JP2014073700A - 船舶推進システム及び船舶推進機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも４機の推進機を搭載した船舶において、操作部による操作指示に基づいて効果的に船舶を横移動させることができる船舶推進システム及び船舶推進機の制御方法を提供する。
【解決手段】制御部は、操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１が第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２より後方に位置するように、複数の船舶推進機３ａ〜３ｄの前後進の推進方向と推進力と舵角とを個別に制御する。第１合力は、第１左舷推進機３ａと第１右舷推進機３ｃとが発生させる推進力の合力である。第２合力は、第２左舷推進機３ｂと第２右舷推進機３ｄとが発生させる推進力の合力である。
【選択図】図４

Description

本発明は、船舶推進システム及び船舶推進機の制御方法に関する。

船舶には、高速性能、転回性能、操向安定性などの船舶の性能を向上させるために複数の船舶推進機が搭載されるものがある。一方、操船に熟練したユーザでなくても複数の船舶推進機を備えた船舶の操作を容易にするため、少なくとも前後左右の各方向への操作指示が可能な操作部が、船舶に搭載されることがある。

例えば、特許文献１は、２機の推進機をジョイスティックで操作する船舶を開示している。この船舶では、ジョイスティックによる操作指示に基づいて、船舶を横移動或いは回転させるように、２機の推進機が制御される。

特許文献２は、４機の推進機が搭載された船舶を開示している。この船舶では、ジョイスティックによる操作指示に基づいて船舶を移動あるいは回転させるように、４機の推進機のうちの内側の２機が制御される。ただし、外側に配置された２機の推進機は、補助推進機であり、転舵されない。

特開２００５−３１９９６７号公報 特開平０９−１５６５９６号公報

４機の推進機を搭載した船舶において、操作部による操作指示に基づいて船舶を横移動させる場合、特許文献１の２機掛けの船舶での制御を、そのまま４機掛けの船舶に適用すると次のような問題が生じる。図１０に示すように、船舶１００を横移動させるためには、４機の推進機１０１−１０４が発生させる推進力の作用線の交点を、全て抵抗中心ＲＣに一致させる必要がある。しかし、推進機の転舵角には限界があるので、外側の推進機１０１，１０４については、その作用線Ｌ１０１，Ｌ１０４が抵抗中心ＲＣを通るまで転舵できないことがある。

また、特許文献２のように、内側の２機の推進機のみを転舵させて横移動することも考えられる。しかし、この場合、横方向の推進力が小さいため、４機の推進機が搭載されるような比較的大型の船舶に対しては、十分な推進力を発生できないことがある。

本発明の目的は、少なくとも４機の推進機を搭載した船舶において、操作部による操作指示に基づいて効果的に船舶を横移動させることができる船舶推進システム及び船舶推進機の制御方法を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る船舶推進システムは、複数の船舶推進機と、操作部と、制御部とを備える。複数の船舶推進機は、第１左舷推進機と、第２左舷推進機と、第１右舷推進機と、第２右舷推進機とを含む。第１左舷推進機は、船体の前後方向に延びる中心線よりも左方に配置される。第２左舷推進機は、第１左舷推進機よりも左方に配置される。第１右舷推進機は、中心線よりも右方に配置される。第２右舷推進機は、第１右舷推進機よりも右方に配置される。複数の船舶推進機は、互いに独立して前後進の切り替え可能に構成される。複数の船舶推進機は、互いに独立して転舵可能に構成される。操作部は、少なくとも前後左右の各方向への操作指示が可能に構成される。制御部は、操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、第１合力の作用点が第２合力の作用点より後方に位置するように、複数の船舶推進機の前後進の推進方向と推進力と舵角とを個別に制御する。第１合力は、第１左舷推進機と第１右舷推進機とが発生させる推進力の合力である。第２合力は、第２左舷推進機と第２右舷推進機とが発生させる推進力の合力である。

本発明の第２の態様に係る船舶推進機の制御方法は、複数の船舶推進機を制御するための制御方法である。複数の船舶推進機は、第１左舷推進機と、第２左舷推進機と、第１右舷推進機と、第２右舷推進機とを含む。第１左舷推進機は、船体の前後方向に延びる中心線よりも左方に配置される。第２左舷推進機は、第１左舷推進機よりも左方に配置される。第１右舷推進機は、中心線よりも右方に配置される。第２右舷推進機は、第１右舷推進機よりも右方に配置される。複数の船舶推進機は、互いに独立して前後進の切り替え可能に構成される。複数の船舶推進機は、互いに独立して転舵可能に構成される。船舶推進システムの制御方法は、次のステップを備える。第１ステップでは、少なくとも前後左右の各方向への操作指示が可能な操作部からの操作指示を受信する。第２ステップでは、操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、第１合力の作用点が第２合力の作用点より後方に位置するように、複数の船舶推進機の前後進の推進方向と推進力と舵角とを個別に制御する。第１合力は、第１左舷推進機と第１右舷推進機とが発生させる推進力の合力である。第２合力は、第２左舷推進機と第２右舷推進機とが発生させる推進力の合力である。

本発明では、操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、第１合力の作用点が第２合力の作用点より後方に位置するように、複数の船舶推進機が制御される。第１合力は、第１左舷推進機と第１右舷推進機とが発生させる推進力の合力である。すなわち、第１合力は、内側の２つの推進機が発生させる推進力の合力である。第２合力は、第２左舷推進機と第２右舷推進機とが発生させる推進力の合力である。すなわち、外側の２つの推進機が発生させる推進力の合力である。従って、船体は、内側の２つの推進機の合力と、外側の２つの推進機の合力とのバランスによって横移動する。この場合、第２合力の作用点は第１合力の作用点より前方に位置するため、外側の２つの推進機の転舵角を小さくすることができる。また、４機の推進機の合力によって船体が移動するため、十分な推進力を得ることができる。これにより、本発明では、操作部による操作指示に基づいて効果的に船舶を横移動させることができる。

本発明の実施形態に係る船舶推進システムを搭載した船舶の模式図。 船舶推進機の側面図。 船舶推進システムの構成を示す模式図。 本実施形態の第１の移動制御を示す模式図。 本実施形態の第２の移動制御を示す模式図。 本実施形態の第３の移動制御を示す模式図。 本実施形態の第４の移動制御を示す模式図。 第１の変形例に係る移動制御を示す模式図。 第２の変形例に係る移動制御を示す模式図。 比較例に係る移動制御を示す模式図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、船舶１を示す模式図。船舶１は、本発明の実施形態に係る船舶推進システムを搭載している。図１に示すように、船舶１は、船体２と、複数の船舶推進機３ａ−３ｄを備える。船舶推進機３ａ−３ｄは、船外機である。具体的には、船舶１は、第１左舷推進機３ａ（以下、「第１Ｐ機３ａ」と呼ぶ）と、第２左舷推進機３ｂ（以下、「第２Ｐ機３ｂ」と呼ぶ）と、第１右舷推進機３ｃ（以下、「第１Ｓ機３ｃ」と呼ぶ）と、第２右舷推進機３ｄ（以下、「第２Ｓ機３ｄ」と呼ぶ）とを備えている。

各推進機３ａ−３ｄは、船体２の船尾に取り付けられる。推進機３ａ−３ｄは、船体２の幅方向に並んで配置されている。具体的には、第１Ｐ機３ａは、船体２の前後方向に延びる中心線Ｃ１よりも左方に配置される。第２Ｐ機３ｂは、第１Ｐ機３ａよりも左方に配置される。第１Ｓ機３ｃは、中心線Ｃ１よりも右方に配置される。第２Ｓ機３ｄは、第１Ｓ機３ｃよりも右方に配置される。各推進機３ａ−３ｄは、それぞれ船舶１を推進させる推進力を発生させる。

船体２の操船席には、操舵装置５と、リモコン装置６と、方向操作装置８と、コントローラ７とが、配置されている。操舵装置５は、オペレータが船舶１の旋回方向を操作するための装置である。リモコン装置６は、オペレータが船速を調整するための装置である。方向操作装置８は、オペレータが船舶の移動方向を少なくとも前後左右の各方向に操作するための装置である。また、リモコン装置６は、オペレータが船舶１の前進と後進とを切り替えるための装置である。コントローラ７は、操舵装置５及びリモコン装置６からの操作信号に応じて推進機を制御する。

図２は、第１Ｐ機３ａの側面図である。以下、第１Ｐ機３ａの構造について説明するが、第２Ｐ機３ｂ、第１Ｓ機３ｃ、及び第２Ｓ機３ｄの構造も第１Ｐ機３ａの構造と同様である。第１Ｐ機３ａは、カバー部材１１ａと、第１エンジン１２ａと、プロペラ１３ａと、動力伝達機構１４ａと、ブラケット１５ａとを含む。カバー部材１１ａは、第１エンジン１２ａと動力伝達機構１４ａとを収容している。第１エンジン１２ａは、第１Ｐ機３ａの上部に配置されている。第１エンジン１２ａは、船舶１を推進させる動力を発生させる動力源の一例である。プロペラ１３ａは、第１Ｐ機３ａの下部に配置されている。プロペラ１３ａは、第１エンジン１２ａからの駆動力により回転駆動される。動力伝達機構１４ａは、第１エンジン１２ａからの駆動力をプロペラ１３ａに伝達する。動力伝達機構１４ａは、ドライブシャフト１６ａと、プロペラシャフト１７ａと、シフト機構１８ａとを含む。ドライブシャフト１６ａは、上下方向に沿って配置される。

ドライブシャフト１６ａは、第１エンジン１２ａのクランクシャフト１９ａに連結されており、第１エンジン１２ａからの動力を伝達する。プロペラシャフト１７ａは、前後方向に沿って配置されている。プロペラシャフト１７ａは、シフト機構１８ａを介してドライブシャフト１６ａの下部に連結されている。プロペラシャフト１７ａは、ドライブシャフト１６ａからの駆動力をプロペラ１３ａに伝達する。

シフト機構１８ａは、ドライブシャフト１６ａからプロペラシャフト１７ａへ伝達される動力の回転方向を切り換える。シフト機構１８ａは、ピニオンギア２１ａと前進用ギア２２ａと後進用ギア２３ａとドッグクラッチ２４ａとを含む。ピニオンギア２１ａは、ドライブシャフト１６ａに連結されている。ピニオンギア２１ａは、前進用ギア２２ａ及び後進用ギア２３ａと噛み合っている。前進用ギア２２ａと後進用ギア２３ａとは、プロペラシャフト１７ａに対して相対回転可能に設けられている。ドッグクラッチ２４ａは、プロペラシャフト１７ａの軸線方向（Ａｘ３ａ参照）に沿って、前進位置と後進位置と中立位置とに移動可能に設けられている。中立位置は、前進位置と後進位置との間の位置である。ドッグクラッチ２４ａが前進位置に位置しているときには、ドライブシャフト１６ａの回転は、前進用ギア２２ａを介してプロペラシャフト１７ａに伝達される。これにより、船体２を前進させる方向にプロペラ１３ａが回転する。ドッグクラッチ２４ａが後進位置に位置しているときには、ドライブシャフト１６ａの回転が後進用ギア２３ａを介してプロペラシャフト１７ａに伝達される。これにより、船体２を後進させる方向にプロペラ１３ａが回転する。ドッグクラッチ２４ａが中立位置に位置する場合には、前進用ギア２２ａと後進用ギア２３ａとは、それぞれプロペラシャフト１７ａに対して相対回転可能となる。すなわち、ドライブシャフト１６ａからの回転は、プロペラシャフト１７ａには伝達されず、プロペラシャフト１７ａは空転可能となる。

ブラケット１５ａは、第１Ｐ機３ａを船体２に取り付けるための機構である。第１Ｐ機３ａは、ブラケット１５ａを介して、船体２の船尾に着脱可能に固定される。第１Ｐ機３ａは、ブラケット１５ａのチルト軸Ａｘ１ａを中心に回動可能に取り付けられる。チルト軸Ａｘ１ａは、船体２の幅方向に延びている。第１Ｐ機３ａは、ブラケット１５ａの操舵軸Ａｘ２ａを中心に回動可能に取り付けられる。第１Ｐ機３ａを操舵軸Ａｘ２ａまわりに回動させることによって、舵角を変化させることができる。舵角は、船体２の中心線Ｃ１に対して推進力の方向がなす角度である。すなわち、舵角は、船体２の中心線Ｃ１に対してプロペラ１３ａの回転軸線Ａｘ３ａがなす角度である。また、第１Ｐ機３ａを図示しないアクチュエータによってチルト軸Ａｘ１ａまわりに回動させることによって、第１Ｐ機３ａのトリム角を変化させることができる。トリム角は、船体２に対する推進機の取り付け角に相当する。

図３は、本発明の実施形態に係る船舶推進システムの構成を示す模式図である。船舶推進システムは、上述した第１Ｐ機３ａと、第２Ｐ機３ｂと、第１Ｓ機３ｃと、第２Ｓ機３ｄと、方向操作装置８と、操舵装置５と、リモコン装置６と、コントローラ７とを含む。

第１Ｐ機３ａは、第１エンジン１２ａと、第１ＥＣＵ３１ａ（electric control unit）と、第１シフトアクチュエータ３２ａと、第１操舵アクチュエータ３３ａと、第１舵角検知部３４ａと、を含む。第１シフトアクチュエータ３２ａは、上述したドッグクラッチ２４ａの位置を前進位置と後進位置と中立位置とに切り替える。第１シフトアクチュエータ３２ａは、例えば電動シリンダである。第１操舵アクチュエータ３３ａは、第１Ｐ機３ａをブラケット１５ａの操舵軸Ａｘ２ａを中心に回動させる。これにより、第１Ｐ機３ａの舵角が変更される。第１操舵アクチュエータ３３ａは例えば油圧シリンダを含む。第１舵角検知部３４ａは、第１Ｐ機３ａの実舵角を検知する。第１操舵アクチュエータ３３ａが油圧シリンダである場合には、第１舵角検知部３４ａは例えば油圧シリンダのストロークセンサである。第１舵角検知部３４ａは、検知信号を第１ＥＣＵ３１ａに送る。

第１ＥＣＵ３１ａは、第１エンジン１２ａの制御プログラムを記憶している。第１ＥＣＵ３１ａは、操舵装置５とリモコン装置６と方向操作装置８とからの信号、第１舵角検知部３４ａからの検知信号、第１Ｐ機３ａに搭載された他のセンサ（図示せず）からの検知信号に基づいて、第１エンジン１２ａと、第１シフトアクチュエータ３２ａと、第１操舵アクチュエータ３３ａとの動作を制御する。第１ＥＣＵ３１ａは、コントローラ７と通信線を介して接続されている。或いは、第１ＥＣＵ３１ａは、コントローラ７と無線によって通信可能であってもよい。

第２Ｐ機３ｂは、第２エンジン１２ｂと、第２ＥＣＵ３１ｂと、第２シフトアクチュエータ３２ｂと、第２操舵アクチュエータ３３ｂと、第２舵角検知部３４ｂとを含む。第１Ｓ機３ｃは、第３エンジン１２ｃと、第３ＥＣＵ３１ｃと、第３シフトアクチュエータ３２ｃと、第３操舵アクチュエータ３３ｃと、第３舵角検知部３４ｃとを含む。第２Ｓ機３ｄは、第４エンジン１２ｄと、第４ＥＣＵ３１ｄと、第４シフトアクチュエータ３２ｄと、第４操舵アクチュエータ３３ｄと、第４舵角検知部３４ｄとを含む。第２Ｐ機３ｂ、第１Ｓ機３ｃ、及び第２Ｓ機３ｄのこれらの機器は、上述した第１Ｐ機３ａの機器と同様の機能を有しているため、詳細な説明を省略する。各推進機３ａ−３ｄは、これらの機器を個別に制御することにより、互いに独立して前後進の切り替えが可能である。また、推進機３ａ−３ｄは、互いに独立して転舵可能である。なお、図３においては、推進機３ａ−３ｄにおいて、互いに対応する機器には、同一の数字を有する符号を付している。

リモコン装置６は、第１操作部材４１ａと第１操作位置センサ４２ａと第２操作部材４１ｂと第２操作位置センサ４２ｂとを含む。第１操作部材４１ａは、例えばレバーである。第１操作部材４１ａは、前後方向に傾倒可能である。第１操作位置センサ４２ａは、第１操作部材４１ａの操作位置を検知する。第１操作位置センサ４２ａの検知信号は、コントローラ７に送信される。オペレータが、第１操作部材４１ａを操作すると、第１Ｐ機３ａのドッグクラッチ２４ａが第１操作部材４１ａの操作位置に応じたシフト位置に設定される。これにより、オペレータは、第１Ｐ機３ａのプロペラ１３ａの回転方向を前方向と後方向とに切り替えることができる。また、第１Ｐ機３ａの目標エンジン回転速度が第１操作部材４１ａの操作位置に応じた値に設定される。これにより、オペレータは、第１Ｐ機３ａのプロペラ１３ａの回転速度を調整することができる。

第２操作部材４１ｂは、例えばレバーである。第２操作部材４１ｂは、第１操作部材４１ａと左右に並んで配置されている。第２操作部材４１ｂは、前後方向に傾倒可能である。第２操作位置センサ４２ｂは、第２操作部材４１ｂの操作位置を検知する。第２操作位置センサ４２ｂの検知信号は、コントローラ７に送信される。オペレータが、第２操作部材４１ｂを操作すると、第１Ｓ機３ｃのドッグクラッチが第２操作部材４１ｂの操作位置に応じたシフト位置に設定される。これにより、オペレータは、第１Ｓ機３ｃのプロペラの回転方向を前方向と後方向とに切り替えることができる。また、第１Ｓ機３ｃの目標エンジン回転速度が第２操作部材４１ｂの操作位置に応じた値に設定される。これにより、オペレータは、第１Ｓ機３ｃのプロペラの回転速度を調整することができる。

第２Ｐ機３ｂの前後進の切替、及び、第２Ｐ機３ｂの目標エンジン回転速度は、第１Ｐ機３ａと同様に、第１操作部材４１ａの操作に従う。第２Ｓ機３ｄの前後進の切替、及び、第２Ｓ機３ｄの目標エンジン回転速度は、第１Ｓ機３ｃと同様に、第２操作部材４１ｂの操作に従う。

操舵装置５は、操舵部材４５と、操舵位置センサ４６とを含む。操舵部材４５は、例えばハンドルである。操舵部材４５は、推進機３ａ−３ｄの各目標舵角を設定するための部材である。操舵位置センサ４６は、操舵部材４５の操作量すなわち操作角を検知する。操舵位置センサ４６の検知信号はコントローラ７に送信される。オペレータが操舵部材４５を操作すると、第１〜第４操舵アクチュエータ３３ａ−３３ｄが駆動される。これにより、オペレータは、船舶１の進行方向を調整することができる。なお、コントローラ７は、第１〜第４操舵アクチュエータ３３ａ−３３ｄをそれぞれ独立して制御することができる。

方向操作装置８は、例えばジョイスティック装置であり、方向指示部材４８と操作位置センサ４９とを含む。方向指示部材４８は、棒状の形状を有しており、少なくとも前後左右の４方向に傾倒可能に配置されている。従って、方向指示部材４８は、少なくとも前後左右の各方向への操作指示が可能である。操作位置センサ４９は、方向指示部材４８の操作位置を検知する。なお、方向操作装置８は、４方向以上の方向への指示が可能であってもよく、全方位への指示が可能であってもよい。また、方向指示部材４８は、回転方向への操作指示が可能である。方向指示部材４８は、方向指示部材４８の軸線Ａｘ４ａを中心に回転可能に配置されている。操作位置センサ４９の検知信号は、コントローラ７に送信される。オペレータが方向指示部材４８を傾倒操作すると、方向指示部材４８の傾倒方向に対応した方向に船体２が平行移動するように、推進機３ａ−３ｄが制御される。また、オペレータが方向指示部材４８を回転操作すると、方向指示部材４８の回転方向に対応した方向に船体２が回転（pivoting）するように、推進機３ａ−３ｄが制御される。方向操作装置８の操作による推進機３ａ−３ｄの移動制御については後述する。

コントローラ７は、制御部７１と記憶部７２とを含む。制御部７１は、ＣＰＵなどの演算装置を含む。記憶部７２は、例えばＲＡＭやＲＯＭなどの半導体記憶部、或いは、ハードディスク或いはフラッシュメモリなどの装置を含む。記憶部７２は、推進機３ａ−３ｄを制御するためのプログラム及びデータを記憶している。コントローラ７は、操舵装置５とリモコン装置６と方向操作装置８とからの信号に基づいて、第１〜第４ＥＣＵ３１ａ−３１ｄに指令信号を送信する。これにより、推進機３ａ−３ｄが制御される。以下、方向操作装置８の操作による推進機３ａ−３ｄの制御について詳細に説明する。

制御部７１は、方向操作装置８からの操作指示に応じて４機の推進機３ａ−３ｄの前後進の推進方向と目標推進力と目標舵角とを個別に制御する。推進機３ａ−３ｄの目標推進力は、目標エンジン回転速度に対応する。従って、制御部７１は、目標エンジン回転速度を制御することによって、推進機３ａ−３ｄの目標推進力を制御する。なお、推進機３ａ−３ｄの目標推進力の制御は、目標エンジン回転速度に限らず、プロペラの回転速度あるいはエンジンスロットル開度などの他の因子を制御することによって行われてもよい。

制御部７１は、方向操作装置８からの操作指示に応じて推進機３ａ−３ｄの目標推進力及び推進方向を示す指令信号を第１〜第４ＥＣＵ３１ａ−３１ｄに送信する。また、制御部７１は、方向操作装置８からの操作指示に応じて推進機３ａ−３ｄの目標舵角を示す指令信号を第１〜第４操舵アクチュエータ３３ａ−３３ｄに送信する。これにより、方向操作装置８の操作方向に対応した方向に船体２が平行移動するように、推進機３ａ−３ｄの推進力と舵角とが制御される。

図４は、本実施形態の第１の移動制御による船体２の動作を示す模式図である。方向操作装置８の操作指示が右方向である場合に、制御部７１は、第１合力Ｆ１が船体２を回転させる力のモーメントと、第２合力Ｆ２が船体２を回転させる力のモーメントとが打ち消し合い、船体２が右方に平行移動するように、推進機３ａ−３ｄの推進方向と推進力と舵角とを制御する。第１合力Ｆ１は、第１Ｐ機３ａと第１Ｓ機３ｃとが発生させる推進力の合力である。第２合力Ｆ２は、第２Ｐ機３ｂと第２Ｓ機３ｄとが発生させる推進力の合力である。

具体的には、図４に示すように、制御部７１は、第２Ｐ機３ｂと第２Ｓ機３ｄとをトーイン方向に転舵し、第１Ｐ機３ａと第１Ｓ機３ｃとをトーイン方向に転舵する。また、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を前方とし、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を後方とする。このとき、第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１は、第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２より後方に位置する。第２Ｐ機３ｂが発生させる推進力の作用線Ｌｂと、第２Ｓ機３ｄが発生させる推進力の作用線Ｌｄとは、船体２の抵抗中心ＲＣより前方を通る。第１Ｐ機３ａが発生させる推進力の作用線Ｌａと、第１Ｓ機３ｃが発生させる推進力の作用線Ｌｃとは、船体２の抵抗中心ＲＣより後方を通る。従って、第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１は、船体２の抵抗中心ＲＣ（resistance center）より後方に位置する。また、第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２は、船体２の抵抗中心ＲＣより前方に位置する。抵抗中心ＲＣとは、プロペラのスラスト力を打ち消して船体２を真横に移動させるための推進力の合力の作用位置である。第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１および第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２は、船体２の中心線Ｃ１上に位置する。第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において右方に作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において右方に作用する。また、第１合力Ｆ１が船体２を回転させる力のモーメントと、第２合力Ｆ２が船体２を回転させる力のモーメントとが打ち消し合うように、推進機３ａ−３ｄの推進力と舵角とが設定される。

上記のように推進機３ａ−３ｄが制御されることにより、船体２が右方に平行移動する。なお、方向操作装置８の操作指示が左方向である場合に、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を後方とし、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を前方とする。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容は、方向操作装置８の操作指示が右方向であるときと同様である。これにより、船体２が左方に平行移動する。

図５は、本実施形態の第２の移動制御による船体２の動作を示す模式図である。方向操作装置８からの操作指示が右斜め前方である場合に、制御部７１は、第１合力Ｆ１が船体２を回転させる力のモーメントと、第２合力Ｆ２が船体２を回転させる力のモーメントとが打ち消し合い、船体２が右斜め前方に平行移動するように、推進機３ａ−３ｄの推進方向と推進力と舵角とを制御する。

具体的には、図５に示すように、制御部７１は、第１Ｓ機３ｃの推進力を第１Ｐ機３ａの推進力よりも小さくし、第２Ｓ機３ｄの推進力を第２Ｐ機３ｂの推進力よりも小さくする。第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において右斜め前方へ作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において右斜め前方へ作用する。また、抵抗中心ＲＣが、第１合力Ｆ１と第２合力Ｆ２との合力の作用線上に位置するように、推進機３ａ−３ｄの推進力と舵角とが設定される。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容については、方向操作装置８の操作指示が右方向であるときの第１の移動制御と同様である。

上記のように推進機３ａ−３ｄが制御されることにより、船体２が右斜め前方に平行移動する。なお、方向操作装置８の操作指示が左斜め後方である場合に、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を後方とし、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を前方とする。第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において左斜め後方へ作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において左斜め後方へ作用する。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容は、方向操作装置８の操作指示が右斜め前方であるときと同様である。これにより、船体２が左斜め後方に平行移動する。

方向操作装置８の操作指示が右斜め後方である場合に、制御部７１は、第１Ｐ機３ａの推進力を第１Ｓ機３ｃの推進力よりも小さくし、第２Ｐ機３ｂの推進力を第２Ｓ機３ｄの推進力よりも小さくする。第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において右斜め後方へ作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において右斜め後方へ作用する。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容は、方向操作装置８の操作指示が右斜め前方であるときと同様である。これにより、船体２が右斜め後方に平行移動する。

方向操作装置８の操作指示が左斜め前方である場合に、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を後方とし、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を前方とする。また、制御部７１は、第１Ｐ機３ａの推進力を第１Ｓ機３ｃの推進力よりも小さくし、第２Ｐ機３ｂの推進力を第２Ｓ機３ｄの推進力よりも小さくする。第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において左斜め前方へ作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において左斜め前方へ作用する。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容は、方向操作装置８の操作指示が右斜め前方向であるときと同様である。これにより、船体２が左斜め前方に平行移動する。

図６は、本実施形態の第３の移動制御による船体２の動作を示す模式図である。方向操作装置８からの操作指示が右回転である場合に、制御部７１は、第１合力Ｆ１が船体２を回転させる力のモーメントと、第２合力Ｆ２が船体２を回転させる力のモーメントとが、船体２を右回転させるように、推進機３ａ−３ｄの推進方向と推進力と舵角とを制御する。

具体的には、図６に示すように、制御部７１は、第２Ｐ機３ｂと第２Ｓ機３ｄとをトーイン方向に転舵し、第１Ｐ機３ａと第１Ｓ機３ｃとをトーイン方向に転舵する。また、制御部７１は、第１Ｓ機３ｃと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を前方とし、第１Ｐ機３ａと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を後方とする。このとき、第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２は、船体２の抵抗中心ＲＣより前方かつ船体２の中心線Ｃ１上に位置する。第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１は、船体２の抵抗中心ＲＣより後方かつ船体２の中心線Ｃ１上に位置する。第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において左方に作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において右方に作用する。従って、第１合力Ｆ１と第２合力Ｆ２とは共に船体２を右回転させる方向に作用する。

上記のように推進機３ａ−３ｄが制御されることにより、船体２が右回転する。なお、方向操作装置８の操作指示が左回転である場合に、制御部７１は、第１Ｓ機３ｃと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を後方とし、第１Ｐ機３ａと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を前方とする。第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において右方に作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において左方に作用する。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容は、方向操作装置８の操作指示が右回転であるときと同様である。これにより、船体２が左回転する。

図７は、本実施形態の第４の移動制御による船体２の動作を示す模式図である。方向操作装置８からの操作指示が右方且つ右回転である場合には、制御部７１は、船体２が右回転しながら右方向に平行移動するように、推進機３ａ−３ｄの推進方向と推進力と舵角とを制御する。

具体的には、図７に示すように、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第１Ｓ機３ｃとをトーイン方向に転舵し、第２Ｐ機３ｂと第２Ｓ機３ｄとをトーイン方向に転舵する。制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を前方とし、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を後方とする。また、制御部７１は、第１Ｐ機３ａの推進力を第２Ｐ機３ｂの推進力よりも小さくし、第１Ｓ機３ｃの推進力を第２Ｓ機３ｄの推進力よりも小さくする。このとき、第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１は、船体２の抵抗中心ＲＣより後方に位置し、第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２は、船体２の抵抗中心ＲＣより前方に位置する。第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１および第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２は、船体２の前後方向に延びる中心線Ｃ１上に位置する。

第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において右方に作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において右方に作用する。また、第２合力Ｆ２が船体２を回転させる力のモーメントは、第１合力Ｆ１が船体２を回転させる力のモーメントよりも大きい。また、船体２の回転の開始後には、船体２の右方への平行移動が維持されるように、船体２の回転に応じて推進機３ａ−３ｄの舵角が変更される。

上記のように推進機３ａ−３ｄが制御されることにより、船体２が右回転しながら右方に平行移動する。なお、方向操作装置８の操作指示が左方向且つ左回転である場合に、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を後方とし、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を前方とする。第１合力Ｆ１は、その作用点Ｐ１において左方に作用する。第２合力Ｆ２は、その作用点Ｐ２において左方に作用する。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容は、方向操作装置８の操作指示が右方向且つ右回転であるときと同様である。これにより、船体２が左回転しながら左方に平行移動する。

図８は、第１の変形例に係る移動制御による船体２の動作を示す模式図である。方向操作装置８からの操作指示が右方向である場合に、制御部７１は、第３合力Ｆ３の作用点Ｐ３と、第４合力Ｆ４の作用点Ｐ４とが、仮想線Ｌ１上に位置するように、推進機３ａ−３ｄの推進方向と推進力と舵角とを制御する。第３合力Ｆ３は、第１Ｐ機３ａと第２Ｓ機３ｄとが発生させる推進力の合力である。第４合力Ｆ４は、第１Ｓ機３ｃと第２Ｐ機３ｂとが発生させる推進力の合力である。仮想線Ｌ１は、船体２の抵抗中心ＲＣを通り船体２の左右方向に延びる線である。

具体的には、制御部７１は、第２Ｐ機３ｂと第２Ｓ機３ｄとをトーイン方向に転舵し、第１Ｐ機３ａと第１Ｓ機３ｃとをトーイン方向に転舵する。また、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を前方とし、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を後方とする。第３合力Ｆ３は、その作用点Ｐ３において右方に作用する。第４合力Ｆ４は、その作用点Ｐ４において右方に作用する。なお、図示を省略するが、この場合も第１の移動制御と同様に、第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１は、第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２よりも後方に位置する。

上記のように推進機３ａ−３ｄが制御されることにより、船体２が右方に平行移動する。なお、方向操作装置８の操作指示が左方向である場合に、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとの推進方向を後方とし、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を前方とする。第３合力Ｆ３は、その作用点Ｐ３において左方に作用する。第４合力Ｆ４は、その作用点Ｐ４において左方に作用する。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容は、方向操作装置８の操作指示が右方向であるときと同様である。これにより、船体２が左方に平行移動する。

図９は、第２の変形例に係る移動制御による船体２の動作を示す模式図である。方向操作装置８からの操作指示が右方向である場合に、制御部７１は、第２Ｐ機３ｂと第２Ｓ機３ｄとをトーイン方向に転舵し、第１Ｐ機３ａと第１Ｓ機３ｃとをトーアウト方向に転舵する。また、制御部７１は、第２Ｐ機３ｂと第１Ｓ機３ｃとの推進方向を前方とし、第１Ｐ機３ａと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を後方とする。このとき、第５合力Ｆ５の作用点Ｐ５と、第６合力Ｆ６の作用点Ｐ６とは、仮想線Ｌ１上に位置する。第５合力Ｆ５は、第１Ｐ機３ａと第２Ｐ機３ｂとが発生させる推進力の合力である。第６合力Ｆ６は、第１Ｓ機３ｃと第２Ｓ機３ｄとが発生させる推進力の合力である。第５合力Ｆ５は、その作用点Ｐ５において右方に作用する。第６合力Ｆ６は、その作用点Ｐ６において右方に作用する。なお、図示を省略するが、この場合も第１の移動制御と同様に、第１合力Ｆ１の作用点Ｐ１は、第２合力Ｆ２の作用点Ｐ２よりも後方に位置する。

上記のように推進機３ａ−３ｄが制御されることにより、船体２が右方に平行移動する。なお、方向操作装置８の操作指示が左方向である場合に、制御部７１は、第１Ｐ機３ａと第２Ｓ機３ｄとの推進方向を前方とし、第２Ｐ機３ｂと第１Ｓ機３ｃとの推進方向を後方とする。第５合力Ｆ５は、その作用点Ｐ５において左方に作用する。第６合力Ｆ６は、その作用点Ｐ６において左方に作用する。推進機３ａ−３ｄの他の制御内容は、方向操作装置８の操作指示が右方向であるときと同様である。これにより、船体２が左方に平行移動する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

船舶推進機の数は、４機に限らず、５機以上であってもよい。船舶推進機は、船外機に限らず、船内外機などの他の種類の推進機であってもよい。

上記の実施形態では、コントローラ７は他の装置から独立して配置されているが、他の装置に搭載されてもよい。例えば、コントローラ７は、操舵装置５に搭載されてもよい。

方向操作装置８は、ジョイスティックに限らず、少なくとも前後左右の４方向への操作指示が可能な装置であればよい。例えば、方向操作装置８は、トラックボールであってもよい。或いは、方向操作装置８は、タッチパネル式のディスプレイ装置であってもよい。

上記の実施形態では、第１〜第４操舵アクチュエータ３３ａ−３３ｄとして油圧シリンダが例示されているが、他のアクチュエータでもよい。例えば、第１〜第４操舵アクチュエータ３３ａ−３３ｄは電動モータからなるアクチュエータでもよい。また、第１〜第４シフトアクチュエータ３２ａ−３２ｄは、電動シリンダに限らず他のアクチュエータであってもよい。例えば、第１〜第４シフトアクチュエータ３２ａ−３２ｄは、油圧シリンダ或いは電動モータからなるアクチュエータであってもよい。

本発明によれば、少なくとも４機の推進機を搭載した船舶において、方向操作装置による操作指示に基づいて効果的に船舶を横移動させることができる船舶推進システム及び船舶推進機の制御方法を提供することができる。

３ａ 第１Ｐ機（第１左舷推進機）
３ｂ 第２Ｐ機（第２左舷推進機）
３ｃ 第１Ｓ機（第１右舷推進機）
３ｄ 第２Ｓ機（第２右舷推進機）
８ 方向操作装置
７１ 制御部

Claims (13)

1. 船体の前後方向に延びる中心線よりも左方に配置される第１左舷推進機と、前記第１左舷推進機よりも左方に配置される第２左舷推進機と、前記中心線よりも右方に配置される第１右舷推進機と、前記第１右舷推進機よりも右方に配置される第２右舷推進機と、含み、互いに独立して前後進の切り替えが可能であり、且つ、互いに独立して転舵可能な複数の船舶推進機と、
   少なくとも前後左右の各方向への操作指示が可能な操作部と、
   前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記第１左舷推進機と前記第１右舷推進機とが発生させる推進力の合力である第１合力の作用点が、前記第２左舷推進機と前記第２右舷推進機とが発生させる推進力の合力である第２合力の作用点より後方に位置するように複数の前記船舶推進機の前後進の推進方向と推進力と舵角とを個別に制御する制御部と、
   を備える船舶推進システム。
2. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記制御部は、前記第１合力が前記船体を回転させる力のモーメントと、前記第２合力が前記船体を回転させる力のモーメントとが打ち消し合い、前記船体が左右方向に平行移動するよう複数の前記推進機が発生させる推進力の推進方向と推進力と舵角とを制御する、
   請求項１に記載の船舶推進システム。
3. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記第２左舷推進機が発生させる推進力の作用線と、前記第２右舷推進機が発生させる推進力の作用線とは、前記船体の抵抗中心より前方を通る、
   請求項１に記載の船舶推進システム。
4. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記第１合力の作用点は、前記船体の抵抗中心より後方に位置し、前記第２合力の作用点は、前記船体の抵抗中心より前方に位置する、
   請求項１に記載の船舶推進システム。
5. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記第１合力の作用点および前記第２合力の作用点は、前記中心線上に位置する、
   請求項１に記載の船舶推進システム。
6. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記制御部は、前記第２左舷推進機と前記第２右舷推進機とをトーイン方向に転舵し、前記第１左舷推進機と前記第１右舷推進機とをトーイン方向に転舵し、前記第１左舷推進機と前記第２左舷推進機との推進方向を前後の一方とし、前記第１右舷推進機と前記第２右舷推進機との推進方向を前後の他方とする、
   請求項１に記載の船舶推進システム。
7. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記第１左舷推進機と前記第２右舷推進機とが発生させる推進力の作用点と、前記第１右舷推進機と前記第２左舷推進機とが発生させる推進力の作用点とは、前記船体の抵抗中心を通り前記船体の左右方向に延びる線上に位置する、
   請求項６に記載の船舶推進システム。
8. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記第１合力の作用点は、前記船体の抵抗中心より後方に位置し、前記第２合力の作用点は、前記船体の抵抗中心より前方に位置する、
   請求項６に記載の船舶推進システム。
9. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記制御部は、前記第２左舷推進機と前記第２右舷推進機とをトーイン方向に転舵し、前記第１左舷推進機と前記第１右舷推進機とをトーアウト方向に転舵し、前記第２左舷推進機と前記第１右舷推進機との推進方向を前後の一方とし、前記第１左舷推進機と前記第２右舷推進機との推進方向を前後の他方とする、
   請求項１に記載の船舶推進システム。
10. 前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記第１左舷推進機と前記第２左舷推進機とが発生させる推進力の作用点と、前記第１右舷推進機と前記第２右舷推進機とが発生させる推進力の作用点とは、前記船体の抵抗中心を通り前記船体の左右方向に延びる線上に位置する、
    請求項９に記載の船舶推進システム。
11. 前記操作部からの操作指示が前後方向を含むときに、前記第２合力の作用点は前記船体の抵抗中心より前方かつ前記中心線上に位置し、前記第１合力の作用点は前記船体の抵抗中心より後方かつ前記中心線上に位置する、
    請求項１に記載の船舶推進システム。
12. 前記操作部は回転の操作指示も可能であり、
    前記操作部からの操作指示が回転を含むときに、前記第２合力の作用点は、前記船体の抵抗中心より前方かつ前記中心線上に位置し、前記第１合力の作用点は、前記船体の抵抗中心より後方かつ前記中心線上に位置する、
    請求項１に記載の船舶推進システム。
13. 船体の前後方向に延びる中心線よりも左方に配置される第１左舷推進機と、前記第１左舷推進機よりも左方に配置される第２左舷推進機と、前記中心線よりも右方に配置される第１右舷推進機と、前記第１右舷推進機よりも右方に配置される第２右舷推進機と、含み、互いに独立して前後進の切り替えが可能であり、且つ、互いに独立して転舵可能な複数の船舶推進機を制御するための制御方法であって、
    少なくとも前後左右の各方向への操作指示が可能な操作部からの操作指示を受信するステップと、
    前記操作部から左右方向への操作指示がなされたときに、前記第１左舷推進機と前記第１右舷推進機とが発生させる推進力の合力である第１合力の作用点が、前記第２左舷推進機と前記第２右舷推進機とが発生させる推進力の合力である第２合力の作用点より後方に位置するように、複数の前記船舶推進機の前後進の推進方向と推進力と舵角とを個別に制御するステップと、
    を備える船舶推進機の制御方法。

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