JPH09203685A - 風洞試験の模型支持方法とその装置 - Google Patents
風洞試験の模型支持方法とその装置Info
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- JPH09203685A JPH09203685A JP1219296A JP1219296A JPH09203685A JP H09203685 A JPH09203685 A JP H09203685A JP 1219296 A JP1219296 A JP 1219296A JP 1219296 A JP1219296 A JP 1219296A JP H09203685 A JPH09203685 A JP H09203685A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コイルばねや減衰器を使用することなしに模
型に振動特性（慣性質量、振動数、減衰率）を与えると
同時に、それらの振動特性値の調整が容易に実施できる
方法および装置を提供する。 【解決手段】 風洞模型をアクチュエータによりたわみ
方向およびねじれ方向において変位可能に支持し、模型
のたわみ振動およびねじれ振動を測定して得られた測定
値に基づいて模型に所要の振動特性を与えるように前記
アクチュエータの支持力を制御する風洞試験の模型支持
方法とその装置。 【効果】 模型の振動数や減衰率の調整が容易になり、
また、模型の製作および設計コストを低減することがで
きる。
型に振動特性（慣性質量、振動数、減衰率）を与えると
同時に、それらの振動特性値の調整が容易に実施できる
方法および装置を提供する。 【解決手段】 風洞模型をアクチュエータによりたわみ
方向およびねじれ方向において変位可能に支持し、模型
のたわみ振動およびねじれ振動を測定して得られた測定
値に基づいて模型に所要の振動特性を与えるように前記
アクチュエータの支持力を制御する風洞試験の模型支持
方法とその装置。 【効果】 模型の振動数や減衰率の調整が容易になり、
また、模型の製作および設計コストを低減することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、橋梁、高層ビ
ル、煙突、航空機など、風によって振動を生じる構造体
の風洞実験における模型支持方法およびその装置に関す
るものである。
ル、煙突、航空機など、風によって振動を生じる構造体
の風洞実験における模型支持方法およびその装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】橋梁や煙突のように断面形状がほぼ均一
で細長い構造物では、風によってどのような振動を生じ
るかを調べるために、いわゆる剛体模型によるばね支持
試験が行われる。剛体模型とは、断面形状を実物と幾何
学的に相似させる一方、長さ方向には実物の一部を剛体
として切り出したものであり、風洞試験では力学的な特
性を実物と相似させるために剛体模型をばねによって弾
性的に支持して試験を行うことからこの呼び名がある。
で細長い構造物では、風によってどのような振動を生じ
るかを調べるために、いわゆる剛体模型によるばね支持
試験が行われる。剛体模型とは、断面形状を実物と幾何
学的に相似させる一方、長さ方向には実物の一部を剛体
として切り出したものであり、風洞試験では力学的な特
性を実物と相似させるために剛体模型をばねによって弾
性的に支持して試験を行うことからこの呼び名がある。
【０００３】図１８は、従来のばね支持試験における模
型支持装置の正面図、図１９はその側面図、図２０はそ
の斜視図である。ばね支持試験において、模型１は、両
端に固定された軸７に固着された支持棒８をコイルばね
９で弾性支持することによって風洞２の流路に設置さ
れ、ピアノ線１０を介して減衰器１１に接続される。そ
して、風洞２に風３を送った際に、模型１がたわみ方向
５並びに、ねじれ方向６に振動が生じるようにする。模
型と実物の間の力学的な相似則を満足させるために、模
型の質量と極慣性モーメントは支持棒８に付加重錘１２
の重さを負荷することによって調整する。また、たわみ
振動とねじれ振動について、振動数はコイルばね９のば
ね定数とその取付け間隔ｂを変化させることによって調
整し、減衰率は減衰器１１によって機械的或いは電気的
に調整する。
型支持装置の正面図、図１９はその側面図、図２０はそ
の斜視図である。ばね支持試験において、模型１は、両
端に固定された軸７に固着された支持棒８をコイルばね
９で弾性支持することによって風洞２の流路に設置さ
れ、ピアノ線１０を介して減衰器１１に接続される。そ
して、風洞２に風３を送った際に、模型１がたわみ方向
５並びに、ねじれ方向６に振動が生じるようにする。模
型と実物の間の力学的な相似則を満足させるために、模
型の質量と極慣性モーメントは支持棒８に付加重錘１２
の重さを負荷することによって調整する。また、たわみ
振動とねじれ振動について、振動数はコイルばね９のば
ね定数とその取付け間隔ｂを変化させることによって調
整し、減衰率は減衰器１１によって機械的或いは電気的
に調整する。
【０００４】図２１は、特開昭６３−０６６４３４号公
報に開示されたばね支持試験における模型の支持装置の
斜視図、図２２は、その側面図である。この装置では、
模型１がたわみ用コイルばね１３、１３ａとねじれ用コ
イルばね１４〜１４ｃによって支持されており、たわみ
とねじれの振動数をそれぞれ独立に調整できるようにさ
れている。
報に開示されたばね支持試験における模型の支持装置の
斜視図、図２２は、その側面図である。この装置では、
模型１がたわみ用コイルばね１３、１３ａとねじれ用コ
イルばね１４〜１４ｃによって支持されており、たわみ
とねじれの振動数をそれぞれ独立に調整できるようにさ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるばね支
持試験の模型支持装置では、模型の振動数をコイルばね
のばね定数と取付け位置によって調整するため、模型の
設置作業に多くの時間を要した。また、模型の減衰率を
調整する減衰器において、流体の粘性などを利用した機
械式減衰器は、調整が容易でなく、調整を容易に行うた
めには高価な電磁式加振減衰器を使用する必要があっ
た。
持試験の模型支持装置では、模型の振動数をコイルばね
のばね定数と取付け位置によって調整するため、模型の
設置作業に多くの時間を要した。また、模型の減衰率を
調整する減衰器において、流体の粘性などを利用した機
械式減衰器は、調整が容易でなく、調整を容易に行うた
めには高価な電磁式加振減衰器を使用する必要があっ
た。
【０００６】本発明は、ばね支持試験の模型支持装置に
おける上記のような問題点を解決するため、コイルばね
や減衰器を使用することなしに模型に振動特性（慣性質
量、振動数、減衰率）を与えると同時に、それらの振動
特性値の調整が容易に実施できる方法および装置を提供
することを目的とする。
おける上記のような問題点を解決するため、コイルばね
や減衰器を使用することなしに模型に振動特性（慣性質
量、振動数、減衰率）を与えると同時に、それらの振動
特性値の調整が容易に実施できる方法および装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を以
下の方法および装置によって解決する。
下の方法および装置によって解決する。
【０００８】その方法は、風洞模型をアクチュエータに
よりたわみ方向およびねじれ方向において変位可能に支
持し、模型のたわみ振動およびねじれ振動を測定して得
られた測定値に基づいて模型に所要の振動特性を与える
ように前記アクチュエータの支持力を制御する風洞試験
の模型支持方法である。
よりたわみ方向およびねじれ方向において変位可能に支
持し、模型のたわみ振動およびねじれ振動を測定して得
られた測定値に基づいて模型に所要の振動特性を与える
ように前記アクチュエータの支持力を制御する風洞試験
の模型支持方法である。
【０００９】その第１の装置は、風洞模型をたわみ方向
およびねじれ方向において変位可能に支持する上流側ア
クチュエータおよび下流側アクチュエータと、模型のた
わみ振動およびねじれ振動を測定するセンサーと、該セ
ンサーの測定値に基づいて模型に所要の振動特性を与え
るアクチュエータの支持力を演算する制御器とを備えた
風洞試験の模型支持装置である。
およびねじれ方向において変位可能に支持する上流側ア
クチュエータおよび下流側アクチュエータと、模型のた
わみ振動およびねじれ振動を測定するセンサーと、該セ
ンサーの測定値に基づいて模型に所要の振動特性を与え
るアクチュエータの支持力を演算する制御器とを備えた
風洞試験の模型支持装置である。
【００１０】その第２の装置は、風洞模型の一方を回転
可能且つ上下動可能に支持するアクチュエータと、模型
の他方を上下動可能に支持する直動ベアリングまたは直
動アクチュエータと、模型のたわみ振動およびねじれ振
動を測定するセンサーと、該センサーの測定値に基づい
て模型に所要の振動特性を与えるアクチュエータの支持
力を演算する制御器とを備えたことを特徴とする風洞試
験の模型支持装置である。
可能且つ上下動可能に支持するアクチュエータと、模型
の他方を上下動可能に支持する直動ベアリングまたは直
動アクチュエータと、模型のたわみ振動およびねじれ振
動を測定するセンサーと、該センサーの測定値に基づい
て模型に所要の振動特性を与えるアクチュエータの支持
力を演算する制御器とを備えたことを特徴とする風洞試
験の模型支持装置である。
【００１１】「作用」図１７は、本発明の原理を説明す
るための模式図であり、模型１がたわみ変位ηおよびね
じれ角θからなる運動を生じる一方、上流側、下流側ア
クチュエータがそれぞれ発生する支持力Ｕ1 、Ｕ2 が模
型１に作用する状況を示す。
るための模式図であり、模型１がたわみ変位ηおよびね
じれ角θからなる運動を生じる一方、上流側、下流側ア
クチュエータがそれぞれ発生する支持力Ｕ1 、Ｕ2 が模
型１に作用する状況を示す。
【００１２】第１の装置のように、模型を上流側および
下流側アクチュエータで支持する場合、無風時の模型の
たわみとねじれに関する運動方程式は、ｂをアクチュエ
ータの設置間隔、・を時間微分として数１、数２により
与えられる。
下流側アクチュエータで支持する場合、無風時の模型の
たわみとねじれに関する運動方程式は、ｂをアクチュエ
ータの設置間隔、・を時間微分として数１、数２により
与えられる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】
【００１５】ここで、Ｍ：模型の質量Ｊ：模型の極慣性
モーメントそこで、アクチュエータの発生する支持力Ｕ
1 、Ｕ2 が、次の数３、数４によって与えられるように
模型支持装置のフィードバック系を構成するものとす
る。
モーメントそこで、アクチュエータの発生する支持力Ｕ
1 、Ｕ2 が、次の数３、数４によって与えられるように
模型支持装置のフィードバック系を構成するものとす
る。
【００１６】
【数３】
【００１７】
【数４】
【００１８】ここで、α1 、α2 、α3 、β1 、β2 、
β3 は、フィードバック系の制御ゲインである。する
と、模型の運動方程式は、数３、数４に数１、数２を代
入することにより次の数５、数６のように書換えられ
る。
β3 は、フィードバック系の制御ゲインである。する
と、模型の運動方程式は、数３、数４に数１、数２を代
入することにより次の数５、数６のように書換えられ
る。
【００１９】
【数５】
【００２０】
【数６】
【００２１】数５、数６より制御時の模型の振動特性
は、次の数７〜数１２のように与えられる。
は、次の数７〜数１２のように与えられる。
【００２２】
【数７】
【００２３】
【数８】
【００２４】
【数９】
【００２５】
【数１０】
【００２６】
【数１１】
【００２７】
【数１２】
【００２８】模型と実物間の相似則が成立するとき、数
７〜数１２のＭc 、Ｊc 、ｆ↓η、ｆ↓θ、ξ↓η、ξ
↓θについて、模型と実物の間に一定の関係が成立す
る。この関係からα1 、α2 、α3 、β1 、β2 、β3
を定め、たわみ振動センサーで測定されたたわみ、たわ
み速度、たわみ加速度と、ねじれ振動センサーで測定さ
れたねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を数３お
よび数４に入れれば、支持力を得ることができる。アク
チュエータをこの制御力になるように制御すれば、模型
に相似則を満足する所要の振動特性を与えることができ
る。
７〜数１２のＭc 、Ｊc 、ｆ↓η、ｆ↓θ、ξ↓η、ξ
↓θについて、模型と実物の間に一定の関係が成立す
る。この関係からα1 、α2 、α3 、β1 、β2 、β3
を定め、たわみ振動センサーで測定されたたわみ、たわ
み速度、たわみ加速度と、ねじれ振動センサーで測定さ
れたねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を数３お
よび数４に入れれば、支持力を得ることができる。アク
チュエータをこの制御力になるように制御すれば、模型
に相似則を満足する所要の振動特性を与えることができ
る。
【００２９】第２の装置のように、模型を回転アクチュ
エータおよび直動アクチュエータにより支持する場合、
無風時の模型のたわみとねじれに関する運動方程式は、
・を時間微分として次の数１３、数１４により与えられ
る。
エータおよび直動アクチュエータにより支持する場合、
無風時の模型のたわみとねじれに関する運動方程式は、
・を時間微分として次の数１３、数１４により与えられ
る。
【００３０】
【数１３】
【００３１】
【数１４】
【００３２】ここで、アクチュエータの発生する制御力
および回転トルクが次の数１５、数１６によって与えら
れるように模型支持装置のフィードバック系を構成する
ものとする。
および回転トルクが次の数１５、数１６によって与えら
れるように模型支持装置のフィードバック系を構成する
ものとする。
【００３３】
【数１５】
【００３４】
【数１６】
【００３５】ここで、α1 、α2 、α3 、β1 、β2 、
β3 はフィードバック系の制御ゲインである。模型の運
動方程式は数１５、数１６に数１３、数１４を代入する
ことにより次の数１７、数１８のように書換えられる。
β3 はフィードバック系の制御ゲインである。模型の運
動方程式は数１５、数１６に数１３、数１４を代入する
ことにより次の数１７、数１８のように書換えられる。
【００３６】
【数１７】
【００３７】
【数１８】
【００３８】数１７、数１８により制御時の模型の振動
特性は、次の数１９〜数２４のように与えられる。
特性は、次の数１９〜数２４のように与えられる。
【００３９】
【数１９】
【００４０】
【数２０】
【００４１】
【数２１】
【００４２】
【数２２】
【００４３】
【数２３】
【００４４】
【数２４】
【００４５】数１９〜数２４のＭc 、Ｊc 、ｆ↓η、ｆ
↓θ、ξ↓η、ξ↓θが模型と実物の間の相似則を満足
する数値になるようにα1 、α2 、α3 、β1 、β2 、
β3を定め、たわみ振動センサーで測定されたたわみ、
たわみ速度、たわみ加速度と、ねじれ振動センサーで測
定されたねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を数
１５および数１６に入れれば、直動アクチュエータの支
持力と回転アクチュエータの回転トルクを得ることがで
きる。この支持力で直動アクチュエータを、この回転ト
ルクで回転アクチュエータを制御すれば、模型に相似則
を満足する所要の振動特性を与えることができる。
↓θ、ξ↓η、ξ↓θが模型と実物の間の相似則を満足
する数値になるようにα1 、α2 、α3 、β1 、β2 、
β3を定め、たわみ振動センサーで測定されたたわみ、
たわみ速度、たわみ加速度と、ねじれ振動センサーで測
定されたねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を数
１５および数１６に入れれば、直動アクチュエータの支
持力と回転アクチュエータの回転トルクを得ることがで
きる。この支持力で直動アクチュエータを、この回転ト
ルクで回転アクチュエータを制御すれば、模型に相似則
を満足する所要の振動特性を与えることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて以下に説明する。 「第１の実施の形態」図１は、本発明の風洞試験の第１
の実施の形態の模型支持装置の正面図、図２は、その左
側面図、図３は、その右側面図である。
いて以下に説明する。 「第１の実施の形態」図１は、本発明の風洞試験の第１
の実施の形態の模型支持装置の正面図、図２は、その左
側面図、図３は、その右側面図である。
【００４７】図において、１は模型、２は風洞である。
矢印３は、風洞２内における風の流れる方向を示す。模
型１の一端に、水平軸２０が固定されている。この水平
軸２０に直交し且つ水平に、支持アーム２１がその中央
部を水平軸２０の端部に固着されている。支持アーム２
１には、その中央点から左右等距離の位置に係合ピン２
２、２２が取付けられている。上流側アクチュエータ２
３が、そのシリンダーロッド端に取付けられたクレビス
２３ａにより一方の係合ピン２２を支持し、下流側アク
チュエータ２４が、そのシリンダーロッド端に取付けら
れたクレビス２４ａにより他方の係合ピン２２を支持し
ている。
矢印３は、風洞２内における風の流れる方向を示す。模
型１の一端に、水平軸２０が固定されている。この水平
軸２０に直交し且つ水平に、支持アーム２１がその中央
部を水平軸２０の端部に固着されている。支持アーム２
１には、その中央点から左右等距離の位置に係合ピン２
２、２２が取付けられている。上流側アクチュエータ２
３が、そのシリンダーロッド端に取付けられたクレビス
２３ａにより一方の係合ピン２２を支持し、下流側アク
チュエータ２４が、そのシリンダーロッド端に取付けら
れたクレビス２４ａにより他方の係合ピン２２を支持し
ている。
【００４８】模型１の他端に、他の水平軸２０ａが固定
されている。この水平軸２０ａの端部は支持板２１ａに
取付けた軸受け２５に回転自在に取付けられている。支
持板２１ａは、直動ベアリング２６に支持され、一方の
水平軸の上下動に追従して上下動する。以上の支持機構
により、たわみ方向５における模型１の並進運動並びに
模型１への加力と、ねじれ方向６における模型１のねじ
れ運動並びに模型１への加力とを与えることができるよ
うに模型１は、支持されている。
されている。この水平軸２０ａの端部は支持板２１ａに
取付けた軸受け２５に回転自在に取付けられている。支
持板２１ａは、直動ベアリング２６に支持され、一方の
水平軸の上下動に追従して上下動する。以上の支持機構
により、たわみ方向５における模型１の並進運動並びに
模型１への加力と、ねじれ方向６における模型１のねじ
れ運動並びに模型１への加力とを与えることができるよ
うに模型１は、支持されている。
【００４９】上記の支持機構、模型のたわみ振動および
ねじれ振動を測定するセンサーおよびセンサーの測定値
に基づいて模型と実物間の相似則が成立する振動特性を
与えるアクチュエータの支持力を演算する制御器によっ
て、模型１の支持力は制御される。
ねじれ振動を測定するセンサーおよびセンサーの測定値
に基づいて模型と実物間の相似則が成立する振動特性を
与えるアクチュエータの支持力を演算する制御器によっ
て、模型１の支持力は制御される。
【００５０】次に、模型の支持力の制御方法を図４によ
り説明する。風洞試験時、 （１）模型１のたわみ振動は、たわみ振動センサー２７
によって計測され、ねじれ振動は、ねじれ振動センサー
２８によって計測される。これらの計測値が制御器２９
に入力される。
り説明する。風洞試験時、 （１）模型１のたわみ振動は、たわみ振動センサー２７
によって計測され、ねじれ振動は、ねじれ振動センサー
２８によって計測される。これらの計測値が制御器２９
に入力される。
【００５１】（２）制御器２９は、 入力されてきた
計測値から、模型１のたわみ、たわみ速度、たわみ加速
度、ねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を演算す
る。の演算値、数７〜数１２から演算された制御ゲ
イン（α1 、α2 、α3 、β 1 、β2 、β3 ）および支
持アーム２１の支持間隔ｂに基づき数３および数４から
上流側アクチュエータ２３の支持力Ｕ1 、下流側アクチ
ュエータ２４の支持力Ｕ2 を演算する。
計測値から、模型１のたわみ、たわみ速度、たわみ加速
度、ねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を演算す
る。の演算値、数７〜数１２から演算された制御ゲ
イン（α1 、α2 、α3 、β 1 、β2 、β3 ）および支
持アーム２１の支持間隔ｂに基づき数３および数４から
上流側アクチュエータ２３の支持力Ｕ1 、下流側アクチ
ュエータ２４の支持力Ｕ2 を演算する。
【００５２】（３）演算された支持力の指令信号が、制
御器２９からサーボドライバ２３ｂ、２４ｂに指令さ
れ、上流側アクチュエータ２３の支持力Ｕ1 および下流
側アクチュエータ２４の支持力Ｕ2 が生じ、たわみ方向
５における模型１の並進運動および模型１への加力と、
ねじれ方向における模型１のねじれ運動および模型１へ
の加力が作用する。
御器２９からサーボドライバ２３ｂ、２４ｂに指令さ
れ、上流側アクチュエータ２３の支持力Ｕ1 および下流
側アクチュエータ２４の支持力Ｕ2 が生じ、たわみ方向
５における模型１の並進運動および模型１への加力と、
ねじれ方向における模型１のねじれ運動および模型１へ
の加力が作用する。
【００５３】以下、上記（１）〜（３）が繰り返され、
模型１の支持力が制御される。
模型１の支持力が制御される。
【００５４】「第２の実施の形態」図５は、本発明の風
洞試験の第２の実施の形態の模型支持装置の正面図、図
６は、その左側面図、図７は、その右側面図である。
洞試験の第２の実施の形態の模型支持装置の正面図、図
６は、その左側面図、図７は、その右側面図である。
【００５５】この実施の形態は、第１の実施の形態と模
型１の他端の支持機構が異なっている以外は、同一であ
るので説明を省略する。模型の他端に、水平軸２０ａが
固定されている。この水平軸２０に直交し且つ水平に、
支持アーム２１ａがその中央部を水平軸２０の端部に固
着されている。支持アーム２１ａには、その中央点から
左右等距離の位置に係合ピン２２ａ、２２ａが取付けら
れている。上流側アクチュエータ３０が、そのシリンダ
ーロッド端に取付けられたクレビス３０ａにより一方の
係合ピン２２ａを支持し、下流側アクチュエータ３１
が、そのシリンダーロッド端に取付けられたクレビス３
１ａにより他方の係合ピン２２ａを支持している。以上
の支持機構により、たわみ方向５における模型１の並進
運動並びに模型１への加力と、ねじれ方向６における模
型１のねじれ運動並びに模型１への加力とを与えること
ができるように模型１は、支持されている。
型１の他端の支持機構が異なっている以外は、同一であ
るので説明を省略する。模型の他端に、水平軸２０ａが
固定されている。この水平軸２０に直交し且つ水平に、
支持アーム２１ａがその中央部を水平軸２０の端部に固
着されている。支持アーム２１ａには、その中央点から
左右等距離の位置に係合ピン２２ａ、２２ａが取付けら
れている。上流側アクチュエータ３０が、そのシリンダ
ーロッド端に取付けられたクレビス３０ａにより一方の
係合ピン２２ａを支持し、下流側アクチュエータ３１
が、そのシリンダーロッド端に取付けられたクレビス３
１ａにより他方の係合ピン２２ａを支持している。以上
の支持機構により、たわみ方向５における模型１の並進
運動並びに模型１への加力と、ねじれ方向６における模
型１のねじれ運動並びに模型１への加力とを与えること
ができるように模型１は、支持されている。
【００５６】上記の支持機構、模型のたわみ振動および
ねじれ振動を測定するセンサーおよびセンサーの測定値
に基づいて模型と実物間の相似則が成立する振動特性を
与えるアクチュエータの支持力を演算する制御器によっ
て、模型１の支持力は制御される。
ねじれ振動を測定するセンサーおよびセンサーの測定値
に基づいて模型と実物間の相似則が成立する振動特性を
与えるアクチュエータの支持力を演算する制御器によっ
て、模型１の支持力は制御される。
【００５７】次に、模型の支持力の制御方法を図８によ
り説明する。風洞試験時、 （１）模型１のたわみ振動は、たわみ振動センサー２７
によって計測され、ねじれ振動は、ねじれ振動センサー
２８によって計測される。これらの計測値が制御器２９
に入力される。
り説明する。風洞試験時、 （１）模型１のたわみ振動は、たわみ振動センサー２７
によって計測され、ねじれ振動は、ねじれ振動センサー
２８によって計測される。これらの計測値が制御器２９
に入力される。
【００５８】（２）制御器２９は、 入力されてきた
計測値から、模型１のたわみ、たわみ速度、たわみ加速
度、ねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を演算す
る。の演算値、数７〜数１２から演算された制御ゲ
イン（α1 、α2 、α3 、β 1 、β2 、β3 ）および支
持アームの支持間隔ｂに基づき数３および数４から上流
側アクチュエータ２３および３０の支持力Ｕ1 、下流側
アクチュエータ２４および３１の支持力Ｕ2 を演算す
る。
計測値から、模型１のたわみ、たわみ速度、たわみ加速
度、ねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を演算す
る。の演算値、数７〜数１２から演算された制御ゲ
イン（α1 、α2 、α3 、β 1 、β2 、β3 ）および支
持アームの支持間隔ｂに基づき数３および数４から上流
側アクチュエータ２３および３０の支持力Ｕ1 、下流側
アクチュエータ２４および３１の支持力Ｕ2 を演算す
る。
【００５９】（３）演算された支持力の指令信号が、制
御器２９からサーボドライバ２３ｂ、３０ｂおよび２４
ｂ、３１ｂに指令され、上流側アクチュエータ２３およ
び３０の支持力Ｕ1 および下流側アクチュエータ２４お
よび３１の支持力Ｕ2 が生じ、たわみ方向５における模
型１の並進運動および模型１への加力と、ねじれ方向に
おける模型１のねじれ運動および模型１への加力が作用
する。
御器２９からサーボドライバ２３ｂ、３０ｂおよび２４
ｂ、３１ｂに指令され、上流側アクチュエータ２３およ
び３０の支持力Ｕ1 および下流側アクチュエータ２４お
よび３１の支持力Ｕ2 が生じ、たわみ方向５における模
型１の並進運動および模型１への加力と、ねじれ方向に
おける模型１のねじれ運動および模型１への加力が作用
する。
【００６０】以下、上記（１）〜（３）が繰り返され、
模型１の支持力が制御される。
模型１の支持力が制御される。
【００６１】「第３の実施の形態」図９は、本発明の風
洞試験の第３の実施の形態の模型支持装置の正面図、図
１０は、その左側面図、図１１は、その右側面図であ
る。
洞試験の第３の実施の形態の模型支持装置の正面図、図
１０は、その左側面図、図１１は、その右側面図であ
る。
【００６２】図において、１は模型、２は風洞である。
模型１の一端に水平軸２０が固定されている。水平軸２
０の端部は、取付け台３２の一方側壁の外部に取付けら
れた軸受け２５に回転可能に支持され、前記側壁を貫通
して側壁内部に突出している。一方、取付け台３２の他
方側壁内部に回転アクチュエータ３３が取付けられ、そ
の出力軸が回転継ぎ手３４を介して水平軸２０の端部に
接続している。取付け台３２の下面に直動アクチュエー
タ３５の上下動ロッドの先端が取付けられている。これ
により、取付け台３２は、直動アクチュエータ３５によ
り上下動可能に支持されている。
模型１の一端に水平軸２０が固定されている。水平軸２
０の端部は、取付け台３２の一方側壁の外部に取付けら
れた軸受け２５に回転可能に支持され、前記側壁を貫通
して側壁内部に突出している。一方、取付け台３２の他
方側壁内部に回転アクチュエータ３３が取付けられ、そ
の出力軸が回転継ぎ手３４を介して水平軸２０の端部に
接続している。取付け台３２の下面に直動アクチュエー
タ３５の上下動ロッドの先端が取付けられている。これ
により、取付け台３２は、直動アクチュエータ３５によ
り上下動可能に支持されている。
【００６３】模型１の他端に、他の水平軸２０ａが固定
されている。この水平軸２０ａの端部は支持板２１ａに
取付けた軸受け２５に回転自在に支持されている。支持
板２１ａは、直動ベアリング２６に支持され、一方の水
平軸の上下動に追従して上下動する。以上の支持機構に
より、たわみ方向５における模型１の並進運動並びに模
型１への加力と、ねじれ方向６における模型１のねじれ
運動並びに模型１への加力とを与えることができるよう
に模型１は、支持されている。
されている。この水平軸２０ａの端部は支持板２１ａに
取付けた軸受け２５に回転自在に支持されている。支持
板２１ａは、直動ベアリング２６に支持され、一方の水
平軸の上下動に追従して上下動する。以上の支持機構に
より、たわみ方向５における模型１の並進運動並びに模
型１への加力と、ねじれ方向６における模型１のねじれ
運動並びに模型１への加力とを与えることができるよう
に模型１は、支持されている。
【００６４】上記の支持機構、模型のたわみ振動および
ねじれ振動を測定するセンサーおよびセンサーの測定値
に基づいて模型と実物間の相似則が成立する振動特性を
与えるアクチュエータの支持力を演算する制御器によっ
て模型１の支持力は制御される。
ねじれ振動を測定するセンサーおよびセンサーの測定値
に基づいて模型と実物間の相似則が成立する振動特性を
与えるアクチュエータの支持力を演算する制御器によっ
て模型１の支持力は制御される。
【００６５】次に、模型の支持力の制御方法を図１２に
より説明する。風洞試験時、
より説明する。風洞試験時、
【００６６】（１）模型１のたわみ振動は、たわみ振動
センサー２７によって計測され、ねじれ振動は、ねじれ
振動センサー２８によって計測される。これらの計測値
が制御器２９に入力される。
センサー２７によって計測され、ねじれ振動は、ねじれ
振動センサー２８によって計測される。これらの計測値
が制御器２９に入力される。
【００６７】（２）制御器２９は、 入力されてきた
計測値から、模型１のたわみ、たわみ速度、たわみ加速
度、ねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を演算す
る。の演算値、および数１９〜数２４から演算され
た制御ゲイン（α1 、α2 、α3 、β1 、β2 、β3 ）
に基づき、数１５および数１６から直動アクチュエータ
３５の支持力Ｕ、回転アクチュエータ３３の回転トルク
Ｔを演算する。
計測値から、模型１のたわみ、たわみ速度、たわみ加速
度、ねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を演算す
る。の演算値、および数１９〜数２４から演算され
た制御ゲイン（α1 、α2 、α3 、β1 、β2 、β3 ）
に基づき、数１５および数１６から直動アクチュエータ
３５の支持力Ｕ、回転アクチュエータ３３の回転トルク
Ｔを演算する。
【００６８】（３）演算された支持力の指令信号が、制
御器２９からサーボドライバ３５ｂに指令され、直動ア
クチュエータ３５の支持力Ｕが生じ、制御器２９からサ
ーボドライバ３３ｂに指令され、回転アクチュエータ３
３の回転トルクＴが生じる。そして、たわみ方向５にお
ける模型１の並進運動および模型への加力と、ねじれ方
向における模型１のねじれ運動および模型１への加力が
作用する。
御器２９からサーボドライバ３５ｂに指令され、直動ア
クチュエータ３５の支持力Ｕが生じ、制御器２９からサ
ーボドライバ３３ｂに指令され、回転アクチュエータ３
３の回転トルクＴが生じる。そして、たわみ方向５にお
ける模型１の並進運動および模型への加力と、ねじれ方
向における模型１のねじれ運動および模型１への加力が
作用する。
【００６９】以下、上記（１）〜（３）が繰り返され、
模型１の支持力が制御される。
模型１の支持力が制御される。
【００７０】「第４の実施の形態」図１３は、本発明の
風洞試験の第４の実施の形態の模型支持装置の正面図、
図１４は、その左側面図、図１５は、その右側面図であ
る。
風洞試験の第４の実施の形態の模型支持装置の正面図、
図１４は、その左側面図、図１５は、その右側面図であ
る。
【００７１】この実施の形態は、第３の実施の形態と模
型１の他端の支持機構が異なっている以外は、同一であ
るので説明を省略する。模型１の他端に、他の水平軸２
０ａが固定されている。この水平軸２０ａの端部は、支
持ブラケット３７の側面に取付けられた軸受け２５に回
転自在に支持されている。直動アクチュエータ３６の上
下動ロッドの先端が、支持ブラケット３７の下面に接続
され、支持ブラケット３７は、直動アクチュエータ３６
に上下動可能に支持されている。
型１の他端の支持機構が異なっている以外は、同一であ
るので説明を省略する。模型１の他端に、他の水平軸２
０ａが固定されている。この水平軸２０ａの端部は、支
持ブラケット３７の側面に取付けられた軸受け２５に回
転自在に支持されている。直動アクチュエータ３６の上
下動ロッドの先端が、支持ブラケット３７の下面に接続
され、支持ブラケット３７は、直動アクチュエータ３６
に上下動可能に支持されている。
【００７２】上記の支持機構、模型のたわみ振動および
ねじれ振動を測定するセンサーおよびセンサーの測定値
に基づいて模型と実物間の相似則が成立する振動特性を
与えるアクチュエータの支持力を演算する制御器によっ
て模型１の支持力は制御される。
ねじれ振動を測定するセンサーおよびセンサーの測定値
に基づいて模型と実物間の相似則が成立する振動特性を
与えるアクチュエータの支持力を演算する制御器によっ
て模型１の支持力は制御される。
【００７３】次に、模型の支持力の制御方法を図１６に
より説明する。風洞試験時
より説明する。風洞試験時
【００７４】（１）模型１のたわみ振動は、たわみ振動
センサー２７によって計測され、ねじれ振動は、ねじれ
振動センサー２８によって計測される。これらの計測値
が制御器２９に入力される。
センサー２７によって計測され、ねじれ振動は、ねじれ
振動センサー２８によって計測される。これらの計測値
が制御器２９に入力される。
【００７５】（２）制御器２９は、 入力されてきた
計測値から、模型１のたわみ、たわみ速度、たわみ加速
度、ねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を演算す
る。の演算値、および数１５および数１６から直動
アクチュエータ３５および３６の支持力Ｕ、回転アクチ
ュエータ３３の回転トルクＴを演算する。
計測値から、模型１のたわみ、たわみ速度、たわみ加速
度、ねじれ角、ねじれ角速度、ねじれ角加速度を演算す
る。の演算値、および数１５および数１６から直動
アクチュエータ３５および３６の支持力Ｕ、回転アクチ
ュエータ３３の回転トルクＴを演算する。
【００７６】（３）演算された支持力の指令信号が、制
御器２９からサーボドライバ３５ｂおよび３６ｂに指令
され、直動アクチュエータ３５および３６の支持力Ｕを
生じ、制御器２９からサーボドライバ３３ｂに指令さ
れ、回転アクチュエータ３３の回転トルクＴが生じる。
そして、たわみ方向５における模型１の並進運動および
模型１への加力と、ねじれ方向における模型１のねじれ
運動および模型１への加力が作用する。
御器２９からサーボドライバ３５ｂおよび３６ｂに指令
され、直動アクチュエータ３５および３６の支持力Ｕを
生じ、制御器２９からサーボドライバ３３ｂに指令さ
れ、回転アクチュエータ３３の回転トルクＴが生じる。
そして、たわみ方向５における模型１の並進運動および
模型１への加力と、ねじれ方向における模型１のねじれ
運動および模型１への加力が作用する。
【００７７】以下、上記（１）〜（３）が繰り返され、
模型１の支持力が制御される。
模型１の支持力が制御される。
【００７８】
【発明の効果】本発明によれば、模型の振動数や減衰率
の調整が容易になるために、風洞試験作業を著しく合理
化することができる。また、模型の製作において質量や
極慣性モーメントの制約が緩和されるため、模型の製作
費を引き下げることができる。これらの風洞試験費用の
削減により、耐風性が問題となる各種構造物の設計コス
トを低減することができる。
の調整が容易になるために、風洞試験作業を著しく合理
化することができる。また、模型の製作において質量や
極慣性モーメントの制約が緩和されるため、模型の製作
費を引き下げることができる。これらの風洞試験費用の
削減により、耐風性が問題となる各種構造物の設計コス
トを低減することができる。
【図１】本発明の風洞試験の第１の実施の形態の模型支
持装置の正面図である。
持装置の正面図である。
【図２】本発明の風洞試験の第１の実施の形態の模型支
持装置の左側面図である。
持装置の左側面図である。
【図３】本発明の風洞試験の第１の実施の形態の模型支
持装置の右側面図である。
持装置の右側面図である。
【図４】本発明の風洞試験の第１の実施の形態の模型支
持装置の制御ブロック図である。
持装置の制御ブロック図である。
【図５】本発明の風洞試験の第２の実施の形態の模型支
持装置の正面図である。
持装置の正面図である。
【図６】本発明の風洞試験の第２の実施の形態の模型支
持装置の左側面図である。
持装置の左側面図である。
【図７】本発明の風洞試験の第２の実施の形態の模型支
持装置の右側面図である。
持装置の右側面図である。
【図８】本発明の風洞試験の第２の実施の形態の模型支
持装置の制御ブロック図である。
持装置の制御ブロック図である。
【図９】本発明の風洞試験の第３の実施の形態の模型支
持装置の正面図である。
持装置の正面図である。
【図１０】本発明の風洞試験の第３の実施の形態の模型
支持装置の左側面図である。
支持装置の左側面図である。
【図１１】本発明の風洞試験の第３の実施の形態の模型
支持装置の右側面図である。
支持装置の右側面図である。
【図１２】本発明の風洞試験の第３の実施の形態の模型
支持装置の制御ブロック図である。
支持装置の制御ブロック図である。
【図１３】本発明の風洞試験の第４の実施の形態の模型
支持装置の正面図である。
支持装置の正面図である。
【図１４】本発明の風洞試験の第４の実施の形態の模型
支持装置の左側面図である。
支持装置の左側面図である。
【図１５】本発明の風洞試験の第４の実施の形態の模型
支持装置の右側面図である。
支持装置の右側面図である。
【図１６】本発明の風洞試験の第４の実施の形態の模型
支持装置の制御ブロック図である。
支持装置の制御ブロック図である。
【図１７】本発明の原理を説明するための模式図であ
る。
る。
【図１８】従来のばね支持試験における模型支持装置の
正面図である。
正面図である。
【図１９】従来ばね支持試験における模型支持装置の右
側面図である。
側面図である。
【図２０】従来のばね支持試験における模型支持装置の
斜視図である。
斜視図である。
【図２１】従来のばね支持試験における他の模型支持装
置の斜視図である。
置の斜視図である。
【図２２】従来のばね支持試験における他の模型支持装
置の側面図である。
置の側面図である。
１ 模型 ２ 風洞 ５ たわみ方向 ６ ねじれ方向 ２０、２０ａ 水平軸 ２１ 支持アーム ２１ａ 支持板 ２２ 係合ピン ２３、３０ 上流側アクチュエータ ２４、３１ 下流側アクチュエータ ２５ 軸受け ２６ 直動ベアリング ２７ たわみ振動センサー ２８ ねじれ振動センサー ２９ 制御器 ３３ 回転アクチュエータ ３５、３６ 直動アクチュエータ
Claims (3)
- 【請求項１】 風洞模型をアクチュエータによりたわみ
方向およびねじれ方向において変位可能に支持し、模型
のたわみ振動およびねじれ振動を測定して得られた測定
値に基づいて模型に所要の振動特性を与えるように前記
アクチュエータの支持力を制御することを特徴とする風
洞試験の模型支持方法。 - 【請求項２】 風洞模型をたわみ方向およびねじれ方向
において変位可能に支持する上流側アクチュエータおよ
び下流側アクチュエータと、模型のたわみ振動およびね
じれ振動を測定するセンサーと、該センサーの測定値に
基づいて模型に所要の振動特性を与えるアクチュエータ
の支持力を演算する制御器とを備えたことを特徴とする
風洞試験の模型支持装置。 - 【請求項３】 風洞模型の一方を回転可能且つ上下動可
能に支持するアクチュエータと、模型の他方を上下動可
能に支持する直動ベアリングまたは直動アクチュエータ
と、模型のたわみ振動およびねじれ振動を測定するセン
サーと、該センサーの測定値に基づいて模型に所要の振
動特性を与えるアクチュエータの支持力を演算する制御
器とを備えたことを特徴とする風洞試験の模型支持装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219296A JPH09203685A (ja) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | 風洞試験の模型支持方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219296A JPH09203685A (ja) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | 風洞試験の模型支持方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09203685A true JPH09203685A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11798549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1219296A Withdrawn JPH09203685A (ja) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | 風洞試験の模型支持方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09203685A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1331103C (zh) * | 2005-04-07 | 2007-08-08 | 武汉理工大学 | 拱桥桥梁实验台 |
| CN100343884C (zh) * | 2005-04-28 | 2007-10-17 | 西北工业大学 | 飞机飞行原理综合演示仪 |
| CN102288381A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-12-21 | 西北工业大学 | 一种用于风洞试验的翼尖支撑装置 |
| CN102879170A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-16 | 西南交通大学 | 工程结构风洞模型状态控制装置 |
| CN104359648A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-18 | 北京航天益森风洞工程技术有限公司 | 高超声速风洞三自由度攻角机构 |
| CN104535288A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-22 | 西南交通大学 | 一种测试斜风作用下桥梁气动力参数的风洞试验设备 |
| CN104931228A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-23 | 空气动力学国家重点实验室 | 一种双体超大展弦比飞机风洞测力试验支撑装置 |
| CN105785267A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-07-20 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 扭振保护测试装置 |
| CN107345846A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-14 | 大连理工大学 | 一种大振幅自由竖向和扭转耦合振动风洞试验装置 |
| CN107588923A (zh) * | 2017-07-28 | 2018-01-16 | 大连理工大学 | 一种大振幅自由扭转振动风洞试验装置 |
| CN109374245A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-22 | 武汉理工大学 | 一种桥梁动力高精度测试装置 |
| KR102152660B1 (ko) * | 2020-04-20 | 2020-09-08 | 서울대학교산학협력단 | 리니어 모터 이용 실시간 거동 모사기능을 가지는 모형시험체의 지지장치를 구비한 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법 |
| CN114624001A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-14 | 江苏中信博新能源科技股份有限公司 | 一种光伏支架风洞模型的模型主轴及光伏支架风洞模型 |
-
1996
- 1996-01-26 JP JP1219296A patent/JPH09203685A/ja not_active Withdrawn
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1331103C (zh) * | 2005-04-07 | 2007-08-08 | 武汉理工大学 | 拱桥桥梁实验台 |
| CN100343884C (zh) * | 2005-04-28 | 2007-10-17 | 西北工业大学 | 飞机飞行原理综合演示仪 |
| CN102288381A (zh) * | 2011-05-05 | 2011-12-21 | 西北工业大学 | 一种用于风洞试验的翼尖支撑装置 |
| CN102879170A (zh) * | 2012-09-25 | 2013-01-16 | 西南交通大学 | 工程结构风洞模型状态控制装置 |
| CN104359648A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-18 | 北京航天益森风洞工程技术有限公司 | 高超声速风洞三自由度攻角机构 |
| CN104535288A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-22 | 西南交通大学 | 一种测试斜风作用下桥梁气动力参数的风洞试验设备 |
| CN104931228A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-23 | 空气动力学国家重点实验室 | 一种双体超大展弦比飞机风洞测力试验支撑装置 |
| CN105785267B (zh) * | 2015-10-31 | 2018-05-01 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 扭振保护测试装置 |
| CN105785267A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-07-20 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 扭振保护测试装置 |
| CN107345846A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-11-14 | 大连理工大学 | 一种大振幅自由竖向和扭转耦合振动风洞试验装置 |
| CN107588923A (zh) * | 2017-07-28 | 2018-01-16 | 大连理工大学 | 一种大振幅自由扭转振动风洞试验装置 |
| CN107588923B (zh) * | 2017-07-28 | 2019-04-09 | 大连理工大学 | 一种大振幅自由扭转振动风洞试验装置 |
| CN107345846B (zh) * | 2017-07-28 | 2019-04-16 | 大连理工大学 | 一种大振幅自由竖向和扭转耦合振动风洞试验装置 |
| CN109374245A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-22 | 武汉理工大学 | 一种桥梁动力高精度测试装置 |
| KR102152660B1 (ko) * | 2020-04-20 | 2020-09-08 | 서울대학교산학협력단 | 리니어 모터 이용 실시간 거동 모사기능을 가지는 모형시험체의 지지장치를 구비한 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법 |
| CN114624001A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-14 | 江苏中信博新能源科技股份有限公司 | 一种光伏支架风洞模型的模型主轴及光伏支架风洞模型 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |