第 3 回 CPS 衝突実験実習　テーマB

高速度での堆積岩へのクレーター形成実験

実験装置

二段式軽ガス銃 (水素ガス)

今回の実験では、宇宙科学研究所(JAXA)の二段式軽ガス銃を用いた。

図3.二段式軽ガス銃

実験条件

ターゲット

ターゲットは砂岩で統一した。なお、用いた砂岩はパキスタン砂岩、150×150×150、約7.8kg、ファニチャーストーン株式会社のものである。

図4.ターゲット

表１：ターゲットの仕様
	密度(g/cm3)	引っぱり強度(GPa)
砂岩	2.5	0.011

弾丸

本実験で用いた弾丸の種類を以下に記す。

表２：弾丸の種類
弾丸の種類	直径φ(mm)	質量(mg)	密度(g/cm3)
ナイロン	1.035	0.800	1.035
WC	0.996	7.860	15.182
アルミナ	1.014	2.005	3.676
ガラス	1.038	1.610	2.746
ナイロンφ3mm	3.112	19.176	1.215
チタン	1.007	2.665	4.982

高速度カメラ

弾丸によるクレーターであることを確認するため、衝突横方向からのインパクトの瞬間を撮影した。

図5.インパクトの瞬間

測定方法

形成されたクレーターの深さ及び径はマイクロスコープ(KEYENCE)を用いた画像処理による寸法測定を行なった。砂岩にはスポレーションを起こしている物もあり、その場合スポレーションもクレーターの一部とみなし、それを含めた径を測定した。また、体積の測定として今回２通りの方法を用いた。
①:クレーターを円錐と仮定し実際に径と深さを測定することにより算出。
径の測定については以下の図に示す。径の判断基準は一番長い径とその径に垂直な一番長い径を採用し、それらを用いて楕円錐を仮定した。
②:マイクロスコープによる測定。
測定方法の違いによる誤差の議論については後述する。

図6：実際に測定したクレーター(shot8)

マイクロスコープ(KEYENCE)による体積、深さの測定

図7,8：マイクロスコープによる測定(shot4),(shot3)

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