JP5375755B2 - Flying object injection device - Google Patents
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Description
本発明は、航空機のエンジンケース等を対象とした衝突試験に用いられる飛翔体射出装置に係り、特に、サボーと飛翔体との分離が正確に行える飛翔体射出装置に関するものである。 The present invention relates to a flying object injection apparatus used in a collision test for an aircraft engine case and the like, and more particularly to a flying object injection apparatus capable of accurately separating a sabot and a flying object.
航空機のエンジンケース等を対象とした、衝突速度100〜300m/sの衝突試験には、ガスの力で飛翔体を標的に向かって打ち出すガス銃式の飛翔体射出装置が用いられている。 A gas gun-type flying object injection device that uses a gas force to strike a flying object toward a target is used for a collision test at an impact speed of 100 to 300 m / s for an aircraft engine case or the like.
この飛翔体射出装置において、飛翔体を加速するための加速管(砲身)の断面形状は、飛翔体の射出方向に沿って一定の内径を有する形状とされている。そのため、任意の形状、寸法、姿勢の飛翔体を射出するために、加速管の内径と同等の外径を有する、円筒状のサボーと呼ばれる高分子プラスチックの入れ物が用いられる。 In this flying object injection device, the cross-sectional shape of the acceleration tube (cannon) for accelerating the flying object is a shape having a constant inner diameter along the emission direction of the flying object. Therefore, in order to inject a flying object having an arbitrary shape, size, and posture, a cylindrical plastic container called a cylindrical sabot having an outer diameter equivalent to the inner diameter of the acceleration tube is used.
このサボーと飛翔体との分離の正確さが衝突試験の精度やランニングコストに大きく影響するため、飛翔体射出装置におけるサボーと飛翔体との分離技術は必要不可欠なものである。 Since the accuracy of the separation between the sabot and the flying object greatly affects the accuracy of the collision test and the running cost, the technique for separating the sabot and the flying object in the flying object ejecting apparatus is indispensable.
従来は、例えば、サボーの外径より小さく飛翔体より大きい貫通孔の開いたサボーストッパーと呼ばれる板を用い、飛翔体のみを貫通孔から通過させることでサボーと飛翔体とを分離していた。 Conventionally, for example, a board called a sabo stopper having a through hole smaller than the outer diameter of the sabo and larger than the flying body is used, and only the flying body is passed through the through hole to separate the sabo and the flying body.
また、分割型のサボーを用い、加速管から出射された後のフリーフライト中に空気抵抗によりサボーを分割すると共に、サボーと飛翔体とを分離させることもなされていた(例えば、特許文献1参照)。 Further, a split-type sabot has been used to divide the sabot by air resistance during free flight after being emitted from the acceleration tube, and to separate the sabot from the flying object (see, for example, Patent Document 1). ).
他にも、複数の帯板を環状部材で束ねて円筒を構成し、その円筒の内径を漸減して形成された分離部を用い、この分離部内でサボーを徐々に減速させて飛翔体と分離させる方法もある。この方法では、最終的にサボーは分離部で停止される。 In addition, a separation part formed by bundling a plurality of strips with an annular member to form a cylinder and gradually reducing the inner diameter of the cylinder, the sabo is gradually decelerated in this separation part to separate it from the flying object There is also a way to make it. In this method, the sabot is finally stopped at the separation section.
しかしながら、サボーストッパーを用いる方法では、サボーがサボーストッパーへ衝突するときの衝撃により、サボーが大きく変形するため飛翔体の姿勢が乱れてしまうと言う問題がある。 However, the method using the sabo stopper has a problem that the attitude of the flying object is disturbed because the sabo greatly deforms due to an impact when the sabo collides with the sabo stopper.
また、分割型のサボーを用いる方法では、空気抵抗を利用するため、サボーと飛翔体とを分離するための長い距離が必要であり、飛翔体射出装置が大型化してしまう。さらに、通常は飛翔体の姿勢を維持するべく、加速管の射出方向先端と標的とを空気抵抗が無い真空状態の真空チャンバー内に収容するが、サボーの分割のために空気抵抗を利用するので真空チャンバー内を真空状態にできず、空気抵抗により飛翔体の姿勢が乱れてしまうと言う問題もある。 Further, in the method using the split-type sabot, since air resistance is used, a long distance is required to separate the sabot and the flying object, and the flying object injection device becomes large. Furthermore, normally, in order to maintain the attitude of the flying object, the tip of the accelerating tube in the injection direction and the target are accommodated in a vacuum chamber with no air resistance, but air resistance is used to divide the sabot. There is also a problem that the inside of the vacuum chamber cannot be evacuated and the attitude of the flying object is disturbed by air resistance.
分離部を用いた方法では、円筒の内径を漸減させるための長い距離(例えば、2m程度)が必要となり、飛翔体射出装置が大型化してしまう。また、分離部内でサボーを停止させるために、円筒の内径が最終的には相当絞られることになるので、サボーが停止するまでに大きく変形する。そのため、変形により破損したサボーの一部が標的に到達してしまい、正確な衝突試験が行えず、ランニングコストを悪化させてしまうと言う問題もある。 In the method using the separation unit, a long distance (for example, about 2 m) for gradually reducing the inner diameter of the cylinder is required, and the flying object injection device becomes large. In addition, since the inner diameter of the cylinder is finally reduced considerably in order to stop the sabot in the separation part, the sabot is greatly deformed before the sabot stops. Therefore, there is a problem that a part of the sabot damaged by the deformation reaches the target, an accurate collision test cannot be performed, and the running cost is deteriorated.
そこで、本発明の目的は、サボーと飛翔体との分離が正確に行える飛翔体射出装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a flying object ejection apparatus capable of accurately separating a sabot and a flying object.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、飛翔体を保持した円筒状のサボーを射出方向後端に収容し、該サボーをガスや爆薬の爆発エネルギーを利用して加速するための加速管と、該加速管の射出方向先端側に設けられ、前記加速管内で加速された前記飛翔体を衝突させる標的と、加速された前記サボーを受けて前記飛翔体を前記標的に衝突させるためのサボーストッパーとを備えた飛翔体射出装置において、前記加速管の射出方向先端に一体的に取り付けられ、前記サボーのみを減速するための減速区間を形成すべく、内径が前記サボーの外径よりも縮径された縮径部を有するサボー分離用マズルを備え、前記減速区間の内径は、前記サボーの外径の95〜99%である飛翔体射出装置である。
前記減速区間の射出方向長さは、前記サボーの射出方向長さと同一であると良い。
前記減速区間の内周面とその射出方向後端の内周面との境界部は、その径が緩やかに変化するようにテーパ部として形成されていると良い。
This invention has been made in order to achieve the above object, a cylindrical Szabo holding the flying Shokarada housed in an injection direction rear end, accelerated the Szabo utilizes explosion energy of the gas and explosives An accelerating tube, a target that is provided at a front end side in the injection direction of the accelerating tube, and that collides with the flying object accelerated in the accelerating tube; In a flying object injection apparatus comprising a sabo stopper for causing collision, an inner diameter of the sabo is formed so as to form a deceleration section that is integrally attached to the tip of the accelerating tube in the injection direction and decelerates only the sabo. The flying object injection device includes a sabo separating muzzle having a reduced diameter portion that is reduced in diameter than an outer diameter, and an inner diameter of the deceleration section is 95 to 99% of an outer diameter of the sabot .
The injection direction length of the deceleration section may be the same as the injection direction length of the sabot.
A boundary portion between the inner peripheral surface of the deceleration section and the inner peripheral surface at the rear end in the injection direction may be formed as a tapered portion so that the diameter thereof gradually changes.
本発明によれば、サボーと飛翔体との分離が正確に行える。 According to the present invention, the sabot and the flying object can be accurately separated.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好適な実施の形態に係る飛翔体射出装置を示す図であり、(a)は射出方向先端側から見た図、(b)は(a)のX−X線断面図である。 FIG. 1 is a view showing a flying object injection apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, where (a) is a view seen from the front end side in the injection direction, and (b) is a cross section taken along line XX of (a). FIG.
図1(a),(b)に示すように、飛翔体射出装置1は、飛翔体2を保持した中実の円筒状のサボー3を射出方向後端(図示左側)に収容し、そのサボー3をガスや爆薬の爆発エネルギー(加速エネルギー)を利用して加速するための加速管4と、加速管4の射出方向先端(図示右側)を収容すると共に、加速管4内で加速された飛翔体2を衝突させる標的5が収容された真空チャンバー6と、真空チャンバー6内に設けられ、加速されたサボー3を受けて飛翔体2のみを標的5に衝突させるためのサボーストッパー7とを備える。本実施の形態では、加速エネルギーとしてガスを用いる場合を説明する。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the flying
試験対象である標的5とは、例えば、ジェットエンジンのファンケースなどの耐衝撃設計が必要な材料である。飛翔体2としては、鳥やそれを模したゼラチン、又は金属片など様々なものを用いる。これらを用いた衝突現象の試験としては、例えば、ジェットエンジンに鳥が吸い込まれた際の耐衝撃性を確認するための試験がある。
The
サボー3は、例えばポリエチレンなどの高分子材料からなる。高分子材料は破断伸びが大きく、サボーストッパー7に衝突しても壊れにくいため、サボー3が破壊されてその破片が飛散してしまうのを防止することができる。サボー3の形状については、後述する。
The
加速管4は、その長手方向に沿って複数(図1では、3つ)のサポート柱Sに支持されており、その中心が略一直線上になるようにされる。加速管4の射出方向後端には、加速エネルギー供給系8が接続される。加速エネルギー供給系8は、ガスを蓄圧するための蓄圧容器9と、蓄圧容器9にガスを供給するガスボンベ10と、加速管4の射出方向後端に接続されるバルブ11とからなる。
The acceleration tube 4 is supported by a plurality (three in FIG. 1) of support pillars S along the longitudinal direction thereof, and the center thereof is made to be substantially in a straight line. An acceleration energy supply system 8 is connected to the rear end of the acceleration tube 4 in the injection direction. The acceleration energy supply system 8 includes a pressure accumulation container 9 for accumulating gas, a
蓄圧容器9に供給するガスとしては、例えばヘリウム(He)や窒素(N2)を用いる。不活性ガスでは分子量の小さいヘリウムが最も加速しやすいため好適である。 For example, helium (He) or nitrogen (N 2 ) is used as the gas supplied to the pressure accumulating vessel 9. As an inert gas, helium having a small molecular weight is preferable because it is most easily accelerated.
バルブ11は、例えば電磁バルブからなる。蓄圧容器9内にガスを蓄圧した後、電磁バルブを一気に開放することにより、加速管4の射出方向後端に収容されたサボー3が加速される。
The valve 11 is composed of, for example, an electromagnetic valve. After accumulating gas in the pressure accumulating container 9, the
加速エネルギー供給系8と加速管4とはフランジ部12を介して接続される。加速管4の射出方向後端に飛翔体2を保持したサボー3を設置する際には、フランジ部12を境に加速エネルギー供給系8と加速管4とを分離させ、加速管4の射出方向後端の飛翔体設置部13にサボー3を設置する。そのため、加速エネルギー供給系8は、図示左右方向に移動可能にされる。
The acceleration energy supply system 8 and the acceleration tube 4 are connected via a
加速管4内で加速された飛翔体2を衝突させる標的5は、加速管4の射出方向先端に接続された真空チャンバー6内に収容される。真空チャンバー6の外側にはレーザーや高速度カメラなど、衝突現象を捉えるための機器が設置されている。さらに、真空チャンバー6の側壁には、観測用の窓Wが設けられる。
A
また、加速管4の射出方向先端部にはシール部(例えば、パッキンなど)を有するシールフランジ14が形成されている。加速管4の射出方向先端を真空チャンバー6の側壁に形成された挿入孔に挿入すると共に、シールフランジ14を側壁にネジ止めすることにより、加速管4の射出方向先端は真空チャンバー6内に密閉されて収容される。これにより、加速管4内も真空引きされ、加速管4内で飛翔体2を保持したサボー3が十分に加速されるようになる。
In addition, a
加速されたサボー3を受けるサボーストッパー7には、サボー3よりも小さく飛翔体2のみを通過させる貫通孔15が形成される。よって、加速されたサボー3は貫通孔15の外周部分に衝突して止められ、飛翔体2のみを標的5に衝突させるようになっている。サボーストッパー7は、サボー3の衝撃力に対し健全性を有する材料及び設計にて形成される。
A through
さて、本実施の形態に係る飛翔体射出装置1は、サボー3の減速と停止を別々に行うことにより、サボー3と飛翔体2との分離が正確に行えるものである。
Now, the flying
そのため、飛翔体射出装置1は、図2(a),(b)に示すように、加速管4の射出方向先端に一体的に取り付けられ、サボー3の減速を行うためのサボー分離用マズル16を備える。
Therefore, as shown in FIGS. 2A and 2B, the flying
サボー分離用マズル16は、その内径が加速管4と同等に形成されており、その内周面の一部にサボー3を減速するための減速区間Aを形成すべく、内径がサボー3の外径よりも縮径された縮径部17を有する。
The
減速区間Aは、この部分を通過するサボー3に抵抗(即ち、摩擦力)を与えることにより、サボー3を減速させ、サボー3と飛翔体2とを分離させるためのものである。つまり、減速区間Aは、サボー3の減速とそれを利用した飛翔体2の分離のみを目的とし、サボー3の停止には上述したサボーストッパー7を用いるようにする。
The deceleration section A is for decelerating the
なお、サボー3のみを減速させるために、減速区間Aの内径は、飛翔体2よりも大きく形成される必要がある。
In order to decelerate only the
また、減速区間Aの内径を小さく形成するほどサボー3に与える抵抗を大きくすることができる。その結果、サボー3を大きく減速させ、サボー3と飛翔体2とを十分な距離をもって分離することができるようになる。
Further, the resistance applied to the
ところが、減速区間Aの内径を小さくしすぎると、サボー3が減速区間Aを通過する際の変形が大きくなりすぎてしまい、サボー3が破損して衝突試験に悪影響を及ぼす虞や飛翔体2の姿勢を乱す虞がある。
However, if the inner diameter of the deceleration section A is made too small, the deformation of the
そのため、サボー3が過度な変形、或いはそれに伴う破損が生じないように設計する必要がある。例えば、減速区間Aの内径をサボー3の圧縮強度を考慮してサボー3の外径の95〜99%程度とすることが考えられる。減速区間Aの射出方向長さは、例えば、サボー3の射出方向長さと同程度にされる。
Therefore, it is necessary to design the
この減速区間Aの内周面とその射出方向後端の内周面との境界部は、その径が緩やかに変化するようにテーパ部18として形成されていることが好ましい。これにより、サボー3が減速区間Aに進入するときの衝撃を和らげることが可能となる。
A boundary portion between the inner peripheral surface of the deceleration section A and the inner peripheral surface at the rear end in the injection direction is preferably formed as a tapered
サボー分離用マズル16の射出方向後端には、加速管4の射出方向先端に形成されたフランジ部19と接続するためのフランジ部20が形成される。これらフランジ部19,20をボルトやナットを用いて接続することで、加速管4の射出方向先端にサボー分離用マズル16が一体的に取り付けられる。
A
また、飛翔体射出装置1で用いるサボー3は、図3に示すように、加速管4の内周面に嵌合する円柱状(中実の円筒状)のサボー本体21と、サボー本体21の射出方向先端に一体に形成され飛翔体2を保持するための中実の円筒状の飛翔体保持部22とからなることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 3, the
飛翔体保持部22は、その外径が減速区間Aの内径よりも小さく形成される。飛翔体保持部22の外径を減速区間Aの内径よりも小さく形成するのは、サボー3が減速区間Aに進入したときに、飛翔体保持部22が減速区間Aに接触して変形しないようにするためである。
The flying
飛翔体保持部22は、標的5に衝突させる飛翔体2の形状に合わせて様々な形状に成形される。飛翔体2を載置する角度によっては飛翔体2の自重で落ちることがあるため、接着力のあまり強くない粘着テープなどを用いて載置を補助するようにしてもよい。
The flying
飛翔体保持部22の長さ(サボー本体21からの突出長さ)は、飛翔体2を収める底部の深さより長く(例えば、10〜20mm程度に)形成される。 The length of the flying object holding part 22 (projection length from the sabo body 21) is longer than the depth of the bottom part that houses the flying object 2 (for example, about 10 to 20 mm).
この飛翔体射出装置1を用いた射出試験を説明する。
An injection test using the flying
先ず、試験前に、フランジ部12を境に加速管4と加速エネルギー供給系8とを分離させ、加速管4の射出方向後端の飛翔体設置部13に飛翔体2を保持したサボー3を収容して設置する。
First, before the test, the
その後、真空チャンバー6内を所望の真空度に真空引きし、またガスボンベ10から蓄圧容器9にガスを供給する。真空引きにより、真空チャンバー6内及びバルブ11までの加速管4内が真空にされる。蓄圧容器9内にサボー3を所望の速度で加速するのに十分なガスが充填されたら、図4(a)に示すように、バルブ11を一気に開放して、充填されたガスにて加速管4の射出方向後端に収容されたサボー3を加速する。つまり、試験環境に応じて、蓄圧容器9内の圧力や、真空チャンバー6内及びバルブ11までの加速管4内の真空度などを適宜調整することにより、サボー3を所望の速度で加速することができる。
Thereafter, the inside of the
図4(b)に示すように、加速管4内で加速されたサボー3は減速区間Aを通過する際に、サボー本体21が減速区間Aからの抵抗を受けて徐々に減速される。このとき、減速区間Aからの抵抗を受けたサボー本体21は変形するが、飛翔体保持部22の外径は減速区間Aの内径よりも小さいため、飛翔体保持部22は減速区間Aからの抵抗を受けずほとんど変形しない。
As shown in FIG. 4B, when the
また、サボー3が減速区間Aに進入した直後に、飛翔体2は慣性によりその速度が維持されるので、飛翔体2とサボー3との距離が徐々に離れていき、飛翔体2がその姿勢を維持したままサボー3から分離される。
Further, immediately after the
その後、図4(c)に示すように、サボー3がサボーストッパー7の貫通孔15の外周面に衝突し、サボー3が止められる。一方、飛翔体2は、サボーストッパー7の貫通孔15を通過し、真空チャンバー6内に予め収容しておいた標的5に衝突する。その衝突後の標的5及びレーザーや高速度カメラなどの各種機器から得られた情報を元に標的5の耐衝撃性能などを評価する。
Then, as shown in FIG.4 (c), the
繰り返し試験を行う場合には、真空チャンバー6内に残留したサボー3を除去し、再び加速管4と加速エネルギー供給系8とを分離させ、加速管4の射出方向後端の飛翔体設置部13に飛翔体2を保持したサボー3を収容した後、試験を行う。
When the repeated test is performed, the
このように、本実施の形態に係る飛翔体射出装置1によれば、サボー分離用マズル16でサボー3の減速を行い、サボーストッパー7でサボー3の停止を行うことで、サボー3の減速と停止を分け、サボー3に与えられる加速度、変形を小さくすることができるため、飛翔体2の姿勢に影響を与えることなく、サボー3と飛翔体2との正確な分離が可能となる。
As described above, according to the flying
また、サボー3は、その減速中はサボー分離用マズル16内で拘束されているので、サボーを単にサボーストッパーに衝突させてサボーの分離と停止を同時に行う方法より安定した分離が行える。
Further, since the
さらに、空気抵抗を利用した分離方法や帯板で形成した分離部でサボーを停止させる方法よりサボーと飛翔体の分離区間を短くすることができ、装置の小型化が可能である。 Furthermore, the separation section of the sabot and the flying object can be shortened compared to the separation method using air resistance and the method of stopping the sabot at the separation portion formed by a strip, and the apparatus can be miniaturized.
これに加え、飛翔体射出装置1では、サボー3は、加速管4の内周面に嵌合するサボー本体21と、外径が減速区間Aの内径よりも小さく形成された飛翔体保持部22とからなるため、サボー3が減速区間Aに進入したときの変形により、飛翔体保持部22が変形する前に、サボー3と飛翔体2を分離でき、飛翔体2をその姿勢を維持したまま射出することができる。
In addition, in the flying
なお、減速区間Aは上述の構成に限られず、サボー3のみを減速させることができる構成であればよい。例えば、サボー分離用マズル16の内径を漸減させるような緩やかなテーパ状の減速区間を形成したり、サボー分離用マズル16の内周面に突起を設けるなどして摩擦係数を大きくした減速区間を形成したりして構成するようにしてもよい。
The deceleration section A is not limited to the above-described configuration, and may be any configuration that can decelerate only the
また、本実施の形態においては、サボー本体21と飛翔体保持部22とからなるサボー3を用いたが、サボー3の形状はこれに限定されるものではなく、通常用いられるような中実の円筒状のサボーを用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
1 飛翔体射出装置
2 飛翔体
3 サボー
4 加速管
5 標的
7 サボーストッパー
16 サボー分離用マズル
17 縮径部
A 減速区間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記加速管の射出方向先端に一体的に取り付けられ、前記サボーのみを減速するための減速区間を形成すべく、内径が前記サボーの外径よりも縮径された縮径部を有するサボー分離用マズルを備え、
前記減速区間の内径は、前記サボーの外径の95〜99%であることを特徴とする飛翔体射出装置。 A cylindrical sabo holding a flying object is accommodated at the rear end of the injection direction, and an acceleration tube for accelerating the sabo using the explosive energy of gas or explosive, and provided at the front end side of the acceleration tube in the injection direction. A flying object injection apparatus comprising: a target for colliding the flying object accelerated in the accelerating tube; and a sabot stopper for receiving the accelerated sabot and causing the flying object to collide with the target.
For sabo separation, which is integrally attached to the tip of the accelerating tube in the injection direction and has a reduced diameter portion whose inner diameter is smaller than the outer diameter of the sabo to form a deceleration section for decelerating only the sabo With muzzle ,
The flying object injection apparatus according to claim 1, wherein an inner diameter of the deceleration section is 95 to 99% of an outer diameter of the sabot .
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