JP3295271B2 - Moment compensator - Google Patents

Moment compensator

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JP3295271B2
JP3295271B2 JP08721595A JP8721595A JP3295271B2 JP 3295271 B2 JP3295271 B2 JP 3295271B2 JP 08721595 A JP08721595 A JP 08721595A JP 8721595 A JP8721595 A JP 8721595A JP 3295271 B2 JP3295271 B2 JP 3295271B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、船舶のピストン推進エ
ンジン、特に大型2ストローククロスヘッドエンジンに
おける慣性力に起因する自由モーメントを補償するため
の装置に関し、この装置は船舶の長手方向においてエン
ジンから所定の距離だけ離れて装着されるようになって
いて、水平軸のまわりで回転できる不平衡質量体と、装
置の始動後に不平衡質量体の回転数及び位相角をエンジ
ンの速度及び位相角の関数として制御できる制御装置と
一緒に不平衡質量体を回転させる駆動手段とを有する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for compensating for free moments due to inertial forces in a marine piston propulsion engine, in particular a large two-stroke crosshead engine, the device being adapted to extend from the engine in the longitudinal direction of the marine vessel. An unbalanced mass that is adapted to be mounted at a predetermined distance and that can rotate about a horizontal axis; and, after starting the device, the rotational speed and phase angle of the unbalanced mass are determined by the speed and phase angle of the engine. Drive means for rotating the unbalanced mass together with a control device which can be controlled as a function.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】このような装置及びその
作動方法は既知で、例えばヨーロッパ特許第00109
73号明細書に開示されている。この特許明細書は、エ
ンジンの第1級の自由モーメントを補償するための単一
の不平衡質量体と、第1及び第2級の外部モーメントを
それぞれ補償するための2つの不平衡質量体とを備えた
装置を開示している。第2級モーメント補償機構は既知
で、水平軸のまわりで反対方向に回転する2つの回転質
量体により発生せしめられる可変の垂直補償力を補償す
る。船舶のメインエンジンに関連して使用するモーメン
ト補償機構は通常大きな補償力を生じさせねばならず、
個々の回転質量体は十分大きな補償力を生じさせること
ができるようにかなり大きな質量を有する必要がある。
水平軸のまわりで回転する不平衡質量体を有する既知の
船舶用補償機構の共通の特徴は始動が困難なことであ
る。その理由は、回転運動を開始させるに当たり、大き
な質量による大きな重力に打ち勝って不平衡質量体を回
転させなければならないからである。
2. Description of the Prior Art Such devices and their operation are known, for example from EP 0 0010.
No. 73 is disclosed. This patent specification discloses a single unbalanced mass for compensating the first class free moment of the engine, and two unbalanced masses for compensating the first and second class external moments, respectively. A device comprising: Class 2 moment compensation mechanisms are known and compensate for the variable vertical compensation forces generated by two rotating masses rotating in opposite directions about a horizontal axis. The moment compensating mechanism used in connection with the main engine of the ship usually has to produce a large compensating force,
The individual rotating masses must have a fairly large mass so that a sufficiently large compensating force can be produced.
A common feature of known marine compensating mechanisms having an unbalanced mass rotating about a horizontal axis is that starting is difficult. The reason for this is that in order to initiate the rotational movement, the unbalanced mass must be rotated to overcome the large gravity due to the large mass.

【0003】既知の装置の不平衡質量体を回転させるた
めの多数の異なる方法が開発されてきた。1つの方法に
よれば、不平衡質量体が完全1回転でき、その速度をゆ
っくり増大させ、エンジンと同期できるようになるま
で、不平衡質量体を回転させる駆動手段を数回切り換え
て、質量体を大きな振幅の振り子運動で一方向及び反対
方向へ駆動する。制御装置は振動運動の着実に増大する
振幅に応じて連続的に駆動手段を切り換える時間を調整
しなければならない。これを行うには、極めて小さな回
転速度で大きなトルクを生じさせることのできる複雑で
高価な制御装置を必要とする。上述のヨーロッパ特許に
おいては、極めて大きな始動トルクを生じさせるため
に、エンジンに装着したポンプから液圧流体を供給され
る液圧モータを使用している。しかし、大きな出力を発
生させるために液圧モータ及びポンプの寸法を大きくす
る必要があり、更に、ポンプと液圧モータの間の長い流
体的配管も必要となり、このため、モーメント補償装置
を十分正確に制御することが困難であることが分かっ
た。
[0003] A number of different methods have been developed for rotating the unbalanced mass of known devices. According to one method, the drive means for rotating the unbalanced mass is switched several times until the unbalanced mass is able to make a complete revolution and its speed is slowly increased and synchronized with the engine. Is driven in one direction and the other in a large amplitude pendulum motion. The control device must adjust the time for continuously switching the drive means according to the steadily increasing amplitude of the oscillating motion. Doing this requires complex and expensive controllers that can produce large torques at very low rotational speeds. The above-mentioned European patents use a hydraulic motor which is supplied with hydraulic fluid from a pump mounted on the engine in order to generate a very high starting torque. However, in order to generate a large output, it is necessary to increase the size of the hydraulic motor and the pump, and furthermore, a long fluid piping between the pump and the hydraulic motor is required. It turned out to be difficult to control.

【0004】ヨーロッパ特許出願第0409462号明
細書はエンジンにより発生する振動を補償するための装
置を開示している。この装置は反対方向に回転する2対
となって同心的に配置された4つのロータを有する。望
ましくない振動の大きさに応じて装置により発生される
慣性力の大きさを調整するために、装置の作動中に、各
対の2つのロータの相対角度位置を0°と180°との
間で調整できる。4つのロータの位置は、各ロータのた
めの電気モータを制御する制御ユニットへ位置信号を伝
達する静止のセンサにより検出され、補償力の大きさ及
び位相をエンジンの作動条件の関数として調整する。ロ
ータは小さな不平衡質量を有し、4つの電気モータは、
始動時の特別な制御を必要とせずに回転運動を生じさせ
ることができる。船舶のためのモーメント補償装置にお
いては、不平衡質量体は、各質量体に直接接続した電気
モータにより装置を始動させるのが困難なほど大きな質
量を有し、不平衡質量体の運動を調整する場合は、モー
タが違う信号を受けてから質量体が新たな速度で回転す
るまでに、ある程度の時間がかかってしまう。
[0004] European Patent Application No. 0 409 462 discloses a device for compensating vibrations generated by an engine. This device has four pairs of concentrically arranged rotors rotating in opposite directions. During operation of the device, the relative angular position of the two rotors in each pair is adjusted between 0 ° and 180 ° to adjust the amount of inertial force generated by the device in response to the magnitude of the undesired vibration. Can be adjusted. The positions of the four rotors are detected by stationary sensors that transmit position signals to a control unit that controls the electric motor for each rotor, and adjusts the magnitude and phase of the compensating force as a function of the operating conditions of the engine. The rotor has a small unbalanced mass and the four electric motors
Rotational movement can occur without the need for special start-up control. In a moment compensator for a ship, the unbalanced mass has a mass that is so large that it is difficult to start the device with an electric motor directly connected to each mass and coordinates the movement of the unbalanced mass. In such a case, it takes some time from when the motor receives the different signal to when the mass body rotates at the new speed.

【0005】米国特許第4,289,042号明細書
は、共通の回転軸のまわりで同軸的に装着された2つの
ロータを有するバイブレータを開示しており、これらロ
ータの相対角度位置は、バイブレータのストロークを調
整するために、すなわち、振動発生力の大きさを調整す
るために、調整できる。
US Pat. No. 4,289,042 discloses a vibrator having two rotors mounted coaxially about a common axis of rotation, the relative angular position of the rotors being determined by the vibrator. Can be adjusted in order to adjust the stroke, ie, to adjust the magnitude of the vibration generating force.

【0006】フランス国特許第1,115,555号明
細書は、共通のシャフトに回転可能な状態で支承された
2つのロータを有するバイブレータを開示している。一
方のロータはバネ負荷フックを担持し、このフックは、
他方のロータを捕捉保持でき、これらロータ間の不平衡
を相殺するような相対位置にこれらロータを維持させ
る。バイブレータの始動後にロータが十分大きな速度で
回転したとき、フックが解除され、ロータは、不平衡質
量が最大の不平衡状態となるような第2の相対位置まで
回転する。
[0006] Patent FR 1,115,555 discloses a vibrator having two rotors rotatably mounted on a common shaft. One rotor carries a spring-loaded hook, which is
The other rotors can be captured and retained, maintaining the rotors in relative positions to offset any imbalance between the rotors. When the rotor rotates at a sufficiently high speed after starting the vibrator, the hooks are released and the rotor rotates to a second relative position such that the unbalanced mass is at maximum unbalance.

【0007】[0007]

【発明の目的】本発明の目的は、極めて大きな不平衡質
量体の場合でさえも、簡単な制御で、小さな始動トルク
により始動させることのできる、信頼性の高い自由モー
メント補償装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a reliable free moment compensator which can be started with a simple control and with a small starting torque, even for very large unbalanced masses. It is.

【0008】[0008]

【発明の構成並びに作用効果】上記目的を達成するた
め、本発明に係る装置の特徴とするところは、ユニット
として回転できる不平衡質量体がそれ自体既知の方法で
2つの不平衡重りに分割されており、これらの各重りが
共通水平回転軸と同軸的に支承されハウジング内で延び
る対応するシャフト部分に偏心的に装着されており;シ
ャフト部分が中空で、一方のシャフト部分については右
ねじれで、他方のシャフト部分については左ねじれの内
側螺旋歯部を具備しており;回転軸と同軸の中央シャフ
トがハウジング内で長手方向に変位できるように装着さ
れており;シャフト部分の内側螺旋歯部が中央シャフト
上の対応する外側螺旋歯部に係合しており;調整装置が
不平衡重りの質量の共通中心が回転軸の近傍に位置する
第1位置と、質量の共通中心が回転軸から一層離れて位
置する第2位置との間での回転運動中に回転軸に関して
不平衡重りの相対位置を移動させるために中央シャフト
を長手方向に変位させることができるようになっている
ことである。
In order to achieve the above object, the device according to the invention is characterized in that an unbalanced mass which can be rotated as a unit is divided into two unbalanced weights in a manner known per se. And each of these weights is mounted eccentrically on a corresponding shaft portion which extends coaxially with the common horizontal axis of rotation and extends within the housing; the shaft portion is hollow and one shaft portion is right-handed. A left-handed inner helical portion on the other shaft portion; a central shaft coaxial with the axis of rotation mounted for longitudinal displacement within the housing; an inner helical portion of the shaft portion. Are engaged with corresponding outer helical teeth on the central shaft; the adjusting device is configured to have a first position where the common center of the mass of the unbalanced weight is located near the axis of rotation; A central shaft can be displaced longitudinally to move the relative position of the unbalanced weight with respect to the axis of rotation during rotational movement between a second position where the center of communication is further away from the axis of rotation. It is becoming.

【0009】中央シャフトが長手方向に変位すると、螺
旋歯部が不平衡重りを回転軸のまわりで反対方向に回転
させ、これにより、質量の共通中心を回転軸に関して半
径方向へ変位させる。中心シャフトが回転軸の方向へ変
位しない場合、中央シャフトは不平衡重りが相対的に回
転するのを阻止し、これらの不平衡重りは一体の運動と
なって回転する。本発明に係る装置はコンパクトであ
り、中央シャフトは極めて正確で迅速な作動方法で極め
て大きな調整力を2つの不平衡重りに伝達できる。本発
明の本質的な特徴は、軸方向に作用する大きな調整力が
例えば液圧ピストン/シリンダユニットにより簡単な方
法で得られるので、中央シャフトの長手方向の変位によ
り調整を行うことができることである。
As the central shaft is displaced longitudinally, the helical teeth rotate the unbalanced weight in the opposite direction about the axis of rotation, thereby displacing the common center of mass radially with respect to the axis of rotation. If the central shaft is not displaced in the direction of the axis of rotation, the central shaft prevents the unbalanced weights from rotating relatively, and these unbalanced weights rotate as a unitary movement. The device according to the invention is compact, the central shaft being able to transmit a very large adjusting force to the two unbalanced weights in a very precise and fast manner of operation. An essential feature of the invention is that the adjustment can be effected by a longitudinal displacement of the central shaft, since a large axially acting adjusting force is obtained in a simple manner, for example by a hydraulic piston / cylinder unit. .

【0010】装置が始動するとき、質量の中心が回転軸
に一層近づくか回転軸に一致するように不平衡質量体を
調整することができ、また、不平衡質量体が初期の回転
運動において大きな重力に抗して持ち上がらないように
(つまり、慣性モーメントが小さくならないように)不
平衡質量体の不平衡度を適当に小さく又はゼロにするこ
とができる。このようにすれば、初期の振り子運動を必
要とせずに、比較的小さなトルクで不平衡質量体を回転
させることができる。従って、オン/オフ回路ブレーカ
を備えた電気モータの如き小型で簡単に制御できる駆動
子を使用することができる。
When the device is started, the unbalanced mass can be adjusted so that the center of mass is closer to or coincident with the axis of rotation, and the unbalanced mass is large in the initial rotational movement. The degree of unbalance of the unbalanced mass can be appropriately reduced or zero so that it does not lift against gravity (ie, the moment of inertia is not reduced). In this way, the unbalanced mass can be rotated with a relatively small torque without the need for an initial pendulum movement. Therefore, a small and easily controllable driver, such as an electric motor with an on / off circuit breaker, can be used.

【0011】不平衡質量体が回転したとき、質量の中心
は回転軸から離れるようになる。一旦不平衡質量体が回
転すると、偏心質量に対する重力の影響は邪魔されな
い。その理由は、重力が、質量の上方への揺動運動中に
吸収されるエネルギに対応する運動エネルギを質量の下
方への揺動運動中に発生させるからである。
When the unbalanced mass rotates, the center of mass moves away from the axis of rotation. Once the unbalanced mass rotates, the effect of gravity on the eccentric mass is not disturbed. The reason is that gravity produces kinetic energy during the downward swinging movement of the mass corresponding to the energy absorbed during the upward swinging movement of the mass.

【0012】大半の駆動モータは、静止しているときよ
りも回転したときに大きなトルクを発生させるが、本発
明においては、駆動モータの始動時に、不平衡質量体の
質量の中心を回転軸に一層近づけるか回転軸に一致させ
るという実質的な効果を奏することができる。回転軸か
ら離れる方向への不平衡質量体の質量の中心の移動は、
例えば50°又は100°の比較的小さな角度回転の後
に開始することができるが、好ましくは、不平衡質量体
の質量の中心は、必要なトルクに対する重力の影響をで
きる限り排除するように、少なくとも不平衡質量体の最
初の半回転の間は、回転軸上に維持される。質量の中心
が回転軸から離れるように移動する前に、駆動モータが
最大トルクを生じさせるような速度まで不平衡質量体を
加速するのが実用的であるといえる。
Most drive motors generate a larger torque when they are rotated than when they are stationary. However, in the present invention, when the drive motor is started, the center of mass of the unbalanced mass body is centered on the rotation axis. Substantially the effect of bringing it closer or matching the rotation axis can be achieved. Moving the center of mass of the unbalanced mass away from the axis of rotation is
It can start after a relatively small angular rotation, for example 50 ° or 100 °, but preferably the center of mass of the unbalanced mass is at least so as to eliminate as much as possible the effect of gravity on the required torque. During the first half rotation of the unbalanced mass, it is kept on the axis of rotation. Before the center of mass moves away from the axis of rotation, it may be practical to accelerate the unbalanced mass to a speed at which the drive motor produces maximum torque.

【0013】推進エンジンの外部モーメント即ち第2級
の自由モーメントはエンジンの往復運動する質量につい
ての慣性力により発生せしめられ、このモーメントの大
きさはエンジン速度に依存する。エンジンの第2級の自
由モーメントは船体の振動モードに大きなエネルギを与
え、その固有振動数はエンジンの現在の速度の2倍に等
しい。大型2ストロークディーゼルエンジンについて、
例えば90rpmの速度では、第2級の自由モーメント
が船体の4節又は5節垂直振動モールでの共鳴振動を発
生させる場合がある。関連する船体の振動モード及び節
(波節)の位置は船舶の負荷状態に依存する。補償装置
の垂直補償力は補償モーメントを発生させ、その大きさ
は補償装置から船体振動の最も近い波節までの水平距離
の関数となる。
The external moment of the propulsion engine, ie, the second-order free moment, is generated by the inertial force on the reciprocating mass of the engine, the magnitude of which depends on the engine speed. The second-order free moment of the engine imparts significant energy to the hull's vibration modes, whose natural frequency is equal to twice the current speed of the engine. For a large two-stroke diesel engine,
For example, at a speed of 90 rpm, the second-order free moments may cause resonance vibrations in the four- or five-node vertical vibration molding of the hull. Relevant hull vibration modes and node locations depend on the loading conditions of the vessel. The vertical compensating force of the compensator generates a compensating moment, the magnitude of which is a function of the horizontal distance from the compensator to the nearest node of hull vibration.

【0014】同じ負荷状態の下では、最も近い波節まで
の距離は変化することがある。その理由は、エンジンの
速度が変化したときに、関連する船体の振動モードが一
層多数の波節又は一層少数の波節を有する振動モードに
変化するからである。例えば、全負荷においては、エン
ジンは5節振動モードを発生させ、部分負荷(即ち、一
層遅いエンジン回転速度)においては、4節振動モード
を発生させる場合がある。更に、上述のように、同じ振
動モードにおいても、波節の位置は、船舶における負荷
(荷重)の分布及び量に応じて変化する場合がある。
[0014] Under the same load conditions, the distance to the nearest node may change. The reason is that when the speed of the engine changes, the vibration mode of the associated hull changes to a vibration mode with more or fewer nodes. For example, at full load, the engine may generate a five-bar vibration mode, and at partial load (i.e., a lower engine speed), the engine may generate a four-bar vibration mode. Further, as described above, even in the same vibration mode, the position of the node may change according to the distribution and amount of the load on the ship.

【0015】エンジンからの自由モーメント(好ましく
は、第2級の自由モーメント)により発生せしめられる
振動は船舶の船体に関連する振動センサにより検出する
ことができ、検出した振動信号に基づき、コンピュータ
ユニットは、不平衡質量体の質量の中心と回転軸との間
の距離の連続的な振動減衰調整に使用する制御信号を決
定できる。測定した現在の振動レベルに基づき、コンピ
ュータユニットが振動の減少が望ましいと判定したと
き、補償力を増大させる必要があるか又は減少させる必
要があるかに応じて、不平衡質量体の質量の中心は回転
軸に対して一層離れるか又は近づくように調整される。
エンジンの作動の関数として補償装置の回転数及び位相
角を調整する外に、本発明に係る装置は、船舶の船体の
実際に測定した振動に基づき、エンジンの現在の作動に
応じた補償力の大きさ及び船舶の負荷状態を調整でき
る。振動の測定、及び装置の不平衡度の調整を連続的に
行う必要はないが、これらの測定及び調整は、船舶の負
荷状態が変化した後及び(又は)エンジン負荷が実質上
変化したときに、適当な期間にわたって行うことができ
る。
The vibration generated by the free moment from the engine (preferably a second-class free moment) can be detected by a vibration sensor associated with the hull of the ship, and based on the detected vibration signal, the computer unit The control signal used for continuous vibration damping adjustment of the distance between the center of mass of the unbalanced mass and the axis of rotation can be determined. Based on the measured current vibration level, when the computer unit determines that a reduction in vibration is desired, the center of mass of the unbalanced mass body depends on whether the compensation force needs to be increased or reduced. Is adjusted further away or closer to the axis of rotation.
In addition to adjusting the rotational speed and phase angle of the compensator as a function of the operation of the engine, the device according to the invention is based on the actually measured vibrations of the hull of the ship, the compensation force being dependent on the current operation of the engine. The size and load condition of the ship can be adjusted. It is not necessary to continuously measure the vibrations and adjust the imbalance of the equipment, but these measurements and adjustments should be made after the load condition of the ship changes and / or when the engine load changes substantially. For a suitable period of time.

【0016】もちろん、経験的に得られた数値データに
基づき、船舶の負荷状態及びエンジンの作動状態の関数
として、不平衡質量体の質量の中心を自動的に調整でき
るが、この場合は、振動センサを省略することができ
る。
Of course, based on empirically obtained numerical data, the center of mass of the unbalanced mass can be automatically adjusted as a function of the load conditions of the ship and the operating conditions of the engine, but in this case the vibration Sensors can be omitted.

【0017】不平衡質量体を回転させる駆動手段は中央
シャフトに適当に作用することができ、このシャフトは
2つのシャフト部分のそれぞれに直接係合する。
The drive means for rotating the unbalanced mass can suitably act on a central shaft, which directly engages each of the two shaft sections.

【0018】連続的な操作での不平衡度の大きさの調整
を考慮して、調整可能な端ストッパにより、中央シャフ
トの変位を制限できる。この調整は手動で行ってもよい
し、自動的に行ってもよい。
Adjustable end stops allow for limiting the displacement of the central shaft in view of the adjustment of the magnitude of the unbalance in continuous operation. This adjustment may be performed manually or automatically.

【0019】[0019]

【実施例】図1は船舶のメインエンジンにより発生する
自由モーメントを補償する装置を示す。エンジンは最大
連続定格で80−120rpm(毎分の回転数)の速度
で回転する大型2ストローククロスヘッドエンジンでよ
い。低速の場合は、エンジンにより発生する自由モーメ
ントは低周波数モーメントとなって、船舶の船体におけ
る垂直振動を伴う共鳴振動を発生させる危険性があり、
モーメント補償装置を使用する必要が生じる。
1 shows an apparatus for compensating for the free moment generated by the main engine of a ship. The engine may be a large two-stroke crosshead engine that rotates at a maximum continuous rating of 80-120 rpm (revolutions per minute). At low speeds, the free moment generated by the engine becomes a low-frequency moment, and there is a danger of generating resonance vibration with vertical vibration in the hull of the ship,
The need to use a moment compensator arises.

【0020】モーメント補償装置は船体の適所(例え
ば、船体の振動モードにおける最も近い波節に対して通
常有効な長い距離を提供するステアリングギヤルーム)
に位置した座にボルト止め又は溶着されたハウジング1
02を有する。第1の不平衡重り104及び第2の不平
衡重り110はハウジング102内の軸受203により
同軸的に支承された対応するシャフト部分210、20
2に取り付けられ、第1不平衡重りは船舶の長手方向垂
直中心線に実質上垂直な回転軸のまわりで回転できる。
The moment compensator is in place on the hull (eg, the steering gear room, which typically provides an effective long distance to the nearest node in the hull's vibration mode).
Housing 1 bolted or welded to seat located at
02. The first unbalanced weight 104 and the second unbalanced weight 110 are corresponding shaft portions 210, 20 coaxially supported by bearings 203 in the housing 102.
2, the first unbalanced weight is rotatable about an axis of rotation substantially perpendicular to the longitudinal vertical centerline of the vessel.

【0021】第1及び第2の不平衡重りは共働して不平
衡質量体を形成し、この質量体は、チェーン又は同期伝
達ベルト114を介して一方のピボット上の歯車115
に作用する駆動モータ113(このモータはハウジング
102に装着されている)により、回転軸のまわりで共
通の運動として回転できる。エンジンと同期して不平衡
質量体が回転するとき、この質量体の共通の中心は、不
平衡質量体の現在の速度においてこの質量体の中心に作
用する遠心力が所望の補償モーメントを発生させる大き
さとなるような距離だけ回転軸から離れている。エンジ
ンからの第1級の自由モーメントを補償するために装置
を使用する場合は、不平衡質量体はエンジンと同じ速度
で回転し、第2級の自由モーメント等を補償するために
装置を使用する場合は、不平衡質量体はメインエンジン
の2倍の速度で回転する。
The first and second unbalanced weights cooperate to form an unbalanced mass which is connected via a chain or synchronous transmission belt 114 to a gear 115 on one pivot.
, Which can be rotated in a common motion about a rotation axis. As the unbalanced mass rotates in synchronization with the engine, the common center of the mass is such that at the current speed of the unbalanced mass, the centrifugal force acting on the center of the mass produces the desired compensating moment. It is separated from the rotation axis by a distance that is large. If the device is used to compensate for a first class free moment from the engine, the unbalanced mass will rotate at the same speed as the engine and use the device to compensate for the second class free moment, etc. In that case, the unbalanced mass rotates at twice the speed of the main engine.

【0022】電子コンピュータユニットの如き制御装置
はメインエンジンの回転数及び位相角と同期させて不平
衡質量体の回転数及び位相角を制御する。この制御装置
はワイヤを介して駆動モータのためのモータ制御子(例
えば、駆動モータが電気モータである場合は制御回路)
に接続される。制御装置は少なくとも、不平衡質量体の
回転運動に関する情報をゼロパルス発信器119から受
け取り、この発信器は、小さな作動手段121が発信器
を通過する毎に、ワイヤ120を介して信号を制御装置
へ送信するものである。
A control device, such as an electronic computer unit, controls the speed and phase angle of the unbalanced mass in synchronization with the speed and phase angle of the main engine. The control device is a motor controller for the drive motor via a wire (eg, a control circuit if the drive motor is an electric motor)
Connected to. The controller receives at least information about the rotational movement of the unbalanced mass from the zero-pulse transmitter 119, which transmits a signal via wire 120 to the controller each time a small actuation means 121 passes the transmitter. What to send.

【0023】ゼロパルス発信器119からの信号は、作
動手段121及びエンジンに装着したゼロパルス発信器
に関連して不平衡質量体の質量の中心位置の位相修正を
考慮して、不平衡質量体の現在の位相角を決定するため
に使用される。位相修正は制御装置の調整部材を用いて
手動で調整できる。所定の期間におけるゼロパルス発信
器119からの信号の数を計数することにより、制御装
置は不平衡質量体の現在の回転速度を決定することがで
きる。
The signal from the zero-pulse transmitter 119 is calculated by taking into account the phase correction of the center of mass of the unbalanced mass in relation to the operating means 121 and the zero-pulse transmitter mounted on the engine. Is used to determine the phase angle of The phase correction can be adjusted manually using an adjustment member of the control device. By counting the number of signals from the zero pulse transmitter 119 during a given time period, the controller can determine the current rotational speed of the unbalanced mass.

【0024】不平衡質量体の速度の一層敏感な測定を行
いたい場合は、制御装置はインパルス発生器に接続でき
る。このインパルス発生器は、不平衡質量体が1回転の
一部だけ揺動したときに信号を発生させるものである。
この目的に使用される種々のインパルス発生器は既知で
あり、例えば、所謂光学増分エンコーダ(Optical Incre
mental Encoder) 又は歯車115の各歯の通過を検出
し、歯車の1回転に対して歯車の歯数に対応する数の信
号を発生させる磁気センサでよい。測定した信号に基づ
き、制御装置は不平衡質量体の現在の角度位置、角速度
及び各加速度を決定できる。
If a more sensitive measurement of the velocity of the unbalanced mass is desired, the controller can be connected to an impulse generator. The impulse generator generates a signal when the unbalanced mass swings a part of one rotation.
Various impulse generators used for this purpose are known, for example, the so-called Optical Incremental Encoder (Optical Incremental Encoder).
It may be a mental encoder or a magnetic sensor that detects the passage of each tooth of the gear 115 and generates a number of signals corresponding to the number of teeth of the gear for one rotation of the gear. Based on the measured signals, the controller can determine the current angular position, angular velocity and respective accelerations of the unbalanced mass.

【0025】メインエンジンの位相角及び速度について
の現在の値に関する情報は制御装置へ伝達される。この
情報を不平衡質量体の運動についての対応する現在の値
と比較することにより、制御装置は2つの運動を同期さ
せるように駆動モータ113への信号を制御する。
Information about the current values for the phase angle and speed of the main engine is transmitted to the controller. By comparing this information with the corresponding current value for the movement of the unbalanced mass, the controller controls the signal to the drive motor 113 to synchronize the two movements.

【0026】2つのシャフト部分は中空で、それぞれ右
ねじれ及び左ねじれの内側螺旋歯部204、205を具
備する。中央シャフト206は2つのシャフト部分の内
側で回転軸の方向へ長手方向に変位できるように装着さ
れ、シャフト部分の対応する螺旋歯部に係合する対向す
る螺旋歯部を備えた2つの区分207、208を具備す
る。螺旋歯部はシャフト206の長手方向変位を2つの
不平衡重りの反対方向の回転運動に変換する。
The two shaft sections are hollow and have right-hand and left-hand inner spiral teeth 204, 205, respectively. The central shaft 206 is mounted so that it can be displaced longitudinally in the direction of the axis of rotation inside the two shaft sections and has two sections 207 with opposing helical teeth engaging corresponding helical teeth on the shaft sections. , 208. The helical portion converts the longitudinal displacement of the shaft 206 into opposing rotational movements of the two unbalanced weights.

【0027】歯車115はハウジング102の軸受(図
示せず)に支承され、相対回転できない状態でシャフト
206に装着されるが、歯車及びシャフトの軸に平行な
関連するスプライン209により、長手方向に変位でき
る。歯車115及び伝達ベルト114を介して、駆動モ
ータ113は中央シャフトにトルクを作用させ、このト
ルクは螺旋歯部を介して不平衡重りへ伝達され、これら
の不平衡重りを一体運動として回転させることができ
る。
The gear 115 is supported by bearings (not shown) in the housing 102 and mounted on the shaft 206 in a non-rotatable manner, but is displaced longitudinally by an associated spline 209 parallel to the gear and shaft axis. it can. Via gear 115 and transmission belt 114, drive motor 113 exerts a torque on the central shaft, which is transmitted to the unbalanced weights via the helical teeth and rotates these unbalanced weights as a unitary movement. Can be.

【0028】装置を始動させたい場合は、不平衡重りを
相対的に回転させ、不平衡質量体の質量の共通中心を回
転軸に一層近づける。これは調整装置により行うが、こ
の調整装置は中央シャフトの端部に取り付けられピスト
ン手段211の内側に位置したキャリヤ部分210から
成り、ピストン手段のピストン212は流体チャンネル
138、139に接続した圧力チャンバ213内に位置
し、流体チャンネル138、139はピストンの両側の
チャンバポートにそれぞれ通じ、制御弁140を介して
圧力源141及びドレン142にそれぞれ接続する。図
示の弁140の位置においては、ピストンの左側のチャ
ンバポートが加圧されてピストンを図示の位置に保持
し、この位置は、圧力チャンバのハウジングの外表面に
当接する調整可能なストッパ215により規制される。
この位置において、不平衡重りは第2の活動角度位置に
ある。装置を静止状態から始動させたい場合は、弁14
0を切り換えて、流体圧力をピストン212の右側に作
用させ、ピストンを第2極限位置まで左方へ移動させ
る。その結果、キャリヤ部分210が中央シャフトを長
手方向へ変位させて不平衡重りを第1位置へ運び、これ
らの重りの質量中心を回転軸の両側で直径方向において
対向させる。固定のキャリヤ部分に関するシャフトの回
転運動は軸受214により可能とされる。
If it is desired to start the device, the unbalanced weight is rotated relatively so that the common center of mass of the unbalanced mass is closer to the axis of rotation. This is done by means of a regulating device, which consists of a carrier part 210 mounted at the end of the central shaft and located inside the piston means 211, the piston 212 of the piston means comprising a pressure chamber connected to the fluid channels 138, 139. Located within 213, fluid channels 138, 139 communicate with chamber ports on opposite sides of the piston, respectively, and connect to pressure source 141 and drain 142 via control valve 140, respectively. In the position of the valve 140 shown, the chamber port on the left side of the piston is pressurized to hold the piston in the position shown, which is regulated by an adjustable stop 215 against the outer surface of the pressure chamber housing. Is done.
In this position, the unbalanced weight is at the second active angular position. If the device is to be started from a standstill, the valve 14
Switching 0 causes fluid pressure to act on the right side of the piston 212, moving the piston to the left to the second extreme position. As a result, the carrier portion 210 displaces the central shaft longitudinally and carries the unbalanced weights to the first position, with the centers of mass of these weights diametrically opposed on either side of the axis of rotation. Rotational movement of the shaft with respect to the fixed carrier portion is enabled by bearings 214.

【0029】不平衡重りの第1相対角度位置は図2に示
すが、この位置においては、不平衡重りの質量M1、M2
の中心は回転軸の両側で直径方向において対向してお
り、その質量の共通中心M1+2 は回転軸にできる限り近
づき、不平衡質量体の不平衡度は最小になる。図示の例
においては、2つの不平衡重りの質量の共通中心が回転
軸に一致し、不平衡度がゼロとなっている。
The first relative angular position of the unbalanced weight is shown in FIG. 2, in which the masses M 1 , M 2 of the unbalanced weight are shown.
Are diametrically opposed on either side of the axis of rotation, the common center of mass M 1 + 2 is as close as possible to the axis of rotation, and the unbalance of the unbalanced mass is minimized. In the illustrated example, the common center of the masses of the two unbalanced weights coincides with the rotation axis, and the degree of unbalance is zero.

【0030】不平衡質量体が回転してしまうと、制御弁
140が適当な時間で切り換えられ、不平衡重りが第2
位置へ揺動し、不平衡質量体に所望の不平衡度を与え
る。流体ドレン142は、例えば20秒でシフトが生じ
るように流出オイルを制御するオリフィスを有すること
ができる。この第2位置はストッパ215を調整するこ
とにより調整できる。図4は、例えば不平衡重りが小さ
な角度α相対回転するだけで他方の極限位置へ到達でき
る状態を示す。この状態(位置)における不平衡質量体
の共通中心M1+2 は回転軸からほんの少しだけ離れてお
り、不平衡質量体の不平衡度は小さい。
When the unbalanced mass rotates, the control valve 140 is switched at an appropriate time, and the unbalanced weight is changed to the second value.
Rocking to a position to give the unbalanced mass the desired degree of unbalance. Fluid drain 142 may have an orifice that controls the spilled oil such that a shift occurs, for example, in 20 seconds. This second position can be adjusted by adjusting the stopper 215. FIG. 4 shows a state in which, for example, the unbalanced weight can reach the other extreme position only by relatively rotating by a small angle α. The common center M 1 + 2 of the unbalanced masses in this state (position) is only slightly away from the axis of rotation, and the unbalanced masses have a small degree of unbalance.

【0031】図2−4から分かるように、不平衡質量体
の共通中心M1+2 は、不平衡重りが相対的に回転したと
きに、回転軸7に関する角度位置を変化させる。これに
より、メインエンジンに関する不平衡質量体の運動につ
いての位相修正値が変化する。制御装置は位相修正と不
平衡重りの相対角度位置との間の相関関係に関する修正
テーブルを包含することができる。
As can be seen from FIGS. 2-4, the common center M 1 + 2 of the unbalanced mass changes its angular position with respect to the rotation axis 7 when the unbalanced weight rotates relatively. This changes the phase correction value for the motion of the unbalanced mass with respect to the main engine. The controller may include a correction table for the correlation between the phase correction and the relative angular position of the unbalanced weight.

【0032】振動センサは、垂直船体振動の抗波節部又
は船舶の一端となることが経験上知られているような位
置において、又は、主甲板上において、船舶の船体に装
着できる。このセンサは制御装置に接続していて、測定
した船体の現在の振動に基づき、補償モーメントを最適
の振動減衰値へ連続的に調整するように、制御装置が不
平衡重りの相対角度位置を微調整できる。
The vibration sensor can be mounted on the hull of the ship at a location known from experience to be an anti-node of vertical hull vibration or one end of the ship, or on the main deck. This sensor is connected to the controller and based on the measured current hull vibrations, the controller fine-tunes the relative angular position of the unbalanced weight so that the compensation moment is continuously adjusted to the optimal vibration damping value. Can be adjusted.

【0033】本発明は従来の補償装置よりも実質上大き
な不平衡度を有する振動補償装置を提供できる。300
kg×mまでの不平衡度を提供できる補償装置は既知で
ある。本発明によれば、回転軸7から53.7cmの距
離rだけ離れて位置した質量M1+2 の中心を有する55
90kgの重量の不平衡質量体に対応する例えば300
0kg×mまでの不平衡度を使用できる。
The present invention can provide a vibration compensator having a substantially greater degree of imbalance than conventional compensators. 300
Compensators that can provide imbalance up to kg x m are known. According to the invention, 55 having a center of mass M 1 + 2 located at a distance r of 53.7 cm from the rotation axis 7.
For example, 300 corresponding to an unbalanced mass weighing 90 kg
Unbalances of up to 0 kg × m can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る装置の縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置の2つの不平衡重りの第1の角度位
置を示す端面図である。
FIG. 2 is an end view showing a first angular position of two unbalanced weights of the device of FIG. 1;

【図3】図1の装置の2つの不平衡重りの第2の角度位
置を示す端面図である。
3 is an end view of the device of FIG. 1 showing a second angular position of two unbalanced weights.

【図4】図1の装置の2つの不平衡重りの第3の角度位
置を示す端面図である。
FIG. 4 is an end view showing a third angular position of two unbalanced weights of the device of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 回転軸 102 ハウジング 104、110 不平衡重り 113 駆動モータ 114 伝達ベルト 201、202 シャフト部分 204、205 螺旋歯部 206 中央シャフト 207、208 螺旋歯部 215 ストッパ 7 Rotating shaft 102 Housing 104, 110 Unbalanced weight 113 Drive motor 114 Transmission belt 201, 202 Shaft part 204, 205 Helical tooth part 206 Central shaft 207, 208 Helical tooth part 215 Stopper

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 594140904 Center Syd,161 Stam holmen,DK−2650 HVIDO VRE,Denmark (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 77/00 F16F 15/22 F16H 33/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (73) Patent holder 594140904 Center Sid, 161 Stam holmen, DK-2650 HVIDO VRE, Denmark (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02B 77/00 F16F 15 / 22 F16H 33/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 大型2ストローククロスヘッドエンジン
の如き船舶のピストン推進エンジンにおける慣性力に起
因する自由モーメントを補償するための装置であって、
船舶の長手方向においてエンジンから所定の距離だけ離
れて装着され、水平軸のまわりで回転できる不平衡質量
体と、不平衡質量体を回転させる駆動手段と、当該不平
衡質量体の回転数及び位相角をエンジンの速度及び位相
角の関数として制御する制御装置とを有する補償装置に
おいて、 ユニットとして回転できる上記不平衡質量体が2つの不
平衡重り即ち第1不平衡重り(104)及び第2不平衡
重り(110)に分割されており、これらの各重りが共
通水平回転軸と同軸的に支承されハウジング(102)
内で延びる対応するシャフト部分(201、202)に
偏心的に装着されており;上記シャフト部分が中空で、
一方のシャフト部分については右ねじれで、他方のシャ
フト部分については左ねじれの内側螺旋歯部(205、
205)を具備しており;上記回転軸と同軸の中央シャ
フト(206)が上記ハウジング内で長手方向に変位で
きるように装着されており;上記シャフト部分の上記内
側螺旋歯部が上記中央シャフト上の対応する外側螺旋歯
部(207、208)に係合しており;調整装置が上記
不平衡重りの質量(M1+2) の共通中心が上記回転軸の
近傍に位置する第1位置と、上記質量の共通中心が当該
回転軸から一層離れて位置する第2位置との間での回転
運動中に該回転軸に関して当該不平衡重りの相対位置を
移動させるために上記中央シャフト(206)を長手方
向に変位させることができるようになっていることを特
徴とする補償装置。
An apparatus for compensating for free moments due to inertial forces in a piston propulsion engine of a ship, such as a large two-stroke crosshead engine,
An unbalanced mass mounted at a predetermined distance from the engine in the longitudinal direction of the ship and rotatable about a horizontal axis, a driving means for rotating the unbalanced mass, and the rotation speed and phase of the unbalanced mass A control device for controlling the angle as a function of engine speed and phase angle, wherein said unbalanced mass rotatable as a unit comprises two unbalanced weights, a first unbalanced weight (104) and a second unbalanced weight. The weights are divided into counterweights (110), each of which is mounted coaxially with a common horizontal axis of rotation and housing (102).
Eccentrically mounted to a corresponding shaft portion (201, 202) extending therein; said shaft portion being hollow;
One shaft portion is right-handed and the other shaft portion is left-handed inside spiral teeth (205,
205); a central shaft (206) coaxial with the axis of rotation mounted so as to be longitudinally displaceable within the housing; and wherein the inner helical teeth of the shaft portion are mounted on the central shaft. The corresponding outer helical teeth (207, 208) of the first and second positions; the adjusting device is adapted to have a first position in which a common center of the mass (M 1 + 2 ) of the unbalanced weight is located near the rotation axis. The central shaft (206) for moving the relative position of the unbalanced weight with respect to the rotational axis during rotational movement between the second position where the common center of mass is further away from the rotational axis. Characterized in that it can be displaced in the longitudinal direction.
【請求項2】 上記不平衡質量体を回転させる上記駆動
手段(113、114)が上記中央シャフトに作用する
ことを特徴とする請求項1の補償装置。
2. The compensator according to claim 1, wherein said drive means (113, 114) for rotating said unbalanced mass acts on said central shaft.
【請求項3】 上記中央シャフト(206)の変位が調
整可能な端ストッパ(215)により制限されることを
特徴とする請求項1又は2の補償装置。
3. The compensating device according to claim 1, wherein the displacement of the central shaft is limited by an adjustable end stop.
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