JP2005254956A

JP2005254956A - ウォータジェット推進船の自動定点保持装置

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Publication number: JP2005254956A
Application number: JP2004068657A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kanehiro; 和彦金広; Takayuki Yasada; 孝之矢定; Shintaro Miyoshi; 晋太郎三好
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-11
Also published as: JP4295645B2

Abstract

【課題】自動定点保持を可能とし、特に低速での操船性を高めて、ウォータジェット推進船の利用範囲を広げる。
【解決手段】ウォータジェット推進器（１）とサイドスラスタ（５）とを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置において、方位センサ（１０）と、風向風速センサ（１２）と、船位センサ（１３）と、ウォータジェット推進器とサイドスラスタとの作動制御を行なう推進制御装置（３）と、推進制御装置への制御指示を行なう制御盤（２０，２１）とを備え、この推進制御装置は、制御盤からの制御指示と方位と風向風速とに基づいてウォータジェット推進器及びサイドスラスタを作動させて方位保持を行なう。また、制御盤からの制御指示と方位と風向風速と船位とに基づいてウォータジェット推進器及びサイドスラスタを作動させて船位保持を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に低速の操船性に優れたウォータジェット推進船の自動定点保持装置に関する。

例えば、海洋観測船等においては自動船位保持装置が設けられ、この自動船位保持装置により、船体が所定位置に保持される。この自動船位保持装置としては、可変ピッチプロペラと大角度舵とを備えたもの（例えば、特許文献１参照）、前後方向推力を独自に調整可能にしたプロペラを備えたもの（例えば、特許文献２参照）、そして船体にプロペラ、船首にバウスラスタ、船尾にスタンスラスタを装備したもの（例えば、特許文献３参照）等がある。

また、船体にスクリュ、船首にバウスラスタ、船尾にスタンスラスタを装備したものにおいて、この自動船位保持装置の操作性をさらに向上させるために、ジョイスティックレバー及び回頭ダイヤルを用いて、船体の移動、回頭、船首方位の変更を可能にしたものがある（特許文献４参照）。

この一方、近年、船舶の高速化に伴い、それ以前のプロペラ（スクリュー）に代わり、ウォータジェット推進を利用したウォータジェット推進船が増加しつつある。このウォータジェット推進船は、従来、主に高速操船を目的に利用されていたが、海洋観測船等、ウォータジェット推進船の用途の多様化に伴い、特に低速における操船性を高めるために、バウスラスタ等のサイドスラスタが装備される。
特開平７−１６５１８９号公報（第２−３頁、第１図）特開平８−５８６９６号公報（第３頁、第１図）特開平８−１９２７９４号公報（第２−３頁、第１図）特開平８−２１６９８９号公報（第２−４頁、第１図）

上述のように、従来のウォータジェット推進船においては、特に低速における操船性を高めるために、バウスラスタ等のサイドスラスタが装備されている。しかしながら、このバウスラスタ等を装備したウォータジェット推進船については、上述した従来のプロペラ推進船のように、バウスラスタ等のサイドスラスタとウォータジェット推進とを統合した形での自動定点保持装置を装備するものがなく、低速、例えば、離着桟操船や海洋調査観測時における操船が極めて難しいものになっているという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、バウスラスタ等のサイドスラスタを装備したウォータジェット推進船において、ウォータジェット推進器とサイドスラスタとを統合した形での自動定点保持を可能とし、特に低速での操船性を著しく高めることができ、これにより、ウォータジェット推進船の利用範囲を格段に広げることができる、ウォータジェット推進船の自動定点保持装置を提供することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、船首尾方向の推力を方向可変に発生させるウォータジェット推進器と舷方向の推力を発生させるサイドスラスタとを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置であって、この自動定点保持装置は、方位を検出する方位センサと、風向風速を検出する風向風速センサと、ウォータジェット推進器及びサイドスラスタの作動制御を行なう推進制御装置と、推進制御装置への制御指示を行なう制御盤とを備え、この推進制御装置は、制御盤からの制御指示と方位センサが検出した方位と風向風速センサが検出した風向風速とに基づいて、ウォータジェット推進器及びサイドスラスタを作動させて方位保持を行なうことにある。

又は、本発明が採用する手段は、船首尾方向の推力を方向可変に発生させるウォータジェット推進器と舷方向の推力を発生させるサイドスラスタとを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置であって、この自動定点保持装置は、方位を検出する方位センサと、風向風速を検出する風向風速センサと、船位を検出する船位センサと、ウォータジェット推進器及びサイドスラスタの作動制御を行なう推進制御装置と、推進制御装置への制御指示を行なう制御盤とを備え、この推進制御装置は、制御盤からの制御指示と方位センサが検出した方位と風向風速センサが検出した風向風速と船位センサが検出した船位とに基づいて、ウォータジェット推進器及びサイドスラスタを作動させて船位保持を行なうことにある。

又は、本発明が採用する手段は、船首尾方向の推力を方向可変に発生させるウォータジェット推進器と舷方向の推力を発生させるサイドスラスタとを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置であって、この自動定点保持装置は、方位を検出する方位センサと、風向風速を検出する風向風速センサと、船位を検出する船位センサと、ウォータジェット推進器及びサイドスラスタの作動制御を行なう推進制御装置と、推進制御装置への制御指示を行なう制御盤とを備え、この推進制御装置は、制御盤からの制御指示と方位センサが検出した方位と風向風速センサが検出した風向風速とに基づいて、ウォータジェット推進器及びサイドスラスタを作動させて方位保持を行なうと共に、制御盤からの制御指示と方位センサが検出した方位と風向風速センサが検出した風向風速と船位センサが検出した船位とに基づいて、ウォータジェット推進器及びサイドスラスタを作動させて船位保持を行なうことにある。

本手段において、推進制御装置がウォータジェット推進器の推力及びノズル角と、サイドスラスタの推力とを、方位と風向風速とに応じて適切に変化させることにより、ウォータジェット推進船の方位保持を自動的に行うことができるようになり、また、推進制御装置がウォータジェット推進器の推力及びノズル角とサイドスラスタの推力とを、方位と風向風速と船位とに応じて適切に変化させることにより、ウォータジェット推進船の船位保持を自動的に行うことができるようになる。方位保持及び又は船位保持が自動的に行われることにより、ウォータジェット推進器とサイドスラスタとを統合した形での自動定点保持が可能となり、特に低速における操船性が著しく高められる。

ウォータジェット推進器は、２基以上から成り、サイドスラスタは、１基以上から成ることが望ましい。ウォータジェット推進器が２基以上から成り、サイドスラスタが１基以上から成ることにより、ウォータジェット推進船の自動定点保持が力学的な面からも容易になる。

例えば、サイドスラスタは、船首舷方向の推力を発生させるバウスラスタである。

制御盤は、マスターコントローラ及び又は遠隔操作箱から成ることが望ましい。このように、自動定点保持の操船をマスターコントローラ、遠隔操作箱のいずれか一方又は双方からできるようにすることにより、ウォータジェット推進船の低速での操船性がより高められる。

制御盤及び又は遠隔操作箱は、船体の移動方向及び推力の設定が可能なジョイスティックレバーと、船体の回頭角速度の設定が可能な回頭ダイアルとを備えることが望ましい。このようなジョイスティックレバーと回頭ダイアルとを備えることにより、ウォータジェット推進船の低速での操船性が一段と高められる。

以上詳細に説明したように、本発明のウォータジェット推進船の自動定点保持装置は、船首尾方向の推力を方向可変に発生させるウォータジェット推進器と舷方向の推力を発生させるサイドスラスタとを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置であって、この自動定点保持装置は、方位を検出する方位センサと、風向風速を検出する風向風速センサと、ウォータジェット推進器及びサイドスラスタの作動制御を行なう推進制御装置と、推進制御装置への制御指示を行なう制御盤とを備え、この推進制御装置は、制御盤からの制御指示と方位センサが検出した方位と風向風速センサが検出した風向風速とに基づいてウォータジェット推進器及びサイドスラスタを作動させて方位保持を行なう。

また、本発明のウォータジェット推進船の自動定点保持装置は、船首尾方向の推力を方向可変に発生させるウォータジェット推進器と舷方向の推力を発生させるサイドスラスタとを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置であって、この自動定点保持装置は、方位を検出する方位センサと、船位を検出する船位センサと、風向風速を検出する風向風速センサと、ウォータジェット推進器とサイドスラスタとの作動制御を行なう推進制御装置と、推進制御装置への制御指示を行なう制御盤とを備え、この推進制御装置は、制御盤からの制御指示と方位センサが検出した方位と船位センサが検出した船位と風向風速センサが検出した風向風速とに基づいてウォータジェット推進器及びサイドスラスタを作動させて船位保持を行なう。

したがって、本発明のウォータジェット推進船の自動定点保持装置は、バウスラスタ等のサイドスラスタを装備したウォータジェット推進船において、ウォータジェット推進器とサイドスラスタとを統合した形での自動定点保持を可能とし、特に低速での操船性を著しく高めることができ、これにより、ウォータジェット推進船の利用範囲を格段に広げることができる、という優れた効果を奏する。

本発明に係るウォータジェット推進船の自動定点保持装置を実施するための最良の形態を、図１ないし図６を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るウォータジェット推進船の自動定点保持装置を示す構成図、図２は、図１のウォータジェット推進船を示す平面図、図３は、図１の自動定点保持装置の方位保持モードを示すブロック図、図４は、図３の自動定点保持装置の方位保持モードを示すフローチャート、図５は、図１の自動定点保持装置の位置保持モードを示すブロック図、図６は、図５の自動定点保持装置の位置保持モードを示すフローチャートである。

図１に示すように、本ウォータジェット推進船の自動定点保持装置は、ウォータジェット推進船の通常操船時の移動、回頭等を制御する自動操船装置の一部をなすものであり、符号１は、船体の船首尾方向の推力を、そのノズル角を変更させることにより方向可変に発生させることができるウォータジェット推進器であり、ウォータジェット推進器１は主機２を動力として推進力を発生させる。ウォータジェット推進器１及び主機２は、推進制御装置３からの制御指示により、機関制御装置４を介して、ウォータジェット推進器１のノズル角、主機２の回転数等が制御される。

一方、船首部には、サイドスラスタの一種であるバウスラスタ５が配設される。バウスラスタ５は、推進制御装置３からの制御指示により、スラスタ制御盤６を介してその回転数、翼角等が制御される。なお、サイドスラスタは、必ずしもバウスラスタ５に限定されるものではなく、スタンスラスタ等のサイドスラスタを備えるものでもよい。また、図２に示すように、ウォータジェット推進器１は、例えば２基から成り、バウスラスタ５は、例えば１基から成る。ウォータジェット推進器１は、横移動の場合等の力学的な面から、２基以上から成ることが望ましい。

図１に示すように、推進制御装置３には、ジャイロコンパス等の方位を検出する方位センサ１０、電磁ログ，ドップラーログ等の船速を検出する船速センサ１１、風向風速を検出する風向風速センサ１２、ＧＰＳ，ＤＧＰＳ等の船位を検出する船位センサ１３等が接続される。また、推進制御装置３には、推進制御装置３への制御指示を行なうマスターコントローラ（制御盤）２０、及び可搬式の遠隔操作箱（制御盤）２１が接続される。このように、マスターコントローラ２０のほか、可搬式の遠隔操作箱２１を装備することにより、後述のウォータジェット推進船の方位保持、船位保持等を含む操船全体が、より容易になる。

図３に示すように、マスターコントローラ２０及び遠隔操作箱２１には、船体の移動方向及び推力の設定が可能なジョイスティックレバー２２、船体の回頭角速度の設定が可能な回頭ダイアル２３、方位の設定が可能な方位設定ボタン２４がそれぞれ配設され、図５に示すように、船位の設定が可能な船位設定ボタン２５がそれぞれ配設される。

船体の移動方向は、ジョイスティックレバー２２の傾倒方向で与えられ、船体の移動速度は、ジョイスティックレバー２２の傾倒角度に比例して与えられる。また、ジョイスティックレパー２２を中立にしたまま回頭ダイヤル２３を回動させることによって、設定された回頭角速度を保持しながら、その場回頭を行うことができる。回頭ダイヤル２３の回動方向は、船の回頭方向に相当し、回頭ダイヤル２３の回動の大きさは、回頭角速度に比例する。このように、ジョイスティックレバー２２及び回頭ダイアル２３を備えることにより、ウォータジェット推進船の、高速での操船性のみならず、特に低速での操船性が一段と高められる。

推進制御装置３は、ジョイスティックレバー２２の傾倒方向や傾倒角度、及び回頭ダイヤル２３の回動方向や回動角度に応じて、舶舶の移動、回頭、方位の変更等に必要な制御値を演算する。この演算された制御値に基づいて、ウォータジェット推進器１の推力及びノズル角と、バウスラスタ５の推力とが、図１に示す機関制御装置４及びスラスタ制御盤６に指示される。

船体の方位保持モードについて、図３及び図４を参照して説明する。図３に示すように、方位保持モードにおいては、ジャイロコンパス等の方位センサ１０が検出した方位と、風向風速センサ１２が検出した風向風速が、推進制御装置３へそれぞれ入力される。図４の方位保持モードルーチンに示すように、図３に示す制御盤２０又は遠隔操作箱２１のジョイスティックレバー２２及び回頭ダイヤル２３を中立位置にする（ステップＳ２）。図３に示す方位設定ボタン２４により、保持したい方位を設定する（ステップＳ４）。推進制御装置３の制御演算部３ａが、方位センサ１０が検出した方位と、風向風速センサ１２が検出した風向風速を読み込む（ステップＳ６）。

推進制御装置３の制御演算部３ａは、設定方位と、検出方位と、風向風速とに基づいて、図１に示す機関制御装置４に対し、ウォータジェット推進器１の推力及びノズル角を指示すると共に、図１に示すスラスタ制御盤６に対し、バウスラスタ５のスラスタ回転数を指示する（ステップＳ８）。検出方位及び回頭角速度のフィードバックをそれぞれ行なうと共に、検出方位が設定方位になっているか否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の判定結果が否定（Ｎｏ）の場合、すなわち、検出方位が設定方位になっていない場合には、上述のステップＳ６〜Ｓ１０を繰り返す。ステップＳ１０の判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合、すなわち、検出方位が設定方位になっている場合には、本方位保持モードルーチンを終了する。

船体の位置保持モードについて、図５及び図６を参照して説明する。図５に示すように、位置保持モードにおいては、ジャイロコンパス等の方位センサ１０が検出した方位と、風向風速センサ１２が検出した風向風速と、ＧＰＳ，ＤＧＰＳ等の船位センサ１３が検出した船位が、推進制御装置３へそれぞれ入力される。図５の位置保持モードルーチンに示すように、図５に示すマスターコントローラ２０又は遠隔操作箱２１の方位設定ボタン２４により方位を設定し、船位設定ボタン２５により船位を設定する（ステップＳ２０）。方位センサ１０が検出した方位と、風向風速センサ１２が検出した風向風速と、船位センサ１３が検出した船位を読み込む（ステップＳ２２）。

推進制御装置３の制御演算部３ａは、設定方位と、検出方位と、設定船位と、検出船位と、風向風速とに基づいて、図１に示す機関制御装置４に対し、ウォータジェット推進器１の推力及びノズル角を指示すると共に、図１に示すスラスタ制御盤６に対し、バウスラスタ５のスラスタ回転数を指示する（ステップＳ２４）。検出方位と検出船位のフィードバックを行うと共に、検出方位及び検出船位がそれぞれ設定方位及び設定船位になっているか否かを判定する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の判定結果が否定の場合、すなわち、検出方位及び検出船位がそれぞれ設定方位及び設定船位になっていない場合には、上述のステップＳ２２〜Ｓ２６を繰り返す。ステップＳ２６の判定結果が肯定の場合、すなわち、検出方位及び検出船位がそれぞれ設定方位及び設定船位になっている場合には、本位置保持モードルーチンを終了する。

このように、本ウォータジェット推進船の自動定点保持装置によれば、推進制御装置３がウォータジェット推進器１の推力及びノズル角と、バウスラスタ５の推力とを、検出した方位と船位と風向風速に応じて適切に変化させることにより、ウォータジェット推進船の方位保持及び船位保持を自動的に行うことができ、これにより、従来は主に高速操船に適していたウォータジェット推進船を、離着桟操船や海洋調査観測時の低速操船にも適したものとすることができ、ウォータジェット推進船の利用範囲を格段に広げることができる。

なお、上述のウォータジェット推進船の自動定点保持装置は、一例にすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明に係るウォータジェット推進船の自動定点保持装置を示す構成図である。図１のウォータジェット推進船を示す平面図である。図１の自動定点保持装置の方位保持モードを示すブロック図である。図３の自動定点保持装置の方位保持モードを示すフローチャートである。図１の自動定点保持装置の位置保持モードを示すブロック図である。図５の自動定点保持装置の位置保持モードを示すフローチャートである。

符号の説明

１ウォータジェット推進器
２主機
３推進制御装置
３ａ制御演算部
４機関制御装置
５バウスラスタ
６スラスタ制御盤
１０方位センサ
１１船速センサ
１２風向風速センサ
１３船位センサ
２０マスターコントローラ
２１遠隔操作箱
２２ジョイスティックレバー
２３回頭ダイアル
２４方位設定ボタン
２５船位設定ボタン

Claims

船首尾方向の推力を方向可変に発生させるウォータジェット推進器（１）と舷方向の推力を発生させるサイドスラスタとを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置であって、前記自動定点保持装置は、方位を検出する方位センサ（１０）と、風向風速を検出する風向風速センサ（１２）と、前記ウォータジェット推進器及び前記サイドスラスタの作動制御を行なう推進制御装置（３）と、前記推進制御装置への制御指示を行なう制御盤とを備え、前記推進制御装置は、前記制御盤からの制御指示と前記方位センサが検出した前記方位と前記風向風速センサが検出した前記風向風速とに基づいて前記ウォータジェット推進器及び前記サイドスラスタを作動させて方位保持を行なうことを特徴とするウォータジェット推進船の自動定点保持装置。
船首尾方向の推力を方向可変に発生させるウォータジェット推進器（１）と舷方向の推力を発生させるサイドスラスタとを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置であって、前記自動定点保持装置は、方位を検出する方位センサ（１０）と、風向風速を検出する風向風速センサ（１２）と、船位を検出する船位センサ（１３）と、前記ウォータジェット推進器及び前記サイドスラスタの作動制御を行なう推進制御装置（３）と、前記推進制御装置への制御指示を行なう制御盤とを備え、前記推進制御装置は、前記制御盤からの制御指示と前記方位センサが検出した前記方位と前記風向風速センサが検出した前記風向風速と前記船位センサが検出した前記船位とに基づいて前記ウォータジェット推進器及び前記サイドスラスタを作動させて船位保持を行なうことを特徴とするウォータジェット推進船の自動定点保持装置。
船首尾方向の推力を方向可変に発生させるウォータジェット推進器（１）と舷方向の推力を発生させるサイドスラスタとを備えたウォータジェット推進船の自動定点保持装置であって、前記自動定点保持装置は、方位を検出する方位センサ（１０）と、風向風速を検出する風向風速センサ（１２）と、船位を検出する船位センサ（１３）と、前記ウォータジェット推進器及び前記サイドスラスタの作動制御を行なう推進制御装置（３）と、前記推進制御装置への制御指示を行なう制御盤とを備え、前記推進制御装置は、前記制御盤からの制御指示と前記方位センサが検出した前記方位と前記風向風速センサが検出した前記風向風速とに基づいて前記ウォータジェット推進器及び前記サイドスラスタを作動させて方位保持を行なうと共に、前記制御盤からの制御指示と前記方位センサが検出した前記方位と前記風向風速センサが検出した前記風向風速と前記船位センサが検出した前記船位とに基づいて前記ウォータジェット推進器及び前記サイドスラスタを作動させて船位保持を行なうことを特徴とするウォータジェット推進船の自動定点保持装置。
前記ウォータジェット推進器（１）は、２基以上から成り、前記サイドスラスタは、１基以上から成ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のウォータジェット推進船の自動定点保持装置。
前記サイドスラスタは、船首舷方向の推力を発生させるバウスラスタ（５）であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のウォータジェット推進船の自動定点保持装置。
前記制御盤は、マスターコントローラ（２０）及び又は遠隔操作箱（２１）から成ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかにに記載のウォータジェット推進船の自動定点保持装置。
前記制御盤は、前記船体の移動方向及び推力の設定が可能なジョイスティックレバー（２２）と、前記船体の回頭角速度の設定が可能な回頭ダイアル（２３）とを備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のウォータジェット推進船の自動定点保持装置。