JP7032909B2 - Manufacturing method of shock absorbing member, shock absorber, cask and shock absorber - Google Patents
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Description
本発明は、衝撃吸収部材、緩衝体、キャスク並びに緩衝体の製造方法に関する。 The present invention relates to a shock absorbing member, a shock absorber, a cask, and a method for manufacturing the shock absorber.
衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材として、強化繊維と樹脂を含む複合材料で構成される衝撃吸収部材が知られている。
例えば、特許文献1には、衝撃吸収部材として、シート状の複合材料が開示されている。
As a shock absorbing member that absorbs shock energy, a shock absorbing member composed of a composite material containing reinforcing fibers and a resin is known.
For example,
特許文献1に開示された複合材料は、衝撃エネルギーを破壊エネルギーに変換することによって、衝撃を吸収している。
しかし、荷重によっては、複合材料が折損、座屈してしまい、衝撃エネルギーを破壊エネルギーに変換できないことがある。このため、特許文献1に開示された複合材料は、衝撃を吸収しにくくなることがある。
The composite material disclosed in
However, depending on the load, the composite material may break or buckle, making it impossible to convert impact energy into fracture energy. Therefore, the composite material disclosed in
本発明は、衝撃エネルギーを吸収しやすい衝撃吸収部材、緩衝体、キャスク並びに緩衝体の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a shock absorbing member, a shock absorber, a cask, and a method for manufacturing a shock absorber that easily absorbs shock energy.
第1の態様の衝撃吸収部材は、連続した強化繊維と樹脂とを含有する複合材料で構成され、管軸方向に延びる管形状を有する複合材管を備え、前記複合材管の端面が、前記複合材管の管周方向に向かって並び、前記管軸方向に凹である複数の谷を有する。 The shock absorbing member of the first aspect is composed of a composite material containing continuous reinforcing fibers and a resin, includes a composite material pipe having a pipe shape extending in the pipe axis direction, and the end face of the composite material pipe is the said. It has a plurality of valleys that are lined up in the circumferential direction of the composite material pipe and are concave in the pipe axial direction.
本実施形態の衝撃吸収部材は、複合材管の管周方向に向かって並び、前記管軸方向に凹である複数の谷を有する。このため、複合材管の延在方向から該複合材管に衝撃が付与された場合には、複合材管は管軸方向に裂けながら、管径方向外側に広がる複数の破砕屑となりつつ、衝撃を吸収する破壊態様(Splaying Mode)を発現する。
Splaying Modeが発現されると、複合材管に加わった荷重は、複数の亀裂を生むように、管周方向に分力される。
したがって、複合材管は、折損、座屈を抑制できるため、衝撃を吸収しやすい。
The shock absorbing members of the present embodiment are arranged in the circumferential direction of the composite material pipe and have a plurality of valleys recessed in the pipe axial direction. Therefore, when an impact is applied to the composite material pipe from the extending direction of the composite material pipe, the composite material pipe is torn in the pipe axial direction and becomes a plurality of crushed debris spreading outward in the pipe radial direction. (Spraying Mode) is expressed.
When the Spraying Mode is expressed, the load applied to the composite pipe is distributed in the circumferential direction of the pipe so as to generate a plurality of cracks.
Therefore, since the composite material pipe can suppress breakage and buckling, it is easy to absorb the impact.
また、第2の態様の衝撃吸収部材は、前記複合材管が、管径方向に前記強化繊維が積層されて構成され、前記強化繊維の配向方向が、軸方向寄与率と周方向寄与率との和を100%としたときに、軸方向寄与率が20%~90%であるように構成され、前記管軸方向と垂直な断面における前記複合材管の空孔率が40%~87%であり、前記複合材管が、前記強化繊維として、前記管軸方向に対する配向方向が-20°~+20°の第一強化繊維を20%~90%を有すると共に、前記管軸方向に対する配向方向が+70°~+110°の第二強化繊維を10%~80%有している第1の態様の衝撃吸収部材である。 Further, in the shock absorbing member of the second aspect, the composite material pipe is formed by laminating the reinforcing fibers in the pipe radial direction, and the orientation direction of the reinforcing fibers is the axial contribution rate and the circumferential contribution rate. When the sum of the above is 100%, the axial contribution ratio is configured to be 20% to 90%, and the pore ratio of the composite material pipe in the cross section perpendicular to the pipe axial direction is 40% to 87%. The composite material pipe has 20% to 90% of the first reinforcing fibers having an orientation direction of −20 ° to + 20 ° with respect to the pipe axial direction as the reinforcing fibers, and the orientation direction with respect to the pipe axial direction. Is the shock absorbing member of the first aspect, which has 10% to 80% of the second reinforcing fibers of + 70 ° to + 110 °.
また、第3の態様の衝撃吸収部材は、前記複合材管が、管径方向外側から順に、それぞれ同一積層層である外層、中間層及び内層を備え、前記外層及び前記内層が、それぞれ前記第二強化繊維を有する層である第2の態様の衝撃吸収部材である。 Further, in the shock absorbing member of the third aspect, the composite material pipe includes an outer layer, an intermediate layer and an inner layer, which are the same laminated layer, respectively, in order from the outside in the pipe radial direction, and the outer layer and the inner layer are the first. (Ii) The shock absorbing member of the second aspect, which is a layer having reinforcing fibers.
また、第4の態様の衝撃吸収部材は、前期強化繊維の配向方向が、軸方向寄与率と周方向寄与率との和を100%としたときに、軸方向寄与率が20%~90%であるように構成され、前記管軸方向と垂直な断面における前記複合材管の空孔率が40%~87%である第1の態様の衝撃吸収部材である。 Further, the impact absorbing member of the fourth aspect has an axial contribution ratio of 20% to 90% when the alignment direction of the reinforcing fibers in the previous period is 100% when the sum of the axial contribution ratio and the circumferential contribution ratio is 100%. The shock absorbing member of the first aspect is configured to have a porosity of 40% to 87% in the cross section perpendicular to the pipe axis direction.
また、第5の態様の衝撃吸収部材は、前記軸方向寄与率が、50%~70%である第2~第4のいずれかの態様の衝撃吸収部材である。 Further, the shock absorbing member of the fifth aspect is the shock absorbing member of any of the second to fourth aspects having the axial contribution ratio of 50% to 70%.
また、第6の態様の衝撃吸収部材は、前記複合材管が前記端面を覆うキャップをさらに備える第1~第5のいずれかの態様の衝撃吸収部材である。 Further, the shock absorbing member of the sixth aspect is the shock absorbing member of any one of the first to fifth aspects, wherein the composite material tube further includes a cap covering the end face.
また、第7の態様の衝撃吸収部材は、前記キャップが球面の一部の形状を有する第6の態様の衝撃吸収部材である。 Further, the shock absorbing member of the seventh aspect is the shock absorbing member of the sixth aspect in which the cap has a partial shape of a spherical surface.
また、第8の態様の衝撃吸収部材は、前記複合材管の周囲に衝撃吸収補助部材をさらに備える第1~第7のいずれかの態様の衝撃吸収部材である。 Further, the shock absorbing member of the eighth aspect is the shock absorbing member of any one of the first to seventh aspects, further comprising a shock absorbing assisting member around the composite material pipe.
また、第9の態様の衝撃吸収部材は、前記衝撃吸収補助部材が、空隙率40%~95%の多孔質体である第8の態様の衝撃吸収部材である。 Further, the shock absorbing member of the ninth aspect is the shock absorbing member of the eighth aspect in which the shock absorbing auxiliary member is a porous body having a porosity of 40% to 95%.
また、第10の態様の衝撃吸収部材は、前記複合材管の根元が固定される基部をさらに備え、前記基部に対し、前記管軸方向が垂下可能なように、前記根元が固定されている第1~第9のいずれかの態様の衝撃吸収部材である。 Further, the shock absorbing member according to the tenth aspect further includes a base to which the root of the composite material pipe is fixed, and the root is fixed to the base so that the pipe can hang down in the axial direction. It is a shock absorbing member according to any one of the first to ninth aspects.
また、第11の態様の緩衝体は、第1~第10のいずれかの態様の衝撃吸収部材が、前記複合材管が複数まとまって同様の方向に配列されることで構成されている緩衝体である。 Further, the shock absorber of the eleventh aspect is a shock absorber in which the impact absorbing members of any one of the first to tenth aspects are arranged in a plurality of composite material tubes in the same direction. Is.
また、第12の態様の緩衝体は、前記衝撃吸収部材が、環状をなし、前記衝撃吸収部材の中心軸線の径方向に延びる姿勢で、前記複合材管が前記中心軸線の周方向に配列される第11の態様の緩衝体である。 Further, in the shock absorber of the twelfth aspect, the composite material pipe is arranged in the circumferential direction of the central axis in a posture in which the shock absorbing member forms an annular shape and extends in the radial direction of the central axis of the shock absorbing member. 11th aspect of the buffer.
また、第13の態様の緩衝体は、前記衝撃吸収部材が、複数のブロック体から構成されており、前記ブロック体は、複数の前記複合材管が平行に束ねられたものを含んで構成されている第12の態様の緩衝体である。 Further, in the shock absorber of the thirteenth aspect, the shock absorbing member is composed of a plurality of block bodies, and the block body is configured to include a plurality of the composite material tubes bundled in parallel. It is a buffer of the twelfth aspect.
また、第14の態様の緩衝体は、前記複数のブロック体が、前記中心軸線の周方向に配列されている第13の態様の緩衝体である。 Further, the buffer of the 14th aspect is the buffer of the 13th aspect in which the plurality of blocks are arranged in the circumferential direction of the central axis.
また、第15の態様の緩衝体は、前記衝撃吸収部材が、前記中心軸線の周方向に配列された複数のブロック体を前記中心軸線に沿って複数層を積層させることで構成されており、互いに積層された前記ブロック体同士は、前記複合材管の姿勢が互いに異なる第12の態様の緩衝体である。 Further, the shock absorber of the fifteenth aspect is configured by the shock absorbing member in which a plurality of blocks arranged in the circumferential direction of the central axis are laminated with a plurality of layers along the central axis. The block bodies laminated to each other are the buffer bodies of the twelfth aspect in which the postures of the composite material pipes are different from each other.
また、第16の態様の緩衝体は、互いに積層された前記ブロック体同士において、前記中心軸線の周方向の端部が、互いにずれている第15の態様の緩衝体である。 Further, the shock absorber of the sixteenth aspect is the buffer body of the fifteenth aspect in which the peripheral ends of the central axis are displaced from each other among the block bodies laminated to each other.
また、第17の態様の緩衝体は、前記衝撃吸収部材は、前記中心軸線の周方向に配列された複数のブロック体から構成されており、前記ブロック体は、複数の前記複合材管を前記中心軸線の直交する平面状で束ねてなる層状構造体を、前記中心軸線に沿って複数層を積層させたものを含んで構成されており、互いに積層された前記各層状構造体同士で、前記複合材管の姿勢が互いに異なる第12の態様の緩衝体である。 Further, in the shock absorber of the seventeenth aspect, the shock absorbing member is composed of a plurality of block bodies arranged in the circumferential direction of the central axis, and the block body includes the plurality of the composite material tubes. It is configured to include a layered structure that is bundled in a plane shape orthogonal to the central axis and a plurality of layers are laminated along the central axis. It is a buffer body of the twelfth aspect in which the postures of the composite material pipes are different from each other.
また、第18の態様の緩衝体は、互いに積層された前記層状構造体同士において、前記中心軸線の周方向の端部が、互いにずれている第17の態様の緩衝体である。 Further, the buffer of the eighteenth aspect is the buffer of the seventeenth aspect in which the peripheral ends of the central axis are displaced from each other in the layered structures laminated to each other.
また、第19の態様の緩衝体は、前記ブロック体は、前記中心軸線の周方向の両端が、前記中心軸線の径方向に沿うように切り欠かれた形状をなしている第14~第18のいずれかの態様の緩衝体である。 Further, in the buffer body of the nineteenth aspect, the block body has a shape in which both ends in the circumferential direction of the central axis are cut out along the radial direction of the central axis. It is a shock absorber of any one of the above embodiments.
また、第20の態様の緩衝体は、前記ブロック体を構成する複数の前記複合材管が、互いに結合されている第13~第19のいずれかの態様の緩衝体である。 Further, the buffer of the twentieth aspect is the buffer of any one of the thirteenth to nineteenth aspects in which a plurality of the composite material tubes constituting the block body are bonded to each other.
また、第21の態様の緩衝体は、前記ブロック体を構成する複数の前記複合材管が埋め込まれることで、これら複合材管互いに平行をなすように束ねる被埋込部材をさらに備える第13~第20のいずれかの態様の緩衝体である。 Further, the buffer body of the 21st aspect further includes an embedded member in which a plurality of the composite material pipes constituting the block body are embedded so as to be bundled so as to be parallel to the composite material pipes. 20th aspect of the buffer.
また、第22の態様の緩衝体は、前記ブロック体を荷重が付与される方向に積層されて構成されている第13~第21のいずれかの態様の緩衝体である。 Further, the shock absorber of the 22nd aspect is the buffer body of any of the 13th to 21st aspects, which is configured by laminating the block bodies in the direction in which the load is applied.
また、第23の態様の緩衝体は、前記ブロック体をずらして積層されて構成されている第13~第22のいずれかの態様の緩衝体である。 Further, the buffer of the 23rd aspect is the buffer of any of the 13th to 22nd aspects, which is configured by shifting and stacking the block bodies.
また、第24の態様のキャスクは、第12~第23のいずれかの緩衝体と、内部に放射性物質を収容する前記中心軸線に沿って延びる筒状をなす輸送容器と、を備え、前記輸送容器の端部の外周に前記輸送容器が装着されている。 Further, the cask of the 24th aspect includes the buffer according to any one of the twelfth to the twenty-third, and a cylindrical transport container extending along the central axis for accommodating the radioactive substance inside, and the transport thereof. The transport container is attached to the outer periphery of the end of the container.
また、第25の態様の緩衝体の製造方法は、連続した強化繊維と樹脂とを含有する複合材料で構成され、管軸方向に延びる管形状を有する複合材管であって、前記複合材管の端面が、前記複合材管の管周方向に向かって並び、前記管軸方向に凹である複数の谷を有する前記複合材管を作製する管製造工程と、前記管製造工程の後に、複数の前記複合材管を平行に束ねることで複数のブロック体を製造するブロック体製造工程と、前記ブロック体製造工程の後に、前記ブロック体における複数の前記複合材管の配列方向の端部同士を互いに接続して組み立てる組み立て工程と、実施する。 Further, the method for producing a shock absorber according to the 25th aspect is a composite material pipe composed of a composite material containing continuous reinforcing fibers and a resin and having a pipe shape extending in the pipe axis direction, wherein the composite material pipe is used. A plurality of pipe manufacturing steps for producing the composite material pipe having a plurality of valleys in which the end faces of the composite material pipes are lined up in the pipe circumferential direction and recessed in the pipe axis direction, and after the pipe manufacturing process. After the block body manufacturing step of manufacturing the block body by bundling the composite material pipes in parallel and the block body manufacturing step, the ends of the plurality of the composite material pipes in the block body in the arrangement direction are separated from each other. The assembly process of connecting and assembling to each other and carrying out.
本発明の一態様によれば、衝撃エネルギーを吸収しやすい衝撃吸収部材、緩衝体、キャスク並びに緩衝体の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a shock absorbing member, a shock absorber, a cask, and a method for manufacturing a shock absorber that easily absorbs shock energy.
以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, various embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<第一実施形態>
以下、本発明の第一実施形態に係る緩衝体を備えたキャスクについて図1~図9を参照して説明する。
図1に示されるように、キャスク100は、輸送容器10及び一対の緩衝体20によって構成されている。
<First Embodiment>
Hereinafter, the cask provided with the shock absorber according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
As shown in FIG. 1, the
輸送容器10は、円筒形状をなす容器本体10aを有している。容器本体10aは中心軸線O1に沿って延びる筒状をなしており、中心軸線O1方向の両端が閉塞されている。容器本体10aの中心軸線O1方向の一端は、開閉可能とされている。容器本体10aの内部には、放射性物質を含む使用済み核燃料11が収容されている。使用済み核燃料11は、容器本体10aの一端を開状態とすることで収容され、輸送時には当該一端が閉塞される。これにより輸送時は容器本体10aの内部は密封状態とされる。
The
緩衝体20は、ケーシング30及び衝撃吸収手段40を備えている。
ケーシング30は、中心軸線O1を中心とした円盤状をなす部材であって、内部が中空状に形成されている。ケーシング30は輸送容器10の中心軸線O1の両端部に一対が設けられている。ケーシング30における輸送容器10側を向く面には、該輸送容器10の両端部が嵌め込まれる凹部31がそれぞれ形成されている。ケーシング30の凹部31に輸送容器10の端部が嵌め込まれることで、輸送容器10の両端部が中心軸線O1方向及び中心軸線O1の径方向からの荷重に対して保護される。
The
The
ケーシング30の内部空間は、中心軸線O1方向における凹部31の形成範囲の部分が環状をなす環状空間32とされており、凹部31よりもさらに中心軸線O1方向の外方の部分が円盤状空間33とされている。
The internal space of the
衝撃吸収手段40は、第一衝撃吸収部材40Aと第二衝撃吸収部材40Bを備える。第一衝撃吸収部材40Aは、ケーシング30内における円盤状空間33内に充填されている。第一衝撃吸収部材40Aとしては任意の構成を採用することができる。第二衝撃吸収部材40Bは、ケーシング30内における環状空間32に収容されている。以下では、本発明が適用されている第二衝撃吸収部材40Bを単に衝撃吸収部材40Bと称する。
The
以下、衝撃吸収部材40Bについて、図2~4を参照して説明する。
図2に示されるように、衝撃吸収部材40Bは、中心軸線O1を中心とした環状をなす部材であって、ケーシング30を介して輸送容器10の両端における外周に装着される。衝撃吸収部材40Bは、複数のブロック体50によって構成されている。
Hereinafter, the
As shown in FIG. 2, the
図3に示されるように、ブロック体50は、複数の複合材管60を密集して束ねることによって構成されている。ブロック体50は、中心軸線O1方向から見た概略形状が台形状をなしており、当該形状を維持したまま中心軸線O1方向に厚さを有する形状とされている。
As shown in FIG. 3, the
複合材管60の全体の構成について説明する。
図4に示されるように、複合材管60は、一定の径で延び、中空部60h(空孔)を有する中空管状の部材である。
本実施形態において、複合材管60は、管軸O2方向と垂直な断面において円形を有する。
The overall configuration of the
As shown in FIG. 4, the
In the present embodiment, the
複合材管60は、強化繊維として繊維62を、樹脂61によって包含した強化繊維プラスチックによって形成されている。
The
具体的には、複合材管60は、連続した繊維をプラスチック樹脂で含浸したFRPシートによって形成されている。FRPシートは、例えば、CFRPやGFRP等で構成されている。
Specifically, the
ここで、連続した繊維とは、完全に連続した繊維だけでなく、長さ100mm以上、又は管周方向一周以上、又は管軸方向両端間の長さと同程度の長さのものを含む。 Here, the continuous fiber includes not only a completely continuous fiber but also a fiber having a length of 100 mm or more, one circumference or more in the tube circumferential direction, or a length similar to the length between both ends in the tube axial direction.
繊維62は、CF(カーボンファイバ)、GF(グラスファイバ)、アラミド、その他有機繊維等である。好ましくはCF、GFがよく、CFがより好ましい。
The
樹脂61は、硬化性樹脂又は可塑性樹脂である。
硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等が例示される。
熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリケトンサルファイド(PKS)、ポリアリルエーテルケトン(PAEK)、芳香族ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)等が例示される。
エネルギー吸収性の点からは靱性に優れる樹脂がよい。耐熱性とコストの点からはエポキシ樹脂がよい。
The
Examples of the curable resin include phenol resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, polyimide resin, melamine resin and the like.
Examples of the thermoplastic resin include polyphenylene sulfide (PPS), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyetherketoneketone (PEKK), and polyketone. Examples thereof include sulphide (PKS), polyetheretherketone (PAEK), aromatic polyamide (PA), polyamideimide (PAI), and polyimide (PI).
From the viewpoint of energy absorption, a resin having excellent toughness is preferable. Epoxy resin is preferable in terms of heat resistance and cost.
複合材管60は、複合材料における繊維体積含有率が40%以上、好ましくは50%以上、さらに好ましくは55%以上となるように構成される。
The
このようなFRPシートを筒状に巻きながら積層させることによって、複合材管60が構成されている。
The
複合材管60は、強化繊維の配向方向に関し、(管軸O2方向の寄与率である)軸方向寄与率と(管周方向の寄与率である)周方向寄与率との和を100%としたときに、軸方向寄与率が20%~90%となるように構成されている。言い換えると、複合材管60は、周方向寄与率が10%~80%となるように構成されている。
ここで、軸方向寄与率とは、各繊維の配向方向を三角関数に従って管軸方向成分と管周方向成分に分けて全繊維の配向を考えた際に、全繊維中における管軸方向成分の総量の割合である。
また、同様に、周方向寄与率とは、各繊維の配向方向を三角関数に従って管軸方向成分と管周方向成分に分けて全繊維の配向を考えた際に、全繊維中における管周方向成分の総量の割合である。
In the
Here, the axial contribution ratio refers to the axial component of the tube in all the fibers when the orientation direction of each fiber is divided into a tube axial component and a tube circumferential component according to a triangular function and the orientation of all the fibers is considered. It is the ratio of the total amount.
Similarly, the circumferential contribution ratio is the tube circumferential direction in all fibers when the orientation direction of each fiber is divided into a tube axial component and a tube circumferential component according to a triangular function and the orientation of all fibers is considered. It is the ratio of the total amount of ingredients.
複合材管60において、軸方向寄与率は、20%~90%とされるが、好ましくは25%~80%、さらに好ましくは37.5%~75%、さらに好ましくは50%~70%、最も好ましくは55%~65%とされる。
言い換えると、複合材管60において、周方向寄与率は、10%~80%とされるが、好ましくは20%~75%、さらに好ましくは25%~62.5%、さらに好ましくは30%~50%、最も好ましくは35%~45%とされる。
In the
In other words, in the
本実施形態の場合、複合材管60の強化繊維の配向方向は、軸方向寄与率が60%であるように構成されている。
In the case of the present embodiment, the orientation direction of the reinforcing fibers of the
複合材管60は、空孔率が40%~87%となるように構成されている。
ここで、空孔率とは、複合材管60の管軸と垂直断面における、複合材管60の内周の断面積(中空部の断面積)を複合材管60の外周の断面積で除した値である。
The
Here, the porosity is the cross-sectional area of the inner circumference of the composite material pipe 60 (cross-sectional area of the hollow portion) in the cross section perpendicular to the pipe axis of the
複合材管60の空孔率は、40%~87%とされるが、好ましくは40%~81%、さらに好ましくは44%~77%、最も好ましくは49%~59%とされる。
The porosity of the
複合材管60の肉厚tは、好ましくは1mm以上、さらに好ましくは2mm以上、さらに好ましくは3mm以上、最も好ましくは4mm以上である。
The wall thickness t of the
本実施形態の場合、複合材管60は、外径φ=30mm、肉厚t=4mmである。これにより、複合材管60の空孔率は、54%であるように構成されている。ただし、この寸法や空孔率に限定されるものではない。
In the case of the present embodiment, the
複合材管60の各層について詳しく説明する。
図5に示されるように、複合材管60は、管軸O2の径方向(以下「管径方向」ともいう。)の外側から順に、3つの同一積層層として、外層63、中間層64及び内層65を備える。
Each layer of the
As shown in FIG. 5, the
ここで、同一積層層とは、同一の材料が同一の繊維配向方向に1層以上積層された積層部分を指し、例えば、ある一方向材料を90°に配向させた層を1層以上積層した場合、その積層数に関係なく1つと数える。
また、積層の数え方として、肉厚方向に重なっている数で考えれば良く、仮に管周方向に(渦巻き状に)連続して繋がっていたとしても肉厚断面での重なりを考えればよい。
同一積層層における積層の数は、1層以上、好ましくは2層以上、さらに好ましくは3層以上、最も好ましくは4層以上で多い方が好ましい。
Here, the same laminated layer refers to a laminated portion in which one or more layers of the same material are laminated in the same fiber orientation direction, and for example, one or more layers in which a certain unidirectional material is oriented at 90 ° are laminated. In the case, it is counted as one regardless of the number of layers.
Further, as a method of counting the layers, the number of layers overlapping in the wall thickness direction may be considered, and even if the layers are continuously connected in the circumferential direction (in a spiral shape), the overlapping in the wall thickness cross section may be considered.
The number of layers in the same laminated layer is preferably one or more, preferably two or more, more preferably three or more, and most preferably four or more.
外層63、中間層64及び内層65の各層は、それぞれ複合材管60の延在方向(管軸O2方向)に一定の径で延びる中空管の形状を有している。
外層63、中間層64及び内層65の各層は、それぞれ積層されたFRPシートで構成されている。
Each of the
Each of the
中間層64は、内層65の外周を覆うように積層されている。外層63は、中間層64の外周を覆うように積層されている。このように積層されることによって、外層63、中間層64及び内層65は、一体となって複合材管60を構成している。
The
本実施形態の場合、図6に示されるように、中間層64の繊維62は、管軸O2方向に対する配向方向が-20°~+20°である第一強化繊維62aのみで構成されている。具体的には、繊維62が第一強化繊維62aのみであるFRPシートが複数層積層されることによって、中間層64は形成されている。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
中間層64において、第一強化繊維62aの配向方向は、上記では-20°~+20°とされているが、好ましくは-10°~+10°、さらに好ましくは-5°~+5°、さらに好ましくは-2°~+2°、最も好ましくは0°とされる。
In the
図7に示されるように、外層63の繊維62は、管軸O2方向に対する配向方向が+70°~+110°である第二強化繊維62bのみで構成されている。具体的には、繊維62が第二強化繊維62bのみであるFRPシートが複数層積層されることによって、外層63は形成されている。
内層65も同様に、繊維62は、管軸O2方向に対する配向方向が+70°~+110°である第二強化繊維62bのみで構成されている。具体的には、繊維62が第二強化繊維62bのみであるFRPシートが複数層積層されることによって、内層65は形成されている。
外層63の積層数と内層65の積層数とは、同じ積層数であることが好ましい。
As shown in FIG. 7, the
Similarly, in the
It is preferable that the number of layers of the
外層63及び内層65において、第二強化繊維62bの配向方向は、上記では+70°~+110°とされているが、好ましくは+80°~+100°、さらに好ましくは+85°~+95°、さらに好ましくは+88°~+92°、最も好ましくは90°とされる。
In the
各同一積層層の肉厚は各々で異なっていても良いが、肉厚の中心線からみて肉厚の表層方向に向かって線対称に配されている積層が好ましい。 The wall thickness of each of the same laminated layers may be different, but it is preferable that the layers are arranged line-symmetrically in the direction of the surface layer of the wall thickness when viewed from the center line of the wall thickness.
配向方向が-20°~+20°の強化繊維の層は、外層63、中間層64、内層65のいずれとされてもよいが、中間層64とされることが好ましい。
配向方向が+70°~+110°の強化繊維からなる層は、外層63、中間層64、内層65のいずれとされてもよいが、外層63及び内層65とされることが好ましい。
The layer of the reinforcing fibers having an orientation direction of −20 ° to + 20 ° may be any of the
The layer made of reinforcing fibers having an orientation direction of + 70 ° to + 110 ° may be any of the
同一積層層の数としては、肉厚が厚くなる程数を増やせるため特に上限はないが、3つ以上で且つ少ない方が好ましい。例えば3~11つ程度、好ましくは3~7つ程度がよい。 The number of the same laminated layers is not particularly limited because the number can be increased as the wall thickness becomes thicker, but it is preferable that the number is three or more and the number is small. For example, about 3 to 11, preferably about 3 to 7, is preferable.
各層を形成する積層材料としてプリプレグ材を用いる場合、プリプレグ材の厚みは薄い方が好ましく、例えば0.25mm以下が好ましく、0.125mm以下がさらに好ましい。また、さらに薄いプリプレグを予め積層済みの多層プリプレグを用いてもよく、この際、0.05mmのような薄いプリプレグを予め積層した多層プリプレグが好ましい。 When a prepreg material is used as the laminated material for forming each layer, the thickness of the prepreg material is preferably thin, for example, 0.25 mm or less, more preferably 0.125 mm or less. Further, a multi-layer prepreg in which a thinner prepreg is pre-laminated may be used, and in this case, a multi-layer prepreg in which a thin prepreg such as 0.05 mm is pre-laminated is preferable.
このような複合材管60によってブロック体50が構成されている。ブロック体50を構成する複合材管60のうち少なくとも一の複合材管60は、中心軸線O1の径方向に平行に配置されている。本実施形態では、各ブロック体50において、複合材管60の配列方向である幅方向の中央(中心軸線O1の周方向の中央)に配置された複合材管60が中心軸線O1の径方向に平行に配置されており、当該複合材管60に他の複合材管60が平行となるように配列されている。なお、ブロック体50の製造過程では、単に複数の複合材管60を互いに平行となるように配列させており、ブロック体50を組み立てることで環状の衝撃吸収部材40Bを形成する過程で、そのうちの複合材管60のいずれかが中心軸線O1に平行に配置される。
The
ブロック体50では、中心軸線O1方向から見た際に、幅方向の両端が斜めに切り欠かれた形状をなしている。すなわち、ブロック体50の両端は、中心軸線O1の径方向外側から内側に向かうにしたがってブロック体50の中央に向かって斜めに切り欠かれている。
本実施形態では複数の複合材管60が互いに接着剤によって接着されることによって、ブロック体50が構成されている。なお、複合材管60同士が互いに隙間なく結合されるのであれば、接着剤以外の手段でこれら複合材管60が結合されていてもよい。
The
In the present embodiment, the
このようなブロック体50が、幅方向の両端で互い対向するように配置されることで、環状をなす衝撃吸収部材40Bが構成されている。すなわち、軸線方向視で台形状をなすブロック体50が、該ブロック体50の幅方向に順次配列されていることで、全体として円形に近い形状を有する環状の衝撃吸収部材40Bが構成されている。
By arranging
なお、ブロック体50がケーシング30によって収容されて保持されることで、複数のブロック体50による環状の衝撃吸収部材40Bが構成されてもよいし、ブロック体50の幅方向の端部が互いに接着剤等によって接合されることで環状の衝撃吸収部材40Bが構成されていてもよい。
The
次に、本実施形態の衝撃吸収部材40Bの製造方法について図8に示されるフローチャートを用いて説明する。当該製造方法は、管製造工程S1、ブロック体製造工程S2及び組み立て工程S3と含む。
Next, the manufacturing method of the
管製造工程S1では、上述した複合材管60を製造する。複合材管60は、FRPシートを多層に巻き付けることで管形状に形成されて作製される。この際、繊維62が第一強化繊維62aのみであるFRPシートAと、繊維62が第二強化繊維62bのみであるFRPシートBとが多層に巻き付けられる。
例えば、FRPシートBを複数層(又は一層)に巻いて内層65を形成し、次にFRPシートAを複数層(又は一層)に巻いて中間層64を形成し、さらにFRPシートBを複数層(又は一層)に巻いて外層63を形成する。
In the pipe manufacturing step S1, the
For example, the FRP sheet B is wound on a plurality of layers (or one layer) to form an
管製造工程S1の後に、ブロック体製造工程S2を実行する。ブロック体製造工程S2は、より詳細には、複合材管60を一体化させる工程、部分的に切削を行う工程の2つの工程を含む。
まず、多数の複合材管60を互いに平行となるように接着剤によって密集させ、一体に束ねる。この際、衝撃吸収部材40Bの周方向のみならず、中心軸線O1方向にも複数の複合材管60が重なるようにする。次いで、束ねた多数の複合材管60の配列方向の両端部(衝撃吸収部材40Bの周方向の両端部)を斜めに平面状に切り取る。これによって、ブロック体50が製造される。
After the tube manufacturing step S1, the block body manufacturing step S2 is executed. More specifically, the block body manufacturing step S2 includes two steps, a step of integrating the
First, a large number of
ブロック体製造工程S2の後に、組み立て工程S3を行う。この組み立て工程S3は、製造された複数のブロック体50の幅方向の端面同士を対向させることで、全体として環状の衝撃吸収部材40Bを組み立てる工程である。上述したように、ケーシング30に各ブロック体50を収容することで、環状の衝撃吸収部材40Bを構成してもよいし、各ブロック体50同士を接合することで衝撃吸収部材40Bを構成してもよい。
After the block body manufacturing step S2, the assembly step S3 is performed. This assembly step S3 is a step of assembling the annular
次に、上記構成の衝撃吸収部材40B、緩衝体20及びキャスク100の作用効果について説明する。
Next, the action and effect of the
キャスク100の輸送時に緩衝体20に対して中心軸線O1の径方向外側から外力が加わったとする。本実施形態では、緩衝体20の内部の衝撃吸収部材40Bを構成する複合材管60が、中心軸線O1の径方向に延びている。そのため、複合材管60による高い衝撃吸収性能を発揮することができる。すなわち、複合材管60は第一強化繊維62a及び第二強化繊維62bからなる繊維62を有しているため、複合材管60の延在方向(管軸O2方向)からの荷重に対する衝撃を効果的に吸収できる。
なお、「中心軸線O1の径方向に延びている」とは、当該径方向に平行に延びている状態を含むことはもちろん、多少傾斜して延びている場合も含む。
It is assumed that an external force is applied to the
In addition, "extending in the radial direction of the central axis O1" includes not only a state of extending in parallel with the radial direction but also a case of extending with a slight inclination.
ここで、仮に複合材管60の繊維62が第二強化繊維62bのみである場合、中心軸線O1の径方向外側から、管軸O2方向に大きな荷重が加わった際には、衝撃を十分に吸収することができず、複合材管60自体が座屈し、場合によっては折損してしまう。すなわち、複合材管60の管軸O2方向の荷重に対して対抗する繊維62がないため、どうしても強度不足が生じてしまう。
さらに、吸収しきれなかった荷重が周囲の複合材管60に作用することにより、これら周囲の複合材管60も損傷を受ける。この場合、周囲の複合材管60には、予期せぬ方向から荷重が付与されることになるため、やはり衝撃吸収性能を発揮することはできない。
Here, if the
Further, the load that cannot be completely absorbed acts on the surrounding
他方、仮に複合材管60の繊維62が第一強化繊維62aのみである場合、複合材管60は第一強化繊維62aの配向方向にしたがって管軸O2方向に容易に裂けてしまい、やはり十分に衝撃を吸収することができない。この場合も、上記同様、周囲の複合材管60にも荷重が作用してしまい、これら周囲の複合材管60が衝撃吸収性能を発揮することなく損傷する。
On the other hand, if the
これに対して本実施形態では、複合材管60の繊維62が第一強化繊維62a及び第二強化繊維62bを有している。そのため、管軸O2方向に大きな荷重が加わった際には、管軸O2方向に裂けながらも裂けた部分同士が第二強化繊維62bによって拘束されているため、当該拘束力に基づいて衝撃を吸収しながら分離するといった破壊態様を示す。したがって、第一強化繊維62aにしたがって裂ける過程で、第二強化繊維62bによる拘束力が生じることで、複合材管60が破壊される過程で管軸O2方向の荷重が効果的に吸収される。以上から、本実施形態によれば、中心軸線O1の径方向外側からの荷重を効果的に吸収することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
本実施形態では、複合材管60は、中間層64と、中間層64の軸径方向の外側及び内側をそれぞれ覆う外層63及び内層65と、を備える。
そのため、管軸O2方向に大きな荷重が加わった際に、まず、第一強化繊維62aを含む中間層64が、荷重に対して対抗する。さらに荷重が加わり複合材管60が破壊に到っても、外層63及び内層65の裂けた部分同士が、裂けながらも拘束されているため、各層の分離剥離を抑え込んでいる。
また、図9に示されるように、本実施形態では、複合材管60が破壊されるとき、内層65は管軸O2方向に裂けながら管径方向に剥離された破砕屑となる。このとき、複合材管60は空孔(中空部60h)を有するため、破砕屑は、カールされながら複合材管60の空孔に収容される。特に本実施形態では、複合材管60は、空孔率40%~87%の空孔を有するため、カールされた破砕屑を空孔に収容することができる。
したがって、複合材管60に加わった管軸O2方向からの荷重の分力が予期せぬ方向に作用することを抑制できる。そのため、複合材管60の折損、座屈を回避することができる。すなわち、荷重による衝撃を吸収しきれない破壊態様となることが回避できる。
In the present embodiment, the
Therefore, when a large load is applied in the direction of the pipe axis O2, the
Further, as shown in FIG. 9, in the present embodiment, when the
Therefore, it is possible to suppress the component force of the load applied to the
さらに、複合材管60は、管軸O2方向と垂直な断面において円形を有する。このため、複数の複合材管60が密接に多数並べられていても、複合材管60と周囲の複合材管60との間に隙間が形成される。したがって、複合材管60が破壊されるとき、外層63も同様に、管径方向外側にカールされた破砕屑となり、複合材管60は周辺に隙間に収容され、複合材管60の折損、座屈を回避することができる。
Further, the
本実施形態では、衝撃吸収部材40Bが複数のブロック体50から構成されており、各ブロック体50は、複数の複合材管60が平行に密集されることで構成されている。これによって、製造コストを抑えながら、高い衝撃吸収性能を実現することができる。
In the present embodiment, the
例えば仮に全ての複合材管60が緩衝体20の中心軸線O1の径方向に平行となるように放射状に配列した場合、各複合材管60同士の間には中心軸線O1の径方向外側に向かう程に広がる隙間が形成される。
このように隙間が形成されてしまえば、中心軸線O1の径方向外側からの荷重によって、各複合材管60同士の隙間を広げる方向に分力が作用してしまう。上述の通り、各複合材管60はその延在方向の荷重に対して最も衝撃吸収能力を発揮する。しかしながら、荷重が他の方向に分散してしまえば、複合材管60に座屈や折損が生じてしまい、当該衝撃吸収能力を発揮できない。そのため、緩衝体20全体として衝撃吸収能力が低下してしまう。
For example, if all the
If the gap is formed in this way, a component force acts in the direction of widening the gap between the
これに対して、本実施形態では、各ブロック体50で複合材管60が互いに平行に密集して配置されている。そのため、中心軸線O1の径方向外側の部分のみで複合材管60同士の隙間が大きくなることはない。したがって、不用意な複合材管60の間の隙間の拡大を回避できる。さらに、当該隙間の拡大を回避することで、中心軸線O1の径方向外側からの荷重の分力が予期せぬ方向に作用することを抑制できる。そのため、周囲の複合材管60の折損、座屈を回避することができる。すなわち、荷重による衝撃を吸収しきれない破壊態様となってしまうことを回避できる。
On the other hand, in the present embodiment, the
さらに、例えば複合材管60を放射状に配列する場合には、位置調整を行うための特殊な治具が必要となる。その他、複合材管60をテーパ状に形成する等の労力が生じコストが増加してしまう。これに対して、本実施形態では単に複合材管60同士を平行に束ねればよいため、製作コストを低減できる。
Further, for example, when the
また、本実施形態では、ブロック体50の周方向の両端が斜めに、中心軸線O1の径方向に沿うように切り欠かれた形状とされているため、当該ブロック体50を周方向に順次配列することで、環状をなす衝撃吸収部材40Bを容易に構成することができる。
さらに、ブロック体50は複合材管60を接着剤によって互いに接合することで構成されているため、容易にブロック体50を製造することができる。
Further, in the present embodiment, both ends of the
Further, since the
<第二実施形態>
次に本発明の第二実施形態について図10を参照して説明する。第二実施形態において、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第一実施形態のブロック体50は複数の複合材管60を接着剤で接合して密集及び一体化させていた。これに対して第二実施形態のブロック体150では、複数の複合材管60を被埋込部材160によって密集及び一体化させている。
<Second embodiment>
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In the
被埋込部材160は、例えば発泡樹脂や木材や多孔質材等によって構成されており、複数の複合材管60が埋め込まれることによって、これら複合材管60が互いに平行に密集及び一体化される。なお、被埋込部材160は、上記以外の材料から構成されていてもよい。
被埋込部材160が発砲樹脂の場合、複合材管60を発砲樹脂に埋め込みながら該発砲樹脂内に収容空間を形成してもよいし、複合材管60を互いに平行に組んだ後に、その間に発砲樹脂を供給して固化させて形成してもよい。また、被埋込部材160が木材の場合、複合材管60を収容するための孔部を予め形成しており、複合材管60を当該孔部に嵌め込むことによって設置してもよい。
The embedded
When the embedded
このような第二実施形態のブロック体150を用いた場合であっても、第一実施形態同様、複数が配列されることで全体として環状をなす衝撃吸収部材40Bが構成される。したがって、第一実施形態と同様の作用効果を奏する。
Even when the
<第三実施形態>
次に本発明の第三実施形態について図11~図14を参照して説明する。第三実施形態において、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第一実施形態の複数の複合材管60は、複合材管の折損、座屈を回避するために、少なくとも複合材管内に空孔率40%~87%の空孔を設け、複合材管に加わった管軸方向からの荷重の分力が予期せぬ方向に作用することを抑制している。
これに対して第三実施形態の複合材管560は、複合材管の折損、座屈を回避するために、複合材管560の端面が、周方向に向かって並ぶ複数の谷を有する点が異なっている。
<Third embodiment>
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 14. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In the plurality of
On the other hand, the
複合材管560を輸送容器10に適用した例を示す。
図11に示されるように、キャスク500は、輸送容器10及び一対の緩衝体520を備える。
緩衝体520は、衝撃吸収手段540を備える。
衝撃吸収手段540は、第一衝撃吸収部材540Aと第二衝撃吸収部材540Bとを備える。
An example in which the
As shown in FIG. 11, the
The
The
第一衝撃吸収部材540Aは、容器本体10aの中心軸線O1の両方の各端部にそれぞれ設けられている。本実施形態において、第一衝撃吸収部材540Aは、それぞれ円筒形状をなす容器本体10aの底面に装着される。第一衝撃吸収部材540Aとしては任意の構成を採用することができる。
The first
第二衝撃吸収部材540Bは、容器本体10aの中心軸線O1の両方の各端部にそれぞれ設けられている。以下では、本発明が適用されている第二衝撃吸収部材540Bを単に衝撃吸収部材540Bと称する。
The second
以下、衝撃吸収部材540Bについて説明する。
衝撃吸収部材540Bは、中心軸線O1を中心とした環状をなす部材であって、容器本体10aの両端における外周に装着される。
衝撃吸収部材540Bは、複数の複合材管560を備える。複数の複合材管560は、管軸方向の両端の一方にそれぞれ端面560eを有する。
複合材管560は、複数配列されることで、全体として環状をなす衝撃吸収部材540Bを構成している。その場合、各複合材管560は、それぞれの端面560eが衝突対象に向くように、容器本体10aに装着される。具体的には、各複合材管560は、それぞれの端面560eが容器本体10aの径方向外側を向くように、容器本体10aに装着される。
Hereinafter, the
The
The
A plurality of
複合材管560の全体の構成について説明する。
複合材管560は、連続した強化繊維と樹脂とを含有する複合材料で構成されている。
複合材管560は、強化繊維として、繊維562を、樹脂561によって包含した強化繊維プラスチックによって形成されている。具体的には、複合材管560は、連続した繊維をプラスチック樹脂で含浸したFRPシートによって形成されている。FRPシートは、例えば、CFRPやGFRP等で構成されている。
The overall configuration of the
The
The
繊維562は、第一実施形態の繊維62と同様の材料、すなわち、CF(カーボンファイバ)、GF(グラスファイバ)、アラミド、その他有機繊維等である。好ましくはCF、GFがよく、CFがより好ましい。
The
樹脂561は、第一実施形態の樹脂61と同様の材料である。
The
複合材管560は、複合材料における繊維体積含有率が40%以上、好ましくは50%以上、さらに好ましくは55%以上となるように構成される。
The
図12に示されるように、複合材管560の端面560eは、複合材管560の管周方向に向かって並ぶ複数の谷560vを有する。図12に示されるように、各谷560vは、それぞれ管軸O2方向に凹となっている。
本実施形態では、複合材管560の端面560eは、管周方向に向かって隣り合って並ぶ谷560vと谷560vの間にそれぞれ山560mを有する。図12に示されるように、各山560mは、それぞれ管軸O2方向に凸となっている。
さらに、図12に示されるように、谷560v及び山560mは、いずれもV字形状を有している。
As shown in FIG. 12, the
In the present embodiment, the
Further, as shown in FIG. 12, both the
次に、複合材管560の作用効果について説明する。
本実施形態の複合材管560は、管周方向に向かって並ぶ複数の谷560vを有する。そのため、管軸O2方向に沿って荷重が加わる場合はもちろん、管軸O2方向に対し斜めに荷重が加わる場合にも、複数の谷560vを起点として、複合材管560には、管軸O2に延びる複数の亀裂が発生する。複数の亀裂は、図13に示される点線に沿って発生する。
このため、複合材管560は、管軸O2方向に裂けながら、管径方向外側に広がる複数の破砕屑となりつつ、衝撃を吸収する破壊態様(Splaying Mode)を発現する。
この場合、複合材管560に加わった荷重は、複数の亀裂を生むように、管周方向に分力される。そのため、複合材管560の折損、座屈を回避することができる。すなわち、荷重による衝撃を吸収しきれない破壊態様となることを回避できる。
Next, the action and effect of the
The
Therefore, the
In this case, the load applied to the
本実施形態の複合材管560における谷560vの数は、どのような数であってもよいが、ある程度多い方が好ましい。
図13に示されるように、複合材管560は、管軸O2方向に対し斜めの姿勢で衝突対象OBJ(例えば床)に衝突する場合を考える。この場合、複合材管560のいずれか1つの山560m(図13に示された○部)が最初に衝突対象OBJに衝突する。
谷560vの数が多いほど、1つの山560mのサイズが小さくなり、耐荷重も小さくなる。このため、谷560vの数が多いほど、複合材管560の初期荷重が低下し、Splaying Modeを発現しやすくなる。
したがって、谷560vの数が多いほど、複合材管560の折損、座屈をより回避できる。
なお、複合材管560のエネルギー吸収量は、谷560vの数に関係なく一定である。
The number of
As shown in FIG. 13, consider the case where the
As the number of
Therefore, the larger the number of
The amount of energy absorbed by the
本実施形態では、複合材管560は、連続した強化繊維と樹脂とを含有する複合材料で構成されている。
変形例として、複合材管560は、FRPシートを筒状に巻きながら積層させて構成されてもよい。
他の変形例として、複合材管560は、第一実施形態のような強化繊維の配向方向に関し、(管軸O2方向の寄与率である)軸方向寄与率と(管周方向の寄与率である)周方向寄与率との和を100%としたときに、軸方向寄与率が20%~90%となるように構成されてもよい。さらに、複合材管60において、軸方向寄与率は、好ましくは25%~80%、さらに好ましくは37.5%~75%、さらに好ましくは50%~70%、最も好ましくは55%~65%とされてもよい。
さらに他の変形例として、複合材管560は、第一実施形態のように、空孔率が40%~87%となるように構成されてもよい。
In the present embodiment, the
As a modification, the
As another modification, the
As yet another modification, the
本実施形態では、複合材管560の端面560eは、V字形状(逆V字形状)の山560mを有している。変形例として、複合材管560の端面560eは、山560mを有さなくてもよい。他の変形例として、山560mは、U字形状(逆U字形状)や台形状であってもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態では、複合材管560は、管軸方向の両端の一方に端面560eを有する。
変形例として、複合材管560が管軸方向の両端のいずれからも荷重を受ける可能性がある場合、複合材管560は、管軸方向の両端の両方の端面に、管周方向に向かって並ぶ複数の谷を有してもよい。その場合においても、谷と谷の間にそれぞれ山を有してもよい。
In the present embodiment, the
As a modification, if the
本実施形態では、複合材管560は、個別に容器本体10aに装着されている。
変形例として、第一及び第二実施形態のように、複合材管560で複数のブロック体を構成してもよい。例えば、複合材管560で構成された複数のブロック体を組み立てて、環状の衝撃吸収部材540Bが構成されてもよい。さらに、ケーシングに各ブロック体を収容することで、環状の衝撃吸収部材540Bを構成してもよいし、各ブロック体同士を接合することで衝撃吸収部材540Bを構成してもよい。
他の変形例として、複数の複合材管560が中心軸線O1を中心とした環状をなすリング部材に固定されてもよい。その場合、複数の複合材管560が固定されたリング部材が、容器本体10aの両端における外周に装着され、衝撃吸収部材として作用する。
In the present embodiment, the
As a modification, as in the first and second embodiments, a plurality of blocks may be configured by the
As another modification, a plurality of
例えば、図14に示されるように、複合材管560で構成された複数のブロック体を用いた衝撃吸収部材540Bの製造方法は、第一実施形態と同様に、管製造工程S1’、ブロック体製造工程S2’及び組み立て工程S3’と含む。
For example, as shown in FIG. 14, the method for manufacturing the
管製造工程S1’では、上述した複合材管560を製造する。複合材を管形状に形成した後、複合材管560の端面560eに、複合材管560の管周方向に向かって並ぶ複数の谷560vが形成されることによって、複合材管560が作製される。このとき、複合材管560は、管周方向に向かって隣り合って並ぶ谷560vと谷560vの間にそれぞれ山560mを有していてもよい。
In the pipe manufacturing step S1', the
管製造工程S1’の後に、ブロック体製造工程S2’を実行する。ブロック体製造工程S2’は、より詳細には、複合材管560を一体化させる工程、部分的に切削を行う工程の2つの工程を含む。
まず、多数の複合材管560の各端面560eが一方に揃うと共に、多数の複合材管560が互いに平行となるように、多数の複合材管560を接着剤によって密集させ、一体に束ねる。この際、衝撃吸収部材540Bの周方向のみならず、中心軸線O1方向にも複数の複合材管560が重なるようにする。次いで、束ねた多数の複合材管560の配列方向の両端部(衝撃吸収部材540Bの周方向の両端部)を斜めに平面状に切り取る。これによって、第一実施形態のブロック体50と同様なブロック体が製造される。
After the tube manufacturing step S1', the block body manufacturing step S2'is executed. More specifically, the block body manufacturing step S2'includes two steps, a step of integrating the
First, a large number of
ブロック体製造工程S2’の後に、組み立て工程S3’を行う。この組み立て工程S3’は、製造された複数のブロック体の幅方向の端面同士を対向させることで、全体として環状の衝撃吸収部材540Bを組み立てる工程である。その場合、各複合材管560のそれぞれの端面560eが環状の衝撃吸収部材540Bの径方向外側を向くように、環状の衝撃吸収部材540Bを組み立てる。さらに、ケーシングに各ブロック体を収容することで、環状の衝撃吸収部材540Bを構成してもよいし、各ブロック体同士を接合することで衝撃吸収部材540Bを構成してもよい。
After the block body manufacturing step S2', the assembly step S3'is performed. This assembly step S3'is a step of assembling the annular
<第四実施形態>
次に本発明の第四実施形態について図15を参照して説明する。第四実施形態において、第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第四実施形態では、複合材管560が、キャップを有する点で異なる。
図15に示されるように、本実施形態では、複合材管560がキャップ560cを備える。キャップ560cは、複合材管560の端面560eを覆っている。キャップ560cの底は、凹部とされている。キャップ560cは、複合材管560の端面560eの外周の外へ被せて固定されている。キャップ560cは、嵌め込みにより、複合材管560の端面560eに固定されてもよく、接着、接合等により、複合材管560の端面560eに固定されてもよい。
本実施形態において、キャップ560cは、球面の一部の形状を有する。このため、管周方向に向かって並ぶ複数の山560mは、いずれもキャップ560cの内面に接している。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the same components as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In the fourth embodiment, the
As shown in FIG. 15, in this embodiment, the
In this embodiment, the
図15に示されるように、複合材管560が、管軸O2方向に対し斜めの姿勢で衝突対象OBJ(例えば床)に衝突する場合を考える。この場合、複合材管560は、キャップ560cを有することで、衝突対象OBJに衝突するときに、1つの山560mだけに荷重がかかるのではなく、複数の山560mに荷重がかかる。さらに、キャップ560cがない場合に比べて、キャップ560cがある場合、管軸O2に近い位置で、複合材管560と衝突対象OBJとが衝突する。
このため、荷重が全体の山に分散されると共に加圧点が複合材管560の端面560eの中心に近づく。
したがって、複合材管560の折損、座屈をより回避することができる。
As shown in FIG. 15, consider a case where the
Therefore, the load is distributed over the entire mountain and the pressure point approaches the center of the
Therefore, it is possible to further avoid the breakage and buckling of the
キャップ560cは、球面の一部の形状に限らず、半球形状、お椀型形状といったドーム形状でもよく、錐形状、傘形状であってもよい。さらに、これらの中間形状のものであってもよい。キャップ560cを有することで、複合材管560において、少なくとも衝撃荷重に対するロバスト性が向上する。
The
<第五実施形態>
次に本発明の第五実施形態について図16を参照して説明する。第五実施形態において、第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第五実施形態の衝撃吸収部材は、容器本体10aに対し、管軸方向が垂下可能なように、複数の複合材管560の根元が装着されている点が異なる。
<Fifth Embodiment>
Next, the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, the same components as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The shock absorbing member of the fifth embodiment is different in that the roots of a plurality of
図16に示されるように、本実施形態において、各複合材管560は、複合材管560の根元560bにおいて、それぞれ基部590を介して容器本体10aに装着される。各複合材管560の根元560bは、基部590に対し、ピン591で回動可能に固定される。
ピン591は、複合材管560の管径方向に、基部590と共に複合材管560を貫通している。これにより、複合材管560は、ピン591の軸周りに回動可能である。
As shown in FIG. 16, in the present embodiment, each
The
複合材管560は、ピン591の軸周りに回動可能であるため、複合材管560は、管軸方向が垂下するように回動することができる。
このため、落下時において、各複合材管560は、端面560eを極力落下面に向けることができる。
Since the
Therefore, at the time of falling, each
各複合材管560の根元560bと基部590との間にボールジョイントを設け、各複合材管560が、任意の方向に対し、管軸方向が垂下するように回動することができるように構成されてもよい。ピン591を設ける場合に比べて、落下時において、各複合材管560の端面560eは、より自由に落下面に向くことができる。
A ball joint is provided between the base 560b and the
<変形例>
上記実施形態では、ブロック体を中心軸線O1から見て台形状に形成した。しかしながらこれに限定されることはなく、例えばブロック体が扇形状をなすように構成してもよい。この場合、複合材管60、560を互いに平行に密集及び一体化させた後に、切削することで扇形状を構成してもよい。また、複合材を配列する過程で、ブロック体における中心軸線O1の径方向内側の端部及び径方向外側の端部が円弧状をなすようにしてもよい。
<Modification example>
In the above embodiment, the block body is formed into a trapezoidal shape when viewed from the central axis O1. However, the present invention is not limited to this, and for example, the block body may be configured to form a fan shape. In this case, the
上記実施形態では、複合材管60、560を有する衝撃吸収部材が、第二衝撃吸収部材40B、540Bに適用されているが、変形例として複合材管60、560を有する衝撃吸収部材は、第一衝撃吸収部材40A、540Aに適用されてもよい。
In the above embodiment, the shock absorbing member having the
上記実施形態では、衝撃吸収部材を用いた緩衝体20、520を、使用済み核燃料11を輸送する輸送容器10に適用したキャスク100、500を例に説明した。しかしながらこれに限定することはなく、例えば輸送時や設置時に衝撃が及ぶことを回避することが必要なあらゆる物に適用されてもよい。
変形例として、輸送時や設置時に衝撃が及ぶことを回避することが必要な物が衝突する物に、上記実施形態の衝撃吸収部材や緩衝体が設けられてもよい。例えば、キャスクが輸送される周辺の壁や床、キャスクが設置される床や壁に、上記実施形態の衝撃吸収部材や緩衝体が設けられてもよい。
In the above embodiment, the
As a modification, the impact absorbing member or the shock absorber of the above embodiment may be provided on an object that collides with an object that needs to avoid being impacted during transportation or installation. For example, the shock absorbing member or the shock absorber of the above embodiment may be provided on the wall or floor around which the cask is transported, or on the floor or wall on which the cask is installed.
上記実施形態では、衝撃吸収部材としての第二衝撃吸収部材40B、540Bを環状に構成した例について説明したが、必ずしも環状でなくてもよい。
In the above embodiment, an example in which the second
衝撃吸収部材は、中心軸線O1方向にブロック体が積層されることで構成されていてもよい。この際、互いに積層されるブロック体における複合材管60、560の姿勢は互いに異なっていてもよい。さらに、互いに積層されるブロック体同士において、中心軸線O1の周方向の端部が、互いにずらされてもよい。
中心軸線O1の径方向に沿うように切り欠かれた形状をなす層を複数層積層する場合は、各層で端部をずらすことによって、切り欠き面が一か所に集中しない。このため、応力の集中を回避することができる。
The shock absorbing member may be configured by laminating blocks in the direction of the central axis O1. At this time, the postures of the
When a plurality of layers having a shape notched along the radial direction of the central axis O1 are laminated, the notched surfaces are not concentrated in one place by shifting the ends of each layer. Therefore, stress concentration can be avoided.
上記実施形態では、ブロック体は、中心軸線O1の周方向の両端が、中心軸線O1の径方向に沿うように切り欠かれた形状をなしている。
変形例として、中心軸線O1の径方向に沿うように切り欠かれた形状をなす層の単層または各層において、層を構成する各管の内、長管とそれより短い短管では異なる特性の管を用いてもよい。その際、長管には衝撃吸収性能が高い管を用いることが好ましい。
In the above embodiment, the block body has a shape in which both ends in the circumferential direction of the central axis O1 are cut out along the radial direction of the central axis O1.
As a modification, in a single layer or each layer having a shape cut out along the radial direction of the central axis O1, among the tubes constituting the layer, the long tube and the shorter short tube have different characteristics. A tube may be used. At that time, it is preferable to use a pipe having high shock absorption performance as the long pipe.
複合材管60を用いた場合において、周方向に配列される各ブロック体は、例えば図17~図19に示されるように、中心軸線O1に直交する平面状に互いに平行に配列して束ねてなる層状構造体70を中心軸線O1方向に複数積層させて構成してもよい。この際、図17~図19に示されるように、各層構造体同士で、それぞれ複合材管60の姿勢が異なるものであってもよい。さらに、各層状構造体70の周方向の端部(図17~図19の左右方向の端部)が、互いにずらされてもよい。端部をずらすことによって、切り欠き面が一か所に集中しないため、応力の集中を回避することができる。
複合材管560の場合も同様である。
When the
The same applies to the case of the
さらに、ブロック体は、荷重が付与される方向となる中心軸線O1の径方向に積層されていてもよい。また、中心軸線O1の径方向に積層されたブロック体同士は、中心軸線O1の周方向の端部の位置が互いに異なっていてもよい。 Further, the block bodies may be laminated in the radial direction of the central axis O1 in which the load is applied. Further, the block bodies stacked in the radial direction of the central axis O1 may have different positions of the end portions in the circumferential direction of the central axis O1.
変形例として、複合材管60、560は、複数の特性が異なる材質を含んでもよい。
他の変形例として、複合材管60、560は、衝撃エネルギーを吸収する方向に複数重ねた形態であってもよい。
As a modification, the
As another modification, the
変形例として、複合材管60、560の中空部60h、560hに、多孔質体が配置されていてもよい。
他の変形例として、複合材管60、560は、二重管又は多重管となるように構成されてもよい。具体的には、複合材管60、560は、複合材管60、560の中空部60h、560hにさらに管形状の部材を有してもよく、複合材管60、560の外郭外部にさらに管形状の部材を有してもよい。また、前述のような形で複数の管形状を配する際、各々の管形状の間(例えば外管と内管の間)に別の材料を配してもよい。
As a modification, a porous body may be arranged in the
As another modification, the
上記実施形態では、複合材管60は、管径方向に異なる層として、第一強化繊維62aの層と第二強化繊維62bの層を有している。
変形例として、複合材管60は、さらに、材種、繊維種、配向方向等のあらゆる観点からみて異なる層を有するものであってもよい。
例えば、複合材管60は、管径方向に互いに樹脂種が異なる層を有してもよい。
また、複合材管60は、管径方向に互いに繊維グレードが異なる層を有してもよい。
また、複合材管60は、管径方向に互いに繊維種(CFとGF等)が異なる層を有してもよい。
また、複合材管60は、管径方向に互いにプリプレグ種(一方向材プリプレグ、織物プリプレグ等)が異なる層を有してもよい。
さらに、複合材管60は、CFRP及びGFRPのハイブリットであってもよい。
複合材管560に第一強化繊維の層と第二強化繊維の層が適用される場合においても同様である。
In the above embodiment, the
As a modification, the
For example, the
Further, the
Further, the
Further, the
Further, the
The same applies when the layer of the first reinforcing fiber and the layer of the second reinforcing fiber are applied to the
衝撃吸収部材は、複合材管60、560の周囲に衝撃吸収補助部材をさらに備えてもよい。
複合材管60、560の周囲に配される衝撃吸収補助部材としては、材質として金属、セラミック、樹脂、ゴム、木材等があるがこれに限定されるものではない。樹脂の材質としては、アクリル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ウレタン、ポリエステル、フェノール、ポリフェニルサルフォン、ポリイミド、ポリメタクリルイミド等あるが、これに限定されるものではない。例えば、アクリル、特殊ポリエステル、ポリメタクリルイミド、ポリフェニルサルフォン等が好ましい。
複合材管60、560の周囲に配される衝撃吸収補助部材の構造としては、多孔質構造(ポーラス構造)又は穴あき構造がよく、多孔質構造が好ましい。
The shock absorbing member may further include a shock absorbing assisting member around the
The shock absorbing auxiliary member arranged around the
As the structure of the shock absorbing auxiliary member arranged around the
多孔質構造を有する多孔質体の材質としては、金属、セラミック、樹脂、ゴム、木材等があるがこれに限定されるものではない。樹脂の材質としては、アクリル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ウレタン、ポリエステル、フェノール、ポリフェニルサルフォン、ポリイミド、ポリメタクリルイミド等あるが、これに限定されるものではない。アクリル、特殊ポリエステル、ポリメタクリルイミド、ポリフェニルサルフォンが好ましい。木材としてはバルサ材、米スギ材等が好ましい。
多孔質体の空隙率は40%~95%であり、好ましくは40%~87%、さらに好ましくは40%~81%で、さらに好ましくは44%~70%で、最も好ましくは49%~59%である。
多孔質体の比重としては、0.05~0.6が好ましく、その必要性に応じて0.1~0.2又は0.2~0.4がさらに好ましい。
The material of the porous body having a porous structure includes, but is not limited to, metal, ceramic, resin, rubber, wood and the like. The resin material includes, but is not limited to, acrylic, polypropylene, polystyrene, urethane, polyester, phenol, polyphenylsulfone, polyimide, polymethacrylicimide, and the like. Acrylics, special polyesters, polymethacrylicimides and polyphenylsulfone are preferred. As the wood, balsa wood, rice sugi wood and the like are preferable.
The porosity of the porous body is 40% to 95%, preferably 40% to 87%, more preferably 40% to 81%, still more preferably 44% to 70%, and most preferably 49% to 59. %.
The specific gravity of the porous body is preferably 0.05 to 0.6, and more preferably 0.1 to 0.2 or 0.2 to 0.4 depending on the necessity thereof.
上記実施形態では、衝撃吸収部材が環状をなし、複合材管60、560が、衝撃吸収部材の中心軸線O1の径方向に延びる姿勢で中心軸線O1の周方向に配列されている。
このように、複数の複合材管60、560がまとまって同様の方向に配される場合、各衝撃吸収部材同士で、互いの複合材管60、560の向きは同様でなくてもよい。
In the above embodiment, the shock absorbing member forms an annular shape, and the
In this way, when a plurality of
例えば、衝撃吸収部材が、中心軸線の周方向に配列された複数のブロック体を中心軸線に沿って複数層を積層させることで構成されている場合について例示する。
この場合、互いに積層されたブロック体同士で、複合材管60、560の姿勢が互いに異なっていてもよい。
異なる向きの単層が集積されることで、荷重に対する方向性がロバストになる。方向性のズレ幅としては、荷重方向を0°とした場合に好ましくは±10°、より好ましくは±5°、最も好ましくは±2°である。
さらに、互いに積層されたブロック体同士で、中心軸線O1の周方向の端部が、互いにずれていてもよい。
各層の端部をずらすことで、周期的に高性能部分や低強度部分が集中することを抑制し、均一な性能を得られるだけでなく、組立時に隣り合うブロックを配する際、互いに嵌め合う形となり、組立のずれを防止できる。
For example, a case where the shock absorbing member is configured by laminating a plurality of blocks arranged in the circumferential direction of the central axis along the central axis will be illustrated.
In this case, the postures of the
By integrating single layers in different orientations, the directionality to the load becomes robust. The directional deviation width is preferably ± 10 °, more preferably ± 5 °, and most preferably ± 2 ° when the load direction is 0 °.
Further, the peripheral ends of the central axis O1 may be displaced from each other among the blocks stacked on each other.
By shifting the ends of each layer, it is possible to prevent the concentration of high-performance parts and low-strength parts periodically, and not only can uniform performance be obtained, but also when arranging adjacent blocks during assembly, they fit together. It becomes a shape and can prevent the assembly from shifting.
同様に、衝撃吸収部材が、中心軸線O1の周方向に配列された複数のブロック体から構成されており、ブロック体が、複数の複合材管60、560を中心軸線の直交する平面状で束ねてなる層状構造体を、中心軸線O1に沿って複数層を積層させたものを含んで構成されている場合について例示する。
この場合、互いに積層された各層状構造体同士で、複合材管60、560の姿勢が互いに異なっていてもよい。
異なる向きの単層が集積されることで、荷重に対する方向性がロバストになる。方向性のズレ幅としては、荷重方向を0°とした場合に好ましくは±10°、より好ましくは±5°、最も好ましくは±2°である。
さらに、互いに積層された前記層状構造体同士は、前記中心軸線の周方向の端部が互いにずれていてもよい。
この場合も、各層の端部をずらすことで、周期的に高性能部分や低強度部分が集中することを抑制し、均一な性能を得られるだけでなく、組立時に隣り合うブロックを配する際、互いに嵌め合う形となり、組立のずれを防止できる。
Similarly, the shock absorbing member is composed of a plurality of blocks arranged in the circumferential direction of the central axis O1, and the block bodies bundle the plurality of
In this case, the postures of the
By integrating single layers in different orientations, the directionality to the load becomes robust. The directional deviation width is preferably ± 10 °, more preferably ± 5 °, and most preferably ± 2 ° when the load direction is 0 °.
Further, the layered structures laminated to each other may have their peripheral ends of the central axis deviated from each other.
In this case as well, by shifting the ends of each layer, it is possible to suppress the concentration of high-performance parts and low-strength parts periodically, and not only can uniform performance be obtained, but also when arranging adjacent blocks during assembly. , It becomes a shape that fits each other, and it is possible to prevent the assembly from shifting.
ブロック体は、荷重方向に積み重ねて構成されてもよい。
ブロック体を積み重ねる形態とすることで、各ブロック体の大きさを小さくすることができ、ブロック体の成形性向上、品質の安定化が可能となる。
また、各ブロック体の特性を変更することで、破壊形態や破壊の順番を制御することができる。
各ブロック体の大きさや形状は異なっていても良く、ブロック体が積み重ねられた各層毎にブロック体の大きさや形状を変えることで設計自由度の向上が図れる。
さらに、ブロック体をずらして積み重ねることで、周期的に高性能部分や低強度部分が集中することを抑制し、均一な性能を得られる。
The block bodies may be configured by stacking in the load direction.
By stacking the blocks, the size of each block can be reduced, the formability of the blocks can be improved, and the quality can be stabilized.
Further, by changing the characteristics of each block body, it is possible to control the destruction form and the order of destruction.
The size and shape of each block may be different, and the degree of freedom in design can be improved by changing the size and shape of the block for each layer in which the blocks are stacked.
Further, by shifting and stacking the block bodies, it is possible to suppress the concentration of high-performance parts and low-strength parts periodically, and obtain uniform performance.
上記実施形態では、単層のFRPシートAを複数回巻いて内層65を形成し、次に単層のFRPシートBを複数回巻いて中間層64を形成し、さらに単層のFRPシートAを複数回巻いて外層63を形成することによって、複合材管60を形成している。
変形例として、単層のFRPシートAと単層のFRPシートBとを重ねて複数回(又は一回)巻いて、複合材管が形成されてもよいし、複数層のFRPシートAと複数層のFRPシートBとを重ねて複数回(又は一回)巻いて、複合材管が形成されてもよい。この場合、複合材管60は、FRPシートAの単層(又は複数層)と、FRPシートBの単層(又は複数層)とが交互に管径方向に積層された複合材管となる。
他の変形例として、単に複数層のFRPシートAを複数回(又は一回)巻いた後に、複数層のFRPシートBを巻いて、複合材管が形成されてもよい。逆に、複数層のFRPシートBを巻いた後に、複数層のFRPシートAを複数回(又は一回)巻いて、複合材管が形成されてもよい。
複合材管560に内層、中間層、外層を設ける場合においても同様である。
In the above embodiment, the single-layer FRP sheet A is wound a plurality of times to form the
As a modification, a single-layer FRP sheet A and a single-layer FRP sheet B may be stacked and wound a plurality of times (or once) to form a composite material tube, or a plurality of layers of the FRP sheet A and a plurality of layers. The composite material tube may be formed by stacking the FRP sheet B of the layer and winding it a plurality of times (or once). In this case, the
As another modification, a composite material tube may be formed by simply winding the FRP sheet A having a plurality of layers a plurality of times (or once) and then winding the FRP sheet B having a plurality of layers. On the contrary, after winding the FRP sheet B having a plurality of layers, the FRP sheet A having a plurality of layers may be wound a plurality of times (or once) to form a composite material tube.
The same applies when the
上記実施形態において、複合材管60、560の断面形状は円形であるが、変形例として、楕円形、多角形(四角形、六角形等)等であってもよく、加えて、六角形の場合、複合材管60、560の集合断面がハニカム断面でもあってもよく、さらにこれらに限定されない。衝撃吸収特性および成形性の観点からは円形が好ましい。
In the above embodiment, the cross-sectional shape of the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof shall be included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as well as in the scope and gist of the invention.
10 輸送容器
11 使用済み核燃料
20 緩衝体
30 ケーシング
31 凹部
32 環状空間
33 円盤状空間
40 衝撃吸収手段
40A 第一衝撃吸収部材
40B 第二衝撃吸収部材(衝撃吸収部材)
50 ブロック体
60 複合材管
60h 中空部
61 樹脂
62 繊維
62a 第一強化繊維
62b 第二強化繊維
63 外層
64 中間層
65 内層
70 層状構造体
100 キャスク
150 ブロック体
160 被埋込部材
500 キャスク
520 緩衝体
540 衝撃吸収手段
540A 第一衝撃吸収部材
540B 第二衝撃吸収部材(衝撃吸収部材)
560 複合材管
560b 根元
560c キャップ
560e 端面
560h 中空部
560m 山
560v 谷
561 樹脂
562 繊維
590 基部
591 ピン
S1 管製造工程
S2 ブロック体製造工程
S3 組み立て工程
S1’ 管製造工程
S2’ ブロック体製造工程
S3’ 組み立て工程
OBJ 衝突対象
O1 中心軸線
O2 管軸
10
50
560
Claims (25)
前記複合材管の端面が、前記複合材管の管周方向に向かって並び、前記管軸方向に凹である複数の谷を有し、
前記複合材管の端面が、前記管周方向に向かって隣り合って並ぶ前記複数の谷の間に、前記管軸方向に凸である複数の山を有し、
前記複数の谷及び前記複数の山は、いずれもV字形状を有する衝撃吸収部材。 It is composed of a composite material containing continuous reinforcing fibers and a resin, and has a composite material pipe having a pipe shape extending in the pipe axial direction.
The end faces of the composite material pipe are arranged in the pipe circumferential direction of the composite material pipe, and have a plurality of valleys concave in the pipe axis direction.
The end face of the composite material pipe has a plurality of peaks convex in the pipe axis direction between the plurality of valleys arranged adjacent to each other in the pipe circumferential direction.
The plurality of valleys and the plurality of peaks are all shock absorbing members having a V shape .
前記強化繊維の配向方向が、軸方向寄与率と周方向寄与率との和を100%としたときに、軸方向寄与率が20%~90%であるように構成され、
前記管軸方向と垂直な断面における前記複合材管の空孔率が40%~87%であり、
前記複合材管が、前記強化繊維として、前記管軸方向に対する配向方向が-20°~+20°の第一強化繊維を20%~90%を有すると共に、前記管軸方向に対する配向方向が+70°~+110°の第二強化繊維を10%~80%有している請求項1に記載の衝撃吸収部材。 The composite material pipe is configured by laminating the reinforcing fibers in the pipe radial direction.
The orientation direction of the reinforcing fibers is configured so that the axial contribution ratio is 20% to 90% when the sum of the axial contribution ratio and the circumferential contribution ratio is 100%.
The porosity of the composite material pipe in the cross section perpendicular to the pipe axis direction is 40% to 87%.
The composite material tube has 20% to 90% of the first reinforcing fibers having an orientation direction of −20 ° to + 20 ° with respect to the tube axis direction as the reinforcing fibers, and the orientation direction with respect to the tube axis direction is + 70 °. The shock absorbing member according to claim 1, which has 10% to 80% of the second reinforcing fiber of ~ + 110 °.
前記外層及び前記内層が、それぞれ前記第二強化繊維を有する層である請求項2に記載の衝撃吸収部材。 The composite material pipe includes an outer layer, an intermediate layer, and an inner layer, which are the same laminated layer, in order from the outside in the pipe radial direction.
The shock absorbing member according to claim 2, wherein the outer layer and the inner layer are layers having the second reinforcing fiber, respectively.
前記管軸方向と垂直な断面における前記複合材管の空孔率が40%~87%である請求項1に記載の衝撃吸収部材。 The orientation direction of the reinforcing fibers is configured so that the axial contribution ratio is 20% to 90% when the sum of the axial contribution ratio and the circumferential contribution ratio is 100%.
The shock absorbing member according to claim 1, wherein the composite material pipe has a porosity of 40% to 87% in a cross section perpendicular to the pipe axis direction.
前記複合材管の端面が、前記複合材管の管周方向に向かって並び、前記管軸方向に凹である複数の谷を有し、
前記複合材管が前記端面を覆うキャップをさらに備え、
前記キャップが球面の一部の形状を有する衝撃吸収部材。 It is composed of a composite material containing continuous reinforcing fibers and a resin, and has a composite material pipe having a pipe shape extending in the pipe axial direction.
The end faces of the composite material pipe are arranged in the pipe circumferential direction of the composite material pipe, and have a plurality of valleys concave in the pipe axis direction.
The composite tube further comprises a cap covering the end face.
A shock absorbing member in which the cap has a partial shape of a spherical surface.
前記基部に対し、前記管軸方向が垂下可能なように、前記根元が固定されている請求項1~請求項9のいずれか一項に記載の衝撃吸収部材。 Further provided with a base to which the root of the composite pipe is fixed,
The shock absorbing member according to any one of claims 1 to 9, wherein the root is fixed so that the tube axis can hang down from the base.
前記複合材管が複数まとまって同様の方向に配列されることで構成されている緩衝体。 The shock absorbing member according to any one of claims 1 to 10.
A buffer body in which a plurality of the composite material pipes are arranged together in the same direction.
前記衝撃吸収部材の中心軸線の径方向に延びる姿勢で、前記複合材管が前記中心軸線の周方向に配列される請求項11に記載の緩衝体。 The shock absorbing member forms an annular shape,
The shock absorber according to claim 11, wherein the composite material pipes are arranged in the circumferential direction of the central axis in a posture extending in the radial direction of the central axis of the shock absorbing member.
前記衝撃吸収部材が、連続した強化繊維と樹脂とを含有する複合材料で構成され、管軸方向に延びる管形状を有する複合材管を備え、
前記複合材管の端面が、前記複合材管の管周方向に向かって並び、前記管軸方向に凹である複数の谷を有し、
前記衝撃吸収部材が、前記複合材管が複数まとまって同様の方向に配列されることで構成され、
前記衝撃吸収部材が、環状をなし、
前記衝撃吸収部材の中心軸線の径方向に延びる姿勢で、前記複合材管が前記中心軸線の周方向に配列され、
前記衝撃吸収部材が、複数のブロック体から構成されており、
前記ブロック体は、複数の前記複合材管が平行に束ねられたものを含んで構成されている緩衝体。 Equipped with a shock absorbing member,
The shock absorbing member is composed of a composite material containing continuous reinforcing fibers and a resin, and includes a composite material pipe having a pipe shape extending in the pipe axis direction.
The end faces of the composite material pipe are arranged in the pipe circumferential direction of the composite material pipe, and have a plurality of valleys concave in the pipe axis direction.
The shock absorbing member is configured by forming a plurality of the composite material pipes together and arranging them in the same direction.
The shock absorbing member forms an annular shape,
The composite material pipes are arranged in the circumferential direction of the central axis in a posture extending in the radial direction of the central axis of the shock absorbing member.
The shock absorbing member is composed of a plurality of blocks.
The block body is a buffer body including a plurality of the composite material tubes bundled in parallel.
前記衝撃吸収部材が、連続した強化繊維と樹脂とを含有する複合材料で構成され、管軸方向に延びる管形状を有する複合材管を備え、
前記複合材管の端面が、前記複合材管の管周方向に向かって並び、前記管軸方向に凹である複数の谷を有し、
前記衝撃吸収部材が、前記複合材管が複数まとまって同様の方向に配列されることで構成され、
前記衝撃吸収部材が、環状をなし、
前記衝撃吸収部材の中心軸線の径方向に延びる姿勢で、前記複合材管が前記中心軸線の周方向に配列され、
前記衝撃吸収部材が、前記中心軸線の周方向に配列された複数のブロック体を前記中心軸線に沿って複数層を積層させることで構成されており、
互いに積層された前記ブロック体同士は、前記複合材管の姿勢が互いに異なる緩衝体。 Equipped with a shock absorbing member,
The shock absorbing member is composed of a composite material containing continuous reinforcing fibers and a resin, and includes a composite material pipe having a pipe shape extending in the pipe axis direction.
The end faces of the composite material pipe are arranged in the pipe circumferential direction of the composite material pipe, and have a plurality of valleys concave in the pipe axis direction.
The shock absorbing member is configured by forming a plurality of the composite material pipes together and arranging them in the same direction.
The shock absorbing member forms an annular shape,
The composite material pipes are arranged in the circumferential direction of the central axis in a posture extending in the radial direction of the central axis of the shock absorbing member.
The shock absorbing member is configured by laminating a plurality of blocks arranged in the circumferential direction of the central axis along the central axis.
The block bodies laminated to each other are buffer bodies having different postures of the composite material pipes.
前記衝撃吸収部材が、連続した強化繊維と樹脂とを含有する複合材料で構成され、管軸方向に延びる管形状を有する複合材管を備え、
前記複合材管の端面が、前記複合材管の管周方向に向かって並び、前記管軸方向に凹である複数の谷を有し、
前記衝撃吸収部材が、前記複合材管が複数まとまって同様の方向に配列されることで構成され、
前記衝撃吸収部材が、環状をなし、
前記衝撃吸収部材の中心軸線の径方向に延びる姿勢で、前記複合材管が前記中心軸線の周方向に配列され、
前記衝撃吸収部材は、前記中心軸線の周方向に配列された複数のブロック体から構成されており、
前記ブロック体は、複数の前記複合材管を前記中心軸線の直交する平面状で束ねてなる層状構造体を、前記中心軸線に沿って複数層を積層させたものを含んで構成されており、
互いに積層された前記各層状構造体同士で、前記複合材管の姿勢が互いに異なる緩衝体。 Equipped with a shock absorbing member,
The shock absorbing member is composed of a composite material containing continuous reinforcing fibers and a resin, and includes a composite material pipe having a pipe shape extending in the pipe axis direction.
The end faces of the composite material pipe are arranged in the pipe circumferential direction of the composite material pipe, and have a plurality of valleys concave in the pipe axis direction.
The shock absorbing member is configured by forming a plurality of the composite material pipes together and arranging them in the same direction.
The shock absorbing member forms an annular shape,
The composite material pipes are arranged in the circumferential direction of the central axis in a posture extending in the radial direction of the central axis of the shock absorbing member.
The shock absorbing member is composed of a plurality of blocks arranged in the circumferential direction of the central axis.
The block body is configured to include a layered structure in which a plurality of the composite material pipes are bundled in a plane shape orthogonal to the central axis, and a plurality of layers are laminated along the central axis.
A buffer body in which the postures of the composite material pipes are different from each other among the layered structures laminated to each other.
内部に放射性物質を収容する前記中心軸線に沿って延びる筒状をなす輸送容器と、を備え、
前記輸送容器の端部の外周に前記緩衝体が装着されているキャスク。 The buffer according to any one of claims 12 to 23,
A cylindrical transport container extending along the central axis for accommodating radioactive substances inside is provided.
A cask in which the cushioning body is mounted on the outer periphery of the end of the transport container.
前記管製造工程の後に、複数の前記複合材管を平行に束ねることで複数のブロック体を製造するブロック体製造工程と、
前記ブロック体製造工程の後に、前記ブロック体における複数の前記複合材管の配列方向の端部同士を互いに接続して組み立てる組み立て工程と、
を実施する緩衝体の製造方法。 It is a composite material pipe composed of a composite material containing continuous reinforcing fibers and a resin and having a pipe shape extending in the pipe axis direction, and the end face of the composite material pipe faces the pipe circumferential direction of the composite material pipe. A pipe manufacturing process for producing the composite material pipe having a plurality of valleys recessed in the pipe axis direction.
After the pipe manufacturing step, a block body manufacturing step of manufacturing a plurality of block bodies by bundling a plurality of the composite material pipes in parallel,
After the block body manufacturing step, an assembly step of connecting and assembling the ends of the plurality of composite material pipes in the block body in the arrangement direction to each other,
A method for manufacturing a buffer body.
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