JP6309440B2 - 衝突試験装置 - Google Patents
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Description
通常の車両衝突試験は重錘(1)と重錘塔(2)と重錘(1)に連結されたワイヤ(3)と、第1のワイヤ(7)によつてけん引される第1の車両(9)と、を備えて行われている。この車両衝突試験においては、重錘(1)を所定高さにまで持ち上げた後、重錘(1)を落下させ車両(9、10)を走行させ衝突予定地点(13)付近において衝突せしめるようにしている。
図1を参照して本発明の第1実施形態の衝突試験装置1について説明する。
部分80bは、車両切り離し装置13と下部滑車40との間の部分である。部分80bは、水平方向に延びる。
部分80cは、下部滑車40と定滑車61との間の部分である。部分80cは、鉛直方向(略鉛直方向を含む、以下同様)に延びる。
部分80dは、定滑車61と動滑車71との間の部分である。部分80dは、鉛直方向に延びる。
部分80eは、動滑車71と動滑車73との間の部分である。部分80eは、水平方向に延びる。動滑車73が設けられない場合は、牽引ロープ80に部分80eはない。
部分80yは、動滑車73と端部80zとの間の部分である。部分80yは、鉛直方向に延びる。
端部80zは、地面Gに対して固定される。端部80zは、落錘塔21に固定される。端部80zは、動滑車73よりも上側で落錘塔21に固定される。端部80zは、吊下部21bに固定される。端部80zは、支柱21aに固定されてもよい。
衝突試験装置1は次のように作動する。
[作動A]所望の衝突速度(車両11の衝突速度)が得られるように、落錘23の落下高さHが調整される。具体的には、ウインチ31により、吊下ロープ33の巻取りや巻出しが行われる。
上記のように、衝突試験装置1は、落下錘水平牽引方式により車両11を牽引する。ここで、車両11を牽引する方式には、落下錘水平牽引方式の他に、電動ウインチ方式、カタパルト方式、リニアモータ方式、自由落下錘方式などがある。
この落下錘水平牽引方式では、車両11の衝突速度Vは、落錘23の落下高さHと、質量比αにより決まる。質量比αは、車両11の質量m1と、落錘23の質量m2と、の比であり、α=m2/m1である。質量比αは、例えば、車両11の牽引距離の制限(最大値)、落下高さHの制限(例えば落錘塔21の高さの制限)、および、所望の車両11の衝突速度Vなどに基づいて設定される。車両11の衝突速度Vは、落錘23の落下高さHを高くするほど速くなる。車両11の衝突速度Vは、質量比αを大きくするほど速くなる(詳細は下記)。
図1に示す衝突試験装置1による効果は次の通りである。衝突試験装置1は、落錘23と、吊下部21bと、牽引ロープ80と、動滑車装置50と、を備える。吊下部21bは、落錘23が吊り下げられる部分である。牽引ロープ80は、吊下部21bに対する落錘23の落下運動を車両11に伝達し、車両11を水平方向に牽引する。
[構成1]動滑車装置50は、吊下部21bと落錘23との間に設けられる。動滑車装置50は、定滑車61と、動滑車71および動滑車73の少なくともいずれか(以下「動滑車71・73」)と、を備える。定滑車61の回転軸は、吊下部21bに固定される。定滑車61には、牽引ロープ80が掛けられる。動滑車71・73の回転軸は、落錘23に固定される。動滑車71・73には、牽引ロープ80が掛けられる。
衝突試験装置1は、ウインチ31と、吊下ロープ33と、落錘切り離し装置35と、を備える。
[構成3−1]ウインチ31は、吊下部21bに設けられる。
[構成3−2]吊下ロープ33は、ウインチ31により巻取りおよび巻出しされ、ウインチ31から落錘23を吊り下げる。
[構成3−3]落錘切り離し装置35は、吊下ロープ33と落錘23とを結合し、吊下ロープ33と落錘23との結合を切り離す。
図2を参照して、第2実施形態の衝突試験装置101について、第1実施形態の衝突試験装置1との相違点を説明する。なお、衝突試験装置101のうち、第1実施形態の衝突試験装置1との共通点については、実施形態と同一の符号を付し、説明を省略した。第1実施形態の衝突試験装置1に対する第2実施形態の衝突試験装置101の相違点は、動滑車装置150の構成、および、牽引ロープ180の配置である。
部分180jは、定滑車163と定滑車165との間の部分である。部分180jは、水平方向に延びる。
部分180kは、定滑車165と動滑車73との間の部分である。部分180kは、鉛直方向に延びる。
図2に示す衝突試験装置101による効果は次の通りである。
[構成2]動滑車装置150は、車両11の牽引速度が落錘23の落下速度の2倍よりも大きくなるように構成される。
様々な衝突試験装置について、落錘23の落下高さH[m]と、車両11の衝突速度V[m/s]と、の関係を計算し、計算結果を比較した。比較した各衝突試験装置は、次の通りである。
・図5に示す、自由落下方式の衝突試験装置201(比較例1)。
・図6に示す、動滑車装置50(図1)を備えない落下錘水平牽引方式の衝突試験装置301(比較例2)。
・図1に示す第1実施形態の衝突試験装置1(2倍速装置)。
・図2に示す第2実施形態の衝突試験装置101(4倍速装置)。
・図5に示す衝突試験装置201(比較例1):25.2[m]
・図6に示す衝突試験装置301(比較例2):32.5[m]
・図1に示す衝突試験装置1(2倍速装置):13.0[m]
・図2に示す衝突試験装置101(4倍速装置):9.0[m]
このように、衝突試験装置1(図1参照)および衝突試験装置101(図2参照)では、ある衝突速度Vを得るために必要な落下高さHを、比較例1、2に比べて大幅に(ほぼ半分以下に)低減できる。
図2に示す衝突試験装置101(4倍速装置)の質量比αを様々に変えたときの、落下高さH[m]と、衝突速度V[m/s]と、の関係を計算し、計算結果を比較した。比較した質量比αは、α=5.33、α=4、および、α=3である。計算結果は図4に示すグラフのようになった。質量比αが大きくなるほど、ある衝突速度Vを得るために必要な落下高さHが低くなる。
図1に示す衝突試験装置1(2倍速装置)における、衝突速度Vと落下高さHとの関係は次のように導き出される。質量m2の落錘23が高さhまで上昇した場合の落錘23の位置エネルギーと、落錘23が高さhだけ落下したときの質量m1の車両11が持つ運動エネルギーと、の釣合い式は、次の[数2]となる。
v1:車両11の牽引速度
v2:落錘23の落下速度
μ:車両11の摩擦係数(詳細は上記)
である。
衝突試験装置1(2倍速装置)では、v1=2v2である。このv1=2v2を上記[数2]に適用して整理すると、次の[数3]が得られる。
図4に示すように、質量比αが小さくなるほど、ある衝突速度Vを得るために必要な落下高さH[m]が高くなる。質量比αを小さくしすぎると、落錘23が落下できず、車両11が牽引されない。落錘23が落下可能な質量比αの下限は、次のように求まる。
α−2μ≧0
となる。よって、質量比αの下限は、
α≧2μ
となる。
α−4μ≧0
となる。よって、質量比αの下限は、
α≧4μ
となる。例えば、μ=0.4の場合、質量比αの下限は1.6である。なお、図4に、質量比αが下限近くのα=1.7の場合のグラフ(落下高さ−速度関係曲線)を示す。
図1に示す衝突試験装置1(2倍速装置)および図2に示す衝突試験装置101(4倍速装置)で、図3に示す自由落下方式(比較例1)に相当する落下高さ−速度関係曲線を得るための質量比αは、次の値である。
衝突試験装置1(2倍速装置)の場合:αは2.4程度。
衝突試験装置101(4倍速装置)の場合:αは2.8程度。
質量比αがこれらの値以上であれば、図3に示す自由落下方式(比較例1)よりも低い落下高さHでも、同じ衝突速度Vを得ることが可能となる。
上記の第1実施形態(図1参照)および第2実施形態(図2参照)は、様々に変形されてもよい。例えば、図1に示す第1実施形態では動滑車装置50は2倍速装置であり、図2に示す第2実施形態では動滑車装置150は4倍速装置であった。具体的には、図1に示す第1実施形態では動滑車支持部81が2か所であり、図2に示す第2実施形態では動滑車支持部181が4か所であった。しかし、動滑車装置50を、6倍速装置や8倍速装置などに変形してもよい。具体的には、動滑車支持部81を6か所や8か所などにしてもよい。
11 車両
21b 吊下部
23 落錘
25 緩衝装置
31 ウインチ
33 吊下ロープ
35 落錘切り離し装置
50 動滑車装置
61、163、165 定滑車
71、73 動滑車
80、180 牽引ロープ
Claims (3)
- 落錘と、
前記落錘が吊り下げられる吊下部と、
前記吊下部に対する前記落錘の落下運動を車両に伝達し、前記車両を水平方向に牽引する牽引ロープと、
前記吊下部と前記落錘との間に設けられる動滑車装置と、
前記吊下部に設けられるウインチと、
前記ウインチにより巻取りおよび巻出しされ、前記ウインチから前記落錘を吊り下げる吊下ロープと、
前記吊下ロープと前記落錘とを結合し、前記吊下ロープと前記落錘との結合を切り離すことで、前記落錘の落下を開始させる落錘切り離し装置と、
を備え、
前記動滑車装置は、
前記吊下部に回転軸が固定され、前記牽引ロープが掛けられる定滑車と、
前記落錘に回転軸が固定され、前記牽引ロープが掛けられる動滑車と、
を備え、
前記動滑車装置は、前記車両の牽引速度が前記落錘の落下速度の2倍よりも大きくなるように構成される、
衝突試験装置。 - 請求項1に記載の衝突試験装置であって、
前記定滑車は、複数設けられ、
前記動滑車は、複数設けられ、
前記牽引ロープは、前記動滑車から前記定滑車に延びる動滑車支持部を4か所以上備え、
前記車両の牽引速度が、前記落錘の落下速度の4倍以上になるように構成される、
衝突試験装置。 - 請求項1または2に記載の衝突試験装置であって、
前記落錘の真下に配置され、落下している前記落錘を受け止める緩衝装置を備える、
衝突試験装置。
Priority Applications (1)
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JP2014251000A JP6309440B2 (ja) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | 衝突試験装置 |
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Family Applications (1)
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JP2014251000A Active JP6309440B2 (ja) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | 衝突試験装置 |
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