JP5611494B1 - 船舶エンジン用制振装置 - Google Patents

Abstract

船舶エンジン（Ｘ）の回転数を検知し、該回転数から該船舶エンジン（Ｘ）の固有振動数を算出する。所定時間毎或いは船舶エンジン（Ｘ）の固有振動数の増減に合わせてチャンバ（２０）内の圧力を調整する。容積切替用電磁弁（６０）を開閉して空気バネ（１６）と補助タンク（１８）とを連通・遮断することにより、空気バネ（１６）の容積を切り替える。そして、圧力調整用電磁弁（３６）を開閉して空気バネ（１６）の内圧をチャンバ（２０）内の圧力と一致させる。

Description

本発明は、船舶エンジンの横揺れを抑制するための制振装置に関する。

この種の技術として、重錘と、重錘を粘性流体により水平方向に移動自在に支持する静圧軸受と、静圧軸受を支持し重錘を水密的に囲む支持本体と、重錘に内蔵され、その両端面から水平方向外方且つ反対方向に突出する一対のシリンダロッドと、支持本体に取り付けられ重錘の水平方向変位を検出する変位センサーとを備える制振装置が知られている（特許文献１参照）。

この従来技術によれば、船舶エンジンの横揺れ（水平方向の揺れ）に伴う重錘の移動方向を変位センサーによって検知し、シリンダロッドによって大重量の重錘をその移動方向とは反対方向に能動的に動かすことによって、船舶エンジンの横揺れを効果的に抑制することが出来る。

特開平７−１４４６８６号公報（図１）

従来の船舶エンジン用制振装置は、重錘を能動的に移動させることによって船舶エンジンの横揺れを吸収する、所謂、アクティブ型の制振装置であるが、このようなアクティブ型の制振装置は、大重量の重錘を動かすための大掛かりな駆動機構を必要とするなど、装置全体が大型化・複雑化し、また、高コスト化するという問題があった。

これに対して制振装置全体を小型化・簡素化・低コスト化するためには、大重量の重錘を動かすための駆動機構を必要としない、所謂パッシブ型の制振装置が有利である。

ところが、従来のパッシブ型の制振装置は、その固有振動数が一定に定められていることから、これを船舶エンジン用の制振装置として用いた場合には、以下のような問題が生じる。

すなわち、船舶エンジンは、巡航時はともかく出港時や寄港時には回転数が変化するため、その固有振動数もこれに合わせてある程度変化する。そうすると、固有振動数が一定であるパッシブ型の制振装置では、ある範囲内では船舶エンジンの横揺れを効果的に吸収することが出来ないという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、小型化・簡素化・低コスト化できるというパッシブ型の利点は残しつつも、船舶エンジンの固有振動数の大きな変化にも同調可能な船舶エンジン用制振装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載した発明は、「船舶エンジンＸに取り付けて使用され、船舶エンジンＸの横揺れを抑制する船舶エンジン用制振装置１０であって、
船舶エンジンＸが揺れる方向に揺動可能に支持されている重錘１４と、
該船舶エンジンＸ側に取り付けられ、重錘１４を、その揺動方向の両側から挟むように設けられ、該船舶エンジンＸと反対方向に揺れる重錘１４の揺れに抗して重錘１４に反発力を付与する左右一対の空気バネ１６と、
容積切替用電磁弁６０を介して各空気バネ１６に接続された補助タンク１８と、
圧力調整用電磁弁３６を介して各空気バネ１６に接続され、各空気バネ１６に調圧空気を供給する圧力調整用のチャンバ２０と、
給気用電磁弁３４を介してチャンバ２０に接続され、高圧空気をチャンバ２０に供給する高圧空気供給源３２と、
チャンバ２０に接続され、チャンバ２０と外部とを連通する排気用電磁弁３８と、
チャンバ２０に接続され、チャンバ２０の内圧を検出する圧力センサー２４と、
船舶エンジンＸの回転数を検知し、該回転数から該船舶エンジンＸの固有振動数を算出するとともに、算出した該固有振動数が、予め設定された該船舶エンジンＸの固有振動数を下回った時、容積切替用電磁弁６０を開にして各空気バネ１６と補助タンク１８とを連通させ、逆に、算出した該固有振動数が該設定値を上回った時、容積切替用電磁弁６０を閉にして各空気バネ１６と補助タンク１８とを遮断する空気バネ容積切替機能、
チャンバ２０内の圧力を圧力センサー２４で検出しつつ、算出した前記固有振動数の増減に合わせて給気用電磁弁３４と排気用電磁弁３８とを開閉操作してチャンバ２０内の圧力を調整するチャンバ内圧調整機能、および
所定時間毎或いは船舶エンジンＸの固有振動数の増減に合わせて、圧力調整用電磁弁３６を開閉することにより調整されたチャンバ２０内の圧力に、空気バネ１６の内圧を一致させる空気バネ内圧調整機能を有する制御装置２２とを備える」ことを特徴とする。

本発明では、船舶エンジンＸの稼働時、その横揺れに対して相対的に反対方向に揺れる重錘１４に、船舶エンジンＸ側に取り付けられている左右一対の空気バネ１６が反発力を加えて船舶エンジンＸの横揺れを相殺することで該船舶エンジンＸの横揺れを抑制することが出来る。

ここで、船舶エンジンＸの回転数は変化するため、これに対応して船舶エンジンＸの固有振動数も変化する。そこで、制御装置２２により、チャンバ２０内の圧力を船舶エンジンＸの固有振動数に対応させて制御し、空気バネ１６の内圧を変化させ、船舶エンジンＸの固有振動数に重錘１４の振動数を同調させる。この同調調整は、所定時間毎或いは船舶エンジンＸの固有振動数の増減に合わせて行われる。

ところで、実際上、空気バネ１６の容積には制限があるので、内圧調整による空気バネ１６のバネ定数の変更幅は狭く、従って、本制御装置２２の同調範囲は狭い。そこで、本発明では、該船舶エンジンＸの固有振動数が、設定された該船舶エンジンＸの固有振動数を下回った時、容積切替用電磁弁６０を開にして各空気バネ１６と補助タンク１８とを連通させて空気バネ１６の容積を大きくする。これにより、各空気バネ１６のバネ定数が小さくなり、船舶エンジン用制振装置１０の固有振動数を下げることができる。

逆に、該船舶エンジンＸの固有振動数が該設定値を上回った時には、容積切替用電磁弁６０を閉にして、各空気バネ１６と補助タンク１８とを遮断することで空気バネ１６の容積を小さくする。これにより、各空気バネ１６のバネ定数が大きくなり、船舶エンジン用制振装置１０の固有振動数を高くすることができる。

このように、本発明では、容積切替用電磁便６０を開閉操作して各空気バネ１６の容積を増減することによって、船舶エンジンＸの固有振動数の広い変化に対応できるようにした。なお、重錘１４は船舶エンジンＸの横揺れに対して相対的に反対方向に揺れるように支持されておれば足り、ロープ又は板バネによる吊り下げ、重錘１４を一方向に往復移動させるローラベアリングへの載置などその支持方法は特に限定されない。

請求項２に記載した発明は、重錘１４の支持方法に関し、請求項１に記載の船舶エンジン用制振装置１０において、「重錘１４が、船舶エンジンＸに取り付けられた筐体１２の天井部分から吊り下げられ、船舶エンジンＸが横揺れする方向に撓む板バネ材よりなる吊持部材４０にて吊持されている」ことを特徴とする。

ここで稼働中の船舶エンジンＸが右（左）方向に揺れたとする。すると、制振装置１０の重錘１４は、その反作用によって重錘１４を吊るしている吊持部材４０のバネ定数に従って相対的に左（右）方向に移動する。

重錘１４の揺れの周波数と船舶エンジンＸの横揺れの周波数とが同調している場合は、これらが互いに打ち消しあうことで船舶エンジンＸの横揺れがある程度抑制される。しかしながら、船舶エンジンＸの回転数はそれほど大きく変化しないものの、所定の範囲内で増減するので、その増減に対応するために空気バネ１６が吊持部材４０のバネ力不足分を補完して重錘１４の揺れの周波数を、船舶エンジンＸの横揺れの周波数に同調させる働きをなす。

これにより、本発明の制振装置１０の振動系には板バネ材よりなる吊持部材４０のバネ定数が加算されることになり、その分だけ制振装置１０の固有振動数が高くなる。

なお、前述のように船舶エンジンＸの横方向の揺れが本発明の制振装置１０の吊持部材４０のバネ力を大きく越える場合には、必要に応じて追加されたつるまきバネ５４がその超過分をカバーすることになり、吊持部材４０のバネ定数につるまきバネ５４のバネ定数が加算されることになる。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の制振装置１０において、「左右一対の空気バネ１６が複数組設けられ、該空気バネ１６の間にて船舶エンジンＸ側に取り付けられ、重錘１４をその揺動方向の両側から挟み、且つ、その伸縮方向が重錘１４の揺動方向と一致するように取り付けられ、重錘１４の揺動方向の揺れを抑制する左右一対のつるまきバネ５４が更に設けられている」ことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項３に記載の制振装置１０において、「前記左右一対のつるまきバネ５４が複数組備えられており、これらが上下方向に多段に配設されている」ことを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項３又は４に記載の制振装置１０において、「前記左右一対のつるまきバネ５４が更に少なくとも二組備えられており、該二組のつるまきバネ５４が重錘１４をその前後両側から挟みこむように備えられている」ことを特徴とする。

吊持部材４０のバネ定数が船舶エンジンＸの振動に対して不足する場合には、上記のようにつるまきバネ５４が更に付加される。複数組のつるまきバネ５４を上下に多段に設けることで、制振装置１０の設置スペースが限られる場合であっても制振装置１０の床面積を変えることなく制振装置１０全体の固有振動数をより大きく設定できる。また、左右一対のつるまきバネ５４が、重錘１４の前後に重錘１４を挟むようにしてそれぞれ備えられているので、重錘１４が水平方向に横揺れする際、重錘１４の捻じれが抑制される。従って、重錘１４の水平方向への移動が左右方向となるよう規制され、つるまきバネ５４による振動防止効果がより高められる。

本発明によれば、空気バネ１６及び吊持部材４０、更にはつるまきバネ５４によって船舶エンジンＸの横揺れを効果的に抑えることができる。ここで、制振装置１０は非常に簡単なパッシブ型の構成を採用しているので、装置全体を小型化・簡素化・低コスト化できる。

この発明に係る船舶エンジン用制振装置１０を示す正面図である。 図１におけるＡ−Ａ’断面図である。 この発明に係る船舶エンジン用制振装置１０の配管概要図である。 この発明に係る船舶エンジン用制振装置１０の使用状態を示す図である。 第２実施例の船舶エンジン用制振装置１０を示す正面図である。 図５におけるＢ−Ｂ’断面図である。

以下、本発明を図面に従って説明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる船舶エンジン用制振装置１０（以下、単に「制振装置１０」という。）の１実施例を示す正面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面図である。なお、図１及び図２中、左右方向が船舶エンジンＸの横揺れ方向（さらに言えば、船舶の左・右舷方向）と一致する。

これらの図が示すように、本発明の制振装置１０は、筐体１２、重錘１４、空気バネ１６、補助タンク１８、チャンバ２０及び制御装置２２により大略構成されている。

筐体１２は、重錘１４の支持方法によっては用いられない場合があるが、ここでは筐体１２を用い、重錘１４が筐体１２の天井部分から吊持部材４０で吊持されている場合を中心に説明する。なお、重錘１４を吊持しない場合は後述する。

筐体１２は、天板１２ａと、前後一対の側板１２ｂと、底板１２ｃとで上下面及び前後両面を囲うように形成された角筒状の部材であり、底板１２ｃは船舶用エンジンＸに装着されている。なお、本実施例では、各側板１２ｂが、Ｌ形鋼１２ｂ１とＩ形鋼１２ｂ３とを上下に連結することによって構成されているが、底板１２ｃの上方にて所定間隔を隔てて天板１２ａを支持できるような構造であれば、上記構成に限定されるものではない。

筐体１２の天板１２ａの下面には、圧力調整用のチャンバ２０が取り付けられている。チャンバ２０は、空気バネ１６（或いは容積切替用電磁弁６０が開状態の場合で連通用配管５８で連通された空気バネ１６と補助タンク１８との一体物）の内圧を、ある範囲（例えば、ａＨｚ〜ｂＨｚ・・・ｍＨｚ〜ｎＨｚ、）で区切られた船舶エンジンＸの固有振動数毎に調整するために設けられるもので、内部が中空の箱状部材として構成されている。

チャンバ２０の容積は、後述する空気バネ１６や補助タンク１８よりも大容量となるように設定されている。チャンバ２０の容積が、空気バネ１６や補助タンク１８の容積に対して少なくとも５〜１０倍となるように設定することが望ましい。

チャンバ２０には、図３に示すように、圧力センサー２４、給気用配管２６、調圧用配管２８及び排気用配管３０が接続されている。

圧力センサー２４は、チャンバ２０の内部圧力を測定するものであり、圧力センサー２４で測定した圧力データが、図示しない信号線を介して後述する制御装置２２に与えられるようになっている。

給気用配管２６は、例えば圧力ポンプや高圧配管等、高圧空気供給源３２から排出された高圧空気をチャンバ２０に供給するためのもので、その一端がチャンバ２０に接続され、反対側端部が高圧空気供給源３２に接続されている。

給気用配管２６の途中には、給気用電磁弁３４が設けられており、給気用電磁弁３４の開閉操作によって、高圧空気供給源３２とチャンバ２０との連通・遮断の切り替え（換言すれば、高圧空気供給源３２からチャンバ２０への高圧空気の供給のオン・オフの切り替え）ができるようになっている。

チャンバ２０の内圧が予定されている内圧より低い場合には、この給気用電磁弁３４を開き、予定されている内圧になるまで、高圧空気を高圧空気供給源３２からチャンバ２０に取り込む。この給気用電磁弁３４は、信号線６２を介して後述する制御装置２２に接続されており、制御装置２２によって開閉操作される。

調圧用配管２８は、圧力調整されたチャンバ２０内の圧力調整済エア、即ち、調圧空気を空気バネ１６に供給するためのもので、その一端がチャンバ２０に接続され、二又に分かれた反対側端部が、後述する空気バネ１６（より詳しく言えば、前後の空気バネ１６同士を連通している左右一対の連通管５６）にそれぞれ接続されている。

調圧用配管２８の途中には、圧力調整用電磁弁３６が設けられており、圧力調整用電磁弁３６の開閉操作によって、チャンバ２０と空気バネ１６（或いは前述の空気バネ１６と補助タンク１８との一体物）との連通・遮断の切り替えが行われ、チャンバ２０内の調圧空気の空気バネ１６への供給をオン／オフできるようになっている。この圧力調整用電磁弁３６は、信号線６４を介して制御装置２２に接続されており、制御装置２２によって開閉操作される。

排気用配管３０は、チャンバ２０内の空気を外部に排出してチャンバ２０内の圧力を減圧するためのもので、その一端がチャンバ２０に接続され、反対側端部が自由端として外部と連通している。

排気用配管３０の途中には、排気用電磁弁３８が設けられており、その開閉操作によってチャンバ２０と外部との連通・遮断が行われる。そして、予定されている内圧に対してチャンバ２０内の内圧が高すぎる場合には、所定の内圧となるまでチャンバ２０内の高圧空気を外部に排気出来るようになっている。この排気用電磁弁３８は、信号線（図示省略）を介して制御装置２２に接続されており、制御装置２２によって開閉操作される。

筐体１２の天井面（天板１２ａの下面）の各隅部には、吊持部材４０がチャンバ２０を囲むようにそれぞれ垂設されている。本実施例では、吊持部材４０として、細長板状の板バネが採用されており、吊持部材４０である４本の板バネは、船舶エンジンＸの横揺れ方向に一致して所定のバネ定数を以って撓む。前記吊持部材４０のバネ定数は、つるまきバネ５４を使用しない場合、空気バネ１６を作動させた時に、補助タンク１８を使用する場合と補助タンク１８を使用しない場合との判断境界が、船舶エンジンンＸの制振範囲の下限（例えば４Ｈｚ）から上限（例えば、１６．４５Ｈｚ）の間の略中点となるように通常は選択される。一方、つるまきバネ５４を使用する場合には、吊持部材４０とつるまきバネ５４の合計のバネ定数が前記略中点となるように選択される。

重錘１４は、例えば鋳鉄や鋼鉄などの重量物により形成されたブロック状の部材であり、その重量は、船舶エンジンＸの変化する固有振動数を勘案して適宜決定される。本実施例では、重錘１４の重量が例えば３００ｋｇに設定されている。

重錘１４の左右の側壁には、棒状の取付部材４２が各吊持部材４０と対応する位置にそれぞれ突設されており、各取付部材４２の端部において吊持部材４０としての板バネが挟持固定されている。なお、吊持部材４０としては、上記のように本実施例では所定のバネ定数を持つ板バネが用いられているが、バネ定数が０のワイヤーのようなもので吊り下げてもよい。この場合は、主として空気バネ１６及び空気バネ１６と補助タンク１８の一体物により制振が実行される。

重錘１４の下面には、左右一対の重錘側ステー４４が所定の間隔をあけて取り付けられている。各重錘側ステー４４は例えばＬ形鋼で、下方に延びる取付部４４ａの背側を互いに向かい合わせにした状態で、所定間隔を隔てて設けられている。取付部４４ａ，４４ａ間には、補強用支柱４６が架設されている。

筐体１２の底板１２ｃには、左右一対の空気バネ取付ステー４８が取り付けられている。各空気バネ取付ステー４８も、例えばＬ形鋼で、その前後方向（図２における上下方向。船舶の前後方向と一致する。）両端部には、補強用のリブ４８ａが設けられている。

各空気バネ取付ステー４８は、上方に延びる取付部４８ｂの背側を互いに向かい合わせにした状態で、上述した左右一対の重錘側ステー４４の取付部４４ａを間に挟むように位置決めされている。取付部４８ｂ，４８ｂ間には、補強用支柱５０が架設されている。

左右一対の重錘側ステー４４の取付部４４ａには、シャフト５２が取付部４４ａに穿設された貫通孔４４ｈに挿通され、シャフト５２の全長に亘って螺設された雄ネジ（図面では一部のみを記載）に螺着された固定ナット５２ａにて取付部４４ａに固定されている。

このシャフト５２の左右両側の突出部は、空気バネ取付ステー４８の取付部４８ｂに穿設された通孔４８ｈに挿通され、通孔４８ｈから突出している部分につるまきバネ５４がそれぞれ与圧を掛けて若干撓ませた状態で設けられ、シャフト５２の先端部に螺着されたナット５２ｂに接触している固定板５５に圧接している。

なお、つるまきバネ５４は、空気バネ１６或いは空気バネ１６と吊持部材４０の補助として重錘１４の揺動方向（左右方向）の揺れを抑制するために必要に応じて設けられるものであり、空気バネ１６或いは吊持部材４０のバネ定数が船舶エンジンＸの横揺れに十分対応できる場合は省略可能である。

重錘側ステー４４の取付部４４ａと、空気バネ取付ステー４８の取付部４８ｂとの間には、空気バネ１６が介装され、重錘１４による船舶用エンジンＸの揺動、即ち、図１及び図２における左右方向の動きを抑制している。

なお、本実施例では、重錘側ステー４４の取付部４４ａの左右両側に空気バネ１６が２つずつ、前後に並んで設けられており（従って、この実施例の制振装置１０には、全部で４個の空気バネ１６が取り付けられていることになる。）、前後の空気バネ１６同士が連通管５６によってそれぞれ接続されている。

各空気バネ１６は、ゴムタンク１６ａと、内側取付プレート１６ｂと、外側取付プレート１６ｃとで大略構成されている。

ゴムタンク１６ａは、ゴム膜等で伸縮自在に形成された側面視円形状の中空部材であり、このゴムタンク１６ａの内部には、空気が封入されている。

ゴムタンク１６ａの左右両側面には、内側取付プレート１６ｂと外側取付プレート１６ｃとがゴムタンク１６ａを挟むように取り付けられている。内側取付プレート１６ｂならびに外側取付プレート１６ｃは、それぞれ円盤状の板材であり、内側取付プレート１６ｂが重錘側ステー４４の取付部４４ａに取り付けられており、外側取付プレート１６ｃが空気バネ取付ステー４８の取付部４８ｂに取り付けられ、外側取付プレート１６ｃに連通管５６が接続されている。

なお、前後の空気バネ１６同士は、上述したように連通管５６によって接続されており、この連通管５６に、上述した調圧用配管２８と、後述する連通用配管５８とがそれぞれ接続されている。

筐体１２の各側板１２ｂには、補助タンク１８がそれぞれ取り付けられている。各補助タンク１８は、空気バネ１６のバネ定数を下げるために設けられるもので、内部が中空の箱状部材として構成されている。補助タンク１８には、連通用配管５８が接続され、連通管５６を介してゴムタンク１６ａに繋がっている。

連通用配管５８の途中には、容積切替用電磁弁６０が設けられており、その開閉操作によって空気バネ１６と補助タンク１８との連通・遮断ができ、空気バネ１６の容積の増減が出来るようになっている。換言すれば、容積切替用電磁弁６０によって、空気バネ１６の容積を空気バネ１６単体、又は空気バネ１６と補助タンク１８との一体物のいずれかに切り替えることができるようになっている。この容積切替用電磁弁６０は、信号線６６を介して制御装置２２に接続されており、制御装置２２によって開閉操作される。

制御装置２２は、制振装置１０（より具体的に言うと、吊持部材４０と空気バネ１６、更にはつるまきバネ５４を使用している場合には、そのバネ定数を加算した合計のバネ定数に基づく）の固有振動数を、空気バネ１６のバネ定数の制御により、船舶エンジンＸの固有振動数と同調するように調整するものであり、船舶エンジンＸの回転数を検出する検出部２２ａ及び制御装置本体２２ｂを有している。なお、検出部２２ａに代えて、船舶エンジンＸの図示しない制御部からその回転数のデータを受信するようにしてもよい。

制御装置本体２２ｂには、上述した圧力センサー２４ならびに各電磁弁３４，３６，３８，６０が、図示しない信号線或いは信号線６２，６４，６６を介してそれぞれ接続されている。

制御装置本体２２ｂの内部には、固有振動数算出部２２ｃと固有振動数同調部２２ｄとが設けられている。

固有振動数算出部２２ｃは、検出部２２ａによって検出された船舶エンジンＸの回転数（或いは、船舶エンジンＸの図示しない制御部から受信した回転数のデータ）に基づいて船舶エンジンＸの固有振動数を算出するものであり、船舶エンジンＸの回転数を、例えば予め記憶された計算式に入力することによって、或いは予め記憶された対照表に照らすことによって、対応する固有振動数が算出される。

固有振動数同調部２２ｄは、後述するように固有振動数算出部２２ｃによって算出された船舶エンジンＸの固有振動数と同調するように制振装置１０の固有振動数を調整するものであり、その点に関して補助タンク１８の使用・不使用に関する船舶エンジンＸの固有振動数が設定値として予め登録されている。

同様に、固有振動数同調部２２ｄには、算出された船舶エンジンＸの固有振動数に対応する空気バネ１６、補助タンク１８及びチャンバ２０の内圧に関する制御データが、前記固有振動数の変化毎に設定された範囲毎に（即ち、前述のように船舶エンジンＸの固有振動数がａＨｚ〜ｂＨｚでは、内圧はｐ気圧、・・・ｍＨｚ〜ｎＨｚでは、内圧はｑ気圧というように）算出されるようになっている。そして、その制御のために、設置された各電磁弁３４，３６，３８及び６０の開閉操作がなされる。

ここで、制振装置１０の固有振動数は、繰り返しになるが、吊持部材４０のバネ定数（吊持部材４０がワイヤーの場合は０）と、空気バネ１６のバネ定数とが加算され、これに基づいて算出される。なお、吊持部材４０のバネ定数が船舶エンジンＸの回転による振動に対して大幅に不足する場合には、つるまきバネ５４が追加されて、固定値としてそのバネ定数も加算される。

吊持部材４０のバネ定数及び必要に応じて追加されたつるまきバネ５４のバネ定数は一定である。従って、制振装置１０の固有振動数の調整は、空気バネ１６の内圧を調整することによって行われることとなる。

以上のように構成されている制振装置１０を使用する際には、図４に示すように、制振装置１０を船舶エンジンＸに設置する。検出部２２ａは、船舶エンジンＸの回転数を確実に検知できるよう、シリンダに近い部分に取り付けるのが好ましい。また、前述のように検出部２２ａに代えて船舶エンジンＸの回転数を船舶エンジンＸの制御部から直接取るようにしてもよいが、ここでは、検出部２２ａを用いた場合で説明する。なお、本制振装置１０では、空気バネ１６、補助タンク１８及びチャンバ２０に圧縮空気が充填され、所定の内圧を保持しているものとする。

しかして、船舶エンジンＸを作動させると、船舶エンジンＸは左右に振動する。船舶エンジンの回転数が増速（減速）すると、これに対応して固有振動数が変動するので、制振装置１０の固有振動数を追従させる必要があり、そのために、例えば、所定時間毎或いは回転数の変化毎に検出部２２ａにて回転数を検出し、前述のように固有振動数算出部２２ｃが船舶エンジンＸの固有振動数をその都度算出するようになっている。

始動直後或いは非常に遅い低速進行状態では、船舶エンジンＸの回転数が非常に低い。算出された船舶エンジンＸの固有振動数が、例えば４Ｈｚ以下のような低周波数の場合は、制振装置１０が有効に機能せず、船舶エンジンＸを有効に制振することが出来ないので、制振装置１０を作動させない。

上記低周波数領域を越えると制振装置１０が有効に機能するようになるので、制振装置１０を作動させることになるが、この場合でも船舶エンジンＸは低速領域で回転数は低く、船舶エンジンＸの固有振動数が前記設定値以下である。そこで、補助タンク１８の使用ができるように固有振動数同調部２２ｄが容積切替用電磁弁６０に対して開弁指令を出す。これにより、空気バネ１６と補助タンク１８とが連通し、空気バネ１６の実質的容量を増加させる。

算出された船舶エンジンＸの固有振動数が、低速領域のａＨｚ〜ｂＨｚの範囲内にある場合、固有振動数同調部２２ｄは、同時に、空気バネ１６とこれに連通する補助タンク１８の内圧がｐ気圧でなければならないことを算出する。

そして、空気バネ１６と同圧のチャンバ２０の圧力センサー２４の出力をチェックし、空気バネ１６の内圧がｐ気圧である場合は、そのまま制振を行う。一方、空気バネ１６の内圧がｐ気圧でない場合は、以下のようにしてチャンバ２０の内圧をｐ気圧にする。

空気バネ１６の内圧がｐ気圧よりも低い場合には、圧力調整用電磁弁３６を閉じ（或いは圧力調整用電磁弁３６が閉じられている場合には閉状態を維持し）、圧力センサー２４の出力をチェックしつつ排気用電磁弁３８を閉じた状態で給気用電磁弁３４を開き、チャンバ２０の内圧をｐ気圧迄高め、然る後、開いた電磁弁３４を閉じてチャンバ２０の内圧をｐ気圧にする。

逆に、空気バネ１６の内圧がｐ気圧よりも高い場合には、給気用電磁弁３４を閉じた状態で排気用電磁弁３８を開き、チャンバ２０の内圧をｐ気圧迄下げ、然る後、開いた電磁弁３８を閉じてチャンバ２０の内圧をｐ気圧にする。

以上のようにしてチャンバ２０の内圧調整が完了すると、圧力調整用電磁弁３６を開き、チャンバ２０内の調圧空気を、空気バネ１６とこれに連通する補助タンク１８に流し込む（或いは、その逆でチャンバ２０に流出させる）。これにより、空気バネ１６、補助タンク１８及びチャンバ２０が同圧になる。そして、最後に圧力調整用電磁弁３６を閉じ、空気バネ１６とこれに連通一体化した補助タンク１８により船舶エンジンＸの制振がなされることになる。

所定の時間が過ぎ、或いは船舶エンジンＸの回転数が変化して該固有振動数が変化した場合、例えば、固有振動数がｍＨｚ〜ｎＨｚの範囲内に変化した場合、空気バネ１６の内圧はｑ気圧にならなければならないと算出され、上記の手順で空気バネ１６とこれに連通一体化した補助タンク１８の内圧が調整される。

この時の船舶エンジンＸの固有振動数が前記設定値以下であれば、前述同様に補助タンク１８を使用した制振がなされる。逆に、船舶エンジンＸの固有振動数が前記設定値を越えておれば、容積切替用電磁弁６０を閉にし、補助タンク１８が空気バネ１６から切り離され、空気バネ１６だけによる制振がなされる。

なお、本実施例では上述した空気バネ１６の圧量調整の間隔を３０秒間隔で行うようにしているが、その間隔は任意に設定することが出来る。また、空気バネ１６の圧量調整は船舶エンジンＸの固有振動数が変化しなければ行う必要がないので、検出部２２ａによる船舶エンジンＸの回転数の検出がなされているので、回転数の変更に合わせて行ってもよい。

上述の実施例では、図１に示すように、必要に応じて設けられる左右一対、上下二段に配設された二組のつるまきバネ５４が、前後に並置された空気バネ１６の間に設置された場合を示しているが、勿論、これに限られず、一組のつるまきバネ５４でもよいし、また、スペースが許せば三組以上でもよい。

図５〜図６に示す第２実施例の制振装置１０は、二組のつるまきバネ５４を重錘１４の両側に更に設けた場合である。第２実施例では、第１実施例の制振装置１０との相違点についてのみ説明し、共通部分については第１実施例の記載を援用する。

第２実施例の重錘１４には、その前後両側面の下方中央に前後に伸び、重錘１４の前面及び背面に突出している取付ブロック７２が溶接により設置されている。この取付ブロック７２の貫通孔にシャフト７６がそれぞれ挿通され、且つ、ナット７６ａにて螺着され、取付ブロック７２の両側面から突出している。取付ブロック７２の両側面から間隔をあけて一対二組のＬ字形の支持プレート７４が側板１２ｂの上半分を構成するＬ形鋼１２ｂ１の下側のリブ１２ｂ２上に固着されている。

この支持プレート７４の取付部７４ａに設けられた通孔７４ｈには、前述のシャフト７６の突出部分が遊嵌されている。そして、シャフト７６の突出部分に与圧を掛けて若干撓ませた状態でつるまきバネ５４が配設されており、シャフト７６の先端に取り付けられている固定板７８にて挟持固定されている。従って、取付ブロック７２部分のつるまきバネ５４の方向は、当然、下方の空気バネ取付ステー４８のつるまきバネ５４と同方向になる。

重錘１４の下面には、第１実施例と同様、重錘側ステー４４が所定の間隔をあけて背中合わせで固定されている。

第２実施例の制振装置１０では、取付ブロック７２に設けられたつるまきバネ５４のバネ定数は、第１実施例の振動系のバネ定数に加算される。

そして、取付ブロック７２に設けられたつるまきバネ５４は、取付ブロック７２の重錘１４から前後に突き出た部分に設けられているので、船の方向転換や船全体の揺れ（ローリングやピッチング）によって重錘１４に捻じれの力が掛っても、この重錘１４の前後両端を支える取付ブロック７２に設けられたつるまきバネ５４によって重錘１４の捻じれが抑制されて重錘１４が正確に水平方向に横揺れし、重錘１４による制振効果が高められる。

本発明にかかる第１実施例の制振装置１０を船舶エンジンＸに取り付け、制振装置１０の制振効果を検証した。その試験結果を［表１］及び［グラフ１］に示す。

［表１］

［グラフ１］

グラフ１において、制振装置１０を使用しない場合の［ＴＭＤ−ＯＦＦ］と、制振装置１０を使用した場合の「実測結果」とを比較して分かるように、本実施例にかかる制振装置１０を使用することで、制振装置１０（より詳しく言えば、空気バネ１６）の固有振動数が船舶エンジンＸの回転数に同調して調整され、船舶の揺れを効果的に抑制できることが分かった。補助タンク１８は固有振動数が９．５Ｈｚ以下で使用され、９．５Ｈｚを越えたところで遮断され、空気バネ１６のみによる制振がなされた。

このように、本実施例の制振装置１０によれば、船舶エンジンＸの回転数をモニタリングし、制振装置１０の固有振動数を船舶エンジンＸの固有振動数に同調して適宜調整できるので、船舶エンジンＸの揺れを効果的に吸収することができる。

しかも、制振装置１０は、重錘１４の揺れを空気バネ１６によって減衰させるという非常に簡単なパッシブ型の構成を採用しているので、装置全体を小型化・簡素化・低コスト化できる。

なお、上述実施例では、空気バネ１６とつるまきバネ５４とを併用することによって制振装置１０の固有振動数の調整を行うようにしたが、つるまきバネ５４を使用せず、空気バネ１６単体で固有振動数の調整を行うようにしてもよい。

１０：船舶エンジン用制振装置、１２：筐体、１２ａ：天板、１２ｂ：側板、１２ｂ１：Ｌ形鋼、１２ｂ２：リブ、１２ｂ３：Ｉ形鋼、１２ｃ：底板、１４：重錘、１６：空気バネ、１６ａ：ゴムタンク、１６ｂ：内側取付プレート、１６ｃ：外側取付プレート、１８：補助タンク、２０：圧力調整用のチャンバ、２２：制御装置、２２ａ：検出部、２２ｂ：制御装置本体、２２ｃ：固有振動数算出部、２２ｄ：固有振動数同調部、２４：圧力センサー、２６：給気用配管、２８：調圧用配管、３０：排気用配管、３２：高圧空気供給源（圧力ポンプ）、３４：給気用電磁弁、３６：圧力調整用電磁弁、３８：排気用電磁弁、４０：吊持部材、４２：取付部材、４４：重錘側ステー、４４ａ：取付部、４４ｈ：貫通孔、４６：補強用支柱、４８：空気バネ取付ステー、４８ｈ：通孔、４８ａ：リブ、４８ｂ：取付部、５０：補強用支柱、５２：シャフト、５２ａ：固定ナット、５２ｂ：ナット、５４：つるまきバネ、５５：固定板、５６：連通管、５８：連通用配管、６０：容積切替用電磁弁、６２：信号線、６４：信号線、６６：信号線、７２：取付ブロック、７４：支持プレート、７４ａ：取付部、７４ｈ：通孔、７６：シャフト、７６ａ：ナット、Ｘ：船舶エンジン

Claims (5)

1. 船舶エンジン（Ｘ）に取り付けて使用され、船舶エンジン（Ｘ）の横揺れを抑制する船舶エンジン用制振装置（１０）であって、
   船舶エンジン（Ｘ）が揺れる方向に揺動可能に支持されている重錘（１４）と、
   該船舶エンジン（Ｘ）側に取り付けられ、重錘（１４）を、その揺動方向の両側から挟むように設けられ、該船舶エンジン（Ｘ）と反対方向に揺れる重錘（１４）の揺れに抗して重錘（１４）に反発力を付与する左右一対の空気バネ（１６）と、
   容積切替用電磁弁（６０）を介して各空気バネ（１６）に接続された補助タンク（１８）と、
   圧力調整用電磁弁（３６）を介して各空気バネ（１６）に接続され、各空気バネ（１６）に調圧空気を供給する圧力調整用のチャンバ（２０）と、
   給気用電磁弁（３４）を介してチャンバ（２０）に接続され、高圧空気をチャンバ（２０）に供給する高圧空気供給源（３２）と、
   チャンバ（２０）に接続され、チャンバ（２０）と外部とを連通する排気用電磁弁（３８）と、
   チャンバ（２０）に接続され、チャンバ（２０）の内圧を検出する圧力センサー（２４）と、
   船舶エンジン（Ｘ）の回転数を検知し、該回転数から該船舶エンジン（Ｘ）の固有振動数を算出するとともに、算出した該固有振動数が、予め設定された該船舶エンジン（Ｘ）の固有振動数を下回った時、容積切替用電磁弁（６０）を開にして各空気バネ（１６）と補助タンク（１８）とを連通させ、逆に、算出した該固有振動数が該設定値を上回った時、容積切替用電磁弁（６０）を閉にして各空気バネ（１６）と補助タンク（１８）とを遮断する空気バネ容積切替機能、
   チャンバ（２０）内の圧力を圧力センサー（２４）で検出しつつ、算出した前記固有振動数の増減に合わせて給気用電磁弁（３４）と排気用電磁弁（３８）とを開閉操作してチャンバ（２０）内の圧力を調整するチャンバ内圧調整機能、および
   所定時間毎或いは船舶エンジン（Ｘ）の固有振動数の増減に合わせて、圧力調整用電磁弁（３６）を開閉することにより調整されたチャンバ（２０）内の圧力に、空気バネ（１６）の内圧を一致させる空気バネ内圧調整機能を有する制御装置（２２）とを備えることを特徴とする船舶エンジン用制振装置（１０）。
2. 請求項１に記載の船舶エンジン用制振装置（１０）において、重錘（１４）が、船舶エンジン（Ｘ）に取り付けられた筐体（１２）の天井部分から吊り下げられ、船舶エンジン（Ｘ）が横揺れする方向に撓む板バネ材よりなる吊持部材（４０）にて吊持されていることを特徴とする船舶エンジン用制振装置（１０）。
3. 左右一対の空気バネ（１６）が複数組設けられ、該空気バネ（１６）の間にて船舶エンジン（Ｘ）側に取り付けられ、重錘（１４）をその揺動方向の両側から挟み、且つ、その伸縮方向が重錘（１４）の揺動方向と一致するように取り付けられ、重錘（１４）の揺動方向の揺れを抑制する左右一対のつるまきバネ（５４）が更に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の制振装置（１０）。
4. 左右一対のつるまきバネ（５４）が複数組備えられており、これらが上下方向に多段に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の制振装置（１０）。
5. 前記左右一対のつるまきバネ（５４）が更に少なくとも二組備えられており、該二組のつるまきバネ（５４）が重錘（１４）をその前後両側から挟みこむように備えられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の制振装置（１０）。

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