JPS6353763B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は低風圧アーマロツド、特に架空送電
線のジヤンパ線に装着してこれを低風圧化するア
ーマロツドに関するものである。

従来から、架空送電線のジヤンパ線には、電線
振動による応力の軽減、アークによる電線の損
傷・断線防止のためにアーマロツドを装着するこ
とが行なわれている。しかしながら、従来のアー
マロツドは断面円形の金属線をジヤンパ線の外周
に単に撚り合せて巻付けるだけのものであつて、
低風圧特性を発揮する如き配慮はなされていな
い。架空送電線自体が低風圧特性を有する場合
は、ジヤンパ線も同様の特性を有することになる
ので、アーマロツドによつて上記の特性を特別に
付与する必要はないが、そのような特性を有しな
い既設の架空送電線におけるジヤンパ線において
は、風圧によつて揺動し閃絡を起し易いので、低
風圧化を図ることが望ましい。

ところで、ジヤンパ線に風が当つた場合の最大
風圧Ｐは次の第(1)式で表わされる。

Ｐ＝１／２ρCx V²（Kg／m²） …(1) 但し、ρ：空気密度（Kg・sec²／m⁴） Cx：受風面の抵抗係数（無次元） Ｖ：風速（ｍ／sec） 上記の抵抗係数Cxはレイノルズ数Ｒに依存す
るが、両者の関係は風洞実験によつて定められ
る。

第１図は従来のジヤンパ線の種類別のレイノル
ズ数Ｒと抵抗係数Cxとの関係を実験によつて求
めたグラフであり、曲線ａ，ｂは次の試料ａ，ｂ
の特性である。

試料ａ：最外層を外径10.6mmの素線30本で撚り
合せた外径116mmの撚線 試料ｂ：最外層を外径8.9mmの素線36本で撚り
合せた外径116mmの撚線 試料ｃ：外径116mmの円筒 上記の曲線ａ，ｂに示すように、撚線の場合は
レイノルズ数Ｒが小さい（例えば２×10⁴）とき
抵抗係数Cxが大きく、Ｒが４×10⁴〜６×10⁴で
最小となり、Ｒが６×10⁴以上でCxはほゞフラツ
トになる。一方、曲線Ｃは円筒の場合であるが
（これをジヤンパ線の外周をパイプで覆つたもの、
又はパイプ状のジヤンパ線であるとみなしてよ
い）、Ｒの小さな領域ではCxが大きく、Ｒが大き
くなるに従つて急激にCxが低下している。

したがつて、理想的にはジヤンパ線の外周表面
を円筒状にすべく、これにパイプを被せCxの小
さいジヤンパ線とすればよいことになるが、Cx
が小さいとＲが大きくなり、Ｒが大きいことは次
の第(2)式で明らかなように外径Ｄが必要以上に大
きくなり、実用的でない。

Ｒ＝VD／ν …(2) 但し、Ｄ：アーマロツドを含むジヤンパ線の外
径（ｍ） ν：空気動粘性係数（m²／sec）、標準状
態（線路設計では通常15℃，１気
圧）で1.456×10^-5m²／secで一定で
ある。

そこで、通常の円形断面素線を撚り合せたジヤ
ンパ線と、円筒又は円柱との中間的な特性を示す
ジヤンパ線になるよう、特定形状のアーマロツド
をジヤンパ線に装着することが適切な外径で抵抗
係数の小さいジヤンパ線、即ち低風圧化されたジ
ヤンパ線を得ることができるものと思われる。

この発明の目的は、ジヤンパ線に装着すること
により、抵抗係数を小さくでき、風圧によつてジ
ヤンパ線に加わる荷重を低減できるようにしたア
ーマロツドを提供することである。

以下、図面を参照してこの発明の具体的な実施
例を説明する。

第２図は実施例のアーマロツド１０をジヤンパ
線１１に装着した状態の断面図、第３図はアーマ
ロツド素線１２の断面図、第４図はアーマロツド
１０を装着したジヤンパ線１１の一部省略平面図
である。

上記のアーマロツド１０は複数本の素線１２を
ジヤンパ線１１の外周に密にら旋状に巻き付ける
ことにより構成される。素線１２の断面形状は、
第３図に示すように、外面と内面はジヤンパ線１
１と同心円上にあり、その両側面はジヤンパ線１
１の中心に対し一定の角度θを有する。また外面
の両側角は曲率半径ｒの円弧面に形成されてい
る。上記の角度θをθ＝360／ｎ（但し、ｎは正の整 数）であるように選ぶことにより、ｎ本の素線１
２をジヤンパ線１１の外周に密に配列することが
できる。また、上記の素線１２は第４図に示すよ
うに予めら旋状に成形されており、その内径は、
ジヤンパ線１１に装着する前の状態では、ジヤン
パ線１１の外径より若干小さく形成され、ジヤン
パ線１１に装着した場合に、弾性によつて強く巻
き付くようにしてある。

上記の如き素線１２をジヤンパ線１１の外周に
密に巻き付けると、各素線１２の外側角の円弧面
の突き合せにより複数本のら旋溝１３が形成さ
れ、隣り合う溝１３相互間のジヤンパ線１１中心
に対する開き角θは、前述の素線１２の両側面の
角度θと一致する。

第５図は上記のアーマロツド１０をジヤンパ線
１１の外周に装着し、溝１３の開き角θを一定と
した場合において、アーマロツド１０を含むジヤ
ンパ線１１の外径Ｄ（ｍ）と、素線１２の円弧面
の曲率半径ｒ（ｍ）との比、すなわち曲率半径比
率ｒ／Ｄを異にした試料により、レイノルズ数Ｒと 抵抗係数Cxとの関係を実験によつて求めたグラ
フであり、開き角θ＝12゜，ｒ／Ｄの値は曲線ｄが 17.4／1000、同ｅが29.1／1000、同ｆが34.9／1000の場
合を示す。

ところで、通常、送電線の風圧計算を行なう場
合は、風速の変化を考慮して、レイノルズ数Ｒの
変化に比べて抵抗係数Cxの変化率の少ない領域
を用いる。そこで、各実験によつて得られた曲率
半径比率別の曲線ｄ，ｅ，ｆの使用範囲を選ぶ場
合は、次のごとく決められる。すなわち、各曲線
ｄ，ｅ，ｆの抵抗係数Cxが最小値となる点を結
んだ１点鎖線x1をレイノルズ数Ｒの最小値の領
域に選ぶ。一方、レイノルズ数の最小値は、線路
設計者に周知のように、レイノルズ数の最小値か
ら２倍のレイノルズ数の範囲に選ばれる。これ
は、実際の風速が設計風速に比べて上下に変化す
るのを考慮して、２倍の範囲に選ぶことによる。
したがつて、設計上使用されるレイノルズ数は、
１点鎖線x¹で示される最小値の領域から２点鎖線
y¹で示される最大値の領域の範囲に選ばれる。す
なわち、レイノルズ数Ｒは、開き角θ＝12゜の場
合、曲率半径比率ｒ／Ｄ＝17.5／1000〜34.9／1000の範
囲にお いては約7.1〜約28×10⁴の範囲に選ばれる。

次に、第２図に示すように、この発明のアーマ
ロツド１０を装着したジヤンパ線１１と、第１図
の曲線ａ，ｂによつて示す従来のジヤンパ線との
抵抗係数Cxを比較検討する。たとえば、レイノ
ルズ数Ｒ＝7.5〜20×10⁴の範囲において、この発
明のアーマロツド１０を装着したジヤンパ線１１
は抵抗係数Cx＝0.4〜0.6であるのに対し、従来の
ジヤンパ線ではCx＝0.9〜0.95である。したがつ
て、この発明のアーマロツド１０を装着したジヤ
ンパ線は、従来のものに比べて、Ｒ＝7.5〜20×
10⁴の範囲において、Cxを0.3〜0.55だけ小さくで
きることがわかつた。このように抵抗係数Cxを
小さくできることによつて、抵抗係数Cxを小さ
くできた比率に相関してジヤンパ線に作用する風
圧を低減でき、低風圧効果の得られることがわか
る。

前述のような低風圧化されたジヤンパ線は、各
種の実験から曲率半径比率ｒ／Ｄと開き角θとの関 係を適当に選ぶことによつて、或る形状係数によ
つて定量的に表わすことが伺える。そこで、以下
には、低風圧ジヤンパ線を形状係数との関係にお
いて定量的に表わすための検討を試みる。

第６Ａ図は第５図における１点鎖線x¹で示され
る最小値と２点鎖線y¹で示される最大値を、レイ
ノルズ数Ｒと曲率半径比率ｒ／Ｄとの関係に置換え た図である。第６Ａ図では、レイノルズ数Ｒが対
数目盛の横軸で示され、抵抗係数Cxぶ縦軸で示
される。第６Ａ図に示す１点鎖線x²は、第５図の
１点鎖線x¹で示す各試料別のレイノルズ数Ｒの最
小値に対する曲率半径比率ｒ／Ｄを第６Ａ図上にプ ロツトし、各点を結んだものである。また、２点
鎖線y²は第５図の２点鎖線y¹で示す各試料別のレ
イノルズ数Ｒの最大値に対する曲率半径比率ｒ／Ｄ を第６Ａ図上にプロツトし、各点を結んだもので
ある。

同様にして、本件発明者は開き角θを異ならせ
かつ同じ開き角θ別に曲率半径比率ｒ／Ｄを変化さ せた試料を試作し、その実験値に基づいてレイノ
ルズ数Ｒと曲率半径比率ｒ／Ｄとの関係を調べた。

すると、第６Ａ図に示すレイノルズ数の最小値の
領域を表わす１点鎖線x²の傾きと同じ傾きを示し
かつ横軸方向の値のみが変化することがわかつ
た。一例として、θ＝45゜の場合の測定値が第６
Ｂ図に示される。このことから、第６Ａ図に示す
１点鎖線x²の傾きを求めれば、曲率半径比率ｒ／Ｄ とレイノルズ数Ｒとの関係が一定の関数で表わさ
れることがわかつた。

そこで、関数を求めたところ、ｒ／Ｄ＝K₁／Ｒ（K₁ ＝一定）と表現でき、定数K₁は曲率半径比率ｒ／Ｄ とレイノルズ数Ｒとの積で表わされることがわか
つた。そして、例えばθ＝12゜の場合は第５図の
曲率半径ｒ／Ｄ別の各資料の曲線ｄ，ｅ，ｆを観察 すれば、ｒ／Ｄ＝17.4／1000のときレイノルズ数Ｒが14
.4 ×10⁴であり、ｒ／Ｄ＝29.1／1000のときレイノルズ数
Ｒ が8.6×10⁴であり、ｒ／Ｄ＝34.9／1000のときレイノル
ズ 数Ｒが7.2×10⁴であることから、K₁＝2500を得
る。したがつて、第５Ａ図の１点鎖線x²で示す曲
線の一般式はｒ／Ｄ＝2500／Ｒで表わされる。同様にし て、第５図の２点鎖線y¹で示す最大値の定数K₁
は、K₁＝5000となる。このことから、第５Ａ図
の２点鎖線y²で示す曲線の一般式はｒ／Ｄ＝5000／Ｒと なる。このことから、開き角θ＝12゜の場合は、
曲率半径比率ｒ／Ｄとレイノルズ数Ｒとの関係がｒ／Ｄ ＝2500／Ｒ〜5000／Ｒの範囲となるように、曲率半径比 率を選べばよいことがわかつた。

第７図はこの発明の他の実施例のアーマロツド
２０の図解図である。前述の第２図に示す実施例
では、アーマロツド１０の素線１２のそれぞれの
外側角の部分を曲率半径ｒの円弧を形成した形状
の場合について述べたが、この実施例では、１つ
の素線の開き角（θ₁）を12゜とし、その正数倍の
個数ずつの素線をグループ化し、同一グループの
素線のうち外側となる素線の１つの角のみを曲率
半径ｒの円弧状に形成したものである。この場
合、開き角θ＝24゜とした場合は、２本の素線の
うち両素線の突き合せた部分の角は円弧を形成し
ないかまたは形成したとしても製造上必要程度の
微小な円弧とし、両素線の隣接するグループ側の
角を曲率半径ｒの円弧となるように形成したもの
である。また、図示のように、開き角θを36゜と
する場合は、３本の素線２１ａ〜２１ｃで１つの
グループの素線群２１を構成し、同一グループに
おける中央の素線２１ｂの両側面に隣接する部分
には何ら円弧を形成せず、中央の素線２１ｂを挾
む左右の素線２１ａ，２１ｃの円周方向の一方の
外側部分の角を曲率半径ｒで円弧状に形成し溝２
４を形成する。第８図は第２図のジヤンパ線にお
いて曲率半径比率ｒ／Ｄを一定（ｒ／Ｄ＝34.9／1000）
とし て開き角θを変えた場合におけるレイノルズ数Ｒ
と抵抗係数Cxとの関係を示す図である。図にお
いて、曲線ｇはθ＝12゜の場合を示し、曲線ｈは
θ＝24゜の場合を示し、曲線ｉはθ＝36゜の場合を
示し、曲線ｊはθ＝45゜の場合を示す。この場合
における各試料別の抵抗係数の最小値を結んだ線
が１点鎖線x³で示される。また、最小値のレイノ
ルズ数Ｒの２倍の値を最大値に選んだ場合におけ
る各試料別の最大値を結んだ線が２点鎖線y³で示
される。

第９Ａ図は第８図における１点鎖線x³で示され
る最小値と２点鎖線y³で示される最大値をレイノ
ルズ数Ｒと開き角θとの関係に置き換えて示した
図である。そして、第９Ａ図において有効に使用
し得る範囲は、x⁴とy⁴の間である。なお、曲率半
径比率ｒ／Ｄを変化させた試料で各種実験したが、 これらの実験から曲率半径比率ｒ／Ｄを変化させた 場合においても、レイノルズ数Ｒと開き角θとの
関係は、全て直線で表わされかつ同じ傾きになる
ことがわかつた。

一例として、ｒ／Ｄ＝29.1／1000の場合の測定値が第
９ Ｂ図に示され、ｒ／Ｄ＝45.5／1000の測定値が第９Ｃ図
に 示される。

例えば、第９Ａ図の１点鎖線x⁴の傾きから開き
角θとレイノルズ数Ｒとの関係を求めると、第８
図においてレイノルズ数Ｒを最小値に選んだ場合
における開き角θの関数は、θ＝113logR×10^-5
＋28.5で表わされる。また、２点鎖線y⁴の傾きか
ら開き角θとレイノルズ数Ｒとの関係を求める
と、第８図におけるレイノルズ数Ｒを最大値に選
んだ場合における開き角θの関数は、θ＝
113logR×10^-5−5.2で表わされる。

以上の説明およびグラフから、本件発明のアー
マロツドが適用可能な範囲を計算式によつて算出
すれば次のとおりとなる。

まず、開き角をθ＝12゜の一定とし、曲率半径
比率（ｒ／Ｄ）を変化した場合における最適のレイ ノルズ数Ｒの範囲は、第６Ａ図を参照して説明し
たように、第(3)式で表わされる。

ｒ／Ｄ＝2500／Ｒ〜5000／Ｒ …(3) 第(3)式から曲率半径ｒを求めると、第(4)式で表
わされる。

ｒ＝Ｄ／Ｒ（2500〜5000） …(4) 第(4)式にＲ＝VD／νを代入すると、素線の曲率 半径ｒは第(5)式で表わされる。

ｒ＝（2500〜5000）1.456×10^-5／Ｖ ＝0.0364〜0.0728／Ｖ …(5) 上記第(5)式から、曲率半径ｒは、設計風速値の
みによつて決められることがわかる。

一方、曲率半径比率ｒ／Ｄ（＝34.9／1000）を一定と
し かつ開き角θを変化させた場合における最適のθ
とレイノルズ数Ｒとの関係は、第９Ａ図を参照し
て説明したように第(6)式で表わされる。

θ＝113logR×10^-5＋（28.5〜−5.2） …(6) 第(6)式からレイノルズ数Ｒの関係式を求める
と、第(7)式で表わされる。

上記(5)式と第(7)式に基づいて曲率半径比率およ
び開き角θの最適な条件を算出すると、以下のご
とくなる。すなわち、開き角θを一定とした場合
の曲率半径比率ｒ／Ｄは、第(3)式から明らかなよう に、レイノルズ数Ｒに逆比例する関係にある。そ
こで比例定数とK₁とすれば、曲率半径比率ｒ／Ｄは 第(8)式のごとくなる。

ｒ／Ｄ＝K₁／Ｒ …(8) 次に、比例定数K₁は曲率半径比率ｒ／Ｄが34.9／1000 の実測結果より第(8)式に第(7)式のＲを代入して求
められる。

したがつて、開き角θが与えられた場合、設計
風速Ｖのときの最適の曲率半径ｒは次の範囲とな
る。

これにより、第(10)式で表わされる曲率半径ｒを
選ぶには、設計風速値と開き角θを定めれば、最
適の曲率半径ｒの範囲を知ることができる。

第１０図は設計風速値Ｖと曲率半径ｒとの関係
を表わすグラフである。図示の斜線部分において
この発明のアーマロツドの曲率半径を適用できる
ことが明らかとなる。

したがつて、上記第(10)式を満足する曲率半径ｒ
の円弧を２つ突き合わせた溝をアーマロツドによ
つてジヤンパ線の外周の長さ方向に複数本形成す
れば、ジヤンパ線を低風圧化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の送電線のレイノルズ数と抵抗係
数との関係を示すグラフである。第２図はこの発
明のアーマロツドを装着したジヤンパ線の断面図
である。第３図はアーマロツド素線の断面図であ
る。第４図はアーマロツドを装着したジヤンパ線
の一部省略平面図である。第５図は第２図の送電
線においてθ＝12゜の場合のレイノルズ数と抵抗
係数との関係を示すグラフである。第６Ａ図は第
５図の１点鎖線で示される最小値と２点鎖線で示
される最大値についてレイノルズ数Ｒと曲率半径
比率ｒ／Ｄとの関係に置換えて示したグラフである。 第６Ｂ図はθ＝45゜の場合における最適レイノル
ズ数範囲を示すグラフである。第７図はこの発明
の他の実施例の送電線の断面図である。第８図は
第２図の送電線において、ｒ／Ｄ＝34.9／1000の場合の
開 き角を変化させた場合におけるレイノルズ数Ｒと
抵抗係数Cxとの関係を示すグラフである。第９
Ａ図は第６図の１点鎖線で示される最小値と２点
鎖線で示される最大値について、レイノルズ数Ｒ
と開き角θとの関係に置換えたグラフである。第
９Ｂ図はｒ／Ｄ＝29.1／1000、第９Ｃ図はｒ／Ｄ＝45.5
／1000の場 合における最適レイノルズ数範囲を示すグラフで
ある。第１０図はこの発明が適用される曲率半径
と設計風速値との関係を表わす一例のグラフであ
る。 １０…アーマロツド、１１…ジヤンパ線、１２
…素線、１３…溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 架空送電線のジヤンパ線に装着される素線の
   集合から成るアーマロツドにおいて、上記素線の
   外面をその長さ方向と直角の方向にジヤンパ線の
   外周円弧面と同芯の円弧面に形成し、各素線にら
   せん状のひねりを付与すると共に、その端面から
   みた内径をジヤンパ線の外径より若干小さく形成
   し、上記複数の素線のうち一定数ごとの隣接する
   素線相互の外側角に上記円弧面より小さい曲率半
   径の円弧面を形成し、その円弧面を相互に突き合
   せて各素線を集合することにより長さ方向の溝を
   形成し、隣り合う溝相互のジヤンパ線中心に対す
   る開き角をθ、溝を形成する素線外側角の曲率半
   径をｒ、風速をＶ としたとき、これらが なる関係に選ばれていることを特徴とする低風圧
   アーマロツド。