(57)【要約】【課題】サボーと飛翔体をサボーストッパーで分離しても、加速管に過大な圧力が作用せず、しかもサボーの飛散を防止できる射出試験装置を提供する。【解決手段】飛翔体２を保持したサボー３を加速エネルギーを利用して加速するための加速管４と、加速管４の先端を収容すると共に、加速管４内で加速された飛翔体２を衝突させる標的５が収容された真空チャンバー６と、真空チャンバー６内に設けられ、加速されたサボー３を受けてサボー３から飛翔体２を分離させると共に飛翔体２のみを標的５に衝突させるためのサボーストッパー７とを備えた射出試験装置１において、サボーストッパー７は、加速管４と離間して配置され、加速管４とサボーストッパー７との間に、その間を連結すると共にサボーストッパー７に加速管４を位置決めするスライド自在な位置決め飛散防止筒２９が設けられたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体を保持したサボーを後端に収容し、これを圧縮ガスや爆薬の爆発エネルギーを利用して加速するための加速管と、該加速管の先端を収容すると共に、前記加速管内で加速された前記飛翔体を衝突させる標的が収容された真空チャンバーと、該真空チャンバー内に設けられ、加速された前記サボーを受けて前記サボーから前記飛翔体を分離させると共に前記飛翔体のみを前記標的に衝突させるためのサボーストッパーとを備えた射出試験装置において、
前記サボーストッパーは、前記加速管と離間して配置され、前記加速管と前記サボーストッパーとの間に、その間を連結すると共に前記サボーストッパーに前記加速管を位置決めするスライド自在な位置決め飛散防止筒が設けられたことを特徴とする射出試験装置。
【請求項２】
前記サボーストッパーは、前記サボーよりも小さく前記飛翔体のみを通過させる貫通孔と、前記位置決め飛散防止筒を嵌合させて前記位置決め飛散防止筒の中心を前記貫通孔の中心に位置決めするための嵌合溝とを有する請求項１に記載の射出試験装置。
【請求項３】
前記加速管の先端に、外周にガス抜き孔が形成されたガス抜き管が嵌合され、前記位置決め飛散防止筒は、前記ガス抜き管の外周にスライド自在に設けられる請求項１又は２に記載の射出試験装置。
【請求項４】
前記加速管と前記ガス抜き管と前記位置決め飛散防止筒は、その中心が同一となるようにそれぞれの中心が位置決めされる請求項３に記載の射出試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェットエンジンへのバードストライクなどの高速衝突現象の研究のため、飛翔体を標的に高速で衝突させて、その高速衝突現象を試験するための射出試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ジェットエンジンなどは、バードストライクなどによって損傷する可能性があるため、その耐衝撃性能を試験して安全性を確認などする必要がある。そこで、金属片、鳥やそれを模したゼラチンなどの飛翔体を加速してジェットエンジンなどの標的に高速で衝突させて、その耐衝撃性能を試験することが行われている。
【０００３】
この試験に用いられる射出試験装置は、圧縮ガスや爆薬の爆発エネルギーを利用して飛翔体を加速し、標的に高速で衝突させる装置である。
【０００４】
射出試験装置は、一般に加速エネルギーを供給する加速エネルギー供給系と、飛翔体を加速するための加速管（直管部）と、飛翔体と標的との衝突部で構成される。目的とする試験により飛翔体の形状・寸法は異なることから、飛翔体をサボーと呼ばれる入れ物に入れ、これを加速し、標的との衝突直前に分離し、飛翔体だけを標的に衝突させる方式が汎用的である。
【０００５】
サボーと飛翔体を分離する方式としては、（１）複数に分割したサボー内に保持した飛翔体を空気抵抗を利用して自然分離させる方式、（２）加速管の先端にガス抜き孔を設け、かつ径を小さくしてサボーと衝突するようにしたサボーストッパーを取り付ける方式、（３）加速管の出口を自由空間とし、その前方にサボーを衝突させ飛翔体と分離するためのサボーストッパーを独立に設ける方式などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７７３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、サボーと飛翔体を空気抵抗を利用して分離させる（１）の方式では、分離部分に非常に長い距離が必要となり、射出試験装置の全長が長くなってしまう問題がある。また、空気の存在により速度低下や姿勢変化が生ずる虞がある。
【０００８】
また、加速管の先端に直接サボーストッパーを取り付ける（２）の方式では、加速管の軸方向及びサボーの膨張に起因する圧力による過大な力が作用し、加速管あるいはそれに付属する部品に損傷が発生したり、あるいはサボーが外せなくなったりする可能性があり問題である。
【０００９】
さらに、加速管とサボーストッパーを独立に設置する（３）の方式では、両者の位置関係の調整が困難であること、及びサボーストッパーで反発したサボーが飛散し周囲に衝突するといった問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、サボーと飛翔体をサボーストッパーで分離しても、加速管に過大な圧力が作用せず、しかもサボーの飛散を防止できる射出試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、飛翔体を保持したサボーを後端に収容し、これを圧縮ガスや爆薬の爆発エネルギーを利用して加速するための加速管と、該加速管の先端を収容すると共に、前記加速管内で加速された前記飛翔体を衝突させる標的が収容された真空チャンバーと、該真空チャンバー内に設けられ、加速された前記サボーを受けて前記サボーから前記飛翔体を分離させると共に前記飛翔体のみを前記標的に衝突させるためのサボーストッパーとを備えた射出試験装置において、前記サボーストッパーは、前記加速管と離間して配置され、前記加速管と前記サボーストッパーとの間に、その間を連結すると共に前記サボーストッパーに前記加速管を位置決めするスライド自在な位置決め飛散防止筒が設けられたことを特徴とする射出試験装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、前記サボーストッパーは、前記サボーよりも小さく前記飛翔体のみを通過させる貫通孔と、前記位置決め飛散防止筒を嵌合させて前記位置決め飛散防止筒の中心を前記貫通孔の中心に位置決めするための嵌合溝とを有する請求項１に記載の射出試験装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、前記加速管の先端に、外周にガス抜き孔が形成されたガス抜き管が嵌合され、前記位置決め飛散防止筒は、前記ガス抜き管の外周にスライド自在に設けられる請求項１又は２に記載の射出試験装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、前記加速管と前記ガス抜き管と前記位置決め飛散防止筒は、その中心が同一となるようにそれぞれの中心が位置決めされる請求項３に記載の射出試験装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サボーと飛翔体をサボーストッパーで分離しても、加速管に過大な圧力が作用せず、しかもサボーの飛散を防止できる射出試験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る射出試験装置の概略側面図であり、（ｂ）は、飛翔体を保持したサボーを示す図である。
【図２】図１の射出試験装置の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１（ａ）は、本実施の形態に係る射出試験装置の概略側面図であり、図１（ｂ）は、飛翔体を保持したサボーを示す図である。図２は、その要部（図１（ａ）のＡ部）を示す断面図である。なお、図２では、標的を簡略化して模式的に描いている。
【００１９】
図１及び図２に示すように、射出試験装置１は、飛翔体２を保持したサボー３を後端（図示左側）に収容し、これを圧縮ガスや爆薬の爆発エネルギー（加速エネルギー）を利用して加速するための加速管４と、加速管４の先端（図示右側）を収容すると共に、加速管４内で加速された飛翔体２を衝突させる標的５が収容された真空チャンバー６と、真空チャンバー６内に設けられ、加速されたサボー３を受けてサボー３から飛翔体２を分離させると共に飛翔体２のみを標的５に衝突させるためのサボーストッパー７とを備える。本実施の形態では、加速エネルギーとして圧縮ガスを用いる場合を説明する。
【００２０】
試験対象である標的５とは、例えば、ジェットエンジンのファンブレードなどの耐衝撃設計が必要な材料である。飛翔体２としては、鳥やそれを模したゼラチン、又は金属片など様々なものを用いる。これらを用いた高速衝突現象の試験としては、例えば、ジェットエンジンに鳥が吸い込まれた際の耐衝撃性を確認するための試験がある。
【００２１】
サボー３は、例えばポリエチレンなどの高分子材料からなる。高分子材料は破断伸びが大きく、サボーストッパー７に衝突しても壊れにくいため、サボー３が破壊されてその破片が飛散してしまうのを防止することができる。サボー３の形状は、一端が開口した円筒状に形成され、その開口部８に飛翔体２が保持される。そのため、サボー３の開口部８は、標的５に衝突させる飛翔体２の形状に合わせて様々な形状に成形される（図１（ｂ）では、飛翔体２が四角柱状のため矩形状に成形されている）。
【００２２】
加速管４は、その長手方向に沿って複数（図１では、３つ）のサポート柱Ｓに支持されており、その中心が略一直線上になるようにされる。加速管４の後端には、加速エネルギー供給系９が接続される。加速エネルギー供給系９は、ガスを蓄圧するための蓄圧容器１０と、蓄圧容器１０にガスを供給するガスボンベ１１と、加速管４の後端に接続されるバルブ１２とからなる。
【００２３】
蓄圧容器１０に供給するガスとしては、例えばヘリウム（Ｈｅ）や窒素（Ｎ2）を用いる。不活性ガスでは分子量の小さいヘリウムが最も加速しやすいため好適である。
【００２４】
バルブ１２は、例えば電磁バルブからなる。蓄圧容器１０内にガスを蓄圧した後、電磁バルブを一気に開放することにより、加速管４の後端に収容されたサボー３が加速される。
【００２５】
加速エネルギー供給系９と加速管４とはフランジ部１３を介して接続される。加速管４の後端に飛翔体２を保持したサボー３を設置する際には、フランジ部１３を境に加速エネルギー供給系９と加速管４とを分離させ、加速管４の後端の飛翔体設置部１４にサボー３を設置する。そのため、加速エネルギー供給系９は、図示左右方向に移動可能にされる。
【００２６】
加速管４内で加速された飛翔体２を衝突させる標的５は、加速管４の先端に接続された真空チャンバー６内に収容される。真空チャンバー６内にはレーザーや高速度カメラなど、高速衝突現象を捉えるための機器が設置されている。さらに、真空チャンバー６の側壁には、観測用の窓Ｗが設けられる。
【００２７】
また、加速管４の先端部にはシール部１５（例えば、パッキンなど）を有するシールフランジ１６が形成されている。加速管４の先端を真空チャンバー６の側壁１７に形成された挿入孔１８に挿入すると共に、シールフランジ１６を側壁１７にネジ１９でネジ止めすることにより、加速管４の先端は真空チャンバー６内に密閉されて収容される。これにより、加速管４内も真空引きされ、加速管４内で飛翔体２を保持したサボー３が十分に加速されるようになる。
【００２８】
加速されたサボー３を受けてサボー３から飛翔体２を分離させるサボーストッパー７には、サボー３よりも小さく飛翔体２のみを通過させる貫通孔２０が形成される。よって、加速されたサボー３は貫通孔２０の外周部分に衝突して止められ、飛翔体２のみを標的５に衝突させるようになっている。言うまでもないが、サボーストッパー７は、サボー３の衝撃力に対し健全性を有する材料及び設計にて形成される。例えば、サボーストッパー７のサボー３が衝突する面の反対面（すなわち、標的５側の面）には、サボー３が衝突したときの衝撃に耐え得るように、補強部２１が形成される。なお、このサボーストッパー７は、真空チャンバー６内にネジ２２によりネジ止めされた支持台２３に支持され、その側方及び下方からネジ止めされて固定される（ネジ止め部２４）。
【００２９】
また、加速管４の先端には、外周にガス抜き孔２５が形成されたガス抜き管２６が嵌合される。加速管４の先端に嵌合するガス抜き管２６の後端には、加速管４の中心とガス抜き管２６の中心を位置決めして固定するための中心位置決めフランジ２７が形成される。つまり、ガス抜き管２６を加速管４に嵌合する際には、中心位置決めフランジ２７をネジ２８で真空チャンバー６の側壁１７にネジ止めして位置決めしつつ固定する。これにより、加速管４とガス抜き管２６は、その中心が同一となるようにそれぞれの中心が位置決めされて嵌合される。ガス抜き管２６は、サボー３後方からのガスをガス抜き孔２５から放出し、加速管４に残存圧が作用するのを防止するためのものである。そのため、ガス抜き孔２５は、サボー３後方のガスを短時間で放出できるような大きさに形成される。
【００３０】
さて、本実施の形態に係る射出試験装置１では、サボーストッパー７は、加速管４と離間して配置される。これは、サボー３から飛翔体２を分離する際に、サボーストッパー７にサボー３が衝突したときの振動や応力が加速管４に伝達して、加速管４やそれに付属する部品に過大な力が作用して損傷が発生するのを防止するためである。
【００３１】
しかし、加速管４とサボーストッパー７を離間して配置させると、両者の位置関係の調整が困難であること、及びサボーストッパー７で反発したサボー３が飛散し周囲に衝突するといった問題が生じてしまう。
【００３２】
この課題を解決すべく、射出試験装置１は、加速管４とサボーストッパー７との間に、その間を連結すると共にサボーストッパー７に加速管４を位置決めするスライド自在な位置決め飛散防止筒２９が設けられた構造とされる。位置決め飛散防止筒２９は、サボー３の飛散を防止する飛散カバーとしての大径部３０と、加速管４の先端に嵌合されたガス抜き管２６の外周にスライド自在に嵌合するスライド小径部３１とからなり、位置決め飛散防止筒２９は、その中心が加速管４の中心と同一となるように設けられる。また、射出試験装置１のサボーストッパー７は、位置決め飛散防止筒２９を嵌合させて位置決め飛散防止筒２９の中心を貫通孔２０の中心に位置決めするための、位置決め飛散防止筒２９と同径の嵌合溝３２を有する。
【００３３】
つまり、加速管４の先端に嵌合されたガス抜き管２６の外周に、加速管４とサボーストッパー７との間を連結する位置決め飛散防止筒２９を設けることで、サボーストッパー７で反発したサボー３が飛散しないようにされる。サボーストッパー７で反発したサボー３はガス抜き管２６及び位置決め飛散防止筒２９に衝突するため、ガス抜き管２６及び位置決め飛散防止筒２９は、例えばＳＵＳ３０４などで形成されるとよい。これにより、サボー３の衝突による衝撃を吸収することができ、これらの損傷を防止できる。また、ガス抜き管２６の外周に、位置決め飛散防止筒２９をスライド自在に設けることにより、サボー３の衝突によるサボーストッパー７の振動や応力を加速管４まで伝達しないようにされる。さらに、位置決め飛散防止筒２９を嵌合溝３２に嵌合させることにより、位置決め飛散防止筒２９の中心が貫通孔２０の中心に位置決めされる。
【００３４】
次に、射出試験装置１を用いた射出試験を説明する。
【００３５】
先ず、試験前に、ガス抜き管２６に嵌合された位置決め飛散防止筒２９をスライドさせ、サボーストッパー７の嵌合溝３２に嵌合させることで、サボーストッパー７の貫通孔２０と位置決め飛散防止筒２９と加速管４の中心がそれぞれ同一となるようにされる。また、フランジ部１３を境に加速管４と加速エネルギー供給系９とを分離させ、加速管４の後端の飛翔体設置部１４に飛翔体２を保持したサボー３を収容して設置する。
【００３６】
その後、真空チャンバー６内を所望の真空度に真空引きし、またガスボンベ１１から蓄圧容器１０にガスを供給する。真空引きにより、真空チャンバー６内及びバルブ１２までの加速管４内が真空にされる。蓄圧容器１０内にサボー３を所望の速度で加速するのに十分なガスが充填されたら、バルブ１２を一気に開放して、充填された圧縮ガスにて加速管４の後端に収容されたサボー３を加速する。つまり、試験環境に応じて、蓄圧容器１０内の圧力や、真空チャンバー６内及びバルブ１２までの加速管４内の真空度などを適宜調整することにより、サボー３を所望の速度で加速することができる。
【００３７】
加速管４内で加速されたサボー３は加速管４の先端に嵌合されたガス抜き管２６を通過した後サボーストッパー７に衝突し、サボー３から飛翔体２が分離される。このとき、サボーストッパー７に衝突したサボー３は変形するが、ガス抜き管２６の径を十分に大きくしておくことで、サボー３の変形と干渉せず、従って膨張に伴う圧力も発生しない。また、サボー３の跳ね返りに対し、位置決め飛散防止筒２９は、飛散カバーの役割を果たし、サボー３は封じ込められる。サボー３後方からのガスはガス抜き管２６のガス抜き孔２５から放出され、加速管４に残存圧が作用することはない。さらに、サボー３の跳ね返りによる衝撃は、位置決め飛散防止筒２９がスライドすることにより吸収され、加速管４に衝撃が伝達して過大な応力が作用することはない。
【００３８】
サボー３から分離された飛翔体２は、真空チャンバー６内に予め収容しておいた標的５に衝突する。その衝突後の標的５及びレーザーや高速度カメラなどの各種機器から得られた情報を元に標的５の耐衝撃性能などを調査する。
【００３９】
繰り返し試験を行う場合には、位置決め飛散防止筒２９を加速管４側にスライドさせ、位置決め飛散防止筒２９に残留したサボー３を除去し、再び位置決め飛散防止筒２９をサボーストッパー７の嵌合溝３２に嵌合させて位置決めした後、試験を行う。
【００４０】
このように、本実施の形態に係る射出試験装置１によれば、サボーストッパー７が加速管４と離間して配置され、加速管４とサボーストッパー７との間に、その間を連結すると共にサボーストッパー７に加速管４を位置決めするスライド自在な位置決め飛散防止筒２９が設けられているため、サボー３の衝突によるサボーストッパー７の振動や応力を加速管４まで伝達させないようにでき、且つサボーストッパー７への衝突時に変形して膨張したサボー３を位置決め飛散防止筒２９内に閉じこめて周囲に飛散させないようにできる。
【００４１】
さらに、射出試験装置１によれば、サボーストッパー７に位置決め飛散防止筒２９を嵌合させて位置決め飛散防止筒２９の中心を貫通孔２０の中心に位置決めするための嵌合溝３２が形成されており、且つ加速管４とガス抜き管２６と位置決め飛散防止筒２９の中心がそれぞれ同一になるようにされるため、位置決め飛散防止筒２９を嵌合溝３２に嵌合するだけで、加速管４とガス抜き管２６と位置決め飛散防止筒２９の中心を貫通孔２０の中心に容易に位置決めすることができる。
【００４２】
また、射出試験装置１では、加速管４とガス抜き管２６は独立構造であり、長大な加速管４への孔空けやネジ加工が不要となる。
【００４３】
以上要するに、射出試験装置１によれば、サボー３と飛翔体２をサボーストッパー７で分離しても、加速管４に過大な圧力が作用せず、しかもサボー３の飛散を防止できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  射出試験装置
２  飛翔体
３  サボー
４  加速管
５  標的
６  真空チャンバー
７  サボーストッパー
２９  位置決め飛散防止筒
【図１】
2011021981.tif 000003
【図２】
2011021981.tif 000004