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「新型高速内航船用機関の開発」の報告書

 事業名 新型高速内航船用機関の開発
 団体名 シップ・アンド・オーシャン財団  


■事業の内容

平成6年度は、全3段階の研究開発のうちの第1段階を実施するもので、下記の供試エンジンを使用し、現状部品の使用限度確認試験、本エンジンに組み込む試験用部品の設計製作、個々の要素試験並びに実際のエンジン運転試験を開始した。
供試機関:型式     16V26FX
シリンダ数  16
シリンダ径  260mm
ストローク  275mm
(1) 基本構想計画
[1] 高出力化対応
 高出力化を実現するためには、従来と比べてより多量の空気で多くの燃料を燃やす必要があり、その結果として、最大爆発圧力の上昇や、燃料室周り部品の亀裂や摩耗の増大が懸念され、耐久性や信頼性を損なう恐れがあるため、シリンダライナ、ピストン及びシリンダヘッドについての対応策の検討を行った。
[2] 高回転対策
 高回転対策として、運動部品の軽量化を図り、部品に加わる慣性力を下げ、軸受け条件緩和する必要があるため、ピストン、連接棒についての対応の検討を行った。

(2) 主要構造部検討
[1] クランク軸
 NKルールを用いて、現状のクランク軸に対し、目標出力における応力を算出し、試験運転時の問題点を明らかにした。
[2] ピストン軽量化
 構造変更、材質変更、強度上余裕のある部品の無駄肉の削除、全高減少等に関し検討を行うと共に、FEM解析による応力計算を行い、最大爆発圧力が上昇しても各部の応力が許容値以下となるような材質、構造及び肉厚を求めた。
[3] 連接棒軽量化
 構造変更、材質変更、強度上余裕のある部品の無駄肉の削除等に関し検討を行った。また、FEM解析による応力計算を行い、最大爆発圧力及び慣性力が上昇しても各部の応力が許容値以下となるような、また大端部割面が開口しないような材質、構造及び肉厚を求めた。
[4] 燃料噴射ポンプ
 短時間により多量の燃料を噴射するため、燃料噴射ポンプの吐出出力の大幅アップに耐えうる燃料噴射ポンプの検討を行った。
[5] インタークーラ
 高温、高圧になった過給機プロワー出口の空気をインタークーラで、これまでよりもより高圧で、冷却熱量も増加することから、肉厚を薄くして冷却効率を高めるための対応を材料の面から検討を行った。
[6] ライナ薄肉化、動弁系軽量化
 軽量、薄肉化のために、材料変更について検討を行った。
[7] ギア幅減少
 幅検証を図るために、表面加工の適用について検討を行った。
[8] 吸排気弁システム
 軽量化及び長寿命化を図るために、構造及び材料面の点から検討を行った。
[9] 冷却水ポンプ
 冷却熱量の増加に対応するため、容量のアップについて検討を行った。
[10] LOフィルタ
 最大爆発圧力上昇による潤滑油膜厚減少に対応するため、メッシュサイズの細分化について検討を行った。

(3) 構造解析
[1] 2次元FEM解析
a. ピストン
 ピン中心軸を含む断面について、爆発圧力による機械的応力及び、熱応力の解析を実施するとともに、疲労限度に対する余裕度が基準値以上となるように設計を行った。
b. 連接棒
 爆発圧力及び慣性力による応力解析を実施し、割面が開口しないこと、大端部の変形が基準値以下となること及び疲労限度に対する余裕度が基準値以下となるように設計を行った。
 ※本事業は平成7年9月30日完了予定である。
■事業の成果

現在、海上における国内物流の担い手である内航海運については、陸上輸送に匹敵する輸送モードとして、各方面からその充実が望まれている。
 また、近年各種の高遠艇の開発が進展しているが、国民生活に不可欠な交通手段として、経済性や輸送効率の面から大型化に対するニーズが増加してきている。
 このようなニーズに対応するためには、使用する燃料、メンテナンス等のランニングコストの点でより優れているディーゼルエンジンにおいて、その高遠化に向けての要求性能を獲得することが、内航海運の経営の安定化、活性化には不可欠であるが、現市場にはこの要求性能を満たすだけのディーゼルエンジンが存在していない。このため新しいコンピューターテクノロジー、新素材技術等を用いて、軽量・大出力の高速エンジンの開発を行うことを目的に、本年度において、基本構想計画及び主要構造部についての検討並びに構造解析を行った。これらにより造船及び造船関連工業の発展にするものと思料される。





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更新日: 2020年4月4日

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