【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶に搭載される接岸用操船設備に関し、特に岸壁に対する船体の位置関係の表示や、船舶の接岸のための操縦の自動化を図れるようにした接岸用操船設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶の接岸に際して、従来は船体と岸壁との相対位置関係を目測で確認しながら、船舶の操縦を行ったり、押船による船体の駆動を行ったりしていたが、このためには高度の熟練を必要としている。
そこで本出願人は、さきに離接岸用操船装置について特願２００２−３７９９７９号の出願を行っており、その装置の表示パネルには、船舶の操縦者に対する船体の向きや、要すれば岸壁ラインの位置関係も表示されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、接岸しようとする船舶の岸壁に対する位置関係や接近速度を、岸壁上の目標物の自動追尾により必要とする精度で効率よく計測できるようにして、接岸のための操船の安全性を高めるとともに、船舶の自動操縦も図れるようにした、接岸用操船設備を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、本発明の接岸用操船設備は、船上において、船長方向に互いに離隔して配設された少なくとも２組の目標物自動追尾型レーザー測距離装置を備え、岸壁上の目標物に向けられた上記レーザー測距離装置からの計測信号に基づき船体の岸壁に対する相対位置および姿勢ならびに接岸速度を演算するための接岸用演算手段と、同演算手段の演算結果を時々刻々にグラフィック表示する表示手段とが設けられたことを特徴としている。
【０００５】
また、本発明の接岸用操船設備は、上記目標物自動追尾型レーザー測距離装置が、自動追尾機能付きテレビカメラと、同テレビカメラと連係して作動すべく同テレビカメラと一体に設けられたレーザー測距離装置とで構成されていることを特徴としている。
【０００６】
さらに、本発明の接岸用操船設備は、上記接岸用演算手段で得られた船体の岸壁に対する相対位置および姿勢ならびに接岸速度に基づき、船舶の接岸のための自動操縦を行う接岸用自動操船システムが設けられたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の接岸用操船設備は、上記接岸用自動操船システムが、船首部に設けられたサイドスラスターの噴出方向および推力の制御を上記接岸用演算手段の演算結果に基づいて行うサイドスラスター制御部と、船尾に設けられた旋回可能のポッドプロペラの旋回角および推力の制御を上記接岸用演算手段の演算結果に基づいて行うポッドプロペラ制御部とを備えて構成されたことを特徴としている。
【０００８】
上述の本発明の接岸用操船設備では、船舶の接岸のための操船に際し、岸壁上の互いに離隔した２組のビットなどを目標物として定めて、同目標物にそれぞれ向けられた船上の２組の目標物自動追尾型レーザー測距離装置により、時々刻々に変化する目標物との距離を計測しながら、その計測信号に基づき、接岸用演算手段で船体の岸壁に対する相対位置（距離）および姿勢（船長方向と岸壁ラインとのなす角度）ならびに接岸速度が演算される。
【０００９】
そして、その演算結果が、船上の表示手段にリアルタイムで順次グラフィック表示されるので、その情報に基づき接岸のための船舶の操縦が安全に且つ適切に行われるようになる。
【００１０】
また、上記目標物自動追尾型レーザー測距離装置としては、軍事用などの高度のものも使用できるが、同装置を、自動追尾機能付きテレビカメラと、同テレビカメラと連動できるように同テレビカメラと一体に設けられるレーザー測距離装置との組合わせにより構成すれば、安価な民生品で実用化することが可能になる。
【００１１】
さらに、上記接岸用演算手段で得られた船体の岸壁に対する相対位置および姿勢ならびに接岸速度に基づいて、接岸のための船舶の自動操縦を行うシステムが設けられると、上記接岸用演算手段の演算結果をグラフィック表示する表示手段と相まって、接岸のための操船が簡便に且つ安全に行われるようになる。
【００１２】
また、上述の接岸用自動操縦システムとしては、船尾の主推進器のほかに、船首部および船尾部にそれぞれサイドスラスターを設けて、両サイドスラスターの制御により船体を横移動させながら岸壁へ近づけてゆく手段も考えられるが、船尾部に旋回可能のポッドプロペラを設けて、船首部のサイドスラスターと協働させることにより、船尾部のサイドスラスターは不要になるので、設備コストを低下させることができる。
【００１３】
そして、船首部のサイドスラスターの噴出方向および推力の制御を前記接岸用演算手段の演算結果に基づいて行うサイドスラスター制御部と、船尾部のポッドプロペラの旋回角および推力の制御を前記接岸用演算手段の演算結果に基づいて行うポッドプロペラ制御部とが設けられることにより、船舶の接岸作業が能率よく安全に、且つ自動的に行われるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての接岸用操船設備について説明すると、図１は同設備を備えた船舶と岸壁との関係を示す平面図、図２は上記設備における目標物自動追尾型レーザー測距離装置の概略構成を模式的に示す説明図、図３は上記設備における制御系のフローチャート、図４は上記設備における制御系のブロック図、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記設備による船舶の接岸過程を示す説明図である。
【００１５】
本実施形態の接岸用操船設備を搭載した船舶は、図１に示すように、岸壁Ｇへ接岸しようとする船体１の船首部にサイドスラスター２を備えるとともに、船尾には鉛直軸線３ａのまわりに旋回可能のポッドプロペラ３を備えている。
【００１６】
そして、船上には船長方向に離隔して配設された２組の目標物自動追尾型レーザー測距離装置４ａ，４ｂが備えられている。
【００１７】
各目標物自動追尾型レーザー測距離装置４ａ，４ｂは、図２に示すように、カメラ回転台５上に設けられた自動追尾機能付テレビカメラ６と、同テレビカメラ６と一体のレーザー測距離装置７とを備えて構成されている。このようにして構成される目標物自動追尾型レーザー測距離装置４ａ，４ｂを用いて、そのテレビカメラ６により岸壁Ｇ上の対応する目標物として例えばビット８ａ，８ｂ（図１参照）を捕らえ、テレビカメラ６と連動するレーザー測距離装置７によりビット８ａ，８ｂまでの距離Ｄ１，Ｄ２が時々刻々に計測される。なお、図２中のφ，θは、ビット８ａ，８ｂと目標物自動追尾型レーザー測距離装置４ａ，４ｂとを結んだ直線の水平面および垂直面での傾き角度である。
【００１８】
また、レーザー測距離装置７からの計測信号に基づき、接岸用演算手段９において、船体１の岸壁Ｇに対する相対位置（計測距離）および姿勢（船首尾方向と岸壁ラインとのなす角度）ならびに接岸速度が演算されるとともに、その演算結果がグラフィック表示されるようになっている。
図３は、上述の接岸作業の開始から終了までの経過をフローチャートで示している。
【００１９】
このようにして行われる接岸作業においては、上述の岸壁Ｇと船体１との相対関係および接岸速度を示すグラフィック表示を参照しながら、操船者による船首部サイドスラスター２およびポッドプロペラ３の制御が行われるが、これを次のように自動化することも可能である。
【００２０】
すなわち、図４に示すように、目標物自動追尾型レーザー測距離装置４ａ，４ｂにより求められる時々刻々の計測結果に基づいて、接岸用演算手段９では岸壁Ｇに対する船体１の相対関係のデータ（相互間の距離，船長方向と岸壁ラインとのなす角度および岸壁に対する船体中心の接近速度）が求められるが、同データの信号を受ける船首部サイドスラスター制御部１０および船尾部ポッドプロペラ制御部１１では、それぞれ船首部サイドスラスター２の噴出方向および推力ならびに船尾部ポッドプロペラ３の向きおよび推力について、接岸のための最適値を実現するための制御量が求められて、対応する船首部サイドスラスター作動系２Ａおよび船尾部ポッドプロペラ作動系３Ａへ制御信号として送られる。
【００２１】
なお、その際の制御要件としては、船上の各目標物自動追尾型レーザー測距離装置４ａ，４ｂと岸壁Ｇ上の対応する目標物としてのビット８ａ，８ｂとの間隔が相互に等しくなるようにする要件と、上記間隔をしだいに減少させるようにする要件とが採用され、これにより船体１は岸壁Ｇに対し平行になるように姿勢を変えながら接近することができる。
【００２２】
このような自動操船システムにより、例えば図５（ａ）に示す船体１の岸壁Ｇに対する初期状態から、図５（ｂ）に示す中間状態を経て、図５（ｃ）に示す接岸状態へと自動的に且つ安全に接岸作業が行われるようになる。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の接岸用操船設備によれば次のような効果が得られる。
（１） 船舶の接岸のための操船に際し、岸壁上の互いに離隔した２組のビットなどを目標物として定めて、同目標物にそれぞれ向けられた船上の２組の目標物自動追尾型レーザー測距離装置により、時々刻々に変化する目標物との距離を計測しながら、その計測信号に基づき、接岸用演算手段で船体の岸壁に対する相対位置（距離）および姿勢（船長方向と岸壁ラインとのなす角度）ならびに接岸速度が演算される。そして、その演算結果が、船上の表示手段にリアルタイムで順次グラフィック表示されるので、その情報に基づき接岸のための船舶の操縦が安全に且つ適切に行われるようになる。
（２） 上記目標物自動追尾型レーザー測距離装置としては、軍事用などの高度のものも使用できるが、同装置を、自動追尾機能付きテレビカメラと、同テレビカメラと連動できるように同テレビカメラと一体に設けられるレーザー測距離装置との組合わせにより構成すれば、安価な民生品で実用化することが可能になる。
（３） 上記接岸用演算手段で得られた船体の岸壁に対する相対位置および姿勢ならびに接岸速度に基づいて、接岸のための船舶の自動操縦を行うシステムが設けられると、上記接岸用演算手段の演算結果をグラフィック表示する表示手段と相まって、接岸のための操船が簡便に且つ安全に行われるようになる。
（４） 船首部のサイドスラスターの噴出方向および推力の制御を前記接岸用演算手段の演算結果に基づいて行うサイドスラスター制御部と、船尾部のポッドプロペラの旋回角および推力の制御を前記接岸用演算手段の演算結果に基づいて行うポッドプロペラ制御部とが設けられることにより、船舶の接岸作業が能率よく安全に、且つ自動的に行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての接岸用操船設備を備えた船舶と岸壁との関係を示す平面図である。
【図２】上記設備における目標物自動追尾型レーザー測距離装置の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図３】上記設備における制御系のフローチャートである。
【図４】上記設備における制御系のブロック図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）図は上記設備による船舶の接岸過程を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 船体
２ サイドスラスター
２Ａ 船首部サイドスラスター作動系
３ ポッドプロペラ
３Ａ 船尾部ポッドプロペラ作動系
３ａ 鉛直軸線
４ａ，４ｂ 目標物自動追尾型レーザー測距離装置
５ カメラ回転台
６ 自動追尾機能付きテレビカメラ
７ レーザー測距離装置
８ａ，８ｂ ビット（目標物）
９ 接岸用演算手段
１０ サイドスラスター制御部
１１ 船尾部ポッドプロペラ制御部
Ｄ１，Ｄ２ 計測距離
Ｇ 岸壁
φ 水平面での傾き角度
θ 垂直面での傾き角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a berthing maneuvering facility mounted on a ship, and more particularly, to a berthing maneuvering facility capable of displaying a positional relationship of a hull with respect to a quay and automating maneuvering for berthing of a ship.
[0002]
[Prior art]
At the time of berthing of a ship, conventionally, the ship was operated or the hull was driven by pushing a ship while confirming the relative positional relationship between the hull and the quay by visual observation. In need of.
Therefore, the present applicant has already filed Japanese Patent Application No. 2002-37979 for a ship-operating device for detachment and berthing, and on the display panel of the device, the orientation of the hull with respect to the operator of the ship and, if necessary, the quay line The positional relationship of is also displayed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention increases the safety of ship maneuvering for berthing by enabling efficient measurement of the positional relationship and approach speed of the vessel about to berth with the accuracy required by automatic tracking of targets on the quay. It is an object to provide a ship maneuvering facility for berthing that can be enhanced and can also be used for automatic operation of a ship.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the ship berthing facility according to the present invention includes at least two sets of target automatic tracking laser distance measuring devices that are spaced apart from each other in the ship's direction on the ship, Based on the measurement signal from the laser distance measuring device directed at the target, the berthing calculation means for calculating the relative position and attitude of the hull to the quay and the berthing speed, and the calculation results of the calculation means are graphically displayed every moment. A display means for displaying is provided.
[0005]
Further, in the berthing maneuvering facility of the present invention, the target automatic tracking laser distance measuring device is provided integrally with the television camera to operate in cooperation with the television camera with an automatic tracking function and the television camera. It consists of a laser distance measuring device.
[0006]
Further, the berthing maneuvering equipment according to the present invention is an automatic berthing maneuvering system for performing automatic maneuvering for berthing of a ship based on the relative position and attitude of the hull obtained from the berthing computing means and the berthing speed. It is characterized by being provided.
[0007]
Further, the berthing ship maneuvering equipment according to the present invention is a side thruster control in which the berthing automatic ship maneuvering system controls the ejection direction and thrust of the side thruster provided at the bow based on the calculation result of the berthing operation means. And a pod propeller control section that controls the turning angle and thrust of a turnable pod propeller provided at the stern based on the calculation result of the berthing calculation means.
[0008]
In the above-mentioned berthing maneuvering facility of the present invention, when maneuvering for berthing of a ship, two sets of bits on the quay which are separated from each other are defined as targets, and two sets on the ship respectively directed to the target The target automatic tracking type laser ranging device measures the distance to the target that changes every moment, and based on the measurement signal, the relative position (distance) and attitude ( The angle between the ship's direction and the quay line) and the berthing speed are calculated.
[0009]
Since the calculation results are sequentially displayed graphically in real time on the display means on the ship, the ship is operated safely and appropriately for berthing based on the information.
[0010]
In addition, as the above target automatic tracking type laser distance measuring device, a military type or the like can be used, but the TV camera can be used in conjunction with the TV camera with an automatic tracking function and the TV camera. Can be put into practical use with inexpensive consumer products.
[0011]
Further, when a system for automatically maneuvering the ship for berthing is provided based on the relative position and attitude of the hull to the quay obtained by the berthing arithmetic means and the berthing speed, the calculation result of the berthing arithmetic means In combination with display means for graphically displaying, the ship maneuvering for berthing can be performed easily and safely.
[0012]
In addition to the main propulsion device at the stern, a side thruster is provided at the bow and stern, respectively, and the hull is moved sideways by the control of both side thrusters and moved closer to the quay. Although a way to go is conceivable, by installing a pod propeller that can be swiveled at the stern part and cooperating with the side thruster at the bow part, the side thruster at the stern part becomes unnecessary, so the equipment cost can be reduced. .
[0013]
Then, the side thruster control unit that controls the jet direction and thrust of the side thruster at the bow based on the calculation result of the berthing calculation means, and the turning angle and thrust control of the pod propeller at the stern portion are controlled by the berthing calculation By providing the pod propeller control unit that is performed based on the calculation result of the means, the berthing operation of the ship is efficiently and safely performed automatically.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a description will be given of a marine vessel maneuvering facility as an embodiment of the present invention with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a relationship between a ship equipped with the facility and a quay, and FIG. 2 is an automatic target tracking type in the facility. FIG. 3 is a flowchart of a control system in the equipment, FIG. 4 is a block diagram of the control system in the equipment, and FIGS. 5A, 5B, and 5C. ) Is an explanatory view showing a ship berthing process using the above equipment.
[0015]
As shown in FIG. 1, a ship equipped with the berthing maneuvering facility of the present embodiment includes a side thruster 2 at the bow of the hull 1 to be berthed to the quay G, and a stern around the vertical axis 3a. A swivelable pod propeller 3 is provided.
[0016]
Two sets of target automatic tracking laser distance measuring devices 4a and 4b are provided on the ship so as to be separated from each other in the length direction.
[0017]
As shown in FIG. 2, each target automatic tracking type laser distance measuring device 4a, 4b includes a TV camera 6 with an automatic tracking function provided on a camera turntable 5, and a laser distance measuring unit integrated with the TV camera 6. The apparatus 7 is comprised. Using the target automatic tracking laser distance measuring devices 4a and 4b configured as described above, for example, bits 8a and 8b (see FIG. 1) are captured as corresponding targets on the quay G by the television camera 6. The distances D 1 and D 2 to the bits 8a and 8b are measured every moment by the laser distance measuring device 7 linked with the television camera 6. Note that φ and θ in FIG. 2 are inclination angles on the horizontal and vertical planes of a straight line connecting the bits 8a and 8b and the target automatic tracking laser distance measuring devices 4a and 4b.
[0018]
Further, based on the measurement signal from the laser distance measuring device 7, in the berthing calculation means 9, the relative position (measurement distance) and attitude (angle formed between the bow direction and the quay line) and the berthing speed of the hull 1 with respect to the quay G. Is calculated, and the calculation result is displayed graphically.
FIG. 3 is a flowchart showing the progress from the start to the end of the above-mentioned berthing work.
[0019]
In the berthing work performed in this manner, the ship's bow side thruster 2 and pod propeller 3 are controlled by the operator while referring to the graphic display indicating the relative relationship between the quay G and the hull 1 and the berthing speed. However, this can be automated as follows.
[0020]
That is, as shown in FIG. 4, based on the measurement results obtained by the automatic target tracking laser distance measuring devices 4a and 4b, the berthing calculation means 9 uses the relative data of the hull 1 with respect to the quay G ( The distance between each other, the angle between the direction of the ship and the quay line and the approach speed of the center of the hull to the quay) are calculated. In the bow side thruster control unit 10 and the stern pod propeller control unit 11 that receive the same data signal, Control amounts for realizing optimum values for berthing are obtained for the jet direction and thrust of the bow side thruster 2 and the direction and thrust of the stern pod propeller 3, respectively, and the corresponding bow side thruster operating system is obtained. 2A and the stern pod propeller operating system 3A are sent as control signals.
[0021]
As control requirements at that time, the distances between the target automatic tracking laser distance measuring devices 4a and 4b on the ship and the corresponding bits 8a and 8b on the quay G are equal to each other. And the requirement to gradually reduce the above-mentioned distance, whereby the hull 1 can approach while changing its posture so as to be parallel to the quay G.
[0022]
By such an automatic ship maneuvering system, for example, from the initial state with respect to the quay G of the hull 1 shown in FIG. 5A, the intermediate state shown in FIG. 5B is automatically changed to the berthing state shown in FIG. And safe berthing work will be carried out.
[0023]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the marine vessel maneuvering equipment of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) When maneuvering for ship berthing, two sets of bits on the quay that are spaced apart from each other are defined as targets, and two sets of target automatic tracking laser measurements on the ship that are directed to the target respectively. The distance device measures the distance to the target that changes from moment to moment, and based on the measurement signal, the berthing calculation means makes the relative position (distance) and attitude of the hull to the quay (the length between the ship length direction and the quay line). Angle) and berthing speed are calculated. Since the calculation results are sequentially displayed graphically in real time on the display means on the ship, the ship is operated safely and appropriately for berthing based on the information.
(2) As the above target automatic tracking laser distance measuring device, a military type or the like can be used, but the same TV can be linked with the TV camera with the automatic tracking function. If it is constituted by a combination with a laser distance measuring device provided integrally with the camera, it can be put into practical use with an inexpensive consumer product.
(3) When a system for automatically maneuvering a ship for berthing based on the relative position and attitude of the hull to the quay obtained by the berthing arithmetic means and the berthing speed is provided, the calculation of the berthing arithmetic means Coupled with display means for graphically displaying the results, the ship maneuvering for berthing can be performed easily and safely.
(4) A side thruster control unit for controlling the jet direction and thrust of the side thruster at the bow based on the calculation result of the berthing calculation means, and the control of the turning angle and thrust of the pod propeller at the stern for the berthing By providing the pod propeller control unit that is performed based on the calculation result of the calculation means, the berthing operation of the ship is efficiently and safely performed automatically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a relationship between a ship equipped with a berthing maneuvering facility and a quay as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a schematic configuration of a target automatic tracking laser distance measuring device in the facility.
FIG. 3 is a flowchart of a control system in the equipment.
FIG. 4 is a block diagram of a control system in the equipment.
FIGS. 5 (a), (b), and (c) are explanatory diagrams showing a berthing process of a ship by the above equipment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hull 2 Side thruster 2A Bow side thruster operating system 3 Pod propeller 3A Stern pod propeller operating system 3a Vertical axis 4a, 4b Target automatic tracking type laser range finder 5 Camera turntable 6 TV camera 7 with automatic tracking function Laser Distance measuring device 8a, 8b Bit (target)
9 Computation means for berthing 10 Side thruster control unit 11 Stern pod propeller control unit D 1 , D 2 Measurement distance G Wharf φ Tilt angle on horizontal plane θ Tilt angle on vertical plane
