(57)【要約】【課題】タンクに仕切板を設けるという簡単な構成によって共振の問題を容易にしかも効果的に防止できるようにする。【解決手段】起振振動数が影響する環境で使用され、満液時における一次の固有振動数が前記起振振動数よりも低いタンクにおいて、タンク１内部に開口５を設けた仕切板６を有し、仕切板６は、タンク１の液位を変化させることにより求められるタンク１の固有振動数が起振振動数に一致する共振液位Ｘよりも下部に位置するよう配置する。【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、満液時における一次の固有振動数が前記起振振動数よりも低いタンクにおいて、
該タンク内部に開口を設けた仕切板を有し、
該仕切板は、タンクの液位を変化させることにより求められるタンクの固有振動数が前記起振振動数に一致する共振液位よりも下部に位置する
ことを特徴とする防振タンク。
【請求項２】
仕切板に有する開口の開口率は仕切板の面積の２０％以下である請求項１に記載の防振タンク。
【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あるいは収容し、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防振タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６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。上記タンク１が例えばプロペラやデイ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７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とき、上記任意の１つのタンク内の液体の液位が、上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、上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。
【特許文献１】特開平１０−００７１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、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は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】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、タンクに仕切板を設けるという簡単な構成によって共振の問題を容易にしかも効果的に防止できるようにした防振タンクを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、起振振動数が影響する環境で使用され、満液時における一次の固有振動数が前記起振振動数よりも低いタンクにおいて、
該タンク内部に開口を設けた仕切板を有し、
該仕切板は、タンクの液位を変化させることにより求められるタンクの固有振動数が前記起振振動数に一致する共振液位よりも下部に位置する
ことを特徴とする防振タンク、に係るものである。
【０００９】
上記防振タンクにおいて、仕切板に有する開口の開口率は仕切板の面積の２０％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の防振タンクによれば、タンクの液位を変化させることにより求められるタンクの固有振動数がタンクに作用する起振振動数に一致する共振液位よりも下部位置に、開口を有する仕切板を配置し、タンク内の液位が仕切板よりも低い時はタンクの固有振動数は起振振動数より高くなって上逃げとなり、タンク内の液位が仕切板よりも高い時はタンクの固有振動数が起振振動数より低くなって下逃げとなる共振回避周波数域が生じるようにしたので、タンク内部に開口を有する仕切板を固定するという簡単な構成によって、タンクの固有振動数が起振振動数と共振する問題を自動的に回避できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は本発明の防振タンク１０の一例を示す断面図であり、この防振タンク１０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に適用することができ、プロペラやデイ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、満液時における一次の固有振動数が起振振動数よりも低いタンク１において使用される。尚、上記防振タンク１０は上記角形以外のタンクにも適用できるものである。
【００１３】
上記タンク１において、タンク１に供給する液体２の液位を変化させることによりタンク１の固有振動数を変化させ、その固有振動数が前記起振源からの起振振動数に一致する共振液位Ｘを計算によって求める。そして、タンク１の内部における前記共振液位Ｘの下部位置に、中央に開口５を備えた仕切板６を溶接等により固定することにより防振タンク１０を構成する。
【００１４】
上記仕切板６に有する開口５の開口率は仕切板６の面積の２０％以下とする。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。
【００１５】
本発明者は、図２に示す試験用タンク１'を用いて、前記タンク１に設ける仕切板６の設置高さ位置と、仕切板６に有する開口５の開口率を特定する試験を実施した。試験用タンク１'は、前後左右の寸法が３００ｍｍ×３００ｍｍであり高さが６００ｍｍで満液時の液位を５８０ｍｍとした。
【００１６】
液体（水）を満液時の液位Ｈになるように供給した試験用タンク１'を振動台７上に固定し、試験用タンク１'内の液位を順次下げた状態で、振動台７により試験用タンク１'を起振振動数１Ｈｚから５０Ｈｚまで掃引加振し、試験用タンク１'の側壁に複数取り付けた加速度計８により試験用タンク１'の固有振動数を計測する試験を液位が２００ｍｍの高さ位置まで実施した。
【００１７】
上記試験用タンク１'において、前記仕切板６を備えない場合には、図３に示すように、満液時の液位Ｈの時の固有振動数は起振振動数よりも低くなっている。従って、この状態から液位を徐々に低下させると固有振動数が徐々に上昇することによって、試験用タンク１'の固有振動数が起振振動数と一致することにより共振する問題がある。図３の場合においては試験用タンク１'が共振する共振液位Ｘは３６０ｍｍであった。
【００１８】
これに対し、図２に示すように共振液位Ｘの高さ位置より下部（図２では液位３００ｍｍの位置）に、開口率が３％の開口５を備えた仕切板６を設置した。
【００１９】
すると、図４に試験及び解析から想定される振動特性を示すように、試験用タンク１'内の液位が仕切板６の高さ位置よりも低い時は、試験用タンク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、試験用タンク１'内の液位が仕切板６の高さ位置よりも高い時は試験用タンク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が生じて試験用タンク１'の固有振動数が不連続になることが判明した。従って、仕切板６は、共振回避周波数域Ｓが図４に示すように起振振動数を挟む状態となる高さ位置に設置することが好ましい。前記仕切板６を設置すると、試験用タンク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である３２０ｍｍより低い位置とする。これは、前記共振液位Ｘを１００％としたとき、仕切板６の設置位置は９０％より下部の位置である。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、図４のような良好な共振回避周波数域Ｓが生じる３００ｍｍの位置（８３％の位置）を挟む８０％〜９０％の位置とすることが好ましい。
【００２０】
又、仕切板６が３００ｍｍの位置に設置された試験用タンク１'において、図５に示すように、仕切板６に有する開口５の開口率を変化させた時の固有振動数の変化を、仕切板６より低い液位２２５ｍｍ、２６５ｍｍとした場合の実験値ａ及び解析値ｂと、仕切板６より高い液位３４１ｍｍ、５８１ｍｍとした場合の実験値ａ及び解析値ｂとで比較する試験を実施した。
【００２１】
その結果、液位が仕切板６より低い場合では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より高い場合には、開口率が３０％付近から更に小さくなると、固有振動数が急激に低下する傾向を示すことが判明した。従って、仕切板６に有する開口５の開口率は３０％以下であることが好ましく、開口率を３％とすると図４に示したように非常に良好に共振を回避することができた。ここで、開口５の開口率の下限は特定していないが、防振タンク１０内の液体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。
【００２２】
上記したように、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前記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を固定し、タンク１内の液位が仕切板６よりも低い時はタンク１の固有振動数が起振振動数より高くなって上逃げとなり、タンク１内の液位が仕切板６よりも高い時はタンク１の固有振動数が起振振動数より低くなって下逃げとなる共振回避周波数域Ｓが生じるようにしたので、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自動的に回避することができる。
【００２３】
尚、本発明は上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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の防振タンクの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に用いた試験用タンクの一例を示す断面図である。
【図３】本発明の仕切板を備えないタンクの場合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４】本発明の仕切板を備えたタンクの場合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】仕切板に有する開口の開口率と固有振動数との関係を示すグラフである。
【図６】船舶等に用いられる従来の角形のタンクの一例を示す断面図である。
【図７】従来のタンクの場合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。
【符号の説明】
【００２５】
１  タンク
５  開口
６  仕切板
１０  防振タンク
Ａ      上逃げの振動特性
Ｂ      下逃げの振動特性
Ｈ      満液時の液位
Ｓ      共振回避周波数域
Ｘ      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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