JP2015125287A

JP2015125287A - 商用船舶用の騒音低減機構、商用船舶、及び、商用船舶用の騒音低減方法

Info

Publication number: JP2015125287A
Application number: JP2013269804A
Authority: JP
Inventors: 雄司堂上; Yuji Dogami
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06

Abstract

【課題】機関室壁若しくは上甲板を加振する制御用アクチュエータにより、上甲板上の居住区若しくは上甲板より上方に設けられた居住区の静粛化の対象区画内の騒音の低減を図ることができる商用船舶用の騒音低減機構、商用船舶、及び、商用船舶用の騒音低減方法を提供する。【解決手段】商用船舶１の機関室１０内の振動源及び騒音源から居住区２２へ振動及び騒音の固体伝播を減少する騒音低減機構３０において、機関室１０を囲う機関室壁１２の壁面の振動をアクティブ遮音制御するアクチュエータ３１を、機関室壁１２の上甲板２と接続する接続部位Ｐ１の下側部位Ｐａ、又は接続部位Ｐ１の下側の近傍部位Ｐｂ、又は上甲板２の下面の部位Ｐｃに設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、機関室の隔壁若しくは上甲板を加振する制御用アクチュエータにより、上甲板上の居住区若しくは上甲板より上方に設けられた居住区の室内騒音を低減する商用船舶用の騒音低減機構、商用船舶、及び、商用船舶用の騒音低減方法に関する。

一般の貨物船や旅客船等の商用船舶では、船体の後方に機関室が設けられ、機関室の上方の上甲板より上に、貨物船では機関室の上の上部構造物に居住区や船橋が配置され、旅客船では客室や船員の居住区が配置されている。

これらの商用船舶においては、図４に示すように、機関室１０からの振動と騒音が、空気伝播と固体伝播とにより、居住区２２に伝播されて、居住区２２の騒音レベルを低くすることが難しいという問題がある。この空気伝播では、機関室１０内の振動及び騒音が機関室１０と居住区２２との間を仕切る壁面（床面）を通るダクト等を通して、船内空気により居住区２２に伝播し、居住区２２の騒音となっている。また、固体伝播では、機関室１０内に配置した主機関３等から発生した振動が隔壁１２などの船舶１Ａの構造部材を通して居住区２２に伝播し、居住区２２の壁面が振動して音を放射し、騒音となっている。

この騒音対策のために、スピーカを用いて音場制御するものがあり、例えば、主機関から発生した騒音を検出する第１検出センサと、船室内で発生する騒音を検出する第２検出センサと、船室側に設置された付加音発生用スピーカと、第１検出センサ及び第２検出センサで検出された信号を入力するとともに、これら入力された両信号に基づき、船室側での騒音を打ち消すような付加音を付加音発生用スピーカから発生させる付加音制御装置とから構成された船舶における消音装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、波動制御法において、パワフロー制御法を用いて、薄肉周辺単純支持平板を対象として、制御用アクチュエータを駆動することにより、平板内の振動インテンシティ（単位時間に構造物の単位断面積当たりを伝わる振動エネルギとして定義される）を抑制して、想定領域内へのエネルギの流入を遮断することで領域内に静粛化をもたらす平板振動の局所静粛化の研究がなされている（例えば、非特許文献１参照）。

また、三次元閉空間場に対する一次元波動制御法における反射波吸収制御と透過波除去制御に関する研究がなされ、透過波除去制御を講じることで、空間内のある領域において無騒音状態を生成できることが示されている（例えば、非特許文献２参照）。

また、入射した音波によって壁面が強制加振され振動し、その振動から透過側に音が放射される音響透過をポイントアクチュエータを用いて特定点に加振力を与えて壁面の振動をコントロールして壁面を透過する音を低減する際の、適切な制御効果を得るためのポイントアクチュエータの配置法が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。

更に、入射音が遮音板に印加した時に発生する振動を、圧電材料と制御回路間で発生する制御力で抑制することで、騒音制御パネルの透過音を低減する方法で、内装透過音を制御する音場境界制御を新幹線車両のデッキ部に適用し、有効性を確認できたことが示されている（例えば、非特許文献４参照）。

特開平８−２０７８９７号公報

「薄肉平板におけるパワフロー制御に関する研究（振動インテンシティ抑制法による局所静粛領域の生成）」：板野彰秀、田中信雄：日本機械学会論文集（Ｃ編）：７１巻７０６号（２００５−６）：論文Ｎｏ．０４−０９３３「波動制御理論を基調とした直方体閉空間場における静粛化制御に関する研究」：岩本宏之、田中信雄、眞田明：日本機械学会論文集（Ｃ編）：７５巻７５０号（２００９−２）：論文Ｎｏ．０８−０６５１「アクティブ遮音制御におけるアクチュエータ配置法」：眞田明、東山孝治、田中信雄：日本機械学会論文集（Ｃ編）：７５巻７５８号（２００９−１０）：論文Ｎｏ．０９−０４６９「鉄道車両の内装透過音制御システムの開発（第３報、新幹線車両デッキ部騒音における制御効果の検証）」：山本克也、田中信雄、朝比奈峰之：日本機械学会論文集（Ｃ編）：７５巻７５９号（２００９−１１）：論文Ｎｏ．０９−０３１２

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、機関室壁若しくは上甲板を加振する制御用アクチュエータにより、上甲板上の居住区、若しくは、上甲板より上方に設けられた居住区の静粛化の対象区画内の騒音の低減を図ることができる商用船舶用の騒音低減機構、商用船舶、及び、商用船舶用の騒音低減方法を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明の商用船舶用の騒音低減機構は、商用船舶の機関室内の振動源及び騒音源から居住区へ振動及び騒音の伝播を減少する騒音低減機構において、前記機関室を囲う機関室壁の壁面の振動をアクティブ遮音制御するアクチュエータを、前記機関室壁の上甲板と接続する接続部位の下側部位、又は、前記接続部位の下側の近傍部位、又は、前記上甲板の下面の部位に設けて構成される。

この構成によれば、波動制御法におけるパワフロー制御法の透過波除去制御等を用いて、機関室壁を固体伝播する振動に対して、アクチュエータでその振動を制御する加振力を与えて、上甲板より上の静粛化の対象区画への振動エネルギの流入を遮断することができるので、これにより、機関室壁から上甲板上の上部構造物への振動インテンシティ（単位時間に構造物の単位断面積当たりを伝わる振動エネルギ）を抑制して、対象区画を静粛化することができる。

つまり、アクティブ遮音制御を商用船舶に応用するにあたり、船舶で特有の問題となる構造部材を通して伝播する固体伝播に焦点を当ててアクティブ遮音制御をする。

上記の商用船舶用の騒音低減機構において、前記アクチュエータを設ける部位を機関室の上方の四方の部位にして構成する。この場合は、上部構造物への固体伝播経路となる機関室壁で囲まれた機関室の上方の四方の振動の固体伝播を低減できるので、少ない数のアクチュエータで効率的に上部構造物への振動の固体伝播を低減できる。

上記の商用船舶用の騒音低減機構において、前記アクチュエータを収容し、かつ、前記アクチュエータの駆動により発生する騒音を遮断する遮音囲いを設けると、この構成により、アクチュエータにより加振力を与えて壁面の振動をコントロールして壁面を透過する音を低減する透過波除去制御を行った場合に、機関室側への騒音が発生する可能性があるが、この遮音囲いにより、アクティブ遮音制御で発生する機関室側への騒音が機関室内へ伝搬されることを防止することができ、アクティブ遮音制御による機関室内における騒音の増加を防止できる。

上記の商用船舶用の騒音低減機構において、前記アクチュエータのアクティブ遮音制御により静粛化する対象区画が、上面視で、前記機関室壁で囲まれる範囲の中の一部の範囲であり、かつ、前記上甲板より上の区画であるように構成すると、この構成により、静粛化する対象区画を小さく設定することにより、アクティブ遮音制御を比較的単純化でき、少ないアクチュエータの個数、及び、小さい加振力で、静粛化する対象区画の騒音レベルを効率よく小さくすることができる。

上記の商用船舶用の騒音低減機構において、前記機関室から延びる煙道のあるエンジンケーシングと前記居住区との間を仕切る一部または全部の壁面に、該壁面の振動をアクティブ遮音制御する煙道用アクチュエータを設けて構成すると、この構成により、煙道と居住区を仕切る壁面からの振動伝播も減少することができるので、機関室から上甲板上の上部構造物への振動インテンシティをより抑制して、対象区画をより静粛化することができる。

上記の目的を達成するための本発明の商用船舶は、上記の構成の商用船舶用の騒音低減機構を備えて構成される。この構成によれば、上記の商用船舶用の騒音低減機構で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

そして、上記の目的を達成するための本発明の商用船舶用の騒音低減方法は、商用船舶の機関室内の振動源及び騒音源から居住区へ振動及び騒音の伝播を減少する騒音低減機構において、前記機関室を囲う機関室壁の壁面の振動をアクティブ遮音制御するアクチュエータを、前記機関室壁の上甲板と接続する接続部位の下側部位、又は、前記接続部位の下側の近傍部位、又は、前記上甲板の下面の部位に設け、前記アクチュエータをアクティブ遮音制御することにより、前記機関室壁を通して前記上甲板より上側の居住区に伝播する固体伝播を制御して、前記居住区の一部又は全部を静粛化することを特徴とする方法である。

この方法によれば、波動制御法におけるパワフロー制御法の透過波除去制御等を用いて、機関室壁を固体伝播する振動に対して、その振動を制御する加振力をアクチュエータで機関室壁に与えて、上甲板より上の静粛化の対象区画への振動エネルギの流入を遮断することにより、機関室壁から上甲板上の上部構造物への振動インテンシティを抑制して、対象区画を静粛化することができる。

本発明に係る、商用船舶用の騒音低減機構、商用船舶、及び、商用船舶用の騒音低減方法によれば、機関室壁若しくは上甲板を加振する制御用アクチュエータにより、上甲板上の居住区若しくは上甲板より上方に設けられた居住区の静粛化の対象区画内の騒音を低減できる。

本発明の実施の形態の商用船舶用の騒音低減機構におけるアクチュエータの配置を示す、機関室の模式的な側面断面図である。本発明の実施の形態の商用船舶用の騒音低減機構におけるアクチュエータの配置を示す、上甲板より下方の機関室の模式的な平面図である。本発明の実施の形態の商用船舶用の騒音低減機構におけるアクチュエータの配置と静粛化の対象区画を示す、機関室上の上甲板より上方の模式的な平面図である。従来技術における商用船舶用の騒音の伝播経路を説明するための機関室の模式的な側面断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態の商用船舶用の騒音低減機構、商用船舶、及び、商用船舶用の騒音低減方法について、図面を参照しながら説明する。

図１〜図３に示すように、本発明の実施の形態の商用船舶用の騒音低減機構（以下、騒音低減機構）３０を備えて構成される商用船舶１は、主機関（Ｍ／Ｅ）３、ディーゼル発電機（Ｄ／Ｇ）４、ポンプ５等を機関室１０内に備えている。この機関室１０は、下部は二重底の底面１１で、周囲は機関室壁１２で、上部は上甲板２で囲まれている。

また、図１に示すように、機関室１０の上方の上甲板２より上には上部構造物２０が設けられている。この上部構造物２０の上部には船橋２１が設けられ、この船橋２１の下には船員が居住する居住区２２が設けられている。また、機関室１０の主機関３で発生する排気ガスを大気中に放出するための煙道１３が設けられ、この煙道１３と居住区２２との間に仕切り壁１４が設けられている。

この機関室１０内においては、主機関３の運転や主機関３の回転によって回転するプロペラ等の推進機器の回転、及び、ディーゼル発電機４やバラストポンプ５等の各種ポンプ装置等の補機類の回転等により、振動及び騒音が発生している。

これらの機関室１０内の振動源及び騒音源から居住区２２への振動及び騒音の固体伝播を減少するために、騒音低減機構３０として、機関室１０を囲う機関室壁１２の壁面の振動をアクティブ遮音制御するアクチュエータ３１を、機関室壁１２の上甲板２と接続する接続部位Ｐ１の下側部位Ｐａ、又は、接続部位Ｐ１の下側の近傍部位Ｐｂ、又は、上甲板２の下面の部位Ｐｃに設け、このアクチュエータ３１のアクティブ遮音制御により、機関室１０と居住区２２の境界となる上甲板２と煙道１３のあるエンジンケーシングの仕切り壁１４で制振する。

図１及び図２に示すように、このアクチュエータ３１は機関室１０の上方の四方に設けて構成する。つまり、アクチュエータ３１を設ける部位を機関室１０の上方の四方の部位にして構成する。これらのアクチュエータ３１を用いて、機関室壁１２の上甲板２と接続する接続部位Ｐ１の下側部位Ｐａの特定点、又は、この接続部位Ｐ１の下側の近傍部位Ｐｂの特定点、又は、上甲板２の下面の部位Ｐｃの特定点に加振力を与えて、機関室壁１２の壁面と上甲板２の壁面（床面）の振動、又は、上甲板２の壁面（床面）の振動をコントロールして、これらの壁面を透過する音を低減する。

これにより、上部構造物２０への固体伝播経路となる機関室壁１２で囲まれた機関室１０の上方の四方の振動の固体伝播を低減できるので、少ない数のアクチュエータ３１で効率的に上部構造物２０への振動及び騒音の固体伝播を低減できる。

また、機関室１０内だけでなく、更に、機関室１０から延びる煙道１３のあるエンジンケーシングと居住区２２との間を仕切る一部または全部の壁面１４に、この壁面１４の振動をアクティブ遮音制御する煙道用アクチュエータ３２を設けて構成すると、煙道１３と居住区２２を仕切る壁面１４からの振動伝播も減少することができ、機関室１０から上甲板２上の上部構造物２０への振動インテンシティをより抑制することができる。

更に、アクチュエータ３１と煙道用アクチュエータ３２を収容し、かつ、アクチュエータ３１と煙道用アクチュエータ３２の駆動により発生する騒音を遮断する遮音部材で囲んだ遮音囲い３３を設ける。この遮音囲い３３により、アクチュエータ３１により加振力を与えて壁面の振動をコントロールして壁面を透過する音を低減する透過波除去制御を行った場合に、機関室１０側への騒音が発生する可能性があるが、このアクティブ遮音制御で発生する騒音が機関室１０内へ伝播されることを防止する。これにより、アクティブ遮音制御による機関室１０内における騒音の増加を防止する。

つまり、アクティブ遮音制御専用の囲いを設置し、アクティブ遮音制御にあたって、制御用のアクチュエータ３１等から発生する騒音を考慮して、専用の囲いを設置することで、アクチュエータ３１を機関室１０から隔離し、居住区２２の騒音低減と機関室１０の防音効果を両立させる。

また、図３に示すように、アクチュエータ３１と煙道用アクチュエータ３２のアクティブ遮音制御により静粛化する対象区画２２ｔが、上面視で、機関室壁１２で囲まれる範囲の中の一部の範囲Ｒｔであり、かつ、上甲板２の上又は上甲板２より上方の区画であるように構成すると、この構成により、静粛化する対象区画２２ｔを小さくすることにより、アクティブ遮音制御を比較的単純化でき、少ないアクチュエータ３１の個数及び小さな加振力で、静粛化する対象区画２２ｔの騒音レベルを効率よく小さくすることができる。

この構成によれば、波動制御法におけるパワフロー制御法の透過波除去制御等を用いて、機関室壁１２を固体伝播する振動に対して、アクチュエータ３１でその振動を制御する加振力を与えて、上甲板２より上の静粛化の対象区画２２ｔへの振動エネルギの流入を遮断することにより、機関室壁１２から上甲板２上の上部構造物２０への振動インテンシティを抑制して、対象区画２２ｔ内を静粛化することができる。

なお、アクチュエータ３１の配置を限定させているため、比較的容易に静粛化できる範囲Ｒｔが限定されてしまう場合には、アクティブ遮音制御において、上方の四方の加振力のバランス等といったアクチュエータ３１の制御設定を、全体の静粛化よりも優先させて、特に静粛化したい対象区画（例えば、医務室等）２２ｔがある範囲Ｒｔの遮音に焦点を当てて調整することが好ましい。

なお、このアクチュエータ３１の加振力の制御には、機関室壁１２に取り付けた振動センサ（図示しない）で検知した振動を入力して、周知技術である、振動・騒音現象を固有モードの重複ではなく、波動伝播として捉える波動制御法における振動・音響パワーを制御するパワフロー制御法を用いる。特に、ある領域に伝播する波動を制御点において遮断することで、対象領域の振動・騒音レベルを極めて小さくすることができる透過波除去制御を採用することで、上部構造物２０への振動・騒音の伝播を減少することができる。

また、上記の商用船舶用の騒音低減機構３０を用いて実施される商用船舶用の騒音低減方法について説明する。この商用船舶用の騒音低減方法は、商用船舶１の機関室１０内の振動及び騒音源から居住区２２へ振動及び騒音の伝播を減少する騒音低減方法において、機関室１０を囲う機関室壁１２の壁面の振動をアクティブ遮音制御するアクチュエータ３１を、機関室壁１２の上甲板２と接続する接続部位Ｐ１の下側の部位Ｐａ、又は、接続部位Ｐ１の下側の近傍部位Ｐｂ、又は、上甲板２の下面の部位Ｐｃに設け、アクチュエータ３１をアクティブ遮音制御することにより、機関室壁１２を通して上甲板２より上側の居住区２２に伝播する固体伝播を制御して、居住区２２の一部又は全部、特に静粛化の対象区画２２ｔを静粛化する方法である。

上記の構成の商用船舶用の騒音低減機構３０、商用船舶１、及び、商用船舶用の騒音低減方法によれば、波動制御法におけるパワフロー制御法の透過波除去制御等を用いて、機関室壁１２を固体伝播する振動に対して、アクチュエータ３１でその振動を制御する加振力を与えて、上甲板２より上の静粛化の対象区画２２ｔへの振動エネルギの流入を遮断することにより、機関室壁１２から上甲板上２の上部構造物２０への振動インテンシティを抑制して、対象区画２２ｔ内を静粛化することができる。

つまり、機関室壁１２若しくは上甲板２を加振する制御用アクチュエータ３１により、上甲板２上の居住区２２若しくは上甲板２より上方に設けられた居住区２２の静粛化の対象区画２２ｔ内の騒音を低減できる。

本発明の、商用船舶用の騒音低減機構、商用船舶、及び、商用船舶用の騒音低減方法によれば、機関室壁若しくは上甲板を加振する制御用アクチュエータにより、上甲板上の居住区若しくは上甲板より上方に設けられた居住区の静粛化の対象区画内の騒音を低減できるので、多くの商用船舶に利用することができる。

１、１Ａ商用船舶
２上甲板
３主機関
１０機関室
１２機関室壁
１３煙道
１４煙道と居住区との仕切り壁
２０上部構造物
２１船橋
２２居住区
２２ｔ静粛化の対象区画
３０商用船舶用の騒音低減機構
３１制御用アクチュエータ
３２煙道用制御用アクチュエータ
３３遮音囲い

Claims

商用船舶の機関室内の振動源及び騒音源から居住区へ振動及び騒音の伝播を減少する騒音低減機構において、前記機関室を囲う機関室壁の壁面の振動をアクティブ遮音制御するアクチュエータを、前記機関室壁の上甲板と接続する接続部位の下側部位、又は、前記接続部位の下側の近傍部位、又は、前記上甲板の下面の部位に設けたことを特徴とする商用船舶用の騒音低減機構。
前記アクチュエータを設ける部位を機関室の上方で四方の部位にしたことを特徴とする請求項１に記載の商用船舶用の騒音低減機構。
前記アクチュエータを収容し、かつ、前記アクチュエータの駆動により発生する騒音を遮断する遮音囲いを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の商用船舶用の騒音低減機構。
前記アクチュエータのアクティブ遮音制御により静粛化する対象区画が、上面視で、前記機関室壁で囲まれる範囲の中の一部の範囲であり、かつ、前記上甲板より上の区画であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の商用船舶用の騒音低減機構。
前記機関室から延びる煙道のあるエンジンケーシングと前記居住区との間を仕切る一部または全部の壁面に、該壁面の振動をアクティブ遮音制御する煙道用アクチュエータを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の商用船舶用の騒音低減機構。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の商用船舶用の騒音低減機構を備えたことを特徴とする商用船舶。
商用船舶の機関室内の振動源及び騒音源から居住区へ振動及び騒音の伝播を減少する騒音低減機構において、前記機関室を囲う機関室壁の壁面の振動をアクティブ遮音制御するアクチュエータを、前記機関室壁の上甲板と接続する接続部位の下側部位、又は、前記接続部位の下側の近傍部位、又は、前記上甲板の下面の部位に設け、前記アクチュエータをアクティブ遮音制御することにより、前記機関室壁を通して前記上甲板より上側の居住区に伝播する固体伝播を制御して、前記居住区の一部又は全部を静粛化することを特徴とする商用船舶用の騒音低減方法。