CN111712431B

CN111712431B - 一种船舶操纵控制装置

Info

Publication number: CN111712431B
Application number: CN201980010807.4A
Authority: CN
Inventors: 小见庆树; 田中辰喜
Original assignee: Mitsui OSK Lines Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Mitsui OSK Lines Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2022-09-27
Anticipated expiration: 2039-01-29
Also published as: EP3747758A1; CN111712431A; KR20200104419A; EP3747758A4; JPWO2019146798A1; JP7013487B2; EP3747758B1; WO2019146798A1; KR102392149B1

Abstract

控制装置(1)计算船舶(10)的航向和目标方向之间的角度差，基于计算的角度差，计算施加于舵(4)的目标载荷，测定施加于舵(4)的载荷，控制操作舵(4)的船舶操纵机械(6)以使测定的施加于舵(4)的载荷变为计算的目标载荷。

Description

一种船舶操纵控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制船舶操纵器的船舶操纵控制装置。

背景技术

用于自动操纵船舶的自动航行控制是众所周知的。例如，专利文献1(特开2003-226292号公报)中公开的一种自动航行控制，其确定使行进方位与目标方位一致的舵角，并且执行反馈控制以使船按舵角改变行进方位。

但是，在实际操作中，由于海流，浪潮，风等种种自然现象导致的外来干扰，船体会被冲离航线，改变船体朝向。另外，由于船的吃水或者舵、螺旋浆的浸水面积的不同，船对舵角的反应也是不同的。因此，即使在某个地点，确定了舵角使船舶的航向朝向目标地点，但是由于外来干扰，随着船舶的行进，航向会偏离目标地点。因此，必须多次重新转换船舵，并且船舶如蛇行一般向目标地航行。其结果是，船舶航行的距离远超过所需距离。

针对此，有一种控制方法，其通过机器学习使机器学习作为经验法则的舵角决定方法，来确定应对各种海象条件的舵角。但是，即使像这种控制方法，为了应对时刻变换的自然现象，也经常需要频繁切换舵来维持最合适的航向，这将降低舵的操作效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2003-226292号公报

发明内容

本发明目的在于提供一种船舶操纵控制装置，其应对自然现象引起的外来干扰能够进行合适地控制。

解决问题的手段

基于本发明的观点的船舶操纵控制装置，包括用于计算船舶航向和目标方向之间的角度差的角度差计算手段、用于测定所述船舶的推进机的旋转数的旋转数测定手段、基于所述角度差计算方法算出的所述角度差以及基于所述旋转数测定手段测定的所述旋转数计算出施加于舵的目标负荷的目标载荷计算手段、用于测定施加于所述舵的载荷的载荷测定手段、用于操纵所述舵的船舶操纵机械、通过所述船舶操纵机械控制舵角，以使通过所述载荷测定手段测定的所述施加于舵的载荷成为通过所述目标载荷计算手段计算的所述目标载荷。

附图说明

图1为根据本发明第1实施例示出的船舶中与舵的控制相关的结构图。

图2为根据第1实施例示出的控制装置的结构图。

图3为根据第1实施例示出的控制装置的控制顺序流程图。

图4为根据第1实施例示出的船舶航向和目标方向之间的角度差的示意图。

图5为根据第1实施例示出的船舶的目标负荷示意图。

图6为根据本发明的第2实施例示出的控制装置的结构图。

图7为根据第2实施例示出的船舶的舵角和旋转数之间的关系的示意图。

图8为根据第2实施例示出的控制装置的主机载荷和旋转数之间的关系的示意图。

图9为根据本发明的第3实施例示出的控制装置的结构图。

图10为根据第3实施例示出的安装有帆的船舶的结构图。

图11为根据第1实施例的船舶操纵控制的理想的航线示意图。

图12为根据第1实施例的船舶操纵控制的舵角与舵载荷之间的关系。

图13为根据第1实施例的船舶操纵控制的舵角、ROT和舵载荷之间的关系示意图。

图14为根据第1实施例的船的舵角和舵载荷之间的关系的示意图。

图15为根据第1实施例的船舶操纵控制的船的左右摇摆的幅度和频率之间的关系示意图。

具体实施方式

第1实施例

图1为根据本发明第1实施例示出的船舶10中与舵4的控制相关的结构图。图2为根据本实施例示出的控制装置1的结构图。另外，附图中的相同部分用相同符号标示，主要对不同部分进行说明。

船舶10例如为载人或载物的海上航行大型船。另外，船舶10只要是可以通过操作位于水中的舵改变方向进行移动的物体，也可以是任何其他物体。

船舶10包括控制装置1、船体2、螺旋桨3、舵4、支撑构件5、船舶操纵机械6、油压传感器21、方位传感器22、测位传感器23、ROT(转弯速率rate of turn) 传感器24、船速传感器25、舵角传感器26、航海计划数据储存部31、以及目标载荷数据储存部32。

螺旋桨3主要设置于船体2的后方沉没于水中的部分上。螺旋桨3通过主机的动力进行旋转，该主机将发动机等作为动力源，使水流Fw如图1所示流动。由此船舶10获得推进力。

舵4是用于改变船舶10的航向(船舶10的前方朝向)的船具。舵4为板形。船舶10在笔直前进时，舵4的朝向与船舶10的笔直前进方向平行，对螺旋桨3 产生的水流Fw不产生阻力。舵4如同改变螺旋桨3产生的水流Fw的朝向一样，通过改变平面部分相对于笔直前行方向的角度，改变船舶10的航向。

支撑构件5是用于支撑舵4位于螺旋桨3的后方，使舵4可以改变角度地安装于船体2上的构件。

船舶操纵机械6是用于操作舵4的机器。船舶操纵机械6通过来自控制装置 1的指令操作舵4。例如，船舶操纵机械6是操舵机。

船舶操纵机械6包括舵轴61、旋转翼62、以及2个液压油缸63。

舵轴61的下部安装有舵4。当舵轴61如旋转般运作时，舵也同时旋转，从而改变舵的角度。

旋转翼62是圆板形。安装于舵轴61的上部。旋转翼62通过2个液压油缸 63进行旋转般运转。由此，通过舵轴61和旋转翼62的共同旋转，从而改变舵4 的角度。

液压油缸63是一种在汽缸632的内部插入活塞631的机器。液压油缸63通过汽缸632内部的油压使活塞纵向运动，起到马达的作用。2个液压油缸63大致平行设置。2个液压油缸63的活塞631的端部分别固定于旋转翼62表面外边缘的两端。2个液压油缸63的活塞631通过彼此逆向运动，使旋转翼62旋转并改变舵4的角度。控制装置1通过控制液压油缸63内部的油压控制舵4。

油压传感器21用于测定液压油缸63的油压，并将油压的测定值传输至控制装置1。如果施加于舵4上的载荷变化的话，液压油缸63的油压也会发生变化。由此通过测定液压油缸63的油压，可以测定施加于舵4的载荷。此外，也可以在2个液压油缸63上分别设置一个油压传感器21。并且，只要可以测定施加于舵4的载荷，不限于油压传感器。例如，也可以直接将测定载荷的传感器安装于舵4上，通过无线或有线的方式将测定结果传输至控制装置1。

方位传感器22用于测定船舶10的现在的航向。测位传感器23用于测定船舶10现在的位置。ROT传感器24用于测定船舶10现在的转弯速度R。船速传感器25用于测定船舶10现在的船速v。舵角传感器26用于测定舵角。此外，这些传感器21-26只要可以达到测定目的，可以是任何其他事物。例如，传感器 22-25也可以是陀螺罗盘或利用卫星测位系统的事物。

航海计划数据储存部31中储存有航海计划数据，该航海计划数据包含与到达目的地的计划相关的信息。航海计划数据储存部31根据来自控制装置1的要求传输航海计划数据中包含的信息。

目标载荷数据储存部32中储存有目标载荷数据，该目标载荷数据含有与目标载荷Fp相关的信息。目标载荷Fp是为了控制舵4而施加于舵4上的载荷目标值，也是船舶操纵机械6为了控制舵4的指令值。目标载荷数据储存部32根据来自控制装置1的要求传输含有目标载荷数据的信息。由于目标载荷数据根据船体2的形状或是推进机的特性而变化，因此每个不同的船舶10具有不同的固有目标载荷数据。例如，目标载荷数据通过机器学习程序等收集船舶10试运行时的信息，在船舶10的航行中随时更新信息。

控制装置1包括控制判断部11、目标载荷计算部12、以及船舶操纵控制部 13。此外，控制装置1可以安装于船舶10的任何地方，也可以是有其他任何目的的控制装置，也可以是任何其他的结构。例如，控制装置1可以是用于控制船舶操纵机械6的船舶操纵控制装置，也可以是用于自动操纵船舶10的自动航行控制装置(例如自动导航装置Autopilot)。并且，控制装置1可以设置于船舶操纵机械6的附近，也可以作为船舶操纵机械6的一部分，也可以设置于机关室或操舵室等船室内。进一步地，控制装置1也可以是各种传感器21-26以及各种储存部31、32的结构的一部分。

控制判断部11基于储存于航海计划数据储存部31中的航海计划数据以及各种传感器21-26测定的测定结构，判断是否对舵4执行控制。当控制判断部11 判断执行控制时，与开始控制的指令一起将必要的信息传输给目标载荷计算部12。

目标载荷计算部12接收来自控制判断部11的开始控制的指令，计算目标载荷Fp。目标载荷计算部12基于各种传感器21-26测定的测定结果以及从目标载荷数据储存部获得的目标载荷数据，来计算目标载荷Fp。关于舵4转换的方向，可以用目标载荷Fp符号来表示，也可以是与目标载荷Fp不同的指令值。目标载荷计算部12将计算出的目标载荷Fp传输至船舶操纵控制部13。

船舶操纵控制部13基于接收到的来自目标载荷计算部12的目标载荷Fp以及油压传感器21测定的油压，将施加于舵4的载荷控制成目标载荷Fp。当施加于舵4的载荷变成目标载荷之后，船舶操纵控制部13将控制结束的信息通知给控制判断部11。

图3是根据本实施例的控制装置1的控制顺序流程图。

控制判断部11基于方位传感器22测定的方位，计算测量船舶10的航向(步骤S101)。

控制判断部11基于测位传感器23测定的现在位置以及从航海计划数据储存部31接收的航海计划数据，计算目标方向(步骤S102)。所谓目标方向为为了按照到达目的地的航海计划航行，船舶10现在应该采用的航向。

控制判断部11计算如图4所示的航向和目标方向之间的角度差δ(步骤 S103)。

控制判断部11判断角度差δ是否为零(步骤S104)。如果角度差δ为零的话，控制判断部11不操作舵4。此处，所谓的零视为航向与目标方向一致的值，并且该值不必严格地为零，只要可以断定不需要切换舵4就可以。并且，关于角度差δ，可以设置不必切换舵4的范围。如果角度差δ不是零的话，控制判断部 11将计算出的角度差δ和开始切换舵4的通知一起传输给目标载荷计算部12。

目标载荷计算部12基于接收到的来自控制判断部11的角度差δ，ROT传感器24测定的转弯速度R，以及船速传感器25测定的船速v，计算目标舵角T(步骤S105)。此处，目标舵角T是不考虑海象条件或气象条件等自然现象引起的外来干扰，而为了使航向和目标方向一致的理论上可求得的切换舵4的角度。例如，目标舵角T可以是为了控制舵4，利用传统方法求得的舵角。此外，目标舵角T 也可以是通过其他方法求得的值。

目标载荷计算部12基于计算出的目标舵角T以及从目标载荷数据储存部32 接收到的目标载荷数据，计算目标载荷Fp(步骤S106)。例如，目标载荷Fp如图5所示，是从螺旋桨3输出的水流向舵4的平面部分垂直施加的载荷的指令值。例如，目标载荷数据中包含了当前在考虑了由自然现象引起的外来干扰的情况下，为了使舵4成为目标舵角T而用于求得最合适施加于舵4的载荷的信息。目标载荷计算部12通过利用目标载荷数据将目标舵角T转换成目标载荷Fp，来求得目标载荷Fp。由于使用目标载荷数据，考虑到外来干扰因素，施加于舵4的载荷变为目标载荷Fp时的舵角并不一事实上是目标舵角T。目标载荷计算部12将计算出的目标载荷Fp传输至船舶操纵控制部13。

进一步地，通过目标载荷计算部12计算目标载荷Fp时，也可以测定水流或波浪等海象数据以及风或气温等气象数据，将测定结果用作参数，修正目标载荷 Fp。

船舶操纵控制部13从由油压传感器21测定的油压中求出当前施加到舵4的负荷。船舶操纵控制部13用于控制切换舵4，以使施加到舵4的负荷成为目标负荷Fp(步骤S107)。例如，船舶操纵控制部13持续操作舵4直到从油压传感器21测定的油压中得到的载荷达到目标载荷Fp。

当施加于舵4的载荷变为目标载荷Fp时，船舶操纵控制部13基于各种传感器21-26的测定结果，收集一系列由控制引起的船舶10的应答数据(步骤S108)。船舶操纵控制部13将收集到的应答数据储存于目标载荷数据储存部32。由此，目标载荷数据更新，并会反映到下次目标载荷Fp的计算中。当这些处理结束后，船舶操纵控制部13将控制结束的通知传输给控制判断部11。

根据本实施例，通过确定目标载荷Fp，使施加到舵4的载荷变为目标载荷 Fp而对舵4进行切换控制，与使舵4变为目标舵角而对舵4进行的控制相比，可以提高舵4的操作效率。

例如，由于风或水流等外来干扰，船舶10可能被风吹走或随水流流动，也可能船舶10会改变航向。此时，即使不操作舵4，由于外来干扰，船舶10还是有可能沿着目标方向前进。

但是，在确定了使航向和目标方向一致的舵角，并为了使舵4切换为该确定的舵角而进行控制的情况下，所确定的舵角必定会切换舵4。以这种方式切换舵 4，是导致船舶10改变超过必要次数方向的主因。

与此相反，根据本实施例，通过油压传感器21测定施加于舵4的载荷，并且通过使施加于舵4的载荷变为目标载荷Fp的控制，可以使切换舵4的角度变少，也可以使舵4的舵角在一定程度上保持不变等。这是因为施加于舵4的载荷，已经考虑到了外来干扰的影响，应用于控制中的载荷测定的也是受到外来干扰的载荷，因此可以减少切换舵4的角度以及次数。

而且，如果施加于舵4的载荷和目标载荷Fp一致的话，由于外来因素的影响，即使航向和目标方向不一致，也可能没有必要执行切换舵4的操作。这是因为，即使航向和目标方向不一致，在不切换舵4的情况下，利用外来因素，船舶 10有可能也会朝着目标方向行进。这种情况会在例如如果没有外来因素为了改变船舶10的方向施加于船舶10所需的力和外来因素正好稳合的情况下发生。

而且，当航向由于外来因素的影响而偏离目标方向时，通过使施加于舵4的载荷变成目标载荷Fp而进行的控制，与为使舵4成为确定后的舵角而进行的控制相比，可以减少切换舵4的次数或操作时间。这是因为，由于外来因素的影响船舶10的迂回距离缩短了，并且可以提高舵4的操作效率和船舶10的燃料效率。

进一步，在本实施例中，是先求目标舵角T再求目标载荷Fp，但是也可以不求目标舵角T，利用求得目标舵角T的参数，直接求得目标载荷Fp。例如，可以先求得与船舶10现在状况相稳合的参数，使用将通过试运行或实际航行学习到的经验法则作为数据存储的目标载荷数据储存部32，根据求得的参数确定目标载荷Fp。

第2实施例

图6为根据本发明的第2实施例示出的控制装置1A的结构图。

控制装置1A为在图2所示的根据第1实施例的控制装置1中，为了接收设置于船舶10的转数计数器27的测定结果，将目标载荷计算部12替换为目标载荷计算部12A的控制装置。其他方面和第1实施例相同。以下将对与第1实施例不同的部分进行主要说明。

转数计数器27用于测定主机发动机的转数。转数计数器27将测定的转数传输至控制装置1A。进一步地，不限于如旋转数计数器27这种直接测定旋转数的，也可以是可以掌握推进机发动机状态或者一定程度上可以预测旋转数的事物。

目标载荷计算部12A针对和第1实施例相同计算得到的目标载荷Fp，在考虑了通过旋转数计数器27测定的旋转数之后计算最终的目标载荷FpA。具体地，在使旋转数不会急剧变化，或旋转数不会过分减少的情况下计算目标载荷FpA。

下面对目标载荷FpA的计算方法进行说明。

图7为船舶10的舵角和旋转数之间的关系的示意图。图形fr示出了主机发动机的旋转数。图形ft示出了舵角。

图8示出了控制装置1A的主机载荷(发动机载荷，例如燃料的喷射量)和旋转数之间的关系。分界线BE表示发动机的过载区域和非过载区域。即，分界线BE上方表示发动机的过载荷区域。图形CE1示出了控制装置1A的主机载荷和旋转数之间的关系。为了与本实施例进行比较，图形CE2示出了既有控制装置的主机载荷和旋转数之间的关系。

如图7所示，当急剧切换舵角时，由于切换舵角引起的螺旋桨的阻力增加以及由船体转变引起的发动机阻力增加，发动机的旋转数，例如在直线行进的状态下的零度急剧变化到35度时，发动机的旋转数从59【rpm】左右大幅下降至45 【rpm】左右。

此时，如果是既有的控制装置的话，如图8图形CE2所示，发动机的载荷以及旋转数随着时间的发展而变化，当切换舵4后发动机载荷上升，沿着一般情况下对于发动机来说属于过载荷区域的分界线BE演变。与此相反，在本实施例中，如图8图形CE2所示，根据发动机的状态控制舵4的载荷或者根据舵4以及船舶10的ROT控制发动机的载荷，由此可以缩短发动机停留在过载荷分界线BE 上的时间。因此，目标载荷FpA设定的目的在于使旋转数不发生急剧变化，或者旋转数的变化限制在一事实上范围内(例如变化率在+-10％的范围内)。并且，在不得不施加大的目标载荷FpA的情况下，可以一定程度上维持发动机的载荷，降低上升载荷。

并且，为了使发动机的旋转持续，有可能需要设定必要的最小旋转数。当旋转数小于该最小旋转数时，发动机会停止运转。因此，需要设定目标载荷FpA，以保证旋转数不小于最小旋转数。

并且，可以在使旋转数的变化率和最小值共同满足指定条件，或任一方满足指定条件的情况下求目标载荷FpA。

根据本实施例，在第1实施例的作用效果之上，考虑了主机发动机的旋转数的情况下计算目标载荷FpA，可以减轻切换舵4时施加于舵4或发动机上的负担。

并且，上述控制可以避免船发生过大的漂移(drift)，并且可以最小程度地降低漂移引起的航向变更后的减速。

第3实施例

图9为根据本发明的第3实施例示出的控制装置1B的结构图。图10为根据第3实施例示出的安装有帆7的船舶10B的结构图。

船舶10B在根据第1实施例的船舶10上安装了帆7，将控制装置1替换为控制装置1B。控制装置1B为在如图2所示的根据第1实施例的控制装置1中，增加帆控制部14，并将目标载荷计算部12替换为目标载荷计算部12B。其他方面和第1实施例相同。下面主要对与第1实施例不同的部分进行说明。

帆7是安装于船舶10的前方部分的纵帆。帆7的原理和飞机的翼的升力相同，将风力改变为推进力。纵帆比横帆具有优越的旋转性，可以获得上风方向的推进力。

并且，帆7可以是横帆，也可以是其他帆。并且，帆7的材质可以是纤维、树脂或金属，也可以是其他材质，特性可以具有弹性或刚性，也可以具有其他特性，形状可以是布形状或飞机翼形，也可以是其他形状，安装地方不限于前方部分，也可以是船舶10的其他的位置。帆7的结构最好根据船舶10的形状、用途或使用环境来构造。

目标载荷计算部12B基于各种传感器21-26的测定结果以及从目标载荷数据储存部32中获得的目标载荷数据，在和第1实施例同样地计算目标载荷FpB的同时，计算控制帆7的指令值即目标角α。指令值目标角α如图10所示由船舶 10的宽度方向的中央位置的中央线和帆7或支撑帆7的支撑构件组成的角度。并且，指令值目标角α也可以是只要可以确定帆7的位置，可以是针对任何地方的角度。

帆控制部14用于操作帆7的角度以使帆7的角度成为目标载荷计算部12B 计算得到的目标角α。并且，不设置帆控制部14，手动使帆7成为目标角α也可以。

根据本实施例，在第1实施例的作用效果之上，设置了帆7，通过和舵4一起进行操作，可以提高船舶10的机动性或行驶性。

并且，之前虽然将第1实施例作为基本构造进行了说明，但是将第2实施例作为基本构造，通过设置帆7，考虑旋转数，控制舵4及帆7，在第2实施例的作用效果之上可以提高船舶10的机动性或行驶性。

并且，目标载荷计算部12B可以在不计算目标角α的情况下，事先决定帆7 的操作角，将该操作角输入为参数，计算目标载荷FpB。即使是这种结构，因为利用了帆7，与第1实施例相比，也提高了船舶10的机动性或行驶性。

(作用效果)

下面将对第1实施例中，设定目标载荷Fp后，为了使施加于舵4的载荷(舵载荷)变成目标载荷Fp，对切换舵4的船舶操纵控制的作用效果的具体实例进行说明。并且，在其他实施例中也可以得到同样的作用效果。但是，各实施例也可以不必具有全部这些作用效果。

下面将描述，操作船舶使船舶10沿着如图11所示的理想的航线CS向右侧旋转的情况。

一般地，由于船舶在切换舵4后的转弯会有延迟，因此ROT的最大值设定在切换舵4的规定时间之后(大型船只有也40秒后出现最大值的情况)。因此，像既有的那样基于航向或ROT的测定结果控制舵4时，由于该规定的时间有时差，控制会延迟，难以按理想航线CS操作船只。

与此相反，在本实施例中，如图12所示，通过控制舵载荷使之成为图形RL，就可以控制舵4使舵角成为图形RA。图12的横轴表示时间，标识舵角的图形 RA的纵轴表示角度，标识舵载荷的图形RL的纵轴表示载荷(0.1＝10％)。

即，即使是在由于海象气象或地理条件影响，舵的效率与平时不一样的条件下，通过施加如图形RA的区间K1中的波形形状一样的理想舵载荷，可以正确地进行控制。由此，船舶10会沿着图11所示的理想的航线CS转弯。

下面参照图13对舵角、ROT以及舵载荷的关系进行说明。图形RA1、RT1、 RL1分别示出了根据本实施例的船舶操纵控制中的舵角、ROT以及舵载荷。图形RA2、RT2、RL2分别示出了为了与本实施例对比的既有舵角、ROT以及舵载荷。图13的横轴表示时间，标识舵角的RA1、RA2的纵轴表示角度，标识ROT 的图形RT1、RT2的纵轴表示旋转带度(度/分)，标示舵载荷的图形RL1、RL2 的纵轴表示载荷(0.1＝10％)。

在区间K2中，既有的控制如图形RA2、RT2所示，不管是舵角还是ROT 都很稳定。在这种状态下，由于海流等外来因素的干扰施加图形RL2所示的舵载荷时，如图形RA2、RT2所示，需要反复操作舵角的切换使航向稳定。

与此相反，在本实施例中，如图形RA1、RT1、RL1(图中初期和RL2相同)在区间K2中所示，施加舵载荷时，通过施加与消除该舵载荷方向相反的舵载荷，ROT可以保持持续的稳定，舵角的变化也可以保持在最小限度。在本实施例中，由于为了控制舵载荷经常监视舵载荷，可以实现上述效果。

下面参照图14，对船舶10在航行中的舵角与舵载荷的关系进行说明。曲线 GS示出了舵角与舵载荷之间的关系。图形GA将舵角与舵载荷之间的关系通过直线近似表示。在图14中，横轴表示角度(度)，纵轴表示载荷(％)。

如图形GA所示，在舵角0度右侧，存在船舶10的舵角和舵载荷平衡的中心CT。因此，船舶10即使最初将舵4朝向直行方向，也会产生舵力，向一边弯曲。在一般的船舶中，舵载荷平衡的中心不在舵角0度的位置，或者中心CT也根据船舶的状态而变化。因此，通过既有舵角对船舶进行操纵控制的过程中，如果以舵角0为中心进行控制的话，会在直行时使舵角尽可能为0度，和使船舶 10返回直行方向之间来回摆动，从而发生船舶10的舵4进行周期性操作的情况。

与此相反，在本实施例中，为了控制舵载荷，即使舵载荷的平衡中心不在舵角的0度位置，也能够经常把握中心CT，使船舶10经常按直线航行。因此，不用进行周期性地改变舵4的舵角的操作。

接下来，将参照图15描述船舶10的滚轮与舵载荷之间的关系。图形SR表示船舶10的滚动幅度和频率的关系。图形GR1示出了根据本实施例的船舶操纵控制的舵载荷的振动幅度和频率之间的关系。图形GR2示出了根据以往的船舶操纵控制的舵载荷的振幅和频率的关系。图15的纵轴表示相对于振幅或载荷的最大值的比例(％)，横轴表示为频率(1/秒)。

如频率的频带K3所示，标识根据既有船舶操纵控制的舵载荷的振幅的图形 GR2和标识船舶10的滚动振幅的图形SR的峰值大致一致。由此可知，在以往的船舶操纵控制中，通过船舶10的滚动施加舵载荷。

与此相反，在本实施例的船舶操纵控制中，如果目标载荷Fp为零的话，则控制舵角以不施加舵载荷。因此，与图形SR所示的滚动振度无关，而如图形 GR1所示，控制舵载荷为零。由此，能够抑制因滚动而施加的舵载荷，从而能够提高船舶10的航行效率。

另外，本发明不限于上述实施方式，也可以删除、附加或变更构成要素等。另外，对于多个实施方式，通过组合或交换构成要素，也可以作为新的实施方式。即使这样的实施方式与上述实施方式不同，但其主旨与本发明主旨相同，省略其说明。

Claims

1.一种船舶操纵控制装置，其特征在于，包括：

角度差计算手段，用于计算船舶的航向和目标方向之间的角度差；

旋转数测定手段，用于测定所述船舶的推进机的旋转数；

目标载荷计算手段，基于通过所述角度差计算手段计算的所述角度差以及通过所述旋转数测定手段测定的所述旋转数，计算施加于舵的目标载荷；

载荷测定手段，用于测定所述施加于舵的载荷；

船舶操纵机械，用于操作所述舵；

船舶操纵控制手段，通过所述船舶操纵机械控制舵角，以使通过所述载荷测定手段测定的所述施加于舵的载荷成为通过所述目标载荷计算手段计算的所述目标载荷。

2.一种船舶操纵控制装置，其特征在于，包括：

目标载荷计算手段，基于通过所述角度差计算手段计算的所述角度差，计算施加于舵的目标载荷；

载荷测定手段，用于测定所述施加于舵的载荷；

船舶操纵机械，用于操作所述舵；船舶操纵控制手段，用于控制所述船舶操纵机械，以使通过所述载荷测定手段测定的所述施加于舵的载荷成为通过所述目标载荷计算手段计算的所述目标载荷；

转弯角速度测定手段，用于测定所述船舶的转弯角速度；

主机控制手段，基于通过所述载荷测定手段测定的所述施加于舵的载荷以及通过所述转弯角速度测定手段测定的所述转弯角速度，控制船舶主机的载荷，以使船舶主机的转速的变化幅度在一定范围内，而不会使船舶主机的载荷过载。

3.根据权利要求1或2所述的船舶操纵控制装置，其特征在于，包括目标载荷数据储存手段，用于储存目标载荷数据，以计算与自然现象引起的外来干扰相应的所述目标载荷；

所述目标载荷计算手段基于存储于所述目标载荷数据储存手段的所述目标载荷数据，计算所述目标载荷。

4.一种船舶，其特征在于，包括

舵，

角度差计算手段，所述角度差计算手段用于计算船舶的航向和目标方向之间的角度差，

旋转数测定手段，用于测定所述船舶的推进机的旋转数；

载荷测定手段，用于测定所述施加于舵的载荷；

船舶操纵机械，用于操作所述舵；

5.一种船舶，其特征在于，包括

舵，

载荷测定手段，用于测定所述施加于舵的载荷；

转弯角速度测定手段，用于测定所述船舶的转弯角速度；

6.一种船舶操纵控制方法，其特征在于，包括

计算船舶的航向和目标方向之间的角度差，

测定所述船舶的推进机的旋转数，

基于计算得到的所述角度差以及测定的所述旋转数，计算施加于舵的目标载荷，测定施加于所述舵的载荷，

通过用于操作所述舵的船舶操纵机械控制舵角，以使测定的所述施加于舵的载荷成为计算的所述目标载荷。

7.一种船舶操纵控制方法，其特征在于，包括

计算船舶的航向和目标方向之间的角度差，

基于计算得到的所述角度差，计算施加于舵的目标载荷，

测定施加于所述舵的载荷，

控制用于操作所述舵的船舶操纵机械，以使测定的所述施加于舵的载荷成为计算的所述目标载荷，

测定所述船舶的推进机的旋转数，

基于测定的作用于所述舵的载荷以及测定的转弯角速度，控制船舶主机，使船舶主机的转速的变化幅度在一定范围内，而不会使船舶主机的载荷过载。