JPH09329524A

JPH09329524A - 風洞実験装置

Info

Publication number: JPH09329524A
Application number: JP14472096A
Authority: JP
Inventors: Masaru Matsumoto; 勝松本; Akira Noguchi; 瞭野口; Yasuhiro Miyasaka; 康弘宮坂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 1997-12-22
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: JP3702409B2

Abstract

(57)【要約】【課題】精度が良く、しかも限られたスペースを有効
に活用し得るコンパクトな風洞実験装置を提供する。【解決手段】送風機としてシロッコファンを採用し、
拡散胴の拡散角を大きくとることにより、気流方向の長
さを短縮した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、高層ビルや橋梁等
の大型構造物の耐風安定性等を実験・計測するための風
洞実験装置に関し、より詳しくは、限られたスペースを
有効に活用し得るコンパクトな構成で、種々の実験・計
測が可能な多機能風洞実験装置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の風洞としてはゲッチンゲン型や
エッフェル型の風洞が知られている。前者は風路が閉ル
ープ状になっており、気流が回流するタイプであるのに
対し、後者は風路への気流取入口と測定胴下流の吐出口
とが開放されているタイプであり、外部大気の変動の影
響を避けるため室内還流方式を採用するのが一般的であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、構造物に作用する外力のうち、空気や水などの流体
に起因する静的・動的外力に焦点を当て、これらの流体
力の諸特性、および流体力と構造物の応答挙動との相互
作用、さらに構造物の多様化に伴う新しい流体力学的諸
現象、等の解明のために各現象をシミュレートするため
の実験装置群を具備した多機能風洞実験装置を提供する
ことにある。また、そのために、精度が良く、しかも限
られたスペースを有効に活用し得るコンパクトな風洞実
験装置を提供せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、送風機としてシロッコファンを
採用し、拡散胴の拡散角を大きくとることにより、整流
胴気流方向の長さを短縮したものである。これにより、
各種実験を実施するための測定部長さを充分確保できる
コンパクトな室内回流式の風洞実験装置が実現した。測
定胴を充分長くとることによって、測定部に精度の良い
気流を発生させることができる。

【０００５】請求項２の発明は、風洞の壁面の一部を鉛
直軸まわりに回転可能な回転パネルで構成し、前記回転
パネルの一方を平坦面とし、他方の壁面を曲面状とし、
前記回転パネルを反転させることにより異なる風路断面
積を形成させるようにしたものである。これもコンパク
トな風洞実験装置のコンパクト化に大いに寄与してい
る。

【０００６】請求項３の発明は、複数の回転ブレードと
開口パネルにより主流方向変動気流を発生させる主流方
向変動気流発生装置を具備したことを特徴としている。

【０００７】前記主流方向変動気流発生装置が、上下２
ヵ所に８等分の扇形スリットを有するパネルと、前記扇
形スリットの中心を軸心として回転自在に支持した４枚
翼の回転ブレードと、前記回転ブレードを同期回転させ
るためのタイミングベルトと、前記回転ブレードを回転
駆動させるための電動機とを具備した構成とすることが
できる（請求項４）。

【０００８】前記パネルを風洞の所定部位に着脱自在と
することにより（請求項５）、必要なときにのみパネル
を取り付けることができる。その際、キャスタ等の移動
手段を設けておくと着脱作業が容易となる。

【０００９】請求項６の発明は、測定胴内の模型取付け
部の天井および床面に、主流方向に対して直角に延びる
スリットを設け、各スリットに沿って複数のスピーカー
を配列した音響付加装置を具備したことを特徴としてい
る。

【００１０】前記音響付加装置により模型の上側面およ
び下側面に同相もしくは逆相で単一周波数の正弦波状の
圧力変動を与えることができる（請求項７）。

【００１１】請求項８の発明は、外輪を風洞の壁面に固
定するとともに床面に立設したフレームにより支持し、
内輪をモータで回転駆動するようにしたベアリングと、
前記内輪に固定した上下一対のバーと、前記一対のバー
の両端間に張設した引っ張りバネと、前記引っ張りバネ
の中間部間に架け渡した、中心部に被試験体を支持する
ための中間バーとで構成したバネ支持を具備したことを
特徴としている。このバネ支持装置により、被試験体の
仰角（姿勢）を種々設定し、その条件下で被試験体の振
動応答を計測することができる。また、フレーム、ベア
リングにはモータとクランクシャフト、スライドベアリ
ングにより駆動される被試験体の強制加振装置を設置す
ることが可能であり、種々の仰角下で鉛直方向並進運
動、水平方向並進運動、ねじれ運動等の振動状態を被試
験体に対して個々に与えることができる。たとえば、長
大橋梁桁断面の基本的フラッター性能を調査し、対フラ
ッター性能により優れた桁断面開発を行うため、および
構造物の各種空力現象を解明するために二次元剛体模型
をバネ支持し、その振動応答特性を計測するために用い
るほか、強制振動状態における非定常空気力や非定常圧
力の計測等々種々の実験・計測が可能である。さらに、
大径の、それゆえに質量の大なるベアリングをフレーム
で支持し、被試験体を支持する部材をこのベアリングか
ら直接風洞内に臨ませたことにより、風洞の壁面ノイズ
が遮断され測定精度が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１および図２に風洞実験装置の
全体概観を示す。図１は実験室の建屋内に据え付けた状
態の風洞（１）の側面図であり、図２はその平面図であ
る。これらの図から分かるように、この風洞（１）はエ
ッフェル型の室内還流タイプである。風洞（１）の測定
胴部分の壁面は透明アクリル板で構成され、内部の被試
験体（模型）の様子などが外部から透視できるようにな
っている。風洞（１）の測定胴部分に配設さた各種の装
置について、以下に順次説明する。

【００１３】風洞（１）の上流端に、電動機（２）で駆
動される送風機（３）が設置されてある。送風機（３）
の吹出口から吐出された気流は拡散胴（４）、整流胴
（５）および第一縮流胴（６）を経て第二縮流胴（７）
へと進み、測定胴内を流過して下流端の開口から実験室
内に吹き出し、実験室内を回流して再び送風機（３）に
吸い込まれる。送風機（３）として具体的にはシロッコ
ファンを採用するとともに、拡散胴（４）の拡散角を大
きく（図示例の場合約６０゜）とることにより、送風機
（３）自体の気流方向の長さが短いこととあいまって、
風洞（１）の全長を著しく短縮することができた。その
結果、狭い空間を利用した室内回流式で、小さな絞り比
でも十分な精度を確保できる、コンパクトな多機能風洞
実験装置が実現したものである。

【００１４】また、第二縮流胴（７）は、図２から分か
るとおり、風路の左右に設置された一対の回転パネル
（８）を有する。各回転パネル（８）は鉛直軸を中心と
して回転可能であり、図２に実線で示された状態では、
平坦なパネル壁面（８ａ）が大断面の風路壁面の一部を
構成している。この状態から回転パネル（８）を１８０
゜回転させると、曲面状のパネル壁面（８ｂ）が図２に
想像線で示す小断面の風路壁面の一部を構成することと
なる。このように回転パネル（８）を反転させるだけの
簡単な操作で、単一の風洞（１）において大断面と小断
面の二様の風路断面積を選択的に形成させることができ
る。なお、測定胴の風路断面積を変更可能とするため、
回転パネル（８）の下流側の風洞壁面を構成するパネル
も風路を横断する方向に移動可能になっている。

【００１５】第一縮流胴（６）の下流側に、乱流境界層
の制御とともに様々な地表面粗度に対応する大気境界層
を風洞内に模擬する目的で、スパイヤーとラフネスブロ
ックよりなる乱流境界層発生装置が設けられてある。こ
の乱流境界層発生装置は、たとえば、都市上空風、海上
風、草原上風をそれぞれ模擬できるものである。スパイ
ヤーは幾何学形状の非定常変化が可能であり、ラフネス
ブロックとの併用により乱流諸特性の制御が可能であ
る。なお、この乱流境界層発生装置は従来のものと実質
上変わるところがないため図示を省略する。

【００１６】模型等の供試体（図示せず）は図３および
図４に示すバネ支持装置（９）により風洞（１）内の所
定位置に支持される。バネ支持装置（９）は風洞（１）
の壁面に大径のベアリング（１１）を取り付け、ベアリ
ング（１１）の外輪（１１ａ）を固定して内輪（１１
ｂ）を回転可能とし、その内輪（１１ｂ）に引っ張りバ
ネ（１２）を介して中間バー（１３）を浮遊状態で連結
したものである。ベアリング（１１）の外輪（１１ａ）
は小断面測定胴の両側の床面に立設したフレーム（１
０）で支持させる。内輪（１１ｂ）の側面に扇形のウオ
ームホイール（１４ｂ）を固定するとともに、外輪（１
１ａ）の側面に減速機付きサーボモータ（１５）を固定
してその出力軸にウオームホイール（１４ｂ）と噛み合
うウオーム（１４ａ）を取り付け、ウオームギヤ（１
４）を構成させる。

【００１７】内輪（１１ｂ）の側面に上下一対のバー
（１６）を固定し、この一対のバー（１６）の両端間に
引っ張りバネ（１２）を張設する。両引っ張りバネ（１
２）の中間部間に中間バー（１３）を架け渡して引っ張
りバネ（１２）のバランスにより浮遊状態となす。中間
バー（１３）の中心部には、風胴（１）の壁面の貫通孔
（１７）から風路内に向けて延びた取付部（１８）があ
り、この取付部（１８）に模型（図示せず）を取り付け
るのである。風洞（１）の壁面に貫通孔（１７）が存在
することから、戻り気流対策として防風カバー（１ａ，
１ｂ）を設けてある。また、風圧による横揺れを防止す
るため、内輪（１１ｂ）の側面から主流方向にアーム
（１９）を出し、その端部にヒンジ（２０）を設けてボ
ス（２１）をはめ込み、そのボス（２１）とベアリング
（１１）の中心を結ぶ板（２２）を取り付け、板（２
２）の両端部に板バネ（２３）を付けてヒンジ（２０）
を支点として模型が自由に上下運動できるようにし、か
つ、横振れを防止する。

【００１８】サーボモータ（１５）とウオームギヤ（１
４）とで構成される駆動装置によって、内輪（１１ｂ）
を所望の角度位置に旋回させたり、往復揺動運動を行わ
せることができる。内輪（１１ｂ）の回転に伴って模型
の傾斜角度が変化する。このようにして模型の固定およ
び傾斜角度を円滑かつ容易に自動設定できる。しかも、
このバネ支持装置により、模型の仰角変更と、後述する
加振とを同時に行うことができる。設定傾斜角はたとえ
ば−１５゜〜＋１５゜とし、連続的に設定可能である。
このベアリング（１１）の設定角度等の調整は実験室内
の操作盤よりサーボモータ（１５）を遠隔制御すること
により、あるいは、機側より手動にて行うことができ
る。模型の振動自由度は鉛直たわみ、ねじれ、流れ方
向、ローリングとし、各モードの変更は手動にて行う。

【００１９】さらにバネ支持装置（９）には、自由振動
実験用模型減衰装置、自由振動実験用模型加振装置、強
制振動実験用模型加振装置等が併設される。自由振動実
験用模型減衰装置は、たとえば、長大橋梁桁断面の基本
的フラッター性能を調査し、対フラッター性能により優
れた桁断面開発を行うための自由振動実験に使用され
る。バネ支持された２次元剛体模型の構造減衰を所定の
値に調整するための装置である。鉛直たわみ、ねじれ、
流れ方向の３つのモードで個々に減衰制御が可能であ
る。自由振動実験用模型加振装置は、たとえば耐風性に
優れた長大橋の桁断面開発を目的として、バネ支持され
た二次元剛体模型を強制加振するための装置であり、自
由振動法による非定常空気力測定その他に用いられる。
鉛直たわみ、ねじれ、流れ方向の三つのモードで個々に
加振制御が可能である。模型の左右で、同相および逆相
で各モードの単一周波数の正弦加振が可能である。

【００２０】強制振動実験用模型加振装置（３１）は、
たとえば長大橋のフラッター性能の調査および桁断面開
発のために、振動中の二次元剛体模型に作用する非定常
空気力、非定常圧力の計測に用いられる。図５ないし図
７に示すように、ベアリング（１１）に支持された模型
に対して、減速機付電動機（３２）により駆動されるク
ランク（３３）およびロッド（３４）により、模型を強
制的に加振する。強制振動実験用模型加振装置（３１）
は、使用時、風路を挟んで左右各一個対称に、バネ支持
装置（９）のベアリング（１１）の内輪（１１ｂ）の側
面にボルトにて設置される。板（３５）の中央付近には
中心を介して対称の位置にリニアガイド（３６）を取り
付け、それに沿ってスライドする板（３７）を取り付け
る。その板（３７）の中央に軸受（３８）を設け、クラ
ンクロッド（３４）と連結するアーム（３９）を取り付
けた軸（４０）を回転自在に支持させる。そして、模型
はこの軸（４０）の内端に取り付けるのである。揺動固
定ピン（３９’）によりアーム（３９）の揺動を阻止す
ると、電動機（３２）の回転に伴って板（３７）がスラ
イドし、軸（４０）を介して模型に直動往復運動をさせ
る。揺動固定を解くとともに直動固定ピン（３７’）に
よりスライド運動を阻止すると模型は揺動運動のみを行
う。鉛直たわみ、ねじれ、流れ方向の三つのモードで個
々に単一周波数の正弦加振制御が可能である。鉛直たわ
みモードおよびねじれモードとして使用する場合は、リ
ニアガイド装置が鉛直方向になるように固定する（図１
０）。流れ方向モードとして使用する場合は、リニアガ
イド装置が主流方向になるように固定する（図７）。各
モードの変更は手動にて行う。ベアリング（１１）の設
定角度および加振周波数の調整は、実験室内の操作盤よ
り電動機（１５，３２）の回転数を遠隔制御することに
よって行う。

【００２１】なお、既述のとおり強制振動実験用模型加
振装置（３１）は風路の両側に対で設けられ、互いに同
期して作動する必要がある。そのため、板（３５）に電
動機（３２）を取り付けた場合には、電動機（３２）同
士の同期回転や回転角度の一致を電気的に調整する。あ
るいは、図５に想像線で示すような構成を採用すれば、
単一の電動機（３２’）で済み、しかも、簡単に同期を
とることができる。すなわち、風路を横断して延在する
軸の両端にプーリー（３２”）を固定し、その軸を電動
機（３２’）で回転駆動するとともに、電動機（３２）
に代えて従動プーリーを取り付け、その従動プーリー
と、プーリー（３２”）と、静止部材にバネを介して取
り付けたアイドラとにベルトを巻き掛ける。

【００２２】バネ支持装置（９）およびターンテーブル
（６４）には非定常・定常空気力測定装置が併設され、
空力現象の機構解明、フラッター性能の調査および耐風
性に優れた桁断面開発のために、二次元剛体模型、およ
び三次元全体模型に作用する定常・非定常空気力の計測
に用いられる。この装置は直交二成分（Ｘ，Ｙ）の力、
天秤のＺ軸まわりのモーメントの計測が可能であり、小
断面実験用では抗力、揚力、ピッチングモーメント、大
断面実験用では抗力、揚力、ヨーイングモーメントが計
測することができる。

【００２３】非定常・定常空気力測定装置は小断面空気
力測定装置および大断面空気力測定装置より構成され
る。小断面空気力測定装置実験は、バネ支持装置（９）
に三分力検出器（天秤）を設置し、その間に模型（図示
せず）を取り付けて行う。三分力検出器（図示せず）
は、バネ支持装置（９）のベアリング（１１）の内輪
（１１ｂ）の側面の直径方向に架け渡した板に固定す
る。バネ支持装置（９）のベアリング（１１）の設定角
度を調整することによって、気流に対する模型の角度を
任意に設定することができる。設定角度の調整は実験室
内の操作盤より電動機（１５）を遠隔制御することによ
り行う。

【００２４】大断面空気力測定装置実験は、ターンテー
ブル（６４）上に三分力検出器（天秤）を設置し、その
上に模型（図示せず）を取り付けて行う。ターンテーブ
ル（６４）の回転角度を調整することにより気流に対す
る模型の設定角度を任意に変更することができる。な
お、ターンテーブル（６４）の設定角度の調整は実験室
内の操作盤より遠隔にて行うことができるが、これにつ
いては模型起振装置に関連して後述する。

【００２５】空力特性の機構解明とより耐風性に優れた
断面開発を目的として、剥離せん断層に対する外的刺激
と空力特性の関連、空力諸特性に及ぼす乱れの効果を調
査研究する実験計測に用いるため、鉛直変動気流および
主流方向変動気流を個々に発生できる周期変動流発生装
置を設ける。周期変動流発生装置は鉛直変動気流発生装
置（４７）と主流方向変動気流発生装置（５４）とから
なる。

【００２６】鉛直変動気流発生装置（４７）は可変翼の
正弦加振により鉛直方向変動気流を発生させるもので、
小断面風路内に配置する。図８ないし図１０に示すよう
に、多数の翼（４８）を水平等間隔に配し、各翼（４
８）をピン（４９）で水平軸まわりに揺動可能に支持す
るとともに、各翼（４８）の端部に設けたピボット（５
０）をロッド（５１）に連結する。ロッド（５１）は長
手方向にスライド自在とし、下端部にてクランク（５
２）の一端と連結する。クランク（５２）の他端は、床
面に設置した変速機付き電動機（５３）の出力軸に連結
する。これにより、電動機（５３）の回転に伴い、クラ
ンク（５２）を介してロッド（５１）が上下運動し、翼
（４８）を揺動させる。翼（４８）の作動速度の調整は
実験室内の操作盤より電動機（５３）の回転数を遠隔制
御することにより行う。また、クランク（５２）の位置
を手動にて変更することにより翼（４８）の揺動振幅を
調整することができる。

【００２７】主流方向変動気流発生装置（５４）は、小
断面風路に配置して、回転ブレードと開口パネルにより
主流方向変動気流を発生させるものである。すなわち、
図１１ないし図１３に示すように、パネル（５５）の上
下２ヵ所に８等分の扇形スリット（５６）を設け、その
中心を軸心として４枚翼の回転ブレード（５７）を回転
させ、スリット（５６）の開口部分の開閉を繰り返して
主流方向変動気流を発生させる。上下の回転ブレード
（５７）はタイミングベルト（５８）により同期回転す
るようになっており、変速機付き電動機（５９）により
回転駆動する。風洞（１）への設置・取り外しを容易に
するため、パネル（５５）の下部にキャスタ（６０）を
取り付けてある。回転ブレード（５７）の作動速度の調
整は実験室内の操作盤より電動機（５９）の回転数を遠
隔制御することにより行う。なお、電動機（５９）によ
る回転ブレード（５７）の駆動方法は、図１１に想像線
で示すようにしてもよい。

【００２８】測定胴内の模型設置位置より風上側に乱流
格子（図示せず）を設置し、模型位置にて規定の乱れ強
さの乱流を発生させる。乱流格子はアルミ角パイプおよ
び角木をボルトにて格子状に組み立てる構造とし、風洞
（１）の天井と床にボルト等で取り付ける。乱流格子は
様々な乱流強度をもつ等方性乱流を風洞（１）内に発生
させ、空力諸特性に及ぼす乱れの効果を調査研究する実
験計測に用いられる。

【００２９】各種空力現象の機構解明と耐風安定性に優
れた長大橋の桁断面開発を目的として、剥離せん断層に
対する外的刺激と空力特性の関連を調査研究する実験計
測に用いられる音響付加装置（６１）を設置する。この
音響付加装置（６１）は、模型のリーディングエッジ付
近の上下面を音響にて刺激するもので、図１４および図
１５に示すように、測定胴内の模型取付け部の天井およ
び床下に、主流方向に対して直角に延びるスリット（６
２）を設け、各スリット（６２）に沿って複数たとえば
８個のスピーカー（６３）を配列する。音圧排出口と背
圧排出口以外は密閉構造とする。音圧排出口は幅２０ｍ
ｍ程度に絞って音圧を風洞（１）内に放出する。周波数
の調整は周波数発生装置を用いて行う。音響付加装置
（６１）のＯＮ／ＯＦＦおよび周波数の調整は実験室内
の操作盤より遠隔にて行う。模型の上側面および下側面
に同相もしくは逆相で単一周波数の正弦波状の圧力変動
を与えることが可能である。たとえば、模型表面におけ
る圧力の変動振幅を無風雨状態で周波数１５Ｈｚで１Ｐ
ａ以上とし、周波数は２〜６０Ｈｚの範囲で連続的に制
御できるようにする。

【００３０】図１６および図１７に示すように、測定胴
内のターンテーブル（６４）上に模型起振装置（６５）
を設置する。模型起振装置（６５）は模型の基部を強制
加振するための装置であって、塔状構造物、海洋構造物
などを想定し、他の実験装置により計測された地震力、
波力などによる振動を模型に与え、風と波など複数の自
然外力作用下における構造物の応答挙動を把握する調査
研究に用いられる。

【００３１】ターンテーブル（６４）は、外輪（６６
ａ）を静止架台（６７）上に固定し、内輪（６６ｂ）を
回転自在とした大径のベアリング（６６）の内輪（６６
ｂ）に取り付けてある。内輪（６６ｂ）の内周面には内
歯車（６８）が形成され、サーボモータ（６９）の出力
軸に固定した小歯車（７０）と噛み合っている。したが
って、サーボモータ（６９）の回転に伴いターンテーブ
ル（６４）が旋回する。内輪（６６ｂ）の上面に取付け
ベース（７１）が設置され、取付けベース（７１）の上
面にはガイドウエイ（７２）が設けてある。ガイドウエ
イ（７２）上に、スライドガイド（７３）を介して直動
可能に、下部テーブル（７４）が載置されている。下部
テーブル（７４）の上面には中間テーブル（７５）が相
対回転可能に載置され、さらにその中間テーブル（７
５）の上に上部テーブル（７６）が載置されている。中
間テーブル（７５）はその下面から下部テーブル（７
４）を貫通して垂下した軸（７６）を有し、この軸（７
６）の下端にアーム（７７）の一端が固定されている。
アーム（７７）の他端はロッド（７８）を介して、減速
機付き電動機（７９）の出力軸に取り付けたクランク
（８０）と連結されている。下部テーブル（７４）をベ
ース（７１）に固定して下部テーブル（７４）の直線運
動を阻止する直動固定ピン（８１）、および、中間テー
ブル（７５）を下部テーブル（７４）に固定して中間テ
ーブル（７５）の揺動を阻止する揺動固定ピン（８２）
を設けてある。

【００３２】模型起振装置（６５）により、気流直角水
平方向、気流方向、および鉛直軸まわり回転方向の三方
向に個々に正弦波状の加振が可能である。すなわち、気
流直角水平方向および気流方向の加振を行うときは、直
動固定ピン（８１）を取り除いて直動運動を解除すると
ともに、揺動固定ピン（８２）を挿入して中間テーブル
（７５）の揺動を阻止する。これにより、電動機（７
９）の回転に伴い、上部テーブル（７６）が下部テーブ
ル（７４）および中間テーブル（７５）と一体となって
直線往復運動を行う。鉛直軸まわり回転方向の加振を行
うときは、揺動固定ピン（８２）を取り除いて揺動運動
を解除するとともに、直動固定ピン（８１）を挿入して
下部テーブル（７４）の直線運動を阻止する。これによ
り、電動機（７９）の回転に伴い、上部テーブル（７
６）が中間テーブル（７５）と一体となって揺動する。
起振周波数の調整は実験室内の操作盤より電動機（７
９）の回転数を遠隔制御することによって行い、クラン
ク回転運動の角度設定は、手動にて行う。気流直角水平
方向あるいは気流方向の位置決めは、サーボモータ（６
９）を回転させてターンテーブル（６４）を旋回させる
ことにより行う。

【００３３】図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）における軸
（７６）を中空パイプ（７６’）に代えるとともに上部
テーブル（７６）中間テーブル（７５）にも開口を設け
て貫通穴（７６”）を形成した模型起振装置（６５）の
変形態様を示す。貫通穴（７６”）の存在により、床面
から立ち上げた支持台に天秤を設置してこの天秤を貫通
穴（７６”）から風洞内に臨ませる、といったことが可
能となる。

【００３４】図１８および図１９に示す傾斜ケーブル支
持装置（８３）は、送電線ケーブルや斜張橋ケーブルな
どを想定し、ケーブル姿勢と空力諸特性との関連、なら
びにケーブル振動に対するよりよいケーブル制振装置の
開発のために、ケーブル模型を任意の風方角で支持する
ことができるようにしたものである。模型支持のケーブ
ルにはピアノ線を使用する。ケーブル模型（８４）の一
端はターンテーブル（６４）部の天井に設置された上部
止着具（８５）に固定し、他端はターンテーブル（６
４）の外周付近に設けた下部止着具（８６）に固定す
る。上部止着具（８５）は旋回アーム（８７）の先端部
に位置し、旋回アーム（８７）は減速機付き電動機（８
８）によって旋回駆動される。水平面に対するケーブル
模型の仰角（α）は４５°に固定される。気流に対する
ケーブル模型の水平偏角（β）は、アーム（８７）ある
いはターンテーブル（６４）を旋回させることによって
０°<β< ３６０°の範囲で調整できる。この設定角度
の調整は実験室内の操作盤の押し釦操作により電動機
（８８）を遠隔制御することにより行う。

【００３５】図２０および図２１にレインバイブレーシ
ョン実験用ケーブル支持装置（８９）を示す。この装置
（８９）は、送電線ケーブルや斜張橋ケーブルなどを想
定し、降雨を伴うケーブルの空力特性、およびケーブル
振動に対するより有効な制振装置の開発のために、実ス
ケールのケーブル模型（９０）を支持し、応答、圧力等
の物理量を計測するためのものである。傾斜角度は、水
平面に対するケーブル模型の仰角α、気流に対するケー
ブル模型の水平偏角αのいずれも４５°に設定してあ
る。

【００３６】図２０および図２１における符号９１は降
雨装置を指している。この降雨装置（９１）は、送電線
ケーブルや斜張橋ケーブルなどを想定し、空力振動に対
するよりよい制振装置を開発するために、風洞内に人口
降雨を発生させ、降雨を伴うケーブルの空力特性を調査
する目的で使用される。測定部上流の天井より測定胴大
断面の幅方向全域にわたり雨滴が発生し得るようにし
て、測定胴部のターンテーブル（６４）後端天井部に、
水道水を導きノズルより測定部に降雨させるものであ
る。測定部天井両サイドに主流方向と平行にガイドウエ
イを取り付け、主流方向に対し直角にブリッジを渡す。
ブリッジは両サイドのガイドウエイ上を単独に手動にて
移動させ、降雨位置を設定することができる。一方を止
め他方を動かすとブリッジは主流直角方向に斜めに懸か
る。ブリッジには複数たとえば１０個のノズルを等間隔
に取り付け、風洞内測定部に一様な人口降雨を発生させ
る。床下には返流するしぶきから機器を防水するため、
アクリルのカバーを設ける。上記のカバーの近くに堤を
設け、側溝の水をドライエリアに導く。また、下流の壁
面にネットを張り雨滴を吸収する。降雨装置（９１）の
降雨のＯＮ／ＯＦＦや降雨流量の制御は実験室内の操作
盤より遠隔にて行う。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
送風機としてシロッコファンを採用し、拡散胴の拡散角
を大きくとることにより、気流方向の長さを短縮してコ
ンパクトな室内回流式の風洞実験装置を提供することが
できる。また、測定胴部分に各種の装置を具備すること
により、コンパクトな構成でありながら種々の実験・計
測を行うことのできる多機能風洞実験装置が得られるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】風洞実験装置の側面図である。

【図２】風洞実験装置の平面図である。

【図３】バネ支持装置の正面図である。

【図４】バネ支持装置の断面図である。

【図５】強制振動実験用模型加振装置の正面図である。

【図６】強制振動実験用模型加振装置の断面図である。

【図７】強制振動実験用模型加振装置の正面図である。

【図８】鉛直変動気流発生装置の正面図である。

【図９】鉛直変動気流発生装置の断面図（Ａ）および翼
の平面図（Ｂ）である。

【図１０】図９ＢのＣ部拡大図である。

【図１１】主流方向変動気流発生装置の正面図である。

【図１２】主流方向変動気流発生装置の断面図である。

【図１３】図１２のＡ部拡大図（Ａ）および回転ブレー
ドの正面図（Ｂ）である。

【図１４】音響付加装置を示す風洞の横断面図（Ａ）お
よび要部縦断面図（Ｂ）である。

【図１５】スピーカーの拡大図である。

【図１６】模型起振装置の断面図である。

【図１７】模型起振装置の平面図である。

【図１８】傾斜ケーブル支持装置を示す風洞の横断面図
である。

【図１９】傾斜ケーブル支持装置の平面図である。

【図２０】レインバイブレーション実験用ケーブル支持
装置および降雨装置の側面図である。

【図２１】レインバイブレーション実験用ケーブル支持
装置および降雨装置の平面図である。

【符号の説明】

１風洞３送風機４拡散胴８回転パネル９バネ支持装置３１強制振動実験用模型加振装置４７鉛直変動気流発生装置５４主流方向変動気流発生装置６１音響付加装置６４ターンテーブル６５模型起振装置８３傾斜ケーブル支持装置８９レインバイブレーション実験用ケーブル支持装置９１降雨装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮坂康弘京都府京都市西京区大枝沓掛町26番地314 有限会社宮坂製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送風機としてシロッコファンを採用し、
拡散胴の拡散角を大きくとることにより、整流胴気流方
向の長さを短縮し、測定胴長さを充分とったことを特徴
とする、室内回流式の風洞実験装置。
【請求項２】風洞の壁面の一部を鉛直軸まわりに回転
可能な回転パネルで構成し、前記回転パネルの一方を平
坦面とし、他方の壁面を曲面状とし、１８０°回転させ
ることにより異なる風路断面積を形成させるようにした
ことを特徴とする請求項１の風洞実験装置。
【請求項３】複数の回転ブレードと開口パネルにより
主流方向変動気流を発生させる主流方向変動気流発生装
置を小断面風路に配置したことを特徴とする請求項２の
風洞実験装置。
【請求項４】前記主流方向変動気流発生装置が、上下
２ヵ所に８等分の扇形スリットを有するパネルと、前記
扇形スリットの中心を軸心として回転自在に支持した４
枚翼の回転ブレードと、前記回転ブレードを同期回転さ
せるためのタイミングベルトと、前記回転ブレードを回
転駆動させるための電動機とを具備したことを特徴とす
る請求項３の風洞実験装置。
【請求項５】前記パネルを風洞の所定部位に着脱自在
としたことを特徴とする請求項４の風洞実験装置。
【請求項６】測定胴内の模型取付け部の天井および床
面に、主流方向に対して直角に延びるスリットを設け、
各スリットに沿って複数のスピーカーを配列した音響付
加装置を具備したことを特徴とする請求項１の風洞実験
装置。
【請求項７】前記音響付加装置により模型の上側面お
よび下側面に同相もしくは逆相で単一周波数の正弦波状
の圧力変動を与えることを特徴とする請求項６の風洞実
験装置。
【請求項８】外輪を風洞の壁面に固定するとともに床
面に立設したフレームにより支持し、内輪をモータで回
転駆動するようにしたベアリングと、前記内輪に固定し
た一対のバーと、前記一対のバーの両端間に張設した引
っ張りバネと、前記引っ張りバネの中間部間に架け渡し
た、中心部に被試験体を支持するための中間バーとで構
成したバネ支持を具備したことを特徴とする請求項１の
風洞実験装置。