循環式垂直風洞スカイダイビングシミュレータ

関連特許出願の相互参照

本発明は、2004年7月30日提出の米国出願番号10/909,088の一部継続である2005年7月19日提出の米国出願番号11/184,940から優先権を主張する。

本発明は、垂直風洞、特にスカイダイビングシミュレータおよび娯楽設備として使用される温度調節環気流垂直風洞の分野に関する。

風洞は当該技術においてよく知られている。風洞はユーザの必要に応じて多くの種類および様式で使用できる。これらは、環気流を有するまたは有さない亜音速風洞、環気流を有するまたは有さない遷音速風洞、環気流を有するまたは有さない垂直亜音速風洞、環気流を有するまたは有さない超音速および極音速風洞、および圧縮性気流風洞を含む。

前記風洞の大部分は、研究および試験目的で使用される。従来の航空機、ヘリコプター、パラシュートおよび他の空力装置、翼面、操縦面、潜水艦、ロケットおよび他の打ち上げ機、地上車、建物および他の基本気流調査が含まれる。

水平風洞(ここではトンネルのフルスピードセクションにおける空気が一般に水平に流れる)は空力研究および試験に使用され、一般に防衛志向の主要企業、連邦政府、または教育機関および大学が所有している。これらの中には、垂直操作用に変換または適用されているものもあるが(ここではトンネルのフルスピードセクションにおける空気が一般に垂直に流れる)、それらの大部分またはすべてはそのような垂直操作では性能が劣る。

フリーフォールシミュレーションに使用される垂直風洞に適用する設計制限は、水平試験トンネルのそれとは異なる。垂直風洞/フリーフォールシミュレータにおいて、風洞のフルスピードセクションにある物体(この場合は飛行中の人間)がそのセクション内で動き回り、人体飛行を経験または練習できるということが重要である。水平試験トンネルにおいて、トンネルに配置された物体は通常、他者によって観察または測定される静的物体である。この理由から、水平風洞のこの最速部分は「試験セクション」と呼ばれる。垂直風洞において、これと同様の領域は「飛行室」と呼ばれる。

垂直風洞においては、トンネル内を飛行する人が気流を停止させることなく飛行室の内外で交代できることが重要である。反対に、水平風洞の操作中は、その試験セクション内の静的物体を動かす必要はほとんどない。さらに、垂直風洞内を飛行する物体は飛行室内を自由に動き回るため、その移動をシステムの適切な箇所に制約する必要がある。

前記飛行室の上方および下方の両端にセーフティネットを設置することができるが、それらによって膨大な抗力が生じ、騒音が発生して、特定の速度を獲得するために必要な電力が増大する。実際に、そのような1対のネットは、そのような風洞を操作するために必要な総電力の30%〜50%を消費する場合がある。

また、乗員が飛行していない場合、ケーブルを編んだグリッドを前記飛行室の底面または上方端に備え、スタンディングプラットフォームとして使用しても役立つ。この「ケーブルフロア」は、飛行室内の安全管理者またはインストラクターに対して便利な作業プラットフォームを提供する。

そのため、上記の安全および有用性の理由から、特定の強度および寸法に対して可能な限り空力の低いケーブルで作成されたケーブルフロア/セーフティネットを備えることが望ましい。風洞に加え、任意の数のアプリケーションが空気中またはケーブル上を流れる空気中で動くケーブルを採用しており、簡単で安価な抵抗力ケーブルが実質的な利点を提供できる。

平面または翼型断面を有する抵抗力ケーブルは当該技術において知られており、航空機産業において頻繁に使用されている。しかしそのようなケーブルは、気流に関して適切な方向に維持することが困難なため、垂直風洞の網状ケーブルフロアにおいて有効ではない。さらに、そのような平面または翼型ケーブルの下方端は尖っている。ケーブルフロア/セーフティネット上に落ちる人は下方端に着陸するため、このタイプのケーブルはこの種のアプリケーションにとって安全ではない。先行技術の翼型ケーブルは、同様の方向性、安定性、費用、または怪我の危険性の理由から、抵抗ケーブルが望まれる幾つかの他の種類のアプリケーションに使用することはできない。

空洞内の人が空柱の外を横方向に飛行すること、また支えられずに床下に落ちることを防ぐことも重要である。このため最新の垂直風洞は、空柱が飛行室の1つの壁から他の壁まで完全に広がるよう設計されている。これは水平風洞には必要ない。

フリーフォールシミュレーションに使用される垂直風洞は、しばしば遊園地およびショッピングモールといった騒音に敏感な環境で操作する必要がある。水平試験トンネルは密集地から離れて配置することができ、必要なだけ自由に騒音を出せる。

娯楽設備として、フリーフォールシミュレータは価格基準に関して他の娯楽と競合し、ほぼ連続的な操作が可能である。これら2つの要素から、フリーフォールシミュレータの商業運転を成功させるには、エネルギー効率が重要となる。水平試験トンネルの場合、数時間または数日かけて実験の準備を行った後、数分間だけトンネルを運転して必要なデータを収集するため、エネルギー効率はそれほど重要ではない。

直立で、しばしば高さ制限の厳しい密集した娯楽地に設置する必要があるフリーフォールシミュレータの主な制限は高さである。水平且つ任意の密集地から遠く離れて設置される水平試験トンネルの場合、これは当てはまらない。

最後に、これらのシステムの設計に焦点を当て、密集した娯楽地において公共の見物人に対する視覚性を最適化する先行技術は存在しない。

商業的に実行可能なスカイダイビングシミュレーション用垂直風洞を作成するには、(1)飛行室内の1人以上の人がフリーフォールをシミュレートするために十分な空気をスムーズに動かし、(2)多数の顧客が想定される場所に配置するため低く静かな装置を有し、また(3)公共に受け入れられる体験料にするため電力消費レベルを十分に低くする必要がある。

これらの競合要件を満たすという本発明の課題は、本装置によって解決される。1人以上の人間が浮くために飛行室では高い対気速度が必要である。しかし、配管を通して高速で空気を動かすと、相当量の音と熱が発生し、また膨大な電力を必要とする。そのため、最新の風洞は飛行室の空気を下方に拡大および減速して、電力消費、騒音出力、および熱の発生を抑えている。そうすることによって、電力消費を60%以上削減することができ、それだけで垂直風洞を娯楽装置またはスカイダイビングシミュレータとして商業的に実行可能にすることができる。

しかし、風洞の任意のセクションにおける気流の拡大が速すぎると、気流が「分離」して、層流ではなく乱気流となる。これはシステム全体の性能を低下させ、電力消費を増加して、装置が実際のフリーフォールを適切にシミュレートしなくなる程気流の質が低下する。拡大ダクトにおいてこの気流の分離が生じる閾値は、文献に比較的詳しく定義されている。単純に言うと、そのような拡大コーンの壁は、互いから9〜12度以上分岐することはできない。そのため、水平試験トンネルの長さまたは垂直風洞の高さが増加すると、効率が改善される傾向がある。

水平システムにおいてこれを行うことは容易だが、あいにく垂直システムでは建設費用および運転費用が劇的に増加し、政府の建設許可が得られる場所の数が著しく減少する。その結果、飛行室の下降気流を最大限に拡大、減速しながら高さを最小限にすることが、垂直風洞の商業的成功の鍵となる。同様に、抗力および電力消費を増加させることなく、風洞の安全エリアに人を収容することが重要である。

先行技術の風洞は、商業的に実行可能な運転を可能にするに足る効率を維持しながら、密集したショッピング施設および娯楽地に建設できるほど静かで高さの低い設計ではない。

前述の関連技術およびそれに関連する制限の例は、一例に過ぎず限定を意図するものではない。前記関連技術の他の制限は、明細書および図を参照することにより、当該技術に精通する者には明らかとなる。

問題点を解決するための手段

本発明の特徴は、複数の拡大環気ダクトに対して順に接続されている複数のファンの吸気側に配置される飛行室を持つ垂直風洞娯楽装置を提供することによって、娯楽装置の高さを可能な限り低くしながら最大限の効率を得ることである。

本発明の別の特徴は、ファンの吸気側に飛行室を持つ垂直風洞を提供することによって気流速度および質を改善し、低い電力消費で飛行者の安全を高めることである。

本発明の別の特徴は、高価で維持が困難な単一のファンではなく、非平行に配置された複数の小さいファンを持つ垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、1つまたは複数の環気ダクトを備えて熱を保存し、エネルギー消費を削減し、騒音を抑えて全天候運転を可能にする垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、環気ダクトより多い数のファンを備えてもよいが、環気ダクトを1つまたは2つのみ備える垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、薄型拡散ケーシングに格納されたファンを持つ垂直風洞を提供することであり、それらのケースは、全体システムの高さまたは幅を増大する長い移行ダクトを必要とせず、1つ以上のファンが各環気ダクトに接続されるよう互いにできる限り近く載置することができる。

本発明の別の特徴は、ファンによって最小限の余剰労働で風洞内の温度を最も効率よく制御するために、加熱された空気を機械的にシステムから放出し、冷たい外気を取り込む調節可能な吸気/排気ドアを備える消極空気交換システムを持つ垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、ファンによって最小限の余剰労働で、また他の費用のかかる空気冷却技術を使用することなく風洞内の温度を効率よく制御するために、調節可能な吸気/排気ドアが「ノズル」を形成するか、または収縮するように配置され、それによってトンネルの内部および外部に好ましい気圧傾度をもたらし、空気交換を促進する垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、抗力の生成が少ないため従来のケーブルよりも騒音の少ない特別設計のケーブル(好ましくはスチール)で作成された網状の「フロア」を持つ垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、飛行者が飛行室中で上昇しすぎることを防ぎ、空気速度を迅速に調節して飛行者を安全なレベルまで下げ、そこに維持するよう設計された物理ネットの代わりに、1つまたは複数のゼロ抗力電子上部バリアを供える垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、建設費用を削減し、また建物の高さに関する一般的な政府基準を満たすため、特定の効率性に対して可能な限り全高の低い垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、主要拡散器を飛行室の下方に備えるだけでなく、大部分またはすべての飛行室の下方部品が、気流を分離させずに可能な限り迅速に空気を拡大することによって高さが最適化された垂直風洞を提供することである。

本発明の別の特徴は、空気が飛行室を通過する際に、分離を生じることなく可能な限り拡大することによって高さが最適化された垂直風洞を提供することである。この拡散飛行室は、高さゼロの飛行室または長さゼロの試験セクションと見なすこともできる。

本発明の別の特徴は、高く飛ぶほど気流速度が下がる拡大拡散室内で人が飛行する高さゼロの飛行室を提供することである。これによって、室内にセルフ‐キャッチング気流が形成され、飛行者が下降するにつれて飛行速度が下がる。

本装置の特徴は、移動する空気中で抗力および騒音の低いケーブルを提供することである。

本発明の他の特徴は、以下の記述および付属の請求項、本明細書の一部を成す付随図面を参照することで明らかとなる。ここで、図面における同様の参照記号は複数の図面において対応する部分を示す。

室内の人間が空気柱から落ちて負傷する危険性を減らすために、前記空気柱は、飛行室の一方の壁から他方の壁まで完全に拡大する。この「壁から壁」の気流によってもまた、前記空気柱の端における抗力が低減し、システム全体の効率を改善する。気流は「ケーブルフロア」を通過して飛行室に入る。前記ケーブルフロアは、飛行室を通る気流がユーザを支えるのに十分でない場合にユーザをサポートする。ケーブルフロアは、特定の方向およびサイズの円形ストランドの一群からなる抵抗力ケーブルで作成されている。これらのケーブルは、空気中の抵抗力が利点となる任意のアプリケーションにおいて使用することもできる。

飛行室の上部(または下方)端またはその付近で、1つまたは複数の電子(好ましくは光学)センサーで構成される「バーチャルネット」が飛行室内の人間の位置を監視する。開示した実施例において、前記制御システムは飛行室内の人間が高く上昇しすぎた場合に速度を自動的に減少させる。

飛行室は、円形、楕円形、または多角形であってよく、75平方フィートより若干小さい面積から160平方フィート以上の面積であってよい。飛行室には一度に6人のユーザを収容できる。飛行室内の気流速度は160+mphまで達し、最大6人のユーザを完全に支える。好ましい実施例において、飛行室の1つまたは複数の壁は、透明のプレキシグラス(PlexiglasO)、アクリル樹脂、硝子、または同様の高強度透明材料で構成された平面または湾曲した窓を含むまたは備える。飛行室に窓が存在することによって、その内部で行われている活動を無制限に見ることが可能となる。

飛行室にはステージングエリアが隣接している。飛行室にはステージングエリアへの入り口開口部および出口開口部があり、1人または複数のユーザがそこから飛行室に出入りできる。飛行室への人の出入りが頻繁でない特定の実施例では、これらの開口部を摺動、回転、またはその他の動きにおってそれら開口部の1つまたは両方を閉じるドアに取り付けてもよい。ユーザはステージングエリアで飛行室に入る順番を待つ。ステージングエリアには透明の窓があるため、ステージングエリアの外から飛行室内で飛行する任意の人間を観察することができる。ステージングエリアには単一または複数のドアがあり、定期的に開くことによってシステム全体の外に出ることができる。またステージングエリアを任意の「ピギーバック」または第二のステージングエリアに取り付けてもよい。これによってエアロックが生じ、気流を止める必要なくシステムの外からステージングエリアに人々を出入りさせることができる。

飛行室の上部セクションにある各ドアウェイの上記エリア(下方)は、ユーザが飛行室に出入りする場合に代替気流通路を提供する穴あきパネルを含んでよい。好ましい実施例において、飛行室とステージングエリアの間の各開口部の真下にあるケーブルフロアの下(上方)に小型の気流偏向器を配置して、その間を移動する空気量を最小限にし、必要な平衡量を削減する。

ファンおよび他のコントロールをステージングエリアの内部、飛行室の内部、または据付制御室あるいは遠隔制御室から操作することができる。前記ファンを制御して飛行室全体に最適な気流速度を獲得する。

次に、穴のあいたセクションの上には第一分岐分散器がある。当該第一分散器は、約3.5〜5度の角度で主軸から分岐し、7〜10度の「等しいコーン角度」を提供する。断面領域が増加することによって、飛行室からファンへの気流速度が減少する。前記第一分散器の上(または下方)には、高効率回転翼の第一セットを含んでよい上部プレナムがある。単一循環システムにおいて、これらの回転翼(または翼が使用されていない場合は単なるプレナム)がほぼ垂直からほぼ水平に気流の方向を変える。複数の循環システムにおいて、これらの翼(または翼が使用されていない場合は単なるプレナム)が空気を基本的に等しい流れに分割し、各気流の方向をほぼ垂直からほぼ水平に変える。

次に気流は吸気ダクトを通過してファンに入る。ファン吸気ダクトはほぼ四角または長方形からほぼ円形に変形する。好ましい実施例において、前記ファン吸気ダクトは拡散器として機能し、気流の分離を生じることなく可能な限り気流エリアを拡大する。風洞で使用するために適用される任意のファンが許容されるが、高効率の軸気流ファンであることが好ましい。好ましい実施例において、前記ファンは弾丸型のノーズコーンおよび涙型のテールコーンを含む。好ましい実施例において、ファンのケーシングは拡散器として機能し、ノーズコーン、ファンの中央体、およびテールコーンによって覆い隠されるファンの中心領域を考慮して、ファンを通るネット気流領域が気流の分離を生じることなく可能な限り増加するようなサイズである。本発明を通る気流速度は、ファンのピッチまたは回転スピードのいずれかを変更することによって制御する。

気流はファンを通過して、ほぼ円形からほぼ四角または長方形に変形する出口に入る。好ましい実施例において、前記出口ダクトは、気流の分離を生じることなく可能な限り気流を拡大する拡散器として機能する。気流は出口ダクトのセットから、ほぼ水平からほぼ垂直に気流の方向を変える高効率の回転翼(使用されている場合)の第二セットへと通過する。

次に、気流は環気ダクトに入る。好ましい実施例において、これらの環気ダクトは気流の分離を生じることなく、可能な限り気流を拡大する分岐拡散器としても形成される。好ましい実施例において、各環気ダクトはその対向面に配置された奇数ルーバーで構成される空気交換機構を持つ。これらは、ルーバーの先端の気流領域においてノズルまたは突然の収縮を生じるような配置および寸法になっている。このノズルは、システムのその先端において[動的]静的圧力を[増加]減少させ、風洞から排気ルーバーを通じて過熱された空気の排除を助ける。これによってシステム内の圧力を下げ、システムの外から冷たい外気を取り込む際に吸気ルーバーを援助する。この配置によってシステムにおいて加熱された空気が冷たい外気と置き換えられ、それによってユーザは、冷暖房または気化冷却といった高価な代替手段を必要とすることなく、飛行室内を飛行者にとって心地よい温度に調節できる。

環気タワーの底面(または下方)の端において、空気が回転翼のセット(または翼が使用されていない場合は90度回転する単なるダクト)を再度通過する。この回転翼のセットはほぼ垂直のパスからほぼ水平のパスへと空気の方向を変える。次に空気は、気流の分離を生じることなく可能な限り空気を拡大する分岐拡散器としても機能する下端プレナムに入る。底面プレナムの端または(下方)端において、空気が回転翼(または翼が使用されていない場合は90度回転する単なるダクト)のセットを再度通過する。この回転翼のセットはほぼ水平からほぼ垂直パスへと空気の方向を変える。複数の回転システムにおいて、この時点で気流が再結合される。

次に空気が吸気収縮器を通過する。このトランペット型またはベル型装置は素早く気流領域を削減し、飛行室の手前の気流速度を加速する。ここでもまた空力の法則によって、気流の質を下げることなくどれだけ素早くこの気流領域を削減できるかが決まる。

本発明において開示された実施例を詳細に説明する前に、本発明は他の実施例が可能であり、記載の特定配列に対するアプリケーションに限定されないことを理解されたい。またここで使用する用語は、解説を目的とするものであって限定を意図しない。

図1は、単一循環シミュレータの上部斜視図である。

図2は、図1の実施例の切断図である。

図3は、図1の飛行室の上部斜視図である。

図4は、楕円形の排気収縮器、および長方形の吸気収縮器の平面図である。

図5は、気流収縮器の楕円形/多角形排気口の概略図である。

図6は、楕円形の排気流収縮器の概略図である。

図7は、楕円形の見物エリアの概略図である。

図8は、二重エアロックステージングエリアの上部概略図である。

図9は、温度調節器の概略図である。

図10は、図9の温度調節器の側面切断図である。

図11は、飛行室の入り口ドア上の偏向器の上部斜視図である。

図12は、偏向器の近接図である。

図13は、ファンおよびハウジングの側面切断図である。

図14は、中央線から離して載置された2つのファンおよびハウジングの側面切断図である。

図15は、2つの循環シミュレータの上部斜視図である。

図16は、図15実施例の切断図である。

図17は、V字をなす2つの循環シミュレータの概略図である。

図18は、モールにおいてV字をなす2つの循環シミュレータの概略図である。

図19は、建物内の複数シミュレータ構成の概略図である。

図20は、シミュレータのモール型見物エリアの側面斜視図である。

図21は、二重収縮器(地下および水平)システムの概略図である。

図20Aは、図21の線21A‐21Aに沿った断面図である。

図22は、ケーブルフロアの上部斜視図である。

図23は、フロアセンサー/遮断システムの概略図である。

図24は、丸い拡散器の上部斜視図である。

図25は、水冷却シミュレータを備えるクルーズシップの概略図である。

図26は、第一実施例の反抗力ケーブルの側面斜視図である。

図27は、第二実施例のケーブルの図である。

図28は、第三実施例のケーブルの図である。

図29は、他の外部ストランドとはサイズの異なる単一外部ストランドを有するケーブルの断面外略図である。

図30は、別の実施例の抵抗力ケーブルの断面外略図である。

図31は、より大きい単一ワイヤを有する別の実施例の抵抗力ケーブルの断面外略図である。

図32は、より小さい2つのワイヤを有する別の実施例の抵抗力ケーブルの断面外略図である。

図33は、より大きいストランドを有するケーブルの斜視図である。

図34は、より小さい2つのストランドを有するケーブルの斜視図である。

図35は、複数の開示ケーブルの抗力低下を示すグラフである。

始めに図1を参照して、単一の循環シミュレータを示す。ここで高さL₁は約50〜120フィートの範囲であることが好ましい。幾つかの設備では、地表面レベル下G₁またはG₂にすべての構成要素を埋め込んでよい。飛行室10は全体または部分的に透明パネルで作成してよい。地表面レベルがG₂の場合、次に領域d₁に形成された不透明な台型イメージは約7フィートの高さにあってよい。モールにおけるこの実施例は、飛行室10において人目を引く生の人間飛行スタジオを形成する。この設計は、飛行室10内でのスカイダイビングのシミュレーションに対して対価を払う新規の「飛行者」を惹きつける。点線Rは屋根を示し、ここでR上の構成要素を屋根に載置して騒音を削減することができる。点線Wは壁を示し、ここで飛行室10から離れた壁W上の構成要素を飛行室から隔離して飛行室10付近の騒音を削減することができる。

大部分の先行技術飛行室は、体験飛行者が毎時約140マイルの一定風速で飛行演習できるように飛行室内に平行な壁を提供する。シミュレータ1は、エレベーション11に沿って「高さゼロ」の飛行室を持つ。エレベーション11は、気流収縮器9と気流拡散器10を結ぶ線である。ここで、拡散器10は拡大壁20、21、22を有し、飛行室10としても機能する。

通常、線11における気流速度は、シミュレータ内で最速約140mphである。飛行者が飛行室10において上部の分岐点110まで高く上がると、気流速度が約120mphまで低下する。飛行者は、最大限に広げたワシのポジションから最小のボールのようなポジションまでその抗力プロファイルを変えることができる。そのため、飛行者が飛行室10の上部まで上昇して抗力をボール型に変えると、飛行者は下方に落ちる。拡散器形状の飛行室10は、上昇する気流速度のため、自己抑制システムに飛行室10への増分下降を提供する。セーフティネットは線11を提供する。

分流器2は、分岐点110で拡散器10と接触する。空気は分流器2において垂直パスから水平パスに分流する。分流器2、4、6、8はすべて空気の方向を約90度変える。

ファンアセンブリ3は、隣り合う2つのファンを用いて空気を加速する。環気シミュレータにおける基礎力学は、エネルギー効率、騒音、およびサイズの妥協を伴う。最も単純な設計では、シミュレータを通してループ全体にフルスピードに近い気流を保つようにする。しかし、高さは増加せざるを得ず、騒音は増大し、またプレナムにおける摩擦による熱が上昇する。そのため、より効率良く運転するにはプレナムの断面領域を大きくして、商業的に許容可能な高さh₁および騒音レベルを獲得し、同時にファンに対して可能な限り最小の馬力を使用することによって、空気がシミュレータループを通過する間に空気速度を落とす必要がある。

分流器2、4、6、8は一般に、建設費用の点から拡大壁を供えていない。ファンハウジングセグメント300およびファンセクション3は拡大壁を備える。上端プレナム30は拡大壁を備える。垂直循環プレナム5は拡大壁を備える。下端プレナム7は建設費用を考慮して拡大壁を備えていない。下端プレナム7は拡大壁を備えることができる。

気流収縮器9は断面プレナム領域を狭くする機能を持つ変換壁を備えることによって、飛行シミュレーション用に空気を約140mphまで加速させる。吸気口12は外気を取り込んでシミュレータ内の空気を冷却する。

次に図2を参照して、シミュレータ1の内部機能の概略を示す。気流を矢印Fで示す。偏向翼200、201、202、203はそれぞれ気流の方向を90度変更する。それぞれのハウジング3において隣り合って水平に載置された2つのファン40、41が概略的に示されている(斜視図については図13を参照)。ここでファンのすぐ後ろのプレナム拡散器300が気流を拡大および減速する。拡散は上端プレナム30、次に垂直循環プレナム5、最後に飛行室10において継続する。

消極温度調節システムは、下方に面する吸気口12ルーバー120を備えることによって提供される。さらに、排気口26は上方に面するルーバー260を備える。排気口26のほぼ反対に吸気口12を載置することで、ルーバー120、260により還元ノズルが形成され、それによって吸気口12の下方から低静圧ゾーンVが形成される。そのため、外気が追加ファンを使用することなくシミュレータ1に取り込まれる(消極的に導入される)。

次に図3を参照すると、ベースBで示されるように拡散器/飛行室10は多角(八角)形である。ベースBはセーフティネットで覆われている。壁20、21、22等は約7〜12度の範囲の最適空力角度でそれぞれから分岐する。飛行室10の上部は矢印110で示されるように長方形に見える。壁20、21、22、のすべてまたは一部は透明であってよい。

次に図4を参照すると、気流収縮器400は好ましい設計として長方形の吸気口401および円形の排気口402を備える。遷移壁403は吸気口401から排気口402への気流を収縮する。好ましくは図2の高さh₂であり、等しい長さd₄だけ地下に埋め込まれる場合もある。形状と寸法のこの組み合わせによって、比較的高さが低く、商業的に実行可能なシミュレータ1の費用効率の良いバランスが形成される。

次に図5、6、7を参照して、「円形排気口」気流収縮器という用語は、多角楕円形の排気口500および完全に楕円形の排気口600など任意の楕円形のような形状を含む。楕円形のような形状によって、同一の断面領域を有する丸い排気口と比べてより大きな見物エリア700が提供される。エリア701はステージングエリアおよびエントリエリアを含む。飛行室の底面B1は高価な小売スペースを有するモール内に配置することができ、より大きな見物エリア700は相当の商業価値を有する。

次に図8を参照すると、2段階ステージング室800は、窓810および飛行者エントランス806、807を持つ飛行室壁809を有する飛行室底面B2を備える。エントランス806、807はドアがなくてもよく、または開き戸またはスライドドアを備えてもよい。ドア801、805が閉まっている限り、飛行者が飛行室10に出入りするためにファンを停止させる必要がない。外気はAとして示される。ドア801、805が開くと外気Aが第一ステージングルーム802および第二ステージングルーム804に入る。ドア803はステージングルーム802、804を分離する。運転時に飛行者の一団は、ドア803が閉まっている間に部屋804に入ることができ、次にドア805が閉められる。次に飛行者はドア801、805を閉じた状態で部屋802に入る。飛行者エントランス806、807を使用する。

次に図9、10を参照すると、温度調節システム1000は気流Fを持つプレナム5を備える。排気口26は吸気口12に対向するが、設計パラメータによって選択される距離d11において僅かに上方に配置される。好ましくは、ルーバー120、260は制御室から制御可能であり、外気Aからプレナム5へと空気を入れ替える。吸気量Iは排気量Oに近似する必要がある。内部静圧Vの減少は、ノズルNにおいて空気を収縮および加速することによって生じる。

ここで開示されている閉鎖循環式風洞に使用される空気交換システムは、トンネルの各循環区間における排気ルーバーおよび吸気ルーバーという2つの大きいルーバーを備える。当該排気および吸気ルーバーは、その間で好ましい相互作用が行われるように配置および方向付けされる。この配置はこのシステムの新規性の一部である。

排気ルーバーの先端は、トンネルに偏向してトンネル内から空気を出す。吸気ルーバーは、排気ルーバーとは反対のトンネル壁に配置される。そのヒンジ線は、デザイン設定において排気ルーバーの先端に沿うように設計される。吸気ルーバーの後縁はトンネルに偏向している。これは排気ルーバーより大きく偏向しており、ノズルNを作成することによって内部気流速度が上昇する。これが重要である。速度の上昇によって、内部静圧(ベルヌーイの法則)が減少する。内部静圧(以下大気)が低下することによって、実際空気が吸気口に吸い込まれる。少なくとも吸気ルーバーは排気ルーバーと同じ翼弦または長さを有する。幾つかの風洞構成において、吸気ルーバーが排気ルーバーを越える長さまたは翼弦を持ち、必要な偏向を減らすことが望ましい。

従来の風洞空気交換器は、風洞の個別のセクションに排気口および吸気口を供えるか、または風洞の同一部分にある場合は2つのルーバー間に好ましい相互作用がないため、内部静圧が望ましく低下する。他の設計はスクリーンまたは幾つかの他の抗力生成装置を排気口の上方および吸気口の上方に採用して、内部静圧を低下させて外気がトンネルに入るようにする。これが行われている間は非常に効率が悪い。この結果、総合圧力が不要に失われ、それに付随してトンネルの性能も失われる。内部静圧を制御するため、追加ダクトが必要となることがあり、建築費用を増加させる。本発明はこれらの問題を回避し、最低限の電力損失で望ましい空気交換を達成する。

次に図11、12を参照して、飛行室から部屋802に入る気流を減らすために、偏向器1100は飛行者エントランス1101、1102の下端に沿って配置され、それによって部屋802における空洞共振が最小限になる。偏向器1100は尖った先端1103を持つ。先端1103は飛行室10を下方に傾ける。飛行室10は、表示のように多角形ではなく円形であってもよい。任意で偏向器1196はドアの上部に載置することができ、ここでドアは飛行室からステージングエリアの内側に折れる。

次に図13、14を参照して、図2のファン40、41の好ましい設計を示す。それらは表示の中央線から互いに僅かに離れて方向付けられている。ファン平面P41、P42は下方に向きが変わり、鋭角P43を形成する。ファンカウリング(ファン缶)1300は、ブレード1301の隣のセグメントの後ろに拡大壁1302を持つ。通常W1は2.62メートル(103インチ)、W2は3.10メートル(122インチ)であってよい。交互のファンは、ファン41の前面149を点線1499に移動させることによって2つのファン缶1300を近くに配置できる。これによって、ファンから2つの空気柱の間の距離を削減し、その結果循環プレナムの長さおよび高さが減少する。ブレード1301は前方に進めることができる。

次に図15、16を参照して、二重循環シミュレータ1500を示す。単一循環シミュレータ1に対する機能等価構成要素には同様の番号を付与する。ここで、更なる記述は必要ない。

この特定の実施例において、飛行室1503は拡大壁ではなく平行壁を持ち、そこに比較的一定の気流を提供する。飛行室1503の上には、二重分流器1505に接続する拡散器1504がある。二重分流器1505は、2つの分岐翼1507、1508を持つ。ファンダクト1521はファン40、41を支える。上部拡散器1520は、表示のとおり分流器2、4に接続する。左および右の垂直循環プレナム5はそれぞれ温度調節システム1000を備える。

底面プレナム7はそれぞれ二重分流器1501に接続する。二重分流器1501は2つの分岐翼1505、1506を持つ。気流収縮器1502は飛行室1503への気流を加速させる。より大きい飛行室1503は、図2に示す2つのファンの実施例と比較して示される4つのファンで支えることができる。

次に図17を参照すると、二重循環シミュレータ1700は、飛行者1704が入る飛行室1701を持つ。空気循環構成要素1702、1703はこの上部平面図で示されるように、飛行室1701から拡大するV構成(角度1705は鋭角)を形成する。このシミュレータ1700は、図示のように公共の歩道PWで使用され、見物エリアVAは歩道PWに突き出ているが、構成要素1702、1703は防音され、壁Wに覆われている。上述のように、ファンおよび関連するダクトを屋根の上に載置してもよい。

次に図18を参照すると、別のV字シミュレータ1800は異なるモール環境に設定される。歩道PWにはエリア1805に沿って高価な小売店スペースが並んでいる。比較的安価なモールスペース1899は格納エリアを持ってよく、循環気構成要素1801、1802を格納できる。外側の壁WOUTは、図示のとおり循環気構成要素1803、1804の外側に位置する。

次に図19を参照すると、壁WはPUBLICと指定される包囲されたエリアを形成する。シミュレータ1および1500の可能な構成を示す。飛行中の人間1704は、PUBLICと指定される楽しい室内娯楽エリアを形成できる。

次に図20を参照して、図1のシミュレータ1に関するアーティストの演出を示す。ここでモール2000は歩道PWである。ここで「モール」という用語は、遊園地、劇場複合施設、家族用娯楽センター、および大学のキャンパスといった人が密集した娯楽地を含む。地表面レベルG₂は公衆が透明な飛行室10の中を見られるように台型エリアd₁を形成する。券売エリア2001は、他の小売店の店頭に溶け込む。壁Wおよび地表面G₂スクリーン構成要素5、6、7、8を点線で示す。

次に図21および21Aを参照して、二段階気流収縮器を示す。第一段階収縮器2111は水平であり分流器8に給気する。第二段階収縮器2112は垂直であり飛行室10に給気する。シミュレータ2110は、第一段階収縮器2111が地下に埋め込まれていてもよい。結果として、第二段階収縮器2112の騒音が低下し高さも低くなる。本発明によって、シミュレータ2110の全体高を低くすることができる。

次に図22を参照すると、ステージングエリア2200はメッシュネット2201からなる底面Bを有する飛行室2202を備える。

飛行室の床を形成するメッシュネットの一実施例は、3/32‐17ストランドステンレス鋼航空機ケーブルを2’×2’(60cm×60cm)のグリッドに編んだものである。特定アプリケーションの条件に応じて、ケーブルの一端または両端が圧縮バネを通り抜ける。122のケーブルが図示のトンネルフロアを形成する。ケーブルの数は、飛行室2202の形状とサイズ、飛行室に指定されている飛行者の最大数および他の設計上の考慮事項によって異なる。

バネの圧縮は床に適度な「反発力」を付与するために調節され、飛行者が不安定になること、またケーブルフロアに落下することを避けるよう安全性を高める。 トンネル鑑賞壁 11の大型1‐1/4”(31mm)アクリルパネルがあり、ステージング/鑑賞エリアの制御者、飛行者および観客は実施例に記載の飛行室および飛行デッキにおける活動を鑑賞することができる。パネルの数は設備によって異なる。大型アクリルパネルが存在することによって、観客は制御室内を見ることができる。

次に図23を参照すると、飛行室10はエネルギー波2601(光、無線、音、紫外線等)を使用する飛行者センサー2600を備え、飛行室10内で高く飛びすぎている飛行者を検知する。コントローラ2602は、単純なオン/オフ出力ロジックまたは現行のモジュレータなどで構成され、一時的に気流を下げて飛行室内の飛行者の位置を下げる。緊急外気ドア2604は、コントローラ2602によって開けることもできる。メッシュネット2605を使用して、飛行者が高く上昇しすぎることを防ぐ場合もある。

次に図24を参照すると、別の拡散器2700は飛行室としても機能する。壁2701は3インチのアクリルパネルである。楕円形の排気口2702の端は湾曲している。

次に図25を参照すると、シップ2850は海水冷却システム2800を有するシミュレータ2801を備える。海水吸入口2851は気流コントローラ2852を介してシミュレータ内の熱交換器2853に給気する。空気温度センサー2854は、温度コントローラ2802と連通して、気流コントローラ2852を制御することにより空気温度を一定に保つ。

図26、27、28はメッシュネットを形成できる個別のケーブル設計を提供する。基礎空力上、翼型プロファイルは平滑または平面プロファイルとは逆に抗力を下げる。ケーブル2300は図26に示す外部らせんラップ2302を有する標準ねじれ要素コア2301を備える。

ケーブル2400は、図27に示すように単一らせん要素2402を欠いた修正ねじれ要素コア2401を持つ。

ケーブル2500は、図28に示すように二重らせん要素2502を欠いた修正ねじれ要素コア2501を持つ。

次に図29を参照すると、ケーブル2900に関して記載の実施例は、18のストランドを持つ。ストランド2901は、外部周辺ケーブルを形成し、直径d₁にほぼ等しい。D₁は記載の実施例において約.4826mm(.019インチ)である。ストランドL19は、外部周辺ケーブルを形成し、d₁とは異なる直径d₂を持つ。図29に関して記載の実施例において、実線で示されたストランドL19はより大きい直径約.7112mm(.028インチ)を持つ。点線で示されたストランドL19aは、ストランド2901より小さい直径を持つ。

D₂はd₁とは少なくとも10%異なる必要があり、一般的にD₂はd₁とは25%以上異なる。これらの実施例において、d₂はd₁より大きく、d₂はd₁の2.5倍の大きさであってよい。他のサイズ変化も同様である。d₂のほうが小さい場合、d₂の最小サイズは構造上の考慮事項によって決定される。ストランドL19aは、使用中に破損しないサイズであり、2つの隣接するストランド2901を少なくとも最小限離して保持する必要がある。ストランドの数はケーブルが使用されるアプリケーションによって異なる。原理では、6個以上のストランドを有するケーブルは、本開示に従って作成され、それに従って機能する。

内部ストランド2902、2903は、ストランド2901とは異なる直径を持ち、ケーブル2900のコアを形成する。中央ストランド2903は、ストランド2902とは異なる直径を持つ。内部ストランド2902および2903の直径が直径d₂のL19と関連していることとは無関係である。

L19を有する2900に関して記載の実施例において、D₂/D₁の比は約1.47であり、ここで直径d₃は同一のストランドの直径d₄より約10%大きい。ケーブル2900は図9に示すらせん状の頂上部を形成するストランドL19を有するねじれたストランドタイプである。

次に図30を参照すると、ケーブル3000は直径d₅を持つより大きい外周辺ストランド直線L30を持つ。記載の実施例において、d₅は.8636mm(.34”)である。D₁は図5に示すとおりである。D₅/D₁の比は約1.79であり、長さd₆は記載の実施例において、周辺表面拡張Sから約.5055mm(.0199インチ)上である。

また図30に示すように、ストランドL30aは点線で示され、D1の半分以下の直径d5を有する。この実施例は、2つ以上のストランドL30aを使用して、ギャップGを開放する。2つのストランドL30aを有するケーブル300は、図34のらせん状の溝を形成するギャップGとともに斜視図に示されている。

図32において、ケーブル3010の別の実施例が示される。外部ストランド3011、内部ストランド3012および3013は、ケーブル3010の主要構造を形成する。ストランドL301aは3011の直径の半分以下の直径を持つ。図6に示すように、単一のギャップGにある両ストランドL301aの代わりに、ストランドL301aがストランド3010のいずれか一方の側に配置され、2つのらせん状の溝を形成する。

次に図339を参照して、L19のらせん頂上部を斜視で見る。

風洞の操作において、図22(2002)に示すケーブルフロア/セーフティネットを形成するケーブルに対して約90度の角度で20MPH以上の空気が通過する。開示されているすべてのワイヤにおいて、気流の方向は装置の機能にとって重要ではない。ケーブル長の直接下を通る気流を除いて、ケーブル上のその他すべての方向の気流によって、少なくとも多少は抗力が低減されると考えられている。

図31は15のストランドを有するケーブル3300を示す。ストランド3301はL31を有する外部プレミアを形成する。ストランド3302および3303はケーブル3300の内部コアを形成する。L31はストランドL31(図示せず)より小さい直径であってよい。

開示されたケーブルは、任意の風洞または再循環風洞においてのみならず、空気が通過する、または空気がケーブル上を通過する際に通常以下の抗力を受けるケーブルを採用することが望ましい他の環境で使用できる。

図35は、動圧の関数として異なるケーブルの抗力係数を示すグラフである。すべての試験ケーブルにおいて、ケーブルにおける大部分のストランドは直径約0.019インチである。線3401は標準的なねじれワイヤケーブルを示す。ライン3403および3405は周囲が包まれたらせん状のストランド2302を有するケーブル2300を示す。線3402は図30に示すd₅が.035インチのストランドを表す。ライン3404は図29に示すd₂が0.025インチのストランドを示す。

開示されたケーブルは一般に、同一サイズの標準ケーブルより多く製造コストがかかることはない。そのため、抗力および騒音の削減およびこの抵抗力ケーブルを使用することに由来するエネルギー消費の節約が直接費用の節約につながる。

本装置は記載の実施例を参照にして記述したが、多くの修正および変更を行うことが可能であり、その結果も本発明の範囲に含まれる。ここで開示される特定の実施例は制限を意図するものではなく、参照を目的とする。ここに記載する各装置の実施例は、多くの相当物を含む。