JPH0979938A - 衝撃波風洞の高速流発生方法と該風洞の隔膜破断方法 - Google Patents

衝撃波風洞の高速流発生方法と該風洞の隔膜破断方法

Info

Publication number
JPH0979938A
JPH0979938A JP7238661A JP23866195A JPH0979938A JP H0979938 A JPH0979938 A JP H0979938A JP 7238661 A JP7238661 A JP 7238661A JP 23866195 A JP23866195 A JP 23866195A JP H0979938 A JPH0979938 A JP H0979938A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
pressure chamber
wind tunnel
wave
shock wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7238661A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyoshi Takayama
和喜 高山
Nobuo Nagai
伸生 永易
Kazuyuki Yada
和之 矢田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Kayaku KK
Original Assignee
Chugoku Kayaku KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugoku Kayaku KK filed Critical Chugoku Kayaku KK
Priority to JP7238661A priority Critical patent/JPH0979938A/ja
Publication of JPH0979938A publication Critical patent/JPH0979938A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課 題】衝撃波管の隔膜を破断させることによって発
生する高速流の持続時間を延長させることができるよう
にする。 【解決手段】衝撃波管として、管11を第1および第2
の二つの隔膜12及び13で仕切って駆動気体のヘリウ
ムを入れた高圧室14と、不活性気体の空気を入れた中
圧室15と、試験気体の空気を入れた低圧室16を形成
した付加高圧室型衝撃波管を用いる。各隔膜12及び1
3にはレーザー光の照射によって発火する爆薬がボンド
等を用いて十字形等に固着される。試験時にはレーザー
光によって先ず、中圧室と低圧室を仕切る第1の隔膜1
2を発火破断させ、その膨張波が高圧室と中圧室を仕切
る第2の隔膜に達する前に第2の隔膜13を発火破断さ
せる。そして膨張波に対面する圧縮波を発生させ、膨張
波と圧縮波を干渉させて反射膨張波の入射衝撃波への追
いつきを遅らせるか或いは反射膨張波を消滅させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、均質な高速流を長
く持続させることができる衝撃波風洞の高速流発生方法
と、該風洞に設けられる隔膜の破断方法に関する。
【0002】
【従来技術】衝撃波風洞は航空機、宇宙往還機回りの空
気の流れ、ラム或いはスクラムジェットエンジン内のガ
スの流れ等、高速流における空気力学的な力(揚力、抗
力、モーメント)及び物体近傍の境界層の発達等の物理
現象の解明を行うのに用いられる。
【0003】図1は、衝撃波風洞として最も標準的な圧
力型衝撃波管を示すもので、断面積一定の長い管1を隔
膜2で高圧室3と低圧室4の二つの室に仕切って高圧室
3に高圧の気体を、低圧室4に低圧の気体を充填した構
造を有し、隔膜2を瞬間的に破ったとき高圧気体が急激
に膨張し、そのピストン効果によって低圧気体内で発生
する衝撃波と、衝撃波につゞき衝撃波によって誘起され
る高速気流とを低圧室の管端近くに設けた測定部5で観
測できるようになっている。
【0004】上述の隔膜の破断は通常、高圧室の圧力を
上げることにより行われ、金属製の隔膜では割れ易くす
るために、十文字の切込みを入れることが多いが、撃針
を用い、撃針で隔膜を突き刺して破断する方法もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】圧力型衝撃波管に代表
される衝撃波風洞の特徴は、均質な高速流を実現できる
反面、流れの持続時間がきわめて短いことである。圧力
型衝撃波管で発生する高速流の持続時間を延長させるに
は、低圧室をより長くするか、或いは高圧室を延長する
ことが考えられるが、高圧室管端からの反射膨張波が入
射衝撃波に追いつく為、低圧室を必要以上に長くしても
効果がない。
【0006】また高圧室を延長するのも駆動気体として
ヘリウムを使用した場合、消費量が多くなってコスト高
となる一方、水素等の軽ガスを使用した場合、安全性に
難点がある。一方隔膜の破断は、材質、厚み、切込み等
から破断時の圧力を予測し、それ以上の圧力となるよう
に高圧室にガスを注入して行っているが、破断時を認識
できないため、圧力や流速の破断時からの経時変化を精
度よく測定することができず、また破断後、隔膜の破片
が管内に飛び散ってその清掃除去が困難である。
【0007】これに対し、隔膜を撃針で破断する方法の
場合、破断の時間制御が可能であり、また隔膜に十文字
等の切込みを入れておけば、それに沿って破断し、破片
が飛び散るようなことを解消することができるが、切り
込みを入れられないような隔膜では破片が飛び散るよう
になる。本発明の第1の目的は、上記のような問題を生
ずることなく高速流の持続時間を長くできるような方法
を提供しようとするものである。
【0008】本発明の第2の目的は、短時間で作動して
時間制御が可能である隔膜の破断方法を提供しようとす
るものであり、第3の目的は、隔膜の破断を破片が飛び
散ることなく行えるような破断方法を提供しようとする
ものである。
【0009】
【課題の解決手段】第1の目的を達成する方法は、衝撃
波風洞を第1および第2の二つの隔膜で三つの室に仕切
って、高圧室と低圧室の間に中間室を形成し、中間室と
低圧室を仕切る第1隔膜を破断手段を用いて破断したの
ち、膨張波が高圧室と中間室を仕切る第2隔膜に達する
前に第2隔膜を破断手段を用いて破断することを特徴と
する。
【0010】本方法によれば、第1隔膜を破断したとき
の膨張波が第2隔膜に達する前に第2隔膜を破断するこ
とにより、中間室に膨張波に対面する圧縮波を発生する
ことができ、そのため第1隔膜の破断により発生した膨
張波と、第2隔膜の破断により発生した圧縮波とが干渉
し、その結果、反射膨張波の入射衝撃波への追いつきを
遅らせ、或いは反射膨張波を消滅させることも可能にな
り、純粋な衝撃波のみが現れるようになって衝撃波風洞
の特性を著しく改善することができる。
【0011】第2の目的を達成する方法は、隔膜に少量
の爆薬を取付け、レーザー光を用いて起爆することによ
り隔膜を破断させることを特徴とする。本方法によれ
ば、レーザー光を照射してきわめて短い時間で爆薬を着
火し、隔膜破断を行うことができ、レーザー光の照射か
ら起爆までの立上がり時間(起爆遅れ時間)をns オー
ダで時間制御することができる。したがって測定制御や
数値シュミレーションする場合の精度を上げることがで
きる。
【0012】本方法は、従来の衝撃波風洞やバリスティ
ックレンジにも使用することができるが、上述するよう
にきわめて短時間で時間制御できることから、第1及び
第2の隔膜破断を行うのに時間制御が必要な上記の方法
に使用するのに、ことに適する。第3の目的を達成する
方法は、隔膜に少量の爆薬を十文字、H形、I形、コ形
その他の形状に取付け、レーザー光を用いて起爆するこ
とを特徴とする。
【0013】本方法によれば、切込みを入れることがで
きないような隔膜でも、切込みを入れたのと同様にして
破断し、したがって破片が飛び散るようなことがない。
【0014】
【発明の実施の形態】図2は、本発明で用いる付加高圧
室型衝撃波管を示すもので、長い管11を第1の隔膜1
2と第2の隔膜13で高圧室14と中圧室15と低圧室
16に仕切り、各室にそれぞれ駆動気体、不活性気体、
試験気体を封入する。そして各隔膜12及び13にそれ
ぞれ微少爆薬をボンドを用いて十字形に固定したのち、
レーザー光を照射時間を制御して先ず第1の隔膜12の
爆薬を起爆し、隔膜12を破断させる。第1の隔膜12
の破断により発生する膨張波が第2の隔膜に達する時間
を予め求めておき、上記レーザー光を照射してから上記
時間内でレーザー光を照射し、第2の隔膜13の爆薬を
起爆して第2の隔膜13を破断させる。図中、17は測
定部を示す。
【0015】
【実施例】図3は、微少爆薬を起爆遅れ時間の短いレー
ザー光で起爆させることにより、実際に隔膜破断が可能
かどうかを探るために使用した実験装置図である。隔膜
として、ポリエチレンテフタレート製の厚さ25、5
0、75、100μm の薄膜21(商品名「マイラ
ー」)を使用し、一組の薄膜21の切断箇所にそれぞれ
シリコン系ボンドを十字形及びコ形に塗布したのち、ア
ジ化銀粉薬22を十字形及びコ形に取付けた。
【0016】次に内径0.5mmのグラスファイバー23
を介し、レーザー光照射装置24よりパルスYAGレー
ザー光(波長1.06μm 、エネルギー25mJ、パルス
幅ns)をアジ化銀粉薬22に照射したところ、十字形
(全切断長:120mm)、コ形(全切断長:140mm)
共それぞれ十字形及びコ形にきれいに切断することがで
きた。なお、この方式で切断可能な薄膜21の厚さは、
両方共50μm であった。
【0017】図4は、第1角膜12に続いて第2角膜1
3を上記方法によって破断した場合の付加高圧室型衝撃
波管内の圧力をPredictor-Corrector型有限体積法を用
いた数値解析によって求めた圧力波形を示す。解析条件
は、付加高圧室型衝撃波管の全長を7.0m、高圧室1
4、中圧室15、低圧室16の長さの比を1:1:12
とし、高圧室14の駆動気体をヘリウム、中圧室15の
不活性気体及び低圧室16の試験気体をそれぞれ空気と
する。そして低圧室15を大気圧とし、各室の圧力比を
20:10:1に設定する。また各気体の温度は293
K、入射衝撃波マッハ数Ms=2.0とする。
【0018】以上の条件下で、第1隔膜12から0.
5、2、3、4、5及び6mの位置をそれぞれL1 、L
2 、L3 、L4 、L5 及びL6 とし、各位置での圧力の
経時変化をそれぞれ2.5 msec まで計算した。その結
果、図4に示すようにL1 及びL2 の低圧室前方では、
圧縮波や接触面などの干渉により圧力変動を生じるが、
4 ではこれらの擾乱は減衰し、圧力一定時間の持続時
間は約300μsec となった。
【0019】比較例 図5は、図1に示す従来の衝撃波管において、隔膜を破
断した場合の衝撃波管内の圧力を実施例1と同じ解析法
を用いて求めた圧力波形を示す。解析条件は、衝撃波管
の全長を6.5m、高圧室3と低圧室4の長さの比を
1:12とし、圧力比を10:1とする以外は実施例と
同じに設定した。この条件下で隔膜2より0.5、2、
3、4、5及び6mの位置をそれぞれL1 、L2
3 、L4 、L5 及びL6 とし、各位置での圧力の経時
変化をそれぞれ2.5 msec まで計算した。その結果、
図5に示すように、L1 では約50μsec 程度の持続時
間を得ることができるが、それ以降の位置における圧力
波形は持続時間がほとんどない。
【0020】
【発明の効果】本発明は以上のように構成され、次のよ
うな効果を奏する。請求項1記載の方法によれば、付加
高圧室型衝撃波管を用い、第1及び第2の隔膜を所定の
順序で破断することにより、高圧室を長くしたり低圧室
を延長することなく、高速流の持続時間を延長させるこ
とが可能となり、純粋な衝撃波を得ることができるた
め、衝撃波風洞の特性を著しく改善することができる。
【0021】請求項2記載の破断方法によれば、破断の
時間制御が可能で、作動から破断までの立上がり時間を
短くすることができるため、圧力や流速の測定精度や数
値シュミレーションする場合の精度を上げることができ
る。また爆薬の使用量は隔膜の強度に対して自由に最小
薬量を設定できるので、爆薬自体の発火により発生する
衝撃波等で発生した衝撃波面を乱すことがない。
【0022】請求項3記載の方法のように、請求項2記
載の方法で隔膜を破断するようにすれば、第1ついで第
2の隔膜を精度よく時間制御して破断することがでる。
請求項4記載の方法のように爆薬を取り付ければ、隔膜
を破片が飛び散ることなく所望の形状にきれいに破断す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の衝撃波管の概略断面図。
【図2】本発明で用いる付加高圧室型衝撃波管の概略断
面図。
【図3】実験装置の概略図。
【図4】本発明によって求められた圧力波形を示す図。
【図5】従来法による場合の圧力波形を示す図。
【符号の説明】 11・・管 12・・第1の隔
膜 13・・第2の隔膜 14・・高圧室 15・・中圧室 16・・低圧室 17・・測定部 21・・薄膜 22・・アジ化銀粉薬 23・・グラスフ
ァイバー 24・・レーザー照射装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】衝撃波風洞を第1および第2の二つの隔膜
    で三つの室に仕切って、高圧室と低圧室の間に中間室を
    形成し、中間室と低圧室を仕切る第1隔膜を破断手段を
    用いて破断したのち、膨張波が高圧室と中間室を仕切る
    第2隔膜に達する前に第2隔膜を破断手段を用いて破断
    することを特徴とする衝撃波風洞の高速流発生方法。
  2. 【請求項2】隔膜に少量の爆薬を取付け、レーザー光を
    用いて起爆することにより隔膜を破断させることを特徴
    とする衝撃波風洞の隔膜破断方法。
  3. 【請求項3】隔膜に少量の爆薬を取付け、レーザー光を
    用いて起爆することにより隔膜を破断させることを特徴
    とする請求項1記載の衝撃波風洞の高速流発生方法。
  4. 【請求項4】爆薬は、隔膜に十文字、H形、I形、コ形
    その他の形状に取付けられる請求項3記載の衝撃波風洞
    の高速流発生方法。
JP7238661A 1995-09-18 1995-09-18 衝撃波風洞の高速流発生方法と該風洞の隔膜破断方法 Pending JPH0979938A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7238661A JPH0979938A (ja) 1995-09-18 1995-09-18 衝撃波風洞の高速流発生方法と該風洞の隔膜破断方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7238661A JPH0979938A (ja) 1995-09-18 1995-09-18 衝撃波風洞の高速流発生方法と該風洞の隔膜破断方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0979938A true JPH0979938A (ja) 1997-03-28

Family

ID=17033452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7238661A Pending JPH0979938A (ja) 1995-09-18 1995-09-18 衝撃波風洞の高速流発生方法と該風洞の隔膜破断方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0979938A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130247646A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-26 The Johns Hopkins University System and Method for Simulating Primary and Secondary Blast
JP2017003293A (ja) * 2015-06-05 2017-01-05 株式会社Ihi 衝撃波管
CN107421712A (zh) * 2017-08-16 2017-12-01 武汉理工大学 一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置及方法
CN108731903A (zh) * 2018-07-17 2018-11-02 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种碎渣挡板
CN111069766A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 北京航天计量测试技术研究所 可用激光破膜激波管驱动段端盖装置及激光辅助破膜方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130247646A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-26 The Johns Hopkins University System and Method for Simulating Primary and Secondary Blast
US8910505B2 (en) 2012-03-21 2014-12-16 The Johns Hopkins University System and method for simulating primary and secondary blast
JP2017003293A (ja) * 2015-06-05 2017-01-05 株式会社Ihi 衝撃波管
CN107421712A (zh) * 2017-08-16 2017-12-01 武汉理工大学 一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置及方法
CN107421712B (zh) * 2017-08-16 2019-05-03 武汉理工大学 一种减弱氢氧爆轰激波管稀疏波的装置及方法
CN108731903A (zh) * 2018-07-17 2018-11-02 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种碎渣挡板
CN108731903B (zh) * 2018-07-17 2020-04-03 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种碎渣挡板
CN111069766A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 北京航天计量测试技术研究所 可用激光破膜激波管驱动段端盖装置及激光辅助破膜方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bourne On the laser ignition and initiation of explosives
US4047483A (en) Initiator for use in laser beam ignition of solid propellants
Watt et al. Linear and nonlinear dynamics of cylindrically and spherically expanding detonation waves
JPH0979938A (ja) 衝撃波風洞の高速流発生方法と該風洞の隔膜破断方法
Lee et al. A view on the functioning mechanism of EBW detonators-part 2: bridgewire output
Baek et al. Modeling the effects of aluminum and ammonium perchlorate addition on the detonation of the high explosives C4H8O8N8 (HMX) and C3H6O6N6 (RDX)
Medvedev et al. Hydrogen detonation and fast deflagration triggered by a turbulent jet of combustion products
Krehl History of shock waves
Ishii et al. Behavior of detonation waves at low pressures
Dickson et al. Initiation and propagation in primary explosives
Glass Appraisal of UTIAS implosion-driven hypervelocity launchers and shock tubes
Klimkin et al. Initial stages of a spherical detonation directly initiated by a laser spark
Moore Jr Explosive hypervelocity launchers
Bourne et al. On cavity collapse and subsequent ignition
US20130247646A1 (en) System and Method for Simulating Primary and Secondary Blast
Bourne On stress wave interactions in liquid impact
Yuan et al. Response of simulated propellant and explosives to projectile impact—I. Material behavior and penetration studies
Sasoh et al. Diaphragm rupture. Impingement by a conically-nosed, ram-accelerator projectile
Bourne et al. Cavity collapse in a heterogeneous commercial explosive
McAlevy et al. The Ignition Mechanism of Composite Solid Propellants
Treadway et al. A novel technique for high-velocity launch of an impactor for initiating shock-to-letonation in high explosives
Albright et al. Characterization of an Accurate Method for Obtaining High-Temperature, Low-Pressure Shock Tube Test Conditions for Hypersonics
Milne et al. Experimental and numerical study of temperatures in cavity collapse
RU2212017C1 (ru) Устройство парашютирования противоградовой ракеты
Bauer et al. A review of detonation initiation techniques for insensitive dense methane-oxygen-nitrogen mixtures