JPS60231043A - 舶用デイ−ゼル機関のバランサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は舶用低速ディーゼル機関が発生する一次不平衡
偶力の励振作用を低減させる装置に関°する０ 低速大型ディーゼル機関を推進用主機関として船舶の船
尾部機関室内に搭載する場合、往復動機関では可動部分
の慣性力が不平衡力、不平衡偶力として２機関台を加振
して機関が励振源となるが。

最近の省エネ型の低速機関、特に気筒数の少い機関では
不平衡偶力が大きく対策が必要である。

不平衡偶力として通常は回転数の２倍の周波数をもつも
のが対策の対象とされ２回転数と同じ周波数をもつもの
は比較的小さく、また機関内部の設計で対処されること
が多かったが、最近の省エネ型では回転数と同じ周波数
をもつ不平衡偶力（これを１次モーメントとよぶ）の対
策が必要とされている。

ディーゼル機関の不平衡偶力のうち１次モーメントを低
減させる従来構造の系統図を第１図〜第３図に示す。

第１図はクランク軸１の前後端に１対のカウンタウェイ
Ｊ　２ａ　ｐ　２　ｂを取付けている。１対のカウンタ
ウェイトはクランク軸と共に同方向に同一回転数で回転
する。１対のカウンタウェイトは。

２ａが上方にあるとき２ｂが下方に来るように配置して
あり１回転によって上下、左右各方向に対してモーメン
トを発生する。１対のカウンタウェイトが発生するモー
メントは、主機の１次モーメントを相殺するように取付
は角度を決めておけば。

このカウンタウェイトによって主機の１次モーメントを
低減させることができる。

１対のカウンタウェイトが発生するモーメントの大きさ
はウェイトの重量を増減して調整する。

１対のカウンタウェイトの発生するモーメントＭ０によ
る機関１次モーメントの低減の様子を第４図に示す。

ただしＭｖ１一機関の上下方向の１次不平衡モーメント ＭＨ１一機関の左右方向の１次不平衡モーメント で２Ｍｖ１１ＭＨ１は共に１対のカウンタウェイトが無
い場合のものを示す。Ｍｖ２ＭＨが夫々上下、左右の残
留モーメントを表す。

第２図はクランク軸１の前後端に１対のカウンタウェイ
）２ａ　、２ｂｆｆｉ取付けると共に、クランク軸の回
転と同期して回転する１対の１次パランサ３ａ　、３ｂ
をクランク軸系と並行して機関前後部に追設する。１対
の１次バランサ３ａ、３ｂはクランク軸の回転と共にク
ランク軸とは逆方向に回転する。回転数はクランク軸と
同一にしである。

１対のカウンタウェイトは第１図の説明と同じである。

１対の１次パランサの重錘の位置は第２図に示すように
、カウンタウェイ）２ａが上方にあるときパランサの重
錘３ａも上方に位置し、また２ｂが下方にあるとき３ｂ
も下方に位置するように設置すれば、主機１次モーメン
トを低減させることができる。即ち、第４図において、
１次パランサなしの１例をＡ点とすると１対の１次バラ
ンサによってＢ点、６点へと主機１次モーメントヲ低減
させることができる。

第３図はクランク軸１の前後端に１対のカウンタウェイ
ト２ａ、２ｂを取付けると共に、クランク軸と同期して
回転する１対のパランサ３ｂ。

３ｃを機関の後側に追設する。本例は第２図の１次バラ
ンサにおける機関前部のパランサ３ａを機関後部へ移し
て３ｃとしてクランク軸後端へ組入れたものである。本
例では１対のパランサ３ｂ。

３ｃは左右方向の力を発生するから、このパランサでは
上下方向の機関１次モーメントは低減出来ないが、左右
方向に発生したカにょって左右方向の機関１次モーメン
トの励振作用を低減させることができる。即ち、第４図
において本バランサなしの１例をＥ４点ＩＥ２点とする
と１本例によって９２点を８５点へと低減させることが
出来る。

上記従来のものには次の欠点がある。

（ａ）　第１図の例 １対のカウンタウェイトのみでは、第４図に示すように
＋　ＭｖとＭＨを同時に消去出来ない。ＭｖとＭｌ（の
片方を零にすると一方の値が大きく残留する。通常は第
４図のＡ点（Ｍｃ＝Ｍｃｏ）またはＥ１点と９２点を選
ぶことが多いが、Ｅ１点と９２点を選ぶときには大きな
カウンタウェイトが必要となる。

（ｂ）　第２図の例 １対の１次バランサを追設するためにコストアップにな
る。通常は第４図のＡ点になるようにカウンタウェイト
を設置した上で、１次パランサを追設してＢ点、６点へ
と低減させ、パランサの重錘を大きくしていけばＤ点、
Ｅ４点へ達することが出来るが、コストアンプになる。

（ｃ）第３図の例 本例のパランサでは上下方向の機関１次モーメントを消
すことができないので、これを予め１対のカウンタウェ
イトで低減しておくためにカウンタウェイトを大きくし
なければならない。通常はＭｖｌを零に（第４図のＥ４
点）　ｌ　ＭＨを９２点にする。

本例のパランサで９２点を８５点へ、さらにＤ点まで低
減するにはパランサの重錘を大きくしなければならない
。

本発明の目的は前述の機関１次モーメントの低減装置の
従来例よシも軽量、安価で効果が大きい低減装置を提供
することであシ、その特徴とするところは、クランク軸
に１対のカウンタウェイトを有する舶用ディーゼル機関
のパランサ装置において、クランク軸と同一回転数で逆
方向に回転する１個の回転重量を推進軸の後部位置に設
けたことである。

この場合は、従来の１対の回転重錘をもって構成される
パランサに代えて、１個の回転重錘にょって上下、左右
両方向の機関の１次モーメントの励振作用を同時に低減
させることができる。また使用する１個の回転重錘は従
来の１対のバランサに比較して小型のもので効果が得ら
れる。

以下図面を参照して本発明による実施例につき説明する
。

第５図は本発明による１実施例の装置を示す系統図であ
る。

図において、クランク軸ｌの前後端に１対のカウンタウ
ェイ）２ａ　、２ｂを備えると共に、推進軸４と同期し
て推進軸と逆方向に同一回転数で回転する１個の回転重
錘５を推進軸の後部位置に機関と分離して設けている。

この回転重錘５は、推進軸４に設けられている駆動歯車
１２を介して、上記所要の回転数１回転方向で回転する
ように設置されている。また、カウンタウェイト２ｂは
フライホイール６に取付けられている。カウンタウェイ
ト２ｂと回転重錘５は同時に上方または下方に来るよう
に配置されている。

上記構成の場合の作用について述ぶ。

１対のカウンタウェイトの作用は前述の第４図で説明し
た通シである。第４図のＡ点を設計点に選ぶ。本発明の
回転重錘５の作用は９回転と共に上下、左右方向に遠心
力を発生する。この回転重錘５による力の方向は上下方
向は後部カウンタウェイ）２ｂの発生する力と同一方向
であるが、左右方向についてはカウンタウェイト２ｂと
は逆方向である。

上述の場合には次の効果がある。

（、）　回転重錘５の効果は、１対のカウンタウェイト
２ａ＋２ｂによるモーメントＭｃに対して次のような効
果を発揮する。

ざ １夾方向にはＭｃの効果を助長し、左右方向にはＭｃの
効果を低減する。

従って、第４図から判るように、上下方向の残留モーメ
ントＭｖはＡ点から０点の方へ、左右方向の残留モーメ
ントＭ、はＡ点から８点の方へ共に低減される。

（ｂ）　上記の効果をさらに詳細に説明するために。

第６図に機関馬力ＳＨＰ　（ＰＳ）を横軸に、船舶の排
水量Δｔｏｎ　１機関定格回転数ＲＰＭ及び船舶の上下
２節振動数Ｎｖ２ＣＰＭ、上下３節振動数Ｎｖ５ＣＰＭ
　ｌ左右２節振動数ＮＨ２ＣＰＭを縦軸に表わしている
。

第６図から機関定格回転数はＮｖ２．Ｎｖ３．ＮＨ２と
ほぼ同程度の数値であり１機関１次モーメントによって
問題になる振動として考慮すべきものはＮｖ２．Ｎｖ６
．ＮｌＩ２であることが判る。

（ｃ）船舶の上下２節振動、上下３節振動のモード（撓
み曲線）を第７図に、左右２節振動のモードを第８図に
示す。７は船舶、８は機関、９は上下２節振動モード、
１０は上下３節振動モード。

１１は左右２節振動モードである。機関後端から振動の
節（振巾が零の位置）までの距離を上記の３つのモード
毎に図示のようにＬｌ　＋　１−２　＋　Ｌ３で表わす
。

（ｄ）　第５図の回転重錘５が発生する遠心力をＷ３で
表すと、残留モーメントは次式で計算される。

ＭＨ＝　ＭＨｌ−Ｍｏ＋Ｗ３（Ｌ１＋　７）　・−（１
）Ｍｖ−Ｍｖｌ−Ｍｃ−Ｗ３（Ｌ２＋ｔ）・・・（２）
Ｍｖ＝　Ｍｖｌ−Ｍｏ−Ｗ３（Ｌ３＋　ｔ）−（３）た
だし、（１）〜（３）式は夫々左右２節振動に対する左
右方向残留モーメント、上下２節振動に対する上下方向
残留モーメント及び上下３節振動に対する上下方向残留
モーメントである。また、ｔは第５図に示した長さであ
る。

（１）〜（３）式を用いて残留モーメン）　Ｍｖ　＋　
ＭＨと共に微小な値まで低減させることができる。

（ｅ）　本発明では、従来の機関１次モーメント低減装
置と異なシ２回転重錘部５は機関本体から分離独立して
設置し、推進軸から駆動歯車を介して回転させている。

従って従来の装置に較べて１機関本体の機構、構造が単
純になる利点がある。

また１機関後端から回転重錘部５までの距離ｔを大きく
とれるので１機関と一体となっている従来のものに較べ
て１重錘の所要重量を小さくすることができる。

さらに、従来型１次・・う〜ゑを装置していない機関や
、従来型では容量が不足して振動問題が発生した場合に
７本発明による回転重錘部５は機関本体の改造を必要と
せずに簡単に追設することができる。

出力約１万馬力の機関についての数値例を次に示す。

Ｍｖ１＝１４０．　、Ｍ、１＝７０””Ｍｃｏ−１０５
ｔ°ｍ　Ｗ３−１ｔ Ｍ＋＋　：　ＯＩＭｖｌ　＜　１ｏ’°１本例で明らか
な様にＭＩＩ２Ｍｖを共に微小な値にするために必要な
Ｗ３の値１　は従来の１対のバランサに比較して約１／
１０で良く１本発明は極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図より第３図まではそれぞれ従来の１次モーメント
を低減させる従来構造を示す系統図、第４図は一次モー
メントの低減状態を示す線図、第５図は本発明による１
実施例の構造を示す系統図。 第６図は船舶の排水量２機関定格回転数、上下２節振動
数、上下３節振動数、左右２節振動数の変化を示す線図
、第７図は船体側面図と上下２節振動、上下３節振動の
モードを示す線図、第８図は船体平面図と左右２節振動
のモードを示す線図である。 ■・・・クランク軸＋　２　ａ　ｐ　２　ｂ・・・カウ
ンタウェイト、４・・・推進軸、５・・回転重錘、６・
・・フライホイール。 ｉ　イ（）；１ ｉ２閉 牙３記 Ｈ 第４口 へ 矛５０ ５ＨＰ　（Ｐ’；ン 牙６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　クランク軸に１対のカウンタウェイトを有する舶
   用ディーゼル機関のバランサ装置において。 クランク軸と同一回転数で逆方向に回転する１個の回転
   重錘を推進軸の後部位置に設けたことを特徴とする舶用
   ディーゼル機関のバランサ装置。