JPH04128626A - 回流水槽の定在波打ち消し装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水槽内の水を強制的に透溝させて水槽内に
一定方向の水流を生じさせる模型実験用の回流水槽で、
その上部の一部を開放して空気と接触する水面を有し、
この開放部の最上流側に波の発生を抑える制波板が設け
られた開放型の回流水槽に係り、特に、回流水槽の開放
された水表面に発生する定在波を極力抑えるようした回
流水槽の定在波打ち消し装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、模型実験用の水槽の中には、水槽内で実験される
模型船等の進行方向に対して逆方向に水流を生じさせる
ことにより、狭い水槽を有効活用できるようにした回流
水槽が知られている。

回流水槽は水槽内の水を強制的に循環させて、水槽内に
一定方向の水流を生じさせる構造になっている。即ち、
回流水槽は例えば水槽の底面下方に循環用の連通管が配
設され、この連通管の両端側は上方側に湾曲しながら折
り返して水槽の両側面に接続され、又連通管の内部には
水を強制的に循環させるプロペラが内装されている。

回流水槽では、このプロペラを駆動させて、水槽の一側
面から水を水槽内に強制的に流入させ、反対側の他側面
から水を流出させ、この流出１また水を連通管を循環さ
せて再び水槽内に流入させて、水槽内に一定方向の水流
を生じさせるようになっている。そして、このような回
流水槽には密閉型と開放型のものがある。

このうち、開放型の回流水槽は、水槽の上面の一部が測
定部として開放されていて、空気と接触する水面をもつ
。しかし、この開放された部分で波の山と谷が固定した
所謂定在波が発生し、試験に悪影響を及ぼす。そこで、
この定在波の発生を防ぐために、一般に、開放部の最も
上流側に制波板が設けられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

回流する流速Ｖ（ｍ／ｓ）と水深Ｈ（ｍ）の関係がフル
ート数Ｆ　ｆｉｈ　＝　Ｖ　／　ＪＹＷ＜　０．５　（
Ｄときは、制波板で定在波の発生をある程度防ぐことが
できる。しかし、完全に波の発生を押さえることはでき
ない。最もよく整備された制波板から発生する波を第９
図に示す。

（１，５＜Ｆ、、ｈ≦１のききには定在波は漸次大きく
なり、Ｆｎｈ’ｌのときは非常に大きな波が発生し、制
波板をどのように調整しても第１０図に示す程度の波が
残る。

Ｆ−ｈ＞Ｉのときは発生する波は小さくなる。

この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決
すべく創案されたものであって、その目的とするＬころ
は、一定範囲内の断面積を有する突起物を、制波板終端
を中心として水槽内の所定水域内に設け、制波板終端か
ら発生する波と、突起物によって生じる波とを打ち消し
合わせることより、制波板のみの場合に仕べ、回流水槽
の開放された水面をより平坦にし、定在波の発生を極力
抑えることのできる回流水槽の定在波打ち消し装置を提
供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

以上の目的を達成するためにこの発明は、水槽内の水を
強制的にＮ理させて水槽内に一定方向の水流を生じさせ
る模型実験用の回流水槽で、その上部の一部を開放して
空気と接触する水面を有し、この開放部の最上流側に波
の発生を抑える制波板が設けられた開放型の回流水槽に
おいて、前記制波板の終端を中心として、上流側へ制波
板＃＠での水槽の水深の１０％、下流側へその水深の２
０％の範囲内の水中に、回流水槽の開放された水表面に
発生する定在波を打ち消す突起物を水槽の幅方向に横設
すると共に、上記突起物の断面積Ｓ（ｍ’）を突起物の
下端の水深Ｈ（ｍ）を基準として、 ０、２Ｈｘ　１０−’＜　Ｓ　＜　ＩＯＨＸ　１０−”
の範囲内どした構成よりなる。

ここで、突起物は回流水槽の底面に出没自在に設けられ
ていてもよく、また、突起物は回流水槽の側面に回動自
在に支持されていてもよい。

〔作用〕

以上のような構成を有するこの発明は次のように作用す
る。

すなわち、一定範囲内の断面積を有する突起物を、制波
板終端を中心として水槽内の所定水域内に設けたことに
より、この突起物によって回流水槽の開放された水面に
は波が生じ、他方側波板終端から発生する波は、突起物
によって生じる波によって打ち消し合わせられ、制波板
のみの場合に比べ、回流水槽の開放された水面をより平
坦にし、定在波の発生を極力抑えるように作用する。

また、突起物が回流水槽の底面に出没自在に設置ｊられ
ている場合、及び突起物が回流水槽の側面に回動自在に
支持されている場合には、突起物を出没させ、又は回動
させることで流速に対する突起物の抵抗断面積を調整で
き、回流水槽内の流速に対応した最適な突起物の抵抗断
面積を得ることができ、定在波の発生を更に抑えるよう
に作用する。

〔実施例〕

以下、図面に記載の実施例に基づいてこの発明をより具
体的に説明する。

ここで、第１図は回流水槽の全体側断面図、第２図は要
部の拡大側断面図、第３図は横設された突起物の斜視図
、第４図は複数個の突起物の横設された要部の拡大側断
面図、第５図は種々の形状の突起物の断面図、第６図は
底面に出没自在に横設された突起物の側断面図、第７図
は回動自在に横設された突起物の側断面図、第８図は定
在波の比較図である。

図において、回流水槽１は、水槽内の水を強制的に循環
させて水槽内に一定方向の水流を生じさせる模型実験用
の水槽で、その上部の一部を開放して空気と接触する水
面を有し、この開放部２の最上流側に波の発生を抑える
制波板３が設けられた開放型の回流水槽から構成されて
いる。

開放部２の上流側にはこの開放部２内に循環流人する水
の流入管ｌａが接続され、また、下流側には開放部２内
を流れた水を排出する排出管１ｂが接続されている。流
入管１ａ及び排出管１ｂはその先端側が各々下方に向か
って約１８０度折り曲げられており、その先端には下方
に配設された連通管１ｃの端部が各々接続されている。

そして、これらの流入管１ａｓ排出管１ｂ及び連通管Ｉ
Ｃによって回流水槽１内に流れを起こさせる水の循環経
路が構成される。

この連通管ＩＣの内部には水流を生じさせるプロペラ４
が取付けられている。このプロペラ４の回動軸は連通管
ＩＣの外側に延びていて、排出管１ｂの外側下部に設置
されたモーター４ａに連動連結されている。

上述したように、回流水槽１はその上部の一部に実験用
の模型船ａを浮かべる開放部２が形成され、開放部２の
長手方向（流速方向）の最上流側には制波板３が設けら
れている。制波板３は開放部２の水面に発生する定在波
を抑えるだめのものであるが、その機能は十分とはいえ
ない。

このため、開放部２の水表面に発生する定在波を打ち消
す突起物５が水槽内に設けられている。

第２図に示すように、突起物５は、制波板３の終端３ａ
を中心として、制波板終端３ａの位置での水槽の水深Ｈ
８の１０％上流側へ、又下流側へ水深Ｈ６の２０％の範
囲内の所定水域６に設けられる。

突起物５は回流水槽１０幅方向に横設され、第３図に示
すように水流方向に対してほぼ直交方向に設けられてい
る。この突起物５は回流水槽１の所定水域６の底面６ａ
に設けられたり、水中に設けられたりしている。即ち、
突起物５は所定水域６の任意の水深Ｈに横設される。

また、所定水域６の任意の水深に横設される突起物５は
、開放部２の水表面に発生する定在波を打ち消すために
、その断面積５（ｒｎ′）が一定範囲内にあることが要
求される。

即ち、突起物５の断面積Ｓ（ｍ”）は、突起物５の下端
での水深をＨ（ｍ）としたとき、０、２ＨＸ　１０−’
＜　Ｓ　＜　ＩＯＨｘ　１０−’　　　　　　　　■の
範囲内にあることが要求される。

突起物５の断面積Ｓ　（ｍ″）がこの０式の範囲内にあ
るときには、開数８２の水表面に発生する定在波を打ち
消すことが可能となる。この０式の範囲を越える場合に
は定在波を打ち消すことができず、その結果、模型実験
にも悪影響を及ぼす。

突起物５は回流水槽１内に１個横設されてもよく、また
複数個横設されてもよい。第４図に示すように複数個の
突起物５が回流水槽１内に横設される場合には、複数の
突起物５の各断面積をＳ。

＊　　５２　＋　　Ｓ！　＋　　・・・・・・とじたと
き５＝Ｓｚ　＋Ｓ２＋Ｓコ＋−・・・・・　　　”　　
　■の式を満足することが要求される。

突起物５はその断面形状が特に限定されるものではなく
、第５図に示すような種々の断面形状のものが適宜使用
される。

回流水槽ｌの所定水域６の底面６ａに横設される突起物
５の中には第６図に示すように、底面６ａに対して出没
自在になっていて、上下に移動することにより、底面６
ａから回流水槽１内に突出する突起物５の断面積Ｓ（ｍ
’）を調整できるようになっているものがある。突起物
５の昇降は突起物５の下方に延設された昇降軸５ａを例
えば螺子運動によって」−下に移動させることによって
行われる。

また、回流水槽１の所定水域６の任意の水深Ｈに横設さ
れる突起物５の中には第７図に示すように、その両端が
回流水槽ｌの左右両側面に回動自在に支持されていて、
突起物５を回動させることにより、回流水Ｉｌｌ内の流
速に対する突起物５の抵抗断面積Ｓ、を調整することが
できるようになっているものがある。

突起物５の回動に基づく抵抗断面積Ｓ、は、つぎの関係
を満了するようになっている（第７図参照）、。

ＳＲ＝ｈ　ｃｓｏ　／’ｈａ　）　　　　　　　　　　
■ここで、Ｓ　ｏは突起物５の固有の断面積ｈｏは突起
物５の最大高さ ｈは傾斜したときの高さ 次に、Ｌ記実絶倒の構成に基づく作用について説明する
。

回流水槽１に水流を生じさせるにはモーター４ａを駆動
させる。モーター４ａの駆動により連通管ＩＣ内のプロ
ペラ４は回動して連通管ＩＣ内の水を流入管ｌａ側に圧
送する。連通管ＩＣから流入管１ａに圧送された水は流
入管１ａを流れ、流入管１ａの下流側から開放部２内に
流入する。

開放部２内に流入した水は下流側に向かって一定の流速
で流れる。このため、開放部２内には一定方向の水流が
生じる。実験用の模型船ａ等はこの水流の中に定置した
り、又水流に逆らうように進ませることで狭い開放部２
内を有効に活用できる。

開放部２内に一定の水流を生じさせた水は、排出管１ｂ
内に排出され、排出管１ｂを経て連通管ｌｃ内に入り、
そこで再びプロペラ４によって流入管１ａ側に循盪圧送
される。

このようにして、回流水槽１内に一定方向の水流を生じ
させて楯湯するが、開放部２で空気に接触する水面には
定在波が発生する。定在波は開放部１）（“）最」流値
に設けられた制波板３である置型弱と）られるが開放部
２に定在波が発生する。

このとき、制波板３の終端３ａを基準とする所定水域６
０回流水槽１内には、一定範囲内の断面積Ｓ　（ｍ”）
からなる突起物５が横設されているため、この突起物５
によって開放部２の水面には新たに波が発生する。

しかし、突起物５によって発生する波は、開放部２の水
面に発生する定在波を打ち消す方向に作用するたぬ、第
８図に示すように、開放部２の水面の定在波は抑えられ
、その水面はほぼ平坦になる。この第８図において、曲
線Ａは突起物５がないものを表し、曲線Ｂは突起物５が
あるものを表１゜また、直線Ｃは静止水面を表す。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし
得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上の記軟、、より明らかなように、この発明に係る回
流水槽の定在波打ち消し、装置によれば、一定範囲内の
断面積を有する突起物を、制波板終端を中心として水槽
内の所定水域内に設けたから、突起物によって回流水槽
の開放された水面には波が生じ、他方側波板終端から発
生する波は、突起物によって生じる波によって打ち消し
合わせられ、制波板のみの場合に比べ、回流水槽の開放
された水面をより平坦にし、定在波の発生を極力抑える
ことができる。

また、請求項２記載の構成のように突起物が回流水槽の
底面に出没自在に設けられている場合、及び請求項３記
較の構成のように突起物が回流水槽の側面に回動自在に
支持されている場合には、突起物を出没させ、又は回動
させることで流速に対する突起物の抵抗断面積を調整で
き、回流水槽内の流速に対応した最適な突起物の抵抗断
面積を得ることができ、定在波の発生を更に抑えること
ができる。

４、図面の簡単ブ註勘 図面はこの発明に係る回流水槽の定在波打ぢ消し装置の
実施例を示すものであって、第１図は回流水槽の全体側
断面図、第２図は要部の拡大側断面図、第３図は横設さ
れた突起物の斜視図、第４図は複数個の突起物の横設さ
れた要部の拡大側断面図、第５図は種々の形状の突起物
の断面図、第６図は底面に出没自在に横設された突起物
の側断面図、第７図は回動自在に横設された突起物の側
断面図、第８図は定在波の比較図である。

第９図及び第１０図は制波板のみを使用したときの定在
波の波高図である。

〔符号の説明〕

１：回流水槽　　　　　１ａ：流入管 １ｂ：排出管　　　　　　ＩＣ；連通管２：開放部 ３：制波板　　　　　　３ａ：終端 ４：プロペラ　　　　　４ａ：モーター５：突起物　　
　　　　５ａ：昇降軸 ６：所定水域　　　　　６ａ：底面 Ａ：突起物がないときの波高曲線 Ｂ：突起物があるときの波高曲線 Ｃ：静止水面 Ｈｏ　二側波板の終端位置での水深（ｍ）Ｈ：任意位置
の突起物の下端までの水深Ｓ：突起物の断面積（ｍ″） Ｓｏ　：突起物の固有断面積（ｒｎ”）ＳＲ：突起物の
抵抗断面積（ｍ″） ｈｏ　：突起物の最大高さ（ｍ） ｈ：突起物の傾斜したときの高さ（ｍ）ａ：模型船 （ｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水槽内の水を強制的に循環させて水槽内に一定方向
   の水流を生じさせる模型実験用の回流水槽で、その上部
   の一部を開放して空気と接触する水面を有し、この開放
   部の最上流側に波の発生を抑える制波板が設けられた開
   放型の回流水槽において、前記制波板の終端を中心とし
   て、上流側へ制波板終端での水槽の水深の１０％、下流
   側へその水深の２０％の範囲内の水中に、回流水槽の開
   放された水表面に発生する定在波を打ち消す突起物を水
   槽の幅方向に横設すると共に、上記突起物の断面積Ｓ（
   ｍ＾２）を突起物の下端の水深Ｈ（ｍ）を基準として、 ０．２Ｈ×１０＾−＾４＜Ｓ＜１０Ｈ×１０＾−＾３の
   範囲内としたことを特徴とする回流水槽の定在波打ち消
   し装置。 ２、突起物は回流水槽の底面に出没自在に設けられてい
   る請求項１記載の回流水槽の定在波打ち消し装置。 ３、突起物は回流水槽の側面に回動自在に支持されてい
   る請求項１記載の回流水槽の定在波打ち消し装置。