(57)【要約】【課題】衝突物（計測対象物）の残留速度（移動速度）を正確に計測する。【解決手段】緩衝体１、供試体２及び衝突物３を用意し、供試体２に衝突し、供試体２を貫通した後の衝突物３（計測対象物３ａ）を、発泡体である緩衝体１に貫入させた際の貫入長さに基づき、衝突物３（計測対象物３ａ）の残留速度（移動速度）を求める速度計測方法を用いることで、衝突物３（計測対象物３ａ）の残留速度（移動速度）を正確に計測することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する計測対象物を発泡体に貫入させた際の貫入長さに基づき、該計測対象物の移動速度を求める
ことを特徴とする速度計測方法。
【請求項２】
前記発泡体のひずみ速度依存性をＡとし、
Ａ＝（ひずみ速度が１０4のときの引張強さ−ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）／（ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）として表す場合、
０＜Ａ≦８％である
ことを特徴とする請求項１に記載の速度計測方法。
【請求項３】
前記発泡体のひずみ速度依存性をＡとし、
Ａ＝（ひずみ速度が１０4のときの引張強さ−ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）／（ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）として表す場合、
０＜Ａ≦４％である
ことを特徴とする請求項１に記載の速度計測方法。
【請求項４】
前記発泡体は金属からなる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の速度計測方法。
【請求項５】
前記発泡体はアルミニウムからなる
ことを特徴とする請求項４に記載の速度計測方法。
【請求項６】
前記発泡体はマグネシウムからなる
ことを特徴とする請求項４に記載の速度計測方法。
【請求項７】
前記計測対象物は、供試体に衝突した後の衝突物である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の速度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の衝突試験等に用いられる速度計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機開発の一環として、航空機の機体の一部を模した供試体に衝突物を衝突させ、衝突物の残留速度を求める試験が行われる（下記特許文献１参照）。衝突物の残留速度は、主に下記（ａ）〜（ｃ）に説明する方法で求められる。
【０００３】
（ａ）図３の模式図に示すように、衝突物１３が供試体１２に衝突した後の予想軌道（以下、単に「予想軌道」と記載）上に、光センサ１１Ａ，１１Ｂを設置し、衝突物１３が光センサ１１Ａ，１１Ｂを通過した時刻から速度を算出する方法。
（ｂ）図４の模式図に示すように、予想軌道上に、紙あるいは薄膜等の検速紙２１Ａ，２１Ｂを設置し、衝突物１３によって検速紙２１Ａ，２１Ｂが破られた時刻から速度を算出する方法。
（ｃ）図５の模式図に示すように、高速度カメラ３１で衝突物１３が供試体１２に衝突した後の軌道を撮影し、撮影した画像から残留速度を算出する方法。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１‐９５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記（ａ）の方法では、予想軌道に対し、幅４０ｍｍ程度の範囲しか計測できないため、衝突物１３が光センサ１１Ａ，１１Ｂを通過しない場合がある。また、予想軌道に沿った速度しか計測できず、衝突物１３の軌道が予想軌道から逸れた場合、算出値と実際の速度に差異が生じる。
【０００６】
上記（ｂ）の方法では、衝突物１３が紙（検速紙２１Ａ，２１Ｂ）と接触するため、残留速度が低めに算出される。また、予想軌道に沿った速度しか計測できず、衝突物１３の軌道が予想軌道から逸れた場合、算出値と実際の速度に差異が生じる。
【０００７】
上記（ｃ）の方法では、供試体１２の破片等により、高速度カメラ３１で衝突物１３を撮影することができない場合がある。また、速度計測の精度は高速度カメラ３１のシャッタスピードに依存するが、計測精度がおおよそ１０ｍ／ｓと低い。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、計測対象物の速度を正確に計測することができる速度計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係る速度計測方法は、
移動する計測対象物を発泡体に貫入させた際の貫入長さに基づき、該計測対象物の移動速度を求める
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係る速度計測方法は、
上記第１の発明に係る速度計測方法において、
前記発泡体のひずみ速度依存性をＡとし、
Ａ＝（ひずみ速度が１０4のときの引張強さ−ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）／（ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）として表す場合、
０＜Ａ≦８％である
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る速度計測方法は、
上記第１の発明に係る速度計測方法において、
前記発泡体のひずみ速度依存性をＡとし、
Ａ＝（ひずみ速度が１０4のときの引張強さ−ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）／（ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）として表す場合、
０＜Ａ≦４％である
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第４の発明に係る速度計測方法は、
上記第１から３のいずれか１つの発明に係る速度計測方法において、
前記発泡体は金属からなる
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第５の発明に係る速度計測方法は、
上記第４の発明に係る速度計測方法において、
前記発泡体はアルミニウムからなる
ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第６の発明に係る速度計測方法は、
上記第４の発明に係る速度計測方法において、
前記発泡体はマグネシウムからなる
ことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第７の発明に係る速度計測方法は、
上記第１から６のいずれか１つの発明に係る速度計測方法において、
前記計測対象物は、供試体に衝突した後の衝突物である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る速度計測方法によれば、計測対象物の速度を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係る速度計測方法を説明する模式図である。
【図２】本発明の実施例における残留速度と貫入長さとの関係を表すグラフである。
【図３】光センサによる従来の速度計測方法を説明する模式図である。
【図４】検速紙による従来の速度計測方法を説明する模式図である。
【図５】高速度カメラによる従来の速度計測方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る速度計測方法を実施例にて図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は、本実施例に係る速度計測方法を説明する模式図であり、図中の矢印は、衝突物３の進行方向の一例を示している。
【００２０】
本実施例に係る速度計測方法は、下記（１）〜（４）の順序で実施される。
（１）緩衝体１、及び、航空機の機体を模した供試体２を、互いに離間させて設置する。
（２）供試体２に対し、緩衝体１とは反対側の位置から衝突物３を発射し、供試体２に衝突物３を衝突させる。
（３）供試体２に衝突し、供試体２を貫通した後の衝突物３が、計測対象物（図１中３ａ）となる。計測対象物３ａは緩衝体１に貫入する。
（４）計測対象物３ａが緩衝体１に接触して（貫入し始めて）から停止するまでの長さに基づき、計測対象物３ａが緩衝体１に接触する前の移動速度、すなわち、衝突物３が供試体２を貫通した後の速度を求める。
【００２１】
なお、一般的に、衝突物３が供試体２を貫通した後の速度を「残留速度」といい、計測対象物３ａの緩衝体１に対する貫入開始位置（接触位置）から停止位置までの長さを「貫入長さ」という。
【００２２】
貫入長さは、緩衝体１のひずみ速度依存性や摩擦等を考慮しない場合、計測対象物３ａの運動エネルギーに比例するため、「Ｘ＝αＶ2」となる（Ｘ：貫入長さ、Ｖ：残留速度、α：係数）。
【００２３】
しかしながら、実際の貫入長さは、緩衝体１のひずみ速度依存性により、「Ｘ＝αＶβ，β≦２」となる。なお、βはひずみ速度依存性が大きいほど小さくなる。
【００２４】
図２は、残留速度と貫入長さとの関係を表すグラフである。縦軸は貫入長さ、横軸は残留速度を表しており、上記β＝１．６，１．８，１．９，２．０の４通りの曲線が表されている。
【００２５】
例えば、残留速度の真値がＶ0であり、これをβ＝１．６の貫入長さから算出する場合を想定する。貫入長さの真値がＸBであるとすると、計測結果は、誤差が生じることによってＸB1〜ＸB2の範囲となり、そこから算出した残留速度はＶB1〜ＶB2の範囲となる。
【００２６】
一方、残留速度の真値Ｖ0を、β＝１．９の貫入長さから算出する場合を想定する。貫入長さの真値がＸAであるとすると、計測結果は、誤差が生じることによってＸA1〜ＸA2の範囲となり、そこから算出した残留速度はＶA1〜ＶA2の範囲となる。
【００２７】
上述のβ＝１．６の場合とβ＝１．９の場合とを比較すると、計測誤差範囲ＸA1〜ＸA2とＸB1〜ＸB2は、互いに貫入長さの真値ＸAあるいはＸBからの幅が同一（図２中の両矢印部分）にもかかわらず、そこから算出した残留速度の真値Ｖ0からの誤差範囲においては、ＶB1〜ＶB2の方がＶA1〜ＶA2よりも広がっていることがわかる。
【００２８】
すなわち、貫入長さから残留速度を算出する際、βの値が小さくなるほど貫入長さの計測誤差による影響を受けやすい。したがって、ひずみ速度依存性を低くすることでβの値を大きくした方が、計測精度を向上することができる。
【００２９】
ひずみ速度依存性は、下記式の如く、ひずみ速度が１０3のときと１０4のときの引張強さの変化率で定義される。
Ａ＝（ひずみ速度が１０4のときの引張強さ−ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）／（ひずみ速度が１０3のときの引張強さ）
（Ａ：ひずみ速度依存性）
【００３０】
Ａ＝０％は「ひずみ速度依存性なし」を意味する。また、材質ごとのひずみ速度依存性は、下記のとおりである。
アルミニウム発泡体：Ａ＝３．４％
軟鋼発泡体：Ａ＝７．１％
樹脂（ポリアミド）発泡体：Ａ＝９．７％
【００３１】
既に説明した如く、ひずみ速度依存性Ａの値が小さいほどβの値は大きくなる。よって、上記の材質ごとのひずみ速度依存性Ａの値から、緩衝体１として、樹脂よりも金属の方が残留速度を正確に算出することができる。特に、アルミニウムあるいはマグネシウム等の金属は、ひずみ速度依存性Ａが低くなるので好ましい。ひずみ速度依存性の数値範囲としては、好ましくは０＜Ａ≦８％、より好ましくは０＜Ａ≦４％である。なお、ここでいう「アルミニウムやマグネシウム等の金属」とは、それらの金属元素を主成分とする金属であって、他の元素が含まれていてもよい。
【００３２】
また、本実施例では、緩衝体１が発泡体であるものとする。これによって、発泡体でない場合に比べて貫入長さが増長し、計測時の分解能を高めることができる。
【００３３】
本実施例によれば、速度計測に緩衝体を用いることで、従来の方法に比べ、計測可能範囲を拡張することが可能となり、供試体に衝突した後の衝突物（計測対象物）が予想軌道から逸れた場合であっても対応することができる。また、計測対象物が緩衝体に貫入した穴の延伸方向から、計測対象物の飛翔方向も判別可能となる。
【００３４】
また、本実施例では、緩衝体に金属の発泡体を用いることで、計測対象物が貫入した際のひずみ速度依存性を低減しつつ貫入長さを増長させることでき、速度計測の精度及び分解能を向上することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施例では、計測対象物が供試体衝突後の衝突物であるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち本発明は、移動する計測対象物全般の移動速度を計測することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、航空機の衝突試験等に用いられる速度計測方法として好適である。
【符号の説明】
【００３７】
１  緩衝体
２  供試体
３  衝突物
３ａ  計測対象物
１１Ａ，１１Ｂ  光センサ
１２  供試体
１３  衝突物
２１Ａ，２１Ｂ  検速紙
３１  高速度カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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