JP2001208038A - ２行程クロスヘッドエンジン - Google Patents
２行程クロスヘッドエンジンInfo
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- F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
- B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
- B63H23/32—Other parts
- B63H23/34—Propeller shafts; Paddle-wheel shafts; Attachment of propellers on shafts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/06—Engines with means for equalising torque
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/20—Suppression of vibrations of rotating systems by favourable grouping or relative arrangements of the moving members of the system or systems
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】船舶において、中間の歯車無しにプロペラに直
結的に接続されたエンジンの場合、捩れ振動に関して、
軸装置の長さを、利用可能な空間に適応させるために、
より大きい自由度を持つ軸装置を提供する。 【解決手段】エンジン１用の軸装置は、少なくとも１つ
のクランク軸２と、プロペラ軸３とを備えている。ＭＣ
Ｒがエンジンの最大連続定格であり、Ｃをエンジンのシ
リンダ数とするならば、ｍがＣ／３≦ｍ≦Ｃ−２の範囲
内の整数であるとき、プロペラ４を備える軸装置が、１
つのノードを有する捩れ振動モードに対する固有振動数
がＭＣＲ×ｍの８０％乃至１１０％の範囲にあるような
剛性を有する。
結的に接続されたエンジンの場合、捩れ振動に関して、
軸装置の長さを、利用可能な空間に適応させるために、
より大きい自由度を持つ軸装置を提供する。 【解決手段】エンジン１用の軸装置は、少なくとも１つ
のクランク軸２と、プロペラ軸３とを備えている。ＭＣ
Ｒがエンジンの最大連続定格であり、Ｃをエンジンのシ
リンダ数とするならば、ｍがＣ／３≦ｍ≦Ｃ−２の範囲
内の整数であるとき、プロペラ４を備える軸装置が、１
つのノードを有する捩れ振動モードに対する固有振動数
がＭＣＲ×ｍの８０％乃至１１０％の範囲にあるような
剛性を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶内に少なくと
も１つのクランク軸と、プロペラ軸とを備える軸装置を
具備する２行程クロスヘッドエンジンであって、多数の
シリンダと、最大連続定格（ＭＣＲ）とを有し、エンジ
ンの軸装置が１つのノードを有する捩れ振動に対する固
有振動数を有した、２行程クロスヘッドエンジンに関す
る。
も１つのクランク軸と、プロペラ軸とを備える軸装置を
具備する２行程クロスヘッドエンジンであって、多数の
シリンダと、最大連続定格（ＭＣＲ）とを有し、エンジ
ンの軸装置が１つのノードを有する捩れ振動に対する固
有振動数を有した、２行程クロスヘッドエンジンに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】かかる推進エンジンに関して、ＭＣＲ、
すなわち最大連続定格という語は、エンジンが全エンジ
ン負荷時（１００％負荷）における回転数（ｒｐｍ）に
関する伝統的な用語である。
すなわち最大連続定格という語は、エンジンが全エンジ
ン負荷時（１００％負荷）における回転数（ｒｐｍ）に
関する伝統的な用語である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】中間の歯車無しにプロ
ペラに直結的に接続されたかかるエンジンの場合、軸装
置の長さがプロペラから所望の距離にてエンジンの位置
に達するような設計の軸装置を提供することは難しいと
考えられる。この問題点は、エンジン室が船尾に配置さ
れて、比較的短い軸装置に対する空間のみを許容すると
き、特に顕著となる。軸の長さが比較的短いことは、捩
れ振動に対する固有振動数が比較的高い、リジッドな
（剛性な）軸装置となる。調整ホイールを軸装置の前端
に接続することにより、これをある程度補償することは
可能であるが、特に、調整ホイールが能動的な液圧型
（捩れ振動ダンパー）であるとき、このことはコスト高
につながる。
ペラに直結的に接続されたかかるエンジンの場合、軸装
置の長さがプロペラから所望の距離にてエンジンの位置
に達するような設計の軸装置を提供することは難しいと
考えられる。この問題点は、エンジン室が船尾に配置さ
れて、比較的短い軸装置に対する空間のみを許容すると
き、特に顕著となる。軸の長さが比較的短いことは、捩
れ振動に対する固有振動数が比較的高い、リジッドな
（剛性な）軸装置となる。調整ホイールを軸装置の前端
に接続することにより、これをある程度補償することは
可能であるが、特に、調整ホイールが能動的な液圧型
（捩れ振動ダンパー）であるとき、このことはコスト高
につながる。
【０００４】本発明の目的は、振動に関して、軸装置の
長さを利用可能な空間に適応させるべく、より大きい自
由度を持つ軸装置を提供することである。
長さを利用可能な空間に適応させるべく、より大きい自
由度を持つ軸装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的に鑑みて、本発
明によるエンジンは、ＭＣＲがエンジンの最大連続定格
で、Ｃをエンジンのシリンダ数とするならば、ｍがＣ／
３≦ｍ≦Ｃ−２の範囲内の整数であるとき、プロペラを
備える軸装置が、１つのノードを有する捩れ振動モード
に対する固有振動数がＭＣＲ×ｍの８０％乃至１１０％
の範囲にあるような剛性を有することを特徴とする。
明によるエンジンは、ＭＣＲがエンジンの最大連続定格
で、Ｃをエンジンのシリンダ数とするならば、ｍがＣ／
３≦ｍ≦Ｃ−２の範囲内の整数であるとき、プロペラを
備える軸装置が、１つのノードを有する捩れ振動モード
に対する固有振動数がＭＣＲ×ｍの８０％乃至１１０％
の範囲にあるような剛性を有することを特徴とする。
【０００６】始動するエンジンが運転速度まで加速する
と、軸装置の固有振動数は主振動オーダ（Ｃｘエンジン
の回転数（ｒｐｍ）に等しい振動数を有する、いわゆる
主要な臨界的オーダ）により急速に抜かれる。軸装置の
固有振動数は、ＭＣＲにてＣ×速度（ｒｐｍ）よりも遥
かに低いことが好都合である。軸装置に能動的ダンパー
を強力に作動させるこれまで通りの必要性を誘発させる
ことなく、軸装置が剛性のままでいられるように、軸装
置の固有振動数を制御するために軸装置の剛性が利用さ
れる。
と、軸装置の固有振動数は主振動オーダ（Ｃｘエンジン
の回転数（ｒｐｍ）に等しい振動数を有する、いわゆる
主要な臨界的オーダ）により急速に抜かれる。軸装置の
固有振動数は、ＭＣＲにてＣ×速度（ｒｐｍ）よりも遥
かに低いことが好都合である。軸装置に能動的ダンパー
を強力に作動させるこれまで通りの必要性を誘発させる
ことなく、軸装置が剛性のままでいられるように、軸装
置の固有振動数を制御するために軸装置の剛性が利用さ
れる。
【０００７】１つの好ましい実施の形態において、エン
ジンのシリンダ数は７であり、ｍは４又は３である。こ
の組み合せは、中間軸を何ら使用することなく、プロペ
ラ軸に直結的に接続されたクランク軸のような、短い軸
装置と共に７つのシリンダ推進エンジンを使用すること
を許容する。
ジンのシリンダ数は７であり、ｍは４又は３である。こ
の組み合せは、中間軸を何ら使用することなく、プロペ
ラ軸に直結的に接続されたクランク軸のような、短い軸
装置と共に７つのシリンダ推進エンジンを使用すること
を許容する。
【０００８】主要な臨界的オーダ以外の振動オーダから
得られる捩れ振動を最小にすることが好都合であり、ま
た、このことは、軸装置上に取り付けられた能動的ダン
パーによって実現することもできるが、ｍが上述した整
数であるとき、本発明に従って、軸装置における少なく
とも第ｍオーダの調和捩れ振動が最小となるように、エ
ンジンの着火順序を決定することが特に好都合である。
着火順序を適応させることにより特定の状態において選
択された振動オーダを最小にするための計算方法は、例
えば、日本国特許公開第７−９１２７４号及びデンマー
ク国特許第１７１６８７号から公知である。最小化は、
能動ダンパーの寸法を小さくすることが可能であり、又
ダンパーをより簡単な型式に変更し又は完全に省略する
ことさえも可能であることを意味する。
得られる捩れ振動を最小にすることが好都合であり、ま
た、このことは、軸装置上に取り付けられた能動的ダン
パーによって実現することもできるが、ｍが上述した整
数であるとき、本発明に従って、軸装置における少なく
とも第ｍオーダの調和捩れ振動が最小となるように、エ
ンジンの着火順序を決定することが特に好都合である。
着火順序を適応させることにより特定の状態において選
択された振動オーダを最小にするための計算方法は、例
えば、日本国特許公開第７−９１２７４号及びデンマー
ク国特許第１７１６８７号から公知である。最小化は、
能動ダンパーの寸法を小さくすることが可能であり、又
ダンパーをより簡単な型式に変更し又は完全に省略する
ことさえも可能であることを意味する。
【０００９】第ｍオーダ（第ｍ次）捩れ振動を最小にす
べく着火順序を適応させることにより、プロペラを備え
る軸装置は、１つのノードを有する捩れ振動モードの固
有振動数がＭＣＲ×ｍ値の９８％乃至１０２％の範囲に
あるような、剛性を有することができる。このように、
第ｍオーダの捩れ振動はＭＣＲにて共振するが、その他
の振動オーダがＭＣＲから可能な限り離れているという
顕著な利点が得られる一方にて、この振動オーダは最小
とされるため、かかる共振は許容可能である。
べく着火順序を適応させることにより、プロペラを備え
る軸装置は、１つのノードを有する捩れ振動モードの固
有振動数がＭＣＲ×ｍ値の９８％乃至１０２％の範囲に
あるような、剛性を有することができる。このように、
第ｍオーダの捩れ振動はＭＣＲにて共振するが、その他
の振動オーダがＭＣＲから可能な限り離れているという
顕著な利点が得られる一方にて、この振動オーダは最小
とされるため、かかる共振は許容可能である。
【００１０】１つの実施の形態において、エンジンは７
つのシリンダを有しており、これらのシリンダの着火角
度は、シリンダ１については３５９．５°乃至０．５°
の範囲、シリンダ７については５１．０°乃至５２．０
°の範囲、シリンダ２については１０４．０°乃至１０
５．０°の範囲、シリンダ５については１５２．５°乃
至１５３．５°の範囲、シリンダ４については２０７．
５°乃至２０８．５°の範囲、シリンダ３については２
５５．２°乃至２５６．４°の範囲、及びシリンダ６に
ついては３０９．７°乃至３１０．７°の範囲にある。
これらのシリンダは、エンジンの非駆動端から数えて１
番目のシリンダに番号をＮｏ．１として番号が付してあ
る。この着火順序の場合、第４オーダの捩れ振動は極め
て顕著に最小とされ、このため、軸装置の固有振動数を
４で割った値がＭＣＲに等しくなり、第４オーダの捩れ
振動の共振点にてエンジンは連続的に作動する。
つのシリンダを有しており、これらのシリンダの着火角
度は、シリンダ１については３５９．５°乃至０．５°
の範囲、シリンダ７については５１．０°乃至５２．０
°の範囲、シリンダ２については１０４．０°乃至１０
５．０°の範囲、シリンダ５については１５２．５°乃
至１５３．５°の範囲、シリンダ４については２０７．
５°乃至２０８．５°の範囲、シリンダ３については２
５５．２°乃至２５６．４°の範囲、及びシリンダ６に
ついては３０９．７°乃至３１０．７°の範囲にある。
これらのシリンダは、エンジンの非駆動端から数えて１
番目のシリンダに番号をＮｏ．１として番号が付してあ
る。この着火順序の場合、第４オーダの捩れ振動は極め
て顕著に最小とされ、このため、軸装置の固有振動数を
４で割った値がＭＣＲに等しくなり、第４オーダの捩れ
振動の共振点にてエンジンは連続的に作動する。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明のエンジンの実施の
形態に関して、極く概略図的な図面を参照しつつ、以下
により詳細に説明する。
形態に関して、極く概略図的な図面を参照しつつ、以下
により詳細に説明する。
【００１２】図１には、例えば、油及びガスの両者又は
その何れか一方を燃料として使用することのできるディ
ーゼル型の大口径の大形低速クロスヘッドエンジン１が
図示されている。かかるエンジンの構造は周知であり、
例えば、少なくとも５つのシリンダを有する、当該出願
人のＭＣ型とすることができる。シリンダの口径は、例
えば、２４乃至１００ｃｍの範囲とし、シリンダ当たり
の出力は、３００乃至６０００ｋＷ以上の範囲とするこ
とができる。このエンジンは、典型的に、インラインエ
ンジンであるが、二重インラインエンジン又はＶエンジ
ンとすることもできる。エンジンの軸装置は、プロペラ
４を備えたプロペラ軸３と接続されるクランク軸２、プ
ロペラ軸に対して直結的に又は少なくとも１つの中間軸
５を介して随意に接続することのできるクランク軸２を
備えている。所望であるならば、クランク軸とプロペラ
軸との間に継手を更に介在させることができる。プロペ
ラが可変ピッチのＣＣＰ型であるならば、クランク軸と
プロペラ軸との間に油分配装置の軸６を設けることがで
き、この軸６を通じて、液圧流体をプロペラに又はプロ
ペラから運び、そのプロペラのピッチを設定することが
できる。
その何れか一方を燃料として使用することのできるディ
ーゼル型の大口径の大形低速クロスヘッドエンジン１が
図示されている。かかるエンジンの構造は周知であり、
例えば、少なくとも５つのシリンダを有する、当該出願
人のＭＣ型とすることができる。シリンダの口径は、例
えば、２４乃至１００ｃｍの範囲とし、シリンダ当たり
の出力は、３００乃至６０００ｋＷ以上の範囲とするこ
とができる。このエンジンは、典型的に、インラインエ
ンジンであるが、二重インラインエンジン又はＶエンジ
ンとすることもできる。エンジンの軸装置は、プロペラ
４を備えたプロペラ軸３と接続されるクランク軸２、プ
ロペラ軸に対して直結的に又は少なくとも１つの中間軸
５を介して随意に接続することのできるクランク軸２を
備えている。所望であるならば、クランク軸とプロペラ
軸との間に継手を更に介在させることができる。プロペ
ラが可変ピッチのＣＣＰ型であるならば、クランク軸と
プロペラ軸との間に油分配装置の軸６を設けることがで
き、この軸６を通じて、液圧流体をプロペラに又はプロ
ペラから運び、そのプロペラのピッチを設定することが
できる。
【００１３】図２には、剛性の（リジッドな）軸装置を
有するエンジンにおける第一オーダの捩れ振動モードが
図示されている。アラビア数字１乃至７は、エンジンの
シリンダの位置を示し、Ｐは、プロペラ４の位置を示
す。描いた曲線ｄは、振動モードにて生ずる相対捩れ回
転、すなわち、当該軸方向位置における実際の回転数を
軸の最大の捩れ回転数で割った値を示す。曲線ｄと水平
軸線との間の交点ｋは、捩れ振動に対するノードの位置
を示す。曲線ｄは、一つの特定の実施の形態にのみ適用
され、軸装置の設計は、曲線の軌跡及びｋの位置に影響
を及ぼすことは明らかである。
有するエンジンにおける第一オーダの捩れ振動モードが
図示されている。アラビア数字１乃至７は、エンジンの
シリンダの位置を示し、Ｐは、プロペラ４の位置を示
す。描いた曲線ｄは、振動モードにて生ずる相対捩れ回
転、すなわち、当該軸方向位置における実際の回転数を
軸の最大の捩れ回転数で割った値を示す。曲線ｄと水平
軸線との間の交点ｋは、捩れ振動に対するノードの位置
を示す。曲線ｄは、一つの特定の実施の形態にのみ適用
され、軸装置の設計は、曲線の軌跡及びｋの位置に影響
を及ぼすことは明らかである。
【００１４】図３には、７つのシリンダを有し、ＭＣＲ
が１４５ｒｐｍのエンジンの一例が図示されている。プ
ロペラは、一定のピッチを有するＦＰ型である。軸装置
は、また、ｎ＝５８０ｃｐｍの１つのノードを有する捩
れ振動モードに対する固有振動数を備えている（図
２）。１つのノードを有する捩れ振動モードに対する振
動の寄与成分は、個々のシリンダから経時的に変化する
トルクの寄与成分から成っている。周知の方法にて、こ
れらの振動寄与成分は、調和成分に分解することがで
き、その各オーダに対して１つの共振点がある、すなわ
ち、振動オーダが軸装置の固有振動数と共振するときの
速度（ｒｐｍ）が存在する。種々の調和振動オーダの共
振点は、ｎが現在のオーダであるとき、５８０／ｎにて
規定された速度（ｒｐｍｓ）の位置にある。エンジンは
７つのシリンダを有するから、主要な臨界的振動オーダ
は、第７オーダであり、その共振点は、８２．９ｒｐｍ
の位置にある一方、第４振動オーダに対する共振点はＭ
ＣＲに対応する１４５ｒｐｍの位置にある。例えば、よ
り大きい直径又はより短い長さのであるように軸を設計
とすることにより、軸装置をより剛性に形成するなら
ば、固有振動数はより高くなり、このことは、共振点を
図３の右方向に向けて移動させることになる。これに対
応して、例えば、より高強度の軸材料を使用し且つより
小さい直径の軸の設計とすること等により、軸装置をよ
り可撓性に形成し、これにより、軸装置の固有振動数を
より低くすることが可能であり、このことは、共振点を
図３の左方向に向けて更に移動させることになる。
が１４５ｒｐｍのエンジンの一例が図示されている。プ
ロペラは、一定のピッチを有するＦＰ型である。軸装置
は、また、ｎ＝５８０ｃｐｍの１つのノードを有する捩
れ振動モードに対する固有振動数を備えている（図
２）。１つのノードを有する捩れ振動モードに対する振
動の寄与成分は、個々のシリンダから経時的に変化する
トルクの寄与成分から成っている。周知の方法にて、こ
れらの振動寄与成分は、調和成分に分解することがで
き、その各オーダに対して１つの共振点がある、すなわ
ち、振動オーダが軸装置の固有振動数と共振するときの
速度（ｒｐｍ）が存在する。種々の調和振動オーダの共
振点は、ｎが現在のオーダであるとき、５８０／ｎにて
規定された速度（ｒｐｍｓ）の位置にある。エンジンは
７つのシリンダを有するから、主要な臨界的振動オーダ
は、第７オーダであり、その共振点は、８２．９ｒｐｍ
の位置にある一方、第４振動オーダに対する共振点はＭ
ＣＲに対応する１４５ｒｐｍの位置にある。例えば、よ
り大きい直径又はより短い長さのであるように軸を設計
とすることにより、軸装置をより剛性に形成するなら
ば、固有振動数はより高くなり、このことは、共振点を
図３の右方向に向けて移動させることになる。これに対
応して、例えば、より高強度の軸材料を使用し且つより
小さい直径の軸の設計とすること等により、軸装置をよ
り可撓性に形成し、これにより、軸装置の固有振動数を
より低くすることが可能であり、このことは、共振点を
図３の左方向に向けて更に移動させることになる。
【００１５】また、図３は、０．８×ＭＣＲよりは大き
く且つ１．１×ＭＣＲよりは小さい間隔ｒ、及び０．９
８×ＭＣＲよりは大きく且つ１．０２×ＭＣＲよりは小
さい間隔Ｒの双方に第４オーダの捩れ振動が位置するこ
とを示す。このように、軸装置の固有振動数はＭＣＲ×
４の８０％乃至１１０％の範囲、及びＭＣＲ×４の９８
％乃至１０２％の範囲の双方に位置している。
く且つ１．１×ＭＣＲよりは小さい間隔ｒ、及び０．９
８×ＭＣＲよりは大きく且つ１．０２×ＭＣＲよりは小
さい間隔Ｒの双方に第４オーダの捩れ振動が位置するこ
とを示す。このように、軸装置の固有振動数はＭＣＲ×
４の８０％乃至１１０％の範囲、及びＭＣＲ×４の９８
％乃至１０２％の範囲の双方に位置している。
【００１６】エンジンの着火順序を決定しようとすると
き、シリンダのデータは既知で、これに基づいて、その
計算のために選択した幾つかの境界条件を基礎として最
適な着火順序を計算する。ＭＣＲが第４オーダの捩れ振
動に対する共振点に位置する剛性の軸装置を備える上記
エンジンの例に基づいて、これらの第４オーダの捩れ振
動の最小化を境界条件として選択することができる。上
記の日本国特許公開公報の計算方法及びＭＡＮ Ｂ＆Ｗ
ディーゼルＡ／Ｓからのグトリシ（ＧＴＯＲＳＩ）のよ
うな、プロペラの軸装置における捩れ振動計算のための
標準的なソフトウェアの両者又はその何れか一方を使用
することができる。図４には、第４オーダの捩れ寄与成
分が完全に無視できる程度まで最適化された７シリンダ
エンジン用の着火順序が図示されている。着火角度は、
シリンダ１について０°、シリンダ７について５１．５
°、シリンダ２について１０４．５°、シリンダ５につ
いて１５３．０°、シリンダ４について２０８．０°、
シリンダ３について２５５．９°、及びシリンダ６につ
いて３１０．０°である。この着火順序に対して、図５
には、捩れ応力から得られる応力レベルが図示されてお
り、この応力レベルは８３ｒｐｍの速度付近のとき、す
なわち、主要な臨界的な第７オーダの捩り振動の共振点
で高い一方、第４、第５及び第６オーダの捩れ振動から
は認識可能な寄与成分は何ら存在しないことが分かる。
１６０ｒｐｍ以上の速度のとき、曲線は、第３オーダの
捩れ振動オーダからの十分な寄与成分に対応する上昇曲
線を示すが、これらの寄与成分は、エンジンの速度が１
６０ｒｐｍを越えることはないため、エンジンの作動に
とって何ら重要ではない。８３ｒｐｍ付近にて応力が顕
著なことに関して、８３ｒｐｍ付近の速度範囲における
連続的作動は不可能であるが、始動時、エンジンは、連
続的作動が可能である、より高速度までその範囲を通じ
て加速し得るようにエンジンの制御装置を設計すること
は周知のことである。
き、シリンダのデータは既知で、これに基づいて、その
計算のために選択した幾つかの境界条件を基礎として最
適な着火順序を計算する。ＭＣＲが第４オーダの捩れ振
動に対する共振点に位置する剛性の軸装置を備える上記
エンジンの例に基づいて、これらの第４オーダの捩れ振
動の最小化を境界条件として選択することができる。上
記の日本国特許公開公報の計算方法及びＭＡＮ Ｂ＆Ｗ
ディーゼルＡ／Ｓからのグトリシ（ＧＴＯＲＳＩ）のよ
うな、プロペラの軸装置における捩れ振動計算のための
標準的なソフトウェアの両者又はその何れか一方を使用
することができる。図４には、第４オーダの捩れ寄与成
分が完全に無視できる程度まで最適化された７シリンダ
エンジン用の着火順序が図示されている。着火角度は、
シリンダ１について０°、シリンダ７について５１．５
°、シリンダ２について１０４．５°、シリンダ５につ
いて１５３．０°、シリンダ４について２０８．０°、
シリンダ３について２５５．９°、及びシリンダ６につ
いて３１０．０°である。この着火順序に対して、図５
には、捩れ応力から得られる応力レベルが図示されてお
り、この応力レベルは８３ｒｐｍの速度付近のとき、す
なわち、主要な臨界的な第７オーダの捩り振動の共振点
で高い一方、第４、第５及び第６オーダの捩れ振動から
は認識可能な寄与成分は何ら存在しないことが分かる。
１６０ｒｐｍ以上の速度のとき、曲線は、第３オーダの
捩れ振動オーダからの十分な寄与成分に対応する上昇曲
線を示すが、これらの寄与成分は、エンジンの速度が１
６０ｒｐｍを越えることはないため、エンジンの作動に
とって何ら重要ではない。８３ｒｐｍ付近にて応力が顕
著なことに関して、８３ｒｐｍ付近の速度範囲における
連続的作動は不可能であるが、始動時、エンジンは、連
続的作動が可能である、より高速度までその範囲を通じ
て加速し得るようにエンジンの制御装置を設計すること
は周知のことである。
【００１７】図６に図示したエンジン１は、７つのシリ
ンダ（Ｃ＝７）を有し、クランク軸の前端にて、エンジ
ンには、受動型の調整ホイール７が設けられている。こ
のエンジンは、３５０ｍｍのボアを有し、ＭＣＲが１７
０ｒｐｍで且つ全プロペラピッチのときのエンジンの出
力は４３００ｋＷである。エンジンのクランク軸は、船
尾端にて調整ホイール８を保持し、また、中間軸５、油
分配装置の軸６及びプロペラ軸３を介して、ＣＣＰプロ
ペラ４に接続されている。中実な中間軸は、長さ０．５
ｍ、外径３３０ｍｍ、捩れ撓み５．１ｎｒａｄ／Ｎｍで
ある。中空の油分配装置の軸は、長さ１．３ｍ、外径３
８０ｍｍ、内径１２０ｍｍ、捩れ撓み７．８ｎｒａｄ／
Ｎｍである。中空のプロペラ軸は、長さ４．５ｍ、外径
３５０ｍｍ、内径１２０ｍｍ、捩れ撓み３７．７ｎｒａ
ｄ／Ｎｍである。軸装置の捩れ振動に対する固有振動数
は６８４ｃｐｍである。プロペラ軸の長さは、主とし
て、船尾管よりも長くなければならないという必要条件
によって決まる。
ンダ（Ｃ＝７）を有し、クランク軸の前端にて、エンジ
ンには、受動型の調整ホイール７が設けられている。こ
のエンジンは、３５０ｍｍのボアを有し、ＭＣＲが１７
０ｒｐｍで且つ全プロペラピッチのときのエンジンの出
力は４３００ｋＷである。エンジンのクランク軸は、船
尾端にて調整ホイール８を保持し、また、中間軸５、油
分配装置の軸６及びプロペラ軸３を介して、ＣＣＰプロ
ペラ４に接続されている。中実な中間軸は、長さ０．５
ｍ、外径３３０ｍｍ、捩れ撓み５．１ｎｒａｄ／Ｎｍで
ある。中空の油分配装置の軸は、長さ１．３ｍ、外径３
８０ｍｍ、内径１２０ｍｍ、捩れ撓み７．８ｎｒａｄ／
Ｎｍである。中空のプロペラ軸は、長さ４．５ｍ、外径
３５０ｍｍ、内径１２０ｍｍ、捩れ撓み３７．７ｎｒａ
ｄ／Ｎｍである。軸装置の捩れ振動に対する固有振動数
は６８４ｃｐｍである。プロペラ軸の長さは、主とし
て、船尾管よりも長くなければならないという必要条件
によって決まる。
【００１８】エンジンの着火順序は、シリンダ１につい
て０°、シリンダ７について５１．５°、シリンダ２に
ついて１０４．５°、シリンダ５について１５３．０
°、シリンダ４について２０８．０°、シリンダ３につ
いて２５５．５°、及びシリンダ６について３１０．０
°である。この着火順序の場合、捩れ応力に起因する応
力レベルは、ＭＣＲ付近にて小さい応力を有する、図５
に示したものと同様に、対応する好都合の曲線を有す
る。
て０°、シリンダ７について５１．５°、シリンダ２に
ついて１０４．５°、シリンダ５について１５３．０
°、シリンダ４について２０８．０°、シリンダ３につ
いて２５５．５°、及びシリンダ６について３１０．０
°である。この着火順序の場合、捩れ応力に起因する応
力レベルは、ＭＣＲ付近にて小さい応力を有する、図５
に示したものと同様に、対応する好都合の曲線を有す
る。
【００１９】これに対応して、本発明は、極めて短い軸
装置が望まれる、５、６、８、９、１０又は１１のシリ
ンダのような他のシリンダ数のエンジンに適用可能であ
る。軸装置における顕著な捩れ振動を生じることなく、
船舶にてより船尾にプロペラに直結的に接続された推進
エンジンを配置することができるようにするため、これ
に対応して、プロペラを有する軸装置は、本発明に従っ
て、ｍがＣ／３乃至Ｃ−２の範囲における整数、Ｃがエ
ンジン内のシリンダ数であるとき、１ノードの捩れ振動
に対する固有振動数が全エンジン負荷時におけるｒｐｍ
のｍ倍の値の８０乃至１１０％の範囲にあるような剛性
を有するようにする。
装置が望まれる、５、６、８、９、１０又は１１のシリ
ンダのような他のシリンダ数のエンジンに適用可能であ
る。軸装置における顕著な捩れ振動を生じることなく、
船舶にてより船尾にプロペラに直結的に接続された推進
エンジンを配置することができるようにするため、これ
に対応して、プロペラを有する軸装置は、本発明に従っ
て、ｍがＣ／３乃至Ｃ−２の範囲における整数、Ｃがエ
ンジン内のシリンダ数であるとき、１ノードの捩れ振動
に対する固有振動数が全エンジン負荷時におけるｒｐｍ
のｍ倍の値の８０乃至１１０％の範囲にあるような剛性
を有するようにする。
【図１】本発明によるクロスヘッドエンジンの図であ
る。
る。
【図２】１つのノードを有する捩れ振動モードの線図で
ある。
ある。
【図３】７シリンダエンジンのＭＣＲに対する捩れ振動
の共振点の位置の一例を示す線図である。
の共振点の位置の一例を示す線図である。
【図４】図３のエンジンの着火順序の一例を示す線図で
ある。
ある。
【図５】図３のエンジンの軸装置における捩れ振動の線
図である。
図である。
【図６】本発明によるエンジンの別の実施の形態の図で
ある。
ある。
１ ２行程クロスヘッドエンジン ２ クランク軸 ３ プロペラ軸 ４ ＣＣＰプロペラ ５ 中間軸 ６ 軸 ７ 調整ホイール ８ 調整ホイール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594140904 Ｃｅｎｔｅｒ Ｓｙｄ，161 Ｓｔａｍｈ ｏｌｍｅｎ，ＤＫ−2650 ＨＶＩＤＯＶＲ Ｅ，Ｄｅｎｍａｒｋ
Claims (5)
- 【請求項１】 船舶内に少なくとも１つのクランク軸
（２）とプロペラ軸を備える軸装置を装備した２行程ク
ロスヘッドエンジン（１）であって、多数のシリンダ
（Ｃ）と最大連続定格（ＭＣＲ）とを有し、エンジンの
軸装置が１つのノードを有する捩れ振動に対する固有振
動数を有する、２行程クロスヘッドエンジンにおいて、
ＭＣＲがエンジンの最大連続定格であり、Ｃをエンジン
のシリンダ数とするならば、ｍがＣ／３≦ｍ≦Ｃ−２の
範囲内の整数であるとき、プロペラ（４）を備える軸装
置が、１つのノードを有する捩れ振動モードに対する固
有振動数がＭＣＲ×ｍの８０％乃至１１０％の範囲にあ
るような剛性を有することを特徴とする、２行程クロス
ヘッドエンジン。 - 【請求項２】 請求項１に記載の２行程クロスヘッドエ
ンジンにおいて、エンジンのシリンダ（Ｃ）数が７であ
り、ｍが４又は３であることを特徴とする、２行程クロ
スヘッドエンジン。 - 【請求項３】 請求項１に記載の２行程クロスヘッドエ
ンジンおいて、ｍが前記整数であるとき、軸装置におけ
る少なくとも第ｍオーダの調和捩れ振動が最小となるよ
うに、エンジンの着火順序が決定されることを特徴とす
る、２行程クロスヘッドエンジン。 - 【請求項４】 請求項３に記載の２行程クロスヘッドエ
ンジンおいて、プロペラ（４）を備える軸装置が、１つ
のノードを有する捩れ振動モードの固有振動数がＭＣＲ
×ｍの値の９８％乃至１０２％の範囲にあるような剛性
を有することを特徴とする、２行程クロスヘッドエンジ
ン。 - 【請求項５】 請求項２乃至４の何れか１つによる２行
程クロスヘッドエンジンにおいて、エンジン（１）が７
つのシリンダを有し、これらのシリンダの着火角度は、
シリンダ１について３５９．５°乃至０．５°の範囲、
シリンダ７について５１．０°乃至５２．０°の範囲、
シリンダ２について１０４．０°乃至１０５．０°の範
囲、シリンダ５について１５２．５°乃至１５３．５°
の範囲、シリンダ４について２０７．５°乃至２０８．
５°の範囲、シリンダ３について２５５．２°乃至２５
６．４°の範囲、及びシリンダ６について３０９．７°
乃至３１０．７°の範囲にあり、該シリンダは、エンジ
ンの非駆動端から数えて番号をＮｏ．１として番号が付
されることを特徴とする、２行程クロスヘッドエンジ
ン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK199901634 | 1999-11-12 | ||
| DK199901634A DK199901634A (da) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | Totakts krydshovedmotor med et akselsystem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001208038A true JP2001208038A (ja) | 2001-08-03 |
| JP3581647B2 JP3581647B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=8106743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000344003A Expired - Lifetime JP3581647B2 (ja) | 1999-11-12 | 2000-11-10 | ２行程クロスヘッドエンジン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3581647B2 (ja) |
| KR (1) | KR100427571B1 (ja) |
| CN (1) | CN1158452C (ja) |
| DK (1) | DK199901634A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020003964A1 (ja) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション | 舶用内燃機関 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100511606B1 (ko) * | 2001-02-15 | 2005-08-31 | 엠에이엔 비앤드떠블유 디젤 에이/에스 | 샤프트 시스템을 구비한 7-기통 2-행정 크로스헤드 엔진 |
| CN100460648C (zh) * | 2005-11-17 | 2009-02-11 | 曼B与W狄赛尔公司 | 减少十字头式二冲程内燃机传动轴系统中过大扭转振动的方法 |
| CN108408015A (zh) * | 2017-02-10 | 2018-08-17 | 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 | 船舶的动力系统及船舶 |
-
1999
- 1999-11-12 DK DK199901634A patent/DK199901634A/da not_active Application Discontinuation
-
2000
- 2000-11-03 KR KR10-2000-0065137A patent/KR100427571B1/ko active IP Right Grant
- 2000-11-10 CN CNB001337904A patent/CN1158452C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-10 JP JP2000344003A patent/JP3581647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020003964A1 (ja) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション | 舶用内燃機関 |
| JP2020002795A (ja) * | 2018-06-25 | 2020-01-09 | 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション | 舶用内燃機関 |
| JP7131983B2 (ja) | 2018-06-25 | 2022-09-06 | 株式会社ジャパンエンジンコーポレーション | 舶用内燃機関 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1158452C (zh) | 2004-07-21 |
| CN1296120A (zh) | 2001-05-23 |
| JP3581647B2 (ja) | 2004-10-27 |
| DK199901634A (da) | 2000-10-23 |
| KR100427571B1 (ko) | 2004-04-30 |
| KR20010051427A (ko) | 2001-06-25 |
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