独⽴⾏政法⼈ 鉄道建設・運輸施設整備支援機構様平成28年度 内航船舶技術支援セミナー

内航船向け中速主機関用
⾦属ばね防振装置の実用化
平成27年度 ⾼度船舶技術実用化助成制度申請事業

2016年
10月21日/ 11月2日/ 11月9日/ 11月21日
ヤンマー株式会社
エンジン事業本部
特機エンジン統括部
開発部 システム開発部
冨田 展久
久保 貴裕

独⽴⾏政法⼈ 鉄道建設・運輸施設整備支援機構様 平成28年度 内航船舶技術支援セミナー

目次
１．背景
２．目的
３．技術の概要
４．性能と効果
５．実用化の展開
６．まとめ© ヤンマー株式会社

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背景© ヤンマー株式会社

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背景・IMO船内騒⾳規制の施⾏
・労働環境面からの船内騒⾳低減要求
・顧客満⾜度の面からの船内騒⾳低減要求

船舶に対する低騒音化要求の増加
・従来の主機関用防振ゴムの特徴：⇒直据付より振動低減できるが、メンテナンスが必要

防振装置のメンテナンス工数削減要求© ヤンマー株式会社

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IMO船内騒⾳規制の施⾏
・平成26年7月以降に建造契約を締結した国際総トン数1600GT以上の船舶に対して、騒⾳規制が適用。

・居住区での騒⾳規制値は55dB※1〜60dB※2であり、厳しい規制。
※1:1万GT以上,※2:1600GT以上1万GT未満

・内航船に関しては、規制値の適用が3年間免除され、対象は国内総トン数1600GT以上の船舶となる。

© ヤンマー株式会社

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IMO船内騒⾳規制の施⾏
内航船の騒⾳レベル (独⽴⾏政法⼈鉄道建設・運輸施設整備支援機構殿HPより転載)

現段階で騒音規制に適合した船舶は多くない。
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船内騒⾳の種類と実態
90

旅客船における船内騒⾳伝播経路分析結果の⼀例

85

A-weighted SPL dB

80757065605550

固体伝播音と空気伝播音の差が18.4dB⇒
音響エネルギーの寄与度は約69倍

80.6

80.7

寄与度

98.6%

62.2

寄与度

1.4%

空気伝播⾳

+
固体伝播音

居室騒音

船内騒音に対し、固体(振動)伝播音の影響が非常に大きい。
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Page: 9独⽴⾏政法⼈ 鉄道建設・運輸施設整備支援機構様 平成28年度 内航船舶技術支援セミナー目的© ヤンマー株式会社

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実用化事業の目的
船内騒⾳には固体伝播⾳の影響が非常に大きい船舶に対する低騒⾳化の要求(船内騒⾳規制)

船舶の主たる振動源である主機関の防振化
防振ゴムのクリープによる芯ずれ⇒4-5年間隔での再芯出し
約10年間隔での防振ゴム交換

更なる低騒⾳化要求

低騒音化と防振系のメンテナンス工数削減
を両⽴出来る防振装置の開発© ヤンマー株式会社

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⾦属ばねを適用するねらい

低振動・低騒音化の実現

・防振ゴムよりも固有振動数を下げることで、トルク変動成分(3次※)の共振点はもちろん１次の共振点も使用運転域外に設定可能※4サイクル6気筒機関の場合

メンテナンスフリー

・劣化、たわみ量増加に伴う交換が不要
・クリ-プ特性が無いため、ゴム⾼さ変化に伴う再芯出しが不要© ヤンマー株式会社

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実用化事業の目的／実施内容／研究内容
目的：

⾦属ばね防振装置を実用化することにより、下記の達成を目指す。

・内航船の船内騒音低減
・防振系メンテナンス工数・費用削減
実施内容：

１．計画設計 ・・・①設計検討 ②防振計算
２．商品化試験（陸上試験）・・・振動計測
３．商品化設計・・・①仕様書/図面/取扱説明書の作成②検査承認および鑑定書取得 ③他機種展開

研究内容：

１．低い固有振動数の防振システム検討
２．クリープ特性の検証© ヤンマー株式会社

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技術の概要© ヤンマー株式会社

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技術の概要
防振支持の効果

M

固有振動数

振
動
伝
達率

Ｋ

防振領域

（直付より振動が小さい）

直付
f0

防振

2 f0
周波数 Hz© ヤンマー株式会社

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技術の概要
共振周波数と防振効果の関係

f0 =防振装置の固有振動数を下げる

1
2πk
M

起振⼒
周波数

伝達 関数

振
動
伝
達率

ばね定数を低下させることにより低い共振周波数を実現可能振動が小さくなる

f0

周波数 Hz© ヤンマー株式会社

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技術の概要

防振ゴム⾼さmm

主機関用防振ゴム⾼さの経時変化（クリープ特性）
5mm

たわみ経過予想線(ゴム⾼さの)許容値
A丸
B丸
C丸
D丸

10100
1
据付後経過月数
防振ゴムは、⻑期間の使用で軸芯のずれが発⽣する。
⇒定期的な軸芯調整と防振ゴムの交換が必要© ヤンマー株式会社

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性能と効果© ヤンマー株式会社

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供試機関／試験方法
機関型式名

6EY22形

シリンダ数

6

シリンダ径×ストローク220mm×320mm

定格出⼒×定格回転数

736kW×800min-1

総質量（WET）

約13,000kg
⾦属ばねを装備した供試機関

試験方法：①同⼀機関で防振ゴムと⾦属ばねを順次装備し、⽐較試験した。
②⽐較対象の防振ゴムは、該当機関に通常適用する仕様とした。
③据付床への振動伝達⼒は、各防振装置下部にロードセルを設置し、直接法で計測した。
© ヤンマー株式会社

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独⽴⾏政法⼈ 鉄道建設・運輸施設整備支援機構様 平成28年度 内航船舶技術支援セミナー（試験結果）固有振動数の⽐較 （剛体モード）
・ハンマリング法による実測値

固有振動数の比
固有振動モード
金属ばね／防振ゴム

左右並進

0.31

前後並進0.28

ヨーイング

0.54

上下並進

0.39

ピッチング

0.46

ローリング0.49

⾦属ばねは、固有振動数を防振ゴムの概ね1/2〜1/3に低く設定できる© ヤンマー株式会社

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独⽴⾏政法⼈ 鉄道建設・運輸施設整備支援機構様 平成28年度 内航船舶技術支援セミナー（試験結果）据付床への振動伝達⼒の⽐較
・計測条件：800min -1（100%負荷）

振動伝達⼒ N (ref=1N)

機関トルク変動(3次)成分

10dB

1/3 Octave Band Hz
⾦属ばねの据付床への振動伝達⼒(3次成分)は、防振ゴムより概ね20dB小さい。
© ヤンマー株式会社

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防振装置⾼さmm（試験結果）クリープ特性の⽐較

0.5mm

⾦属ばね：
クリープ無し防振ゴム：
クリープ有り

据付後経過時間 hr.
⾦属ばねのクリープ特性は、今後も定期的な継続フォロにより検証予定。
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実用化の展開© ヤンマー株式会社

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納入実績
１．船 主
２．船 種
３．船 名
４．航 路
５．造船所
６．船 番

：JR⻄日本宮島ﾌｪﾘｰ株式会社様：旅客船兼⾃動⾞航送船：ななうら丸：宮島⇔宮島口：内海造船株式会社様：SNo.789

JR⻄日本宮島ﾌｪﾘｰ株式会社様：ななうら丸 （2016年11月 就航）© ヤンマー株式会社

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検査承認および鑑定書取得
本事業にて⾦属ばね防振装置の設計技術を確⽴し、以下のとおりいずれも国内で初めて取得した。
１．国⼟交通省 海事局：
主機関用⾦属ばね防振装置として、JR⻄日本宮島フェリー株式会社様の「ななうら丸」搭載主機関で検査承認を受けた。
２．日本海事協会：防振構造設計に関する鑑定書を取得した。

© ヤンマー株式会社

作成日：2016/10/12

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他機種展開の基本設計検討
内航市場での適用を考慮して、より⾼出⼒機関での基本設計を検討し、本事業の成果と同等性能の⾦属ばね防振装置を設計できることを確認した。

他機種での配置検討（シリンダ径260mmの場合）© ヤンマー株式会社

作成日：2016/10/12

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まとめ© ヤンマー株式会社

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まとめ
１．防振ゴムよりも低い固有振動数を実現できる⾦属ばね防振の設計技術を確⽴し、船内騒⾳低減への貢献を確認した。
２．⾦属ばねがクリープレスである特性を確認し、メンテナンスフリーの実現性を検証した。
３．本事業により設計⼿法を確⽴し、国内で初めて国⼟交通省の検査承認および日本海事協会の鑑定書を取得した。
４．内航市場への適用を目指し、⾼出⼒機関への適用拡大の基本設計検討を⾏った。
５．本事業の成果を適用した主機関をJR⻄日本宮島フェリー様のななうら丸に搭載した。

© ヤンマー株式会社

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