JP6338395B2 - 耐衝撃機構及び船舶搭載装置 - Google Patents

Description

本発明は、耐衝撃機構及び船舶搭載装置に関する。

船舶に搭載される船舶用機器は、耐温度性能、耐湿度性能、耐振動性能及び耐衝撃性能等の耐環境性能に関して予め定めれらた規定を満足する必要がある。この耐環境性能の内、耐衝撃性能については複数の等級が設けられ、最も条件が厳しい等級では、非常に高い耐衝撃性能が求められる。例えば、周囲の構造物から船舶用機器に伝わる衝撃を軽減するために、下記特許文献１に記載される発明に類似した機構を採用、つまり、船舶用機器と周囲の構造物との間に、ヘリカルマウントと称されるらせん状の金属バネ、あるいは耐振用の弾性ゴムを船舶用機器を支持するための支持部材として配置する耐衝撃機構を採用することで、要求される耐衝撃性能を達成している。

特開２００２−３６７３６１号公報

ところで、上記従来技術では、金属バネや弾性ゴムを支持部材として採用しているが、金属バネや弾性ゴムを支持部材として採用することで大きなスペースが必要になるという問題があった。すなわち、上記従来技術において、金属バネを採用した場合には、要求される衝撃吸収力を得るために、巻き数に応じて船舶用機器と周囲の構造物との間に大きなスペースが必要となった。また、上記従来技術において、弾性ゴムを採用した場合には、要求される衝撃吸収力を得るために、弾性ゴムを厚くした分だけ船舶用機器と周囲の構造物との間に大きなスペースが必要となった。このように上記従来技術では、耐衝撃機構のために大きなスペースが必要となり、結果、船舶用機器に耐衝撃機構を設置した装置全体のサイズが大きくなってしまっていた。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、耐衝撃機構の省スペース化を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、耐衝撃機構に係る第１の解決手段として、船舶に設置される船舶用機器の表面に密着するように配置される発泡部材と、前記発泡部材に密着して前記発泡部材を前記船舶用機器に固定するように前記船舶用機器及び前記発泡部材を覆う筐体とを具備する、という手段を採用する。

本発明では、耐衝撃機構に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記発泡部材は、ＮＰゲルである、という手段を採用する。

本発明では、耐衝撃機構に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記船舶用機器は、表示面が設けられた正面が矩形状をし、該矩形状の辺に沿って側面に凸部が設けられた表示装置であり、前記発泡部材は、前記表示装置の前記凸部の天部側、正面側及び正面側の反対側（背面側）に密着するように配置されている、という手段を採用する。

本発明では、耐衝撃機構に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記表示装置の各側面には、複数の前記凸部が設けられると共に前記凸部の間に前記表示装置を設置場所に固定するために用いられるネジを通すための隙間が設けられ、前記発泡部材は、前記複数の凸部各々に配置されている、という手段を採用する。

本発明では、耐衝撃機構に係る第５の解決手段として、上記第３または第４の解決手段において、前記表示装置の前記矩形状の短辺側の側面に設けられた前記凸部に配置された前記発泡部材の厚さは、前記矩形状の長辺側の側面に設けられた前記凸部に配置された前記発泡部材より厚い、という手段を採用する。

本発明では、船舶搭載装置に係る第１の解決手段として、船舶に設置される船舶用機器と、前記船舶用機器に伝わる衝撃を軽減する耐衝撃機構とを具備し、前記耐衝撃機構は、船舶に設置される船舶用機器の表面に密着するように配置される発泡部材と、前記発泡部材に密着して前記発泡部材を前記船舶用機器に固定するように前記船舶用機器及び前記発泡部材を覆う筐体とを有する、という手段を採用する。

本発明では、船舶搭載装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記発泡部材は、ＮＰゲルである、という手段を採用する。

本発明では、船舶搭載装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記船舶用機器は、表示面が設けられた正面が矩形状をし、該矩形状の辺に沿って側面に凸部が設けられた表示装置であり、前記発泡部材は、前記表示装置の前記凸部の天部側、正面側及び正面側の反対側（背面側）に密着するように配置されている、という手段を採用する。

本発明では、船舶搭載装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記表示装置の各側面には、複数の前記凸部が設けられると共に前記凸部の間に前記表示装置を設置場所に固定するために用いられるネジを通すための隙間が設けられ、前記発泡部材は、前記複数の凸部各々に配置されている、という手段を採用する。

本発明では、船舶搭載装置に係る第５の解決手段として、上記第３または第４の解決手段において、前記表示装置の前記矩形状の短辺側の側面に設けられた前記凸部に配置された前記発泡部材の厚さは、前記矩形状の長辺側の側面に設けられた前記凸部に配置された前記発泡部材より厚い、という手段を採用する。

本発明によれば、船舶に設置される船舶用機器の表面に密着するように配置される発泡部材を用いることによって、耐衝撃機構の省スペース化を実現できる。

本発明の一実施形態に係る耐衝撃機構Ａの正面図（ａ）、平面図（ｂ）及び左側面図（ｃ）である。 本発明の一実施形態に係る耐衝撃機構Ａの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る耐衝撃機構Ａの平面模式図（ａ）及び左側面模式図（ｂ）である。 本発明の一実施形態における発泡部材１の素材に関する特徴を示す図である。 本発明の一実施形態に係る耐衝撃機構Ａの耐衝撃実験結果を示す図である。 従来の耐衝撃機構の耐衝撃実験結果を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る耐衝撃機構Ａは、船舶に設置される船舶用機器に周囲の構造物から伝わる衝撃を吸収して軽減するものであり、図１〜図３に示すように、船舶に設置される船舶用機器の表面に密着するように配置される発泡部材１と、発泡部材１に密着して発泡部材１を船舶用機器に固定するように船舶用機器及び発泡部材１を覆う筐体２とから構成されている。

上記船舶用機器は、例えば、図１に示す表示装置Ｂである。表示装置Ｂは、船舶に搭載される蒸気タービン、ディーゼルエンジン及びガスタービン等のエンジンを収容するエンジンルームに設置され、上記エンジンの動作を制御する制御装置と通信ケーブルを介して接続される入力コネクタを備え、上記制御装置から入力されるデータに基づいてエンジンの動作状態に関する情報を表示する。

このような表示装置Ｂは、例えば液晶モニター等であり、表示面ｈｍが設けられた正面ｆｍが矩形状をし、該矩形状の長辺側の側面ｓ１に矩形状の辺に沿って３つの凸部ｃｖが設けられ、一方矩形状の短辺側の側面ｓ２に矩形状の辺に沿って２つの凸部ｃｖが設けられている。つまり、表示装置Ｂには、１０個の凸部ｃｖが設けられている。これら凸部ｃｖは、直方体形状をしており、その間に、表示装置Ｂをエンジンルームの設置場所に固定するために用いられるネジを通すための隙間ｇｐが設けられている。

また、船舶には、船舶用機器として表示装置Ｂ以外にも、例えば、ジャイロコンパス、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機、電子海図装置、レーダー/ＡＲＰＡ (Automatic Radar Plotting Aids：自動衝突予防援助装置)、自動船舶識別装置（ＡＩＳ：Automatic Identification System）、オートパイロット及び統括制御装置を備えている。

ジャイロコンパスは、回転型または振動型の機械式ジャイロスコープ、あるいは光ファイバジャイロまたはリングレーザージャイロ等の光学式ジャイロスコープ等を使用して船舶の進行方位を検出し、進行方位を示す進行方位検出信号を出力するものである。
ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳに準拠した測位装置であり、船舶の所定の場所（船首あるいは船尾等）に設置された受信アンテナを備え、受信アンテナが受信した測位用電波に基づいて、測地座標系における受信アンテナの位置（緯度及び経度）を船舶の位置として検出するものである。

電子海図装置は、電子海図データを専用コンピュータによって処理することにより所望海域の海図をディスプレイに表示し、さらにジャイロコンパス及びＧＰＳ受信機等から取得した各種情報に基づいて船舶の航行方位や航行位置を海図上に表示して計画航路に対する実際航路の監視を行うものである。
レーダー／ＡＲＰＡは、レーダーから得られる情報に基づいて近隣の船舶等の障害物を自動的に捕捉し、障害物までの方位や距離を計算して表示すると共に、衝突の危険の度合いを計算して表示し、さらに自船が障害物に接近して危険な状態になると警報を発し、障害物を避けるための操船に必要な情報を表示する。

自動船舶識別装置は、自船の位置情報や操船情報等の航海情報、船名や積荷等の船舶の固有情報を周囲に定期的に送信すると共に、他船から送信されたこれらの情報を受信して表示するものである。
オートパイロットは、予め設定された計画航路に基づいて船舶の舵を駆動して自動操舵を実現するものである。

統括制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）及び電気的に相互接続された各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されている。この統括制御装置は、上記ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に各部と通信を行うことにより船舶の全体動作を制御する。

上記ジャイロコンパス、ＧＰＳ受信機、電子海図装置、レーダー/ＡＲＰＡ、自動船舶識別装置、オートパイロット、コニングディスプレイ及び統括制御装置等の船舶用機器にも、表示装置Ｂと同様に、耐衝撃機構Ａを設けて、これら船舶用機器に周囲の構造物から伝わる衝撃を吸収するようにしてもよい。

図１に戻り、耐衝撃機構Ａの発泡部材１は、例えば、直方体形状の凸部の長さ方向と同じ長さであると共に厚さが６ｍｍである長方形のシート状に形成されたＮＰゲル（発泡ゲル）であり、表示装置Ｂの各凸部ｃｖの天部側ｃ１、正面側ｃ２及び正面側ｃ２の反対側（背面側）ｃ３の三方に密着するように配置されている。つまり、各凸部ｃｖには、３枚の発泡部材１各々が天部側ｃ１、正面側ｃ２及び背面側ｃ３に密着するように配置されている。このような発泡部材１は、周囲の構造物から表示装置Ｂに伝わる衝撃を吸収して、軽減する。

また、発泡部材１として用いられるＮＰゲルは、−４０〜２００度の幅広い温度環境下で使用可能であり、他の発泡素材に比べても圧縮永久歪が小さく、長期間使用しても性能が変わりにくいという特徴を備える。また、ＮＰゲルは、対候性や対オゾン性に優れているために、屋外等の厳しい条件下においても使用可能である。

筐体２は、表示装置Ｂを正面側を覆う第１のカバー２１と、発泡部材１を覆う第２のカバー２２と、第１のカバー２１と第２のカバー２２とを連結させるネジ２３（図１（ａ）に示す２重丸）とから構成されている。

第１のカバー２１は、表示装置Ｂの正面側を覆うものであり、所定の金属あるいは樹脂素材からなり、表示装置Ｂの正面よりも一回り大きな矩形状の板部材の中央に表示装置Ｂの表示面ｈｍが露出可能なように表示面ｈｍの大きさに合わせて開口２１ａが設けられている。第１のカバー２１の開口２１ａの周囲には、第１のカバー２１を第２のカバー２２に連結するためにネジ２３が装着される複数のネジ穴と、耐衝撃機構Ａが取り付けられた表示装置Ｂをエンジンルームの所定の設置場所に固定するための複数のネジ穴２１ｂ（図１（ａ）に示す１重丸）とが設けられている。

第２のカバー２２は、発泡部材１を覆うものであり、第１のカバー２１と同じ素材からなり、凸部ｃｖ毎に設けられている。この第２のカバー２２は、表示装置Ｂの各凸部ｃｖの天部側ｃ１、正面側ｃ２及び背面側ｃ３に配置された発泡部材１を密着して覆うために、発泡部材１の外形に沿って凹形状であると共に、直方体形状の凸部ｃｖの長さ方向と同じ長さを有している。また、各第２のカバー２２には、第２のカバー２２を第１のカバー２１に連結するためにネジ２３が装着される複数のネジ穴が設けられている。なお、第２のカバー２２と発泡部材１とは、図示しない両面テープによって接着されている。

ネジ２３は、第１のカバー２１のネジ穴及び第２のカバー２２のネジ穴に設けられたネジ穴に装着されて、第１のカバー２１の裏面２１ｃに第２のカバー２２をネジ止めして固定するものである。また、ネジ２３とは異なる第２のネジ（図示略）は、第１のカバー２１のネジ穴２１ｂに装着されて、表示装置Ｂを船舶のエンジンルームの所定の設置場所にネジ止めして固定する。

次に、このように構成された耐衝撃機構Ａの発泡部材１の詳細な特徴について説明する。
上述したように、発泡部材１として用いられるＮＰゲル（発泡ゲル）は、図４に示すように、−４０〜２００度の幅広い温度環境下で使用可能である。また、ＮＰゲルは、比重「０．２６」、引張強度「０．３２Ｍｐａ」、伸び「７３％」、ヤング率「２６９.５ｋＰａ」（単位ひずみあたりに必要な応力）、比熱「１．１５Ｊ/ｇ・ｋ」、熱伝導率「０.０６Ｗ/ｍ・ｋ」、圧縮永久歪「０.０２％（圧縮率５０％）」という物性を有する。この発泡部材１は、在庫として置いておくだけなら半永久的に保存可能であり、また表面にパウダー塗装が施されている。

また、ＮＰゲル以外に検討された素材として、ゲルテープ、ソルボシート及びハイパーゲルシートがある。ゲルテープは、シリコンゲルからなり、片面に粘着材（感圧接着剤）付きのテープであり、例えば電子機器内の基板等を防振及び緩衝するために用いられる防振緩衝材である。このようなゲルテープは、図４に示すように、−４０〜１００度の温度環境下で使用可能であり、表面にパウダー塗装が施されている。また、ゲルテープは、表面にパウダー塗装が施されている。

ソルボシートは、エーテル系ポリウレタンをシート状に形成したものであり、高い衝撃吸収性、高い振動減衰性、広い温度範囲で優れた衝撃吸収性を発揮するものである。このようなソルボシートは、図４に示すように、硬度「３０」、比重「１．３５」、引張強度「０．３２Ｍｐａ」、伸び「３３８％」、圧縮永久歪「６０．６％（圧縮率２５％）」という物性を有する。

ハイパーゲルシートは、超軟質のウレタンゲルをシート状に形成したものであり、高いエネルギー吸収性があり、耐久性と強度を兼ね備え、周波数や温度が変化しても高い防振性を保ち、一般的なゴムより柔らかい。このようなハイパーゲルシートは、図４に示すように、−３０〜８０度の温度環境下で使用可能であり、硬度「１５」、比重「１．０８」、引張強度「０．８３Ｍｐａ」、伸び「１０００％」、ヤング率「５４０Ｋｐａ」、圧縮永久歪「８．１％（圧縮率２５％）」という物性を有する。また、ハイパーゲルシートは、電源アダプタ等継続して高温になる電気器具の近くで使用すると、劣化促進し、溶解する場合がある。

これら素材の内、ＮＰゲルは、他素材の発泡体に比べても幅広い温度環境下で使用可能であると共に圧縮永久歪が小さく、長期間使用しても性能が変わりにくいという特徴を備えたものである。さらに、ＮＰゲルは、対候性や対オゾン性に優れているために、屋外等の厳しい条件下においても使用可能であるという特徴を備えている。発泡部材１として、上述した特徴を備えるＮＰゲルを用いることで、船舶のエンジンルームという高温の過酷な環境下においても性能がほとんど変わらず、長期間使用することができる。

また、実証実験として、加速度センサーを設置した表示装置Ｂに発泡部材１としてＮＰゲルを使用した耐衝撃機構Ａを装着した場合と、ＮＰゲルではなく従来のように弾性ゴムを使用した耐衝撃機構を装着した場合とで、鉄塊をぶつける実験を実施した。なお、発泡部材１としてＮＰゲルを使用した耐衝撃機構Ａと、弾性ゴムを使用した耐衝撃機構とには、それぞれ鉄塊を３回ぶつけている。図５は、本耐衝撃機構Ａを表示装置Ｂに装着した場合に、加速度センサーによって測定された結果である。また、図６は、弾性ゴムを使用した耐衝撃機構を装着した場合に、加速度センサーによって測定された結果である。図５に示されるように、本耐衝撃機構Ａを表示装置Ｂに装着した場合には、加速度センサーによって測定された衝撃が約２００Ｇとなる。一方、図６に示されるように、弾性ゴムを使用した耐衝撃機構を表示装置Ｂに装着した場合には、加速度センサーによって測定された衝撃が１０００Ｇ以上となる。実証実験の結果、発泡部材１としてＮＰゲルを用いた場合は、従来のように弾性ゴムを使用した場合と比較して、高い耐衝撃性能を得ることが明らかである（ただし、装置の重量、形状により、耐衝撃性能は変化する）。

このような本実施形態によれば、船舶に設置される船舶用機器（表示装置Ｂ）の表面に密着するように配置される発泡部材１を用いることによって、耐衝撃機構Ａの省スペース化を実現できる。例えば、従来の耐衝撃機構は、９．４インチの表示装置Ｂを収容していたが、本実施形態は、筐体２の大きさが従来と変わっていないにもかかわらず、従来よりも大きい１２．１インチの表示装置Ｂを収容可能である。つまり、本実施形態は、従来よりも大きな表示装置Ｂを収容することが可能になった分だけ厚みが薄くなり、省スペース化を実現できる。
また、本実施形態において、発泡部材１は、ヘリカルマウントと称されるらせん状の金属バネや耐振用の弾性ゴムに比べて比重が小さいため、軽量化につながる。

このように本実施形態によれば、省スペース化及び軽量化した結果、設置や交換等のメンテナンスの省力化を図ることができる。また、本実施形態によれば、省スペース化によって、限られたスペースであっても、従来よりも大きな船舶用機器を船舶に搭載することが可能となった。また、本実施形態によれば、発泡部材１についてはシート状に形成して用いることができるので、耐衝撃機構Ａの構造設計が容易になり、この結果、耐衝撃機構Ａのコスト削減につながる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
上記実施形態では、表示装置Ｂにおける長辺側の側面ｓ１に設けられた凸部ｃｖに配置された発泡部材１と、短辺側の側面ｓ２に設けられた凸部ｃｖに配置された発泡部材１との厚さは、同じ６ｍｍであるが、本実施形態はこれに限定されない。表示装置Ｂにおける短辺側の側面ｓ２に設けられた凸部ｃｖは、長辺側の側面ｓ１に設けられた凸部ｃｖに比べて、周囲の構造物と当接する面積が小さく、単位面積辺りに加わる衝撃が大きくなってしまうので、短辺側の側面ｓ２に設けられた凸部ｃｖに配置された発泡部材１の厚さを、長辺側の側面ｓ１に設けられた凸部ｃｖに配置された発泡部材１より厚くしてもよい。

Ａ…耐衝撃機構、１…発泡部材、２…筐体、Ｂ…表示装置、ｈｍ…表示面、ｆｍ…正面、ｓ１…側面、ｓ２…側面、ｃｖ…凸部、ｇｐ…隙間、２１…第１のカバー、２２…第２のカバー、２３…ネジ、ｃ１…天部側、ｃ２…正面側、ｃ３…背面側、２１ａ…開口、２１ｂ…ネジ穴、２１ｃ…裏面

Claims (8)

1. 船舶に設置される船舶用機器の表面に密着するように配置される発泡部材と、
   前記発泡部材に密着して前記発泡部材を前記船舶用機器に固定するように前記船舶用機器及び前記発泡部材を覆う筐体とを具備し、
   前記船舶用機器は、表示面が設けられた正面が矩形状をし、該矩形状の辺に沿って側面に凸部が設けられた表示装置であり、
   前記発泡部材は、前記表示装置の前記凸部の天部側、正面側及び正面側の反対側（背面側）に密着するように配置されていることを特徴とする耐衝撃機構。
2. 前記発泡部材は、ＮＰゲルであることを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃機構。
3. 前記表示装置の各側面には、複数の前記凸部が設けられると共に前記凸部の間に前記表示装置を設置場所に固定するために用いられるネジを通すための隙間が設けられ、
   前記発泡部材は、前記複数の凸部各々に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の耐衝撃機構。
4. 前記表示装置の前記矩形状の短辺側の側面に設けられた前記凸部に配置された前記発泡部材の厚さは、前記矩形状の長辺側の側面に設けられた前記凸部に配置された前記発泡部材より厚いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の耐衝撃機構。
5. 船舶に設置される船舶用機器と、前記船舶用機器に伝わる衝撃を軽減する耐衝撃機構とを具備し、
   前記耐衝撃機構は、船舶に設置される船舶用機器の表面に密着するように配置される発泡部材と、前記発泡部材に密着して前記発泡部材を前記船舶用機器に固定するように前記船舶用機器及び前記発泡部材を覆う筐体とを有し、
   前記船舶用機器は、表示面が設けられた正面が矩形状をし、該矩形状の辺に沿って側面に凸部が設けられた表示装置であり、
   前記発泡部材は、前記表示装置の前記凸部の天部側、正面側及び正面側の反対側（背面側）に密着するように配置されていることを特徴とする船舶搭載装置。
6. 前記発泡部材は、ＮＰゲルであることを特徴とする請求項５に記載の船舶搭載装置。
7. 前記表示装置の各側面には、複数の前記凸部が設けられると共に前記凸部の間に前記表示装置を設置場所に固定するために用いられるネジを通すための隙間が設けられ、
   前記発泡部材は、前記複数の凸部各々に配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の船舶搭載装置。
8. 前記表示装置の前記矩形状の短辺側の側面に設けられた前記凸部に配置された前記発泡部材の厚さは、前記矩形状の長辺側の側面に設けられた前記凸部に配置された前記発泡部材より厚いことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の船舶搭載装置。