JPH1035577A - 防振型船尾ボス構造 - Google Patents

防振型船尾ボス構造

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JPH1035577A
JPH1035577A JP21063096A JP21063096A JPH1035577A JP H1035577 A JPH1035577 A JP H1035577A JP 21063096 A JP21063096 A JP 21063096A JP 21063096 A JP21063096 A JP 21063096A JP H1035577 A JPH1035577 A JP H1035577A
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和久 ▲柳▼
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、プロペラ軸を挿通された船尾管を取
り囲む船尾ボス構造に関し、特にプロペラ起振力による
左右方向への船尾ボス構造の振動を抑制できるようにし
た。 【解決手段】船尾ボス構造において、前後一対のフロア
板の相互間に、左右の船体外板2,2と、屈曲した上部
内壁3と、水平な下部内壁4とで防振タンクとしてのU
字型タンクが形成されている。上記U字型タンクの左右
の竪型タンク部6a,6bの内部の上層に空気層8a,
8bを残すように液体9が入っており、同液体9の質量
と空気層8a,8bのばね剛性とにより1自由度振動系
としての動吸振器が構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロペラ軸を挿通
された船尾管を取り囲む船尾ボス構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の一軸船の船尾ボス構造としては図
6(縦断面図)および図7(図6のB−B断面図)に示
すようなものがあり、スターンフレーム13と呼称される
鋳物部と、それに連続する鋼板構造部としての船体外板
2およびフロア板1とで構成されている。そして、上述
のような船尾ボス構造で取り囲まれた船尾管12の内部
に、軸受14を介してプロペラ軸11が挿通されており、同
プロペラ軸11の後端にはプロペラ10が装着されている。
【0003】最近の船舶では、推進性能の向上をはかる
ためスターンフレーム13を外水中に突出させた形状が採
用されているが、これに伴い図7に矢印で示すような水
平左右方向の船尾ボス構造の撓み固有円振動数が低下す
る傾向にあり、プロペラ10に作用する起振力と共振現象
を呈して過大振動を発生する恐れがある。
【0004】そこで、従来の防振手段の代表例として
は、図6,7に示すフロア板1や船体外板2の寸法や板
厚を増加したり、フロア板1を増設したりして、船尾ボ
ス構造の剛性を大きくすることが行なわれており、これ
により船尾ボス構造の撓み固有円振動数の上昇を図り、
プロペラ起振力の起振振動数域から離隔させるようにな
っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な従来の防振手段では、本来船体強度や軸系アラインメ
ントの観点から必要なフロア板1の枚数やフロア板1お
よび船体外板2の寸法,板厚と比べて大幅な構造補強量
の増大を必要とするため、船尾ボス構造の重量の著しい
増加を招くとともに工作性の低下をきたすという不具合
がある。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みて提案さ
れたものであり、フロア板の増設やフロア板および船体
外板の寸法・板厚の増加を必要とせずに、船尾ボス構造
における水平左右方向の振動応答の増大を防止できるよ
うにした防振型船尾ボス構造を提供することを課題とし
ている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の防振型船尾ボス構造は、プロペラ軸を挿通
された船尾管を取り囲む船尾ボス構造において、同船尾
ボス構造が上記プロペラ軸を介し伝達されるプロペラ起
振力で振動するのを抑制すべく、同船尾ボス構造の内部
に、上記船尾管の両側方にそれぞれ配置された竪型タン
ク部と、これらの竪型タンク部の下部相互を連通する下
側タンク部とからなるU字型タンクが、上記竪型タンク
部の内部の上層に空気層を残すように液体を充填された
ことを特徴としている。
【0008】上述の本発明の防振型船尾ボス構造では、
プロペラ軸を挿通される船尾管を左右の竪型タンク部で
挟むようにして、狭いスペース内に防振タンクとしての
U字型タンクが適切に配置される。
【0009】そして、同タンクの左右の竪型タンク部内
には上層に空気層が形成されるので、船尾ボス構造の左
右への振動を抑制するように上記U字型タンクの内部の
液体が作動する。すなわち、同液体の質量と上記空気層
のばね剛性とにより構成される1自由度振動系が動吸振
器としての作用を行なうようになる。なお、上記1自由
度振動系の固有円振動数は、上記U字型タンクの寸法や
上記空気層のばね剛性の調整により、船尾ボス構造の左
右方向撓み固有円振動数と一致するように設定される。
【0010】このようにして、上記U字型タンクの左右
の竪型タンク部の下部相互を連結する下側タンク部で内
部液体に作用する力の反力により、船尾ボス構造の左右
方向の振動応答が抑制されるようになる。
【0011】また、本発明の防振型船尾ボス構造は、上
記U字型タンクが、上記船尾ボス構造の内部における前
後一対のフロア板と、上記船尾ボス構造における左右の
船体外板と、これらの船体外板の上部を相互に連結する
屈曲形状の上部内壁と、上記左右の船体外板の下部を相
互に連結する水平な下部内壁とで形成されていることを
特徴としている。
【0012】このように、上記U字型タンクが、船尾ボ
ス構造における左右の船体外板や内部の前後一対のフロ
ア板を利用して、屈曲形状の上部内壁および水平な下部
内壁と共に形成されるようになっていると、構造の複雑
化や部材の大幅な追加を伴うことなく、上記U字型タン
クの形成が著しく簡便化される。
【0013】さらに、本発明の防振型船尾ボス構造は、
上記U字型タンクの両側壁を形成する左右の船体外板
に、それぞれ外水を作動水として上記U字型タンク内に
取込むための小孔が形成されていることを特徴としてお
り、このような小孔が船体外板に形成されていると、船
体の進水の際に同小孔を通じて上記U字型タンク内への
外水の浸入が自動的に行なわれるようになり、上記小孔
の位置を適切に設定しておけば、上記U字型タンク内に
おける作動水を所要量だけ導いて、左右の竪型タンク部
内の残留空気層のばね剛性が適切に設定されるようにな
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての防振型船尾ボス構造について説明すると、
図1はその側面図、図2は図1のA−A断面図、図3は
図2に対応させてU字型タンク内に作動水の入った状態
を示す断面図、図4(a)〜(e)は図3の防振型船尾ボス
構造の作用を説明するためのグラフ、図5は本発明の防
振型船尾ボス構造の振動特性を従来の場合と比較して示
すグラフである。
【0015】図1,2に示すように、プロペラ軸11を挿
通された船尾管12を取り囲む船尾ボス構造において、そ
の内部に前後一対のフロア板1,1と、左右の船体外板
2,2とを利用してU字型タンクが形成されている。す
なわち、前後一対のフロア板1,1の相互間で左右の船
体外板2,2の上部を相互に連結する屈曲形状の上部内
壁3と、左右の船体外板2,2の下部を相互に連結する
水平な下部内壁4とが設けられ、これにより左右の竪型
タンク部6a,6bと、これらの竪型タンク部6a,6
bの下部を相互に連結する下側タンク部7とからなるU
字型タンクが形成されており、このようにして左右の竪
型タンク部6a,6bは船尾管12の両側方に配置されて
いる。
【0016】そして、上記U字型タンクの内部に、この
船体の進水時に自動的に外水が作動水として入り込める
ように、このU字型タンクを形成している部分の船体外
板の高さのほぼ中央位置と下部位置とに、それぞれ小孔
5が、図1に示すように3個ずつ設けられている。
【0017】上述の船尾ボス構造を有する船体が進水す
ると、小孔5を通じて外水が浸入し、図3に示すよう
に、左右の竪型タンク部6a,6bの内部の上層には残
留空気層8a,8bが形成される。
【0018】上述の本実施形態の防振型船尾ボス構造で
は、プロペラ軸11を挿通される船尾管12を左右の竪型タ
ンク部6a,6bで挟むようにして、狭いスペース内に
防振タンクとしてのU字型タンクが適切に配置される。
【0019】そして、同タンクの左右の竪型タンク部6
a,6b内には上層に空気層8a,8bが形成されるの
で、船尾ボス構造の左右への振動を抑制するように上記
U字型タンクの内部の液体9が作動する。すなわち、同
液体9の質量と空気層8a,8bのばね剛性とにより構
成される1自由度振動系が動吸振器としての作用を行な
うようになる。なお、上記1自由度振動系の固有円振動
数は、上記U字型タンクの寸法や空気層8a,8bのば
ね剛性の調整により、船尾ボス構造の左右方向撓み固有
円振動数と一致するように設定される。
【0020】このようにして、上記U字型タンクの左右
の竪型タンク部6a,6bの下部相互を連結する下側タ
ンク部7で内部液体9に作用する力の反力により、船尾
ボス構造の左右方向の振動応答が抑制されるようにな
る。
【0021】さらに、本実施形態では、上記U字型タン
クが、船尾ボス構造における左右の船体外板2,2や内
部の前後一対のフロア板1,1を利用して、屈曲形状の
上部内壁3および水平な下部内壁4と共に形成されるよ
うになっているので、構造の複雑化や部材の大幅な追加
を伴うことなく、上記U字型タンクの形成が著しく簡便
化される。
【0022】また、小孔5が船体外板2,2に形成され
ているので、船体の進水の際に同小孔5を通じて上記U
字型タンク内への外水の浸入が自動的に行なわれるよう
になり、小孔5の位置を適切に設定しておけば、上記U
字型タンク内における作動水9を所要量だけ導いて、左
右の竪型タンク部6a,6b内の残留空気層8a,8b
のばね剛性が適切に設定されるようになる。
【0023】ここで、本実施形態の防振型船尾ボス構造
をそなえた船体の航走中の状況を考えると、航走中には
プロペラ10は没水するので、船尾ボス部も図3に模式的
に示すように海水中に没する。このため船体外板2に設
けられた小孔5を介してU字型タンクに海水が流入す
る。しかし、最上部の小孔5よりも上方の空気は同タン
クに残留するとともに海水の圧力によって圧縮されて、
竪型タンク部6a,6bの内部に封入される。すなわち
図3に示すように、竪型タンク部6a,6bの内部の上
層に残留空気層8a,8bが形成される。
【0024】このとき残留した空気層8a,8bをばね
要素としU字型タンク内部の作動水9を質量要素とする
1自由度振動系が構成される。簡単のため左右対称構造
とすると、この振動系の固有円振動数ω0は[数1]式
で与えられる。
【数1】ω0=√{2G(1+k・D/h)/(2H+
aL/A)} ただし、 H,a:竪型タンク部6a,6bの水位および断面積 L,a:下側タンク部7の長さおよび断面積 h:残留空気層8a,8bの高さ D:海面からU字型タンク内作動水9の水面までの深さ k:空気の比熱比 G:重力加速度
【0025】[数1]式で得られるU字型タンク内部作
動水・空気系の固有円振動数ω0が船尾ボス構造の水平
左右方向の撓み固有円振動数と一致するようにU字型タ
ンクの寸法や小孔5の配設位置は決定されている。
【0026】さて、船尾ボス構造の水平左右方向撓み固
有円振動数がプロペラに作用する起振力と共振した場合
を考えると、この場合、プロペラ起振力Fと船尾ボス構
造の水平左右方向の振動変位yとの関係は、図4(a),
(b)のようになり、振動変位yは起振力Fに対して位相
が90° 遅れる。次に船尾ボス構造の水平左右方向の振
動変位yによって誘起されるU字型タンク内の作動水の
水平左右方向の重心の振動変位xも、前述のようにU字
型タンク内の作動水と空気とが形成する振動系が共振し
ているために、図4(c)のように船尾ボス構造の水平左
右方向の振動変位yに対して振幅が拡大するとともに位
相は90° 遅れる。このとき、U字型タンク内の作動水
に発生する慣性力をFIとすると、この反作用力Fcが
船尾ボス構造に水平左右方向に作用する。
【0027】ここで、FIおよびFcは[数2]式で表
される。
【数2】FI=M(d2x/dt2) Fc=−FI ただし、M:U字型形状区画内海水の有効質量。 [数2]式より、
【数3】Fc=−FI=−M(d2x/dt2)=Mω2x ただし、ω:固有円振動数。
【0028】すなわち、[数3]式より、図4(d)に示
す反作用力FcとU字型タンク内の作動水重心の振動変
位xとは同位相である。以上をまとめると、図4(a),
(d)に示すように、反作用力Fcは起振力Fと逆位相に
なる。したがって、反作用力Fcは起振力Fを打消す方
向に作用するので、有効起振力F+Fcは図4(e)に
示すように実際の起振力Fに比べて小さくなる。このた
め船尾ボス構造の水平左右方向の振動応答はU字型タン
クが無い従来の場合と比べて小さくすることができる。
【0029】上述のような本発明の効果を従来の防振手
段の効果と比較して、模式的に図5に示す。同図中にお
いて破線15は未対策構造の船尾ボス構造の振動加速度を
表す曲線であり、一点鎖線16は固有振動数の上昇を図っ
た従来対策構造の場合を示し、実線17は本発明の船尾ボ
ス構造の場合を示している。従来対策構造では、その固
有円振動数を上昇させるために新たな固有円振動数が別
の起振力と共振する可能性が残っている。
【0030】これに対し、本発明の防振型船尾ボス構造
では、その振動応答を全体的に抑制することができ、別
起振力との共振現象の懸念もなく、この点でも有効であ
る。
【0031】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の防振型船
尾ボス構造は、その内部にU字型タンクを有することに
より、船尾ボス構造の水平左右方向の撓み振動応答を全
体的に抑制することができるので、従来の防振手段に比
べて簡易な構造で高信頼性が得られ、船尾ボス構造の水
平左右方向の共振現象による過大振動発生を的確に防止
することができる。また、上記U字型タンクが、船尾ボ
ス構造における左右の船体外板や内部の前後一対のフロ
ア板を利用して、屈曲形状の上部内壁および水平な下部
内壁と共に形成されるようになっていると、構造の複雑
化や部材の大幅な追加を伴うことなく、上記U字型タン
クの形成が著しく簡便化される。さらに、上記U字型タ
ンクに連通する小孔が船体外板に形成されていると、船
体の進水の際に同小孔を通じて上記U字型タンク内への
外水の浸入が自動的に行なわれるようになり、上記小孔
の位置を適切に設定しておけば、上記U字型タンク内に
おける作動水を所要量だけ導いて、左右の竪型タンク部
内の残留空気層のばね剛性が適切に設定されるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての防振型船尾ボス構
造を示す側面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図2に対応させて、作動水の入った状態を示す
断面図である。
【図4】(a)〜(e)図は、いずれも本発明の防振型船尾
ボス構造の作用を説明するためのグラフである。
【図5】本発明の防振型船尾ボス構造の振動特性を従来
の場合と比較して示すグラフである。
【図6】従来の船尾ボス構造を示す縦断面図である。
【図7】図6のB−B断面図である。
【符号の説明】
1 フロア板 2 船体外板 3 上部内壁 4 下部内壁 5 小孔 6 竪型タンク部 7 下側タンク部 8 残留空気層 9 作動水 10 プロペラ 11 プロペラ軸 12 船尾管 13 スターンフレーム 14 軸受 15 防振手段の無い船尾ボス構造の水平左右方向の振動
応答曲線 16 従来の防振手段をもつ船尾ボス構造の水平左右方向
の振動応答曲線 17 本発明の防振型船尾ボス構造の水平左右方向の振動
応答曲線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロペラ軸を挿通された船尾管を取り囲
    む船尾ボス構造において、同船尾ボス構造が上記プロペ
    ラ軸を介し伝達されるプロペラ起振力で振動するのを抑
    制すべく、同船尾ボス構造の内部に、上記船尾管の両側
    方にそれぞれ配置された竪型タンク部と、これらの竪型
    タンク部の下部相互を連通する下側タンク部とからなる
    U字型タンクが、上記竪型タンク部の内部の上層に空気
    層を残すように液体を充填されたことを特徴とする、防
    振型船尾ボス構造。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の防振型船尾ボス構造に
    おいて、上記U字型タンクが、上記船尾ボス構造の内部
    における前後一対のフロア板と、上記船尾ボス構造にお
    ける左右の船体外板と、これらの船体外板の上部を相互
    に連結する屈曲形状の上部内壁と、上記左右の船体外板
    の下部を相互に連結する水平な下部内壁とで形成されて
    いることを特徴とする、防振型船尾ボス構造。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の防振型船尾ボス構造に
    おいて、上記U字型タンクの両側壁を形成する左右の船
    体外板に、それぞれ外水を作動水として上記U字型タン
    ク内に取込むための小孔が形成されていることを特徴と
    する、防振型船尾ボス構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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