JP2882930B2

JP2882930B2 - 船舶の操縦装置

Info

Publication number: JP2882930B2
Application number: JP4029547A
Authority: JP
Inventors: 廣大西
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH0624388A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、リバーサ・デフレク
タ機構を有する水噴射（ウオータージェット）推進機を
２基備えた船舶の操縦装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リバーサ・デフレクタ機構を備えたウオ
ータージェット推進機を２基備えた船は、デフレクタと
の組み合わせにより、横進やその場回頭のような高度な
操船を行うことが可能であるが、従来の前後進操縦と操
舵方法ではこのような操船を行うことは容易でない。す
なわち、従来は、前後進は左舷機、右舷機用の操縦レバ
ーを使用し、この操縦レバーとは独立した操舵装置によ
り、舵輪を使用して左舷・右舷のデフレクタを同調して
操作している。この方法では左右舷のデフレクタをハの
字（又は逆ハの字）にできないため、横進、その場回頭
はきわめて困難である。

【０００３】そこで、これを解決すべく特開平１−２８
５４８６号公報記載の船舶用操縦装置が提案されてい
る。即ち、前後方向及び左右方向の座標軸上の位置と中
立状態からの旋回量を制御できる操作部を有するジョイ
スティックのような全方向性制御器と、上記全方向性制
御器の操作部の位置及び旋回量を検出する操作状態検出
手段と、操作部の位置及び旋回量とこれに応じて設定さ
れるべき各推進器の推進力の方向および強さとの関係を
あらかじめ記憶させておく記憶手段と、操作状態検出手
段による検出値と記憶手段の記憶内容から目標とすべき
各推進器の推進力の方向及び強さの設定値を演算して制
御信号を出力する演算手段と、演算手段の制御信号に応
じて各推進器の推進力の方向及び強さを設定値とするよ
うに制御する駆動手段とを備えた操縦装置である。この
従来例では、ジョイスティックの側にモード切り換え用
の切換スイッチが付設されており、切換スイッチにより
通常の操縦と、横推進、その場回頭といった特異な操縦
との切換えが行われるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平１−２８５
４８６号公報記載の船舶用操縦装置においては、操縦レ
バーの側に切換スイッチが設けてあり、この切換スイッ
チで通常の前進、後進と、横推進、その場回頭とのモー
ドをいちいち切り換える必要があり、操作の連続性がな
くなり、それだけ操船の迅速性に欠けるものとなってい
る。また、制御方法が極めて複雑であり、従って制御装
置そのものも極めて複雑となり、その製作も容易でな
い。これは、制御装置の信頼性にも係わり、複雑となる
だけ信頼性に欠け、また、製作上のコストも嵩む。

【０００５】本発明の目的は、前後進操縦と操舵とを組
み合わせることにより、リバーサ・デフレクタ機構を備
えたウオータージェット推進機を２基備えた船の横進或
いはその場回頭のような高度な操船を簡便な制御手段で
容易に行うことができる船舶の操縦装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的達成のため、本
発明にかかる船舶の操縦装置は、リバーサ・デフレクタ
機構を備えたウオータージェット推進機を２基備えた船
において、左右舷機用の前後進レバーの各々に設けた前
後進切換えの指令信号を出力する前後進指令手段と、該
前後進指令手段の命令に基づきリバーサの前後進切換手
段を駆動制御する前後進駆動制御手段と、操舵ハンドル
に設けた回頭指令信号を出力する回頭指令手段と、該回
頭指令手段の命令に基づきデフレクタを駆動制御する回
頭駆動制御手段とを備え、しかも、該回頭指令手段と回
頭駆動制御手段との間に実際の前後進状態に応じて該回
頭指令手段から命令された信号を反転して該回頭駆動制
御手段へ出力する反転手段を付設すると共に、実際の前
後進状態に応じて該反転手段と択一的に切り換えられる
中立信号を発する中立保持手段を付設し、後進指令に対
して実際のリバーサの位置が未だ前進位置にあれば該回
頭駆動制御手段を該中立保持手段に接続しておき実際の
リバーサの位置が後進位置に移行した時点で該回頭駆動
制御手段を該反転手段に接続する切換手段とを設けたこ
とを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成においては、前後進操縦と操舵とを組
み合わせることにより、リバーサ・デフレクタ機構を備
えたウオータージェット推進機を２基備えた船の横進或
いはその場回頭のような高度な操船を簡便な制御手段で
容易に実現できるようになる。反転手段により操作の連
続性を保ちつつ容易に左右舷のデフレクタの位置をハの
字形あるいは逆ハの字形にすることができる。また、中
立保持手段を設けることで制御の確実性を保証する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は制御系統図、図２はそのブロック線
図、図３操船例を示す図である。

【０００９】以下の説明は、リバーサ・デフレクタ機構
を備えたウオータージェット推進機を２基（左舷機およ
び右舷機）備えた船の場合を例にとって説明する。。

【００１０】図１、図２に示すように、ウオータージェ
ット推進機を左右舷に備えた船舶において、船尾部Ｓの
船内には回転数制御用ガバナー１を備えた主機関２が各
舷に配置され、主機関２により減速機３を介して駆動さ
れるウオータージェットポンプ４が各舷の船尾端に設け
られている。これら左右舷機は船体中心線に対し対称位
置に配設される。そして、ポンプ４の出口にはデフレク
タ５が垂直軸６回りに揺動自在に設けられ（その左右揺
動角をデフレクタ角という）、更にデフレクタ５の先端
部のウオータージェット噴出口を覆うことができるよう
に水平軸７回りに上下に揺動自在なリバーサ８が設けて
ある。このリバーサ８の上下揺動角度をリバース角とい
う。なお、リバーサがデフレクタと同様に水平方向に揺
動旋回する形式の場合にはリバース角は水平旋回角度を
指す。

【００１１】デフレクタ５は操舵機能を、リバーサ８は
船の前後進を司るものであり、これらはいずれも通常は
アクチュエータたる油圧シリンダ９、１０によって駆動
される。つまり、リバーサ８が上方位置にある時（図１
の実線位置）にはウオータージェットは真っ直ぐ後方に
噴出し前進推力を発生する。リバーサ８がデフレクタ５
を覆う下方位置（図１の仮想線位置）にある時にはウオ
ータージェットは曲げられて船の前方に噴出し後進推力
を発生する。一方、左右舷一対のデフレクタ５が左方向
（反時計方向）に揺動旋回した時には船は右に舵を取っ
た状態と同様右に回頭し、右方向に揺動した時には逆方
向に回頭し、船の操舵機能としての役割をする。

【００１２】上記リバーサ５、デフレクタ８駆動用の油
圧シリンダ９、１０への圧油は油圧ポンプ１１からそれ
ぞれ電磁切換弁であるリバーサ弁１２およびデフレクタ
弁１４を介して油圧ライン１３、１５（実線で示す）を
通じて供給されるようになっている。

【００１３】本発明においては、操縦を簡便化すべく図
３(g) に示すような複合操縦ハンドルＬを用意してあ
る。すなわち、図示するように舵輪に相当する円環状の
操舵ハンドル１６と、このハンドル１６の直上に操縦レ
バーに相当する右舷機用および左舷機用の前後進レバー
１７が設置されている。従って、このような操舵ハンド
ルと操縦レバーの配置によりワンマンコントロールを容
易にしている。

【００１４】図１、図２において、上述したように前後
進レバー１７は右舷機用、左舷機用の２つが並設されて
おり、各々のレバーに対して主機関の回転数とリバース
角を発信するための例えばポテンショメータからなる回
転数・リバース角発信器１８が設けてある。なお、本明
細書では、リバーサ８を前進位置にもってくるような前
後進レバー１７の操作により発信されるリバース角信号
を正、後進位置にもってくる操作により発信されるリバ
ース角信号を負とし、また、船を左旋回するような操舵
ハンドル１６の操作により発信されるデフレクタ角信号
を正、船の右旋回する操作によるデフレクタ角信号を負
として説明する。

【００１５】上記回転数・リバース角発信器１８から出
力された回転数の信号を受けて、レバー中立の前後一定
範囲では一定の回転数（アイドリング状態）で、それを
超えると回転数を比例的に上昇すべき指令を出す回転数
指令手段１９が設けてある。この回転数指令手段１９か
らの指令信号はＥ／Ｐコンバータ（電気−空気変換器）
２０を経て主機関２のガバナー１に送信され、主機関２
の回転数が制御されるようになっている。

【００１６】上記回転数・リバース角発信器１８から出
力されたリバース角の信号を受けて、中立の前後一定範
囲（主機関がアイドリング状態の範囲）では前後進レバ
ーの動きに応じて比例的にリバース角を増加すべき指令
信号を出力し、ある一定以上になると（この時点から主
機関の回転数は上昇する）一定の指令値（リバース角一
定の信号）を出力するリバース角指令手段２１が設けら
れている。回転数・リバース角発信器１８とリバース角
指令手段２１と前記回転数・リバース角発信器１８とを
前後進指令手段Ａという。この前後進指令手段Ａから発
信されたリバース角の命令信号と、リバーサ８に付設さ
れた実際のリバース角を検出する実リバース角発信器２
２からフィードバックされてきた実リバース角信号とを
比較してその偏差（動作）信号を出力するリバース角比
較手段２３が設けてある。このリバース角の偏差が負の
場合には、リバーサ弁切換手段２４によってリバーサ弁
１２をｂ位置に切り換えたままで偏差が零になるまでリ
バーサ８を変位させる。偏差が正の場合にはリバーサ弁
１２をａ位置に切り換えてリバーサ８を前進位置の方向
に変位させる。上記リバース角比較手段２３、リバーサ
弁切換手段２４、リバーサ弁１２、油圧シリンダ１０を
総括して前後進駆動制御手段Ｂという。

【００１７】一方、操舵ハンドル１６には例えばポテン
ショメータからなるデフレクタ角発信器２５（これを、
一般的に回頭指令手段Ｈという）が付設されており、操
舵ハンドル１６を所望の方向に切ることによってこのデ
フレクタ角発信器２５から所定のデフレクタ角をとるべ
き命令信号が出力されるようになっている。そしてこの
デフレクタ角信号は、通常は第３スイッチＳＷ３と第１
スイッチＳＷ１を経てデフレクタ角比較手段２６に送信
され、ここで、デフレクタ５に付設されている実際のデ
フレクタ角を検知するための実デフレクタ角発信器２７
からフィードバックされてきた実デフレクタ角信号とを
比較するようになっている。そしてその偏差が負の場合
にはデフレクタ弁切換手段２８を介してデフレクタ弁１
４をｄ位置に切り換えた状態でデフレクタ５を右揺動旋
回するよう油圧シリンダ９を駆動する。正の場合にはｃ
位置に切り換えてデフレクタ５を反対方向に揺動させる
べく油圧シリンダ９を作動させるようになっている。上
記デフレクタ比較手段２６、デフレクタ弁切換手段２
８、デフレクタ弁１４および油圧シリンダ９を総括して
回頭駆動制御手段Ｃという。図１中、ＡＭＰは増幅器を
示す。

【００１８】ところで、上記操舵ハンドル１６に接続し
たデフレクタ角発信器２５からの信号は反転手段Ｆにも
入力されるようになっている。この反転手段Ｆの役割
は、例えば左に操舵ハンドル１６を切った（正の信号）
場合には、その出力を反転して、つまり、負の信号とし
て出力するものであり、この結果、ハンドルの切る方向
とは全く逆のデフレクタ角指令信号を出力し、デフレク
タ５は反対方向に旋回揺動する。これによって左右舷の
デフレクタはハの字形又は逆ハの字形になり、横進又は
その場回頭という有用な操船形態を実現する。

【００１９】上記第１スイッチＳＷ１の切り換えを行う
ための第１スイッチ切換手段２９が設けてある。この第
１スイッチ切換手段２９の役割は、回転数・リバース角
発信器１８からの信号を受けて、その信号が正の場合
（つまり、前進すべき旨の信号）であれば第１スイッチ
ＳＷ１を図示のようにイの接点に切り換え、逆の場合に
はロの接点に切り換えて反転手段Ｆ或いは後述する中立
保持手段Ｇの方に接続するものである。

【００２０】上記反転手段Ｆからデフレクタ角比較手段
２６に至るまでに第２スイッチＳＷ２と上記第１スイッ
チＳＷ１が配設されている。この第２スイッチＳＷ２は
反転手段Ｆと中立保持手段Ｇとを択一的に切り換えるも
ので、その切り換えのための信号は第２、３スイッチ切
換手段３０から出力される。つまり、第２スイッチ切換
手段３０は、フィードバックされてきた実リバース角信
号を受けてこれが負の場合（つまり、リバーサが実際に
後進位置にある場合）には、第２スイッチを接点ハの方
に切り換えて反転手段Ｆと接続するものであり、他方、
リバーサ８が前進位置にある場合には第２スイッチＳＷ
２を接点ニの方に切り換えて中立保持手段Ｇの方に接続
するものである。そしてこの場合には操舵ハンドル１６
の位置に関係なくデフレクタ角が０となるような命令信
号、即ち、操舵ハンドル１６を中立位置にもってきたと
同じ信号が回頭駆動制御手段Ｃに送信される。これによ
って、リバーサ８の命令位置と実際の位置とが動作遅れ
により一致していない過渡期では操舵ハンドル１６の位
置に関係なくデフレクタ角は０に置き換えられて発信さ
れ制御に混乱を来さないようしてある。また、上記と逆
の状態でも第１、３スイッチ切換手段３０により第３ス
イッチＳＷ３が接点ホに接続して同様にデフレクタ角０
の信号が送信されるようになっている。

【００２１】なお、デフレクタ５は上位概念的には回頭
手段Ｅ、リバーサ８は前後進切換手段Ｄという。図は左
舷機用制御システムのみ記載してあるが、右舷機用も上
記と同様である。また、図中、点線は電気系統、実線は
油圧系統、二点鎖線は空気圧系統を示している。

【００２２】次に、図１〜図３を参照しながら本発明操
船方法および装置によって実現される操船形態の一例を
説明する。図３は同図(g) の複合操縦ハンドルＬの操作
による代表的な操船例を示す。

【００２３】(a) 〜(d) までは従来の通常の操船形態で
あり、(a) は操舵ハンドル１６、左右舷の前後進レバー
１７ともに中立位置つまり、デフレクタ５のデフレクタ
角ゼロ、リバーサ８のリバース角は前後進の推力が半々
となる位置の角度である。この状態では船は停止してい
る。

【００２４】(b) は操舵ハンドル１６はそのままで、左
右舷の前後進レバー１７をともに前進位置にとった場合
であり、船は前進状態となる。この場合、図１と図２に
おいて、前後進指令手段Ａから所定の前進方向のリバー
ス角をとるよう指令信号が前後進駆動制御手段Ｂに送ら
れることによりリバーサ弁１２はａ位置に切り換わり圧
油が油圧ライン１３を通じて油圧シリンダ１０に供給さ
れリバーサ８は図１の実線位置に変位して前進推力を発
生する。この場合、第１スイッチ切換手段２９は前進で
ONであるから第１スイッチＳＷ１は接点イに接続し、従
ってこの時は反転手段Ｆ、中立保持手段Ｇは働かない。
この時、第３スイッチＳＷ３は、実リバース角が前進側
ならば接点への位置にあるので、デフレクタ発信器２５
の命令信号はそのまま回頭駆動制御手段Ｃに送信され、
デフレクタ５に所定の動作をさせる。

【００２５】(c) は操舵ハンドル１６はそのままで左右
舷の前後進レバー１７を後進位置にとった場合であり、
船は後進状態となる。この時、前後進指令手段Ａから所
定の後進方向のリバース角をとるよう指令信号が前後進
駆動制御手段Ｂに送られることによりリバーサ弁１２は
ｂ位置に切り換わり圧油が油圧ライン１３を通じて油圧
シリンダ１０に供給されリバーサ８は図１の仮想線の位
置に変位して後進推力を発生する。そして、後進指令に
もかかわらず実際のリバーサ８の位置が未だ前進位置に
あれば第２、３スイッチ切換手段３０により第２スイッ
チＳＷ２は接点ニに接続し、また第１スイッチＳＷ１は
第１スイッチ切換手段２９により接点ロに切り換わって
いるため、中立保持手段Ｇが働き、操舵ハンドル１６の
位置に関係なくデフレクタ角ゼロの信号が発信され、実
際のリバーサ位置が後進位置に入ったところで第２スイ
ッチＳＷ２は接点ハに切り換わり、反転手段Ｆと接続す
る。もっともこの時には操舵ハンドル１６は中立位置
（デフレクタ角ゼロ）であるからデフレクタ５は揺動変
位しない。

【００２６】(d) は左右舷の前後進レバー１７を前進位
置にとり、かつ、操舵ハンドル１６を左（反時計方向)
に切った場合であり、この時、船は前進回頭( 左旋回)
状態となる。この時、デフレクタ角発信器２５からの所
定のデフレクタ角をとるよう指令信号が回頭駆動制御手
段Ｃに送られることにより、デフレクタ弁１４は所定の
方向に切り換えられ、この例ではｃ位置に切り換わり、
圧油は油圧ライン１５を通じて油圧シリンダ９に送ら
れ、左右舷のデフレクタ５は右（時計方向）に揺動旋回
して船は左回頭するようになる。船を右に回頭する場合
はこの逆の動作となる。

【００２７】(e)は操舵ハンドル１６を左に例えば45度
きり、かつ、左舷前後進レバー１７ａは前進側に、右舷
前後進レバー１７ｂは後進側にとった場合である。この
時、図１、２における左舷機用制御システムでは、前後
進指令手段Ａから前進位置にリバース角をとるよう指令
が出され、左舷のリバーサ８は前進位置にくる。この時
左舷のデフレクタ５はデフレクタ角発信器２５から出力
されたままの所定のデフレクタ角だけ揺動変位する。一
方、右舷機用制御システムでは、右舷のリバーサ８ｂは
所定の後進位置に変位する。デフレクタ角発信器２５か
ら所定のデフレクタ角をとるよう指令が出されるが、こ
の時第１スイッチ切換手段２９の働き（後進OFF)により
第１スイッチＳＷ１は接点ロに切り換わり、また、第２
スイッチＳＷ２は第２、３スイッチ切換手段３０の働き
( 後進ON) により接点ハの位置に切り換わり反転手段Ｆ
側に接続する。すると、デフレクタ角発信器２５から出
力された信号はこの反転手段Ｆにより反転されて、その
指令値とは反対方向のデフレクタ角をとるような信号を
出力する。つまり、左に舵を切ったにもかかわらず、デ
フレクタ弁１４はｄ位置に切り換えられ、右舷のデフレ
クタ５は左舷とは反対方向に揺動旋回し、左右舷のデフ
レクタ５ａ、５ｂが図示のようにハの字形に位置する。
これにより左右舷の推力の合成力が真横方向となって船
は横進するようになる。

【００２８】(f)は左右舷の前後進レバー１７ａ、１７
ｂは上記(e) のままで、操舵ハンドル１６のみ右方向(
中立位置から90度) に切った場合である。この時、前後
進レバーが前進側にある左舷のデフレクタ５ａは指令さ
れた通りのデフレクタ角だけ揺動変位するが、前後進レ
バーが後進側にある右舷のデフレクタ５ｂは上記(e) と
同様反転手段Ｆにより指令とは反対方向のデフレクタ角
をとるように変位する。そして結局左右舷のデフレクタ
５ａ、５ｂは図示のように逆ハの字形の位置となり、前
後進の方向の推力成分は相殺され、左方向への推力成分
のみ合成されることになって船は矢印方向にその場回頭
（右回頭）するようになる。

【００２９】上記操船例の説明から明らかなように、左
右舷用の前後進レバー１７と操舵ハンドル１６との組み
合わせ操作により操船が行われ、これらの間に操作の連
続性が保持されている。つまり、例えば(e) から(f) へ
の移行の時は勿論、通常の操船形態(a) 〜(d) から特異
な操船形態(e) 、(f) への移行においても単に操舵ハン
ドルと前後進レバーとを組み合わせ連続的に操作するこ
とで( 従来のように何らモード切換を行うことなく) 迅
速に所望の操船形態を実現しうる。なお、上記操船例で
は、主機関の回転数も実際には制御されている。通常、
回転数の制御信号は前後進レバーと連動する回転数・リ
バース角発信器１８から発信され、前後進レバーの位置
によって回転数が増減して、推力の大きさを加減できる
ようになっており、この制御を加えれば上記操船例に加
えて船の斜め移動等も可能となる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、簡便な制御装置によっ
て、片舷を前進、反対舷を後進にして、舵輪を回せば左
右舷のデフレクタはハの字形又は逆ハの字形の配置とな
り、横進、その場回頭が容易に行える。制御方法および
装置が簡便であるから、製作も簡単となり、ひいては制
御の信頼性も高められる。特に、本発明によれば、従来
のように切換スイッチによってモード切換えを行わず
に、操作の連続性を保ちつつ、単に操舵ハンドルと前後
進レバーとの組み合わせ操作によって所望の操船形態が
実現できる。その結果、操船の迅速性が高められる。

【００３１】また、本発明の操縦装置は、後進回頭時の
舵輪操作方向が逆になる以外は、従来と全く同じ操船感
覚となり、操船者の習熟期間が短くて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置にかかる制御系統図である。

【図２】同ブロック線図である。

【図３】 (a) 〜(f) は本発明方法と装置による操船例
の図である。

【符号の説明】

Ａ…前後進指令手段Ｂ…前後進駆動制御手段Ｃ…回頭駆動制御手段Ｄ…前後進切換手段Ｅ…回頭手段Ｆ…反転手段Ｇ…中立保持手段Ｈ…回頭指令手段Ｌ…複合操縦ハンドル５…デフレクタ８…リバーサ１６…操舵ハンドル１７…前後進レバー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】リバーサ・デフレクタ機構を備えたウオ
ータージェット推進機を２基備えた船において、左右舷
機用の前後進レバーの各々に設けた前後進切換えの指令
信号を出力する前後進指令手段と、該前後進指令手段の
命令に基づきリバーサの前後進切換手段を駆動制御する
前後進駆動制御手段と、操舵ハンドルに設けた回頭指令
信号を出力する回頭指令手段と、該回頭指令手段の命令
に基づきデフレクタを駆動制御する回頭駆動制御手段と
を備え、しかも、該回頭指令手段と回頭駆動制御手段と
の間に実際の前後進状態に応じて該回頭指令手段から命
令された信号を反転して該回頭駆動制御手段へ出力する
反転手段を付設すると共に、実際の前後進状態に応じて
該反転手段と択一的に切り換えられる中立信号を発する
中立保持手段を付設し、後進指令に対して実際のリバー
サの位置が未だ前進位置にあれば該回頭駆動制御手段を
該中立保持手段に接続しておき実際のリバーサの位置が
後進位置に移行した時点で該回頭駆動制御手段を該反転
手段に接続する切換手段とを設けたことを特徴とする船
舶の操縦装置。