JP2601986B2 - 船舶の軸系捩振動表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶用軸馬力計を応用
したプロペラ軸の捩振動波形を連続して表示する船舶の
軸系捩振動表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶の主機と、プロペラを連結する中間
軸は、主機によって回転されているために捩振動が発生
する。そのとき、主機から伝達される捩振動と中間軸の
固有振動が同調すると、共振して、振幅が大きくなり、
その状態で連続運転すると軸の破損を招くので、回避運
転が講じられている。

【０００３】回避すべき主機の捩振動の検知について
は、船舶の海上試運転時において、捩振動測試験を行な
っている例もあるが、大部分の船舶については、推定計
算によって共振点と振幅を求めており、従って信頼性が
低い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、船舶
の就航以前に、予め捩振動計測を行なって、共振点と振
幅の大きさを求める手段を採った場合は、経費が増大す
るため、実施するケースが少なく、大部分の船舶につい
ては、推定計算によって共振点と振幅を求めているた
め、信頼性（推定精度）が低いという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記実情に鑑み
なされたもので、主機馬力を計測する目的で設置された
軸馬力計の出力から高周波成分を除去する高周波除去手
段、捩振動波形処理手段、捩振動応力算出手段、作画手
段、作図手段、及びＣＲＴ表示手段等で構成された捩振
動波形表示装置を特徴としている。

【０００６】

【作用】上記構成により、軸系の捩振動の許容振幅が表
示された画面上に、捩振動波形が連続して表示されるの
で、試験及び推算によって予め検知することなく、信頼
性の高い計測データを要望に応じ即時に検知認識でき
る。

【０００７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。図１に本発明装置にデータを提供する軸馬力計の
配置を示す。プロペラ軸１に、所定の間隔を置いて、リ
ング２，３がそれぞれ固定して設けられ、一方のリング
３に捩計本体４Ａが、他方のリング２にミラー４Ｂが設
けられて、捩計５を構成している。

【０００８】また、発光ダイオード及び受光器を用いた
回転計兼送受信器７がプロペラ軸１上と船体８にそれぞ
れ対をなして無接触に設けられている。この回転計兼送
受信器７の詳細な構成を図２に示している。

【０００９】ここでは、プロペラ軸１のリング３近傍
に、信号伝送用のリング１１が固定され、その一方面部
に、略同一の間隔で同一円周上に発光ダイオード１３，
１３，…が設けられて、これら各発光ダイオード１３，
１３，…が捩計本体４Ａのアンプ（増幅器）にリード線
で接続される。

【００１０】一方、非回転軸側には、船体８に固定さ
れ、上記リング１１に対向して受光器１４が設けられ
る。この受光器１４には、少なくとも上記リング１１に
配設された発光ダイオード１３，１３，…の間隔に相当
する幅をもって複数の受光素子１５，１５，…が発光ダ
イオード１３に対向して同一列状に設けられている。即
ち、複数の受光素子１５，１５，…が並べられたその長
さは発光ダイオード１３，１３，…の取付間隔より長め
となる配列構成である。

【００１１】上記受光器１４の受光素子１５，１５，…
はリード線により演算器に接続されている。又、プロペ
ラ軸１に固定された電気機器類に動作用の電力を送電す
るための送電器６がプロペラ軸１上と船体８にそれぞれ
対をなして無接触に設けられている。この送電器６は、
船体８側に電磁石又は永久磁石を固定配置し、プロペラ
軸１側に誘導コイルを設けて、プロペラ軸１の回転で誘
導コイルに発生する交流電力を整流し捩計５を含む軸馬
力計の電源を得る構成としている。

【００１２】図４に上記実施例のブロック図を示す。図
４に於いて、２０は捩検出手段であり、捩計５により構
成される。２１は高周波除去手段であり、捩検出手段２
０から得られたゼロ点計測データ（２０ａ）と捩振動計
測の素データ（２０ｂ）から高周波成分（具体的には１
００ヘルツ程度以上の成分）を除去する。その結果得ら
れたゼロ点計測データと捩振動計測データの軸１回転分
を図５に示す。

【００１３】２２は捩振動波形処理手段であり、図５に
示す捩振動計測データからゼロ点計測データを除去す
る。２３は捩振動応力算出手段であり、上記捩振動波形
処理手段２２で求められた捩振動波形は電気的出力信号
であるため、これを応力に換算した波形を求める。

【００１４】３１は作画手段であり、マニュアル入力さ
れた許容限界値（３０）を示すラインと安全領域と危険
領域を示す図を作成する。４０は作図手段であり、捩振
動応力算出手段２３で得たデータと軸１回転のマークを
作図する。５０はＣＲＴ表示手段であり、作画手段３１
と作図手段４０で生成した情報をＣＲＴ画面上に同時に
表示する。この表示例を図６に示す。

【００１５】以上の各手段によって、連続して、捩り振
動波形を表示する。しかもその波形は、図６に示すよう
に、安全領域、許容限界値、危険領域が明示された画面
内に表示される。

【００１６】ここで上記実施例の動作を説明する。プロ
ペラ軸１が回転することにより、プロペラ軸１側に設け
られた送電器６の誘導コイルに交流電力が発生し、その
整流され直流化された電力が捩計５を含む所定の回路に
供給される。

【００１７】プロペラ軸１が回転し、捩計本体４Ａの受
光センサに光が当たると、従来技術の場合と同様にして
何番目の素子に光が当ったかが検知される。この受光セ
ンサより各画素（光電素子）毎にシリアルに出力される
信号は、アンプにより逐次オン／オフ信号（ここではセ
ンサ素子が５０００個であるため、１３ビットのディジ
タルコード化された信号）に変換され、同信号によりリ
ング１１に配設された各発光ダイオード１３，１３，…
が点滅制御される。

【００１８】上記発光ダイオード１３の点滅光は受光器
１４の受光素子１５，１５，…で検知され、その点滅モ
ードが演算器に送られて、捩計本体４Ａの受光センサの
面上に於ける受光ポイントの光電素子番号が求められ
る。この処理をプロペラ軸１の無負荷時と負荷時にそれ
ぞれ計測して得ることで、捩れδが求められ、別途得ら
れていた回転速度と合せて馬力が得られる。

【００１９】この際の軸系捩振動表示動作を図４乃至図
６を参照して説明する。高周波除去手段２１は、捩検出
手段２０から得られたゼロ点計測データ（２０ａ）と捩
振動計測の素データ（２０ｂ）から高周波成分（具体的
には１００ヘルツ程度以上の成分）を除去する。その結
果得られたゼロ点計測データと捩振動計測データの軸１
回転分を図５に示す。

【００２０】捩振動波形処理手段２２は、図５に示す捩
振動計測データからゼロ点計測データを除去する。捩振
動応力算出手段２３は捩振動波形処理手段２２で求めら
れた捩振動波形の電気的出力信号を応力に換算した波形
に変換し作図手段４０に出力する。

【００２１】作図手段４０は、捩振動応力算出手段２３
で得た波形データを受けて、表示のための波形データと
軸１回転のマークを作図しＣＲＴ表示手段５０に出力す
る。一方、作画手段３１はマニュアルにて入力された許
容限界値（３０）を示すラインと安全領域と危険領域を
示す図を作成しＣＲＴ表示手段５０に出力する。

【００２２】ＣＲＴ表示手段５０は作図手段４０より受
けた表示データと作画手段３１より受けた表示データを
ＣＲＴ画面上に同時に表示出力する。この表示例を図６
に示す。

【００２３】このような動作により、連続して、捩り振
動波形が表示される。しかもこの波形は、図６に示すよ
うに、安全領域、許容限界値、危険領域が明示された画
面内に表示される。従って、ＣＲＴ画面上に於いて、プ
ロペラ軸１の捩振動波形が許容限界値と対比させながら
表わされ、プロペラ軸１の危険運転状態を素早く検出で
きる。このため、迅速な回避処理が行なえる。

【００２４】次に図７を参照して本発明の他の実施例を
説明する。図７は本発明の他の実施例に係る光学式軸馬
力計の構成例を示したもので、図中、上記実施例と同一
部分には同一符号を付してその説明を省略する。

【００２５】図７に示す他の実施例に於いては、信号伝
送用のリング８１に、隣接する４個の発光ダイオード８
３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄを一組とする発光ユニッ
ト８３、８３、…が設けられた構成としている。この各
組の発光ダイオード８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄは
すべて捩計本体４Ａのアンプに接続されている。

【００２６】上記リング８１の各発光ダイオード対向し
て設けられる受光器は上記第１実施例と同様の構成であ
る。上記構成の捩計に於いて、捩計本体４Ａで検知され
た信号（ディジタル信号）は点滅信号に変換され、その
信号に従いすべての発光ユニット８３，８３，…の発光
ダイオード８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄが同時に点
滅する。その点滅の光は非回転軸側の受光器で検知さ
れ、捩計本体４Ａでディジタル信号に復元される。

【００２７】尚、図示省略した演算器により、上記デー
タと別手段で求められるプロペラ軸１の回転速度と合せ
て軸馬力が得られる。上述の第１実施例に示す構成の装
置は、 （１）．発光素子（発光ダイオード）と、その光を受光
する受光素子の高い対向精度が要求されるので、発光素
子（発光ダイオード）が設けられた発光板、及び受光素
子が設けられた受光板の製作と高い取付精度が要求され
る。

【００２８】（２）．軸の振動と船体の振動により送信
エラーが発生するなどの問題点がある。参考のために、
発光ダイオードの受光角変化に対する受光感度を図６に
示す。これによると、±６０°で感度は約５０％となる
ので実用範囲は±４５°程度である。

【００２９】上記した図２、図３に示す実施例の問題点
に対し、図７に示す本発明の他の実施例は、円板上に適
当な間隔で設けられた複数の発光ユニット８３，８３，
…を、それぞれ隣接する複数の発光ダイオード８３ａ，
８３ｂ，８３ｃ，８３ｄで構成したことにより、設置誤
差や振動などにより発光ダイオードと受光ダイオードの
対向性に誤差が生じても受光エラーが防止され、信頼性
をより向上できる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の軸系捩振動
表示装置によれば、軸系の捩振動の許容振幅が表示され
た画面上に、捩振動波形が連続して表示されるので、試
験及び推算によって予め検知することなく、信頼性の高
い計測データを要望に応じ即時に認識でき、回避処理等
を迅速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る軸馬力計の配置構成を
示す図。

【図２】図１に示す回転計兼送受信器の構成を示す図。

【図３】図１に示す回転計兼送受信器の構成を示す図。

【図４】上記実施例の構成を示すブロック図。

【図５】上記実施例の動作を説明するための波形図。

【図６】上記実施例の表示例を示す図。

【図７】本発明の他の実施例による回転計兼送受信器の
構成を示す図。

【符号の説明】

１…プロペラ軸、２，３…リング、４Ａ…捩計本体、４
Ｂ…ミラー、５…捩計、６…送電器、７…回転計兼送信
器（発光ダイオード及び受光器）、８…船体、１１…信
号伝送用リング、１３，１３，……発光ダイオード、１
４…受光器、１５，１５，……受光素子、２０…捩検出
手段、２１…高周波除去手段、２２…捩振動波形処理手
段、２３…捩振動応力算出手段、３０…振動許容値入力
データ、３１…作画手段、４０…作図手段、５０…ＣＲ
Ｔ表示手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−133822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−27602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−30479（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−33781（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転計と捩計で構成された軸馬力計と、
   この軸馬力計により得られた捩振動計測の素データ及び
   ゼロ点計測データから高周波成分を除去する高周波除去
   手段と、この手段で高周波除去された捩振動計測データ
   からゼロ点計測データ成分を取除く、捩振動波形処理手
   段と、この手段で得られた捩振動波形から応力に換算し
   た波形を求める捩振動応力算出手段と、設定許容限界
   値、安全領域、及び危険領域を示す図を作成する作画手
   段と、上記応力換算された捩振動波形と軸１回転のマー
   クを作図する作図手段と、上記設定許容限界値、安全領
   域及び危険領域と捩振動波形及び軸１回転マークとを表
   示する表示手段とを具備してなることを特徴とする船舶
   の軸系捩振動表示装置。