JPH0635910Y2

JPH0635910Y2 - 船尾防振ダンパー

Info

Publication number: JPH0635910Y2
Application number: JP19654487U
Authority: JP
Inventors: 正志岡; 惟夫山野; 穂高清水
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2002-12-23
Also published as: JPH0198795U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、プロペラサーフェスフォースによって惹起さ
れる船体振動の防止を目的とする船尾防振ダンパーに関
する。

（従来の技術）船尾に配設されたプロペラが回転すると、回転数×ブレ
ード数×整数倍の圧力変動が生起しこれが船尾振動を誘
発する。そのため従来よりこのプロペラサーフェスフォ
ースによる船尾振動を防止するため種々の防振ダンパー
が提案されている。その一つに実公昭57−11837号の船
尾防振装置がある。この装置は、第６図及び第７図に示
すように、船尾船体１に配設されたプロペラ２の直上の
船体内にタンク４が設けられ、しかもこのタンクの底面
５にはタンク４内と外海水とを連通する開孔5aが設けら
れてタンク４内下部に海水層８を形成するようになって
いる。一方、タンクの頂部4aには空気管11がその下端を
タンク４の頂面に固着して立設されている。そして、タ
ンク４内上部に存在する空気層７の圧力保持のため、気
蓄器10が連通管12を介して上記空気管11と連結されて配
備されている。空気管11には外海の水面の変動に応じて
開閉操作する弁11a、また連通管12には弁12aが気蓄器10
等のメンテナンス等のために設けられている。

（考案が解決しようとする問題点）かかる船尾部の防振ダンパーは、タンク上部の空気層を
ダンパーとして機能させようとするものであるから、タ
ンクの上部に常に空気層を確保する必要がある。そのた
め上記従来の装置においては、空気管11の弁11aを閉と
し、気蓄器10を作動させてタンク４内の空気層を適切な
圧力に維持するようにしている。しかしながら、例えば
船が浅い吃水で航行中、船の動揺等によりタンク４の底
面５が水面より露出してタンク４内の水が外に流出して
しまった場合、再びタンク４内に水が入り込もうとする
とタンク４内には気蓄器10による圧力がかかっているた
め元の水位に回復するのに相当な時間を要することにな
る。また、船体運動により短周期で吃水変化してタンク
内水位が下がった場合も上記と同様である。この場合空
気管11の弁11aを開けばよいが瞬時的に起こる船の動揺
等によって生じる吃水変化にその都度対処して弁操作す
ることは実際上困難である。上記のように、タンク４内
を常に気密に保つような構成では、吃水変化が生じた場
合にタンク４内に海水層と空気層の形成回復に時間がか
かり、タンク４のダンプタンク（防振装置）としての機
能が損なわれることがある。

また、従来装置では気蓄器等の機器が必要となって装置
が複雑化する上、それら機器の保守点検作業も必要とな
る。また、船尾のような狭隘な場所においては気蓄器等
の配置が難しく、気蓄器等の保守点検作業も困難であ
る。

そこで本考案においては、上記従来のようにタンク内を
常に気密にするという思想を排して、むしろ空気の出入
りを積極的に利用することにより、常に防振効果を発揮
させるために必要な厚さの空気層をタンク内に確保しう
るような空気パイプをタンクに設けることにより、従来
装置の問題点を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）そのため、本考案にかかる船尾防振ダンパーは、プロペ
ラを備えた船舶の船尾部であって、該プロペラの上方の
船体内にタンクを設け、該タンクと外海水とを連通する
開孔を該タンクの底面に設けた防振ダンパーにおいて、
該タンクの上方に一端を大気に開口し、他端を該タンク
の頂面を貫通して防振効果を発揮しうる必要最小空気層
厚さに相当する長さを該タンク下方に突出させて開口し
た空気パイプを設け、しかも該空気パイプの断面積ａと
該タンクの水平断面積Ａとの関係をａ＜0.03Aとし、該
空気パイプを介して該タンク内と大気とが連通している
ことを特徴とするものである。

（作用）上記本考案の構成によれば、タンクの底面に設けた開孔
より該タンク内の下層部に海水層、上層部に空気層が形
成される。一方、該タンクの断面積に対し所定の径を有
する空気パイプが、該タンクと大気とを常に連通させて
設けてあるからタンク内への空気の出入りが限られた範
囲で許容される。これにより瞬時的な吃水変化に対して
はタンク内水位の変化はきわめて小さくなる。

つまり、ピッチングのような短周期で変わるタンク外の
水面変化に対しては、ａ＜0.03Aに基づきタンク内への
又はタンク内からの空気の出入りに抵抗をつけて、タン
ク内の水位は上昇しにくく、かつ、下降しにくい作用を
得ることで、タンク内水位はこれに簡単に追随せず、そ
の一方比較的長い時間をかけて変化するたタンク外の水
面変化に対しては、タンク内と大気とが連通しているた
め（従ってａ＝０ということはない）タンク内水位の回
復に過大な時間を要さないようにこれを追随するように
する。

さらに該空気パイプを該タンクの頂面より適当長さ、即
ち防振効果を発揮しうる必要最小空気層厚さに相当する
長さ突出させているから船舶の吃水が大きく変化しても
該タンクの上層部には常に必要最小厚さ以上のの空気層
が確保される。

以上の結果、防振効果を発揮するために必要な最小厚さ
以上の適した範囲の厚さの空気層を常に確保できるの
で、該タンクは船体振動を防止するための防振ダンパー
としての機能を常に維持することができる。

（実施例）以下、本考案の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図は船尾部の側面図、第２図及び第３図は船尾部の
横断面図を示す。図において、１は船尾船体、２はプロ
ペラ、３は舵、４はタンク、５はタンクの底面、６はタ
ンク４に立設した空気パイプ、７、８はタンク内に存在
する空気層、海水層をそれぞれ示す。なお、Ｗは吃水線
を示す。

第１図及び第２図において、プロペラ２の上方の船尾部
の船体内にタンク４が設けられ、このタンク４の底面５
を形成する船体に、船体強度上許容される範囲の適当な
大きさの開孔5aが適当数設けられている。一方、所要の
径をもつ空気パイプ６が、上記タンク４に次のように設
けられている。すなわち、空気パイプ６の上端6aはタン
ク４より上方の船側外板９に固着されて大気に開放して
おり、その下端6bはタンク４の頂面4aを貫通してタンク
４の下方適当長さ（防振効果を発揮しうる必要最小空気
層厚さに相当する長さ）突出してタンク４内に開放して
いる。このようにタンク４内と大気とは空気パイプ６を
介して常に連通されている。なお、空気パイプ６の上端
6aを船側外板９に固着する代わりに、上甲板（図示略）
の上方まで延設して大気に開口してもよい。

いま、第２図のように、吃水線Ｗがタンク４の底面５と
タンク４の頂面4aの間にあるとき（例えばバラスト吃水
時など）、外海とタンク４とが開孔5aを通じて連通し、
タンク４内の下方部に海水層８、上方部に一定の空気層
７が形成されるようになっている。第３図は吃水線Ｗが
タンク頂部より上方に位置した時、即ちＷが満載吃水線
のような場合である。但し空気パイプ６の上端6aの開口
より下方である。この場合でも空気パイプ６の下端6bの
開口がタンク４の頂面4aより下方に突出しているので、
海水層８はタンク４内においてはこの空気パイプ６の下
端6bのレベルまでしか形成されず、空気パイプ６の下端
6bよりタンク４の頂面4aまでは必ず空気層７が形成確保
されるものである。

ところで、本考案においては、空気パイプ６の大きさと
タンク４の大きさとが一定の関係を有するところに更な
る特徴がある。

すなわち、ａを空気パイプ６の断面積、Ａをタンク４の
水平断面図とするとき、ａ＜0.03Aなる関係を満足する
ような空気パイプ６とするものである。これは、次のよ
うな技術思想に基づき種々の実験を行うことにより求め
られたものである。すなわち、（ａ）積荷状態の変化に伴う吃水変化を生じた時、又は
タンク４の底面５が水面上に露出してタンク４内の水が
流出した場合、又は何らかの理由でタンク４内に水が流
入して空気層が小さくなった場合に、再びタンク４内の
水位が外部平均水位とつりあうまで過大な時間を要せ
ず、しかも（ｂ）船体運動により比較的短周期に吃水が変化して
も、内部水位は殆ど変化せず（空気層厚さは変化せず）
防振装置としての効果を保つこと。

これは換言すると、ａ＜0.03Aを満足する空気パイプ６
をタンク４に設けることにより、タンク４内の水位が下
がろうとするときは、空気パイプ６を通じて空気がタン
ク４内に侵入するのに抵抗させて水位の低下を妨げ、一
方、タンク４内の水位が上がろうとするときは、タンク
４内の空気が空気パイプ６を通じて大気に放出されるの
に抵抗させて短時間での水位の上昇が妨げる。反面一旦
タンク４内の水が流出して再びタンク４内に水が入り込
む場合または一旦タンク４内へ水が流入して再び流出す
る場合、タンク４内と大気を空気パイプ６で連通させて
いるので過大な時間を要せずタンク内水位を回復させる
ことができる、というものである。

ここで、ａ＜0.03Aの理論的根拠について第４図および
第５図に基づいて説明する。

第４図に示すようにタンクを強制的に沈めた場合の、タ
ンク内の水位の変化をパイプ径を変えて計算し、その結
果を第５図に示したものである。第５図において、縦軸
に無次元化したタンク水位d₀/dをとり、横軸にタンク内
水位がタンク外水位と同一になるまでの時間（秒）をと
って示している。ここで、d₀はタンク外部の水位（吃
水）ｄとタンク内部の水位との差、Ａとａは上記同様タ
ンク水平断面積と空気パイプの断面積、P_aは大気圧力、
P₀はタンク内圧力を示す。

第５図によれば、ａ＝0.03Aの場合には短時間でタンク
内水位が外部水位に同じになるが、ａ＝0.001Aに設定し
た場合には、同一水位になるまで150秒近くもかかり、
数秒の短周期で起こるピッチング等に対してはタンク内
水位は殆ど変化しないことが分かる。

このように、ａ＜0.03Aに設定することで、タンク内に
対する空気の出入りに抵抗をつけたことから、ピッチン
グ周期程度の短時間では、タンク内水位を上昇しにく
く、かつ、下降しにくくして、空気層の厚さが殆ど変わ
らぬようにしている。上昇しにくいことと、下降しにく
いこととは、いずれも空気の出入りに抵抗をつけたこと
から生じるもので、本質的には同じ作用である。しか
も、空気パイプが一定長さタンク頂面から下方に突出し
ているため、タンク内水位の上限を規制し、船舶がいか
なる状態においても必要最小値以上の適した範囲の空気
層厚さを常に確保することができるものである。なお、
この適した範囲の空気層厚さは、対象船ごとに異なる。

上述したピッチングのような短周期（秒単位）で変わる
タンク外の水面変化に対しては、上昇しにくく、かつ、
下降しにくい作用によって、タンク内水位はこれに簡単
には追随しないが、比較的長い時間をかけて変化するタ
ンク外の水面変化に対しては、概ね分単位で追随するよ
うに（従ってタンク内水位の回復に過大な時間を要さな
いように）上限値0.03Aが決定されているのである。船
の大きさによってピッチング周期等は変化し、またタン
クの深さも船によって変化するから各船ごとにa/Aの適
した値が、０より大きく0.03未満の範囲内で決定され
る。

（考案の効果）以上説明したように、本考案によれば、タンクの大きさ
に対し一定の関係をもつ空気パイプをタンクに設けたの
で、従来のような気蓄器等の機器は不要となって装置が
非常に簡略化される。そして、ピッチングのような短周
期で変わるタンク外の水面変化に対しては、タンク内の
水位は上昇しにくく、かつ、下降しにくい作用によって
タンク内水位の変動は小さく抑えることができ、しかも
空気パイプをタンク内に一定長さ突出させたので、いか
なる吃水においても、また波浪中で船体運動しても常に
タンク内上部に防振効果を発揮するために必要最小厚さ
以上の適した範囲の厚さの空気層を確保できる結果、防
振ダンパーとしての効果を常に損なうことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本考案の一実施例を示す図面であ
る。このうち第１図は本考案にかかる防振ダンパーを備
えた船尾部の側面図、第２図、第３図はその横断面図を
示す。第４図および第５図は、本考案の作用を具体例に
よって説明するための図であって、特にａ＜0.03Aの理
論的根拠を説明するための図である。第６図および第７図は、従来の船尾防振装置を示す図面
である。１…船尾船体、４…タンク、５…タンクの底面、5a…開孔、６…空気パイプ、７…空気層、８…海水層、Ｗ…吃水線。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】プロペラを備えた船舶の船尾部であって、
該プロペラの上方の船体内にタンクを設け、該タンクと
外海水とを連通する開孔を該タンクの底面に設けた防振
ダンパーにおいて、該タンクの上方に一端を大気に開口
し、他端を該タンクの頂面を貫通して防振効果を発揮し
うる必要最小空気層厚さに相当する長さを該タンク下方
に突出させて開口した空気パイプを設け、しかも該空気
パイプの断面積ａと該タンクの水平断面積Ａとの関係を
ａ＜0.03Aとし、該空気パイプを介して該タンク内と大
気とが連通していることを特徴とする船尾防振ダンパ
ー。