| 【発明の名称】 |
防振方法，防振用測定装置，及び防振構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】河地 三郎
【氏名】橋爪 俊也
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| 【要約】 |
【課題】船舶の振動源による振動に対して、その船舶の突起部が共振しないようにするための防振方法，防振用測定装置，及び防振構造を、提供する。
【解決手段】船舶から突出する突起部１の先端に、容器５を配置する。船舶の試運転等の際に、その突起部１に共振が発生した場合、共振が発生しなくなるまで、容器５内に液体Ｌを供給する。その共振が発生しない状態における容器５及び該容器５内の液体Ｌの質量を、付加質量として決定し、その付加質量と同じ質量を有する錘Ｗを、突起部１の先端に固定する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】振動源を有する船舶から突出した突起部の先端に、該突起部の固有振動数を前記振動源によって生じた振動に対する共振域からずらす質量を有する錘を取り付けることを特徴とする防振方法。
【請求項２】振動源を有する船舶から突出した突起部の先端に、質量を変化させることができる質量付加手段を設置し、前記振動源によって生じた振動に対して、前記突起部が共振しない状態となるように、前記質量付加手段の質量を設定することを特徴とする防振方法。
【請求項３】前記質量付加手段は、液体を収容可能な容器を有し、該容器内の液体量を調節することにより、質量を変化させることを特徴とする請求項２記載の防振方法。
【請求項４】前記容器内の液体量を調節し、前記振動源によって生じた振動に対して、前記突起部が共振しない状態における前記液体及び容器の質量を付加質量として決定し、前記容器を、前記付加質量を有する錘と置換することを特徴とする請求項３記載の防振方法。
【請求項５】前記容器内の測定用液体量を調節し、前記振動源によって生じた振動に対して、前記突起部が共振しない状態における前記測定用液体の質量を付加質量として決定し、前記容器内の前記測定用液体を、前記付加質量を有する時効硬化液体と置換することを特徴とする請求項３記載の防振方法。
【請求項６】振動源を有する船舶から突出した突起部の先端に配置され、液体を収容可能な容器を備えることを特徴とする防振用測定装置。
【請求項７】前記容器は、液体の取入口を有することとし、該取入口に液体を供給する液体供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の防振用測定装置。
【請求項８】前記液体供給手段は、液体を送出するポンプと、該ポンプ及び前記容器の取入口に接続して、そのポンプから送出された液体を、その取入口へと供給する供給管とを備えることを特徴とする請求項７記載の防振用測定装置。
【請求項９】前記液体供給手段は、前記容器へ送出した液体量を測定する流量計を、さらに備えることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の防振用測定装置。
【請求項１０】前記容器内の液体を排出させる液体排出手段を、さらに備えることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の防振用測定装置。
【請求項１１】振動源を有する船舶から突出した突起部の先端に、該突起部の固有振動数を前記振動源によって生じた振動に対する共振域からずらす質量を有する錘を取り付けたことを特徴とする防振構造。
【請求項１２】前記錘は、請求項６〜１０のいずれかに記載の防振用測定用装置の容器内に、時効硬化液体を収容してなることを特徴とする請求項１１記載の防振構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、防振方法，防振用測定装置，及び防振構造に関し、例えば、船舶の突起部における共振発生を防止するための防振方法，防振用測定装置，及び防振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】船舶に搭載される様々な艤装品のうち、ポストやマスト等の様に柱状に突出した形態を有する各種の突起部は、その固有振動数が、エンジンやプロペラ等の起振力周波数と一致した場合、共振を起こしてしまう。従来、その共振を回避するために、事前に計算を行うこと等により、前記突起部の固有振動数が、エンジンやプロペラ等によって発生しうる主な起振力周波数と、一致しないように、予め設計を行っていた。
【０００３】しかしながら、起振力周波数を回避できる許容周波数域は狭いので、計算推定時の誤差等により、実際の試運転時に、共振が発生してしまうことも少なくない。このように、共振が発生した場合には、当該突起部に対して振動対策を施さなければならない。
【０００４】図６に、従来の突起部の一例として、ライトポスト２０を示す。このライトポスト２０は、複数のライト２１を、船舶のデッキ２２上方における所定の高さに固定するためのものである。このため、ライトポスト２０は、その基部がデッキ２２に固定されて、該デッキ２２から上方へ柱状に突出した形状を有する。
【０００５】実際の試運転の際、このライトポスト２０に共振が発生すると、試運転終了後、造船所に戻って、防振のための工事を行う必要がある。図７にその防振構成例を示す。図７（ａ）では、ライトポスト２０とデッキ２２との間に、複数のステー２３が張られている。図７（ｂ）では、ライトポスト２０の長手方向に沿って、複数のウェブ２４が固定されている。図７（ｃ）では、ライトポスト２０の基部が、複数のブラケット２５によってデッキに固定され、さらに、デッキ２２内部に固定された支持構造２６により、そのライトポスト２０基部が補強されている。
【０００６】このように、ライトポスト２０の剛性を高めること等により、ライトポスト２０の固有振動数を変化させて共振を回避し、振動レベルを下げていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の防振工事は、試運転中には実施不能であるため、通常は造船所に戻った後に施工される。そして、計算又は計測によって、突起部の固有振動数が所望の許容周波数域内の値になることを、確認しなければならない。従って、再度試運転を実施して、防振効果を確認することもある。もし、これらの確認作業によって、防振工事による効果が不充分であると判定されたならば、再度防振工事を行わなければならない。
【０００８】上記防振工事には、煩雑な手順が必要とされるだけでなく、その施工時には溶接等の火気作業により、船体内装品や塗装へのダメージを発生させることがある。そのため、保護や補修という二次的な作業が必要になる。また、このような防振工事よって付加された各種部材が、船上における乗客や乗組員の交通や作業の妨げとなることもある。
【０００９】そこで、船舶の振動源によって発生する振動に対して、その船舶の突起部が共振しないようにするための防振方法，防振用測定装置，及び防振構造を提供することを、本発明の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による防振用測定装置及び防振方法は、上記課題を解決するために、以下のような手順及び構成を採用した。
【００１１】即ち、請求項１記載の防振方法は、振動源を有する船舶から突出した突起部の先端に、該突起部の固有振動数を前記振動源によって生じた振動に対する共振域からずらす質量を有する錘を取り付けることを特徴とする。
【００１２】請求項２記載の防振方法は、振動源を有する船舶から突出した突起部の先端に、質量を変化させることができる質量付加手段を設置し、前記振動源によって生じた振動に対して、前記突起部が共振しない状態となるように、前記質量付加手段の質量を設定することを特徴とする。
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２において、前記質量付加手段が、液体を収容可能な容器を有し、該容器内の液体量を調節することにより、質量を変化させることで、特定したものである。なお、この容器は、固定式としても着脱式としてもよい。また、液体として、真水や海水を用いることとしてもよく、その他の液体を用いることとしてもよい。さらに、その液体の代わりに、砂やその他の粉体，又は粒状の固体等を用いることとしてもよい。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項３において、前記容器内の液体量を調節し、前記振動源によって生じた振動に対して、前記突起部が共振しない状態における前記液体及び容器の質量を付加質量として決定し、前記容器を、前記付加質量を有する錘と置換することで、特定したものである。
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項３において、前記容器内の測定用液体量を調節し、前記振動源によって生じた振動に対して、前記突起部が共振しない状態における前記測定用液体の質量を付加質量として決定し、前記容器内の前記測定用液体を、前記付加質量を有する時効硬化液体と置換することで、特定したものである。
【００１６】なお、容器内の液体量は、予め空にされた容器に対して供給された液体の供給量によって測定されることとしてもよく、予め液体が満たされた容器から液体を排出させ、その排出量によって測定されることとしてもよい。また、容器に付与された目盛を、測定担当者が直接読み取ることとしてもよい。また、前記付加質量は、容器内の液体量（容積）と、液体密度とから、算出されることとしてもよく、その液体の重量を直接測定することにより決定されることとしてもよい。
【００１７】請求項６記載の防振用測定装置は、振動源を有する船舶から突出した突起部の先端に配置され、液体を収容可能な容器を備えることを特徴とする。
【００１８】請求項７記載の発明は、請求項６において、前記容器が、液体の取入口を有することとし、該取入口に液体を供給する液体供給手段をさらに備えることで、特定したものである。
【００１９】請求項８記載の発明は、請求項７において、前記液体供給手段が、液体を送出するポンプと、該ポンプ及び前記容器の取入口に接続して、そのポンプから送出された液体を、その取入口へと供給する供給管とを備えることで、特定したものである。
【００２０】請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８において、前記液体供給手段が、前記容器へ送出した液体量を測定する流量計を、さらに備えることで、特定したものである。
【００２１】請求項１０記載の発明は、請求項７〜９のいずれかにおいて、前記容器内の液体を排出させる液体排出手段を、さらに備えることで、特定したものである。なお、液体供給手段は、専用の設備であっても、船上に別な用途で設置される装置と兼用のものであってもよい。
【００２２】請求項１１記載の防振構造は、振動源を有する船舶から突出した突起部の先端に、該突起部の固有振動数を前記振動源によって生じた振動に対する共振域からずらす質量を有する錘を取り付けたことを特徴とする。
【００２３】請求項１２記載の発明は、請求項１１において、前記錘は、請求項６〜１０のいずれかに記載の防振用測定用装置の容器内に、時効硬化液体を収容してなることで、特定したものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の一実施形態を説明する。
＜突起部の構成＞図１は、突起部の一例として、ライトポスト１を示している。ライトポスト１は、その基部がデッキ２に固定されて、該デッキ２から上方へ柱状に突出した形状を有する。このライトポスト１上部には、複数のライト３が固定されているとともに、後述する防振用測定装置４が搭載されている。
【００２５】＜共振危険周波数域＞船舶艤装品のなかでも、前記ライトポスト１その他の突起部は、運行中の船舶における振動と共振しないように、選定又は設計されなければならない。船舶には推進用や発電用等の各種用途のエンジンが搭載されているが、主要な振動源となるのは、推進用のエンジン（以下、「主機」と略記）である。この主機が回転することにより、その主機回転数と同じ固有振動数を有する物体は、共振する。また、その主機回転数の整数倍の固有振動数を有する物体も、共振してしまう。即ち、主機の回転数を１次起振周波数とすると、そのｎ（ｎ：整数）倍のｎ次起振周波数についても考慮しなければならない。
【００２６】特に、前記ｎの値が、主機の気筒数と一致する場合、その起振力は大きくなる。例えば７気筒の主機では、主機の７次起振周波数による起振力が大きくなる。また、プロペラは主機と同期して回転するため、前記ｎの値が、そのプロペラ翼数又は該翼数の整数倍と一致する場合にも、起振力は大きくなる。例えば４翼のプロペラでは、主機の４次起振周波数、及び主機の８次起振周波数等の起振力が大きくなる。このように、特に起振力が大きくなる周波数及びその近傍の周波数域が、共振危険周波数域となる。艤装品は、該艤装品の固有振動数が、その共振危険周波数域外の値をとるように、設計又は選定されなければならない。
【００２７】図２は、共振危険周波数域Ｒを示すグラフである。このグラフの横軸には、主機回転数［ｒｐｍ：revolutions per minute］をとり、縦軸には、振動周波数［ｃｐｍ：cycles per minute］をとっている。主機は広い回転域で回転可能であるが、設計上問題となるのは、船舶の通常運行時に使用される主機の回転域、即ち、主機常用回転域Ａが問題となる。そして、前述の如く、主機気筒数を７、プロペラ翼数を４とすると、その主機常用回転域Ａにおける主機の４次起振周波数■，７次起振周波数■，及び８次起振周波数■，並びにこれらの周波数近傍の周波数域が、共振危険周波数域Ｒとなる。この共振危険周波数域Ｒを避けるように、設計ターゲット域Ｔを設定する。艤装品は、その固有振動数が、設計ターゲット域Ｔ内の値をとるように、設計されなければならない。
【００２８】＜突起部の固有振動数＞図１に示した突起部としてのライトポスト１は、防振用測定装置４を取り外した状態における固有振動数が、前記設計ターゲットＴ内の値をとるように、設計される。図３は、集中質量を有するはりを、模式的に示すものであり、ライトポスト１の固有振動数の算出は、この集中質量を有するはりの最低次横振動数を求める問題に、近似的に帰着される。
【００２９】Ｅ［ｋｇｆ／ｃｍ2］： はり部分のヤング率，Ｉ［ｃｍ4］： はり部分の断面二次モーメント，ｌ［ｃｍ］： はり部分の長さ，ｍ［ｋｇ］： はり部分の質量，Ｍ［ｋｇ］： はり先端部の集中質量，ｇ［ｃｍ／ｓ2］： 重力加速度，とすると、このはりの最低次横振動数Ｎ［ｃｐｍ］は、以下の式，Ｎ＝｛６０／（２π）｝√〔３ＥＩｇ／｛（Ｍ＋０．２３ｍ）ｌ3｝〕
によって近似される。
【００３０】ｇは定数であるため、最低次横振動数Ｎは、前記Ｅ，Ｉ，ｌ，ｍ，及びＭの関数となる。従って、これらＥ，Ｉ，ｌ，ｍ，又はＭの値を変更することにより、最低次横振動数Ｎを変化させることができる。このようにして算出した最低次横振動数Ｎを、ライトポスト１の固有振動数とし、この固有振動数が、設計ターゲット域Ｔ内に収まるように、当該ライトポスト１を設計する。
【００３１】試運転の結果、ライトポスト１が、計算通り共振しなければよいのだが、実際には、共振してしまうことがある。このような場合には、後述の如く、本実施形態の防振用測定装置３を用いて、振動対策を施す。図３に示したＥ，Ｉ，ｌ，ｍ，Ｍのうち、Ｅ，Ｉ，ｌ，ｍは、ライトポスト１の柱状部分に係る値であり、Ｍは、ライトポスト１上部に設置したライト２等の重さに係る値である。振動対策のために固有振動数を調整しようとする場合、ライトポスト１柱状部分の構成を変更するよりも、ライトポスト１上部の重さを変更することの方が簡単である。そこで、本実施形態では、このライトポスト１の上部に、ライト２以外の付加質量を加えることにより、その固有振動数を調整することとした。
【００３２】＜防振用測定装置の構成＞ライトポスト１の上部に与える付加質量を決定するために、本実施形態の防振用測定装置４を用いる。図４は、この防振用測定装置４の構成を模式的に示すものである。ライトポスト１の上端に位置する容器５は、液体Ｌの取入口５ａ及び排出口５ｂを有する。この容器５は、固定あるいは着脱可能であり、図４ではライトポスト１の上端に固定された状態を示している。なお、図１に示すように、ライトポスト１上端にはライト３が固定されているのだが、図４では図示の都合上省略されている。
【００３３】通常、船舶には、様々な目的のために真水や海水を供給するためのタンク，ポンプ，及びホース等の設備が設けられており、これらの設備を用いて、容器５に液体Ｌを供給することができる。図４では、これらの設備が模式的に示されているが、実際には、真水，海水，又はその他の液体を供給可能な設備であればどのようなものでもよいので、この図４の通りの構成である必要はない。
【００３４】即ち、船体内には、液体Ｌを貯蔵するタンク６が設置され、このタンク６には、液体Ｌを汲み上げるためのポンプ７が取り付けられている。このポンプ７によって汲み上げられた液体Ｌは、供給管８を通じて、容器５の取入口５ａへと送出され、測定用液体として使用される。これらポンプ７及び供給管８は、液体供給手段として機能する。また、この供給管８には、流量計９が取り付けられており、該流量計９によって、容器５へと送出された液体Ｌの量、即ち、容器５内の液体量を検出することができる。
【００３５】容器５の排出口５ｂには、液体排出手段として、弁１０を備えた排出管１１が接続されている。該排出管１１の弁１０は通常閉鎖されているが、この弁１０を開放することにより、容器５内の液体Ｌを排出することができる。このように、防振用測定装置４は、その質量を可変調節できるため、質量付加手段として機能させることもできる。
【００３６】<実施形態の作用＞船舶の試運転の際、試験担当者は、ライトポスト１に共振が発生していないかどうか確認する。共振が発生しなければ、そのライトポスト１をそのまま使用することができるが、共振が発生した場合、以下のように防振用測定装置４を用いて、ライトポスト１上部に付加すべき付加質量を決定する必要がある。
【００３７】まず、排出管１１の弁１０が閉鎖された状態で、試験担当者は、ライトポスト１の共振状態を観察しながら、容器５に液体Ｌを供給する。そして、ライトポスト１の共振が止まったところで、液体Ｌの供給を停止させる。さらに、図２に示した主機常用回転域Ａの全域で、ライトポスト１が共振しないことを確認したうえで、容器５内の液体Ｌ量を測定する。この液体Ｌ量の測定は、例えば、容器５へ供給された液体Ｌの量を流量計９で測定することにより、行うこともできる。
【００３８】そして、測定された液体Ｌの量と、該液体Ｌの密度とから、容器５内に存在する液体Ｌの質量を算出することができる。こうして算出された質量を、試験担当者は、所望の付加質量として決定する。もちろん、液体Ｌの重量を直接測定することによって付加質量を決定してもよい。（なお、容器の質量が無視できない場合、液体Ｌ質量に容器質量を加えたものを、付加質量とすればよい）。
【００３９】測定終了後は、弁１０を開放し、排出管１１を通じて容器５から液体Ｌを排出させる。そして、造船所に戻った後、防振用測定装置５を取り外し、その代わりに図５に示す如く、錘Ｗをライトポスト１上部に固定する。この錘Ｗは、前記測定により決定された付加質量と同じ質量を有するものであり、金属やコンクリート等を用いて簡単に作成することができる。なお、防振用測定装置５の容器５を取り外すことなく、該容器５内にコンクリート等の時効硬化液体を入れ、錘Ｗとして用いてもよい。
【００４０】ライトポスト１上部に前記付加質量が与えられた場合、主機常用回転域Ａの全域において、そのライトポスト１は共振しないことが確認されているので、錘Ｗの固定後に、試行錯誤的な調整を行う必要はない。
【００４１】
【発明の効果】以上の構成及び手順による本発明の防振方法によると、突起部の固有振動数を容易に変化させることができ、その突起部は、船舶の振動源に対して共振することがなくなる。また、本発明の防振用測定装置によると、突起部に与える共振回避のための付加質量を、予め正確に測定することが可能となる。さらに、本発明の防振構造によると、突起部に設けられた錘によって、その突起部の固有振動数が調節されているので、該突起部は、船舶の振動源に対して共振することがなくなる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１０７
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月８日（１９９９．３．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９８２３５
【弁理士】
【氏名又は名称】金井 英幸
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５７６６７（Ｐ２０００−２５７６６７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月１９日（２０００．９．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−６０７２３ |
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