JPH10119886A - Anti-rolling device - Google Patents
Anti-rolling deviceInfo
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- JPH10119886A JPH10119886A JP28084396A JP28084396A JPH10119886A JP H10119886 A JPH10119886 A JP H10119886A JP 28084396 A JP28084396 A JP 28084396A JP 28084396 A JP28084396 A JP 28084396A JP H10119886 A JPH10119886 A JP H10119886A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は海上又は水上に浮遊
した海洋構造物、例えば停船中の船舶、パージ等の動揺
を軽減するための減揺装置に関し、特に、軌道上を往復
運動する可動質量によって構造物の動揺を軽減するよう
に構成された減揺装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration reducing device for reducing the fluctuation of a marine structure floating on the sea or water, for example, a stopped ship, a purge, etc., and more particularly to a movable mass reciprocating on a track. The present invention relates to a rocking device configured to reduce the rocking of a structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、海上に浮遊した海洋構造物の減揺
装置として、アクチュエータを用いた能動型の装置と動
吸振器原理を用いた受動型の装置がある。能動型の装置
は海洋構造物の動揺をセンサによって検出し、アクチュ
エータによって可動質量を振動するように構成されてい
る。可動質量の振動は、海洋構造物の動揺を軽減するよ
うに位相制御される。2. Description of the Related Art Hitherto, as a device for attenuating a marine structure floating on the sea, there are an active device using an actuator and a passive device using the dynamic vibration absorber principle. The active type device is configured to detect a motion of an offshore structure by a sensor and vibrate the movable mass by an actuator. The vibration of the movable mass is phase controlled so as to reduce the motion of the offshore structure.
【０００３】動吸振器原理を用いた受動型の装置は可動
質量を駆動させるためのアクチュエータを用いないから
構造がより簡単である利点を有する。A passive type device using the dynamic vibration absorber principle has an advantage that the structure is simpler because an actuator for driving a movable mass is not used.
【０００４】図７を参照して従来の動吸振器原理を用い
た減揺装置の例を説明する。この例は本願出願人と同一
の出願人によって平成８年１月３１日に出願された特願
平８−１５４２８号に開示されたものである。詳細は同
出願を参照されたい。[0004] An example of a conventional vibration damping device using the principle of a dynamic vibration absorber will be described with reference to FIG. This example is disclosed in Japanese Patent Application No. 8-15428 filed on Jan. 31, 1996 by the same applicant as the present applicant. See the same application for details.
【０００５】この減揺装置は円弧状に湾曲した軌道部材
５１１とこの軌道部材５１１に沿って自由に移動可能な
可動質量５１２と両側の支持部材５１３Ａ、５１３Ｂと
を有する。軌道部材５１１の両端には水平軸５１１Ａ、
５１１Ｂが取り付けられ、この水平軸５１１Ａ、５１１
Ｂは支持部材５１３Ａ、５１３Ｂの軸受け（図示なし）
に回転可能に支持されている。[0005] This vibration reduction device has a track member 511 curved in an arc shape, a movable mass 512 freely movable along the track member 511, and support members 513A and 513B on both sides. At both ends of the track member 511, a horizontal shaft 511A,
511B is attached, and this horizontal shaft 511A, 511
B is a bearing for the support members 513A and 513B (not shown).
It is supported rotatably.
【０００６】支持部材５１３Ａ、５１３Ｂは海洋構造物
の所定の基台５５１に垂直に装着される。従って水平軸
５１１Ａ、５１１Ｂは基台５５１に平行である。図示の
ように基台５５１に平行な面上に水平軸５１１Ａ、５１
１Ｂに沿ってｘ軸、それに垂直にｙ軸、基台５５１に垂
直にｚ軸をとる。The support members 513A and 513B are vertically mounted on a predetermined base 551 of the offshore structure. Therefore, the horizontal axes 511A and 511B are parallel to the base 551. As shown, the horizontal shafts 511A, 51A are placed on a plane parallel to the base 551.
The x axis is taken along 1B, the y axis is perpendicular to it, and the z axis is perpendicular to base 551.
【０００７】この減揺装置は海洋構造物のｙ軸に平行な
回転軸周りの動揺を軽減するように構成されている。海
洋構造物がｙ軸に平行な回転軸周りに動揺すると、可動
質量５１２は軌道部材５１１に沿って往復運動する。可
動質量５１２は軌道部材５１１に沿って円弧状の経路を
往復運動する。重力の分力が往復運動の復元力となる。
可動質量５１２の振動の中心は、円弧状経路の中心位置
であり、最下端部である。[0007] This vibration reduction device is configured to reduce the vibration of the marine structure around a rotation axis parallel to the y-axis. When the offshore structure swings around a rotation axis parallel to the y-axis, the movable mass 512 reciprocates along the track member 511. The movable mass 512 reciprocates along an arc-shaped path along the track member 511. The component force of gravity becomes the restoring force of the reciprocating motion.
The center of vibration of the movable mass 512 is the center position of the arc-shaped path, and is the lowermost end.
【０００８】こうして、可動質量５１２の往復運動によ
って海洋構造物の動揺は減少する。減揺装置が効果的に
機能するためには、可動質量５１２の往復運動が、海洋
構造物の振動周期と同一の振動周期を有し且つ海洋構造
物の位相より所定の角度又は変位だけ偏位した位相を有
することが必要である。[0008] Thus, the reciprocation of the movable mass 512 reduces the motion of the offshore structure. In order for the anti-oscillation device to function effectively, the reciprocating motion of the movable mass 512 must have the same oscillation period as the oscillation period of the offshore structure and deviate by a predetermined angle or displacement from the phase of the offshore structure. It is necessary to have the phase which was set.
【０００９】一般に海洋構造物の振動周期は海洋構造物
の固有振動周期に支配される。海洋構造物の固有振動周
期は海洋構造物の構造、質量、重心位置等に依存し海洋
構造物毎に異なる。また、積み荷等が変化すると質量、
重心位置等が変化し、固有振動周期は変化する。Generally, the vibration period of an offshore structure is governed by the natural vibration period of the offshore structure. The natural oscillation period of an offshore structure depends on the structure, mass, position of the center of gravity, and the like of the offshore structure, and differs from one offshore structure to another. Also, if the load changes, the mass,
The position of the center of gravity changes, and the natural oscillation period changes.
【００１０】一方、可動質量５１２の振動周期は可動質
量５１２の固有振動周期に支配される。可動質量５１２
の固有振動周期は、可動質量５１２の質量、運動経路等
に依存する。所望の減揺効果を得るためには、減揺装置
の可動質量５１２の固有振動周期を海洋構造物の固有振
動周期に略一致させることが必要である。On the other hand, the oscillation period of the movable mass 512 is governed by the natural oscillation period of the movable mass 512. Movable mass 512
Depends on the mass of the movable mass 512, the motion path, and the like. In order to obtain a desired vibration reduction effect, it is necessary to make the natural vibration period of the movable mass 512 of the vibration reduction device substantially coincide with the natural vibration period of the marine structure.
【００１１】図７に示す減揺装置では、減揺装置の可動
質量５１２の固有振動周期を調節することができるよう
に構成されている。海洋構造物の積み荷等が変化してそ
の固有振動周期が変化しても、減揺装置の可動質量５１
２の固有振動周期を調節することによって所望の減揺効
果を得ることができる。In the rocking device shown in FIG. 7, the natural vibration period of the movable mass 512 of the rocking device can be adjusted. Even if the offshore structure's load changes and its natural oscillation period changes, the movable mass 51
By adjusting the natural vibration period of 2, the desired vibration reduction effect can be obtained.
【００１２】この例によると、軌道部材５１１は水平軸
５１１Ａ、５１１Ｂ周りに回転させることができる。そ
れによって可動質量５１２はｘｚ面に対して傾斜した面
上を、軌道部材５１１に沿って移動する。According to this example, the track member 511 can be rotated around the horizontal axes 511A and 511B. Thereby, the movable mass 512 moves along the track member 511 on a plane inclined with respect to the xz plane.
【００１３】可動質量５１２には、海洋構造物の動揺に
起因した外力と重力が作用する。可動質量５１２の運動
に寄与するのは、これらの力のうち、可動質量５１２の
運動方向の成分、即ち、軌道部材５１１の中心軸線の接
線方向の成分である。An external force and gravity caused by the motion of the marine structure act on the movable mass 512. Contributing to the movement of the movable mass 512 is a component of the force in the direction of movement of the movable mass 512, that is, a component in the tangential direction of the center axis of the track member 511.
【００１４】可動質量５１２の往復運動の復元力は重力
に基づいている。例えば、軌道部材５１１の中心軸線の
接線が垂直線となす角をαとすると、復元力はｍｇｃｏ
ｓαである。The restoring force of the reciprocating motion of the movable mass 512 is based on gravity. For example, if the angle between the tangent to the center axis of the track member 511 and the vertical line is α, the restoring force is mgco.
sα.
【００１５】軌道部材５１１が水平軸５１１Ａ、５１１
Ｂ周りに回転すると、ｃｏｓαが減少して復元力は減少
する。それによって可動質量５１２の固有振動周期は大
きくなる。The track member 511 has a horizontal shaft 511A, 511
When rotated around B, cosα decreases and the restoring force decreases. Thereby, the natural oscillation period of the movable mass 512 increases.
【００１６】従って、積み荷等の変化によって海洋構造
物の固有振動周期が増加した場合には、軌道部材５１１
を水平軸５１１Ａ、５１１Ｂ周りに回転させることによ
って、可動質量５１２の固有振動周期を大きくし、それ
によって所望の減揺効果を達成することができる。Therefore, when the natural vibration period of the offshore structure increases due to a change in the load or the like, the track member 511
Is rotated about the horizontal axis 511A, 511B, thereby increasing the natural oscillation period of the movable mass 512, thereby achieving a desired anti-oscillation effect.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】図７に示した従来の減
揺装置は、円弧状に湾曲した軌道部材５１１を使用す
る。湾曲した軌道部材５１１を高い精度で製造するのは
困難であり大量生産ができなかった。軌道部材５１１を
正確な円弧状に湾曲加工するためには加工費用が増加す
る。The conventional rocking device shown in FIG. 7 uses a track member 511 curved in an arc shape. It was difficult to manufacture the curved track member 511 with high accuracy, and mass production was not possible. Processing costs increase in order to precisely process the raceway member 511 into a circular arc.
【００１８】また従来の減揺装置では、円弧状に湾曲し
た軌道部材５１１を使用するため、減揺装置の占有体
積、特に軌道部材５１１及び可動質量５１２を収容する
部分が大きくなる欠点があった。特に小型の船舶等に搭
載する場合には、設置が困難な場合があった。Further, in the conventional rocking device, since the track member 511 curved in an arc shape is used, there is a disadvantage that the volume occupied by the rocking device, particularly the portion for accommodating the track member 511 and the movable mass 512, becomes large. . In particular, when it is mounted on a small ship or the like, installation may be difficult.
【００１９】従来の減揺装置では、可動質量５１２の固
有振動周期を大きくすることはできるが小さくすること
はできなかった。In the conventional vibration reducing device, the natural vibration period of the movable mass 512 can be increased, but cannot be reduced.
【００２０】本発明は斯かる点に鑑み、加工が容易な且
つ製造費用が低い減揺装置を提供することを目的とす
る。In view of the above, an object of the present invention is to provide a vibration damping device that is easy to process and has low manufacturing costs.
【００２１】本発明は斯かる点に鑑み、占有体積が小さ
く小型の船舶にも搭載することができる減揺装置を提供
することを目的とする。[0021] In view of the above, an object of the present invention is to provide a vibration damping device that has a small occupied volume and can be mounted on a small ship.
【００２２】本発明は斯かる点に鑑み、固有振動周期を
簡単に変更することができる減揺装置を提供することを
目的とする。In view of the above, an object of the present invention is to provide a vibration damping device capable of easily changing the natural vibration period.
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明の減揺装置による
と、減揺対象物の動揺軸線に直交して配置される直線状
の軌道部材と該軌道部材に沿って往復運動可能な可動質
量と該可動質量の復元力を発生するための２つのばねと
を有し、上記可動質量が往復運動すると上記２つのばね
は交互に伸長するように構成されている。According to the vibration reducing device of the present invention, there is provided a linear track member which is disposed orthogonally to the axis of motion of the object to be reduced, and a movable mass which can reciprocate along the track member. And two springs for generating a restoring force of the movable mass. When the movable mass reciprocates, the two springs extend alternately.
【００２４】本発明によると、減揺装置において、上記
２つのばねの一方が伸長すると他方は収縮するように構
成されている。また、上記２つのばねは上記軌道部材に
平行に配置され、上記可動質量は上記ばねを収容するた
めの収容部を有する。更に、上記可動質量に２つのワイ
ヤが接続され、該ワイヤの他端に上記２つのばねがそれ
ぞれ接続され、上記ワイヤはローラ部材によって案内さ
れるように構成されている。According to the present invention, in the rocking device, when one of the two springs expands, the other contracts. Further, the two springs are arranged in parallel with the track member, and the movable mass has an accommodating portion for accommodating the spring. Further, two wires are connected to the movable mass, the two springs are respectively connected to the other ends of the wires, and the wires are configured to be guided by roller members.
【００２５】本発明によると、減揺装置において、上記
２つのばねをばね定数を変更することによって上記可動
質量の固有振動周期を変化させることができるように構
成されている。上記可動質量が強制的に停止されたとき
の衝撃を緩和するためのショックアブゾーバが設けられ
ている。According to the present invention, in the rocking apparatus, the natural oscillation period of the movable mass can be changed by changing the spring constant of the two springs. A shock absorber is provided for reducing an impact when the movable mass is forcibly stopped.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】図１及び図２を参照して本発明に
よる減揺装置の例について説明する。図１に本発明によ
る減揺装置の第１の例を示し、図２に第２の例を示す。
図１Ａ及び図２Ａはそれぞれその正面構成、図１Ｂ及び
図２Ｂはそれぞれその平面構成を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a vibration reducing device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a first example of a rocking device according to the present invention, and FIG. 2 shows a second example.
1A and 2A show the front configuration, respectively, and FIGS. 1B and 2B show the planar configuration, respectively.
【００２７】本例の減揺装置は軌道部材１１、１１とこ
の軌道部材１１、１１に沿って自由に移動可能な可動質
量１２と軌道部材１１、１１を両側で支持する支持部材
１３Ａ、１３Ｂと可動質量１２の両側にそれぞれ装着さ
れたばね２１Ａ、２１Ｂとを有する。支持部材１３Ａ、
１３Ｂは基台１３Ｃに装着されている。The anti-oscillation device of the present embodiment includes track members 11, 11, a movable mass 12 which can freely move along the track members 11, 11, and support members 13A, 13B which support the track members 11, 11 on both sides. It has springs 21A and 21B mounted on both sides of the movable mass 12, respectively. Support member 13A,
13B is mounted on the base 13C.
【００２８】軌道部材１１、１１は真っ直ぐな部材より
なり、従って可動質量１２の運動経路は直線である。軌
道部材１１、１１の両端には弾性部材、例えば緩衝ゴム
１１Ａ、１１Ｂが装着されている。The track members 11, 11 are straight members, so that the path of movement of the movable mass 12 is straight. Elastic members, for example, cushion rubbers 11A and 11B are attached to both ends of the track members 11 and 11, respectively.
【００２９】図２に示す本発明による減揺装置の第２の
例は、図１に示す第１の例と比較して２つのばね２１
Ａ、２１Ｂの装着位置が異なり、それ以外は同様であっ
てよい。第１の例では２つのばね２１Ａ、２１Ｂは同一
直線上に沿って配置されており、第２の例では２つのば
ね２１Ａ、２１Ｂは平行な２つの線に沿って配置されて
いる。FIG. 2 shows a second embodiment of the rocking device according to the invention, which differs from the first embodiment shown in FIG.
The mounting positions of A and 21B are different, and the other positions may be the same. In the first example, the two springs 21A, 21B are arranged along the same straight line, and in the second example, the two springs 21A, 21B are arranged along two parallel lines.
【００３０】ばね２１Ａ、２１Ｂの内端は、それぞれ可
動質量１２に装着され、外端はそれぞれ支持部材１３
Ａ、１３Ｂに装着されている。ばね２１Ａ、２１Ｂの内
端は可動質量１２の両端面にそれぞれ装着されてよい
が、図示のように可動質量１２に設けられた穴１２ａ、
１２ｂの底に装着されてよい。The inner ends of the springs 21A and 21B are respectively attached to the movable masses 12, and the outer ends are
A, 13B. The inner ends of the springs 21A and 21B may be respectively attached to both end surfaces of the movable mass 12, but holes 12a provided in the movable mass 12 as shown in FIG.
12b may be mounted on the bottom.
【００３１】可動質量１２は軌道部材１１、１１に沿っ
て自由に移動し、軌道部材１１、１１の両端では可動質
量１２の端部は弾性部材１１Ａ又は１１Ｂに当接する。
可動質量１２の穴１２ａ、１２ｂの深さは、可動質量１
２の端部が弾性部材１１Ａ又は１１Ｂに当接したとき、
収縮したばねを収容することができるために十分な寸法
を有することが必要である。The movable mass 12 moves freely along the track members 11, 11 and at both ends of the track members 11, the ends of the movable mass 12 abut on the elastic members 11A or 11B.
The depth of the holes 12a and 12b of the movable mass 12 is
When the end of the second member comes into contact with the elastic member 11A or 11B,
It is necessary to have sufficient dimensions to be able to accommodate the contracted spring.
【００３２】本例の減揺装置では、２つのばね２１Ａ、
２１Ｂによって可動質量１２の往復運動の復元力が生成
される。可動質量１２が軌道部材１１、１１に沿って移
動すると、２つのばね２１Ａ、２１Ｂの一方は収縮し他
方は伸長される。例えば、図１及び図２において可動質
量１２は軌道部材１１、１１の左端に配置されており、
右側の第１のばね２１Ａは伸長され左側の第２のばね２
１Ｂは収縮している。従って常に２つのばね２１Ａ、２
１Ｂによって復元力が生成される。In the vibration reducing device of this embodiment, two springs 21A,
The restoring force of the reciprocating motion of the movable mass 12 is generated by 21B. When the movable mass 12 moves along the track members 11, 11, one of the two springs 21A, 21B contracts and the other extends. For example, in FIGS. 1 and 2, the movable mass 12 is disposed at the left end of the track members 11, 11,
The first spring 21A on the right is extended and the second spring 2 on the left is extended.
1B is contracted. Therefore, always two springs 21A, 2A
1B generates a restoring force.
【００３３】図３に本発明による減揺装置の第３の例を
示す。図３Ａはその正面構成、図３Ｂはその平面構成を
示す。本例によると、図３Ａに示すように可動質量１２
の両端にはワイヤ１５Ａ、１５Ｂが装着されこのワイヤ
の他端にそれぞれ２つのばね２１Ａ、２１Ｂが接続され
ている。２つのばね２１Ａ、２１Ｂの他端は支持部材１
３Ａ、１３Ｂにそれぞれ装着されている。支持部材１３
Ａ、１３Ｂにはそれぞれワイヤ１５Ａ、１５Ｂを案内す
るためのローラ１７Ａ、１７Ｂが装着されており、ワイ
ヤ１５Ａ、１５Ｂはそれぞれこのローラ１７Ａ、１７Ｂ
の外周面に沿って延在している。FIG. 3 shows a third embodiment of the vibration reducing device according to the present invention. 3A shows the front configuration, and FIG. 3B shows the plan configuration. According to this example, as shown in FIG.
Wires 15A and 15B are attached to both ends of the wire, and two springs 21A and 21B are connected to the other end of the wires, respectively. The other ends of the two springs 21A and 21B are the support member 1
3A and 13B respectively. Support member 13
A and 13B are provided with rollers 17A and 17B for guiding the wires 15A and 15B, respectively, and the wires 15A and 15B are respectively attached to the rollers 17A and 17B.
Extends along the outer peripheral surface of.
【００３４】本例の減揺装置は、図１及び図２に示した
第１及び第２の例と比較して、２つのばね２１Ａ、２１
Ｂの装着方法が異なり、それ以外は同様な構成であって
よい。The vibration reducing device of this embodiment is different from the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 2 in that two springs 21A and 21A are provided.
The mounting method of B is different, and other configurations may be the same.
【００３５】次に本発明による減揺装置の振動系を解析
する。軌道部材１１、１１に沿ってｘ軸をとり、それに
垂直上方にｙ軸をとる。またｘｙ軸に垂直に（紙面に垂
直に）ｚ軸をとる。可動質量１２が静止しているとき、
２つのばね２１Ａ、２１Ｂは伸び縮みしてないものとす
る。このときの可動質量１２の重心Ｇに座標の原点Ｏを
とる。２つのばね２１Ａ、２１Ｂの長さ及び弾性係数が
同一であると仮定すると、原点Ｏは軌道部材１１、１１
の中央にある。Next, the vibration system of the rocking device according to the present invention will be analyzed. The x-axis is taken along the track members 11, 11 and the y-axis is taken vertically above it. Also, the z-axis is taken perpendicular to the xy-axis (perpendicular to the paper). When the movable mass 12 is stationary,
It is assumed that the two springs 21A and 21B do not expand and contract. The origin O of the coordinates is set at the center of gravity G of the movable mass 12 at this time. Assuming that the lengths and elastic moduli of the two springs 21A and 21B are the same, the origin O is
In the middle of
【００３６】本例の減揺装置はｚ軸（紙面に垂直な軸
線）に平行な回転軸線周りの動揺を減少させるように構
成されている。従って、本例の減揺装置は、軌道部材１
１、１１が回転軸線に垂直な面上に沿って配置されるよ
うに、配置される。The oscillating device of this embodiment is configured to reduce sway around a rotation axis parallel to the z-axis (an axis perpendicular to the paper surface). Therefore, the anti-oscillation device of the present example includes the track member 1
1, 11 are arranged along a plane perpendicular to the rotation axis.
【００３７】第１及び第２の例において、可動質量１２
の復元力は２つのばね２１Ａ、２１Ｂの偏倚量に比例
し、その固有振動周期Ｔは次のように表される。In the first and second examples, the movable mass 12
Is proportional to the amount of bias of the two springs 21A and 21B, and the natural oscillation period T is expressed as follows.
【００３８】[0038]
【数１】Ｔ＝２π√（ｍ／ＫEQ） ＫEQ＝Ｋ1 ＋Ｋ2 T = 2π√ (m / K EQ ) K EQ = K 1 + K 2
【００３９】ｍは可動質量１２の質量、Ｋ1 、Ｋ2 は２
つのばね２１Ａ、２１Ｂのばね定数、ＫEQは等価ばね定
数である。M is the mass of the movable mass 12, and K 1 and K 2 are 2
The spring constant and K EQ of the two springs 21A and 21B are equivalent spring constants.
【００４０】減揺装置の固有振動周期Ｔを調節する場合
には、２つのばね２１Ａ、２１Ｂをそれと異なるばね定
数Ｋ1 ’、Ｋ2 ’のばねと交換すればよい。例えば、搭
載している積み荷又は人間の数が変化して海洋構造物の
固有振動周期が変化した場合には、２つのばね２１Ａ、
２１Ｂをそれと異なる定数Ｋ1 ’、Ｋ2 ’のばねと交換
することによって、可動質量１２の固有振動周期Ｔを変
化させ、それによって最適な減揺効果を得ることができ
る。When adjusting the natural oscillation period T of the rocking device, the two springs 21A and 21B may be replaced with springs having different spring constants K 1 ′ and K 2 ′. For example, when the natural frequency of the offshore structure changes due to a change in the number of loaded cargoes or humans, two springs 21A,
By exchanging 21B with springs having different constants K 1 ′ and K 2 ′, the natural vibration period T of the movable mass 12 can be changed, thereby obtaining an optimum anti-rolling effect.
【００４１】図４を参照して本例の減揺装置の機能を説
明する。実線１０１は減揺対象物、例えば海洋構造物の
動揺を表し、破線１０２は可動質量１２の往復運動を表
す。本例の減揺装置は可動質量１２と２つのばね２１
Ａ、２１Ｂからなる振動系である。この振動系の固有振
動周期Ｔが減揺対象物の固有振動周期と一致した場合に
最適な減揺効果を得ることができる。減揺対象物が動揺
すると可動質量１２も運動する。減揺対象物の動揺は動
揺中心周りの回転運動であり可動質量１２は直線方向の
往復運動である。可動質量１２の往復運動は減揺対象物
の動揺より１／４周期だけ位相が遅れる。Referring to FIG. 4, the function of the rocking device of this embodiment will be described. A solid line 101 represents the motion of the object to be reduced, for example, an offshore structure, and a broken line 102 represents the reciprocating motion of the movable mass 12. The swinging device of this example is a movable mass 12 and two springs 21.
A and 21B are vibration systems. When the natural vibration period T of the vibration system coincides with the natural vibration period of the object to be damped, an optimum damping effect can be obtained. When the object to be rocked shakes, the movable mass 12 also moves. The motion of the object to be reduced is a rotational motion around the center of the motion, and the movable mass 12 is a reciprocating motion in a linear direction. The phase of the reciprocating motion of the movable mass 12 is delayed by 1/4 cycle from the motion of the object to be reduced.
【００４２】図５を参照して説明する。図５は本発明に
よる減揺装置１０を実際の船舶５０に搭載した状態を示
す。図５の破線５０’は静止状態にある船体の断面を示
し、実線５０は動揺して傾斜角φだけ傾斜した船体の断
面を示す。いずれも、船舶の首尾線方向と直交する面に
て切断した船舶の断面である。静止状態にある船舶の重
心をＧS 、重心ＧS を通る垂直線をＯＧS とする。傾斜
角φだけ傾斜した状態にある船舶５０の重心ＧS を通る
垂直線をＯ’ＧS とする。A description will be given with reference to FIG. FIG. 5 shows a state where the anti-oscillation device 10 according to the present invention is mounted on an actual ship 50. A broken line 50 'in FIG. 5 shows a cross section of the hull in a stationary state, and a solid line 50 shows a cross section of the hull swayed and inclined by an inclination angle φ. Each is a cross section of the vessel cut along a plane orthogonal to the direction of the vessel's success line. The center of gravity of the ship in a stationary state is defined as G S , and a vertical line passing through the center of gravity G S is defined as OG S. A vertical line passing through the center of gravity G S of the ship 50 in a state in which only the inclination angle of inclination φ and O'G S.
【００４３】減揺装置１０は、船舶５０のロール運動、
即ち、船舶の首尾線に平行な回転軸線周りの動揺を減揺
させるように、配置される。従って、減揺装置１０は、
軌道部材１１、１１が船舶５０の幅方向に延在するよう
に配置される。更に、減揺装置１０は船舶５０の重心Ｇ
S より上方の位置に配置される。The rocking motion control device 10 controls the rolling motion of the ship 50,
That is, they are arranged so as to reduce rocking around a rotation axis parallel to the ship's line of success. Therefore, the rocking device 10
The track members 11 are arranged so as to extend in the width direction of the boat 50. Further, the rocking device 10 is provided with a center of gravity G of the ship 50.
It is located above S.
【００４４】減揺装置１０を搭載した船舶５０を２自由
度振動系として、運動方程式を導出し、その周波数特性
を求める。船体５０及び減揺装置１０の運動方程式はそ
れぞれ次のようになる。但し、船体の横揺れ角φは微小
であると仮定する。With the ship 50 equipped with the anti-oscillation device 10 as a two-degree-of-freedom vibration system, an equation of motion is derived and its frequency characteristic is obtained. The equations of motion of the hull 50 and the rocker 10 are as follows. However, it is assumed that the roll angle φ of the hull is very small.
【００４５】[0045]
【数２】（ＩS ＋ｍＬ2 ）ｄ2 φ／ｄｔ2 ＋ｍＬ・ｄ2
ｘ／ｄｔ2 ＝ｍｇＬφ＋ｍｇｘ−ＫS φ−ＣS ｄφ／ｄ
ｔ＋Ｐ ｍ・ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ＋ｍＬ・ｄ2 φ／ｄｔ2 ＝ｍｇφ−
ＫEQｘ−ＣG ・ｄｘ／ｄｔ(I S + mL 2 ) d 2 φ / dt 2 + mL · d 2
x / dt 2 = mgLφ + mgx−K S φ−C S dφ / d
t + P m · d 2 x / dt 2 + mL · d 2 φ / dt 2 = mgφ−
K EQ x-C G · dx / dt
【００４６】ここで、 φ：船体の横揺れ角（ロール角） ＩS ：船体の慣性モーメント ＣS ：船体の横揺れ（ロール運動）に対する減衰定数 ＫS ：船体の復元トルク定数 Ｐ：強制力 ｘ：可動質量１２の変位 ｍ：可動質量１２の質量 Ｌ：船舶の重心ＧS から可動質量１２の重心Ｇまでの距
離 ＣG ：減揺装置１０の減衰定数 ＫEQ：減揺装置１０の等価ばね定数Where φ: roll angle (roll angle) of the hull I S : moment of inertia of the hull C S : damping constant for roll (roll motion) of the hull K S : restoring torque constant of the hull P: forced force x: displacement of the movable mass 12 m: mass of the movable mass 12 L: distance from the center of gravity G S of the ship to the center of gravity G of the movable mass 12 C G: attenuation constant of swinging motion reducing apparatus 10 K EQ: equivalent swinging motion reducing apparatus 10 Spring constant
【００４７】初期条件としてｔ＝０でｄφ／ｄｔ＝φ＝
０且つｄｘ／ｄｔ＝ｘ＝０と仮定し、この２つの式をラ
プラス変換し、更に周波数領域の表現にすると次のよう
に表される。As an initial condition, when t = 0, dφ / dt = φ =
Assuming that 0 and dx / dt = x = 0, the two equations are subjected to Laplace transform and further expressed in the frequency domain as follows.
【００４８】[0048]
【数３】−〔（ＩS ＋ｍＬ2 ）ω2 ＋ｍｇＬ−ＫS −ｊ
ＣS ω〕φ−（ｍＬω2 ＋ｍｇ）ｘ＝Ｐ （ｍＬω2 ＋ｍｇ）φ＋（ｍω2 −ＫEQ−ｊＣG ω）ｘ
＝０## EQU3 ##-[(I S + mL 2 ) ω 2 + mgL-K S -j
C S ω] φ− (mLω 2 + mg) x = P (mLω 2 + mg) φ + (mω 2 −K EQ −jC G ω) x
= 0
【００４９】ｊは虚数単位である。ここで、次のように
置く。J is an imaginary unit. Here, put as follows.
【００５０】[0050]
【数４】Ａ＝−ｍω2 ＋ＫEQ Ｂ＝ＣG ω Ｃ＝〔（ＩS ＋ｍＬ2 ）ω2 ＋ｍｇＬ−ＫS 〕（ｍω2
−ＫEQ）−（ｍＬω2 ＋ｍｇ）2 −ＣS ＣG ω2 Ｄ＝〔（ＩS ＋ｍＬ2 ）ω2 ＋ｍｇＬ−ＫS 〕ＣG ω−
（ｍω2 −ＫEQ）ＣS ω Ｅ＝−（ｍＬω2 ＋ｍｇ）Equation 4] A = -mω 2 + K EQ B = C G ω C = [(I S + mL 2) ω 2 + mgL-K S ] (milliohms 2
-K EQ) - (mLω 2 + mg) 2 -C S C G ω 2 D = [(I S + mL 2) ω 2 + mgL-K S ] C G .omega.
(Mω 2 −K EQ ) C S ω E = − (mLω 2 + mg)
【００５１】変数φ、ｘは次のように表される。The variables φ and x are expressed as follows.
【００５２】[0052]
【数５】φ＝〔（Ａ＋ｊＢ）／（Ｃ＋ｊＤ）〕Ｐ ｘ＝〔Ｅ／（Ｃ＋ｊＤ）〕Ｐ## EQU5 ## φ = [(A + jB) / (C + jD)] P x = [E / (C + jD)] P
【００５３】変数φ、ｘのゲイン特性は次のように表さ
れる。The gain characteristics of the variables φ and x are expressed as follows.
【００５４】[0054]
【数６】 ｜φ｜＝√〔（Ａ2 ＋Ｂ2 ）／（Ｃ2 ＋Ｄ2 〕Ｐ ｜ｘ｜＝√〔Ｅ2 ／（Ｃ2 ＋Ｄ2 ）〕Ｐ| Φ | = √ [(A 2 + B 2 ) / (C 2 + D 2 ] P | x | = √ [E 2 / (C 2 + D 2 )] P
【００５５】変数φ、ｘの位相特性は次のように表され
る。The phase characteristics of the variables φ and x are expressed as follows.
【００５６】[0056]
【数７】∠φ（ｊω）＝ｔａｎ-1〔（ＢＣ−ＡＤ）／
（ＡＣ＋ＢＤ）〕 ∠ｘ（ｊω）＝ｔａｎ-1（−Ｄ／Ｃ）７φ (jω) = tan −1 [(BC-AD) /
(AC + BD)] ∠x (jω) = tan −1 (−D / C)
【００５７】図６を参照して説明する。図６Ａは図５に
示す２自由度振動系のゲイン特性を示し、図６Ｂは位相
特性を示す。横軸は、船舶５０の固有振動数Ωn に対す
る減揺装置１０の可動質量１２の固有振動数ωn の比ω
n ／Ωn である。A description will be given with reference to FIG. 6A shows a gain characteristic of the two-degree-of-freedom vibration system shown in FIG. 5, and FIG. 6B shows a phase characteristic. The horizontal axis represents the ratio ω of the natural frequency ω n of the movable mass 12 of the vibration reducing device 10 to the natural frequency Ω n of the ship 50.
a n / Ω n.
【００５８】図６Ａについて説明する。曲線Ｃ１は本例
の減揺装置１０を搭載した船体５０の動揺角（横揺れ角
又はロール角）φ（ｄｅｇ）を表し、曲線Ｃ２は可動質
量１２の最大変位（又は最大振幅）ｘ（ｃｍ）を表し、
曲線Ｃ３は減揺装置１０を搭載しない船体５０の動揺角
（横揺れ角又はロール角）φ（ｄｅｇ）を表す。Referring to FIG. 6A. A curve C1 represents the sway angle (rolling angle or roll angle) φ (deg) of the hull 50 on which the anti-oscillation device 10 of the present embodiment is mounted, and a curve C2 represents the maximum displacement (or maximum amplitude) x (cm) of the movable mass 12. ),
A curve C3 represents the sway angle (rolling angle or roll angle) φ (deg) of the hull 50 without the swinging device 10 mounted thereon.
【００５９】減揺装置１０の可動質量１２の固有振動数
ωn が船舶５０の固有振動数Ωn に略等しいとき、即
ち、比ωn ／Ωn ≒１のとき、曲線Ｃ１と曲線Ｃ３を比
較すると明らかなように、減揺装置１０を搭載した船体
５０の動揺角φは減揺装置１０を搭載しない船体５０の
動揺角にくらべて顕著に減少している。従って、減揺装
置１０の可動質量１２の固有振動数ωn を船舶５０の固
有振動数Ωn に略等しくすることによって、減揺装置１
０の効果を十分にを発揮することができる。When the natural frequency ω n of the movable mass 12 of the vibration reducing device 10 is substantially equal to the natural frequency Ω n of the ship 50, that is, when the ratio ω n / Ω n ≒ 1, the curves C1 and C3 are As is clear from comparison, the rocking angle φ of the hull 50 equipped with the rocking reduction device 10 is significantly reduced as compared with the rocking angle of the hull 50 not mounted with the rocking reduction device 10. Accordingly, by making the natural frequency ω n of the movable mass 12 of the vibration reducing device 10 substantially equal to the natural frequency Ω n of the ship 50, the vibration reducing device 1
The effect of 0 can be sufficiently exhibited.
【００６０】またこのとき、曲線Ｃ２に示されるよう
に、可動質量１２の最大変位（又は最大振幅）ｘ（ｃ
ｍ）は極小値をとる。At this time, as shown by the curve C2, the maximum displacement (or the maximum amplitude) of the movable mass 12 x (c
m) takes the minimum value.
【００６１】図６Ｂについて説明する。曲線Ｃ４は、船
舶５０に作用する外力揺動（例えば波）に対する、本例
の減揺装置１０を搭載した船体５０の動揺角（横揺れ角
又はロール角）φの位相差Δφ（ｄｅｇ）を表し、曲線
Ｃ５は、船舶５０に作用する外力揺動に対する、可動質
量１２の運動の位相差Δｘ（ｄｅｇ）を表す。Referring to FIG. 6B, FIG. A curve C4 represents a phase difference Δφ (deg) of a rocking angle (rolling angle or roll angle) φ of the hull 50 equipped with the vibration reduction device 10 of the present example with respect to external force rocking (for example, a wave) acting on the ship 50. The curve C5 represents the phase difference Δx (deg) of the movement of the movable mass 12 with respect to the external force fluctuation acting on the ship 50.
【００６２】減揺装置１０の可動質量１２の固有振動数
ωn が船舶５０の固有振動数Ωn に略等しいとき、即
ち、比ωn ／Ωn ≒１のとき、曲線Ｃ４と曲線Ｃ５を比
較すると明らかなように、減揺装置１０を搭載した船体
５０の動揺角φは外力動揺に対して約９０°位相が遅
れ、減揺装置１０の可動質量１２の運動の位相角は船体
５０の動揺角φに対して約９０°遅れる。結局、減揺装
置１０の可動質量１２の運動の位相角は外力動揺に対し
て約１８０°位相が遅れる。When the natural frequency ω n of the movable mass 12 of the vibration reducing device 10 is substantially equal to the natural frequency Ω n of the ship 50, that is, when the ratio ω n / Ω n ≒ 1, the curves C4 and C5 are As is apparent from comparison, the oscillating angle φ of the hull 50 equipped with the anti-oscillation device 10 is delayed by about 90 ° with respect to the external force oscillation, and the phase angle of the motion of the movable mass 12 of the anti-oscillation device 10 is Delays about 90 ° with respect to the oscillation angle φ. As a result, the phase angle of the motion of the movable mass 12 of the rocker 10 is delayed by about 180 ° with respect to the external force fluctuation.
【００６３】以上本発明の実施の形態について詳細に説
明したが、本発明はこれらの例に限定されることなく特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更等
が可能であることは当業者にとって理解されよう。Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims. It will be understood by those skilled in the art.
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明によると、軌道部材が直線状であ
るから製造費用を低減させることができる利点を有す
る。According to the present invention, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced because the track member is straight.
【００６５】本発明によると、軌道部材が直線状である
から占有体積を減少させることができる利点を有する。According to the present invention, there is an advantage that the occupied volume can be reduced because the track member is straight.
【００６６】本発明によると、減揺対象物の固有振動周
期が変化しても、異なるばね定数のばねと交換するとい
う簡単な作業で可動質量の固有振動周期を変更すること
ができるため、減揺対象物に対して最適な減揺効果を達
成することができる利点を有する。According to the present invention, even if the natural vibration period of the object to be reduced changes, the natural vibration period of the movable mass can be changed by a simple operation of replacing the natural vibration period with a spring having a different spring constant. There is an advantage that an optimum anti-oscillation effect can be achieved for the object to be shaken.
【図１】本発明による減揺装置の第１の例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a first example of a rocking device according to the present invention.
【図２】本発明による減揺装置の第２の例を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a second example of the rocking device according to the present invention.
【図３】本発明による減揺装置の第３の例を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a third example of the rocking device according to the present invention.
【図４】減揺対象物と可動質量の位相関係を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a phase relationship between the object to be reduced and the movable mass.
【図５】本発明による減揺装置を船舶に搭載した例を示
す図である。FIG. 5 is a view showing an example in which a vibration reduction device according to the present invention is mounted on a ship.
【図６】減揺装置と船舶を含む２自由度振動系の振動特
性及び位相特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating vibration characteristics and phase characteristics of a two-degree-of-freedom vibration system including a rocking device and a ship.
【図７】従来の減揺装置の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional rocking device.
１０ 減揺装置 １１ 軌道部材 １１Ａ、１１Ｂ 弾性部材 １２ 可動質量 １２Ａ ローラ １３Ａ、１３Ｂ 支持部材 １３Ｃ 基台 １５Ａ、１５Ｂ ワイヤ １７Ａ、１７Ｂ ローラ ２１Ａ、２１Ｂ ばね ５０ 船舶 ５２ 甲板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reducer 11 Track member 11A, 11B Elastic member 12 Movable mass 12A Roller 13A, 13B Support member 13C Base 15A, 15B Wire 17A, 17B Roller 21A, 21B Spring 50 Ship 52 Deck
Claims (6)
れる直線状の軌道部材と該軌道部材に沿って往復運動可
能な可動質量と該可動質量の復元力を発生するための２
つのばねとを有し、上記可動質量が往復運動すると上記
２つのばねは交互に伸長するように構成されている減揺
装置。1. A linear track member that is disposed orthogonally to the oscillation axis of the object to be reduced, a movable mass that can reciprocate along the track member, and a movable member for generating a restoring force of the movable mass.
A rocking device comprising: two springs, wherein the two springs extend alternately when the movable mass reciprocates.
２つのばねの一方が伸長すると他方は収縮するように構
成されていることを特徴とする減揺装置。2. The rocking device according to claim 1, wherein when one of the two springs expands, the other contracts.
て、上記２つのばねは上記軌道部材に平行に配置され、
上記可動質量は上記ばねを収容するための収容部を有す
ることを特徴とする減揺装置。3. The rocking device according to claim 1, wherein the two springs are arranged in parallel with the track member.
The rocker according to claim 1, wherein the movable mass has a housing portion for housing the spring.
いて、上記可動質量に２つのワイヤが接続され、該ワイ
ヤの他端に上記２つのばねがそれぞれ接続され、上記ワ
イヤはローラ部材によって案内されるように構成されて
いることを特徴とする減揺装置。4. The rocking device according to claim 1, wherein two wires are connected to the movable mass, and the two springs are respectively connected to the other ends of the wires, and the wires are roller members. A rocking device characterized in that the device is guided by a rocker.
において、上記２つのばねをばね定数を変更することに
よって上記可動質量の固有振動周期を変化させることが
できるように構成されていることを特徴とする減揺装
置。5. The vibration reducing device according to claim 1, wherein the natural oscillation period of the movable mass can be changed by changing a spring constant of the two springs. A rocking device characterized by the following.
装置において、上記可動質量が強制的に停止されたとき
の衝撃を緩和するためのショックアブゾーバが設けられ
ていることをを特徴とする減揺装置。6. The vibration reducing device according to claim 1, further comprising a shock absorber for reducing an impact when the movable mass is forcibly stopped. The anti-rolling device characterized by the above.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28084396A JPH10119886A (en) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | Anti-rolling device |
| US08/956,679 US6019056A (en) | 1996-10-23 | 1997-10-23 | Anti-rolling apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28084396A JPH10119886A (en) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | Anti-rolling device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10119886A true JPH10119886A (en) | 1998-05-12 |
Family
ID=17630763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28084396A Pending JPH10119886A (en) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | Anti-rolling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10119886A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001206287A (en) * | 1999-12-20 | 2001-07-31 | Soc Technique Pour L'energie Atomique Technicatome | Stabiljzer for ship |
| KR100545914B1 (en) * | 2004-05-17 | 2006-01-24 | 한국해양연구원 | Mass mobile transverse shaking damping device with automatic damping force |
| JP2009197905A (en) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Damping device |
| WO2020019744A1 (en) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | 青岛科技大学 | Dynamic stabilizer for ship and method |
-
1996
- 1996-10-23 JP JP28084396A patent/JPH10119886A/en active Pending
Cited By (6)
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| JP4718680B2 (en) * | 1999-12-20 | 2011-07-06 | ソシエテ テクニク プール レネルジイ アトミク テクニカトム | Ship stabilizer |
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060124 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060530 |