日本船舶据輿会昭和46年度補助事楽研究資料No. 141-第106研究部会船舶の高度集中制御方式の研究(その4ディーゼルプラント)昭3和月4 7 年社法法四国日造造協紙究究本研依報本報告書に記載されている研究成果は、第106研究部会による「船舶の高度集中制御方式の研究の実施に伴い完成された発明等およびノウ・ハウの取扱いに関する取決め」に基づき取扱われることになっておりますので、本報告書の内容の一部または全部の外部発表・転載等については、本会事務局にど連絡の上、本会の事前の承認が必要です。本報告書は日本船舶煤興会の昭和４６年度補助事業「総舶の高度集中制御方式の研究」として日本造船研究協会第１０６研究部会ディーゼルブラント分科会においてとりきとめたものである。第１０ ６研究部会委員名薄（敬称略、厦不同）部会長副部会長ぼ風
第１０６研究部会幹事会委員名簿（牧称略、顺不同)政策域改野悠大川川pi
分科会長iskは、
ディーゼルブラント分科会委員名締(敬称略、順不同) Hi法法in f準（山下新日本衣紹）平安昭（住友重機検工業）爽（三三共海　第}大学治（北底電機製作所）大hliは55外+4など201免二（三　井　造　船）
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1. 1

 
 

的
昭和４５年度において開発された実用ソフトウエアを搭載する実紹について、そのコンピュータシステムの性能を確認するととを目的としたものである。
1. 2
研究の概要
4  6年1月に完工した三峰山丸を対象船とし、そのディーゼルブラントのコンビュータ制御内容について、ソフトゥエア、ハードゥエアの作動の確認を行うために実組試験を行ない、結果の解析によつて起り得る問題点の解決ならびに性能の評価を行なつた。
実船試験
1.  3
1. 3. 1三峰山丸の主要目
1位作o乗組ti #板紹
7名o荷油荷役装置油増内貨油主管
油槽内後油管主荷油ボンプ3, 5 0 0 m² / h × 1 5 0 mセルフストリツプ付4台波油ボンブ
1台o
o o 1. 3. 2試験航路日本一ヘルシヤ湾間および日本一ヘルシヤ湾一欧州三国間1. 3. 3該験時期昭和４６年１月２０日～９月１３日（第１次航～第５次航） 1. 3. 4  試験結果当初計画とおり１台のコンビュータによる集中制御方式の処理機能が確認されるとともに実用システムとしての価値が実証された。又本船は昭和４６年７月３１日付でＭゼロ符号を取得し、コンビュータ・モードでのＭゼロ運転が可能となつている。 (1)
要
(a)　ハードウエプ(i)     C P U本体全く良好に作動している。電源装置のモータゼネレータも連続使用に耐えて好調であつた。 (ii)　周辺機器ロギングタイプライタは良好に作動している。る次航から１台増設したものも好調である。使用頻度の激しい機関の定時ロギング用タイプライタのインクテープは２航海程度で字が薄くなつている。入出力タイプライタも同様に故障がなかつた。 (ii)   インタフエイスディジタル入力のマトリックス回路、ディジタル出力のリレーポックスも含めてディジタル関係はノートラブルであつた。アナログ関係ではＡＤＣ、ＤＣＡｍｐの交換を行つた。また、アナログスタツクのリードリレーが初期の段階で接触抵抗不良による異常を示した。とれに対してはエージングしたりレーと交換して、以後好調である。また、ジャンクツションボックスのねじのゆるみの影響が創温抵抗体の指示値に表われたととがあり、増し縮めによつて解決した。 (V) センサ類従来の船用のものを使つているが、リミツトスイツチ類の信頼性、精度に問題があつた。 (V)　オペレータコンソール、制御バネルコンピュータと対話する唯一の操作盤であり、利用価値極めて大である。全般的に問題ないが、ノイズによつてMiss Operationなどが点灯したととがあつたが
信号ラインの安定化を計り改良された。取扱いに関しては乗組員にも簡単に操作できるもので気軽に使用されていた。 (V) コンピュールームの環境o
２０～２１でに保持されていた。 o
o
動本船はＡＤＫが非常に振動が小さいのでコンピュータルームの位置としては最適であつた。しかし、手で触れてわずかに感じる程度の振動はある。 o短#b長期的に觀察しないと分らないがD K上には1 ～ 2 m程度の塩分が堆積するところもあり、居住区にも幾らかの影響はありそうである。 (b)　ソフトウエア(i)  オペレーティングシステムとのブログラムは本システムをコントロールする中枢部であり初期にはエラーがあつたが修正されて割込受付処理、タイマー制御、ブログラムシーケンス制御等についての繁雑な多重処理を完全に行つている。 (ii)　アナログ入力システム入力信号のスケーリングを公試から数えて約３０点変更、修正した程度でプログラムは６秒あるいは３０秒間隔で正常に動作している。 (iji)　ディシタル入力システム状態入力を髄み込むもので全く問題なかつた。 (V)　パルス入力システム精算値に多少の誤差（少な目）がでているが、一日一回の更新をオペレータコンソールより寒施するととにしているので寒用上問題ない。 (V)　時間管理システム標準時間、紹内時間とも良好であつた。 (V)　異常印字システムプログラム自体は問題ないが、印字の追加、ワード、スペリングの変更などがかなりあつた。連続印字は状態量の変化が記録されるとともにデータ間の相関もわかり有効であつた。 (vii)ォベレータコンソールシステム全ての機能が良好であつた。 (viii) 監視制御システム監視、督報の他にデータ調集、機関各制御の管理を行う中心的ブログラムである。航海中のデータにより設定値を一部変更した程度で全く順調に動作している。設定値は公試運転の結果をもとに設定した値を就航中本船の実状にあわせて変更したものである。平均偏差資報について負荷変動の急激なときにアラームするととがあるため低負荷においては、これらの監視をレストさせるように変更した。また平均値の算出方式はセンサ異常のものは除いて残りのものを平均していたが、さらに上下限値によつてもふるいにかけて処理した。主機波速制御、発電機異常処理、ポイラバーナ本数制御、空気圧縮機制御、その他制御との結びつきも円滑に行われた。 (IX)発電機制御システム切換制御については実際に異常が発生して制御が実行したことはなかつたが、模擬データによりテストを行つて確認した。並列運転制御については主機被連、蒸気圧低下、負荷増加などの現象に応答して好調に作動した。また各補機起動時に電力チェックを行い電力不足のさいのD ／ Gバックアップも正常に寒行され、使用頻度はかなりあつた。但し、補機起動時の電力設定値で実状に合わないものがあつたので変更した。即ち、計画では余剰電力を安全側にとりすぎていたためＤ／Ｇの起動回数が不必要に多過ぎたためである。 (X）空気圧縮機制御システム1時間あるいは２時間毎に実行され好調であつた。 (Xi)  ロギングシステム好調であり、非常に省力化に役立つている。 (Xii)  ボイラ・バーナ本数制御システム主として荷役中にカーゴポンプの制御と連動して確実に作動し、省力化には最も貢献し、乗組員に非常に信頼されて使用された制御であつた。 (Xii) ボイラ始動停止制御システム1次航以来度重なるテストを行つて確認した。シーケンスの順序も不都合なところがあつたので一部変更を加えた。改良後のフローチヤートを図1. 3. 1 VC示す。また、検出帰、操作帰に不良個所があつたが現在すべて解決され全く快調となつた。ヒーティングアップ制御がＯＮーＯＦＦ制御であるため水ドラムおよびヘッダの水温上昇がなめらかではないが実用上特に問題なかつた。 (XiV)カーゴポンプ制御システム起動、僚止制御と荷役制御の結びつき、およびコントロールルームからの速隔操作が可能となつたとにより機関部員の省力化に貢献している。キヤビテ–ション制御はきめの細かい制御に欠けるところがあるが一部マニュアル操作の併用により実用上問題なかつた。 (XV)主機スタンバイ制御システム暖機制御に問題があつた。缶水消費量、消水膨張タンクの水位上昇などの問題があり、また温度もほとんど上昇しないため冷却清水ラインにヒータを増設して暖機の改善を計ることになつた。その他の制御はすべて良好であつた。 (XVİ)保守整備システム各航海ごとにデータブロットを行つた。最初から入力されていた基準データが不適格であつたため、スケールアウトしたものもあつたが現在ではかなり修正された。しかし基本的にデータ解析の方法を検討してみる必要があり今後の研究が期待される。 (2)コンピッタシステム対航文格( LA 20B ~ 9A :3H)テスト: , ～味色いな
−7− (3)　センサー、操作端のトラブル例(a)   センサー .温度関係については下表のとおりであつた。スタックリレー不良のものについてはエーシング済のものと交換し、４次航以後トラブルは発生していないが、センサー自身については問題があつた。
リミツトスィツチについて次の問題があつた。 № 2 D ／ Gの6 0 0 r pm  確認入力の接点不良……………… 1次航oポイラ燃料循環弁の確認入力に使用しているリミットスイツチの取付調整不良……… 1次航o (b)操　作　第ボイラのイグナイタのカーボンが短かくなり通電不能を起した……… 2次航ボイラのＦ.０へツダからバーナアトマイザまでのSteam  Tracingが不十分だつたためＦ．０が十分加熱できなくて落火ミスを起した。とれに対して防熱工事を施した。 ……… 2次航ボイラ蒸気のヒーティングァツブを行うためのＦ.Ｏ油圧設定用レギュレータの調整不良で設定油圧が変動し、スムーズな加熱ができなかつた。……… 2次航№ 2カーゴポンプの蒸気入口弁が一度では開かず二度目には開く現象があつた。つまり弁の動きがなめらかでなかつた。………… 1 ～ 3次航ndるカーゴポンプの排気弁も上記蒸気入口弁と同様の現象があつた。 o (4)　印　字　例第４次航の千葉出港約１週間後（６／１６～６／１９）のコンビュータ稼動実績の記録。第５次航の千葉帰港約１０日前（９／３～９／５）のコンピュータ稼動実績の記録。 o o o o ( a) (d
46.6.16 46.6.17
46.6.19
46.9.3
46.9.5

1. 3. 5. 実紹試験の考察
乗組員の反応については全般的にみて積極的であり、前向きに本システムを使いとなそうとする努力が感じられた。しかし従来の制御方式と常に比較しながら使用しており特に歓迎されたものは、データの大量収集、編集、印字、作票による省力化および機関トータルシステムとして各機器、さらには荷役システムとの間の有機的結合の能力は高く評価された。また異常時のバックアップ制御の迅速さ、正確さは安全性に貢献していた。 ー方不評だつた点はオベレーションの際に約束事が多いものはかえつて複雑となり、使いにくいと受取られた。またシーケンス制御などで安全率を見過ぎて比較的時間がか入るものは従来のマニュアルォベレーションに劣るとして敬遠されがちだつた。乗組員の教育については、本船の場合議装期間中にコンピュータ全般、各制御内容についての教育が行われ、さらK失船試験中にフローチヤートの説明、メツセージの見方と処置方法についてテストをしながら行つた。オペレータとしてはゼネラルフローチャートの完全理解は不可欠と思われた。オペレータコンソールの使用については初期に若干抵抗があつたがすぐに使いこなせるようになつた。コンビュータ本体のオベレーションについても電源異常その他のトラブルの際の処置としてリスタートを完全にできるととが必要であり、特にコンピュータ担当者は主要部品の交換の技術が必要と考えられる。本システムは集中型コンビュータシステムの一例であるが本体の主メモリ、および補助記憶装置、周辺装置の容量性能等が適格であることが確認された。またプログラム構成を中心とするシステム設計の妥当性も確認された。本システムではセンサの故障にそなえて、その判定方式、警報方式、制御プログラム内での取扱いについては特に考慮してあり、万一異常になつたときには模擬データの入力が可能となつているが、一部センサ故障による誤警報、制御はまぬがれなかつた。従つて信頼性の高いセンサ、操作端の開発と同時に故障を正しく検出する方式を確立する必要がある。
1. 4
垣
1. 4. 1 H実船乗船中の乗組員および造船所関係者に対し、アンケート調査を実施して、コンピュータによる自動化システムに対する意識調査および各制御項目についてＣＰＵ本体、センサ類等のハードウエアも含めたシステムとしての評価を評価基準に従つて行つた。問、今回は性能面の評価に重点を置き経済的評価は行なわなかつた。 1.  4.  2      アンケート調査対象者(1) 第5次航乗船中の乗組員  1 3名(a)機関部職員;機関長、一等機関士、二等機関士、三等機関士(b)機関部部員;操機長、操機手４名、操機員２名(c)無線部職員;通信長、二等通信士(2)　造紹所関係者5名基本計面担当者(a) 1名(b) ։装設計担当者1名(C)電気級装担当者1名システム設計担当者(d) 1名アフタサービス乗船者(e) 1名1. 4. 3  対象制御項目難　祝　制　御o o発電機制御o空気圧縮機制御ロ　ギ　ン　グoボイラ・バーナ本数制御oホイラ始動・停止制御oカーゴボンブ制御o o主機スタンバイ制御保守整備システムo 1. 4. 4  評価基準性　能　向　上o頼    性o信安作o省力取境き燥性作o保作鉄精神面への影響o体労飲o乗組具教奇o制御の必愛性o制酒交oサもい類o性化海品提制符1. 4. 5  調査結果(1)　意識調査について図1. 4. 1に結果を示したが、回答者の立場によつて、自分の担当分野の評価に集中する傾向がみられるので、各職種の平均を図示した。全般的にみて機関部職員、部員間には本質的な差はみられない。また、無線部職員にはコンピュータの操作、保守、および無線関係のシステムに対する意識が表われている様子であるが、機関部のものと大きな差はみられない。結果として手動操作が少くなり、省力化、安全性に貢献しているので、今後もコンビュータを導入し、制御範囲を拡大する希望が示されている。また本システムは全般的にかなり実情にあつており取り扱い易いといえる。反面、精神的にはやる負担を感じており、やることも増えたことが察しられると同時に操作および保守については相当の専門知識がないと使いとなせないと感じている。またシステム全体としては故障もやくあり、改善を痛感している部分もある。次に職種間の差異についてあえて指適すると機関部職員、部員間では精神面では部員の方が苦痛を感じており、肉体面での評価は難員の方が高い。仕事のやり易さについては職員がやり易くなつたとするのに対し、部員では逆の感じ方をしている。コンピュータ導入については共に賛成ながら職員の方が不安感は少い割に制御範囲拡大については部員の方に要求が強い。環境条件については部員の方が恩恵を受けている様である。無線部員はコンビニータ導入に大賛成であるが現状では仕事の分担が不明確である。またシステムが実情に合わず、改善点が多いという意見がでているのは、無線関係のシステムが試験段階をでず実用化に至つていないことを述べていると思う。機器の性能向上に対して従来と変らないという感じをもつているのは各制御毎に行つた調査で性能向上を認めていることと矛盾する様であるが、コンビュータシステムの性能に対して各制御機器およびセンサ、操作端に改善がなされてないことに対する不満のあらわれとみられる。向、操作、保守の面で高度の専門包識を必要とする意識がでているのが目立つが、本船システム比開発要素が多く、制御性能面では十分な配慮にもとづいて設計されているが乗組員の教育体制をも含めたマンマシンコミュニケーションシステムの開発になお検討の余地があることを示していると思われる。この問題は今後の研究課題として本格的松取り組むべき性質のものであろう。煤炭の性能向上家椿に合う名カ化肉体的に条精神的に条仕事の姫風っすい仕あり分担明確仕すかやり易い暖地かよいメッセージ解り易い格＆取り扱い易い手動操作小い嬢作に専向免费不要保守に専訂知識不要制你乾回拡大したりコンピュータ着入に不安ない中全性向上故唯少ない改番点みない意識詞査結果(2)各制御の評価について(a) 質問型式各制御班に次の型式の質問を行い酸当項目を選択してもらつた。但しカーゴポンブ制御についての評価も機関部職員のみの集計結果であるため操作面よりも保守面に重点が置かれていると思われる。 (i)，性能向上について(1)向上した(ロ)　従来と変らない(-)　かえつて低下した(≠) その他   (ii)　信頼性について(1)ほとんど故障しない(ロ)　たまに故障する(-)　よく故障する(=)その他: (iii)　安全性について(1)向上した(ロ)　なれ入ば向上すると思う(-)　従来と変らない(=)   かえつて不安である(ホ)その他(iv)  省力化について(1)　貢献している(口)　なれいば役立つと思う（う従来と変らない（）その他(V)　環境改善について(1)　貢献している(ロ)従来と変らない(-)　かえつて悪くなつた(=)その他(V)　操作性能について(1)使い易い(口)　なれ↘ば使い易くなると思う(-) 従来と変らない(≒)　かえつて使いにくいけその他(vi)　保守整備について(1)　従来知識で十分である(ロ)　基礎教育が必要である(-) 専門教育が必要である(=)その他(Vii)　精神面への影響について(1)精神的に楽である・ (ロ)　なれいば楽になると思う(-)　従来と変らない(=)　精神的につかれる(ホ)　そ　の　他(IX)  就労体制について(1)改善に役立つている(ロ)　従来と変らない(-)　かえつて悪くなつた(=)その他(X)乗組員教育について(1)　新人で十分使いとなせる(ロ)　タンカーの経験があれば特に教育を必要としない(-)　特別な教育が必要である(≒)　乗組員交替制度を考え直す必要がある(ホ)　そ　の　他(Xi)　制御の必要性について(1)この制御は是非必要である(ロ)　との制御はあれば便利である(-)　この制御はなくてもよい(=)その他(xi)　制御内容について(1)将来とも現在の程度でよい(ロ)　将来はともかく現在では本船程度でよい(-)　更に内容を付加して改善する必要がある(=)その他(Xiii)センサー類について(1)　更に電算機制御に適したものを開発する必要がある(ロ)　本船に採用した程度で十分である(-)その他.
(b) 評価結果
全般に評価には大きなバラッキはみられないが乗組員と造船所の間、またそれぞれの歌種間によつて、評価の尺度、理解度が多少異るために違う評価がでている。造船所側からは９件の制御すべてに回答があつたが、乗組員からは主機スタンバイ制御は暖気ヒーター改造まで、また保守整備システムについてはデータの積み重ねが行われて完全に実用化されるまで評価をさしひかえたいと回答された。 ）内次にそれぞれの質問項目に対して多数決方式でまとめてみると次のようである。但し(は造船所のデータである。
o従来と変らない制御(IX)  就労体制について0 
更に内容を付加して改善する必要がある制御(Xiii)センサ類についてo更にコンピュータ制御に適したも        7件(  9件)のを開発する必要がある。以上の結果によると性能、安全性、省力化の面では貢献している制御が多いことがわかる。制御の必要性についてはほとんどがぜひ必要と感じているが内容についてはさらに高度な自動化船への適応には不十分と感じているものが多い。センサ類についてはほとんど全員が不十分と感じており、システムの信頼性低下の大きな要因と考えている。システムの保守整備については造船所側が基礎教育で十分であると感じているのに対して乗組員の方では専門教育が必要と感じている。信頼性の面では乗組員の方が悲感的な見方をしている様である。 。性能向上についてはほとんどの制御が向上したと回答されたが乗組員は空気圧縮機制御、造船所は主機スタンバイ制御が従来と変らないと答えている。 o借頼性についてはロギング、ポイラバーナ本数制御は非常に高く評価されているが、監視制御、発電機制御、空気圧縮機制御については乗組員はたまに故障すると述べている。これらについては造船所の方ではセンサ、操作端の故障を含めて評価していないためにほとんど故障していないとみている。特に設計者、ブログラマーには設計とおりに動くはずであるという確信をもつているものが多かつた。 o安全性についてはほとんどの者が向上したと受けとつているがとれは従来の制御装置をバックアップとして備えているとの前提で回答しているのでコンピュータ制御のみについての評価とはいいきれないと思う。従来と変らないというものに空気圧縮機、カーゴボンプ制御が挙げられている。 o省力化については全て貢献している。 o o環境改等については貢献しているものと、従来と変らないもの半々である。これに関しては予想どおり、ポイラ関係、カーゴポンプの現場作業が大巾にコントロールルームに移行した結果と思われる。また、ロギングデータの収集についても同様であろう。操作性能については使い易いものと、なれたば使い易くなるものが半々であつてきず問題ない様である。当初使いにくいものがいかに短期間でなれてくるかが問題であつて長くても一航荷でなれれるようなものにすべきであろう。 o o oシステムの保守整備については従来知識で十分なものとして、ロギング、発電機、空気圧縮機の制御があげられるが、コンピユータを採用して新しく高度の内容を盛りとんだ監視、ポイラ、カーゴポンプの制御については基礎または専門知識が必要と考えられている。精神面への影響については負担を感じつつも、なれたば楽になるという意見が多い。造船所で予想したよりも楽と回答した人が比較的多かつた。就労体制についてはほとんどのものが改善に役立つと考えられている。単純な制御である空気圧縮機についてのみ従来と変らないとされている。乗組員教育については乗組員は一致して特別教育が必要であるとしており、新人で使いとなせるのは空気圧縮機制御のみであり、タンカーの経験があれば使えるものとしてカーゴポンプの制御が挙げられている。制御の必要性については全部が是非必要であるという意見である。制御内容については内容を改善する必要のあるものとしてポイラ、カーゴポンプの制御に希壁が多い。 (3)  補足意見(a)　無人化運転について(i)システム全体の信頼性を向上させるためには、主機をはじめ各機器、さらにセンサ、操作端の信頼性を格段に向上させるととを考えるのが先決である。 (ii)さらに広範囲を自動化と全般的な信頼性の向上、およびトラブルの発生した際の自動処理あるいは自動回復機構を実現すればＭＯ運転中の乗組員の負担が大巾忆軽くなると思タ。 (iii)現在のシステムでＭＯ運転は十分に行えると思うが、例えば音による監視をとり入れて、異常音発生（通常と異なる変な音）したときに督報するシステムをとり入れると役立つと思う。なぜなら現在の計器に異常として変化するまでには、音の発生から相当後になるものがかなり多い。 (iv)現在のシステムは初めてのケースであるため、従来計装をバックアップとする二重システムの形態をとつているが、今後は各サプシステム間の結合をさらに密接にするとともVC、バックアップシステムのあり方を確立する必要がある。  . (V)オペレーションのチエックポイントをコンピコータより指示してくれるシステムがほしS o o o (b)　コンビュータ採用によつて生じたメリット(i)コンピュータによるきめの細かい監視は非常に助かり、早めに整報、処理が行われて安全性にも資献している。 (ii)デイーゼルブラントの各システムが有機的に結びつけられ、発電機に関する異常処理およびバックアップ制御、空気圧縮機制御などがタイミングよく作動して高度な制御が可能となつた。 (iii) ポイラ制御、カーゴポンプ制御、定時ロギングは省力化に役立つているが、特に荷役中VCおけるポイラバーナ本数制御、カーゴポンプ制御は機関部員の労力節減VC役立つてい& o (iv)制御方法にフレキシビリティを持たせることができ、不都合な点を比較的容易に改良でき、精度の高いコントロールが可能となつた。また、各種設定値の変更が簡単である。 (c)　操作性について(i)異常メッセージは大体解り易いと思う。 (ii)オペレータコンソールは使い易いものがあるが、チャンネルNOと個々の温度、圧力との結びつきをもう少し直接的に判るようにしてほしい。 ( iii) ォペレータに対する装示方式として、ブラウン管方式や音声方式も検討してほしい。 (jv)オペレータは従来知識の外にコンピュータ制御についての基礎知識が必要である。特にトラブル発生のときの処理判断などには必要である。 (V)各制御はボタン一つで動くという形をとつており、省力化には役立つているがQuick Action Mode IC対する配慮が不足している。 (Vi) 保守整備システムの例のようにセンサとコンピュータとが結合されていないデータが残されておりマニュアルインブットを要するものであるが全自動とすべきである。 (d)コンピユータ制御範囲の拡大について(i)コンピユータの導入には不安は感じないので、どんどん導入してほしい。ただしそれに見合つた教育、再教育システムを充実して下さい。また信頼性には特に心がけてほしい。 ( jj )現在のシステムの実績をみながら個々にきめの細かい改良を機器本体、センサ類を含めて行つて将来は従来のハードゥエアによる回路を全面的にコンピユータ回路におきかえることを考えてほしい。 (ii)入出港時の操作など連絡を密にしたがら行う作業はできるだけコンビュータにやらせたS° (jV)主機の高度な異常診断システムを採り入れる。 (V)部品の管理システムが必要(vi)カーゴボンブの制御と荷役プラントの結びつきはもつと密接にする必要がある。 (e)コンビユータに関する操作および保守について(i)コンピュータのイニシャルスタート、リスタート、設定値の変更などは本船で行うべきであら。 (ii)センサ類、インタフエイスの故障時のチエック、修理、また故障しやすい部品の交換は本船で行う必要があるが、コンビュータ本体についてはメーカにまかすべきである。 (iii)コンピュータに関する保守整備には専門知識が必要である。 (iv)乗組員は市広い知識をもつた方が望まれ、電気技師が必要である。 (f)その他(i)温度関係のセンサにトラブルが多い。 ( ii ) 荷役プラントとの結びつきは現在の船内就労体制からは本船程度が限度ではないか。 ( iii )各種入出力に付随する電気回路等をもう少しSimple   Nすべきである。 (iV)カーゴオイルフローメータを装備するととによりキヤビラーション制御の精度が向上すると思う。 (V) 保守整備システムは処理方法など改良して実用化されることを期待する。

2.1
ipa
4 ５年度の研究において、超自動化紹用監視機器の一つとして燃焼室内圧力検出装置を試作し、とれを実船に搭載して性能試験を行ない、試作装置が満足に作動することを確認した。しかし、実船における使用時間が短かいため、耐久性については明らかではなく、とくにとの装置の一要案である圧力検出端（指圧計）については、船用機器としての使用実鎖がほとんどなく、耐久性はもちろんのとと狛用機器としての適否についても明らかではない。そこで、４６年度の研究においては、４５年度にひき続いて実船における試験を継続実施し、試作距力検出装置の耐久性を確かめると同時に、圧力検出器については、４５年度に使用してきた圧力検出器（検出端および増幅器）の他に、さらにるメーカの圧力検出器を使用してそれらの性能を比較するとともに、耐久試験を行なつた。その結果から、圧力検出器および燃焼室内圧力検出製置の筋用機器としての適否を検討し、船用装置またはシステムとして要求される性能および構造に対する仕様の設定を試みた。
2. 2 試験装置
2.2.1   装置の系統試験に使用した機器の系統を図2. 2. 1に、機器の種類を表2. 2. 1に示す。图2. 2. 1において、 A 、 B 、 C 、 Dの記号はそれぞれメ一カの異なることを表わしており、各検出端どとに同じメーカの増師器を使用している。なお、口社については、最高圧力のみ記線し、圧縮圧力の記録は行なつていない。 2.2.2試験で使用した圧力検出端の物造の概略を図2. 2. 2に示す。 A 、 B社の検出端は構造的にはぼ同じであり、受圧膜で加えられる圧力によって発生する起歪筒に接着された抵抗線面ゲージによつて検出される。なお、起歪筒の外周部および受圧膜の背面を水冷却するようになつている。 C社の後出端は受圧板がアルミナ磁器でできておりとの受圧板の挑みを受圧板に蒸落された歪がージにより検出する報造になつている。冷却は受圧部を直接に行なわず、圧力導入客部を冷却するととによって受圧部に導入されるガスを冷却すると同時に検出端取り付け部からの熱伝導を進断するようになつている。 D社の検出端はブルドン管形で、ブルドン管先端の圧力による変位を可変インダクタンス方式によつて検出するようになつている。なお、受圧膜とブルドン管との間にはシリコン油が耐入されてとう。図2.2.1 試験装置の系統
A,Bit C Hりネし
2.3 試験の経過と実績
前進のA、 B、 C、 D ４社の圧力検出器を用いてる月下旬から比較耐久試験を開始した。本試験においては、後述するように一部の圧力検出端で破損導故が発生し、検出端そのるのの長期にわたる性能の変化すなおち性能面での耐久性については十分な検討を行なうだけのデータを得るととができなかつた。また、本試験のために使用している圧力自動記錄用自動開閉弁の耐久性K問題があり（昨年度から問題になつていた）、本試験の前半においては圧力の長時間連続記録が得られたかつたが、その後改良を加えて本試験の後半には連続記録も得られるようになり、検出端を含む装置全体の性能、特性について検討できるようVCなつた。そとで、以下に各種圧力検出端の使用実線と改良の経過について述べる。なお、使用した圧力検出端の使用英綴の例を表2. 3. 1に示す。
2.3.1
A社の検出場については４５年度から使用しているが、受圧膜の腐飾破損が発生し、連続使用時間約１ヶ月（線り返し使用回数は1.6 × 1 0°回／日である）の耐久性しかなかつた。この破損の原因は、受圧膜が硫酸に弱いステンレス材でできているからで、C蛋油の燃焼により発生する硫酸にようて腐蝕し、疲労酸が低下するためである。そこで、受圧膜の耐御性向上による耐久性向上をはかるため、材質変更、表面処理などについて検討し、２〜３の改良品を試作し試験を行なつた。これが表2.3.1のA ー 2 ～ A ー 6である。 A ー 2はバナジウム酸に強いと言われる材質の受圧膜の検出端であるが、使用時間7日で破損し、とのような材質が破酸に対してきわめて弱いととがわかつた。そこで、細々の材質について検討を行なつたが適当なものがなく、とれまでに1ヶ月耐久実績を持つ標準品A ー 1検出端と同じ材質で対して表面処理を施とし、耐価性の向上を試みた。すなわち、その一つとして特殊メッキによる表面処理を行なつた。 A一3 、 A一4検出端がその例で、 A ーるはクローム系、 A ー 4はニッケル系金属によりメツキ処理したものであり、メッキ委面が高温ガスにアタックされるとメッキ金属が掛材で拡散設透し耐価性を強化する特徴をもつといわれている。実際に使用した結果については、２０日の使用において両者とも破損松は割らなかつたが、Ａー３検出端（クロム系）では、受圧碳装面が硬化され応力疲労の現象が認められた。またA一4検出端（ミッケル系）では、受圧膜表面に腐髄が発生しており、とのような特殊メッキによる要面処理も船用圧力検出端受圧膜の耐久性向上に対して有効でないことが確認された。せこで、さらに装飾処理の別の方法として、受旺膜表面に高温処理にて耐酸化性のよいクロム、アルミニウム各金層を形成させる耐高強酸化性金腐被覆法を施としたもののうち、合金層成分の興なる二種類を使用した。これがＡ－５、Ａ－６検出端であり、Ａ－５は６日の使用にて腐蝕が基だしく破損したが、Ａ－６は２０日の使用にて腐触は認められず、葵面状態は使用前と変わらなかつた。したがつて、この金属被授により適当な成分の合金層を形成させることにより耐御性を向上できるととが確認されたが、とれの最終時命Kついては未確認である。なお、Ａー１換出薄松ついては、同種のものを数合使用したが、結果社ほとんど同じであつたので、ここでは一例だけを示す。以上に述べた検車端受圧部の使用後の状態例を図2.3.1に示す。(1)はA ー 1換出端で対するもので、数台使用した中の一例であり、腐値の進行による破損の無理的な例である。(2)はλ ー 5検出滞のもので、腐蝕がきわめて赴だしかつた場合の破損例である。[3]はＡ－６検出端のもので破損しなかつた例であり、表面がやく荒れて見えるが、とれは表面処理を施としたときのむらであつてとの状態は使用前と変つていない。そして腐蝕の兆候も見られない。 2.3.2 ß社の検出端については、６月下旬から３台の使用を開始したが、その状況はつぎのとおりであなる(1) (2! (3)     B ー 3   受圧膜溶接部にクラック発生（ 1  4日間使用)以上のように、使用したる台がいずれも使用不能となつたが、(1)の破損は根本的なものではなく簡単に改良できるものと思われる。一方、(2)、(3)の破損は、との極の構造の検出端に対しては根本的な検討を必要とするものであり、とくに[3]については、前述のＡ社の検出端とともに材質的な検討が必要と思われる。なお、 (3)の破損原因は溶接部の欠陥によるものであり、また、短時間の使用であるから、腐触の発生もほとんど見られないが、Ａ社の検出端と同様に受圧膜の材質がステンレス系であるから採期使用後には腐蝕による破損も予想される。その後B社の検出端についても改良を検討したが、有効な改良策も見当たらず、またB社の検出端は原理的、構造的にＡ社の検出端と同じであるから、Ｂ社のものに対する試験は打ちきり、Ａ社の検出端について十分検討することにした。 2.3.3 C社の検世端の使用状況はつぎのとおりである。 (1) (2) (3)　Ｃー３　ブローオフ用弁、弁座よりガスもれ発生（７日間使用） (1)の事故は溶接部の火路によるもので、溶接をやり直すことで解決した。(2)については、根本的たものではなく溶接方法を改善するととにより解決できるものと思われる。また、圧力検出部について、材質がアルミナ磁器であるため腐蝕の心配がなく、破損もせずに作動しており、この種の検出場が特急的な耐久性に対して有服と言える。また、ISIについても弁、弁座の材質的検討および概造改良によつて解決できるものと思われる。なお、 0一2検出端の使用中止時の内部の状態を図2.3.2に示す。わずかに腐蝕らしいものが見られるがたいしたととはない。 2.3.4 D社の検出端については、標準品D − 1 、D − 2および改良品D − 3 、D − 4を用いて試験を行なつたが、いずれも７〜１０日の使用で受圧膜から破損し、また、ブルドン管に亀裂を発生したものもある。受圧膜の破損とブルドン管の追殺のいずれが先に発生したかは不明確であるが、後述する圧力記録例から考えると受圧膜の破損の方が先に発生しているものと思われる。とれら受症膜破損の原因は、先逃した腐執によるものではなく、受症膜周辺の応力過大によるものと考えられ、との応力緩和をねらつて受圧膜の膜厚を0.1 Wから0.1 5‰ C増して剛性を高くした改良品コー３、Ｄー４を使用したが、これでもＤー１、Ｄー２検出端と同程度の耐久性しか得られなかつた。その後有効な改良策もなく、また、これまでの試験により特性をは掘するととができたので本検出端の使用をうちきつた。なお、 D社の検出端の使用後の状態の一例としてD一2検出端に対するものを図2.3.3 K示す。図からわかるように受圧膜が破れ、また表面にかなり燃焼スラッジが堆積しているが、このスラッｼは拭えば除去できる程度であり、拭い去つたあとの腹装面には腐触らしいものが様とんど見当たらない。受圧膜の材質はA社の検出端と類似であるにもかかわらずA社検出端のような腐蝕が見られないのは、検出端の冷却部の標造の相流によるものと思われる。すなわち、硫酸腐蝕が燃焼スラ
(id) ⋆　A-1検出端(種準を)についてい,最高度から通算zz分以前し破損していい3分である。で成功すていく使用時計的なとはこの利用取である。その他については体積にとに便用をやせいっ、ッジの冷却により硫酸が露になつて付着するととにより起こるととから、先述の図2.2.2の構造を比較すると、 A社の検出簿は受圧膜が薄いうえにその背面が水冷されているため受圧膜がよく冷され、一方Ｄ社の検出籍の冷却部は受圧膜からやや離れているために受圧膜はそれほど冷却されないので、よく冷却されるA社の検出端に硫酸分が付落しやすくしたがつて腐蝕されやすいものと思われる。
2.4. 圧力検出器の性能および耐久性
先で圧力検出端の使用経過と構造的な耐久性の概略について述べたので、とこでは主として性能の変化と全体的な耐久性について考察する。
2. 4. 1 各検出端の数正
ある期間破損をしに使用できた検出端に対する使用前後の酸正結果の数例を以下に示す。使用前については、メーカから入手した酸正表により直線性も保証されているものとして比較を行なう。図2. 4. 1は先述したA ー 1検出端に対する戦正例である。図は教台使用した中で、教正時に受圧膜が破損した検出端の例aと破損していたい例nとな示す。 aについては8 0 Kg／cm²までの設正しかできなかつたが、図からわかるようにもはもちろん破損直前のａについても直殺性は良好であり、またａの使用前較正値0.0 9 8 1 4 Kg/cm² / 1× 1 0~歪みに対して、図の較正信号レベル（3 0 0× 10~6 歪み相当)に相当する圧力値を求めると２9.２(Kg/cx²)／３００×１０~6 = 0.0 9 7 3Kg/cx² / 1 ×１０~6　であり、ｂについても同様にして使用前0.0 9 8 4 3に対し2 9.4／3 0 0 ×１０~6 ~ 0.0 9 8が得られ、感度変化のないととがわかる。なお、図2. 4. 1は、増幅器、最高圧力検出装置などすべてを含めて行なつた酸正結果であり、この図より検出端はもとより装置全体の性能変化もほとんどないことがわかる。図2.4.2社A一6検出端に対する検出端のみの教正例で、使用前較正值0.0 4 7 Kg／m² ／ 1 × 1 0 − 6歪みに対して図より1,000×10~6歪みに対する圧力値を見ると４５ Kg／cm²と読み取ることができ使用前後で変化していないととがわかる。なお、Ａ－３、Ａ－４についての敬正結果については示さないが、使用後においても上述と同様にほとんど変化がなかつた。とれらのととから、この種の圧力検出端においては、受圧膜の弾性が起歪筒の歪に及ぼす影響がほとんどないと考えられ、したがつて検出端の精度は抵抗線歪ゲージの耐久性によつて決定されるものと考えられる。図2. 3. 3はc一2検出端に対する酸正結果である。圧力値に対する記録計読みの関係は、図のように圧力３０Kg／m²以下において道線性が失なわれているが、これはＣ社の増幅器と最高圧力検出藝館とのマッチング不良によつて起こつた現象である。すなわち、最高圧力検出装置は、もともとa社の増幅器に合わせて入力、インビーダンスなどの調整が行なわれていたためで、 C社の増幅器とマッチングさせるために最高圧力検出装置内の回路のやや特性の悪いところを使用することになつた。しかし、圧力値を比較するうえでは問題はないものと思う。また、図2. 4. 3 ℃ ×印で示した点は、２０日および４０日使用した後に静圧１５Kg／cm²（空気圧）を加えて得た結果であり、初期較正曲線に比べて５多程度の差があるが、加えた圧力が船内の空気圧力であつてブルドン管圧力計の説みを基準にしており、との程度の差はブルドン管側にもあり得る。 1 5 Kg／α 8段度の静圧だけで感度変化の有無を論するととには問題はあるが、図2. 4. 3の結果から、おおよそ０ー 2検出端の感度変化はないと考えている。図2. 4. 4はD — 1検出端の鞍正結果であるが、圧力値に対する記録計の読みは良い面線性を示している。なお、本検出端は早期に破損したため使用後の厳正をすることができなかつた。 2. 4. 2    経時変化使用した圧力検出端および増幅器を含めた圧力検出器の時間経過にともなう０点移動、感度変化、圧力指示値などの推移を記録した例について述べる。図2. 5はA社の検出器の性能の推移を追跡したもので、 A一1検出端に対する例である。図において、 0点移動量は機関起動時の指示を基準とした移動量を記録計の自盛の読みで表しているが、起動後8 ～10時間の間にる～ 4目盛（圧力に換算すると約るKg／cm²）移動し降接定常となる。との結果は昨年度に報告した結果と同様の特性であり、機関の温度の整定とともに安定するものと考えられる。その後、時間経過とともに徐々に移動しているが、短時間の間の急激を変化ではないから計測誤差には関係しない。また、感度変化については増幅器（動歪計）の軟正信号による振幅の変化を先と同様に起動時の振幅を基準にした変化量として目盛の読みで追跡しているが時間経過でよつてほとんど変化しないととがわかる。したがつて、圧力指示値についても機関が定常に運転されているのでほとんど変化がなく、船上で、採取されるインジケータの指示値（図に強印で示す）とも格校合致している。その他のA社の検出端およびB社の検出端についても上述と同様に0点移動がかなりあつても感度変化はなく、増幅器（動産計）がきわめて安定していることが確認された。また、検出帰自身の稍度についても前述の較正曲線（図2. 4. 1 、 2. 4. 2 ）の使用前後に差がなく、図2. 4. 5に示す圧力値が安定しているととから、英用上十分であると考えられる。図2. 4. 6は0社検出器に対する例であるが、との検出器の誤験においては計測用自動弁の作動が悪く、弁が完全に閉じたかつたため機関連転中にのレベルを記録するととができなかつた。そこで、療高圧力の指示を記録計の殻みたよつて追跡しているが、図のように時間経過とともに徐々に殻みが増している。この間の機関の運転状態は定常であり、最高圧力もほとんど変化していたいと考えられるので、図2. 4. 6における指示価の増加は、0点移動によるものと推察される。なお、感度変化については先に図2. 4. 3にも示したように使用前後の較正価で大差がをかつたから図2. 4. 6はそのまま０点移動の経過を表わしていると考えてよい。したがつて本検出器の■点移動はきわめて大きくなるととが確認されたが、圧力値については不明である。図2.4.7以D社の検出器に対する追跡例であるが、 0点移動は高々1.5目盛（約1.5 Kg／cm²相当)であり、先に図2. 4. 5に示したA社の検出器のような機関起動時の0点移動もなく熱的にきわめて安定しているものと思われる。また、圧力指示値は胎内採取のインシゲータによる結果（図中の⑧印)に比べてやゝ低目のように思われるが、全体として安定した指示を与えているからとれの補正は容易である。本本、図の右端においての点が急変し、圧力値が急減しているが、これは検出端受圧膜破損によって起こつた現象であり、破損するまでの性能はきわめてよいととが確認された。 2. 4. 3    圧力波形の比較A、 B、' C 、 D  4社の検出指に対する圧力波形オショグラムの例を図2.4.8 、 2.4.9 ICデオ。図2. 4. 8れA 、 B社の、図2. 4. 9はA 、 C社の検出端によつて同じ燃端室内圧力淡形を同時記録した例である。いずれも波形、圧力値がよく一致しおり、検出端の動物性が同程度に良好であるととを示している。とくに、Ｃ社の検出端では受圧部前に圧力導入管がついており（図2.2.2参照）、管内の共鳴振動の発生が心配されたが、図2. 4. 9からわかるように振動現象は現われず、調差なく圧力を検出できることを確認した。 2. 4. 4   性能および耐久性の検討以上の結果から、糊造的にA 、 B社の圧力検出器は同じであるから、性能的にも差はないものと思われる。すなわち、との種の抵抗線歪ゲージ形圧力検出端においては、温度補償を完全に行なうととはほとんど不可能をため、機関起動時にかなり大きい0点移動を発生することがある。この0点移動は機関連転状態が整定すれば安定するととは昨年度の報告においても述べたとおりである。ミた、構造的に異なるが歪ゲージ形のＣ社の圧力検出器は、０点移動がＡ、Ｂ社の検出器に比較して相当に大きいととがわかり、使用上注意が必要である。とれに比べてＤ社の検出は０点移動がきわめて少なく、使用した圧力検出器の中ではもつとも熱的に安定しているようである。最高圧力指示についてはＡ、Ｂ社とも短時間の急激な０点移動がないから妥当な値を指示している。 D社についても、受圧腐破損の直前まで安定した指示を行なつている。たお、最高圧力の指示については、圧力検出端の循頼性により保証されるのはもちろんであるが、最高圧力の検出方法によつing th iliciti LIAR in u fi 111 !!! D一1検出場の較正結果図2. 4. 4 determine and the state of the state. the control usio into usi DANGER मागा (111: HER (1999) . . Construction the control the context of the CONCRETE . . . N 1990 50 2005 e ASO . 4 - 11図2. 4. 5 圧力検出器の性能の推移（ A社、 A一1検出端)
ても左右される。
すなわち、本試験に使用した最高圧力検出薬置においては、０点移動を含めた最高値を揃えるためで、短時間に急激なり点移動があると最高圧力の指示が大きくなつたり小さくなつたりする。また長時間にわたる０点移動があるとそれにともなつて最高圧力の記録点も移動するため、０点と同時に最高圧力のレベルを記録しないと圧力値を求めることができない不便さがある。 D社の最高圧力の検出方式もこれと同じであるが、先述したようにD社の検出器がきわめて安定しているため記録レベルから直接最高圧力を求めることができる。したがつて、最高圧力検出方式としては０点移動があつても最高圧力指示レベルが変化せずに一定である方式すなわち変化の最高値との差（振幅）によつて捕える方式の方がよい。本試験に用いた装置についてもこの方式に改良すれば歪ゲージの温度による影響を補正するととができ実用的である。つきに感度変化についてみると、検出端自身については早期に破損したものを除いて使用前後の変化は経とんどなく安定している。さた要鑑全体についてはＡ社、Ｂ社とも較正信号振幅の変化がほとんどなく安定している。一方、０社、Ｄ社の検出器については、増幅器にＡ、Ｂ社の教正信号に相当する基準備号がないが、D社については最高圧力の指示がきおめて安定しているととから感度変化も極とんどないと考えてよいと思われる。なお、０社の検出器については長期間の０点、最高圧力レベルの記録が得られず感度変化について比較するととができない。以上絵括すると、いずれの検出端、増幅器の組み合わせを使用しても、性能的に差はなく、したがつて船用機器としての仕様は構造的な耐久性によつてほとんど決定されるものと考えられる。
燃焼室内圧力検出装置の仕様
2. 5
以上に行なつてきた比較試験、耐久試験の結果から船用機器として要求される仕様の設定を試みる。 2. 5. 1 (1)　受正部材質硫酸腐蝕で耐え、十分な疲労寿命を持つととが要求される。材質としては金属、非金属いすれでもよいが、現在すでの試験ではアルミナ做器が有望である。 (2)　受臣部柳造燃焼スラッジ堆積を越け、計測精度を向上するために受圧部が計測点K発出する構造すなわちA社の検出端のような補造が望ましい。なお、スラッジ単積を避けるととが硫酸腐髄を避けるととにすつなかる。
(3)　距力検出方式
精度的には抵抗線歪ゲージ、ブルドン管いずれの方式でもよいが、熱的安定性、機械的強度が鎧まれる。なお、延ゲージについてはすでに十分な耐久性が確認されている。共同(4) 公理想的では非溶却で使用できるものの開発が望まれる。しかし現状では水冷にせざるを得ない。ただし浴却深栽は本試験のように極関の浴却水深栽を使用する方が実用的に留さしい。 (5) 全体的報道全体的に小形軽性であることが望ましいが、船用機器としては頭丈な標造が望ましく、この点A社のような形は組用として不向きである。 2.5.2  増幅 器増幅器の精度、安定性については現状でも十分であると思われるが、機器の調整、感度チェック用として検出端からの入力と等価な模擬入力信号が投入できるととが必要である。増幅器の製作時にカタログとおりの出力を出すよう調整されていても使用者としては不安が残る。 2.5.3最高値と最低値との振幅として検出する方式にすべきである。圧力検出端の温度による0ドリフトが皆無であれば本試験に使用した各瞬間の最高値を検出する方式でもよいが、0ドリフトを皆無Vにするととは英用上をわめて困難である。
2.6    結
hin
以上に述べたように４メーカの圧力検出器の比較耐久試験を行なつた結果、いずれのものも一長一短があり、性能的にはまつたく同等であるが、構造的にとくに腐蝕の点からＣ社のタイプの検出端が有利だと考えられる。今後、各社の長所を組み合わせて、さらに補造的、性能的に改良されるととを希望する。終りにあたり本試験の実施において種々と協力を頂いた圧力検出器メーカ各社に対し深く謝意を表する。