with respect to the rotation axis 3 in design.
[0018]
The test specimen holder 7 and the balance weight holder 8 are arranged symmetrically with respect to the rotation axis 3, and are supported by the turntable 6 and are swingably suspended. The cage 7 for the test body and the cage 8 for the balance weight have a structure which is substantially symmetrical with respect to the rotation axis 3 in design. The holder 7 for the test specimen and the holder 8 for the balance weight are rotatably and swingably supported by suspension shafts 9 and 11, respectively. The suspension shafts 9 and 11 are parallel to each other horizontally and are fixed to the turntable 6.
[0019]
The centrifugal rotation mechanism formed by the turntable 6, the test specimen holder 7, and the balance weight holder 8 is disposed between the first floor floor 1FL and the first basement floor B1F. A space is provided between the lower surface of the turntable 6 and the floor B1F on the first basement level so that the worker can walk freely. Wind flows in the space between the first floor floor 1FL and the first basement floor floor B1F, generating noise.
[0020]
FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D are radial projections of the rotary table 6 when viewed from four angles. As shown in FIG. 2A, the turntable 6 has a generally hexahedral structure, is formed of six-sided walls, and has a rectangular parallelepiped structure that is long in one axis direction. The six surfaces are formed by upper and lower surfaces parallel to a horizontal plane, which is surfaces orthogonal to the rotation axis, front and rear surfaces orthogonal to the circumferential direction, and both side surfaces orthogonal to the radial direction.
[0021]
Of the front and rear surfaces orthogonal to the circumferential direction, the front surface 21 that receives wind pressure directly and is located forward in the rotation direction is generally closed. Of the front and rear surfaces orthogonal to the circumferential direction, a rear surface 22 which is located in the rear in the rotation direction without being directly subjected to wind pressure is opened at some places, and a plurality of windows 23 are opened. Such a window is opened to observe the swinging of the bucket and the movement of the specimen. Thus, the turntable 6 is not necessarily formed axially symmetric with respect to wind pressure resistance, that is, in terms of fluid dynamics.
[0022]
Four parts: a front part on the front side in the circumferential direction (upstream), a lower part on the front side (upstream) in the circumferential direction, a top part on the rear side in the circumferential direction (downstream), and a lower part on the rear side in the circumferential direction (downstream). The first rotor 24 (FIG. 2 (a)) and the second rotor are axially symmetrical and mirror-symmetric with respect to a plane including the rotation axis 3 and orthogonal to the direction in which these four parts face each other. 25 (FIG. 2A), a third rotor 26 (FIG. 2A), and a fourth rotor 27 (FIG. 2B) are detachably attached. The first rotor 24 and the second rotor 25 are arranged and mirror-symmetrical with respect to a horizontal plane (a plane orthogonal to the rotation axis 3). The third rotary blade 26 and the fourth rotary blade 27 are arranged and mirror-symmetrical with respect to the same horizontal plane. The first rotating blade 24, the second rotating blade 25, the third rotating blade 26, and the fourth rotating blade 27 are each arranged and shaped axially symmetrically.
[0023]
The first rotor 24, the second rotor 25, the third rotor 26, and the fourth rotor 27 are each formed in a quarter cylindrical surface. The downstream side of the quarter cylindrical surface of the first rotary blade 24 faces the center side (the side toward the symmetric reference mirror surface which is a horizontal plane). The downstream side of the quarter cylindrical surface of the second rotary blade 25 faces the center side. A quarter cylindrical surface of the third rotor 26 has its upstream side facing the center side. The upstream side of the quarter cylindrical surface of the fourth rotary blade 27 faces the center side.
[0024]
A large space is provided between the first rotor 24 and the second rotor 25 in the axial direction. In other words, the separation between the first rotor 24 and the second rotor 25 is sufficiently larger than the radius of their quarter cylindrical surfaces. A large space is provided in the axial direction between the third rotary blade 26 and the fourth rotary blade 27. In other words, the separation between the third rotor 26 and the fourth rotor 27 is sufficiently larger than the radius of their quarter cylindrical surfaces.
[0025]
In other words, the quarter cylindrical surface of the first rotor 24 and the second rotor 25 is combined into a half cylindrical surface by bringing the first rotor 24 and the second rotor 25 closer to each other. The quarter cylindrical surface of the third rotating blade 26 and the fourth rotating blade 27 is synthesized into a half cylindrical surface by bringing the third rotating blade 26 and the fourth rotating blade 27 closer to each other. . When there is no such space, the wind pressure and windage are greater than when there is such a space.
[0026]
The respective quarter cylindrical surfaces of the first rotor 24, the second rotor 25, the third rotor 26, and the fourth rotor 27 are substantially smooth on the above-described substantially upper and lower surfaces of the turntable 6. Connected. This smooth connection is of course favorable in terms of fluid dynamics.
[0027]
The downstream rotary blades 24 and 25 are formed smoothly in a direction in which the discharge streamlines approach each other, and the upstream rotary blades 26 and 27 are formed in a direction in which the suction streamlines move away from each other. It is preferable that the rotor is provided only near the upper and lower edges. Rotors with large areas, on the contrary, are not good because they diverge the streamlines greatly.
[0028]
FIG. 3 is a test flowchart created for the research and development of a low windage and low-noise turntable in "Development of a vibration test device under a high centrifugal acceleration field". The turntable to be tested is basically divided into four types. These four types are not classifications of the present invention, but are classification types for general test research.
[0029]
The first type, the beam I type, is a quadrangular prism and is not provided with roundness. The second type, beam type II, is generally a square prism, but is entirely rounded on the upstream and downstream sides (this is different from the embodiment shown in FIG. 2). The third type, the disk type, has a disk shape (flat cylinder). The bucket type, which is the fourth type, is provided with a bucket for placing a test body and a balance weight at the distal end.
[0030]
The beam I type is classified into three types: a beam I-1, a plate type, and a beam I-2. The beam I-1 is formed by forming a quarter cylindrical surface having a small curvature at the upper and lower corners on the upstream and downstream sides, which are the four corners excluding the side corners. Is similar to the embodiment. The beam I-2 has a base length of 0.980 times the reference length (the arm length of the beam I type is taken as the reference length) without considering roundness.
[0031]
The plate type is further classified into four types. The plate round type 1 is an airfoil in which a windbreak plate is attached to a portion closer to the outside of the above-described square portion. The plate round type 2 is an airfoil in which a windbreak plate is attached to a portion closer to the outside of the lower corner portion of the above-described square portions. The plate round type 3 has a windbreak plate disposed on the front and rear surfaces instead of the windbreak plate in the plate round type 1, but on the upper and lower surfaces. Plate round type 4 is provided with a windbreak plate on the entire upper and lower surfaces.
[0032]
Beam type II is classified into beam type II-1 and beam type II-2. The beam II-1 is obtained by increasing the curvature (radius) of the front and rear roundness. The beam II-2 is formed by limiting roundness to a radius portion.
[0033]
The disk type I is obtained by attaching a circular roof panel and a floor panel to a beam I type beam. Disk types are classified into disk I type and disk II type. Disk I type is classified into disk I-1 and disk type I and disk II type. The disks I-1 and I-2 and the disk II have modified distribution shapes of the roof plate and the floor plate in the circumferential direction. The diameter of the beam differs between the disk I-1 type and the disk I-2 type. The disk type II has a circular roof plate / floor plate missing in a certain angle range.
[0034]
A test was performed on such a classification type under the same conditions (number of rotations, load mass). FIG. 4 shows the results of comparative experiments on the basic types of the beam I type, the beam II type, the disk type, and the bucket type, which are classification types regarding the basic shape. Except for the bucket type, intuitive and self-evident results have been obtained for windage. FIG. 5 shows the data based on the basic form of the beam I type.
[0035]
However, the upper column of the data in FIG. 5 is a comparison value with the disk type. Among the beam types, the beam II type, that is, the embodiment of FIG. 2 is superior. Except for the disk type, as can be seen from the comparison with the basic type of the beam I type, the beam II type is overwhelmingly superior. What can be said about all is a sufficient condition that the roundness is superior to the non-rounded one.
[0036]
From such a table, it cannot be simply determined which is superior as the invention. The disk type is superior to other types, but has a drawback that the area and the weight are increased. Although the four plate types are almost the same, no improvement effect can be expected. The basic shape of the beam II is superior to the beams II-1 and II-2. Although such an analysis is possible, inventions that emphasize practicality are better for each type.
[0037]
The overall conclusion is a sufficient condition that it is excellent to provide as large a radius as possible on the front and rear edges (sides) where the area receiving the wind pressure is relatively small (the aspect ratio is large).
[0038]
Preferably, the rectifier is detachable from the basic beam from the viewpoint of manufacturing and maintenance. The rectifiers 24, 25, 26, 27 shown in FIG. 2 are lightweight and have an effective windage reduction effect.
[0039]
【The invention's effect】
The basic shape type of the centrifugal acceleration field generating structure according to the present invention has a windage reduction effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a name according to the present invention.
2 (a), 2 (b), 2 (c), 2 (d) are perspective projections of the rotary table of the embodiment of the present invention viewed from four different angles, respectively.
FIG. 3 is a test flowchart showing a basic type for performing a windage loss test in comparison with a basic beam which is a basic structure of a turntable.
FIG. 4 is a table showing test results.
FIG. 5 is another table showing test results.
[Explanation of symbols]
3: Rotating axis 6: Rotating beam (rotary table, beam I type)
24, 25 ... downstream rectifiers 26, 27 ... upstream rectifiers

Claims (6)

概ね鉛直方向の回転軸心線を有し外形輪郭が概ね直方体状に形
成された回転ビームと、
前記回転ビームに形成される上流側整流体とからなり、
前記上流側整流体は、それの上流側がそれの中心側に向く流線を形成し、
且つ、前記回転ビームが受ける気流に関して上流側に形成されている
遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型。
A rotating beam having a substantially vertical axis of rotation and an outer contour formed in a substantially rectangular parallelepiped shape,
An upstream rectifier formed in the rotating beam,
The upstream rectifier forms a streamline with its upstream side facing its center side ,
And a basic shape type of a centrifugal acceleration field generating structure formed on an upstream side with respect to an airflow received by the rotating beam.
請求項1において、
更に、前記回転ビームに形成される下流側整流体とからなり、
前記下流側整流体は、前記回転ビームが受ける気流に関してそれの下流側が前記中心側に向く流線を形成し、且つ、前記回転ビームが受ける気流に関して下流側に形成されている
ことを特徴とする遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型。
In claim 1,
Furthermore, it comprises a downstream rectifier formed in the rotating beam,
The lower downstream-side regulating member is provided with, characterized in that the rotating beam is downstream of it with respect to the airflow receiving forms a streamline facing the center side, and are formed on the downstream side with respect to the air flow which the rotating beam is subjected Basic shape type of centrifugal acceleration field generating structure.
請求項1において、
前記上流側整流体は、前記回転ビームの上縁側に形成されている
ことを特徴とする遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型。
In claim 1,
The basic shape type of the centrifugal acceleration field generating structure, wherein the upstream rectifier is formed on an upper edge side of the rotating beam.
請求項1において、
前記上流側整流体は、前記回転ビームの上縁側及び下縁側に形成されている
ことを特徴とする遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型。
In claim 1,
The basic shape type of a centrifugal acceleration field generating structure, wherein the upstream rectifier is formed on an upper edge side and a lower edge side of the rotary beam.
請求項3又は4において、
前記上流側整流体は、前記回転ビームの遠心側に形成されている
ことを特徴とする遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型。
In claim 3 or 4,
The basic shape type of a centrifugal acceleration field generating structure, wherein the upstream rectifier is formed on a centrifugal side of the rotating beam.
請求項1において、
前記上流側整流体は、上縁側から下縁側へ連続に続く曲面で形成されている
ことを特徴とする遠心式加速度場発生構造体の基本形状類型。
In claim 1,
The basic shape type of a centrifugal acceleration field generating structure, wherein the upstream rectifier is formed of a curved surface that continuously extends from an upper edge to a lower edge.
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