CN117580759A - 单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统 - Google Patents

Abstract

数字孪生运算部(291)实时收集本船的船速、本船的船位以及本船的船头方位，在航海用电子海图上再现在当前操舵角下实现的本船的现实船体运动，模拟运算部(292)在航海用电子海图上显示设想作用于船体的力为当前操舵角下的驱动力而通过运算求出的本船的设想船体运动，外力的合力运算部(293)基于现实船体运动和设想船体运动中的船速差、船位差、船头方位差，计算作用于船体的外力的合力的作用方向和大小，指示舵角运算部(294)计算用于克服外力的合力的修正舵角，用修正舵角修正当前操舵角来计算适当操舵角。

Description

单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统

技术领域

本发明涉及单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统，涉及在自动船舶驾驶中进行高精度的操舵的技术。

背景技术

以往，作为自动进行船舶驾驶的技术，例如有日本专利公报4055915中记载的自动碰撞预防辅助装置。

该自动碰撞预防辅助装置与雷达装置一起搭载于船舶，具备：其他船检测构件，该其他船检测构件根据由雷达装置得到的影像信息，检测存在于本船的周围的其他船的长度、航向及速度；停止性能计算构件，该停止性能计算构件基于由其他船检测构件检测出的其他船相对于本船的相对速度和检测出的船的长度来计算停止性能；危险区域计算构件，该危险区域计算构件基于算出的停止性能和正在航行的海域的特性，求出本船进入时可能产生与其他船碰撞的危险的危险区域；以及在画面上显示所求出的危险区域的构件。

另外，作为对船舶施加制动力的技术，有日本专利公开公报H07-52887中记载的船舶的紧急船舶驾驶方法。该紧急船舶驾驶方法通过在紧急时起动紧急操舵构件而优先于通常的任何操舵模式来控制舵控制构件，从而对两个高升力舵提供使螺旋桨尾流作为后退推力最大地作用的舵角，通过该后退推力对船舶施加克服船舶向前进方向的惯性力的后退力而进行紧急停船或紧急后退，在使推进螺旋桨向前进单一方向动作的状态下能够立即得到后退推力，能够以较少的功夫在短时间且短距离内进行船舶的停船或后退。

发明内容

发明要解决的课题

在大型船舶中，沿着输入的航向的自动驾驶仪(自动操舵装置)正在普及。自动驾驶仪利用罗盘进行自动航行，以朝向预先设定的一定方向的航向航行的方式进行操舵，在船头方位因风或波浪等而偏离设定航向的情况下自动掌舵，使船的船头方位向所设定的方位改变航向而保持设定航向。

由于在大海上与障碍物碰撞的概率降低，因此，基于自动驾驶仪的自动操舵比较容易。自动驾驶仪被设定为不会操舵急剧的大舵角，以小舵角进行船舶驾驶，因此，适合在时间、距离上有富余的大海上航行。

但是，自动驾驶仪是对罗盘所示的“航向”进行保持，并非对航路(航线)进行保持。因此，一般的自动驾驶仪没有在船自身因风压或潮流等而偏离航线的情况下进行位置修正的功能。因此，特别是在来自横向的风、波浪、潮流较强的情况下，需要确认从航线的偏离、船位。

另外，在拥挤海域或存在障碍物的海域中，需要在短时间、短距离内进行高精度的航向转变，或者要求维持高精度的航向，因此，需要基于手动的操舵。另外，在靠岸时，需要考虑波浪、潮汐等影响船体的外力的状况，难以自动操舵。

本发明是为了解决上述课题而作出的，其目的在于提供一种单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统，能够考虑作用于船体的风、波浪、潮流等外力来修正操舵角。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，在本发明的单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统中，所述单轴双舵船具备：配置在船尾的一台推进螺旋桨、配置在推进螺旋桨的后方的左右一对高升力舵、分别驱动各高升力舵的一对旋转叶片舵机、组合两个高升力舵的舵角来控制船体运动的方向的操舵控制装置、测定本船的船速的船速测定装置、测定本船的船位的位置测定装置、以及测定本船的船头方位的方位测定装置，其特征在于，操舵控制装置具有：在显示装置上显示航海用电子海图的电子海图显示部、对各旋转叶片舵机提供指示舵角的舵角指示部、在航海用电子海图上设定本船的预定航路的航线设定部、以及计算预定航路的航行所需的适当操舵角并将算出的适当操舵角作为指示舵角输出到舵角指示部的船舶驾驶支援部，船舶驾驶支援部具有数字孪生运算部、模拟运算部、外力的合力运算部以及指示舵角运算部，数字孪生运算部实时收集由船速测定装置测定的本船的船速、由位置测定装置测定的本船的船位、以及由方位测定装置测定的本船的船头方位，在航海用电子海图上再现在当前操舵角下实现的本船的现实船体运动，模拟运算部在航海用电子海图上显示设想作用于船体的力为当前操舵角下的驱动力而通过运算求出的本船的设想船体运动，外力的合力运算部基于现实船体运动和设想船体运动中的船速差、船位差、船头方位差，计算作用于船体的外力的合力的作用方向和大小，指示舵角运算部计算用于克服外力的合力的修正舵角，用修正舵角修正当前操舵角，计算克服外力而在预定航路上航行所需的适当操舵角。

另外，在本发明的单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统中，其特征在于，操舵控制装置具有消除本船相对于航线的位置偏移的航向修正部，航向修正部在通过数字孪生运算部在航海用电子海图上再现的本船的船头方位与航线平行的状态下，求出从本船到航线的最短间隔距离作为本船的船位相对于航线的位置偏移量，当最短间隔距离超过设定容许区域时，将为了使船头方位朝向与航线相交的航向而设定的航向修正舵角输出到舵角指示部。

另外，在本发明的单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统中，其特征在于，操舵控制装置在针对位于航线上的对象物的停止船舶驾驶中，在使推进螺旋桨始终保持前进旋转的状态下，对双方的高升力舵提供舵角而使螺旋桨尾流的推力成为后退推力，通过后退推力克服本船向前进方向的惯性力而使本船减速，在从使螺旋桨尾流作为后退推力最大地作用的舵角到消除螺旋桨尾流的前进推力的舵角的范围内控制对双方的高升力舵提供的舵角，基于外力的合力运算部算出的外力的合力，指示舵角运算部计算在本船到对象物的距离内减速至到达停船的适当船速所需的双方的高升力舵的适当操舵角。

另外，在本发明的单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统中，其特征在于，操舵控制装置在避开横穿航线的对方船的避航船舶驾驶中，在使推进螺旋桨始终保持前进旋转的状态下，对双方的高升力舵提供舵角而使螺旋桨尾流的推力成为后退推力，通过后退推力克服本船向前进方向的惯性力而使本船减速，在从使螺旋桨尾流作为后退推力最大地作用的舵角到消除螺旋桨尾流的前进推力的舵角的范围内控制对双方的高升力舵提供的舵角，与和作为对象物的对方船的距离相应地控制根据舵角而增减的后退推力，确保对方船横穿本船的前进路线而通过时所需的时间，基于外力的合力运算部算出的外力的合力，指示舵角运算部计算在本船到对方船的距离内减速到避开对方船的适当船速所需的双方的高升力舵的适当操舵角。

发明的效果

根据上述结构，数字孪生运算部在航海用电子海图上再现的本船的现实船体运动，由通过当前操舵角对船体施加的驱动力和水的阻力、风力、潮力等分别施加于船体的各种外力决定。

虽然无法分别测定作用于船体的全部外力，但在航海用电子海图上再现的本船的现实船体运动表现为作用于船体的全部外力影响的结果。

另一方面，模拟运算部在航海用电子海图上显示的本船的设想船体运动，是运算在当前操舵角下对船体施加的驱动力，并将该驱动力作为作用于船体的力而算出的。

因此，数字孪生运算部对基于实时收集的本船的船速、本船的船位、本船的船头方位在航海用电子海图上再现的现实船体运动和模拟运算部在航海用电子海图上显示的设想船体运动进行比较，是对能够控制的驱动力和不能控制的外力进行作用的实际结果的现实船体运动和设想为仅能够控制的驱动力进行作用的运算结果的设想船体运动进行比较。

因此，无需通过运算求出作用于船体的风、波浪、潮流等各个外力，就能够根据在现实船体运动与设想船体运动之间产生的运动差来掌握作用于船体的所有外力的合力的作用方向和大小。

接着，基于外力的合力运算部算出的作用于船体的外力的合力的作用方向和大小，在指示舵角运算部中计算用于克服外力的合力的修正舵角，通过用修正舵角修正当前操舵角，能够计算适当操舵角、即在航海用电子海图上设定的预定航路的航行所需的适当操舵角。

另外，当船体受到外力而向航线外偏移，从本船到航线的最短间隔距离超过设定容许区域时，提供航向修正舵角，使船头方位朝向与航线相交的航向，因此，船位自动恢复到航线上。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的单轴双舵船的推力系统以及操舵控制装置的示意图。

图2是表示该实施方式中的单轴双舵船的操舵控制装置的船舶驾驶台的示意图。

图3是表示该实施方式中的船舶驾驶台的结构的示意图。

图4是表示该实施方式中的高升力舵的可动范围的俯视图。

图5是表示该实施方式中的推进器以及高升力舵并表示推力系统100的船尾部的结构的立体图。

图6是表示舵的组合舵角和转向方向的示意图。

图7是表示该实施方式中的避航船舶驾驶的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的舵系统的实施方式进行说明。

(实施例的结构)

如图1至图6所示，本实施方式中的单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统由推力系统100和控制推力系统100的船舶驾驶系统(操舵控制装置)200构成。

推力系统100配置有由在船体110的船尾配置的1台1轴的螺旋桨构成的推进螺旋桨101和配置在螺旋桨的后方的两个高升力舵102、103。

各高升力舵102、103分别构成为能够向船外(外舷侧)转舵105°、向船内(内舷侧)转舵35°。而且，在使1台1轴的推进器(螺旋桨)保持螺旋桨前进旋转的状态下，使一对两个高升力舵102、103分别独立地以各种角度动作，通过改变两舷的高升力舵102、103的舵角的组合，能够将螺旋桨尾流分配到作为目的的所希望的方向，自由地改变各个方向的推力。因此，能够自由地改变各个方向的推力的合成推力，通过控制螺旋桨尾流而在360°全方向控制船尾周围的推力，能够进行船的前进后退、停止、前进转向、后退转向等船舶驾驶，能够自由地控制船的运动。

并且，推力系统100具有驱动高升力舵102、103的旋转叶片舵机104、105和控制旋转叶片舵机104、105的舵控制装置(伺服放大器)106、107。

另外，在旋转叶片舵机104、105上分别连接有泵单元151、152、舵角发送器153、154以及反馈单元155、156，反馈单元155、156与舵控制装置106、107连接。

船舶驾驶系统(操舵控制装置)200被收纳于船舶驾驶台250，在船舶驾驶台250连接有陀螺罗盘251、船舶雷达装置310、测定本船501的船速的船速测定装置312、通过GPS等测定本船501的船位的位置测定装置313、以及测定本船501的船头方位的方位测定装置314。船舶雷达装置310在预测到与其他船的碰撞时，从警报信号输出部311向船舶驾驶台250的船舶驾驶系统(操舵控制装置)200发送碰撞警报信号。

船舶驾驶台250在驾驶台框体一体地具备以下部件。具备：显示陀螺罗盘251的陀螺方位的陀螺方位显示部252；以基于使用了GPS罗盘的自动驾驶仪的操纵模式进行船舶驾驶的自动船舶驾驶部253；以基于操纵杆254的操纵模式进行船舶驾驶的操纵杆船舶驾驶部255；以基于手动操舵轮256的操纵模式进行船舶驾驶的手动船舶驾驶部257；以基于非随动(non-follow-up)操舵杆258的操纵模式进行船舶驾驶的非随动船舶驾驶部259；以及通过模式切换开关260进行各船舶驾驶部的切换的模式切换部261。

还具备：在画面上配置有触摸面板的显示装置262；控制在显示装置262上显示的图像的图像控制部263；通过操作紧急停船按钮264，以优先于所有的操纵模式而使船舶紧急停船的操纵模式进行船舶驾驶的紧急停船部265；经由舵控制装置106、107对旋转叶片舵机104、105提供指示舵角的舵角指示部280；在拥挤海域航行时，当2艘船相互横穿前进路线而有可能碰撞时，以在右舷侧观察对方船而航行的本船进行的避航船舶驾驶的操纵模式进行船舶驾驶的避航船舶驾驶部281；在显示装置262上显示航海用电子海图的电子海图显示部282；在航海用电子海图上设定本船的预定航路的航线设定部283；消除本船相对于航线的位置偏移的航向修正部284；以及计算预定航路的航行所需的适当操舵角，将算出的适当操舵角作为指示舵角输出到舵角指示部280的船舶驾驶支援部290。

图像控制部263选择性地显示或同时显示对航海用电子海图进行显示的海图显示图像266、对陀螺方位进行显示的陀螺方位显示图像267、用于在监视器画面上对陀螺方位显示部252进行触摸操作的方位显示部操作图像268、以及用于在监视器画面上对自动船舶驾驶部253进行触摸操作的自动船舶驾驶操作图像269。

操纵杆操作部255构成为操纵杆254能够向X-Y方向的任意方向操作，通过操纵杆254的倾倒方向来控制船体的指令运动方向，通过倾倒方向上的倾倒角度来控制船首尾方向指令速度以及船体横向指令速度。

操纵杆船舶驾驶部255通过将两舷的高升力舵102、103的舵角分别控制为根据操纵杆254的倾倒方向而设定的舵角，并且组合两舷的高升力舵102、103的舵角，从而使螺旋桨尾流的推力朝向目的方向变向，通过双方的旋转叶片舵机104、105将两舷的高升力舵102、103各自的舵角控制在向外舷侧105°、向内舷侧35°的范围内。

在图6中对高升力舵102、103的基本的舵角的组合、以及操纵杆254的状态、其名称以及螺旋桨尾流线和运动方向进行说明。

在图6中，舵用水平截面表示，在其横向或下方表示各个舵的舵角。舵角向右表示为正(+)，向左表示为负(-)，示出针对这些舵角的组合的名称。螺旋桨尾流用细箭头线画出，另外，由此产生的船的推进方向用粗的空心箭头线画出。

顺便说一下，“前进左转向”是左舷舵-35°、右舷舵-25°，“船头左调头”是左舷舵-70°、右舷舵-25°，“船尾左转向”是左舷舵-105°、右舷舵+45°至+75°，“后退左转向”是左舷舵-105°、右舷舵+75°至+105°，“前进”是左舷舵0°、右舷舵0°，“原地停止”是左舷舵-75°、右舷舵+75°，“后退”是左舷舵-105°、右舷舵+105°，“前进右转向”是左舷舵+25°、右舷舵+35°，“船头右调头”是左舷舵+25°、右舷舵+70°，“船尾右转向”是左舷舵-45°至-75°、右舷舵+105°，“后退右转向”是左舷舵-75°至-105°、右舷舵+105°。

这样，装备有两个高升力舵102、103的单轴双舵的船，通过对高升力舵102、103的组合角进行各种改变，能够相对于船的全方位自由地改变推进力的方向和大小并将其输出。

自动船舶驾驶部253通过GPS罗盘、电子海图系统，基于本船的当前位置信息、引导路径信息、停船保持位置信息，将本船向预先确定的设定航向引导控制。

紧急停船部265当在紧急时按下紧急停止按钮264时，不管用操纵杆254指示什么样的船舶驾驶状态，或者以其他操纵模式进行船舶驾驶，都取消当前的船舶驾驶所涉及的舵角，使左舷舵103向左舵方向(从上观察为顺时针方向)、使右舷舵102向右舵方向(从上观察为逆时针方向)分别转舵至满舵(hard over)，对船施加制动力使其停止。

手动船舶驾驶部257通过手动操舵轮256的旋转操作来控制两个高升力舵102、103的舵角而进行船舶驾驶。

非随动船舶驾驶部259根据向左右操作非随动操舵杆258的时间向右舷或左舷转舵。

避航船舶驾驶部281基于从陀螺罗盘251及船舶雷达装置310得到的本船501及单个或多个对方船401、402的位置信息、本船501以及对方船401、402的方位信息、与对方船401、402的距离信息、以及与对方船401、402的相对速度信息，根据当时的状况自动控制推进方向、船速来进行避航船舶驾驶。

航向修正部284在通过数字孪生运算部291在航海用电子海图上再现的本船的船头方位与航线平行的状态下，求出从本船到航线的最短间隔距离作为本船的船位相对于航线的位置偏移量，当最短间隔距离超过设定容许区域时，将为了使船头方位朝向与航线相交的航向而设定的航向修正舵角输出到舵角指示部280。

船舶驾驶支援部290具有数字孪生运算部291、模拟运算部292、外力的合力运算部293以及指示舵角运算部294。

数字孪生运算部291实时收集由船速测定装置312测定的本船的船速、由位置测定装置313测定的本船的船位、以及由方位测定装置314测定的本船的船头方位，在航海用电子海图上再现在当前操舵角下实现的本船的现实船体运动。

模拟运算部292在航海用电子海图上显示在当前操舵角下通过运算而设想的本船的设想船体运动。

外力的合力运算部293基于现实船体运动和设想船体运动中的船速差、船位差、船头方位差，计算作用于船体的外力的合力的作用方向和大小。

指示舵角运算部294计算用于克服外力的合力的修正舵角，用修正舵角修正当前操舵角，计算克服外力在预定航路上航行所需的适当操舵角。

以下，对上述结构中的作用进行说明。

1.基于操纵杆的操纵模式

操作模式切换开关260来选择基于操纵杆的操纵模式。操纵杆船舶驾驶部255通过操纵杆254指示船体的指令运动方向、船首尾方向指令推力、船体横向指令推力。

在该船舶驾驶中，在使推进螺旋桨101保持螺旋桨前进旋转的状态下，使各个高升力舵102、103分别独立地以各种角度动作来控制螺旋桨尾流，在360°全方向控制船尾周围的推力。通过该控制，进行船的前进后退、停止、前进转向、后退转向等，由此能够提高船舶驾驶时的机动性。

即，通过改变两舷的舵的舵角的组合，能够使螺旋桨尾流朝向作为目的的所希望的方向向该方向改变推力。在此列举的舵角的组合是一例，为了得到作为目的的推进方向以及推力，能够任意地改变舵角的组合。

这样，在船舶驾驶中不需要推进器推力的逆转(螺旋桨反转)，主发动机能够始终在保持前进旋转的状态下进行所有的船舶驾驶控制，即使不增减主发动机的转速，也能够增减两舵的舵角，从与此时的螺旋桨转速对应的前进最大速度到后退最大速度无级且精细地控制船速。

2.基于紧急停船部的操纵模式

通过按下紧急停船按钮264的一个动作，起动紧急停船部265，能够优先于所有的操纵模式使船舶紧急停船。即，无论操纵杆254的操舵模式如何，或者无论其他操纵模式如何，都通过紧急停船部265切换到碰撞倒船模式(左舷舵向左舷105°、右舷舵向右舷105°掌舵的“ASTERN”)，通过两舵产生非常大的制动力和后退力，因此，能够在比基于螺旋桨反转的船舶驾驶短得多的时间、短得多的距离使船体停止。

另外，即使在碰撞倒船模式下，也不需要停止主发动机而进行后退再起动，因此，在船舶驾驶中不会成为所谓的无控制状态，因此，能够迅速应对航行中的事态。

另外，在基于紧急停船部265的船舶驾驶中，在因船的特性、干扰等而产生了转向的情况下，或者根据需要想要包括船头方位在内地改变前进力方向的情况下，如果直接操作操纵杆254，则与通常的操纵杆操作同样地，能够通过操纵杆254自由地进行船舶驾驶来进行避让航行。

3.基于自动驾驶仪的操纵模式

在通常航行船舶驾驶中，操作模式切换开关260来选择基于自动驾驶仪的操纵模式。

在显示装置262的监视器画面上显示自动船舶驾驶操作图像269，通过监视器画面上的触摸操作向自动船舶驾驶部253输入本船的位置、想要前进的方位、想要到达的位置或船首尾线方位，在所设定的航向上对船进行自动引导船舶驾驶。

进而，通过电子海图显示部282在显示装置262的监视器画面上作为海图显示图像266显示航海用电子海图，通过航线设定部283在航海用电子海图上设定本船的预定航路。

自动船舶驾驶部253基于本船的当前位置信息、引导路径信息、停船保持位置信息，适当地控制舵角。自动驾驶仪保持陀螺罗盘所示的航向，作为在自动船舶驾驶操作图像269中设定的想要前进的方位或船首尾线方位。

但是，由于并非将本船的船位保持在航线上，因此，在航海用电子海图上保持船头方位与航线平行的状态的同时，由于风压、潮流等，有时船位会偏离航线。

航向修正部284在通过数字孪生运算部在航海用电子海图上再现的本船的船头方位通过基于自动驾驶仪的船舶驾驶在航海用电子海图上与航线平行的状态下，求出从本船到航线的最短间隔距离作为本船的船位相对于航线的位置偏移量。

而且，当最短间隔距离超过设定容许区域时，临时停止基于自动驾驶仪的船舶驾驶，将为了使船头方位朝向与航线相交的航向而设定的航向修正舵角输出到舵角指示部280。

舵角指示部280经由舵控制装置106、107对旋转叶片舵机104、105提供航向修正舵角，若船位到达航线，则航向修正部284恢复到基于自动驾驶仪的船舶驾驶。

船舶驾驶支援部290通过数字孪生运算部291实时收集由船速测定装置312测定的本船的船速、由位置测定装置313测定的本船的船位、以及由方位测定装置314测定的本船的船头方位，在显示于显示装置262的监视器画面的航海用电子海图上再现在当前操舵角下实现的本船的现实船体运动。

数字孪生运算部291在航海用电子海图上再现的本船的现实船体运动，由通过当前操舵角对船体施加的驱动力和水的阻力、风力、潮力等分别施加于船体的各种外力决定。

虽然无法分别测定作用于船体的全部外力，但在航海用电子海图上再现的本船的现实船体运动表现为作用于船体的全部外力影响的结果。

模拟运算部292在航海用电子海图上显示在当前操舵角下通过运算而设想的本船的设想船体运动。

该模拟运算部292在航海用电子海图上显示的本船的设想船体运动，是运算在当前操舵角下对船体施加的驱动力、即通过推进螺旋桨101的推力与高升力舵102、103的舵角的组合而产生的力，并将该驱动力作为作用于船体的力而算出的。在此处的基于模拟运算部292的运算中没有考虑任何外力。但是，虽然能够测定的各个外力也可以导入到基于模拟运算部292的运算中，但将各个外力导入到模拟运算部292的运算中很繁杂，也存在不能测定的外力，因此，不可能将所有的外力导入到模拟运算部292的运算中。

因此，数字孪生运算部291对基于实时收集的本船的船速、本船的船位、本船的船头方位在航海用电子海图上再现的现实船体运动和模拟运算部292在航海用电子海图上显示的设想船体运动进行比较，是对能够控制的驱动力和不能控制的外力进行作用的实际结果的现实船体运动和设想为仅能够控制的驱动力进行作用的运算结果的设想船体运动进行比较。

因此，无需通过运算求出作用于船体的风、波浪、潮流等各个外力，就能够根据在现实船体运动与设想船体运动之间产生的运动差来掌握作用于船体的所有外力的合力的作用方向和大小。

接着，外力的合力运算部293基于现实船体运动和设想船体运动中的船速差、船位差、船头方位差，计算作用于船体的外力的合力的作用方向和大小。基于该外力的合力的作用方向和大小，指示舵角运算部294计算用于克服外力的合力的修正舵角，通过用修正舵角修正当前操舵角，计算适当操舵角、即在航海用电子海图上设定的预定航路的航行所需的操舵角。船舶驾驶支援部290将算出的适当操舵角作为指示舵角输出到舵角指示部280。

自动船舶驾驶部253在针对位于航线上的对象物的停止船舶驾驶中，在使推进螺旋桨101始终保持前进旋转的状态下，对双方的高升力舵102、103提供舵角而使螺旋桨尾流的推力成为后退推力，通过后退推力克服本船501向前进方向的惯性力而使本船501减速，在从使螺旋桨尾流作为后退推力最大地作用的舵角到消除螺旋桨尾流的前进推力的舵角的范围内控制对双方的高升力舵102、103提供的舵角。

在该停止船舶驾驶中也考虑外力的影响，基于外力的合力运算部293算出的外力的合力，指示舵角运算部294计算在本船501与对象物的距离内减速至到达停船的适当船速所需的双方的高升力舵102、103的适当操舵角。

4.基于手动的操纵模式

操作模式切换开关260来选择基于手动操舵轮256的操纵模式。在该操纵模式下，通过手动操舵轮256的旋转操作，向手动船舶驾驶部257指示两个高升力舵102、103的舵角，控制两个高升力舵102、103的舵角进行船舶驾驶。

5.非随动的操纵模式

操作模式切换开关260来选择基于非随动操纵杆258的操纵模式。在该操纵模式下，通过非随动船舶驾驶部259，根据向左右操作非随动操舵杆258的时间向右舷或左舷转舵。

6.避航船舶驾驶的船舶驾驶模式

在拥挤海域航行的情况下，操作模式切换开关260来选择基于避航船舶驾驶部281的操纵模式。

在该拥挤海域航行的避航船舶驾驶的船舶驾驶模式下，当对方船401、402横穿本船501的航线502而有可能碰撞时船舶雷达装置310发出碰撞警报信号时，避航船舶驾驶部281进行避航船舶驾驶。

避航船舶驾驶部281如图7所示，在拥挤海域航行的避航船舶驾驶的船舶驾驶模式下，在对方船401、402在航海用电子海图上横穿本船501的航线502而有可能碰撞时，接收船舶雷达装置310发出的碰撞警报信号，继续航行于在右舷侧观察对方船401、402而航行的本船501的现状的航线502，并且在使推进螺旋桨101始终保持前进旋转的状态下，对双方的高升力舵102、103提供舵角而使螺旋桨尾流的推力成为后退推力，通过后退推力克服本船501向前进方向的惯性力而使本船501减速来避免与对方船401、402的碰撞。

避航船舶驾驶部281对双方的高升力舵102、103提供的舵角在从使螺旋桨尾流作为后退推力最大地作用的舵角到消除螺旋桨尾流的前进推力的舵角的范围内。然后，在使推进螺旋桨101保持一定的前进旋转的状态下，与和对方船401、402的距离相应地控制根据舵角而增减的后退推力，减速到能够确保对方船401、402横穿本船501的航线502而通过时所需的时间的船速。

在该避航船舶驾驶中，也考虑外力的影响，基于外力的合力运算部293算出的外力的合力，指示舵角运算部294计算在本船501到对方船401、402的距离内减速到避开对方船401、402的适当船速所需的双方的高升力舵102、103的适当操舵角。

接着，在对方船401、402横穿本船501的航线502而通过后，控制双方的高升力舵102、103的舵角，进行将螺旋桨尾流的推力作为前进推力在航线502上继续航行的船舶驾驶。

Claims (4)

1.一种单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统，所述单轴双舵船具备：配置在船尾的一台推进螺旋桨、配置在推进螺旋桨的后方的左右一对高升力舵、分别驱动各高升力舵的一对旋转叶片舵机、组合两个高升力舵的舵角来控制船体运动的方向的操舵控制装置、测定本船的船速的船速测定装置、测定本船的船位的位置测定装置、以及测定本船的船头方位的方位测定装置，其特征在于，

操舵控制装置具有：在显示装置上显示航海用电子海图的电子海图显示部、对各旋转叶片舵机提供指示舵角的舵角指示部、在航海用电子海图上设定本船的预定航路的航线设定部、以及计算预定航路的航行所需的适当操舵角并将算出的适当操舵角作为指示舵角输出到舵角指示部的船舶驾驶支援部，

船舶驾驶支援部具有数字孪生运算部、模拟运算部、外力的合力运算部以及指示舵角运算部，

数字孪生运算部实时收集由船速测定装置测定的本船的船速、由位置测定装置测定的本船的船位、以及由方位测定装置测定的本船的船头方位，在航海用电子海图上再现在当前操舵角下实现的本船的现实船体运动，

模拟运算部在航海用电子海图上显示设想作用于船体的力为当前操舵角下的驱动力而通过运算求出的本船的设想船体运动，

外力的合力运算部基于现实船体运动和设想船体运动中的船速差、船位差、船头方位差，计算作用于船体的外力的合力的作用方向和大小，

指示舵角运算部计算用于克服外力的合力的修正舵角，用修正舵角修正当前操舵角，计算克服外力而在预定航路上航行所需的适当操舵角。

2.如权利要求1所述的单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统，其特征在于，

操舵控制装置具有消除本船相对于航线的位置偏移的航向修正部，

航向修正部在通过数字孪生运算部在航海用电子海图上再现的本船的船头方位与航线平行的状态下，求出从本船到航线的最短间隔距离作为本船的船位相对于航线的位置偏移量，当最短间隔距离超过设定容许区域时，将为了使船头方位朝向与航线相交的航向而设定的航向修正舵角输出到舵角指示部。

3.如权利要求1所述的单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统，其特征在于，

操舵控制装置在针对位于航线上的对象物的停止船舶驾驶中，

在使推进螺旋桨始终保持前进旋转的状态下，对双方的高升力舵提供舵角而使螺旋桨尾流的推力成为后退推力，通过后退推力克服本船向前进方向的惯性力而使本船减速，在从使螺旋桨尾流作为后退推力最大地作用的舵角到消除螺旋桨尾流的前进推力的舵角的范围内控制对双方的高升力舵提供的舵角，

基于外力的合力运算部算出的外力的合力，指示舵角运算部计算在本船到对象物的距离内减速至到达停船的适当船速所需的双方的高升力舵的适当操舵角。

4.如权利要求1所述的单轴双舵船的具有操舵角修正功能的操舵系统，其特征在于，

操舵控制装置在避开横穿航线的对方船的避航船舶驾驶中，

在使推进螺旋桨始终保持前进旋转的状态下，对双方的高升力舵提供舵角而使螺旋桨尾流的推力成为后退推力，通过后退推力克服本船向前进方向的惯性力而使本船减速，在从使螺旋桨尾流作为后退推力最大地作用的舵角到消除螺旋桨尾流的前进推力的舵角的范围内控制对双方的高升力舵提供的舵角，与和作为对象物的对方船的距离相应地控制根据舵角而增减的后退推力，确保对方船横穿本船的前进路线而通过时所需的时间，

基于外力的合力运算部算出的外力的合力，指示舵角运算部计算在本船到对方船的距离内减速到避开对方船的适当船速所需的双方的高升力舵的适当操舵角。