JPH0328841A - シュリーレン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 この発明は，エンジン及び飛行体等の風洞実験を行なう
際．衝撃波の形成等を観測．撮影するために用いられる
シュリーレン装置に関する。

（従来の技術） まず．従来のシュリーレン装置について第３図を参照し
て説明する。

真空状態に保持された計７１１１胴体１１にはノズル１
２及びディフユーザ１３が備えられ．計測胴体】１の側
面にはそれぞれ第４図に示すように円形の第１及び第２
の観測窓１４及び１５が互いに対向して形成されている
。

第１の観測窓１４側には，図示のように，第１の固定型
反射鏡１６，第１の固定型凹面鏡１７が順次配置され，
第１の固定型凹面鏡１７に対向して先Ｒ１８が配置され
ている。同様にして，第２の観測窓１５には，第２の固
定型反射鏡１９，第２の固定型凹面！２０が順次配置さ
れ，第２の固定型凹面鏡２０に対向して絞り機構を有す
るナイフエツジ２１を介して受光器２２が配置されてい
る。そして，上記の光学系によってシュリーレン装置が
構成されている。

計ＡＩＪ　Ｌ体１１内にはエンジンまたは機体等の供試
体２３が第１及び第２の観測窓１４及び１５から見える
位置に配置され，ノズル１２から高速気流が計ｆｌＦ１
胴体１１に噴出される。そして，この高速気流はディフ
ユーザ１３で減速排気される。

この際，光源１８から発光された光（光束）は，第１の
固定型凹面鏡１７で反射され，平行光として第１の固定
型反射鏡１６に与えられる。この平行光は第１の固定型
反射鏡１６で直角に反射され，この結果，第１の観測窓
１４に対して平行光が垂直に入射される。この平行光は
計測胴体を通過して第２の観測窓１５から第２の固定型
反射鏡１９で直角に反射され，第２の固定型凹面鏡２０
に与えられる。第２の固定型凹面鏡２０で平行光が反射
集束され，集束光としてナイフ・エッジ２１を介して受
光器２２に入射される。なお，ナイフ・エツジ２１は集
束光の焦点位置，つまり，第２の固定型凹面鏡２０の焦
点位置に配置されている。

受光器２２に入射される集束光は供試体２３で一部遮ぎ
られることになるから，受光器２２からの出力に基づい
て供試体２２の回りに形成された衝撃波を観測すること
ができる。つまり，衝撃波をブラウン管上に映し出して
観測するとともにビデオ撮影及びカメラ撮影を行なう。

く発明が解決しようとする課題〉 ところで上述のシュリーレン装置で，供試体例えば，飛
行体の風洞実験を行う場合，飛行体の形状が長細いため
，飛行体回りの衝撃波の形成状況を観測するためには，
第１及び第２の観測窓を飛行体に合わせて大きくしなけ
ればならない。さらに１風洞実験の精度を高めるため，
供試体のサイズを大きくする必要がある場合にも第１及
び第２の観ｉｌｌ窓を大きくしなければならない。

上述の第１及び第２の観測窓は，極めて高精度に作成す
る必要があり，窓口径が大きくなると，Ｈ料及び研磨加
工等により高価格となる。例えば，口径５０ｃ＋ｎの観
測窓の価格は口径４０ｃｍの２倍程度となる。このため
．大きな観測窓を備えるシュリーレン装置は，必然的に
高価となる。さらに，長細い飛行体の形状をカバーする
惰円形もしくは長方形の観察窓は長径もしくは長辺を口
径とした大きな観測窓と同程度高価格となってしまう。

加えて，ｌ！測窓のサイズが大きくなると，反射鏡及び
凹面鏡を大きくしなければならず，この結果シュリーレ
ン装置として高価格となる。例えば口径５０ｃｍの装置
全体の価格は，口径４０ｃｍの２倍以上となる。

なお，供試体のサイズが大きい場合，供試体の特に観測
したい箇所を限定して，第５図に示すように複数の観測
窓をそれぞれ計測胴体の両側面に設けて衝撃波の観測を
行う場合があるが，この場合には観測窓間に位置する供
試体の部分は観測できず，しかも一側面に複数の観測窓
を設けているから高価になってしまう。

本発明の目的は，供試体のサイズが細長い等サイズが大
きい場合においても低価格で衝撃波を精度よく観側でき
るシュリーレン装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば，対象物が配置される計測胴体を用いて
風洞実験を行う際に用いられ，前記計測胴体の両側面に
形成された円形の開口部に回転可能にはめ込まれた第１
及び第２の円板部材と，該第１及び第２の円板部材に該
円板部材中心に偏心した位置に形成された第１及び第２
の透明窓と，前記第１及び第２の円板部材を同期して回
転させるための駆動手段と，光源と，該光源からの光を
反１・ｊシて平行光とする第１の凹面鏡と，前記第１の
円板部材に対応して配置され，前記平行光を前記第１の
円板部材方向に照射する第１の反射鏡と，前記第２の円
板部材に対応して配置され，前記第２の円板部材方向か
らの光を所定の方向に反射光として反射する第２の反射
鏡と，前記反射光を反射して集束光とする第２の凹面鏡
と，該第２の凹面鏡の焦点位置に配置され，絞り機構を
有するナイフ・エッジ部と，該ナイフ・エッジ部を通過
した光を受光する受光器と，前記第１及び第２の反射鏡
を前記計測胴体の側面に沿う方向で移動させるための移
動手段とを有し，前記光源から光を照！！．ｊ　Ｌた際
，前記第１及び第２の円板部材を回転させるとともに該
回転に同期して前記第１及び第２の反射鏡と前記第１及
び第２の透明窓とがそれぞれ対向するように前記第１及
び第２の反射鏡を連動して移動させるようにしたことを
特徴とするシュリーレン装置が得られる。

く作用〉 本発明においては，計４ｌｌｊ胴体に設置された第１及
び第２の円板部材を駆動手段よって同期して回転させる
ことにより，第１及び第２の円板部材の中心と偏った位
置に設置された第１及び第２の観７ｌｐｔ窓（透明窓）
を供試体回りの任意の観測視野に移動させ，第１及び第
２の観測窓の位置に対して，第１及び第２の反射鏡を移
動させ，平行光を垂直に照射しているから第１及び第２
の観測窓でサイズの大きい供試体全体を観測できる。つ
まり，一対の小さな観測窓で一対の大きな観測窓と同等
の観測視野が得られる。

く実施例〉 以下本発明について実施例によって説明する。

第１図及び第２図を参照して，本実施例では第３図に示
す従来例と同一の構戊要素については同一の番号を付し
，説明を省略する。

計δＰＪ胴体１１の側面には大径の円形開口部が互いに
対向して形威され，この開口部には円形部材（以下フラ
ンジという）２４及び２５がその外周面を開口部の内周
面に密接して配置されている。

これらフランジ２４及び２５はその中心Ｐを回転中心と
して計測胴体１１に対して回転可能となっている。

フランジ２３にはその中心から所定ｍａだけ偏心した位
置に中心Ｑを有する円形開口部が形成され，この円形開
口部には透明の観測窓２４ａがはめ込まれている。さら
に，計測胴体１１の外側面にはフランジ回転装置２６が
取り付けられ，フランジ２３はフランジ回転装置２６に
連結されている。つまり，フランジ２４はその中心と偏
心した位置に中心を有する観測窓２４ａを備えている。

同様にして，フランジ２５にもその中心から所定Ｊｌｌ
ａだけ偏心した位置に中心を有する円形開口部が形成さ
れ，この円形開口部に観測窓２５ａがはめ込まれている
。そして，フランジ２５は計Ａｌ１胴体１１の外側面に
取り付けられたフランジ回転装置２７に連結されている
。

フランジ２４に対応するようにして，計測胴体１１の外
側には，第１の移動型反射鏡２８が配置され，この第１
−の移動型反射ｔ！ｔ２８は移動装置２９に連結され・
，これによって第１の移動型反射鏡２８は計測胴体１１
の外側側面に沿って移動可能となっている。

同様にして，フランジ２５に対応するようにして，計測
胴体１１の外側には１第２の移動型反射鏡３０が配置さ
れ，この第１の移動型反射鏡３０は移動装置３１に配置
され，これによって第２の移動型反射鏡３０は計測胴体
１１の外側側面に沿って移動可能となっている。

供試体２３の前部（第１図において左側）を観測蜆野を
とする場合には，第２図に示す位置に第１及び第２の観
測窓２４ａ及び２５ａがくるようにフランジ回転装置に
よってフランジ２４及び２６を同期回転して（第２図に
実線矢印で示す方向）第１及び第２の観測窓２４ａおよ
び２５ａを供試体２３の前部に対応させる。その後，光
源１８からの光を用いて供試体２３の前部を観測する。

次に供試体２３の後部（第１図において右側）を観測視
野とする場合，フランジ回転装置２６及゜び２７によっ
てそれぞれフランジ２４及び２５を第２図に実線矢印で
示す方向に回転角で１８０度同期回転させる。これによ
って，観測窓２４ａ及び２５ａはそれぞれフランジ２４
及び２５の中心を中心として公転運動を行ない。供試体
２３の後部に対応することになる。

フランジ２４及び２５の回転に連動して，移動装置２９
及び３１によって，第１図に実線矢印で示す方向に１反
射鏡２８及び３０を移動させ，観Ａｐ１窓２４ａ及び２
５ａに対応させる。これによって，光源１８からの光（
平行光）が観測窓２４ａに垂直に照射される。

なお，光の照射による衝撃波等の観測は従来と同様であ
るので省略する。

このように，観測窓を公転させ，しかも観測窓の公転に
合わせて，観測窓へ平行光を与える反射鏡を移動させて
いるから，一対の小さな観測窓で一対の大きな観測窓と
同等の観測視野を得ることができるばかりでなく，反射
鏡及び凹面鏡のサイズを小さくできる。

更に，極端に細長い供試体を観測する場合，フランジ中
心からの偏心量が大きくかつ，口径の小さな観測窓を追
加することにより実質的に供試体全体を観測できる。

く発明の効果〉 以上説明したように，本発明では，一対の観測窓を公転
移動させるとともに一対の移動型反射鏡を移動させるよ
うにしているから，広範囲の視野（観測窓の半径と偏心
量の加算の２乗に円周率πを掛けた視野）を観Ｍ１する
ことができ，しかも観測窓は一対で済むから．低価格の
シュリーレン装置を提供できる。

つまり，観測視野の拡大に対して，低価格の小口径観測
窓を一対だけ用いているので，観測視野を広くとれしか
も低価格ですむ。また．観測窓のサイズを小さくするこ
とは反射鏡，凹面鏡のサイズが小さくてすみ，シュリー
レン装置自体を高精度として大幅に低価格にできる。

供試体のサイズが大きくなった場合においても，概設の
シュリーレン装置を全面取換えすることなく，上述の偏
心量を大きくシ，かつ，一対の反射鏡の移動量を大きく
すれば対応できるという拡張性も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシュリーレン装置の一実施例を示
す平面図，第２図は第１図に示す計測胴体側面から示す
図，第３図は従来のシュリーレン装置の一例を示す平面
図，第４図は第３図に示す計瀾胴体を側面から示す図，
第５図は従来のシュリーレン装置に用いられる計計１胴
体の他の例を側面から示す図である。 １１・・・計測胴体，１２・・・ノズル，１３・・・デ
イフユーザ，１４．１５・・・透明観察窓，１６．１９
・・・反射鏡，１７．２０・・・凹面鏡，１８・・・光
源，２１・・・ナイフ・エッジ，２２・・・受光器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、対象物が配置される計測胴体を用いて風洞実験を行
   う際に用いられ、前記計測胴体の両側面に形成された円
   形の開口部に回転可能にはめ込まれた第１及び第２の円
   板部材と、該第１及び第２の円板部材に該円板部材中心
   に偏心した位置に形成された第１及び第２の透明窓と、
   前記第１及び第２の円板部材を同期して回転させるため
   の駆動手段と、光源と、該光源からの光を反射して平行
   光とする第１の凹面鏡と、前記第１の円板部材に対応し
   て配置され、前記平行光を前記第１の円板部材方向に照
   射する第１の反射鏡と、前記第２の円板部材に対応して
   配置され、前記第２の円板部材方向からの光を所定の方
   向に反射光として反射する第２の反射鏡と、前記反射光
   を反射して集束光とする第２の凹面鏡と、該第２の凹面
   鏡の焦点位置に配置され、絞り機構を有するナイフ・エ
   ッジ部と、該ナイフ、エッジ部を通過した光を受光する
   受光器と、前記第１及び第２の反射鏡を前記計測胴体の
   側面に沿う方向で移動させるための移動手段とを有し、
   前記光源から光を照射した際、前記第１及び第２の円板
   部材を回転させるとともに該回転に周期して前記第１及
   び第２の反射鏡と前記第１及び第２の透明窓とがそれぞ
   れ対向するように前記第１及び第２の反射鏡を連動して
   移動させるようにしたことを特徴とするシュリーレン装
   置。