(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験用に用意した重量物を収納して目標に向けて発射するための発射管部と、
少なくとも前記発射管部の後部に配置された前記発射管部と連通するエアタンク部と、
前記エアタンク部から前記発射管部の基部内に気密状態で嵌入可能な第１の流量弁と、
前記発射管部の基部から前記エアタンク部を介して所定距離離れた位置に配設された前記発射管部と中心軸が略一致する流量弁制御室部と、
前記第１の流量弁と連結され前記流量制御室部を気密状態で摺動可能な第２の流量弁と、
前記エアタンク部及び前記流量弁制御室部に加圧気体を充填可能な加圧手段と、
前記加圧手段と前記エアタンク部間に配設されエアタンク部内に加圧気体を充填するか否かを制御する第１の加圧制御手段と、
前記加圧手段と前記流量弁制御室間に配設され流量弁制御室内に加圧気体を充填するか否かを制御する第２の加圧制御手段と、
前記流量弁制御室内の気体を急速排気可能な排気制御手段と、
前記発射管部の発射口開口部を閉鎖状態と開放状態に制御可能な安全装置機構とを備え、
前記流量弁制御室部に加圧気体を充填して前記第２の流量弁を前記発射管部方向に摺動させた際に該第２の流量弁に連結された前記第１の流量弁が前記発射管部内に嵌入状態に維持され、前記エアタンク部内に充填した状態で前記流量弁制御室部内の加圧気体を排出すると記第２の流量弁を前記発射管部方向から離れる様に摺動して前記第１の流量弁を前記発射管部内から前記エアタンク部内に移動可能とすることを特徴とする発射装置。
【請求項２】
前記エアタンク部は、少なくとも前記発射管の基部から発射管部下部位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の発射装置。
【請求項３】
前記発射管部下部のエアタンク部は少なくとも一つの円筒状凸部を備えることを特徴とする請求項２記載の発射装置。
【請求項４】
前記排気制御手段は、前記流量弁制御室内の圧縮気体を急速排気可能な急速排気弁であり、
前記流量弁制御室は、第２の流量弁をエアタンク部側端部近傍と背面壁部間を気密状態で摺動可能に保持し、前記背面壁部に前記加圧手段よりの圧縮気体充填口が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の材質の発射対象物を安全に高速で発射可能な発射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は、高速移動交通網が発達してきており、列車の高速化や自動車の安全性への要求がますます高まっている。
【０００３】
例えば、我が国でも新幹線などでの時間短縮が図られてきており、運行速度のますますの高速化が求められている。しかしながら、単に強力な駆動装置を配備して、車輪を高速回転させれば高速化ができるものではなく、車体の設計が不可欠である。
【０００４】
例えば列車の車体設計では空気抵抗少ない形状の開発と共に、車体強度の確保も重要である。車両の先頭部などでは、鳥や動物などに衝突する事態にも対処しなければならない。高速での走行であるほど衝突に対する衝撃は大きくなるため、従前の車体構造では破損する可能性もある。このため、予め鳥などの障害となる物質との衝突を想定しての衝突実験が必須である。
【０００５】
従来の火薬を用いる衝突実験装置では、鳥に模した模型を火薬の爆発力を利用して高速で発射し、目的物に衝突させていたが、火薬を用いるため、取り扱いが難しく、危険性も高かった。又、装置の安全性確保のためどうしても大型且つ面倒な操作が避けられなかった。
【０００６】
さらに、特許文献１の発射装置のように、バネの反発力を利用して発射対象物を目標に向かって発射する装置として爆発の危険性をなくしたものもあった。特許文献１の発射装置は、圧縮バネを圧縮状態から開放した際のバネの反発力で発射対象物を上昇方向に発射する構造であった。
【特許文献１】特開2000-249620号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の発射装置は、非常に大がかりで且つ重量もあり、設置場所も限られており、使い勝手の悪いものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑みて成されたもので、発射体の発射重量に比し小形軽量で、しかも設備の安全性も高く特別の届け出も必要のない発射装置を提供することを目的とする。さらに繰り返しの試験が簡単且つ少ないランニングコストで行うことができる発射装置を提供することを目的とする。係る目的を達成する一手段として例えば以下の構成を供える。
【０００９】
即ち、試験用に用意した重量物を収納して目標に向けて発射するための発射管部と、少なくとも前記発射管部の後部に配置された前記発射管部と連通するエアタンク部と、前記エアタンク部から前記発射管部の基部内に気密状態で嵌入可能な第１の流量弁と、前記発射管部の基部から前記エアタンク部を介して所定距離離れた位置に配設された前記発射管部と中心軸が略一致する流量弁制御室部と、前記第１の流量弁と連結され前記流量制御室部を気密状態で摺動可能な第２の流量弁と、前記エアタンク部及び前記流量弁制御室部に加圧気体を充填可能な加圧手段と、前記加圧手段と前記エアタンク部間に配設されエアタンク部内に加圧気体を充填するか否かを制御する第１の加圧制御手段と、前記加圧手段と前記流量弁制御室間に配設され流量弁制御室内に加圧気体を充填するか否かを制御する第２の加圧制御手段と、前記流量弁制御室内の気体を急速排気可能な排気制御手段とを備え、前記流量弁制御室部に加圧気体を充填して前記第２の流量弁を前記発射管部方向に摺動させた際に該第２の流量弁に連結された前記第１の流量弁が前記発射管部内に嵌入状態に維持され、前記エアタンク部内に充填した状態で前記流量弁制御室部内の加圧気体を排出すると記第２の流量弁を前記発射管部方向から離れる様に摺動して前記第１の流量弁を前記発射管部内から前記エアタンク部内に移動可能とすることを特徴とする。
【００１０】
そして例えば、前記エアタンク部は、少なくとも前記発射管の基部から発射管部下部位置に配置されていることを特徴とする。
また例えば、前記発射管部下部のエアタンク部は少なくとも一つの円筒状凸部を備えることを特徴とする。
【００１１】
さらに例えば、前記発射管部の発射口開口部を閉鎖状態と開放状態に制御可能な安全装置機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
また例えば、前記排気制御手段は、前記流量弁制御室内の圧縮気体を急速排気可能な急速排気弁であり、前記流量弁制御室は、第２の流量弁をエアタンク部側端部近傍と背面壁部間を気密状態で摺動可能に保持し、前記背面壁部に前記加圧手段よりの圧縮気体充填口が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発射体の発射重量に比し小形軽量で、しかも繰り返しの試験も簡単且つ廉価で行うことができ、実験設備の安全性も高く特別の届け出も必要のない発射装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施の形態例では、圧縮空気を用いて重量物を広範囲な発射速度領域で発射させることができることとし、しかも環境に対する悪影響を最小限に抑え、発射する重量物の材質に制約の少ない重量物の発射装置を提供することとする。
【００１５】
以下、本発明に係る一発明の実施の形態例を図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する本実施の形態例の発射装置は、エアコンプレッサで圧縮した気体を利用して１０ｋg程度までの重量物を発射速度５０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓの任意の速度で発射させることできる。
【００１６】
〔本実施の形態例発射装置の構造〕
本実施の形態例の発射装置の概略構造を図１を参照して説明する。図１は本実施の形態例の発射装置の概略構造を示す断面図である。
【００１７】
本実施の形態例では、発射装置全体を小型化するために、発射管の下側に発射管を同様の筒型のエアタンクを配置し、発射管の基部背面に発射制御機構を配置することにより、専有面積の少ない小型の装置としている。
【００１８】
本実施の形態例の発射装置において、１０は重量物５００を収納して目標に向けて発射するための発射管部、２０は発射管部１０の後部と連通するエアタンク部である。３０はエアタンク部２０及び流量弁制御室部８０に加圧気体を充填可能な加圧手段であるエアコンプレッサである。
【００１９】
加圧圧力が同じであればエアタンク部２０の体積は発射性能（発射可能重量物の重量・発射速度）に比例する。このため、重いものを発射するためにはエアタンク部２０の体積はできれば大きいことが望ましい。しかしながら、発射管部１０の基部後方にのみエアタンク部を設けては、発射管部１０後方に大きなスペースが必要であり、装置の大型化が避けられない。
【００２０】
このことから本実施の形態例の発射装置では、エアタンク部２０を、発射管部１０の基部後方のみではなく、発射管部１０の下部の空いたスペースにエアタンク部の一部を配置することにより、省スペース化が図れる。
【００２１】
更に、エアタンク部を発射管下部に折りたたむようにして上下２層構造とすることにより、徹底した省スペース化が可能である。
【００２２】
４０はエアコンプレッサ３０とエアタンク部２０間に配設されたレギュレータ部、５０はレギュレータ部４０とエアタンク部２０を接続する接続管の途中に配設されエアタンク部２０内に加圧気体を充填するか否かを制御する第１の加圧制御手段である第１の切替弁である。
【００２３】
６０はレギュレータ部４０と流量弁制御室８０間を接続する接続管の途中に配設され流量弁制御室８０内に加圧気体を充填するか否かを制御する第２の切替弁、７０は流量弁制御室８０内の気体を大気中に急速排気可能な排気制御手段である急速排気弁である。
【００２４】
８０は発射管部１０の基部からエアタンク部２０を介して所定距離離れた位置に配設された発射管部１０と中心軸が略一致し、発射管部１０より断面積の大きな流量弁制御室部である。
【００２５】
９０は発射管部１０内に一気に圧縮気体を噴出するか否かを制御する第１の流量弁であり、発射管内に気密状態で嵌入した位置と、エアタンク部２０内にあり、発射管部内に圧縮気体が一気に噴出される位置とに位置決め可能である。９１は第１の流量弁９０と第２の流量弁９５を連結し、流量制御室部８０の軸受け部９４に軸止されている連結杆である。９５は第１の流量弁９０と連結杆９１で連結され流量制御室部８０内を気密状態で摺動可能な第２の流量弁である。
【００２６】
第１の流量弁９０及び第２の流量弁９５は、それぞれ気密状態を保つため、外周部にパッキング材としてオーリングが配設されている。又、、流量弁制御室部８０のエアタンク部２０との境界部には、ストッパ部が配設されており、第２の流量弁９５が流量弁制御室部８０先端部よりエアタンク部２０内に抜け落ちない様に位置決め可能に構成されている。
【００２７】
この位置決めされた状態時に第２の流量弁９５と連結杆９１で連結している第１の流量弁９０は、発射管部１０の基部内にわずかに嵌入した状態となる。この様態ではエアタンク部２０内はパッキング材（オーリング）があることもあって完全に気密状態に維持される。
【００２８】
連結杆９１は、第２の流量弁９５を後部の流量弁制御室部８０の後部壁面に設けられて軸受け部９４を貫通して摺動自在に軸止されており、第２の流量弁９５が流量弁制御室部８０のエアタンク部２０方向端部位置であっても軸受け部９４を貫通している。
【００２９】
なお、第２の流量弁９５の摺動位置規制を流量弁制御室部８０のストッパ部で行うのではなく、連結杆９１の軸受け部９４より外部に突出した部分に突出部より大径の位置決め部材を配設し、この位置決め部材が軸受け部に当接した状態で第２の流量弁９５がちょうど流量弁制御室部８０のエアタンク部２０側端部近傍位置となるようにしてもよい。
【００３０】
１００は発射管部１０先端上部に配設された安全装置であり、１０１は安全のため発射管部１０の開口部を閉接する蓋部であり、発射管１０の開口部上部に固定されている固定部１０３に揺動自在に軸着されているレバー１０２を操作することにより揺動して開口部全体をふさぐ閉鎖位置（安全位置）と、開口部を開放状態とする開放位置（発射許可位置）とに位置決め可能に構成されている。
【００３１】
蓋部１０１が閉接している状態では、開口部から急激な気体噴出ができないため、エアタンク部２０内の圧縮気体が一気に外部に噴射されることはなく、重量物５００が誤射されてもブレーキがかかり、発射管前部から発射されることはない。
【００３２】
なお、蓋部１０１はレバー１０２の操作で開閉している例を説明したが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、スプリングやシリンダ、アクチ等で揺動させてもよい。
【００３３】
又、２００は主に発射管部１０の先端開口部を固定する先端固定部、３００は主に発射管１０の基部及びエアタンク部２０を固定する基部固定部であり、それぞれ床部分に固定されている。なお、発射管部１０の中間部分に中間固定部を設けてもよい。
【００３４】
５００は試験用に用意した発射対象物である重量物である。例えばゲル状の有機物、木材や金属などの固形物等、種々の材料のものを発射できる。更に、発泡スチロールなど強度の十分でないものであっても発射できる。
【００３５】
本実施の形態例の発射装置の概略構成は以上の様なものであるが、実際の装置は、発射重量物５００の重量を５ｋｇとすると、発射管部１０の内径は約２００ｍｍ、基部と先端部間の発射管長さ約４．５ｍとなる。
【００３６】
７００は試験体８００を保持する試験体保持部、８００は試験体保持部７００の保持された試験体であり、例えば新型新幹線等の車体材料板や、移動体のフロントガラス等、衝突試験の対象材料が該当する。なお、図では平板であるが、立体的な構造であっても良く、実車と同じ造形であってもよい。
【００３７】
位置関係としては、例えば、発射管部１０の開口部から距離約１ｍ〜２ｍの所に試験体８００を配置し、発射管部１０から発射された重量物５００を試験体８００に激突させる。
【００３８】
発射速度を１３０ｍ／ｓに設定した場合、エアタンク部２０内の気体圧は約０．６MPaに加圧すればよい。又、エアタンク部２０は、発射管部基部後方の部分をできるだけ小型化し、発射管部１０の下側に内径約２００ｍｍで長さ約３ｍ程度に構成することができる。
〔本実施の形態例発射装置の動作〕
【００３９】
以上の構成を備える本実施の形態例発射装置の動作を説明する。
まず、第１の切替弁５０を閉接し、第２の切替弁６０を導通状態に制御し、第１の流量弁９０を発射管部１０の基部内に嵌入させる。そして、エアコンプレッサ３０を駆動して第２の切替弁６０を介して流量弁制御室部８０に加圧気体を充填し、所定の高圧状態とする。これにより、第２の流量弁９５を発射管部方向に摺動させた状態になる。流量弁制御室部８０を高圧状態まで加圧し、第２の切替弁６０はそのままの状態で高圧状態を維持する。この操作は、流量制御室８０の空気漏れ等で圧力低下が発生した場合流量弁９０の暴走を防ぐために行う。
【００４０】
発射対象の重量物５００を発射管部１０の基部に、例えば第１の流量弁９０に当接する様に収納する。そして第１の切替弁５０を開接してエアコンプレッサ３０を駆動し、エアタンク部２０に加圧気体を充填する。エアタンク部２０内が所定の高圧状態となるまで加圧する。
【００４１】
エアタンク部２０内の圧力は、流量弁制御室部８０より低圧もしくはほぼ同圧とする。予め設定した圧力まで加圧されると第１の切替弁５０を閉接してエアタンク部２０内を設定した高圧状態に維持する。
【００４２】
ここで、エアタンク部２０内の圧力より流量弁制御室部８０内の圧力が高いか又は同じ圧力であることから、第２の流量弁９５は流量弁制御室部８０の圧力でエアタンク部２０との境界部まで押し出された状態に維持され、第１の流量弁９０は発射管部１０方向に押圧された状態に維持されて、エアタンク部２０内の気体は気密状態に維持される。
【００４３】
これで重量物５００の発射準備が整ったため、安全装置１００が発射管部１０の開口部を開放状態とする。そして、流量弁制御室部８０に連結している急速開放弁７０を開放する。すると、流量弁制御室部８０内の高圧気体が一気に排気され、流量弁制御室部８０内の圧力が低下すると、エアタンク部２０内の高圧気体の作用で第２の流量弁９５が流量弁制御室部８０の後部壁面方向に一気に摺動する。
【００４４】
すると第２の流動弁９５に連結している連結杆９１が同様に一気に発射管部１０の後方に引かれ、第１の流量弁９０がエアタンク部２０内に移動する。これにより、発射管部１０の基部とエアタンク部２０とが一気に連結した状態となる。
【００４５】
これによりエアタンク部２０内の高圧気体が一気に発射管部１０基部から開口部に向かって噴出することになる。高圧気体が開口部方向に噴出する際に発射管部１０に設置した重量物５００が高圧気体の噴出と共に押し出され、所定の速度まで加速されて試験体８００に衝突する。
【００４６】
発射速度は、エアタンク部２０内の高圧気体の圧力と排気量に比例するため、高速で発射する場合にはエアタンク部２０内をより高圧状態まで加圧又はエアタンク部２０の容積を大きくすればよい。
【００４７】
重量物５００を発射した後の状態は、エアタンク部２０内の圧縮気体が外部に噴出されたことと、第１の流量弁９０がエアタンク部２０内に引っ込んだ状態になるのみであり、不要な残留物などが残ることもない、環境に優しい発射装置となっている。
【００４８】
以上説明した様に本実施の形態例によれば、第１の流量弁９０がエアタンク部２０内に摺動する際に、気密状態から一気に全開放状態に制御でき、エアタンク部２０内の圧縮気体を一気に発射管部１０内に噴射することができる。
【００４９】
更に、本実施の形態例では、急速排気弁７０を作動させたときに確実に発射させることができ、発射タイミングを確実に制御することができる。
しかも、駆動源を圧縮気体とすることにより、発射ごとに交換する部分がなく、ランニングコストを低く抑えることが出来る。
【００５０】
本実施の形態例発射装置は、発射を制御する部分に第１流量弁９０を摺動する構成のみでエアタンク部２０内に特別の配管がないため、構造も簡単になり、信頼性も高いものが提供できる。
【００５１】
以上説明した様に本実施の形態例によれば、発射体の発射重量に比し小形軽量で、重量物の高速飛翔を容易に実現し、しかも設備の安全性が高く特別の届け出も必要としない発射装置を提供することができる。
【００５２】
さらに繰り返しの試験が簡単且つ少ないランニングコストで行うことができる発射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る一発明の実施の形態例の発射装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０        発射管部
２０      エアタンク部
３０      エアコンプレッサ
４０      レギュレータ部
５０      第１の切替弁
６０      第２の切替弁
７０      急速排気弁
８０      流量弁制御室部
９０      第１の流量弁
９１      連結杆
９５      第２の流量弁
１００      安全装置
１０１      蓋部
１０２      レバー
２００      先端固定部
３００      基部固定部
５００      重量物
７００      試験体保持部
８００      試験体
【図１】
0005328182.tif 000002