JPH0221511B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は噴霧吹き付け工程により水面上におけ
る船舶模型テストに適せる氷層（模型氷）及びこ
の氷層を製作するための方法に係る。

普通の天然氷はその有する力が余りにも大きい
のでミニチユア船舶模型テストに適していない。
このため氷模型テストに大きな問題がともなつて
おり、従つて模型テスト氷が寸法効果により定め
られる要求により良く合致するよう氷の特徴を変
えるべくさまざまな試みがなされている。模型氷
の特徴を改良する試みは製氷工程に塩水を使用し
たり氷結すべき水に他の特性変化添加剤を追加す
ることにより行われている。これから発展したも
う一つの方法は、噴霧吹き付け作用により薄い氷
面の被覆を作りその後その下方に問題の溶液の自
然氷結により一段と弱い層を作る方法である。
又、各種の熱処理いわゆる焼きもどしが使用され
ている。これらはコストならびに製氷時間を本質
上増加する効果をもつている。完全に異なつた材
料例えばワツクスも又模型氷として使用されてい
る。しかしながら、どの方法も満足すべきもので
はなかつた。これは所要の材料特性が得られない
ためである。更に、既知の方法は普通高くつきエ
ネルギ消費をともないもしくは緩まんなものであ
る。

特開昭49−34640号公報が開示している氷層の
製作方法は、プールに入つている塩分を含んだ溶
液の表面に周囲から低沸点液化ガスをスプレイす
ることによつて氷の薄板を形成するものである。
この方法においては、プールの水面から熱を吸収
することによつて氷が形成されている。このよう
にして形成された氷層は船舶模型氷テストに最適
のものとはならないのであつて、その理由は、か
ようにして作られた氷層の弾性係数及び曲げ強度
は船舶模型氷テストのために適切なものではな
く、それは氷層のほとんどが結晶体で構成された
ものとなつてしまうからである。本発明において
は、かように氷層のほとんどが、船舶模型氷テス
トに適しない、結晶体で構成されてしまうのを阻
止することを意図している。

本発明の一つの目的は氷模型テストに好適な氷
を比較的低いコストならびに比較的迅速に達成す
る方法の提供にある。本発明の特徴は、空気中で
氷結しつつある水滴を水面上に噴霧状に吹付ける
ことにより氷層を達成しかつこの工程が全体もし
くはほゞ全体の所望の氷層厚みが得られるまで続
行される点にある。「水面」なる用語はこの場合
薄い氷で部分的もしくはすつかり覆われた時液状
の水面又は水面を意味する。本発明による模型氷
製作工程は、極端に薄い氷層が形成されるよう水
が最初に自然に氷結できるものとするとこれをス
ピードアツプすることができその厚みは好適には
約0.5mmから1.0mmとできるだけ小さくなければな
らないことが判つている。より厚い頭初の氷層は
形成される模型氷の特徴に対しこれを減少する効
果を有している。

本発明による方法を実施した場合、水滴はそこ
におかれかつ噴霧吹き付け工程により作り出され
た水面又は雪の半解けの層に達した時既に氷粒又
は雪粉に変つている。それ以上氷の厚みが増加す
るのは単に噴霧作用によるものであり、これが余
分のエネルギが不要とされる理由である。この方
法は比較的迅速であり、所望の氷層を数時間で達
成することができる。形成された氷は既知のいち
ぢるしく高価につく方法により達成される最良の
模型氷と少くとも同様の特徴と有している。特
に、弾性率や曲げ強度、もろさ、均一品質ならび
に剪断強度は他の使用せる模型氷材料のそれに比
較して模型テストには明かにより好適である。

いわゆるスノーキヤノン（snow cannons）と
して知られているもの又はそれに相当する装置を
本発明の半形成工程に有利に使用できる。普通ス
ノーキヤノンの作動においては、水と加圧空気の
混合体を噴射せしめ加圧空気の急速な膨張は温度
を下げるので少くとも部分的に氷結が発生する。
もし周囲温度が十分低いと、空気中で氷結しつゝ
ある水滴の噴射実施が加圧空気なしの普通の水の
使用により可能である。水滴飛走通路は水面に達
する前に必ず氷結する時間が与えられるようこれ
を十分長くせねばならぬ。すなわち、水面に達す
る前に噴霧された水は氷結しなければならないの
であつて、かような氷結された水滴が水面に達す
ると、この氷結された水滴は水によつて湿らさ
れ、それまでに形成されている氷層を通つて氷層
中に侵入する。このことによつて、結晶体で成る
自然の氷よりも軟かい多孔性のスラリー状の氷層
が形成されるのであり、かような氷層は船舶模型
氷テストのために極めて好適なものなのである。
最小の飛走路は勿論外部温度および水滴サイズい
かんによるものである。少くとも１ｍの飛走路と
約0.1mmから1.0mmの水滴サイズが推せんされる。

塩水のみならず淡水を噴射に使用できる。製氷
工程に用いる水に小量パーセントの塩分が含まれ
た場合、普通最良の結果が達成される。好適な水
の塩度は0.5％から３％である。又、他の成分を
水に加えて所要の模型氷特性を得ることもでき
る。適宜添加剤は例えばカルバミド、アルコール
又は砂糖である。周囲温度は好適には−５℃から
−15℃で良い。勿論、これ以下でも良いが、この
温度は本発明の方法により製作される模型氷の特
性には本質的に影響を与えるものではない。低温
範囲ではもつと多くの水を氷結することができそ
れにより噴霧装置の氷結能力が増大し噴射時間を
短縮することができる。

氷の構造を噴射で形成したできるだけ純粋な雪
の半解け氷のように保つような氷の特徴にするこ
とが肝要である。雪どけ氷の最後の硬化中に発生
する下方への氷生長はこれを防止せねばならぬ。
これは例えば氷の下方の水を流すことにより実施
できる。噴射工程により作られた雪半解け氷の最
終硬化は周囲温度を十分低く保つことにより達成
される。これは主として氷上方の空気の温度を意
味する。この温度は少くとも１時間好適には明か
にもつと長い時間にわたり−５℃又はそれ以下の
レベルに保つ。

本発明による方法の実施例として、−12℃の温
度の模型テスト実験で３時間で約140m²の大きさ
の模型テスト水槽の全表面にわたり30mm厚みの氷
層が作られた。模型テスト水槽に横方向に達する
噴射ノズルの単列又は数列のものを噴霧工程に使
用できる。この列は水槽内を長手方向に移動する
装置によるなどして水槽の長手方向に前後に動か
される。この種の装置は通常模型テストに必要な
ものであり従つて普通の実験所で入手可能であ
る。所望の層の厚みが少くとも本質的に達成され
るまで噴霧作業を続ける。噴射ノズルの本数を増
やすことにより氷のより急速な形成を達成するこ
とができる。前後に回る噴射ノズルを備えテスト
水槽中に長手方向に配置せる噴射管を使用するこ
ともできる。

本発明の方法により製作された模型氷の特質の
一例として、厚み30mmの半解け雪氷の弾性係数は
15から20MPaで曲げ強度は20から30KPaである。
垂直方向では粉砕に対する模型氷の抵抗は約
35KPaで水平の氷方向では約30KPaである。こ
れに対応する剪断強度値は約25KPaおよび
20KPaである。氷の特質は又量や添加成分パー
セントおよび氷結温度もしくは噴射後の硬化時間
を変えることにより得ることができる。

又、本発明は上記に提供した方法の応用により
作り出した模型氷ならびに模型テストにおけるそ
の使用に係る。破かい時、本発明による模型氷は
大抵の模型氷材より一段と小さな破片を形成す
る。又、その他多くの点で本発明の模型氷は非常
に有利な特質を有している。例えば、かかる氷原
の曲がりはより大きな弾性率により氷結する普通
の塩水により作り出される氷原の曲がりはより小
さい。

本発明は上述の実施例に限られることなく付属
の特許請求の範囲内で若干の変更が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 船舶模型氷テストに適する物理的特性を有す
   る氷層を形成して、水面上に船舶模型氷テストの
   ための氷の層を製作する方法であつて、 (a) 水面の上方に低温雰囲気を作り出す段階と、 (b) 噴霧によつて形成された水滴が前記低温雰囲
   気中で氷結するように、水面の上方の該低温雰
   囲気中に水を噴霧状に吹き付ける段階と、 (c) 氷結噴霧を水面上に導いて、氷結された水滴
   が水面上に止まり水面上に氷を形成するように
   する段階と、 (d) 氷層が全体的にほぼ所望の厚さになるまで水
   の噴霧状吹き付けを続ける段階と、 を有することを特徴とする氷層の製作方法。 ２ 前記(a)段階で作される雰囲気の温度が噴霧さ
   れた水の氷結温度よりも低い、特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 前記(b)段階の前に自然氷結によつて水面上に
   極端に薄い氷層を形成する、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ 噴霧された水滴の飛行する長さが少くとも１
   ｍである、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 前記(b)段階において噴霧される水は塩水であ
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 前記(b)段階で噴霧される塩水の塩度が0.5％
   から３％までの範囲にある、特許請求の範囲第５
   項記載の方法。 ７ 前記(a)，(b)，(c)及び(d)段階で作られた氷層
   が、 (e) 前記雰囲気を少くとも１時間の間最高−５℃
   に保持する段階によつて、硬化される、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ８ 前記雰囲気を最高−５℃に保持する時間が少
   くとも２時間である、特許請求の範囲第７項記載
   の方法。 ９ 前記(a)，(b)，(c)及び(d)段階によつて作られた
   氷層を硬化させ且つ氷の下方の水をかき乱すこと
   によつて氷層の下方への更なる成長を阻止する、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 前記(b)段階が、圧縮ガスの膨張により水の
   噴霧の冷却をもたらすことによつて行われる、特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 １１ 前記ガスが空気である、特許請求の範囲第
   １０項記載の方法。 １２ 前記(b)段階が、噴霧吹き付け装置を使用し
   て水を噴霧し且つ圧縮ガスを膨張させて水の噴霧
   の冷却をもたらすことによつて行われる、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 １３ 前記噴霧吹き付け装置を通して前記圧縮ガ
   スを吹き出して膨張させることによつて前記冷却
   が行われる、特許請求の範囲第１２項記載の方
   法。 １４ 前記ガスが空気である、特許請求の範囲第
   １２項記載の方法。 １５ 船舶模型氷テストに適した物理的特性を有
   する氷層であつて、この氷層は低温雰囲気の下方
   の水面上に製作されたものであり、この製作方法
   は、水面上の前記雰囲気中に水を噴霧することに
   よつて前記物理的特性をもたらすものであつて、
   前記噴霧によつて形成された水滴は前記雰囲気中
   において氷結して水面へ降りて氷を形成するよう
   にされ、氷層の厚さが全体的にほぼ所望の厚さと
   なるまで水の噴霧が続けられることを含むもので
   ある、氷層。