射出試験装置
【課題】非軸対称形の飛翔体を、その姿勢を維持したまま射出することができる射出試験装置を提供する。
【解決手段】飛翔体２を保持した円筒状のサボー３を射出方向後端に収容し、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の射出方向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、加速管４の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レール１７と、サボー３の外周面に形成され回転防止用レール１７に係合する回転防止用溝１８とからなり、サボー３の加速管４内での回転を防止する回転防止手段１６を備えるものである。
【解決手段】飛翔体２を保持した円筒状のサボー３を射出方向後端に収容し、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の射出方向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、加速管４の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レール１７と、サボー３の外周面に形成され回転防止用レール１７に係合する回転防止用溝１８とからなり、サボー３の加速管４内での回転を防止する回転防止手段１６を備えるものである。
【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。例えば、ジェットエンジンのファンケースには、十分な耐衝撃性評価が必要である。ファンケースの設計においては、ＦＡＡ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ：連邦航空局）の規定により、異物衝突等を受けたファンブレードが万が一破断し飛散した場合でも、ファンケース内で被害を抑え込む性能を保持することが求められており、新しいエンジン開発の最終段階には、運転中の実機のファンブレード根元を爆薬で故意に破断させる試験を行う。実機による評価の前には、小規模な衝撃試験によりファンケース材料の強度評価を行うが、そこではファンケース材料に打ち込む飛翔体としてファンブレードの形状に近い平板状の飛翔体を用いることが多い。
【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】
サボーの加工性を考慮してその形状を円筒（中実の円筒状）とし、円形断面の加速管を用いると経済的である。
【０００６】
しかし、図８（ａ），（ｂ）に示すように、平板などの非軸対称形の飛翔体５０を用いる場合、円形断面の加速管５１では、図８（ｃ）に示すように、加速管５１内でサボー５２が回転してしまうことがあり、飛翔体５０を意図した姿勢で標的に衝突させることは困難である。特に、加速管５１として安価な金属管を用いる場合、その内周面に金属管の製造に伴って形成された線条痕により、サボー５２の回転を助長させてしまう虞がある。
【０００７】
また、ファンケースの材料が異方性を持つものであれば、衝突した平板状の飛翔体のロール角（弾道軸回りの傾き）により、材料強度に差が生じるため、任意のロール角を維持した状態で射出することができる射出技術が必要である。
【０００８】
しかし、図９に示すように、飛翔体５０を所定のロール角（図９（ｂ）、（ｃ）ではロール角０°）で射出する場合にも、同様にサボー５２が回転し、初期のロール角で標的に衝突させることができない場合がある。
【０００９】
そこで、非軸対称形の飛翔体５０を回転させることなく標的に衝突させる最も簡単な方法として、飛翔体５０の断面形状に合わせた断面を有する加速管を用いて飛翔体５０を射出する方法が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−８９２６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７１２１６号公報
【特許文献３】特開２００４−７７３２３号公報
【特許文献４】特開平３−２３３３００号公報
【特許文献５】特開平６−３２３９５１号公報
【特許文献６】特開平６−１１２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、断面寸法の異なる非軸対称形の飛翔体５０を回転させることなく射出するには、それらの寸法に適合した加速管が必要となり、汎用性がないという問題がある。
【００１２】
また、飛翔体５０の断面形状に合わせた断面を有する加速管を用いて飛翔体５０を直接射出するようにしたとしても、非対称姿勢の飛翔体（例えば、非軸対称形の飛翔体５０を弾道軸と垂直な面に対して任意に傾けたもの）を、その姿勢を維持したまま射出することはできず、サボーを用いた場合に比べて加速効率が悪い。
【００１３】
このような、非対称姿勢の飛翔体の射出には、図１０に示すように、飛翔体５０を所定の角度に傾けた状態で保持できるサボー６０を用い、その前方部の周囲をサボーストッパー６１と呼ばれる貫通孔６２の空いた板（貫通孔６２は飛翔体５０が通過できる大きさ）に衝突させて、飛翔体５０とサボー６０を分離させ、飛翔体５０を標的６３に衝突させていた。
【００１４】
しかし、サボー６０と飛翔体５０を分離する際に、サボー６０前方部の周囲をサボーストッパー６１に衝突させるため、飛翔体５０がサボー６０を離れる際に衝突時のサボー６０の変形の影響を受け姿勢を崩してしまう問題がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、非軸対称形の飛翔体を、その姿勢を維持したまま射出することが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】
【００１６】
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、飛翔体を保持した円筒状のサボーを射出方向後端に収容し、該サボー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、該加速管の射出方向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、前記加速管の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レールと、前記サボーの外周面に形成され前記回転防止用レールに係合する回転防止用溝とからなり、前記サボーの前記加速管内での回転を防止する回転防止手段を備える射出試験装置である。
【００１７】
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を通過させる貫通孔を有し、前記サボーは、前記加速管の内周面に嵌合すると共に外周面に前記回転防止用レールに係合する前記回転防止用溝を有する円柱状のサボー本体と、該サボー本体の射出方向先端に一体に形成され前記サボーストッパーの前記貫通孔を通過する径の円筒状の飛翔体保持部とからなる請求項１に記載の射出試験装置である。
【００１８】
請求項３の発明は、前記飛翔体保持部には着脱自在に緩衝体が設けられ、該緩衝体には前記飛翔体が保持される請求項２に記載の射出試験装置である。
【００１９】
請求項４の発明は、前記飛翔体保持部は、前記緩衝体が着脱自在に設けられる非円形断面形状の中空部を有し、前記緩衝体は、非円形断面形状の前記中空部に係合するように形成される請求項３に記載の射出試験装置である。
【００２０】
請求項５の発明は、前記飛翔体保持部は、前記飛翔体を所定のロール角で保持するように形成され、前記サボーストッパーの前記貫通孔の射出方向先端側には、前記サボーから分離された前記飛翔体を、前記所定のロール角に維持しつつ前記標的に衝突させるためのガイドレールが設けられる請求項３又は４に記載の射出試験装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、非軸対称形の飛翔体を、その姿勢を維持したまま射出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態を示す射出試験装置の概略図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は真空チャンバー内の概略図である。
【図２】加速管内でのサボーの様子を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ方向矢視図である。
【図３】本発明に用いるサボーの一例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１の射出試験装置で飛翔体を射出する際の様子を示す図である。
【図５】回転防止手段の変形例を示す図である。
【図６】本発明に用いるサボーの他の例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】図６のサボーを用いた射出試験装置で飛翔体を射出する際の様子を示す図である。
【図８】従来の射出試験装置における加速管内でのサボーの様子を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視図、（ｃ）は（ａ）においてサボーが回転したときのＢ方向矢視図である。
【図９】従来の射出試験装置における加速管内でのサボーの様子を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向矢視図、（ｃ）は（ａ）においてサボーが回転したときのＣ方向矢視図である。
【図１０】従来の射出試験装置で飛翔体を射出する際の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
先ず、非軸対称姿勢の飛翔体を射出するのに好適な本発明の射出試験装置を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の本実施の形態に係る射出試験装置を示す概略図あり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は真空チャンバー内の概略図である。
【００２６】
図１に示すように、射出試験装置１は、飛翔体２を保持した中実の円筒状のサボー３を射出方向後端（図示左側）に収容し、そのサボー３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の射出方向先端（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。
【００２７】
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ケース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。
【００２８】
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の形状については、後述する。
【００２９】
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の射出方向後端には、加速エネルギー供給系８が接続される。加速エネルギー供給系８は、ガスを蓄圧するための蓄圧容器９と、蓄圧容器９にガスを供給するガスボンベ１０と、加速管４の射出方向後端に接続されるバルブ１１とからなる。
【００３０】
蓄圧容器９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。
【００３１】
バルブ１１は、例えば電磁バルブからなる。蓄圧容器９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の射出方向後端に収容されたサボー３が加速される。
【００３２】
加速エネルギー供給系８と加速管４とはフランジ部１２を介して接続される。加速管４の射出方向後端に飛翔体２を保持したサボー３を設置する際には、フランジ部１２を境に加速エネルギー供給系８と加速管４とを分離させ、加速管４の射出方向後端の飛翔体設置部１３にサボー３を設置する。そのため、加速エネルギー供給系８は、図示左右方向に移動可能にされる。
【００３３】
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の射出方向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の外側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。
【００３４】
また、加速管４の射出方向先端部にはシール部（例えば、パッキンなど）を有するシールフランジ１４が形成されている。加速管４の射出方向先端を真空チャンバー６の側壁に形成された挿入孔に挿入すると共に、シールフランジ１４を側壁にネジ止めすることにより、加速管４の射出方向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。
【００３５】
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１５が形成される。よって、加速されたサボー３は貫通孔１５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。
【００３６】
さて、本実施の形態に係る射出試験装置１は、非軸対称形の飛翔体２を用い、これを非対称姿勢でサボー３に保持させ、その姿勢を保持したまま標的５に衝突させることができるものである。
【００３７】
そのため、射出試験装置１は、図２に示すように、加速管４とサボー３に、サボー３の加速管４内での回転を防止する回転防止手段１６を備える。
【００３８】
回転防止手段１６は、加速管４の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レール１７と、サボー３の外周面に形成され回転防止用レール１７に係合する回転防止用溝１８とからなる。
【００３９】
回転防止用レール１７としては、加速管４の内周面の断面積に比べ十分小さい断面積（例えば、１〜５％程度の断面積）で必要な強度を有するレールを取り付ける。例えば、加速管４の外周に長手方向に沿って穴を形成しておき、この加速管４内に回転防止用レール１７を収容した後、加速管４の穴を介して回転防止用レール１７をネジ止めすることにより、回転防止用レール１７を一直線上に取り付けることができる。この回転防止用レール１７は加速管４の全長に亘って設けられていてもよいし、一部に亘って設けられるようにしてもよい。
【００４０】
回転防止用溝１８は、サボー３の外周を削って形成される。そのため、加工が容易である。
【００４１】
これらの回転防止手段１６により、加速管４内でサボ−３の回転が拘束され、飛翔体２を回転のない状態で射出できる。
【００４２】
また、射出試験装置１で用いるサボー３は、外周面に回転防止用溝１８が形成されると共に加速管４の内周面に嵌合する円柱状（中実の円筒状）のサボー本体１９と、サボー本体１９の射出方向先端に一体に形成され、サボーストッパー７の貫通孔１５を通過する径の中実の円筒状の飛翔体保持部２０とからなる。
【００４３】
より具体的には、図３に示すように、飛翔体保持部２０の射出方向先端側には、飛翔体２を載置するための載置部２１が形成されており、その載置部２１に飛翔体２が載置されて保持される。
【００４４】
そのため、サボー３の載置部２１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３では、飛翔体２が斜めに傾けた平板であるため、その平板を傾けた姿勢で保持できるように、載置部２１は傾斜面２２と位置決め用溝２３を有し、その位置決め用溝２３の下部には飛翔体２が滑り落ちないように支える滑り止め部２４が形成されている。位置決め用溝２３の溝幅と飛翔体２との間には０．２ｍｍ程度のクリアランスが設けられる。飛翔体２を載置する角度によっては飛翔体２の自重で落ちることがあるため、図２に示した姿勢で飛翔体２を載置部２１に載置するには、接着力のあまり強くない粘着テープなどを用いて載置を補助するようにしてもよい。
【００４５】
この飛翔体保持部２０の長さ（サボー本体１９からの突出長さ）は、飛翔体２を収める底部の深さより長く（例えば、１０〜２０ｍｍ程度に）形成される。
【００４６】
この射出試験装置１を用いた射出試験を説明する。
【００４７】
先ず、試験前に、フランジ部１２を境に加速管４と加速エネルギー供給系８とを分離させ、加速管４の射出方向後端の飛翔体設置部１３に飛翔体２を保持したサボー３を、その回転防止用溝１８が加速管４の回転防止用レール１７に係合するように収容して設置する。
【００４８】
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１０から蓄圧容器９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１１までの加速管４内が真空にされる。蓄圧容器９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１１を一気に開放して、充填された圧縮ガスにて加速管４の射出方向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９内の圧力や、真空チャンバー６内及びバルブ１１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。
【００４９】
加速管４内で加速されたサボー３は、図４に示すように、サボー本体１９が貫通孔１５の外周面に衝突すると共に飛翔体保持部２０が貫通孔１５を通過するようにしてサボーストッパー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３がサボーストッパー７に衝突した直後、サボーストッパー７に衝突したサボー本体１９は変形するが、飛翔体保持部２０はサボーストッパー７の貫通孔１５を通過しているためほとんど変形しない。サボー本体１９がサボーストッパー７に衝突した直後に飛翔体保持部２０から飛翔体２が分離される。その後、サボー本体１９の変形は飛翔体保持部２０に伝達される。よって、飛翔体２はサボー本体１９の変形が自身に伝達される前にサボー３から分離される。
【００５０】
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評価する。
【００５１】
繰り返し試験を行う場合には、真空チャンバー６内に残留したサボー３を除去し、再び加速管４と加速エネルギー供給系８とを分離させ、加速管４の射出方向後端の飛翔体設置部１３に飛翔体２を保持したサボー３を、その回転防止用溝１８が加速管４の回転防止用レール１７に係合するように収容した後、試験を行う。
【００５２】
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、加速管４とサボー３に、サボー３の加速管４内での回転を防止する回転防止手段１６を備えるため、加速管４内でサボ−３が加速管４の中心軸周りに回転しないようにされ、平板などの非軸対称形の飛翔体２であっても、意図した姿勢で標的５に衝突させることができる。
【００５３】
また、回転防止手段１６は、加速管４の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レール１７と、サボー３の外周面に形成され回転防止用レール１７に係合する回転防止用溝１８とからなるため、簡易な構造でサボー３の加速管４内での回転を防止することができる。
【００５４】
さらに、サボー３の加速管４内での回転を防止することができるので、線条痕が形成された安価な金属管を加速管４として用いることができ、また様々な形状の飛翔体２毎に加速管４を用意する必要がないため、射出試験装置１に掛かるコストを低減することができる。
【００５５】
これに加え、射出試験装置１では、サボー３は、加速管４の内周面に嵌合する円柱状のサボー本体１９と、サボー本体１９の射出方向先端に一体に形成されサボーストッパー７の貫通孔１５を通過する径の中実の円筒状の飛翔体保持部２０とからなるため、サボー３がサボーストッパー７に衝突した際の変形が飛翔体２に伝達する前に、サボー３と飛翔体２を分離でき、任意の角度に傾けた非対称姿勢の飛翔体２を、その姿勢を維持したまま射出することができる。
【００５６】
本実施の形態においては、回転防止手段１６として、回転防止用レール１７と回転防止用溝１８を１箇所に設けた場合を説明したが、これに限定されず、例えば、図５に示すように、回転防止用レール１７と回転防止用溝１８を１２０°間隔で３箇所に設けるようにしてもよい。
【００５７】
次に、ロール角を維持した状態で飛翔体を射出するのに好適な本発明の射出試験装置を説明する。
【００５８】
従来の射出試験装置を用いて、サボーに飛翔体を所定のロール角で保持させ、ロール角を維持したまま飛翔体を射出しようとすると、以下のような問題が生じる。（１）複数種類のロール角で試験を行う場合、そのロール角に対応した形状のサボー３が必要となりコスト高となる。（２）飛翔体が硬質のサボーで直接拘束されているため、サボーストッパーに衝突する際のサボーの姿勢や軌道に僅かでも傾きやずれがあるだけで、分離の際に飛翔体がその影響を受けて大きく姿勢を崩すことがしばしばある。
【００５９】
これらの課題を解決した本発明の他の実施の形態に係る射出試験装置は、上述した射出試験装置１と比べて主にサボーの構成とサボーストッパー周辺の構成が異なる。
【００６０】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、他の実施の形態に係る射出試験装置で用いるサボー３０では、飛翔体保持部３１の中空部３２内に着脱自在に緩衝体３３が設けられ、この緩衝体３３で飛翔体２が保持される。つまり、サボー３０では、飛翔体２を保持する部分が別部材で形成される。
【００６１】
飛翔体保持部３１の中空部３２は非円形断面形状に形成され、緩衝体３３はその非円形断面形状の中空部３２に隙間をほぼ生じさせずに係合するように、中空部３２と同様の非円形断面形状に形成される。これにより、中空部３２内での緩衝体３３の回転が防止される。
【００６２】
緩衝体３３は、例えば、発泡ポリスチレンや発泡スチロールなどの発泡樹脂体からなる。また、緩衝体３３としては飛翔体２を正確なロール角θでしっかりと保持できるように、適度な硬さを有するものが好ましい。
【００６３】
緩衝体３３に飛翔体２を保持させるには、緩衝体３３に任意のロール角θに応じた溝を加工し、この溝に飛翔体２を嵌め込むようにする。緩衝体３３は、発泡樹脂体を熱線や研削により加工して形成するため、任意のロール角θに対応したものを容易に、かつ安価に作製できる。
【００６４】
また、他の実施の形態に係る射出試験装置では、図７（ａ）に示すように、サボーストッパー７の貫通孔１５の射出方向先端側に、サボー３０から分離された飛翔体２を、所定のロール角θに維持しつつ標的５に衝突させるためのガイドレール３４が設けられる。
【００６５】
ガイドレール３４は、図７（ｂ）に示すように、複数本（図では６本）の丸棒３５を飛翔体２を囲むように組んで構成され、飛翔体２の弾道を拘束するものである。このように、ガイドレール３４を丸棒３５で構成することにより、ガイドレール３４と飛翔体２との接触面積を小さくすることができ、ガイドレール３４と飛翔体２との接触による加速効率の低下を防止できる。
【００６６】
なお、ガイドレール３４は複数本の丸棒３５で構成するものに限定されるものではなく、例えば、複数本の角棒で飛翔体２の弾道を拘束するようにしてもよい。この場合、角棒の角部で飛翔体２を拘束するようにするとガイドレール３４と飛翔体２との接触面積が減らせる。つまり、ガイドレール３４は、飛翔体２の加速効率を低下させないような構成であれば、どのようなものでも構わない。
【００６７】
また、ガイドレール３４の射出方向先端から標的５までの距離が短い方が衝突の直前まで飛翔体２を拘束することができるため、この距離はなるべく小さい方が好ましい。但し、ガイドレール３４の射出方向先端が標的５に近づき過ぎると、飛翔体２が衝突後にガイドレール３４に跳ね返りガイドレール３４が損傷したり、また衝突時の様子の撮影が困難になったりする虞があるため、ガイドレール３４の配置は試験環境に応じて適宜調整する必要がある。
【００６８】
サボーストッパー７とガイドレール３４との間には、サボー３０から分離された飛翔体２をガイドレール３４にガイドするガイド孔３６を有すると共に緩衝体３３を受けて緩衝体３３から飛翔体２を分離させるための緩衝体ストッパー３７が設けられる。
【００６９】
ガイド孔３６は、射出方向先端側に向けて徐々に縮径するように形成され、飛翔体２の分離時にその姿勢に多少の傾きがある場合でも、飛翔体２をガイドレール３４にガイドするように構成される。また、緩衝体３３を受けて緩衝体３３から飛翔体２を分離させるために、ガイド孔３６の射出方向後端側の径は、サボー３０の緩衝体３３の外径よりも小さくかつ飛翔体２のよりも大きく形成される。
【００７０】
他の実施の形態に係る射出試験装置を用いた射出試験では、図７（ａ）に示すように、加速管２で加速されたサボー３０がサボーストッパー７に衝突すると、飛翔体保持部３１の中空部３２から緩衝体３３が飛翔体２と共に分離される。このようにサボー３０がサボーストッパー７に衝突した際に、飛翔体２が緩衝体３３と一体となって射出されるため、飛翔体２はサボー３０衝突時にサボー３０の僅かな姿勢や軸のずれによる作用を受けにくい。
【００７１】
その後、緩衝体ストッパー３７により緩衝体３３から飛翔体２が分離される。このとき、緩衝体３３が緩衝体ストッパー３７によりせん断され、飛翔体２と共に多少飛行してきても、密度が極めて小さいため、飛翔体２の射出には影響はほとんどない。
【００７２】
分離された飛翔体２は、緩衝体ストッパー３７のガイド孔３６を通じてガイドレール３４にガイドされ、ガイドレール３４で周囲を拘束されつつ飛行する。この拘束によってガイドレール３４の脱出後も飛翔体２のロール角θが維持され、この状態のまま標的５に衝突する。
【００７３】
複数種類のロール角θで試験を行う場合には、飛翔体２を任意のロール角θで緩衝体３３に保持させると共に、そのロール角θに適合するようにガイドレール３４を回転させて、飛翔体２を射出して試験を行う。
【００７４】
このように、他の実施の形態に係る射出試験装置では、飛翔体２が緩衝体３３に保持されているため、サボー３０がサボーストッパー７に衝突するときの衝突姿勢や軸のずれによる作用を受けにくく、また、飛翔体２が標的５に衝突する直前までガイドレール３４で拘束されるため、所定のロール角θを維持したまま飛翔体２を射出することができる。つまり、他の実施の形態に係る射出試験装置によれば、飛翔体２を意図した姿勢で標的５に衝突させることができ、正確な射出試験を行うことができる。
【００７５】
また、サボー３０の飛翔体２を保持する部分が別部材で形成されているため、容易かつ安価に作製できる緩衝体３３以外の部分の形状を共通化でき、サボー３０の加工コストを下げることができる。
【符号の説明】
【００７６】
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
１６ 回転防止手段
１７ 回転防止用レール
１８ 回転防止用溝
【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。例えば、ジェットエンジンのファンケースには、十分な耐衝撃性評価が必要である。ファンケースの設計においては、ＦＡＡ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ：連邦航空局）の規定により、異物衝突等を受けたファンブレードが万が一破断し飛散した場合でも、ファンケース内で被害を抑え込む性能を保持することが求められており、新しいエンジン開発の最終段階には、運転中の実機のファンブレード根元を爆薬で故意に破断させる試験を行う。実機による評価の前には、小規模な衝撃試験によりファンケース材料の強度評価を行うが、そこではファンケース材料に打ち込む飛翔体としてファンブレードの形状に近い平板状の飛翔体を用いることが多い。
【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】
サボーの加工性を考慮してその形状を円筒（中実の円筒状）とし、円形断面の加速管を用いると経済的である。
【０００６】
しかし、図８（ａ），（ｂ）に示すように、平板などの非軸対称形の飛翔体５０を用いる場合、円形断面の加速管５１では、図８（ｃ）に示すように、加速管５１内でサボー５２が回転してしまうことがあり、飛翔体５０を意図した姿勢で標的に衝突させることは困難である。特に、加速管５１として安価な金属管を用いる場合、その内周面に金属管の製造に伴って形成された線条痕により、サボー５２の回転を助長させてしまう虞がある。
【０００７】
また、ファンケースの材料が異方性を持つものであれば、衝突した平板状の飛翔体のロール角（弾道軸回りの傾き）により、材料強度に差が生じるため、任意のロール角を維持した状態で射出することができる射出技術が必要である。
【０００８】
しかし、図９に示すように、飛翔体５０を所定のロール角（図９（ｂ）、（ｃ）ではロール角０°）で射出する場合にも、同様にサボー５２が回転し、初期のロール角で標的に衝突させることができない場合がある。
【０００９】
そこで、非軸対称形の飛翔体５０を回転させることなく標的に衝突させる最も簡単な方法として、飛翔体５０の断面形状に合わせた断面を有する加速管を用いて飛翔体５０を射出する方法が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−８９２６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７１２１６号公報
【特許文献３】特開２００４−７７３２３号公報
【特許文献４】特開平３−２３３３００号公報
【特許文献５】特開平６−３２３９５１号公報
【特許文献６】特開平６−１１２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、断面寸法の異なる非軸対称形の飛翔体５０を回転させることなく射出するには、それらの寸法に適合した加速管が必要となり、汎用性がないという問題がある。
【００１２】
また、飛翔体５０の断面形状に合わせた断面を有する加速管を用いて飛翔体５０を直接射出するようにしたとしても、非対称姿勢の飛翔体（例えば、非軸対称形の飛翔体５０を弾道軸と垂直な面に対して任意に傾けたもの）を、その姿勢を維持したまま射出することはできず、サボーを用いた場合に比べて加速効率が悪い。
【００１３】
このような、非対称姿勢の飛翔体の射出には、図１０に示すように、飛翔体５０を所定の角度に傾けた状態で保持できるサボー６０を用い、その前方部の周囲をサボーストッパー６１と呼ばれる貫通孔６２の空いた板（貫通孔６２は飛翔体５０が通過できる大きさ）に衝突させて、飛翔体５０とサボー６０を分離させ、飛翔体５０を標的６３に衝突させていた。
【００１４】
しかし、サボー６０と飛翔体５０を分離する際に、サボー６０前方部の周囲をサボーストッパー６１に衝突させるため、飛翔体５０がサボー６０を離れる際に衝突時のサボー６０の変形の影響を受け姿勢を崩してしまう問題がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、非軸対称形の飛翔体を、その姿勢を維持したまま射出することが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】
【００１６】
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、飛翔体を保持した円筒状のサボーを射出方向後端に収容し、該サボー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、該加速管の射出方向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、前記加速管の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レールと、前記サボーの外周面に形成され前記回転防止用レールに係合する回転防止用溝とからなり、前記サボーの前記加速管内での回転を防止する回転防止手段を備える射出試験装置である。
【００１７】
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を通過させる貫通孔を有し、前記サボーは、前記加速管の内周面に嵌合すると共に外周面に前記回転防止用レールに係合する前記回転防止用溝を有する円柱状のサボー本体と、該サボー本体の射出方向先端に一体に形成され前記サボーストッパーの前記貫通孔を通過する径の円筒状の飛翔体保持部とからなる請求項１に記載の射出試験装置である。
【００１８】
請求項３の発明は、前記飛翔体保持部には着脱自在に緩衝体が設けられ、該緩衝体には前記飛翔体が保持される請求項２に記載の射出試験装置である。
【００１９】
請求項４の発明は、前記飛翔体保持部は、前記緩衝体が着脱自在に設けられる非円形断面形状の中空部を有し、前記緩衝体は、非円形断面形状の前記中空部に係合するように形成される請求項３に記載の射出試験装置である。
【００２０】
請求項５の発明は、前記飛翔体保持部は、前記飛翔体を所定のロール角で保持するように形成され、前記サボーストッパーの前記貫通孔の射出方向先端側には、前記サボーから分離された前記飛翔体を、前記所定のロール角に維持しつつ前記標的に衝突させるためのガイドレールが設けられる請求項３又は４に記載の射出試験装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、非軸対称形の飛翔体を、その姿勢を維持したまま射出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態を示す射出試験装置の概略図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は真空チャンバー内の概略図である。
【図２】加速管内でのサボーの様子を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ方向矢視図である。
【図３】本発明に用いるサボーの一例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１の射出試験装置で飛翔体を射出する際の様子を示す図である。
【図５】回転防止手段の変形例を示す図である。
【図６】本発明に用いるサボーの他の例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】図６のサボーを用いた射出試験装置で飛翔体を射出する際の様子を示す図である。
【図８】従来の射出試験装置における加速管内でのサボーの様子を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視図、（ｃ）は（ａ）においてサボーが回転したときのＢ方向矢視図である。
【図９】従来の射出試験装置における加速管内でのサボーの様子を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向矢視図、（ｃ）は（ａ）においてサボーが回転したときのＣ方向矢視図である。
【図１０】従来の射出試験装置で飛翔体を射出する際の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
先ず、非軸対称姿勢の飛翔体を射出するのに好適な本発明の射出試験装置を説明する。
【００２５】
図１は、本発明の本実施の形態に係る射出試験装置を示す概略図あり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は真空チャンバー内の概略図である。
【００２６】
図１に示すように、射出試験装置１は、飛翔体２を保持した中実の円筒状のサボー３を射出方向後端（図示左側）に収容し、そのサボー３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の射出方向先端（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。
【００２７】
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ケース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。
【００２８】
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の形状については、後述する。
【００２９】
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の射出方向後端には、加速エネルギー供給系８が接続される。加速エネルギー供給系８は、ガスを蓄圧するための蓄圧容器９と、蓄圧容器９にガスを供給するガスボンベ１０と、加速管４の射出方向後端に接続されるバルブ１１とからなる。
【００３０】
蓄圧容器９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。
【００３１】
バルブ１１は、例えば電磁バルブからなる。蓄圧容器９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の射出方向後端に収容されたサボー３が加速される。
【００３２】
加速エネルギー供給系８と加速管４とはフランジ部１２を介して接続される。加速管４の射出方向後端に飛翔体２を保持したサボー３を設置する際には、フランジ部１２を境に加速エネルギー供給系８と加速管４とを分離させ、加速管４の射出方向後端の飛翔体設置部１３にサボー３を設置する。そのため、加速エネルギー供給系８は、図示左右方向に移動可能にされる。
【００３３】
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の射出方向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の外側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。
【００３４】
また、加速管４の射出方向先端部にはシール部（例えば、パッキンなど）を有するシールフランジ１４が形成されている。加速管４の射出方向先端を真空チャンバー６の側壁に形成された挿入孔に挿入すると共に、シールフランジ１４を側壁にネジ止めすることにより、加速管４の射出方向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。
【００３５】
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１５が形成される。よって、加速されたサボー３は貫通孔１５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。
【００３６】
さて、本実施の形態に係る射出試験装置１は、非軸対称形の飛翔体２を用い、これを非対称姿勢でサボー３に保持させ、その姿勢を保持したまま標的５に衝突させることができるものである。
【００３７】
そのため、射出試験装置１は、図２に示すように、加速管４とサボー３に、サボー３の加速管４内での回転を防止する回転防止手段１６を備える。
【００３８】
回転防止手段１６は、加速管４の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レール１７と、サボー３の外周面に形成され回転防止用レール１７に係合する回転防止用溝１８とからなる。
【００３９】
回転防止用レール１７としては、加速管４の内周面の断面積に比べ十分小さい断面積（例えば、１〜５％程度の断面積）で必要な強度を有するレールを取り付ける。例えば、加速管４の外周に長手方向に沿って穴を形成しておき、この加速管４内に回転防止用レール１７を収容した後、加速管４の穴を介して回転防止用レール１７をネジ止めすることにより、回転防止用レール１７を一直線上に取り付けることができる。この回転防止用レール１７は加速管４の全長に亘って設けられていてもよいし、一部に亘って設けられるようにしてもよい。
【００４０】
回転防止用溝１８は、サボー３の外周を削って形成される。そのため、加工が容易である。
【００４１】
これらの回転防止手段１６により、加速管４内でサボ−３の回転が拘束され、飛翔体２を回転のない状態で射出できる。
【００４２】
また、射出試験装置１で用いるサボー３は、外周面に回転防止用溝１８が形成されると共に加速管４の内周面に嵌合する円柱状（中実の円筒状）のサボー本体１９と、サボー本体１９の射出方向先端に一体に形成され、サボーストッパー７の貫通孔１５を通過する径の中実の円筒状の飛翔体保持部２０とからなる。
【００４３】
より具体的には、図３に示すように、飛翔体保持部２０の射出方向先端側には、飛翔体２を載置するための載置部２１が形成されており、その載置部２１に飛翔体２が載置されて保持される。
【００４４】
そのため、サボー３の載置部２１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３では、飛翔体２が斜めに傾けた平板であるため、その平板を傾けた姿勢で保持できるように、載置部２１は傾斜面２２と位置決め用溝２３を有し、その位置決め用溝２３の下部には飛翔体２が滑り落ちないように支える滑り止め部２４が形成されている。位置決め用溝２３の溝幅と飛翔体２との間には０．２ｍｍ程度のクリアランスが設けられる。飛翔体２を載置する角度によっては飛翔体２の自重で落ちることがあるため、図２に示した姿勢で飛翔体２を載置部２１に載置するには、接着力のあまり強くない粘着テープなどを用いて載置を補助するようにしてもよい。
【００４５】
この飛翔体保持部２０の長さ（サボー本体１９からの突出長さ）は、飛翔体２を収める底部の深さより長く（例えば、１０〜２０ｍｍ程度に）形成される。
【００４６】
この射出試験装置１を用いた射出試験を説明する。
【００４７】
先ず、試験前に、フランジ部１２を境に加速管４と加速エネルギー供給系８とを分離させ、加速管４の射出方向後端の飛翔体設置部１３に飛翔体２を保持したサボー３を、その回転防止用溝１８が加速管４の回転防止用レール１７に係合するように収容して設置する。
【００４８】
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１０から蓄圧容器９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１１までの加速管４内が真空にされる。蓄圧容器９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１１を一気に開放して、充填された圧縮ガスにて加速管４の射出方向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９内の圧力や、真空チャンバー６内及びバルブ１１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。
【００４９】
加速管４内で加速されたサボー３は、図４に示すように、サボー本体１９が貫通孔１５の外周面に衝突すると共に飛翔体保持部２０が貫通孔１５を通過するようにしてサボーストッパー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３がサボーストッパー７に衝突した直後、サボーストッパー７に衝突したサボー本体１９は変形するが、飛翔体保持部２０はサボーストッパー７の貫通孔１５を通過しているためほとんど変形しない。サボー本体１９がサボーストッパー７に衝突した直後に飛翔体保持部２０から飛翔体２が分離される。その後、サボー本体１９の変形は飛翔体保持部２０に伝達される。よって、飛翔体２はサボー本体１９の変形が自身に伝達される前にサボー３から分離される。
【００５０】
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評価する。
【００５１】
繰り返し試験を行う場合には、真空チャンバー６内に残留したサボー３を除去し、再び加速管４と加速エネルギー供給系８とを分離させ、加速管４の射出方向後端の飛翔体設置部１３に飛翔体２を保持したサボー３を、その回転防止用溝１８が加速管４の回転防止用レール１７に係合するように収容した後、試験を行う。
【００５２】
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、加速管４とサボー３に、サボー３の加速管４内での回転を防止する回転防止手段１６を備えるため、加速管４内でサボ−３が加速管４の中心軸周りに回転しないようにされ、平板などの非軸対称形の飛翔体２であっても、意図した姿勢で標的５に衝突させることができる。
【００５３】
また、回転防止手段１６は、加速管４の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レール１７と、サボー３の外周面に形成され回転防止用レール１７に係合する回転防止用溝１８とからなるため、簡易な構造でサボー３の加速管４内での回転を防止することができる。
【００５４】
さらに、サボー３の加速管４内での回転を防止することができるので、線条痕が形成された安価な金属管を加速管４として用いることができ、また様々な形状の飛翔体２毎に加速管４を用意する必要がないため、射出試験装置１に掛かるコストを低減することができる。
【００５５】
これに加え、射出試験装置１では、サボー３は、加速管４の内周面に嵌合する円柱状のサボー本体１９と、サボー本体１９の射出方向先端に一体に形成されサボーストッパー７の貫通孔１５を通過する径の中実の円筒状の飛翔体保持部２０とからなるため、サボー３がサボーストッパー７に衝突した際の変形が飛翔体２に伝達する前に、サボー３と飛翔体２を分離でき、任意の角度に傾けた非対称姿勢の飛翔体２を、その姿勢を維持したまま射出することができる。
【００５６】
本実施の形態においては、回転防止手段１６として、回転防止用レール１７と回転防止用溝１８を１箇所に設けた場合を説明したが、これに限定されず、例えば、図５に示すように、回転防止用レール１７と回転防止用溝１８を１２０°間隔で３箇所に設けるようにしてもよい。
【００５７】
次に、ロール角を維持した状態で飛翔体を射出するのに好適な本発明の射出試験装置を説明する。
【００５８】
従来の射出試験装置を用いて、サボーに飛翔体を所定のロール角で保持させ、ロール角を維持したまま飛翔体を射出しようとすると、以下のような問題が生じる。（１）複数種類のロール角で試験を行う場合、そのロール角に対応した形状のサボー３が必要となりコスト高となる。（２）飛翔体が硬質のサボーで直接拘束されているため、サボーストッパーに衝突する際のサボーの姿勢や軌道に僅かでも傾きやずれがあるだけで、分離の際に飛翔体がその影響を受けて大きく姿勢を崩すことがしばしばある。
【００５９】
これらの課題を解決した本発明の他の実施の形態に係る射出試験装置は、上述した射出試験装置１と比べて主にサボーの構成とサボーストッパー周辺の構成が異なる。
【００６０】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、他の実施の形態に係る射出試験装置で用いるサボー３０では、飛翔体保持部３１の中空部３２内に着脱自在に緩衝体３３が設けられ、この緩衝体３３で飛翔体２が保持される。つまり、サボー３０では、飛翔体２を保持する部分が別部材で形成される。
【００６１】
飛翔体保持部３１の中空部３２は非円形断面形状に形成され、緩衝体３３はその非円形断面形状の中空部３２に隙間をほぼ生じさせずに係合するように、中空部３２と同様の非円形断面形状に形成される。これにより、中空部３２内での緩衝体３３の回転が防止される。
【００６２】
緩衝体３３は、例えば、発泡ポリスチレンや発泡スチロールなどの発泡樹脂体からなる。また、緩衝体３３としては飛翔体２を正確なロール角θでしっかりと保持できるように、適度な硬さを有するものが好ましい。
【００６３】
緩衝体３３に飛翔体２を保持させるには、緩衝体３３に任意のロール角θに応じた溝を加工し、この溝に飛翔体２を嵌め込むようにする。緩衝体３３は、発泡樹脂体を熱線や研削により加工して形成するため、任意のロール角θに対応したものを容易に、かつ安価に作製できる。
【００６４】
また、他の実施の形態に係る射出試験装置では、図７（ａ）に示すように、サボーストッパー７の貫通孔１５の射出方向先端側に、サボー３０から分離された飛翔体２を、所定のロール角θに維持しつつ標的５に衝突させるためのガイドレール３４が設けられる。
【００６５】
ガイドレール３４は、図７（ｂ）に示すように、複数本（図では６本）の丸棒３５を飛翔体２を囲むように組んで構成され、飛翔体２の弾道を拘束するものである。このように、ガイドレール３４を丸棒３５で構成することにより、ガイドレール３４と飛翔体２との接触面積を小さくすることができ、ガイドレール３４と飛翔体２との接触による加速効率の低下を防止できる。
【００６６】
なお、ガイドレール３４は複数本の丸棒３５で構成するものに限定されるものではなく、例えば、複数本の角棒で飛翔体２の弾道を拘束するようにしてもよい。この場合、角棒の角部で飛翔体２を拘束するようにするとガイドレール３４と飛翔体２との接触面積が減らせる。つまり、ガイドレール３４は、飛翔体２の加速効率を低下させないような構成であれば、どのようなものでも構わない。
【００６７】
また、ガイドレール３４の射出方向先端から標的５までの距離が短い方が衝突の直前まで飛翔体２を拘束することができるため、この距離はなるべく小さい方が好ましい。但し、ガイドレール３４の射出方向先端が標的５に近づき過ぎると、飛翔体２が衝突後にガイドレール３４に跳ね返りガイドレール３４が損傷したり、また衝突時の様子の撮影が困難になったりする虞があるため、ガイドレール３４の配置は試験環境に応じて適宜調整する必要がある。
【００６８】
サボーストッパー７とガイドレール３４との間には、サボー３０から分離された飛翔体２をガイドレール３４にガイドするガイド孔３６を有すると共に緩衝体３３を受けて緩衝体３３から飛翔体２を分離させるための緩衝体ストッパー３７が設けられる。
【００６９】
ガイド孔３６は、射出方向先端側に向けて徐々に縮径するように形成され、飛翔体２の分離時にその姿勢に多少の傾きがある場合でも、飛翔体２をガイドレール３４にガイドするように構成される。また、緩衝体３３を受けて緩衝体３３から飛翔体２を分離させるために、ガイド孔３６の射出方向後端側の径は、サボー３０の緩衝体３３の外径よりも小さくかつ飛翔体２のよりも大きく形成される。
【００７０】
他の実施の形態に係る射出試験装置を用いた射出試験では、図７（ａ）に示すように、加速管２で加速されたサボー３０がサボーストッパー７に衝突すると、飛翔体保持部３１の中空部３２から緩衝体３３が飛翔体２と共に分離される。このようにサボー３０がサボーストッパー７に衝突した際に、飛翔体２が緩衝体３３と一体となって射出されるため、飛翔体２はサボー３０衝突時にサボー３０の僅かな姿勢や軸のずれによる作用を受けにくい。
【００７１】
その後、緩衝体ストッパー３７により緩衝体３３から飛翔体２が分離される。このとき、緩衝体３３が緩衝体ストッパー３７によりせん断され、飛翔体２と共に多少飛行してきても、密度が極めて小さいため、飛翔体２の射出には影響はほとんどない。
【００７２】
分離された飛翔体２は、緩衝体ストッパー３７のガイド孔３６を通じてガイドレール３４にガイドされ、ガイドレール３４で周囲を拘束されつつ飛行する。この拘束によってガイドレール３４の脱出後も飛翔体２のロール角θが維持され、この状態のまま標的５に衝突する。
【００７３】
複数種類のロール角θで試験を行う場合には、飛翔体２を任意のロール角θで緩衝体３３に保持させると共に、そのロール角θに適合するようにガイドレール３４を回転させて、飛翔体２を射出して試験を行う。
【００７４】
このように、他の実施の形態に係る射出試験装置では、飛翔体２が緩衝体３３に保持されているため、サボー３０がサボーストッパー７に衝突するときの衝突姿勢や軸のずれによる作用を受けにくく、また、飛翔体２が標的５に衝突する直前までガイドレール３４で拘束されるため、所定のロール角θを維持したまま飛翔体２を射出することができる。つまり、他の実施の形態に係る射出試験装置によれば、飛翔体２を意図した姿勢で標的５に衝突させることができ、正確な射出試験を行うことができる。
【００７５】
また、サボー３０の飛翔体２を保持する部分が別部材で形成されているため、容易かつ安価に作製できる緩衝体３３以外の部分の形状を共通化でき、サボー３０の加工コストを下げることができる。
【符号の説明】
【００７６】
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
１６ 回転防止手段
１７ 回転防止用レール
１８ 回転防止用溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体を保持した円筒状のサボーを射出方向後端に収容し、該サボー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、該加速管の射出方向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、
前記加速管の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レールと、前記サボーの外周面に形成され前記回転防止用レールに係合する回転防止用溝とからなり、前記サボーの前記加速管内での回転を防止する回転防止手段を備える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を通過させる貫通孔を有し、
前記サボーは、前記加速管の内周面に嵌合すると共に外周面に前記回転防止用レールに係合する前記回転防止用溝を有する円柱状のサボー本体と、該サボー本体の射出方向先端に一体に形成され前記サボーストッパーの前記貫通孔を通過する径の円筒状の飛翔体保持部とからなる請求項１に記載の射出試験装置。
【請求項３】
前記飛翔体保持部には着脱自在に緩衝体が設けられ、該緩衝体には前記飛翔体が保持される請求項２に記載の射出試験装置。
【請求項４】
前記飛翔体保持部は、前記緩衝体が着脱自在に設けられる非円形断面形状の中空部を有し、
前記緩衝体は、非円形断面形状の前記中空部に係合するように形成される請求項３に記載の射出試験装置。
【請求項５】
前記飛翔体保持部は、前記飛翔体を所定のロール角で保持するように形成され、
前記サボーストッパーの前記貫通孔の射出方向先端側には、前記サボーから分離された前記飛翔体を、前記所定のロール角に維持しつつ前記標的に衝突させるためのガイドレールが設けられる請求項３又は４に記載の射出試験装置。
【請求項１】
飛翔体を保持した円筒状のサボーを射出方向後端に収容し、該サボー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、該加速管の射出方向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、
前記加速管の内周面の長手方向に沿って設けられた回転防止用レールと、前記サボーの外周面に形成され前記回転防止用レールに係合する回転防止用溝とからなり、前記サボーの前記加速管内での回転を防止する回転防止手段を備える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を通過させる貫通孔を有し、
前記サボーは、前記加速管の内周面に嵌合すると共に外周面に前記回転防止用レールに係合する前記回転防止用溝を有する円柱状のサボー本体と、該サボー本体の射出方向先端に一体に形成され前記サボーストッパーの前記貫通孔を通過する径の円筒状の飛翔体保持部とからなる請求項１に記載の射出試験装置。
【請求項３】
前記飛翔体保持部には着脱自在に緩衝体が設けられ、該緩衝体には前記飛翔体が保持される請求項２に記載の射出試験装置。
【請求項４】
前記飛翔体保持部は、前記緩衝体が着脱自在に設けられる非円形断面形状の中空部を有し、
前記緩衝体は、非円形断面形状の前記中空部に係合するように形成される請求項３に記載の射出試験装置。
【請求項５】
前記飛翔体保持部は、前記飛翔体を所定のロール角で保持するように形成され、
前記サボーストッパーの前記貫通孔の射出方向先端側には、前記サボーから分離された前記飛翔体を、前記所定のロール角に維持しつつ前記標的に衝突させるためのガイドレールが設けられる請求項３又は４に記載の射出試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−６４６７０（Ｐ２０１１−６４６７０Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９８７（Ｐ２０１０−２３９８７）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]