(57)【要約】【課題】１次モードの固有振動数だけでなく２次モードの固有振動数についても確実に起振振動数との共振を回避し得るようにする。【解決手段】起振振動数が影響する環境で使用され且つ満液時における１次モード及び２次モードの固有振動数が前記起振振動数よりも低いタンク１の共振防止構造に関し、前記タンク１の１次モードでの固有振動数が前記起振振動数と一致する共振液位Ｘ1付近に前記タンク１の内部を上下に区画し得るよう設置され且つ該タンク１内の液体２の流通を許容するための開口５を備えた仕切板６（第一の仕切板）と、前記タンク１の２次モードでの固有振動数が前記起振振動数と一致する共振液位Ｘ2付近に前記タンク１の内部を上下に区画し得るよう設置され且つ該タンク１内の液体２の流通を許容するための開口５を備えた仕切板７（第二の仕切板）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起振振動数が影響する環境で使用され且つ満液時における１次モード及び２次モードの固有振動数が前記起振振動数よりも低いタンクの共振防止構造であって、
前記タンクの１次モードでの固有振動数が前記起振振動数と一致する共振液位付近に前記タンクの内部を上下に区画し得るよう設置され且つ該タンク内の液体の流通を許容するための開口を備えた第一の仕切板と、
前記タンクの２次モードでの固有振動数が前記起振振動数と一致する共振液位付近に前記タンクの内部を上下に区画し得るよう設置され且つ該タンク内の液体の流通を許容するための開口を備えた第二の仕切板とを備えたことを特徴とするタンクの共振防止構造。
【請求項２】
３次モード以上での固有振動数が起振振動数と一致する各モード毎の共振液位付近にも第一及び第二の仕切板と同様の仕切板を設置したことを特徴とする請求項１に記載のタンクの共振防止構造。
【請求項３】
各仕切板に備えられる開口の開口率が当該仕切板の面積の２０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタンクの共振防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、水、燃料、潤滑油、廃油等の液体を蓄蔵或いは収容し、起振源からの振動を受ける環境において使用される狭隘タンクと称されるタンクにおいて、簡略な構成によって起振振動との共振を防止できるようにしたタンクの共振防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は船舶等に用いられる狭隘タンクと呼ばれるような比較的小型の角形のタンク１を示しており、該タンク１の中には使用目的に応じて水、燃料、潤滑油、廃油等の液体２が、流入管３により流入されて所要液位で蓄蔵され、また必要に応じてタンク１内から排出管４を経て外部に排出されるようになっている。前記タンク１がプロペラやディーゼル主機関等の起振源の振動の影響下にある場合には、前記タンクの製造に当たり通常はタンク１の固有振動数が起振源による起振振動数に対して高くなる、即ち、上逃げとなるように設計している。
【０００３】
しかし、タンク１を形成する側板相互や、側板と底板とが互いに近接しているため、蓄蔵した液体２とタンク１を形成している側板や底板との連成振動が生じることによって、タンク１の固有振動数が低下し、その結果、液位の変化によるタンクの固有周波数が起振振動数を横切って変化する場合が生じる。即ち、例えば、図４に示すように満液時の液位の時の固有振動数が起振源からの起振振動数より低くなる場合があり、この場合には、満液時の液位から液位を徐々に低下させると、固有振動数が徐々に高くなることによってタンクの固有振動数が起振振動数と一致する（横切る）部分が生じることによって共振が起こり、過大な振動によってタンク１の構造部材等を損傷させる虞れが生じる。
【０００４】
従って、このようなタンク１の共振の問題を避けるためには、タンク１の固有振動数が起振振動数に対して常に高くなって上逃げとなるように、タンク１の板厚を増加させたり、骨材の寸法を大きくすることが考えられるが、このような方法では、タンク１が重構造となり、コストアップを招く問題がある。
【０００５】
このため、前記したようにタンクの固有振動数が起振源の起振振動数と一致することによって共振するのを防止するために、タンクの液位を変えるとタンクの固有振動数が変わることに着目し、複数のタンクのうちの任意の１つのタンク内の液体の液位が、同任意の１つのタンクの振動と起振源の振動との共振を起こす可能性のある要回避液位の範囲内の液位となった時、前記任意の１つのタンク内の液体の液位が、前記要回避液位の範囲内の液位から安全な回避不要液位の範囲の液位に達するまで、前記複数のタンク間において液体をポンプで移送するようにしたものが特許文献１にある。
【０００６】
ただし、特許文献１に示す装置においては、共振を防止するために複数のタンクにおける夫々の液位を常に監視している必要があり、更に、共振の発生が予想される場合にはポンプを作動して特定のタンクの液体を他のタンクに移送するための動力が必要であると共に、液体を移送するための制御装置が必要があり、従って、共振を防止するための監視・運転費用及びメンテナンス費用が増加するという問題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明者は、タンク１内部に開口５を有する仕切板６を固定するという簡単な構成によって、タンク１の固有振動数が起振振動数と共振する問題を回避する構造を創案し、これを特願２００８−１４９４６０号として既に出願している。
【０００８】
即ち、本発明者による鋭意研究の成果によれば、図５に示す如く、タンク１の液位を変化させることによりタンクの固有振動数が起振振動数に一致する共振液位Ｘを計算により求め、タンク１内部における前記共振液位Ｘの下部位置に開口５を有する仕切板６を固定すると、タンク１の固有振動数と起振振動数との共振を回避し得ることが判明している。
【０００９】
より具体的には、図６に試験及び解析から想定される振動特性を示すように、タンク１内の液位が仕切板６の高さ位置よりも低い時は、タンク１の固有振動数は起振振動数より高くなって上逃げの振動特性Ａとなり、又、タンク１内の液位が仕切板６の高さ位置よりも高い時はタンク１の固有振動数は起振振動数より低くなって下逃げの振動特性Ｂとなり、前記仕切板６によって共振回避周波数域Ｓが生じてタンク１の固有振動数が不連続になることが確認されている。
【００１０】
この際、仕切板６を設置するにあたっては、共振回避周波数域Ｓが図６に示すように起振振動数を挟む状態となるよう共振液位Ｘ付近に設置する必要があるが、前記仕切板６を設置すると、タンク１の固有振動数は下がる傾向を示して下逃げの振動特性Ｂは維持され易くなるため、仕切板６を設置する位置は、上逃げの振動特性Ａが確実に生じる高さよりやや低い位置とすることが好ましい。
【００１１】
即ち、前記共振液位Ｘを１００％とした場合、仕切板６の設置位置は９０％より低い位置が好ましいが、一方、仕切板６の設置位置が低すぎる場合には、下逃げの振動特性Ｂが不安定になる可能性があるため、８０％〜９０％の位置に設置することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−００７１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前述した既出願（特願２００８−１４９４６０号）においては、一般的に構造物の振動として支配的な１次モードでの固有振動数だけを想定したものとなっていたため、タンク１内に１枚の仕切板６を配置しただけでは、２次モードでの固有振動数と起振振動数との共振を回避しきれないケースが起こり得た。
【００１４】
例えば、液位の変化に伴い１次モードでの固有振動数が図７のように変化するタンク１（仕切板無し）について、２５Ｈｚと４０Ｈｚの二種類の起振振動数を想定すると、このタンク１の１次モードでの固有振動数は、２５Ｈｚの起振振動数に対し液位５６％程度で共振し、４０Ｈｚの起振振動数に対しては液位４１％程度で共振することが図７のグラフから判る。
【００１５】
起振振動数が２５Ｈｚの場合に、共振が起こる液位５６％よりやや低い位置の液位５０％に仕切板６を設置すると、図８に示す如く、液位が仕切板６を通過する時に固有振動数が不連続に変化して共振回避周波数域Ｓが形成され、１次モードでの固有振動数と２５Ｈｚの起振振動数との共振を防ぐことができ、しかも、２次モードでの固有振動数は、液位が変化しても２５Ｈｚの起振振動数と一致しないため、２次モードでの固有振動数と２５Ｈｚの起振振動数との共振の心配はない。
【００１６】
これに対し、起振振動数が４０Ｈｚの場合には、共振が起こる液位４１％よりやや低い位置の液位３９．６％に仕切板６を設置すると、図９に示す如く、液位が仕切板６を通過する時に固有振動数が不連続に変化して共振回避周波数域Ｓが形成され、１次モードでの固有振動数と４０Ｈｚの起振振動数との共振を防ぐことができるものの、２次モードでの固有振動数は、液位７８％程度の時に４０Ｈｚの起振振動数と一致してしまうので、２次モードでの固有振動数と４０Ｈｚの起振振動数との共振が回避しきれない。
【００１７】
本発明は、前記実情に鑑みてなしたもので、１次モードの固有振動数だけでなく２次モードの固有振動数についても確実に起振振動数との共振を回避し得るようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、起振振動数が影響する環境で使用され且つ満液時における１次モード及び２次モードの固有振動数が前記起振振動数よりも低いタンクの共振防止構造であって、
前記タンクの１次モードでの固有振動数が前記起振振動数と一致する共振液位付近に前記タンクの内部を上下に区画し得るよう設置され且つ該タンク内の液体の流通を許容するための開口を備えた第一の仕切板と、
前記タンクの２次モードでの固有振動数が前記起振振動数と一致する共振液位付近に前記タンクの内部を上下に区画し得るよう設置され且つ該タンク内の液体の流通を許容するための開口を備えた第二の仕切板とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
更に、本発明においては、３次モード以上での固有振動数が起振振動数と一致する各モード毎の共振液位付近にも第一及び第二の仕切板と同様の仕切板を設置することが可能であり、また、各仕切板に備えられる開口の開口率は、当該仕切板の面積の２０％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のタンクの共振防止構造によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２１】
（Ｉ）液位が第一の仕切板を通過する時に固有振動数が不連続に変化して起振振動数を含む共振回避周波数域が形成されるので、１次モードでの固有振動数と起振振動数との共振を防ぐことができ、しかも、液位が第二の仕切板を通過する時にも固有振動数が不連続に変化して起振振動数を含む共振回避周波数域が形成されるので、２次モードでの固有振動数と起振振動数との共振を防ぐこともできる。
【００２２】
（ＩＩ）３次モード以上での固有振動数が起振振動数と一致する各モード毎の共振液位付近にも第一及び第二の仕切板と同様の仕切板を設置すれば、当該仕切板を通過する時にも固有振動数が不連続に変化して起振振動数を含む共振回避周波数域が形成されるので、３次モード以上での固有振動数と起振振動数との共振を防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のタンクの共振防止構造の一例を示す断面図である。
【図２】図１のタンクにおける液位と固有振動数との関係を示すグラフである。
【図３】船舶等に用いられる角形のタンクの一例を示す断面図である。
【図４】図３のタンクにおける液位と固有振動数との関係を示すグラフである。
【図５】従来のタンクの共振防止構造の一例を示す断面図である。
【図６】図５の共振防止構造による共振回避の原理を説明するグラフである。
【図７】二種類の起振振動数に対する固有振動数の共振液位を示すグラフである。
【図８】図５の共振防止構造で２次モードの固有振動数との共振が起こらないケースを示すグラフである。
【図９】図５の共振防止構造で２次モードの固有振動数との共振が起こるケースを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明を実施する形態の一例を示す断面図であり、ここに図示している例では、船舶等に用いられる狭隘タンクと呼ばれるような比較的小型で角形を成すタンク１に適用した例が示されており、このタンク１は、プロペラやディーゼル主機関等の起振源からの起振振動数が影響する環境において使用され且つ満液時における１次モード及び２次モードの固有振動数が前記起振振動数よりも低いものとなっている。
【００２６】
そして、このタンク１では、先に図７〜図９で説明した例と同じように、起振振動数４０Ｈｚに対し液位が４１％程度の位置となった時に１次モードでの固有振動数が前記起振振動数と等しい４０Ｈｚの固有振動数を持つようになっていると共に、液位が７８％程度の位置となった時に２次モードでの固有振動数が前記起振振動数と等しい４０Ｈｚの固有振動数を持つようになっている。
【００２７】
そこで、本形態例においては、４０Ｈｚの起振振動数に対し１次モードでの共振が起こる液位４１％（図７参照：起振液位Ｘ1）よりやや低い位置の液位３９．６％に、タンク１内の液体２の流通を許容するための開口５を中央に備えた仕切板６（第一の仕切板）を、前記タンク１の内部を上下に区画し得るよう水平に設置すると共に、２次モードでの共振が起こる液位７８％（図９参照：起振液位Ｘ2）よりやや低い位置の液位７１％に、タンク１内の液体２の流通を許容するための開口５を中央に備えた仕切板７（第二の仕切板）を、前記タンク１の内部を上下に区画し得るよう水平に設置している。
【００２８】
ここで、既出願（特願２００８−１４９４６０号）でも述べている通り、液位が仕切板６又は仕切板７より低い場合では開口５の開口率が変化しても固有振動数に対する影響は殆ど生じないが、液位が仕切板６又は仕切板７より高い場合には、開口５の開口率が３０％付近から小さくなることで固有振動数の低下が顕著になり、特に開口５の開口率が２０％以下になることで固有振動数が急激に低下する傾向を示すことが知見として得られている。
【００２９】
従って、開口５の開口率は、仕切板６の面積の２０％以下であることが好ましく、特に本発明者による試験及び解析によれば、開口率を３％とすると非常に良好な結果が得られることが確認されている。尚、開口５の開口率の下限は特定しないが、タンク１内の液体２を安定して給排するために設けられる図示しない給排用開口の大きさを下限の開口率とすることができる。また、開口５は四角形或いはその他の多角形、又は円形或いは楕円形等とすることができ、開口５の形状は限定されない。
【００３０】
而して、このように１次モードと２次モードの両方に対応した仕切板６，７を二枚設置すれば、図２にグラフで示す如く、液位が下段の仕切板６を通過する時に固有振動数が不連続に変化して起振振動数４０Ｈｚを含む共振回避周波数域Ｓが形成されるので、１次モードでの固有振動数と起振振動数４０Ｈｚとの共振を防ぐことができ、しかも、液位が上段の仕切板７を通過する時にも固有振動数が不連続に変化して起振振動数４０Ｈｚを含む共振回避周波数域Ｓが形成されるので、２次モードでの固有振動数と起振振動数４０Ｈｚとの共振を防ぐこともできる。
【００３１】
また、以上は２次モードまでの共振を考慮したものであるが、３次モード以上での固有振動数が起振振動数と一致して看過できない共振を起こす虞れがある時には、固有振動数が起振振動数と一致する各モード毎の共振液位付近にも前記仕切板６，７と同様の仕切板を設置することが可能であり、当該仕切板を通過する時にも固有振動数が不連続に変化して起振振動数を含む共振回避周波数域が同様に形成されるので、３次モード以上での固有振動数と起振振動数との共振を防ぐこともできる。
【００３２】
尚、本発明は前記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
１  タンク
２  液体
５  開口
６  仕切板（第一の仕切板）
７  仕切板（第二の仕切板）
Ａ  上逃げの振動特性
Ｂ  下逃げの振動特性
Ｓ  共振回避周波数域
Ｘ1  共振液位
Ｘ2  共振液位
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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