軸受高さの修正量決定方法
【課題】例えば、就航船、新造船に限らず、軸受高さの修正量を容易に且つ迅速に決定し得る方法を提供する。
【解決手段】所定位置における軸受での実測軸受荷重と実測クランクデフとに基づき伝達マトリックス法を用いて少なくともエンジンにおける各軸受の高さを求める軸受高さ演算ステップと、この求められた軸受高さに基づき少なくともエンジンにおける各軸受に作用する演算軸受荷重を求める軸受荷重演算ステップと、エンジンにおける各軸受の軸受高さを基準平面上に位置させた際に各軸受に作用する基準軸受荷重を求める基準軸受荷重演算ステップと、各軸受において、演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差を求める荷重差演算ステップと、求められた荷重差と設定範囲とを比較するとともに、設定範囲を超えた場合の軸受に対して、荷重差が許容値内となるような軸受高さの修正範囲を求める修正量決定ステップとを具備した方法である。
【解決手段】所定位置における軸受での実測軸受荷重と実測クランクデフとに基づき伝達マトリックス法を用いて少なくともエンジンにおける各軸受の高さを求める軸受高さ演算ステップと、この求められた軸受高さに基づき少なくともエンジンにおける各軸受に作用する演算軸受荷重を求める軸受荷重演算ステップと、エンジンにおける各軸受の軸受高さを基準平面上に位置させた際に各軸受に作用する基準軸受荷重を求める基準軸受荷重演算ステップと、各軸受において、演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差を求める荷重差演算ステップと、求められた荷重差と設定範囲とを比較するとともに、設定範囲を超えた場合の軸受に対して、荷重差が許容値内となるような軸受高さの修正範囲を求める修正量決定ステップとを具備した方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば船体に設置されたエンジンにおけるクランク軸の軸受高さの修正量決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船体に主機関であるエンジンおよびプロペラ軸を据え付ける場合、エンジンのクランク軸、中間軸およびプロペラ軸からなる駆動軸系の軸心位置合せすなわち軸系アライメントを正確に行う必要がある。
【０００３】
この軸系アライメントを正確に行い得るものとして、本発明者等は、伝達マトリックス法を用いた駆動軸系の位置検出方法を提案している（例えば、特許文献１参照）。
以下、この位置検出方法を簡単に説明すると、まず、クランク軸をモデル化し、初めに個々の軸受位置を仮定し、そしてクランク軸の船首側軸受における状態量（変位量および作用力）を、機関の諸元データにより既知にされた格間伝達マトリックス、格点伝達マトリックス、船首側での境界条件である境界マトリックス、および船尾側での境界マトリックスを使って船尾側へ状態を伝達していき、未知数である船首側軸受における状態量を求め、さらにその結果を用いてクランクデフを求め、その値と実測値との比較において誤差（評価値）を求める。次に、仮定された個々の軸受位置をランダムに変更させて、上記と同様の計算により、その軸受位置条件におけるクランクデフの計算値と実測値との誤差を求める作業を繰り返して行い、この誤差が小さくなる（つまり評価が高くなる）軸受位置条件を求める。これにより、据付位置を正確に推定するものであった。
【特許文献１】特開２００３−１９９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した駆動軸系の位置検出方法によると、現在の軸受の据付位置を正確に推定することはできるが、これら推定された軸受高さから、実際に、どのような高さに修正するかが次の課題になっている。
【０００５】
そこで、本発明は、例えば就航船、新造船に限らず、軸受高さの修正量を決定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る軸受高さの修正量決定方法は、被動軸系に連結されたエンジンにおける少なくともクランク軸の軸受高さの修正量を決定する方法であって、
所定位置における軸受での実測軸受荷重と実測クランクデフとにより伝達マトリックス法を用いて少なくともエンジンにおける各軸受の高さを求める軸受高さ演算ステップと、
この軸受高さ演算ステップで求められた軸受高さに基づき少なくともエンジンにおける各軸受に作用する演算軸受荷重を求める軸受荷重演算ステップと、
上記エンジンにおける各軸受の軸受高さを基準平面上に位置させた際に各軸受に作用する基準軸受荷重を求める基準軸受荷重演算ステップと、
上記各軸受において、演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差を求める荷重差演算ステップと、
上記荷重差演算ステップで求められた荷重差と設定範囲とを比較するとともに、設定範囲を超えた場合の軸受に対して、荷重差が許容値内となるような軸受高さの修正範囲を求める修正量決定ステップとを具備した方法である。
【０００７】
また、請求項２に係る軸受高さの修正量決定方法は、請求項１に記載の修正量決定方法における設定範囲を、エンジンにおける軸受の荷重の平均値に対して、−４０〜＋４０％となるようにする方法である。
【０００８】
さらに、請求項３に係る軸受高さの修正量決定方法は、請求項１または２に記載の修正量決定方法における許容値を、エンジンにおける軸受の荷重の平均値に対して、−２０〜＋２０％の範囲となるようにする方法である。
【発明の効果】
【０００９】
上記修正量決定方法によると、実測クランクデフと所定の軸受における実測軸受荷重とに基づき、軸系全体に亘って軸受高さを求めた後、この軸受高さに基づき少なくともエンジンに配置された軸受について軸受荷重を演算により求めるとともに、この演算軸受荷重と基準平面上に位置されたすなわち初期設定状態における基準軸受荷重との荷重差を求め、この荷重差が予め設定された設定範囲を超えている場合に、当該軸受高さを変化させた際の荷重差が、予め設定された許容値内となるような範囲でもって、軸受高さの修正範囲を決定するようにしたので、例えば船体に設けられるエンジンに対しては、新造船、就航船のいずれであっても、正確に且つ迅速に軸受高さの修正量を決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る軸受高さの修正量決定方法を、図１〜図９に基づき説明する。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る軸受としては、例えば船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジン（主機関ともいう）のクランク軸を支持するものとして説明する。
まず、このエンジンの構成を概略的に説明すると、図１に示すように、例えば７個のピストン１を有しており、そのクランク軸２は、８個（＃１〜＃８）の軸受３および船尾側のエンジンケースの壁部に設けられた＃９の軸受３により支持されている。なお、＃１は船首側（Ｆｏｒｅ）のものを示し、＃８は船尾側（Ａｆｔ）のものを示す。勿論、クランク軸２の各ピストン１に対応する位置には、クランクアーム４を介してクランクピン５が設けられるとともに、このクランクピン５とピストン１とがそれぞれコネクティングロッド６を介して連結されている。
【００１２】
そして、上記クランク軸２の後端部には、中間軸７およびプロペラ軸（船尾管ともいう）８からなる推進軸系（被動軸系の一例である）が配置されるとともに、中間軸７を支持する＃１０軸受３およびプロペラ軸８の前後部を支持する２つの＃１１軸受３および＃１２軸受３が設けられている。勿論、中間軸７の前端部がクランク軸２の後端部に連結されている。
【００１３】
以下、上記各軸受３、特にエンジンに設けられた各軸受３の高さ、すなわち軸受高さを修正するための修正量決定方法をステップ形式にて概略的に説明し、その後、このステップ形式にて示した内容を、部分的ではあるが、より詳しく説明する。
【００１４】
この修正量決定方法は、所定位置における軸受での実測軸受荷重と実測クランクデフ（正確には、クランクデフレクションという）とに基づき伝達マトリックス法を用いて少なくともエンジンにおける各軸受の高さを求める軸受高さ演算ステップと、この軸受高さ演算ステップで求められた軸受高さに基づき少なくともエンジンにおける各軸受に作用する演算軸受荷重を求める軸受荷重演算ステップと、上記エンジンにおける各軸受の軸受高さを基準平面上に位置させた際に各軸受に作用する基準軸受荷重を求める基準軸受荷重演算ステップと、上記各軸受において演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差を求める荷重差演算ステップと、この荷重差演算ステップで求められた荷重差と設定範囲とを比較するとともに、設定範囲を超えた場合の軸受に対して、荷重差が許容値内となるような軸受高さの修正範囲を求める修正量決定ステップとから構成されている。
【００１５】
上記軸受高さ演算ステップでは各軸受３の高さが求められる。この軸受高さを求めるに際し、実測によるクランクデフと同じく実測による軸受荷重とが用いられる。但し、軸受荷重について、実測できるのは、例えば＃７〜＃１０の軸受である。
【００１６】
ところで、この軸受高さを求める演算については、伝達マトリックス法を用いてクランク軸２、中間軸７、およびプロペラ軸８からなる駆動軸系における所定位置での状態量（変位および作用力）を求めるようにしたもので、その詳細は、例えば特開２００３−１９９９７号公報に開示されているが、以下、簡単に説明しておく。
【００１７】
この軸受高さ演算方法は、仮据付高さを用いて駆動軸系全体に亘って状態量を求めるとともに、この状態量からクランクデフ並びに中間軸７およびプロペラ軸８からなる推進軸系での軸受荷重を演算により求め、そしてこれら求められた演算デフ値および演算軸受荷重値に対して実測クランクデフおよび実測軸受荷重を用いて評価を行い（つまり、予め用意された評価式に、演算デフ値および演算軸受荷重値と実測クランクデフおよび実測軸受荷重とを代入して評価値を求める）、この評価値が予め設けられた設定範囲（許容範囲ともいえる）に入った場合の仮据付高さを、実際の軸受高さであると推定する方法である。
【００１８】
すなわち、実測が可能なクランクデフおよび軸受荷重に基づき、駆動軸系全体に亘って軸受高さがほぼ正確に求められることになる。この軸受高さについては、クランク軸がセットされない初期の軸受高さとクランク軸がセットされた荷重釣合い後の軸受高さとが求められる。なお、後で、特開２００３−１９９９７号公報に開示された伝達マトリックス法について、やや、詳しく説明する。
【００１９】
次に、軸受高さ演算ステップで求められた軸受高さ（図２の実線Ａにて初期の軸受高さを、実線Ｂにて釣合い後の軸受高さを示す）に基づき軸受荷重が演算により求められる。すなわち、軸受荷重演算ステップにて、軸受高さの変位量（クランク軸がセットされない初期の軸受高さとクランク軸がセットされた荷重釣合い後の軸受高さとの差）に軸受部におけるばね定数を掛けることにより、軸受荷重が求められる。
【００２０】
そして、基準軸受荷重演算ステップにおいて、上記と同様の手順で、水平面上に設置した状態での各軸受高さ［図２の破線Ｃにて初期の軸受高さ（高さがゼロである）を、破線Ｄにて釣合い後の軸受高さを示す］の変位量に基づき、基準軸受荷重が求められる。
【００２１】
例えば、各軸受３における現在の演算軸受荷重と基準軸受荷重とをグラフに示すと図３のようになる。なお、図３の実線Ｅは演算軸受荷重を示し、破線Ｆは基準軸受荷重を示す。
【００２２】
次に、荷重差演算ステップにて、演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差が求められる。この荷重差を図示すると、図４の実線Ｇのようになる。
次に、修正量決定ステップにおいて、上記荷重差が予め設定された設定範囲（許容範囲ということもできる）に入っているか否かが判断され、設定範囲を超えている場合には、その軸受３が修正すべきものであると決定される。
【００２３】
この設定範囲は、例えば、エンジン２における軸受（両側にシリンダが位置するような軸受、具体的には、＃２〜＃７の軸受）３に対する軸受荷重の平均値に対して、−３０％〜＋３０％にされている。例えば、平均値が４０ｔｏｎである場合には、−１２〜＋１２ｔｏｎの範囲となる。なお、上記設定範囲としては、−４０〜＋４０％でも良いが、好ましくは、−３０〜＋３０％である。図４から、上記許容範囲を超えている軸受３、すなわち荷重差が−２０ｔｏｎである軸受３は＃７であることが分かる。
【００２４】
そして、この＃７軸受３に対して、その荷重差（−２０ｔｏｎ）を起点（ここでは、当然に、修正量がゼロである）とする、修正量と荷重差との関係を演算式（軸受高さの変位から軸受支持部のばね定数により荷重を求める式）により求めると、図５の実線Ｈのようになる。なお、図５に示すグラフの横軸は修正量を示すとともに、横軸の最大目盛としては、修正可能範囲を示している。
【００２５】
そして、この図５から、予め設定された荷重差の許容値に基づき修正範囲が求められる。つまり、修正量が決定される。
ここで、許容値は、上述した軸受荷重の平均値の−１０〜＋１０％の範囲に設定されている。すなわち、平均値が４０ｔｏｎである場合には、−４〜＋４ｔｏｎの範囲となるが、余裕を見て−５〜＋５ｔｏｎ（−１２．５〜＋１２．５％）の範囲となるように設定されている。なお、上記許容値としては、−２０〜＋２０％の範囲でも良いが、好ましくは、−１５〜＋１５％、より好ましくは、−１０％〜＋１０％の範囲である。
【００２６】
図５のグラフに示す関係を求める場合、まず、＃７軸受３に対して、その荷重差（−２０ｔｏｎ）を起点として、許容値を含む修正可能範囲内にて修正量に対する荷重差を演算により求める。
なお、修正可能範囲は、０．００〜０．３０ｍｍにされている。
【００２７】
この修正可能範囲は下記の演算式にて求めることができる。
【００２８】
【数１】
（１）式中の「ｍ」については、「０」および例えば「１〜５」の整数値とされ、ｍの値毎の解析結果から修正量と荷重差との関係を表す直線Ｈが得られる。なお、ｍ＝０は修正しない場合を示している。
【００２９】
そして、荷重差の許容値としては、上述したように、−５〜＋５ｔｏｎの範囲であり、これに対応する修正範囲としては、図５から分かるように、約０．１４〜０．２２ｍｍの範囲となる。
【００３０】
したがって、この範囲で修正量を決定すれば、＃７軸受３の荷重差を−２０ｔｏｎから±５ｔｏｎの範囲内に収めることができる。すなわち、隣接する軸受同士における荷重差を少なく、つまり軸受に作用する軸受荷重の変動を小さくして、軸受３に作用する荷重をバランス良くすることができる。さらに、言い換えれば、軸受での摩擦力を少なくして、機械損失を少なくすることができる。因みに、図５の実線Ｉにて＃６軸受での荷重差を、破線Ｊにて＃８軸受での荷重差を示す。これらについても、略、許容値内に入っていることが分かる。
【００３１】
このように、修正量決定ステップを、荷重差が設定範囲を超えている軸受を検出する設定範囲超過軸受検出ステップと、この検出ステップで検出された軸受の荷重差が許容値内に入る修正範囲を求める修正範囲決定ステップとから構成されているということができる。
【００３２】
図６の破線Ｋにて演算軸受荷重を、また図６の実線Ｌにて修正後の軸受荷重を示しておく。この図６から、修正後の軸受荷重の変動、すなわち隣接する軸受同士の荷重差の変動が抑制されていることが分かる。
【００３３】
ここで、伝達マトリックス法について説明しておく。
この伝達マトリックス法では、クランク軸全体に亘って各部の変位（状態量ともいう）を演算する際に、梁のような直線部において変位を伝える格間伝達方程式（その係数を格間伝達マトリックスという）が使用されるとともに、梁の連続性を断ち切るような支点部（軸受部または軸方向の変化点）において変位を伝える格点伝達方程式（その係数を格点伝達マトリックスという）が使用される。
【００３４】
以下の説明においては、クランク軸に沿って伝達マトリックス法が適用されるが、クランク軸心（ジャーナル部軸心）に沿う方向をグローバル座標系（ｘ，ｙ，ｚで表し、絶対座標系ともいう）とするとともに、クランクアームおよびクランクピンに沿う方向をローカル座標系（ｘ′，ｔ，ｒで表し、相対座標系ともいう）とする。
【００３５】
なお、図７に１クランクスローでのグローバル座標軸の取り方を示し、図８にクランクスローに作用する力をローカル座標系に分解したものを示す。
以下の説明において、特に、言及されていない記号は下記の通りである。
ａ：クランクアーム間の初期長さ
Ａ：断面積
Ｄ：クランクアーム間距離
Ｄｅｆ：クランクデフ
Ｅ：縦弾性係数
Ｆ：せん断力
Ｇ：せん断係数
Ｉ：断面二次モーメント
Ｊ：断面二次極モーメント
ｋ：軸受部でのばね定数
Ｌ：長さ
Ｍ：曲げモーメント
Ｔ：ねじりモーメント
θ：クランク角
まず、下記の式に示すように、船首側軸受部における状態量（変位および作用力）Ｂを未知数とする方程式を作成する。なお、下記式中、Ｓは格間伝達マトリックス、Ｐは格点伝達マトリックス、Ｒは船首側での境界条件を表す境界マトリックス、Ｒ′は船尾側での境界マトリックスで、それぞれ既知である。
【００３６】
Ｒ′ＳｎｓＰｎｓ−１Ｓｎｓ−１・・・・・Ｐ１Ｓ１ＲＢ＝０
なお、上記式中の沿え字ｎｓは、船首側（Ｆｏｒｅ）と船尾側（Ａｆｔ）の軸端間の軸が、その間の軸受部により区切られる軸の個数を表している。
【００３７】
そして、この式を解くことにより、船首側での状態量Ｂが求められる。この状態量Ｂが、以下の説明にて示す変位ベクトルｑおよび力ベクトルＱであり、以下、これらの状態量を初期値として、格間伝達方程式および格点伝達方程式を繰り返し用い、クランク軸の全てにおける状態量を求めることになる。
【００３８】
すなわち、グローバル座標系における状態量である変位ベクトルｑおよび力ベクトルＱは、下記（１）式および（２）式にて表される。なお、式中におけるベクトルは、太字にて表すものとする。
【００３９】
【数２】
但し、（１）式中、ｄｘ、ｄｙ、ｄｚは変位・たわみ等を示し、またφｘ、φｙ、φｚはねじれ角・たわみ角等を示し、（２）式中、Ｔｘ、Ｍｙ、Ｍｚはねじりモーメント・曲げモーメント等を示し、またＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚは軸力・せん断力等を示す。
【００４０】
また、ローカル座標系における状態量である変位ベクトルｑ′および力ベクトルＱ′は、下記（３）式および（４）式にて表される。
【００４１】
【数３】
同様に、（３）式中、ｄｘ′、ｄｔ、ｄｒは変位・たわみ等を示し、またφｘ′、φｔ、φｒはねじれ角・たわみ角等を示し、（４）式中、Ｔｘ′、Ｍｔ、Ｍｒはねじりモーメント・曲げモーメント等を示し、またＦｘ′、Ｆｔ、Ｆｒは軸力・せん断力等を示す。
【００４２】
次に、伝達マトリックス法にて用いられる格間伝達方程式および格点伝達方程式について説明する。船首側（ｆｏｒｅ側で、Ｆの添え字にて表す）から船尾側（ａｆｔ側で、Ａの添え字にて表す）の状態量を求める格間伝達方程式は、下記（５）式にて表される。
【００４３】
但し、（５）式中、ｉは軸受番号（軸受部で区切られる軸の番号）を示す。
【００４４】
【数４】
次に、状態量を、グローバル座標系からローカル座標系に変換する座標変換式（伝達方程式）は、下記（６）式にて表される。
【００４５】
【数５】
一方、状態量を、ローカル座標系からグローバル座標系に変換する座標変換式（伝達方程式）は、下記（７）式にて表される。
【００４６】
【数６】
例えば、ジャーナル部からクランクアームへの座標変換式（伝達方程式）は、下記（８）式にて表される。
【００４７】
【数７】
また、クランクアームからジャーナル部への座標変換も、上記（８）式が使用される。
【００４８】
また、クランクピンからクランクアームへの座標変換式（伝達方程式）は、下記（９）式にて表され、クランクアームからクランクピンへの座標変換も、同じ下記（９）式にて表される。
【００４９】
【数８】
ところで、各軸受部３における格点伝達方程式は、下記（１０）式にて表される。
【００５０】
【数９】
なお、上記ｈ２におけるｄｚ０に仮据付高さデータが代入され（但し、ｄｙ０は一定とする）、またこのｄｚ０に、遺伝的アルゴリズムにより生成され変更された新たな据付高さデータが入力される（但し、ｄの添え字の０（ゼロ）は初期値を意味する）。
【００５１】
次に、クランクデフの演算手順について説明する。ここで、ｄｘ１，ｄｙ１，ｄｚ１をクランクスローにおける船首側部分での変位量とし、ｄｘ２，ｄｙ２，ｄｚ２をクランクスローにおける船尾側部分での変位量とし、またａをクランクスローでの初期長さとすると、互いに隣接するクランクスロー間の距離Ｄは下記（１１）式にて表される（但し、ｄの添え字の１は、後述する図９の（ロ）位置を示し、同じく、添え字の２は、図９の（チ）位置を示す）。
【００５２】
【数１０】
また、ピストンの上死点（ＴＤＣ，０度）での距離をＤ0、ピストンの下死点（ＢＤＣ，１８０度）での距離をＤ１８０とすると、クランクデフ（Ｄｅｆ）は、下記（１２）式にて表される。
【００５３】
【数１１】
ところで、ａのオーダは１０２ｍｍであり、またｄｘ，ｄｙ，ｄｚのオーダは１０−３ｍｍであるため、上記（１１）式は下記（１３）式のように変形することができる。
【００５４】
【数１２】
したがって、クランクデフは、下記（１４）式にて求めることができる。
【００５５】
【数１３】
（１４）式から分かるように、クランクデフは、殆ど、クランク軸心方向での変形量に依存している。
【００５６】
ここで、上記演算式に基づくクランクデフの具体的な演算手順を、図９に基づき説明する。ここでは、１クランクスローに着目して各部材ごとの演算工程として、順番に説明する。
【００５７】
ａ工程．（イ）部の軸受部では（５）式の格間伝達方程式が用いられる。
ｂ工程．（ロ）部の折曲部では、ａ工程における（５）式の左辺を、（６）式の座標変換式の右辺に代入し、その時の（６）式の左辺を、（８）式の座標変換式の右辺（ジャーナル部）に代入する。
【００５８】
ｃ工程．（ハ）部では、ｂ工程における（８）式の左辺を、（５）式の右辺に代入する。
ｄ工程．（ニ）部では、ｃ工程における（５）式の左辺を、（９）式の座標変換式の右辺に代入する。
【００５９】
ｅ工程．（ホ）部では、ｄ工程における（９）式の左辺を、（５）式の右辺に代入する。
ｆ工程．（へ）部では、ｅ工程における（５）式の左辺を、（９）式の左辺とする。
【００６０】
ｇ工程．（ト）部では、ｆ工程における（９）式の右辺［ｑ′Ｑ′１］Ｔａｒｍを、（５）式に代入する。
ｈ工程．（チ）部では、ｇ工程における（５）式の左辺を、（８）式の左辺とし、そのときの（８）式の右辺の［ｑ′Ｑ′１］Ｔｊｏｕｒｎａｌを、（７）式の座標変換式の右辺に代入する。
【００６１】
ｉ工程．（リ）部では、ｈ工程における（７）式の左辺を、（５）式の右辺に代入する。また、あるクランクスロー１から隣接するクランクスロー２への［（ヌ部）に示す支点を境界とする）伝達は、（１０）式の格点伝達方程式が使用され、ｉ工程における（５）式の左辺を、（１０）式の右辺に代入することにより行われる。
【００６２】
このように、状態量であるｑおよびＱ（Ｑ＝０）が、伝達方程式の係数である各伝達マトリックスにより、船首側から船尾側に伝えられて各変位が求められていく。勿論、伝達の過程において、（５）式と（１０）式のｆ１，ｆ２，ｈ１，ｈ２により、Ｑも変化していくことになる。
【００６３】
上述したように、実測クランクデフと所定の軸受における実測軸受荷重とに基づき、軸系全体に亘って軸受高さを求めた後、この軸受高さに基づき少なくともエンジンに配置された各軸受について軸受荷重を演算により求めるとともに、この演算軸受荷重と軸受高さが基準平面（高さがゼロの水平面）上に在る場合の軸受にクランク軸などがセットされた初期設定状態（比較基準状態とも言える）における基準軸受荷重との荷重差を求め、この荷重差が予め設定された設定範囲を超えている場合に、当該軸受高さを変化させた際の荷重差が、予め設定された許容値内となるような範囲でもって、軸受高さの修正範囲を決定するようにしたので、例えば船体に設けられるエンジンに対しては、新造船、就航船のいずれであっても、正確に且つ迅速に軸受高さの修正量を決定することができる。通常、軸受高さを修正する方法としては、求められた軸受高さが許容範囲を超えているものについて、作業者が経験により修正量を決めているが、このような方法に比べて、正確に且つ迅速に軸受高さの修正量を決定することができる。
【００６４】
ところで、上記実施の形態においては、被動軸系として、中間軸およびプロペラ軸からなる推進軸系の場合について説明したが、他の軸系でもよく、例えばポンプなどを回転させる軸系であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係る軸受高さの修正量決定方法を適用する船舶における駆動軸系の概略構成図である。
【図２】同修正量決定方法を説明するための軸受高さを示すグラフである。
【図３】同修正量決定方法を説明するための軸受荷重を示すグラフである。
【図４】同修正量決定方法を説明するための軸受の荷重差を示すグラフである。
【図５】同修正量決定方法における軸受の修正範囲を示すグラフである。
【図６】同修正量決定方法における演算軸受荷重と修正後の軸受荷重とを示すグラフである。
【図７】同駆動軸系のクランク軸の１クランクスローでの模式正面図である。
【図８】同クランク軸のローカル座標系を示す模式側面図である。
【図９】同クランク軸におけるクランクデフの演算手順を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ピストン
２ クランク軸
３ 軸受
４ クランクアーム
５ クランクピン
７ 中間軸
８ プロペラ軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば船体に設置されたエンジンにおけるクランク軸の軸受高さの修正量決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船体に主機関であるエンジンおよびプロペラ軸を据え付ける場合、エンジンのクランク軸、中間軸およびプロペラ軸からなる駆動軸系の軸心位置合せすなわち軸系アライメントを正確に行う必要がある。
【０００３】
この軸系アライメントを正確に行い得るものとして、本発明者等は、伝達マトリックス法を用いた駆動軸系の位置検出方法を提案している（例えば、特許文献１参照）。
以下、この位置検出方法を簡単に説明すると、まず、クランク軸をモデル化し、初めに個々の軸受位置を仮定し、そしてクランク軸の船首側軸受における状態量（変位量および作用力）を、機関の諸元データにより既知にされた格間伝達マトリックス、格点伝達マトリックス、船首側での境界条件である境界マトリックス、および船尾側での境界マトリックスを使って船尾側へ状態を伝達していき、未知数である船首側軸受における状態量を求め、さらにその結果を用いてクランクデフを求め、その値と実測値との比較において誤差（評価値）を求める。次に、仮定された個々の軸受位置をランダムに変更させて、上記と同様の計算により、その軸受位置条件におけるクランクデフの計算値と実測値との誤差を求める作業を繰り返して行い、この誤差が小さくなる（つまり評価が高くなる）軸受位置条件を求める。これにより、据付位置を正確に推定するものであった。
【特許文献１】特開２００３−１９９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した駆動軸系の位置検出方法によると、現在の軸受の据付位置を正確に推定することはできるが、これら推定された軸受高さから、実際に、どのような高さに修正するかが次の課題になっている。
【０００５】
そこで、本発明は、例えば就航船、新造船に限らず、軸受高さの修正量を決定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る軸受高さの修正量決定方法は、被動軸系に連結されたエンジンにおける少なくともクランク軸の軸受高さの修正量を決定する方法であって、
所定位置における軸受での実測軸受荷重と実測クランクデフとにより伝達マトリックス法を用いて少なくともエンジンにおける各軸受の高さを求める軸受高さ演算ステップと、
この軸受高さ演算ステップで求められた軸受高さに基づき少なくともエンジンにおける各軸受に作用する演算軸受荷重を求める軸受荷重演算ステップと、
上記エンジンにおける各軸受の軸受高さを基準平面上に位置させた際に各軸受に作用する基準軸受荷重を求める基準軸受荷重演算ステップと、
上記各軸受において、演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差を求める荷重差演算ステップと、
上記荷重差演算ステップで求められた荷重差と設定範囲とを比較するとともに、設定範囲を超えた場合の軸受に対して、荷重差が許容値内となるような軸受高さの修正範囲を求める修正量決定ステップとを具備した方法である。
【０００７】
また、請求項２に係る軸受高さの修正量決定方法は、請求項１に記載の修正量決定方法における設定範囲を、エンジンにおける軸受の荷重の平均値に対して、−４０〜＋４０％となるようにする方法である。
【０００８】
さらに、請求項３に係る軸受高さの修正量決定方法は、請求項１または２に記載の修正量決定方法における許容値を、エンジンにおける軸受の荷重の平均値に対して、−２０〜＋２０％の範囲となるようにする方法である。
【発明の効果】
【０００９】
上記修正量決定方法によると、実測クランクデフと所定の軸受における実測軸受荷重とに基づき、軸系全体に亘って軸受高さを求めた後、この軸受高さに基づき少なくともエンジンに配置された軸受について軸受荷重を演算により求めるとともに、この演算軸受荷重と基準平面上に位置されたすなわち初期設定状態における基準軸受荷重との荷重差を求め、この荷重差が予め設定された設定範囲を超えている場合に、当該軸受高さを変化させた際の荷重差が、予め設定された許容値内となるような範囲でもって、軸受高さの修正範囲を決定するようにしたので、例えば船体に設けられるエンジンに対しては、新造船、就航船のいずれであっても、正確に且つ迅速に軸受高さの修正量を決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る軸受高さの修正量決定方法を、図１〜図９に基づき説明する。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る軸受としては、例えば船舶に搭載される舶用ディーゼルエンジン（主機関ともいう）のクランク軸を支持するものとして説明する。
まず、このエンジンの構成を概略的に説明すると、図１に示すように、例えば７個のピストン１を有しており、そのクランク軸２は、８個（＃１〜＃８）の軸受３および船尾側のエンジンケースの壁部に設けられた＃９の軸受３により支持されている。なお、＃１は船首側（Ｆｏｒｅ）のものを示し、＃８は船尾側（Ａｆｔ）のものを示す。勿論、クランク軸２の各ピストン１に対応する位置には、クランクアーム４を介してクランクピン５が設けられるとともに、このクランクピン５とピストン１とがそれぞれコネクティングロッド６を介して連結されている。
【００１２】
そして、上記クランク軸２の後端部には、中間軸７およびプロペラ軸（船尾管ともいう）８からなる推進軸系（被動軸系の一例である）が配置されるとともに、中間軸７を支持する＃１０軸受３およびプロペラ軸８の前後部を支持する２つの＃１１軸受３および＃１２軸受３が設けられている。勿論、中間軸７の前端部がクランク軸２の後端部に連結されている。
【００１３】
以下、上記各軸受３、特にエンジンに設けられた各軸受３の高さ、すなわち軸受高さを修正するための修正量決定方法をステップ形式にて概略的に説明し、その後、このステップ形式にて示した内容を、部分的ではあるが、より詳しく説明する。
【００１４】
この修正量決定方法は、所定位置における軸受での実測軸受荷重と実測クランクデフ（正確には、クランクデフレクションという）とに基づき伝達マトリックス法を用いて少なくともエンジンにおける各軸受の高さを求める軸受高さ演算ステップと、この軸受高さ演算ステップで求められた軸受高さに基づき少なくともエンジンにおける各軸受に作用する演算軸受荷重を求める軸受荷重演算ステップと、上記エンジンにおける各軸受の軸受高さを基準平面上に位置させた際に各軸受に作用する基準軸受荷重を求める基準軸受荷重演算ステップと、上記各軸受において演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差を求める荷重差演算ステップと、この荷重差演算ステップで求められた荷重差と設定範囲とを比較するとともに、設定範囲を超えた場合の軸受に対して、荷重差が許容値内となるような軸受高さの修正範囲を求める修正量決定ステップとから構成されている。
【００１５】
上記軸受高さ演算ステップでは各軸受３の高さが求められる。この軸受高さを求めるに際し、実測によるクランクデフと同じく実測による軸受荷重とが用いられる。但し、軸受荷重について、実測できるのは、例えば＃７〜＃１０の軸受である。
【００１６】
ところで、この軸受高さを求める演算については、伝達マトリックス法を用いてクランク軸２、中間軸７、およびプロペラ軸８からなる駆動軸系における所定位置での状態量（変位および作用力）を求めるようにしたもので、その詳細は、例えば特開２００３−１９９９７号公報に開示されているが、以下、簡単に説明しておく。
【００１７】
この軸受高さ演算方法は、仮据付高さを用いて駆動軸系全体に亘って状態量を求めるとともに、この状態量からクランクデフ並びに中間軸７およびプロペラ軸８からなる推進軸系での軸受荷重を演算により求め、そしてこれら求められた演算デフ値および演算軸受荷重値に対して実測クランクデフおよび実測軸受荷重を用いて評価を行い（つまり、予め用意された評価式に、演算デフ値および演算軸受荷重値と実測クランクデフおよび実測軸受荷重とを代入して評価値を求める）、この評価値が予め設けられた設定範囲（許容範囲ともいえる）に入った場合の仮据付高さを、実際の軸受高さであると推定する方法である。
【００１８】
すなわち、実測が可能なクランクデフおよび軸受荷重に基づき、駆動軸系全体に亘って軸受高さがほぼ正確に求められることになる。この軸受高さについては、クランク軸がセットされない初期の軸受高さとクランク軸がセットされた荷重釣合い後の軸受高さとが求められる。なお、後で、特開２００３−１９９９７号公報に開示された伝達マトリックス法について、やや、詳しく説明する。
【００１９】
次に、軸受高さ演算ステップで求められた軸受高さ（図２の実線Ａにて初期の軸受高さを、実線Ｂにて釣合い後の軸受高さを示す）に基づき軸受荷重が演算により求められる。すなわち、軸受荷重演算ステップにて、軸受高さの変位量（クランク軸がセットされない初期の軸受高さとクランク軸がセットされた荷重釣合い後の軸受高さとの差）に軸受部におけるばね定数を掛けることにより、軸受荷重が求められる。
【００２０】
そして、基準軸受荷重演算ステップにおいて、上記と同様の手順で、水平面上に設置した状態での各軸受高さ［図２の破線Ｃにて初期の軸受高さ（高さがゼロである）を、破線Ｄにて釣合い後の軸受高さを示す］の変位量に基づき、基準軸受荷重が求められる。
【００２１】
例えば、各軸受３における現在の演算軸受荷重と基準軸受荷重とをグラフに示すと図３のようになる。なお、図３の実線Ｅは演算軸受荷重を示し、破線Ｆは基準軸受荷重を示す。
【００２２】
次に、荷重差演算ステップにて、演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差が求められる。この荷重差を図示すると、図４の実線Ｇのようになる。
次に、修正量決定ステップにおいて、上記荷重差が予め設定された設定範囲（許容範囲ということもできる）に入っているか否かが判断され、設定範囲を超えている場合には、その軸受３が修正すべきものであると決定される。
【００２３】
この設定範囲は、例えば、エンジン２における軸受（両側にシリンダが位置するような軸受、具体的には、＃２〜＃７の軸受）３に対する軸受荷重の平均値に対して、−３０％〜＋３０％にされている。例えば、平均値が４０ｔｏｎである場合には、−１２〜＋１２ｔｏｎの範囲となる。なお、上記設定範囲としては、−４０〜＋４０％でも良いが、好ましくは、−３０〜＋３０％である。図４から、上記許容範囲を超えている軸受３、すなわち荷重差が−２０ｔｏｎである軸受３は＃７であることが分かる。
【００２４】
そして、この＃７軸受３に対して、その荷重差（−２０ｔｏｎ）を起点（ここでは、当然に、修正量がゼロである）とする、修正量と荷重差との関係を演算式（軸受高さの変位から軸受支持部のばね定数により荷重を求める式）により求めると、図５の実線Ｈのようになる。なお、図５に示すグラフの横軸は修正量を示すとともに、横軸の最大目盛としては、修正可能範囲を示している。
【００２５】
そして、この図５から、予め設定された荷重差の許容値に基づき修正範囲が求められる。つまり、修正量が決定される。
ここで、許容値は、上述した軸受荷重の平均値の−１０〜＋１０％の範囲に設定されている。すなわち、平均値が４０ｔｏｎである場合には、−４〜＋４ｔｏｎの範囲となるが、余裕を見て−５〜＋５ｔｏｎ（−１２．５〜＋１２．５％）の範囲となるように設定されている。なお、上記許容値としては、−２０〜＋２０％の範囲でも良いが、好ましくは、−１５〜＋１５％、より好ましくは、−１０％〜＋１０％の範囲である。
【００２６】
図５のグラフに示す関係を求める場合、まず、＃７軸受３に対して、その荷重差（−２０ｔｏｎ）を起点として、許容値を含む修正可能範囲内にて修正量に対する荷重差を演算により求める。
なお、修正可能範囲は、０．００〜０．３０ｍｍにされている。
【００２７】
この修正可能範囲は下記の演算式にて求めることができる。
【００２８】
【数１】
（１）式中の「ｍ」については、「０」および例えば「１〜５」の整数値とされ、ｍの値毎の解析結果から修正量と荷重差との関係を表す直線Ｈが得られる。なお、ｍ＝０は修正しない場合を示している。
【００２９】
そして、荷重差の許容値としては、上述したように、−５〜＋５ｔｏｎの範囲であり、これに対応する修正範囲としては、図５から分かるように、約０．１４〜０．２２ｍｍの範囲となる。
【００３０】
したがって、この範囲で修正量を決定すれば、＃７軸受３の荷重差を−２０ｔｏｎから±５ｔｏｎの範囲内に収めることができる。すなわち、隣接する軸受同士における荷重差を少なく、つまり軸受に作用する軸受荷重の変動を小さくして、軸受３に作用する荷重をバランス良くすることができる。さらに、言い換えれば、軸受での摩擦力を少なくして、機械損失を少なくすることができる。因みに、図５の実線Ｉにて＃６軸受での荷重差を、破線Ｊにて＃８軸受での荷重差を示す。これらについても、略、許容値内に入っていることが分かる。
【００３１】
このように、修正量決定ステップを、荷重差が設定範囲を超えている軸受を検出する設定範囲超過軸受検出ステップと、この検出ステップで検出された軸受の荷重差が許容値内に入る修正範囲を求める修正範囲決定ステップとから構成されているということができる。
【００３２】
図６の破線Ｋにて演算軸受荷重を、また図６の実線Ｌにて修正後の軸受荷重を示しておく。この図６から、修正後の軸受荷重の変動、すなわち隣接する軸受同士の荷重差の変動が抑制されていることが分かる。
【００３３】
ここで、伝達マトリックス法について説明しておく。
この伝達マトリックス法では、クランク軸全体に亘って各部の変位（状態量ともいう）を演算する際に、梁のような直線部において変位を伝える格間伝達方程式（その係数を格間伝達マトリックスという）が使用されるとともに、梁の連続性を断ち切るような支点部（軸受部または軸方向の変化点）において変位を伝える格点伝達方程式（その係数を格点伝達マトリックスという）が使用される。
【００３４】
以下の説明においては、クランク軸に沿って伝達マトリックス法が適用されるが、クランク軸心（ジャーナル部軸心）に沿う方向をグローバル座標系（ｘ，ｙ，ｚで表し、絶対座標系ともいう）とするとともに、クランクアームおよびクランクピンに沿う方向をローカル座標系（ｘ′，ｔ，ｒで表し、相対座標系ともいう）とする。
【００３５】
なお、図７に１クランクスローでのグローバル座標軸の取り方を示し、図８にクランクスローに作用する力をローカル座標系に分解したものを示す。
以下の説明において、特に、言及されていない記号は下記の通りである。
ａ：クランクアーム間の初期長さ
Ａ：断面積
Ｄ：クランクアーム間距離
Ｄｅｆ：クランクデフ
Ｅ：縦弾性係数
Ｆ：せん断力
Ｇ：せん断係数
Ｉ：断面二次モーメント
Ｊ：断面二次極モーメント
ｋ：軸受部でのばね定数
Ｌ：長さ
Ｍ：曲げモーメント
Ｔ：ねじりモーメント
θ：クランク角
まず、下記の式に示すように、船首側軸受部における状態量（変位および作用力）Ｂを未知数とする方程式を作成する。なお、下記式中、Ｓは格間伝達マトリックス、Ｐは格点伝達マトリックス、Ｒは船首側での境界条件を表す境界マトリックス、Ｒ′は船尾側での境界マトリックスで、それぞれ既知である。
【００３６】
Ｒ′ＳｎｓＰｎｓ−１Ｓｎｓ−１・・・・・Ｐ１Ｓ１ＲＢ＝０
なお、上記式中の沿え字ｎｓは、船首側（Ｆｏｒｅ）と船尾側（Ａｆｔ）の軸端間の軸が、その間の軸受部により区切られる軸の個数を表している。
【００３７】
そして、この式を解くことにより、船首側での状態量Ｂが求められる。この状態量Ｂが、以下の説明にて示す変位ベクトルｑおよび力ベクトルＱであり、以下、これらの状態量を初期値として、格間伝達方程式および格点伝達方程式を繰り返し用い、クランク軸の全てにおける状態量を求めることになる。
【００３８】
すなわち、グローバル座標系における状態量である変位ベクトルｑおよび力ベクトルＱは、下記（１）式および（２）式にて表される。なお、式中におけるベクトルは、太字にて表すものとする。
【００３９】
【数２】
但し、（１）式中、ｄｘ、ｄｙ、ｄｚは変位・たわみ等を示し、またφｘ、φｙ、φｚはねじれ角・たわみ角等を示し、（２）式中、Ｔｘ、Ｍｙ、Ｍｚはねじりモーメント・曲げモーメント等を示し、またＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚは軸力・せん断力等を示す。
【００４０】
また、ローカル座標系における状態量である変位ベクトルｑ′および力ベクトルＱ′は、下記（３）式および（４）式にて表される。
【００４１】
【数３】
同様に、（３）式中、ｄｘ′、ｄｔ、ｄｒは変位・たわみ等を示し、またφｘ′、φｔ、φｒはねじれ角・たわみ角等を示し、（４）式中、Ｔｘ′、Ｍｔ、Ｍｒはねじりモーメント・曲げモーメント等を示し、またＦｘ′、Ｆｔ、Ｆｒは軸力・せん断力等を示す。
【００４２】
次に、伝達マトリックス法にて用いられる格間伝達方程式および格点伝達方程式について説明する。船首側（ｆｏｒｅ側で、Ｆの添え字にて表す）から船尾側（ａｆｔ側で、Ａの添え字にて表す）の状態量を求める格間伝達方程式は、下記（５）式にて表される。
【００４３】
但し、（５）式中、ｉは軸受番号（軸受部で区切られる軸の番号）を示す。
【００４４】
【数４】
次に、状態量を、グローバル座標系からローカル座標系に変換する座標変換式（伝達方程式）は、下記（６）式にて表される。
【００４５】
【数５】
一方、状態量を、ローカル座標系からグローバル座標系に変換する座標変換式（伝達方程式）は、下記（７）式にて表される。
【００４６】
【数６】
例えば、ジャーナル部からクランクアームへの座標変換式（伝達方程式）は、下記（８）式にて表される。
【００４７】
【数７】
また、クランクアームからジャーナル部への座標変換も、上記（８）式が使用される。
【００４８】
また、クランクピンからクランクアームへの座標変換式（伝達方程式）は、下記（９）式にて表され、クランクアームからクランクピンへの座標変換も、同じ下記（９）式にて表される。
【００４９】
【数８】
ところで、各軸受部３における格点伝達方程式は、下記（１０）式にて表される。
【００５０】
【数９】
なお、上記ｈ２におけるｄｚ０に仮据付高さデータが代入され（但し、ｄｙ０は一定とする）、またこのｄｚ０に、遺伝的アルゴリズムにより生成され変更された新たな据付高さデータが入力される（但し、ｄの添え字の０（ゼロ）は初期値を意味する）。
【００５１】
次に、クランクデフの演算手順について説明する。ここで、ｄｘ１，ｄｙ１，ｄｚ１をクランクスローにおける船首側部分での変位量とし、ｄｘ２，ｄｙ２，ｄｚ２をクランクスローにおける船尾側部分での変位量とし、またａをクランクスローでの初期長さとすると、互いに隣接するクランクスロー間の距離Ｄは下記（１１）式にて表される（但し、ｄの添え字の１は、後述する図９の（ロ）位置を示し、同じく、添え字の２は、図９の（チ）位置を示す）。
【００５２】
【数１０】
また、ピストンの上死点（ＴＤＣ，０度）での距離をＤ0、ピストンの下死点（ＢＤＣ，１８０度）での距離をＤ１８０とすると、クランクデフ（Ｄｅｆ）は、下記（１２）式にて表される。
【００５３】
【数１１】
ところで、ａのオーダは１０２ｍｍであり、またｄｘ，ｄｙ，ｄｚのオーダは１０−３ｍｍであるため、上記（１１）式は下記（１３）式のように変形することができる。
【００５４】
【数１２】
したがって、クランクデフは、下記（１４）式にて求めることができる。
【００５５】
【数１３】
（１４）式から分かるように、クランクデフは、殆ど、クランク軸心方向での変形量に依存している。
【００５６】
ここで、上記演算式に基づくクランクデフの具体的な演算手順を、図９に基づき説明する。ここでは、１クランクスローに着目して各部材ごとの演算工程として、順番に説明する。
【００５７】
ａ工程．（イ）部の軸受部では（５）式の格間伝達方程式が用いられる。
ｂ工程．（ロ）部の折曲部では、ａ工程における（５）式の左辺を、（６）式の座標変換式の右辺に代入し、その時の（６）式の左辺を、（８）式の座標変換式の右辺（ジャーナル部）に代入する。
【００５８】
ｃ工程．（ハ）部では、ｂ工程における（８）式の左辺を、（５）式の右辺に代入する。
ｄ工程．（ニ）部では、ｃ工程における（５）式の左辺を、（９）式の座標変換式の右辺に代入する。
【００５９】
ｅ工程．（ホ）部では、ｄ工程における（９）式の左辺を、（５）式の右辺に代入する。
ｆ工程．（へ）部では、ｅ工程における（５）式の左辺を、（９）式の左辺とする。
【００６０】
ｇ工程．（ト）部では、ｆ工程における（９）式の右辺［ｑ′Ｑ′１］Ｔａｒｍを、（５）式に代入する。
ｈ工程．（チ）部では、ｇ工程における（５）式の左辺を、（８）式の左辺とし、そのときの（８）式の右辺の［ｑ′Ｑ′１］Ｔｊｏｕｒｎａｌを、（７）式の座標変換式の右辺に代入する。
【００６１】
ｉ工程．（リ）部では、ｈ工程における（７）式の左辺を、（５）式の右辺に代入する。また、あるクランクスロー１から隣接するクランクスロー２への［（ヌ部）に示す支点を境界とする）伝達は、（１０）式の格点伝達方程式が使用され、ｉ工程における（５）式の左辺を、（１０）式の右辺に代入することにより行われる。
【００６２】
このように、状態量であるｑおよびＱ（Ｑ＝０）が、伝達方程式の係数である各伝達マトリックスにより、船首側から船尾側に伝えられて各変位が求められていく。勿論、伝達の過程において、（５）式と（１０）式のｆ１，ｆ２，ｈ１，ｈ２により、Ｑも変化していくことになる。
【００６３】
上述したように、実測クランクデフと所定の軸受における実測軸受荷重とに基づき、軸系全体に亘って軸受高さを求めた後、この軸受高さに基づき少なくともエンジンに配置された各軸受について軸受荷重を演算により求めるとともに、この演算軸受荷重と軸受高さが基準平面（高さがゼロの水平面）上に在る場合の軸受にクランク軸などがセットされた初期設定状態（比較基準状態とも言える）における基準軸受荷重との荷重差を求め、この荷重差が予め設定された設定範囲を超えている場合に、当該軸受高さを変化させた際の荷重差が、予め設定された許容値内となるような範囲でもって、軸受高さの修正範囲を決定するようにしたので、例えば船体に設けられるエンジンに対しては、新造船、就航船のいずれであっても、正確に且つ迅速に軸受高さの修正量を決定することができる。通常、軸受高さを修正する方法としては、求められた軸受高さが許容範囲を超えているものについて、作業者が経験により修正量を決めているが、このような方法に比べて、正確に且つ迅速に軸受高さの修正量を決定することができる。
【００６４】
ところで、上記実施の形態においては、被動軸系として、中間軸およびプロペラ軸からなる推進軸系の場合について説明したが、他の軸系でもよく、例えばポンプなどを回転させる軸系であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係る軸受高さの修正量決定方法を適用する船舶における駆動軸系の概略構成図である。
【図２】同修正量決定方法を説明するための軸受高さを示すグラフである。
【図３】同修正量決定方法を説明するための軸受荷重を示すグラフである。
【図４】同修正量決定方法を説明するための軸受の荷重差を示すグラフである。
【図５】同修正量決定方法における軸受の修正範囲を示すグラフである。
【図６】同修正量決定方法における演算軸受荷重と修正後の軸受荷重とを示すグラフである。
【図７】同駆動軸系のクランク軸の１クランクスローでの模式正面図である。
【図８】同クランク軸のローカル座標系を示す模式側面図である。
【図９】同クランク軸におけるクランクデフの演算手順を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ ピストン
２ クランク軸
３ 軸受
４ クランクアーム
５ クランクピン
７ 中間軸
８ プロペラ軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被動軸系に連結されたエンジンにおける少なくともクランク軸の軸受高さの修正量を決定する方法であって、
所定位置における軸受での実測軸受荷重と実測クランクデフとに基づき伝達マトリックス法を用いて少なくともエンジンにおける各軸受の高さを求める軸受高さ演算ステップと、
この軸受高さ演算ステップで求められた軸受高さに基づき少なくともエンジンにおける各軸受に作用する演算軸受荷重を求める軸受荷重演算ステップと、
上記エンジンにおける各軸受の軸受高さを基準平面上に位置させた際に各軸受に作用する基準軸受荷重を求める基準軸受荷重演算ステップと、
上記各軸受において、演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差を求める荷重差演算ステップと、
上記荷重差演算ステップで求められた荷重差と設定範囲とを比較するとともに、設定範囲を超えた場合の軸受に対して、荷重差が許容値内となるような軸受高さの修正範囲を求める修正量決定ステップと
を具備したことを特徴とする軸受高さの修正量決定方法。
【請求項２】
設定範囲を、エンジンにおける軸受の荷重の平均値に対して、−４０〜＋４０％となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の軸受高さの修正量決定方法。
【請求項３】
許容値を、エンジンにおける軸受の荷重の平均値に対して、−２０〜＋２０％の範囲となるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の軸受高さの修正量決定方法。
【請求項１】
被動軸系に連結されたエンジンにおける少なくともクランク軸の軸受高さの修正量を決定する方法であって、
所定位置における軸受での実測軸受荷重と実測クランクデフとに基づき伝達マトリックス法を用いて少なくともエンジンにおける各軸受の高さを求める軸受高さ演算ステップと、
この軸受高さ演算ステップで求められた軸受高さに基づき少なくともエンジンにおける各軸受に作用する演算軸受荷重を求める軸受荷重演算ステップと、
上記エンジンにおける各軸受の軸受高さを基準平面上に位置させた際に各軸受に作用する基準軸受荷重を求める基準軸受荷重演算ステップと、
上記各軸受において、演算軸受荷重と基準軸受荷重との差である荷重差を求める荷重差演算ステップと、
上記荷重差演算ステップで求められた荷重差と設定範囲とを比較するとともに、設定範囲を超えた場合の軸受に対して、荷重差が許容値内となるような軸受高さの修正範囲を求める修正量決定ステップと
を具備したことを特徴とする軸受高さの修正量決定方法。
【請求項２】
設定範囲を、エンジンにおける軸受の荷重の平均値に対して、−４０〜＋４０％となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の軸受高さの修正量決定方法。
【請求項３】
許容値を、エンジンにおける軸受の荷重の平均値に対して、−２０〜＋２０％の範囲となるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の軸受高さの修正量決定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１２０８（Ｐ２００９−１２０８Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６５７２３（Ｐ２００７−１６５７２３）
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
[ Back to top ]