技術資料
中 小 形 船 用 デ ィ ー ゼ ル 機 関 に お け る
エ ン ジ ン トラ ブ ル シ ュ ー テ ィ ン グ*
大 矢 武 司**
Engine Trouble Shooting in Medium and Small Size Marine Diesel Engines
By Takeshi Oya
This essay is introdusing troubles on medium and small size diesel engines that author had met during his long life on training ship, and also explaining their phenomenon and cause.
On account of the development of high reliability and antipollution diesel engine further more, this article advise engineers in charge of design or manufacture at diesel engine factories on their professional
attitude that put on the heavy work of diesel engine in hard sea condition.
1.は じ め に 当 所 は,帆 船2,デ ィー ゼ ル 船2,タ ー ビ ン 船2, 計6隻 の 練 習 船 を 運 航 し,新 人 船 員 養 成 を し て い る 運 輸 省 の 機 関 で あ る. 主 機 関 は,デ ィー ゼ ル 船 が10,500馬 力 と6,200馬 力,タ ー ビ ン 船 が7,000馬 力,帆 船 は1,500馬 力 ×2 基 を 搭 載,発 電 機 原 動 機 は,帆 船,デ ィ ー ゼ ル 船 で は1,197∼600馬 力 を 各 船3基 づ つ,タ ー ビ ン 船 で は 非 常 用 と し て840馬 力 を1基 搭 載 して い る. 実 習 訓 練 を 目 的 と し社 船 と は 運 航 条 件 が 異 な り, ま た,多 数 の 実 習 生 を 乗 船 さ せ て い る こ と か ら, 安 全 運 航 及 び 予 防 保 全 を 重 視 し て お り,特 筆 す る よ う な ト ラ ブ ル は 少 な い が,メ ー カ ー 側 に 今 以 上 に 信 頼 性 の 高 い 機 関 の 開 発 を,ま た ユ ー ザ ー 側 に は 質 の 高 い 機 関 管 理 を 期 待 し て,25年 余 りの 海 上 勤 務 に お け る 機 関 装 置 の 運 転 ・保 守 ・管 理 に 従 事 し て き た 経 験 に 基 づ き トラ ブ ル 等 を 挙 げ,発 生 の 背 景 ・要 因,及 び 対 応 等 に つ い て 紹 介 す る. 2.舶 用 デ ィ ー ゼ ル 機 関 との 出 会 い 初 め て舶 用 デ ィー ゼ ル機 関 に会 ったの は,大 学1 年 の 実 習 で した.旧 銀 河 丸(写 真1)主 機 は,昭 和29年 製 で 今 や 死 語 に な って い る ス カベ ン ジ ン グ ポ ンプ付 きル ー プ ス カベ ン ジ ン グ,ボ ア500,出 力 2,100馬 力 で した.ガ バ ナ ー を装 備 して い た が 全 然 作 動 せ ず,荒 天 航 海 時,初 め て 覚 え る激 し い船 酔 い の 中,朦 朧 と しつ つ も 当 直 機 関 士 か ら30分 程 の 間,レ ー シ ン グ を抑 え る た め の ハ ン ドル操 作 を任 され た事 を思 い 出す.技 術 開 発 が進 んだ現 在 で は, ガ バ ナ ー が 故 障 した場 合 以 外 に は考 え られ な い 操 作 で あ る. 写 真 一1旧 銀 河 丸 *原稿 受付平成11年2月24日 第43回 特 別 基 金 講演 会(平 成11年1月27日) **正 会 員 運 輸 省 航 海 訓練 所(横 浜 市中区 北 仲 通5-57)
中 小 形 船用 ディー ゼ ル 機 関 に お け る エ ン ジ ン ト ラ ブ ル シュー テ ィ ン グ 卒 業 前 の 遠 洋 航 海 で は,新 造 練習 船 進 徳 丸 で の ニ ュ ー ヨー クへ の70日 と い う初 め て の 長 い 航 海 を経 験 し,高 負荷 で 何日 も連 続 して 運 転 さ れ る舶用 エ ン ジ ン の 丈 夫 な こ と に 驚 い た.表-1に主 要 目 を 示 す. 表-1主 機 要 目 3.機 関 トラ ブル の 例 と そ の 対 応 (1)昭 和5年 製 の4サ イ ク ル,ボ ア400,出 力600 馬 力 の 旧 帆 船 日 本 丸(写 真 一2)主 機 を,.・ 等 機 関 士 と し て 管 理 し た こ と が あ る.先 輩 の 話 で は, 主軸 受 の 焼 損 や,そ の 締 付 ボ ル ト は 折 損 す る と脅 か さ れ て 乗 船 し た が,幸 い に も 任 期中 は 大 き な ト ラ ブ ル も 無 く下 船 で き た. た だ し,帆 走 時 に プ ロ ペ ラ 遊 転 を 機 関 に 伝 え な い よ う に 装 備 さ れ た 十 字 噛 み 合 い 型 軸 継 手 の 摩 耗 に よ る,荒 天 時 の 壊 れ ん ば か りの 騒 音 に は, い つ も ヒ ヤ ヒ ヤ さ せ ら れ た.爪 と 溝 の 間 隙 が 8mmも あ り,10mmに 達 し な い と 肉 盛 り溶 接 し て も ら え な か っ た.小 馬 力 で あ る 事 が 幸 い して か,爪 が折 れ る こ とは 無 か った が,心 配 の 種 で あ った. この 歴 史 的 エ ン ジ ンで も50年 も使 用 川 来 たの は,オ リ ジ ナ ル の 部 品 は 勿 論 その 図 面 す ら無 い の に も拘 らず,町工 場 の 協 力 の も とで,現 物 を 計 測 し製 作 され 部 品 の 供 給 が 継 続 出 来 た こ と に よ る.最 近 の μ単 位 が 要 求 され る造 機 技 術 か ら は 考 え られ な い 事 で ある. (2)前 記,卒 業 前 遠 洋 航 海 に乗 船 した練 習 船 の 主 機 は,そ の 後,就 航 後5年 目 に鋳 鋼 製 コ ラ ム に 鋳 造 の 巣 に端 を 発 した亀 裂 を生 じ,メ ー カ ー の 手 に よ る鋳 物 溶 接 を施 工,幸 い に もそ の 後 の 再 発 は な か っ た.構 造 ・材 質 の 研 究 に よ り この 種 の トラ ブ ル が 稀 に な り,機 関 の 信 頼 性 は 著 し く 高 まっ た. (3)昭 和43年 に,種 々の実 験 を行 う練 習船 と して 建 造 され,一 昨 年 用 途 廃 止 と な っ た 旧 青 雲 丸 (写 真-3)に は,艤 装 に携 わ るの み な らず,発 電 機 原 動 機 換 装 の 購 入 か ら据 付 まで携 わ る 事 が で きた. a.艤 装 時,二 分 割 型主機 ク ラ ン ク軸 を リー マ ー ボ ル ト冷 し嵌 め に よ る接 合 の 際,ゴ ミを噛 み 込 み1本 が 入 ら な い と い う トラ ブ ル が 発 生 し た. 心 出 し不 良 ま た は 製 作 誤 差 も原 因 と して 考 え ら れ る もの の,1本 の み に発 生 した と い う事 か らゴ ミの 噛 み 込 み が原 因 と判 定 され,生 じ た擦 過 傷 を油 砥 石 で 研 磨 して挿 入 し た.リ ー マ ー ボ ル ト 写真-2旧 日本 丸
中小 形 船 用 デ ィ ー ゼ ル 機 関 に お け る エ ン ジ ン ト ラ ブ ル シ ュ ー テ ィ ン グ 写 真-3旧 青 雲 丸 周 りに隙 間 が で き ボ ル ト折 損 の 心 配 が あ っ た が そ の 後29年 間 トラ ブ ル は 発 生 し な か っ た.作 業 の 入念 な準 備,ユ ー ザ ー 側 の 監 督 体 制 の 確 立 の 重 要 性 を痛 感 した トラブ ル で あ っ た. b.本 船 は,超 高 張 力 鋼 を船 体 構 造 に採 用 し軽 量 化 した結 果 の デ ー タを得 る 目的 で 建 造 され た 経 緯 が あ り,強 度 計 算 上 か ら は 安 全 性 が確 か め ら れ て い た もの の,船 体 の 柔 ら か さ に よ る撓 み や 振 動 等 問 題 が あ っ た.主 機 危 険 回 転 数 域 で は 船 体 が 大 き く上 下 動 し,荒 天 時 に は 折 損 す る の で は と杞 憂 す る 程 で あ っ た.ま た,僅 か なバ ラ ス ト積 み 付 け の違 い で,船 体 中 央 に据 え付 け られ た 主機 の デ フ レ ク シ ョンが,そ の 都 度,修 正 勧 告 値 に達 す る 程 大 き く変 化 し,軸 受 焼 損 ・ク ラ ン ク軸 折 損 が 心 配 され た が,反 っ て柔 らか い 船 体 に よ り無 理 な荷 重 が 逃 が され た た め か,デ フ レ クシ ョン に よ る トラブ ル は 発 生 しなか った. デ ィー ゼ ル エ ン ジ ン とい う主 題 か らそ れ る が, 船 体 の 柔 らか さに よ る問 題 は,プ ロ ペ ラ振 動 に よ る船 体 亀 裂 も 発 生 させ た.建 造 半 年 目 の世 界 一 周 航 海 で,船 尾 溶 接 部 に 多数 の 亀 裂 が,機 関 長 の テ ス トハ ン マ ー に よ る 巡 回 チ ェ ック と,缶 水 試 験 を き っか け に 発 見 され,乗 組 員 に更 な る 不 安 を掻 き立 て た.前 者 は,船 尾 ム ア リ ン グ ウ イ ンチ 据 付 台 及 び その 周 辺 ピ ラ ー等 に生 じ た溶 接 部 亀 裂 で あ り,後 者 は,缶 水 試 験 に お い て 計 測 不 可 能 な 程 塩 分 濃 度 が 高 く,補 給 水 と して 使 用 して い る 清 水 を 舐 め た と こ ろ塩 辛 い事 か ら, 使 用 して い た ア フ ター ピー ク タ ン クの亀 裂 と判 断 した.使 用 タ ン ク を切 り替 え,1週 間 に亘 る プ ロ ーで 缶 水 は や っ と制 限 値 以 下 と な った が,寄 港 地 で ア フ タ ー ピー ク タ ン ク を空 に して点 検 し た と こ ろ,外 板 溶 接 部 に 多 数 の 亀 裂 が生 じて い た.帰 国 後 の ドッ クで 修 理 す る と共 に補 強 工 事 を した. 船 体 折 損 に よ り沈没 した 「か りふ おる に あ 丸 」 等 とほ ぼ 同 じ時 期 の 建 造 で あ り,鋼 材 を 節 約 し 安 価 な船 を と い う趨 勢 と,大 洋 の 異 常 海 象下 に お け る応 力 が 解 明 され て い な か っ た事 情 も あ っ て,安 全 率 の 余 裕 が不 足 して い た こ と が,こ の よ う な トラ ブル を引 き起 こ した と思 わ れ る 。 全 長100mと 大 型船 に比 べ 発 生 応 力 が小 さ い事 と荒 天 下 で は 無 理 な運 転 を避 けて きた事 に よ り,幸 い に も29年 間 その 用 途 を果 た して き た. c.当 初 の 発 電 機 原 動 機 も歴 代 担 当機 関 士 を 悩 ま せ た エ ン ジ ン で あ っ た.タ ー ニ ング の 重 い エ ン ジ ンで 自動 始 動 しな か っ た り,始 動 空 気 弁 が 折 損 脱 落 し ピ ス トンを傷 つ け た り,燃 料 弁 冷 却 油 管 の 亀 裂 に よ り燃 料 が 吹 き出 す こ とが,し ば し ば 発 生 し た. 竣 工 後,数 年 間 の 大 き な トラ ブル は,小 形 機 関 に採 用 され 始 め て い た トリ メ タル を使 用 した 主 軸 受 の 焼 損 で あ った.メ ー カー との や り取 り の 中 で,な か なか原 因 が つ か め なか っ た が,ト リメ タル の 材 質 を改 善 し た結 果 発 生 しな く な っ た.そ の 間 メ ー カ ー か ら 原 因 調 査 の 報 告 が 得 ら れ ず,メ ー カー で も原 因 の 究 明 に苦 慮 さ れ て い た もの と 推 測 して い る.問 題 の 多い機 関 で あ っ た が,16年 間 も使 用 して 換 装 され た.新 し い エ ン ジ ン は,信 頼 性 ・作 業 性 が 高 く,ま た 振 動 ・ 騒 音 の 面 で も 著 しく改 善 され て お り,技 術 の 進 歩 に驚 き を覚 えた。 d.就 航 後17年 目の トラ ブ ル で ある が,米 西 岸 か らの 復 路,主 機2号 過 給 機 回 転 数 が低 下 し,排 気 温 度 が20∼30℃ 上 昇 し た う え(表 一2参照), 過 給 機 の 周 りで コ イ ン が 跳 ね る よ う な金 属 音 が した.タ ー ビ ン車 室 の ド レ ン コ ック を 開 け た と ころ,直 径5φ 位 に丸 め ら れ た金 属 片 が 数 個 出 て き た.磁 石 に吸 着 され な い こと か ら ス テ ン レ ス と判 断 し,図 面 か ら ノ ズ ル か ブ レー ドに 異 常 あ り と想 定 した.ダ メ ー ジの 程 度 を調 べ る た め, T/C排 気 入 口 管 を取 り外 して 点 検 し た と こ ろ, ブ レ ー ドの 半 数 に曲 損,ノ ズ ルの 半 数 が ノ ズ ル リ ン グ に 鋳 込 まれ た 根 元 か ら切 断 され て お り, 隣 接 す る2枚 も最 大 で 翼 幅 の1/4程 度 ま で ク ラ ッ クが 入 っ て い るこ とが 判 明 した. 振 動 が 発 生 して い な か っ た こ と と,ク ラ ッ ク が 入 っ た ノ ズル は急 速 に は 切 断 しない と判 断 し,
中 小 形 船 用 デ ィ ー ゼ ル 機 関 に お け る エ ン ジ ン トラ ブ ル シ ュ ー テ ィ ン グ 表-22号 過給 機 事 故 発 生 まで の主 機 運 転 状 況 〓()シ リンダ番号 減 速 運 転 を して,10日 程 の 東 京 まで の 航 海 を続 け る こ と と した.一 方,当 所 海 務 課 へ 状 況 を報 告 し,帰 国 後 の 早 急 な修 理 と ノズ ル リ ン グ等 必 要 部 品 の 手 配 を依 頼 した.メ ー カー の 協 力 を得 て帰 着 の 半 月後 に は,修 理 を終 了 した. 金 属 組 織 分 析 の 結 果,ノ ズ ル 鋳 込 み 部 に粒 界 腐 食 に 因 る粒 界 割 れ が生 じて い る事 か ら,原 因 は腐 食 と繰 返 し応 力 に よ り発 生 した もの と判 明 した. 図-1過 給機 断 面 修 理 終 了 後,正 常 復 帰 を確 認 す る試 運 転 時 に, 定 期 的 に 実 施 して い るT/C肉 厚 計 測 の 箇 所 で な か っ た ガ イ ドリ ン グ 装 着 部 ケ ー シ ン グ(図-1参 照)の 腐 食 に よ り,ガ イ ド リン グ が ロ ー タ ー と 同 心 で な く,ノ ズ ル リ ン グ と ブ レー ドが摺 動 し て い る こ と も 発 見 され た.予 備 ケー シ ング と交 換 し,再 度 試 運 転 を して 復 旧 を確 認 した. 以 上2件 の 過 給 機 トラ ブ ル に共 通 して,一 般 的 に は約10年 で ノズ ル,ケ ー シ ング 腐 食 の トラ ブル が発 生 して い る事 か ら,解 放 検 査 毎 の 温 水 洗 浄 ・探 傷 検 査,及 び10年 経 過 後 は2年 毎 の 検 査 実 施 が 必 要 で あ る 事 を メ ー カ ー か ら コメ ン ト され た.「 そ れ な らば技 術情 報 で 事 前 に ユ ー ザ ー に報 らす べ き で は な い か」 と メ ー カ ー に要 望 し た. ター ビ ン の トラ ブ ル は人 身 事 故 に も 繋 が る と い う認 識 を,メ ー カ ー も再 確 認 して い た だ き た い トラ ブ ル で あ っ た.特 に,30年 を用 途廃 止 の 標 準 と して い る 当所 の よ う なユ ー ザ ー に は,そ の よ うな サ ー ビ ス体 制 が整 っ て い る メ ー カ ー の エ ン ジ ンで あ る こ と も,機 種 選 定 の 重 要 な 要 素 と な る. (4)旧 帆 船 海 王 丸 の最 後 の 発 電 機 原 動機 は,ボ ア 140,出 力185馬 力 と い う小 型 船 用 の エ ンジ ン で あ っ た が,換 装 後 ま も な く燃 料 ポ ン プ駆 動 カ ム の 接 触 面 に変 色 が現 れ た 後,擦 過 傷 に 進 み 一 部 は表 面 剥 離 に 至 っ た.燃 料 ポ ン プ に位 置 決 め ノ ック ピ ン が な く取 付 ボ ル トと穴 の 間 隙 分 廻 つ て
中 小 形 船 用 デ ィー ゼ ル 機 関 に お け る エ ン ジ ン トラ ブ ル シ ュ ー テ ィ ン グ お り,燃 料ポ ンプ と ロ ー ラー と が線 接 触 で な く 点 接 触 で あ っ た た め,過 荷 重 と な って い た 事 が 原 因 で あ っ た.メ ー カ ー 補償 工 事 を依 頼 し,カ ム 軸 新 替 え と共 に 燃 料 ポ ンプ位 置 決 め ノ ッ ク ピ ン取 付 け工 事 を施 工 した. 単 純 な設 計 ミス か,製 造 費 節 減 の た め ノ ッ ク ピ ン を 省 略 し た もの か 不 明 で あ っ た が,一 般 的 に 高 度 な技 術 を望 め な い乗 組 員 が乗 り組 ん で い る小 型 船 用 の エ ン ジ ンで あ る こ と を考 え る と, メ ー カ ー の 配 慮 不 足 を感 じ させ られ た トラ ブ ル で あ っ た. 4.ま と め 運 航 技 術 者 の 立 場 で 経 験 した トラブ ル 等 に つ い て 紹 介 し た が,長 い 年 月携 わ って き た 当 所 の 実 習 訓 練 を通 じ,単 に機 関 装 置 の 取 扱 い だ け で な く, ど の よ う な過 酷 な運 転 環 境 に お い て も安 全 運 転 が 要 求 され る船 舶 機 関 士 に必 要 な 心 構 え も若 人 に話 を して き た.例 え ば,機 関 も人 と同 じ よ うに,エ ネ ル ギ ー を得 て,手 足 の ご と く活 動 して お り,し か も,人 に は不 可 能 な 全 力 に 近 い 力 で 連 続 して 長 時 間稼 働 して い る.科 学 の 技 術 で 造 られ た 機 械 だ か ら当 然 で あ り,異 常 は ア ラ ー ム が 報 ら して く れ る で あ ろ う と期 待 して,機 関 の 苦 し げ な音,震 え る が如 き振 動,体 温 ・血 圧 の 如 き各 部 の 温 度 ・圧 力 等 に 注 意 を 向 け な い と,機 械 で もつ む じ を曲 げ る.人 間 の 持 つ 五 感 に加 え,知 識 と経 験 が あ っ て こ そ閃 く第 六 感 も駆 使 して,人 に 対 す る場 合 と 同 じ よ うに愛 情 を 持 っ て接 す る こ と が,未 然 に 事 故 を予 防 す る事 に な る と信 じ る. 船 用 機 関 の 使 命 は,人 が生 き て い く上 で 必要 な 物 資 を 移 送 す る とい う 目的 を持 つ 船 舶 の 安 全 運 航 に 不 可 欠 な 動 力 を生 み 出 す こ とで あ る.加 えて, 近 年 で は環 境 へ の 影 響 も重 要 視 され な け れ ば な ら な い.船 用機 関 の 設 計 ・製 造 に 当 た って,と もす る と そ の分 野 に没 頭 せ ざ る を得 な い メー カ ー の 技 術 者 で ある が,船 用 機 関 の 使 命 に対 す る認 識 と愛 情 の 意 識 を,す で に 持 っ て お られ る高 い 見 識 と技 術 に加 えて い た だ き設 計 ・製 造 に携 わ って い た だ け た ら,信 頼 性 の 高 い,環 境 に優 しい エ ン ジ ンの 開 発 が 一 層 進 展 す るの で は と期 待 す る.
