(57)【要約】【課題】複雑なシュミレーションモデルを作成することなく一以上の内燃機関である補機６からの起振力を推定することができる船舶１における補機６の起振力推定方法の提供を目的とする。【解決手段】船舶１の内燃機関である補機６の起振力推定方法であって、甲板４ａに補機６の機関台８を取り付けている機関台固定部８ａに生じている振動と機関台８に補機６を取り付けている補機固定部６ａ・６ａ・・に生じている振動とを検出する工程と、機関台８の形状モデル２１を作成する工程と、形状モデル２１に検出した機関台固定部８ａ・８ａ・・の振動と補機固定部６ａ・６ａ・・の振動とを入力し、機関台固定部８ａ・８ａ・・における甲板４ａからの反力Ｒ１ｆ・Ｒ２ｆ・・を周波数系列で算出する工程と、を含む船舶の内燃機関の起振力推定方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の内燃機関の起振力推定方法であって、
甲板に内燃機関の機関台を取り付けている機関台固定部の振動と機関台に内燃機関を取り付けている内燃機関固定部の振動とを検出する工程と、
機関台の形状モデルを作成する工程と、
形状モデルに検出した前記機関台固定部の振動と前記内燃機関固定部の振動とを入力し、機関台固定部における甲板からの反力を周波数系列で算出する工程と、
を含む船舶の内燃機関の起振力推定方法。
【請求項２】
前記機関台に発電機を取り付けている発電機固定部の振動を検出する工程と、
前記形状モデルに検出した発電機固定部の振動を入力し、機関台固定部における甲板からの反力を周波数毎に算出する工程と、
を更に含む請求項１に記載の船舶の内燃機関の起振力推定方法。
【請求項３】
前記内燃機関の回転速度を一定として振動の検出を行う請求項１または請求項２に記載の船舶の内燃機関の起振力推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に搭載された内燃機関の起振力推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶や車両の主要な振動、騒音源の一つとして内燃機関の起振力が知られている。舶や車両の振動、騒音対策は、様々な運転条件における内燃機関の起振力を推定することで、的確な振動、騒音対策を行うことが可能になる。
【０００３】
内燃機関の起振力を筒内圧に基づいて推定する場合、内燃機関にセンサを設置するための加工や組み付け作業が必要になる上に測定用の内燃機関を準備しなければならない。このため、コンピュータ内に作成した内燃機関の機構シミュレーションモデルを用いて振動波形を算出し、実測した内燃機関の振動波形と比較することで起振力を推定する方法が公知である。例えば特許文献１のごとくである。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されている起振力推定方法は、単一の内燃機関を有する自動車等の起振力を推定することが前提である。従って、発電用に複数の内燃機関を有する船舶においては、甲板の構造、内燃機関相互の影響および発電機の影響といった考慮すべき条件が多岐にわたることから機構シミュレーションモデルによる起振力の推定は極めて困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２５１９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る課題を鑑みてなされたものであり、複雑なシュミレーションモデルを作成することなく一以上の内燃機関からの起振力を推定することができる船舶における内燃機関の起振力推定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、本発明においては、船舶の内燃機関の起振力推定方法であって、甲板に内燃機関の機関台を取り付けている機関台固定部の振動と機関台に内燃機関を取り付けている内燃機関固定部の振動とを検出する工程と、機関台の形状モデルを作成する工程と、形状モデルに検出した前記機関台固定部の振動と前記内燃機関固定部の振動とを入力し、機関台固定部における甲板からの反力を周波数系列で算出する工程と、を含む船舶の内燃機関の起振力推定方法である。
【０００９】
即ち、本発明においては、前記機関台に発電機を取り付けている発電機固定部の振動を検出する工程と、前記形状モデルに検出した発電機固定部の振動を入力し、機関台固定部における甲板からの反力を周波数毎に算出する工程と、を更に含む船舶の内燃機関の起振力推定方法である。
【００１０】
即ち、本発明においては、前記内燃機関の回転速度を一定として振動の検出を行う船舶の内燃機関の起振力推定方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
本発明によれば、所定箇所における振動の検出値に基づいて船舶に加わる起振力が推定される。これにより、複雑なシュミレーションモデルを作成することなく測定対象以外の内燃機関の影響が考慮された起振力を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用される一実施形態に係る船舶の構成を示す概略図。
【図２】本発明が適用される一実施形態に係る船舶の機関室の構成を示す概略図。
【図３】本発明に係る起振力推定システムの構成を示す概略図。
【図４】本発明に係る起振力推定システムにおける形状モデルの一実施形態を示す概略図。
【図５】本発明に係る起振力推定方法の推定フローを示す図。
【図６】（ａ）振動検出手段が検出した周波数系列の加速度を表したグラフを示す図（ｂ）起振力算出手段が算出した周波数系列の甲板からの反力を表したグラフを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
始めに、図１および図２を用いて本発明の船舶における内燃機関の起振力推定方法を実施する船舶の一実施形態である船舶１について説明する。
【００１５】
図１に示すように、船舶１は、船体２、船橋３、機関室４、プロペラ９および舵１０を具備している。船舶１は、船体２の上部に操縦室等を有する船橋３が設けられている。また、船舶１は、船体２の後方に機関室４が設けられている。機関室４には、プロペラ９を駆動する内燃機関である主機５と、機関台８を介して発電機７を駆動する内燃機関である補機６とが設けられている。船体２の船尾には、プロペラ９と舵１０とが設けられている。船舶１は、プロペラ軸９ａを介して主機５の動力がプロペラ９に伝達可能に構成されている。
【００１６】
ここで、内燃機関である主機５と補機６とは、軽油若しくは重油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジンは、外気と燃料とを混合して燃焼させることで出力軸を回転駆動させる。なお、内燃機関は、ディーゼルエンジンに限定されるものではない。
【００１７】
機関室４は、主機５、補機６、発電機７を設置する船内の一区画である。機関室４は、船体２の後方であってプロペラ９の近傍に設けられている。機関室４は、その船尾側に主機５が配置され、船首側に３組の補機６と発電機７とが配置されている。図２に示すように、主機５は、機関室４の甲板４ａに主機固定部５ａが複数の主機固定用ボルト１１で締結されている。主機５は、その出力軸５ｂが図示しない変速機を介してプロペラ軸９ａに連結されている。
【００１８】
補機６は、機関台８に内燃機関固定部である補機固定部６ａが複数の補機固定用ボルト１２で締結されている。同様に、発電機７は、機関台８に発電機固定部７ａが複数の発電機固定用ボルト１３で締結されている。機関台８は、機関台固定部８ａが機関室４の甲板４ａに複数の機関台固定用ボルト１４で締結されている。補機６は、その出力軸６ｂが機関台８上で発電機７に連結されている。すなわち、３台の機関台８に一組の補機６と発電機７とがそれぞれ複数の補機固定用ボルト１２と複数の発電機固定用ボルト１３とで締結されている。なお、本実施形態において、機関室４には、補機６と発電機７とが締結された機関台８が３台配置される構成としたがこれに限定されるものではない。
【００１９】
以下では、図３を用いて起振力推定システム１５について説明する。
【００２０】
図３に示すように、起振力推定システム１５は、コンピュータ１６と複数の振動検出手段２０とから構成されている。
【００２１】
コンピュータ１６は、起振力を推定するものである。コンピュータ１６は、起振力を推定するための種々のプログラムやデータが格納されている。コンピュータ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。
【００２２】
コンピュータ１６は、モデル作成手段１７と、振動データ取得手段１８と、起振力算出手段１９とを備えている。各手段は、ソフトウェアプログラムを実行することにより実現される。コンピュータ１６は、データを入力するための図示しない入力手段を具備する。
【００２３】
モデル作成手段１７は、起振力を算出するための形状モデル２１を作成するものである。本実施形態において、モデル作成手段１７は、図示しない入力手段から入力されるデータに基づいて機関台８の形状モデル２１を作成する。この際、モデル作成手段１７は、船舶１に設置されている機関台８の数に関わらず１台の機関台８の形状モデル２１のみを作成する。
【００２４】
振動データ取得手段１８は、振動検出手段２０が検出した振動に関するデータを取得するものである。振動データ取得手段１８は、振動検出手段２０の一実施形態である加速度センサ２０ａ・２０ａ・・からの加速度α１・α２・・に応じた電圧値を図示しないアンプ等を介して取得可能に構成される。また、振動データ取得手段１８は、取得した電圧値を周波数列の加速度α１ｆ・α２ｆ・・に変換して、振動データとして取得可能に構成されている。
【００２５】
起振力算出手段１９は、周波数列の加速度α１ｆ・α２ｆ・・に基づいて形状モデル２１に生じる起振力を算出するものである。起振力算出手段１９は、モデル作成手段１７によって作成された機関台８の形状モデル２１と振動データ取得手段１８が取得した加速度α１ｆ・α２ｆ・・とに基づいて、形状モデル２１の機関台固定部８ａ・８ａ・・に加わる甲板４ａ（図２参照）からの反力（起振力）を周波数系列の反力Ｒ１ｆ・Ｒ２ｆ・・として算出可能に構成されている。
【００２６】
振動検出手段２０の一実施形態である加速度センサ２０ａは、加速度を検出するものである。加速度センサ２０ａは、３方向の加速度からなる加速度α１・α２・・（例えば、互いに直交する方向の加速度であるＸ方向加速度α１ｘ、Ｙ方向加速度α１ｙ、およびＺ方向加速度α１ｚ）を検出し、電圧値として出力可能に構成されている。本実施形態における起振力推定システム１５は、複数の加速度センサ２０ａ・２０ａ・・が検出する加速度α１・α２・・を同時に検出可能に構成されている。なお、加速度センサ２０ａの方式は、機械式、光学式、半導体式等があるが本実施形態においては特に限定しない。また、振動検出手段２０は、本実施形態において加速度センサ２０ａで構成されるがこれに限定されるものではなく、速度センサや変位センサでもよい。
【００２７】
コンピュータ１６は、一つ以上の加速度センサ２０ａに接続され、加速度センサ２０ａ・２０ａ・・が検出する加速度α１・α２・・を振動データ取得手段１８によって取得することが可能である。
【００２８】
以下では、図２から図６を用いて船舶１の内燃機関である補機６の起振力推定方法について説明する。船舶１における補機６の起振力推定方法は、補機６と発電機７とが設けられている複数の機関台８のうち起振力の推定を行う対象である（以下、単に「一方の」と記載する）機関台８における補機固定部６ａ・６ａ・・、発電機固定部７ａ・７ａ・・および機関台固定部８ａ・８ａ・・に生じている振動を検出する工程と、一方の機関台８の形状モデル２１を作成する工程と、形状モデル２１に振動を入力して機関台８の機関台固定部８ａ・８ａ・・における甲板４ａからの周波数系列の反力Ｒ１ｆ・Ｒ２ｆ・・を算出する工程と、を含む。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態における船舶１では、通常、機関室４に配置されている３組の補機６と発電機７とのうち２組の補機６と発電機７とが運転されている。また、急な負荷の増加時には、３組の補機６と発電機７とが全て運転される。従って、通常時においては、運転状態である２組の補機６と発電機７とが船舶１に加える起振力を推定する必要がある。
【００３０】
本発明においては、振動を検出する工程として、測定対象である一方の補機６と発電機７とが締結されている一方の機関台８の加速度αを検出する。一方の機関台８の加速度α１・α２・・は、その機関台８に設けられている補機６と発電機７とを発生源とする振動だけでなく、測定対象でない他方の機関台８に設けられている補機６と発電機７とを発生源とする振動が伝達されたものが含まれている。つまり、２組の補機６と発電機７とは、それぞれから発生している振動の影響を互いに受けている。従って、一方の補機６と発電機７との加速度α１・α２・・を検出することにより、他方の補機６と発電機７とを発生源とする振動の影響が加味された加速度α１・α２・・を取得することが可能である。
【００３１】
具体的には、図３に示すように、複数の加速度センサ２０ａ・２０ａ・・は、２組の補機６と発電機７とのうち、一方の補機６を一方の機関台８に締結している全ての補機固定用ボルト１２の近傍、一方の発電機７を一方の機関台８に締結している全ての電機固定用ボルト１３の近傍および一方の機関台８を甲板４ａに締結している全ての機関台固定用ボルト１４の近傍にそれぞれ設置される。すなわち、複数の加速度センサ２０ａは、補機固定部６ａ・６ａ・・、発電機固定部７ａ・７ａ・・および機関台固定部８ａ・８ａ・・に設置される。
【００３２】
コンピュータ１６は、振動データ取得手段１８によって補機固定部６ａ・６ａ・・、発電機固定部７ａ・７ａ・・および機関台固定部８ａ・８ａ・・に生じている加速度α１・α２・・を取得する（図６（ａ）参照）。加速度α１・α２・・は、補機６の回転速度を所定の一定回転速度Ｖとし、予め定められた複数の負荷条件Ｌ１・Ｌ２・・（発電条件）においてそれぞれ検出されたものである。すなわち、振動、騒音源としての影響が小さい補機６の起動、停止時等の過渡状態を除外することで起振力の推定が容易になる。
【００３３】
コンピュータ１６は、形状モデル２１を作成する工程として、図示しない入力手段を介して入力された機関台８の情報に基づいて、モデル作成手段１７によって一方の機関台８の形状モデル２１のみを作成する。また、コンピュータ１６は、図示しない入力手段を介して、振動データ取得手段１８によって取得した加速度α１・α２・・が形状モデル２１における補機固定部６ａ・６ａ・・、発電機固定部７ａ・７ａ・・および機関台固定部８ａ・８ａ・・に入力される。そして、コンピュータ１６は、起振力を算出する工程として、起振力算出手段１９によって形状モデル２１に加わる甲板４ａからの周波数系列での反力Ｒ１ｆ・Ｒ２ｆ・・を負荷条件Ｌ１・Ｌ２・・毎に算出する（図６（ｂ）参照）。
【００３４】
次に、補機６のコンピュータ１６による起振力推定方法について具体的に説明する。
【００３５】
図５に示すように、ステップＳ１１０において、コンピュータ１６は、振動データ取得手段１８によって補機固定部６ａ・６ａ・・、発電機固定部７ａ・７ａ・・および機関台固定部８ａ・８ａ・・の各固定ボルト近傍に設置された加速度センサ２０ａ・２０ａ・・から周波数系列の加速度α１・α２・・を取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。
【００３６】
ステップＳ１２０において、コンピュータ１６は、図示しない入力手段によって入力された一方の機関台８の情報に基づき、モデル作成手段１７によって一方の機関台８の形状モデル２１を作成し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。
【００３７】
ステップＳ１３０において、コンピュータ１６は、作成した一方の機関台８の形状モデル２１に取得した加度α１・α２・・が図示しない入力手段によって入力されると、ステップをステップＳ１４０に移行させる。
【００３８】
ステップＳ１４０において、コンピュータ１６は、起振力算出手段１９によって一方の機関台８の形状モデル２１における機関台固定部８ａ・８ａ・・での甲板４ａからの反力として負荷条件Ｌ１・Ｌ２・・毎に周波数系列での反力Ｒ１ｆ・Ｒ２ｆ・・を算出し、起振力推定方法を終了させる。
【００３９】
以上のごとく、本発明に係る船舶１における内燃機関の起振力推定方法は、一方の機関台８の形状モデル２１と機関台８における補機固定部６ａ・６ａ・・、発電機固定部７ａ・７ａ・・および機関台固定部８ａ・８ａ・・の加速度α１・α２・・を取得するだけで、測定対象以外の補機６と発電機７との影響および甲板４ａの影響が考慮された起振力が推定可能に構成される。これにより、本発明に係る船舶１における補機６の起振力推定方法は、船舶１の甲板４ａの構造モデルや補機６と発電機７との複雑な機構モデルを作成したり、補機６の筒内圧を測定したりする必要がないので、容易に船舶１における複数の補機６と発電機７との起振力を推定することができる。
【００４０】
なお、本実施形態において、２組の補機６と発電機７とによる起振力を推定したがこれに限定されるものでなく、１組以上の補機６と発電機７との起振力または主機５の起振力を推定することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１    船舶
４ａ  甲板
６    補機
６ａ  補機固定部
７    発電機
７ａ  発電機固定部
８    機関台
８ａ  機関台固定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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