JP2014184845A

JP2014184845A - 操船システム及びそれを備える船舶

Info

Publication number: JP2014184845A
Application number: JP2013060790A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Hirose; 利光廣瀬; Takao Nakanishi; 貴生中西; Koichi Kanda; 効一神田; Tadahiro Hara; 直裕原; Jun Sudo; 淳須藤
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: JP5972201B2

Abstract

【課題】漁船、遊覧船など規定の航路を繰り返し航行する場合や、釣り船、曳航船など所望の操船操作を繰り返す場合などは、変針点を通過するオートパイロットの技術を用いて十分な自動制御を実現することは簡単ではない。そこで、所望の操船操作を容易に繰り返すことができる技術を提供する。
【解決手段】操船システムは、所定の記録期間におけるエンジン回転数の変化及び舵の向きに関する操船操作を記録し２０、前記記録した操船操作を再現して３０、船舶を自動航行する。前記記録された操船操作の再現に際して、さらにＧＰＳ５での位置情報及び船舶の向き６に関する情報を利用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、船舶航行の自動制御を行う操船システムに関する。

特許文献１には、予め計画した航路に沿って船舶が航行するように船舶を自動制御する自動航路保持装置が開示されている。ここでの自動航路保持装置は、ＧＰＳ装置から自船の位置、船速及び移動方向のデータを受信し、これらのデータを用いて舵取機構の舵角を制御することで、電子海図上で予め設定した変針点を通過するように制御している。

特開２００２−９０１７１号公報

漁船、遊覧船など規定の航路を繰り返し航行する場合や、釣り船、曳航船など所望の操船操作を繰り返す場合などは、変針点を通過するオートパイロットの技術を用いて十分な自動制御を実現することは簡単ではない。そこで、本発明は、所望の操船操作を容易に繰り返すことができる技術を提供する。

本発明の操船システムは、所定の記録期間におけるエンジン回転数の変化及び舵の向きに関する操船操作を記録し、前記記録した操船操作を再現して船舶を自動航行する。

前記記録された操船操作の再現に際して、さらにＧＰＳでの位置情報及び船舶の向きに関する情報を利用する。

前記自動航行の途中に、他の操船操作が行われると、当該他の操船操作が優先される。

本発明の船舶は、上記操船システムを備える。

本発明によれば、記録した操船操作を再現することで、所望の操船操作を容易に繰り返すことができる。

船舶の概略図である。船舶の自動制御構成を示すブロック図である。船舶航行の自動制御の一例を示す図である。記録された操船操作を修正可能な実施形態を示すブロック図である。船舶の自動制御構成の別形態を示すブロック図である。船舶の自動制御構成の別形態を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、船舶１は、舵取操作を行うハンドル２、及び、推進力を調整するスロットル３を操船操作具として備え、ハンドル２及びスロットル３による操船操作に基づいて、船舶１の航行を制御するコントローラ４を備える。

図２は、船舶１を制御して自動航行を実現するコントローラ４の制御ブロックを示す。
図２に示すように、コントローラ４には、ハンドル２の舵角を検出する舵角センサ１１、及び、スロットル３の位置を検出するスロットルセンサ１２が接続される。コントローラ４にこれらのセンサ１１・１２からの電気信号が入力される。

コントローラ４には、ハンドル２及びスロットル３の操作を記録する記録部２０が含まれる。記録部２０には、舵角センサ１１及びスロットルセンサ１２による検出値が時系列に沿ったデータとして記録される。
このように、記録部２０には、舵角センサ１１によって得られる舵の向きに関するデータ及びスロットルセンサ１２によって得られるエンジン回転数の変化に関するデータが船舶１の操船操作として記録される。

コントローラ４には、船舶１の位置情報及び移動速度を検出するＧＰＳ装置５と、船舶１の船首方向（船舶１の向き）を検出するヘディングセンサ６が接続される。そして、コントローラ４内において、記録部２０には、ＧＰＳ装置５からの位置情報及び移動速度に関するデータ、並びに、ヘディングセンサ６からの船首方向に関するデータが記録される。
このように、記録部２０に、舵角センサ１１によって得られる舵の向きに関するデータ及びスロットルセンサ１２によって得られるエンジン回転数に関するデータに加えて、ＧＰＳ装置５による位置情報及び移動速度に関するデータ及びヘディングセンサ６による船首方向に関するデータを記録することによって、より正確に船舶１の航行情報を記録することができる。

コントローラ４には、ハンドル２の回動操作を行うハンドルモータ１３、及び、スロットル３の回動操作を行うスロットルモータ１４が接続される。コントローラ４からこれらのモータ１３・１４に制御信号を送信することによって、船舶１の舵取操作を行いつつ、船舶１の推進力を変更する自動航行が可能である。

コントローラ４には、記録部２０に記録された操船操作を再現する再現部３０が含まれる。再現部３０は、記録部２０に記録された各種データ（エンジン回転数の変化、操舵角、位置、速度、船首の向き等）に基づいて制御信号を生成し、ハンドルモータ１３及びスロットルモータ１４に制御信号を送信する。これにより、ハンドルモータ１３及びスロットルモータ１４が駆動されて、所定のエンジン回転数及び所定の舵の向きで船舶１が自動航行される。

図２に示すように、コントローラ４には、記録部２０及び再現部３０の作動を手動で操作するための操作装置７が接続されている。操作装置７には、記録部２０の記録を開始・終了するスイッチ、再現部３０による再現操作を開始するスイッチ、記録モードを選択するスイッチ等が設けられている。パイロットがこれら各スイッチを操作することで、記録部２０及び再現部３０の作動が操作される。このように、操作装置７のスイッチ類を操作することで、複数のモードのうちから選択可能な記録期間における操船操作が記録・再現される。
また、記録部２０による操船操作の記録は、エンジン始動時から停止時まで、つまり出港時から帰港時までを一つの記録期間として予め設定することも可能である。例えば、遊覧船、巡航船等、規定の航路を繰り返し航行する場合に適している。

なお、記録部２０による操船操作の記録は、操作装置７による手動操作に依らずに、船舶１の航行の際は常に行う構成としても良い。この場合は、操船操作の再現を目的とするだけでなく、エラー発生前又は事故発生前の数分間の記録を残す等することで記録部２０をブラックボックスとして利用することも可能となる。

以上のように、コントローラ４の記録部２０には、エンジン回転数の変化及び舵の向きに関する情報が、所定の記録期間内に行われた操船操作として記録されるとともに、再現部３０において、その記録された情報に基づいて、同じ操船操作が再現されて船舶１が自動航行される。これにより、船舶１に対して所望の操船操作を繰り返すことが容易となる。また、操船操作の再現中は操船以外の作業に集中できる。さらに、パイロットが異なる場合でも、他者が記録した操船操作を再現することができ、操船スキルの高い他のパイロットの操作を習得することも可能となる。

また、コントローラ４には、船舶１の位置情報及び移動速度に関する情報、並びに、船舶１の向きに関する情報が、所定の記録期間内に行われた操船操作として記録され、それらの情報を利用して操船操作が再現される。これによれば、船舶１の詳細な航行情報を基にして、所望の操船操作を精度よく繰り返すことが可能となる。
さらには、コントローラ４による自動航行中に生じる外乱に対しても、ＧＰＳ装置５による位置情報及びヘディングセンサ６による船の向きに関する情報を利用して航路を細かく補正することが可能となり、再現精度を向上できる。

コントローラ４では、再現部３０による操船操作の再現途中（自動航行中）に、ハンドル２又はスロットル３が操作されると、その操作が優先されるように設定されている。これにより、操船操作の再現中の環境変化に柔軟に対応することが可能となる。

図３は、記録部２０によって記録される操船操作の一例を示す。図３に示す例では、記録部２０による記録期間は、船舶１の離岸から着岸の間に設定されている。
図３に示す船の航路は次の通りである。（１）出港時は低速で離岸し、舵の向きを変え、速度を上げて航行する。（２）第一の観光スポットＡ付近からスポット内にかけて超低速で航行し、緩やかに折り返して第二の観光スポットＢに向かう。（３）第二の観光スポットＢ付近では沿岸に沿って超低速で航行した後に、一定時間停船し、（４）低速運転に切り換えて帰港し、超低速で着岸する。

上記のような場合、観光スポットＡ・Ｂ付近での超低速航行や着岸時の超低速航行の際に、高度な操船テクニックが求められることがある。しかし、本実施形態における記録部２０と再現部３０を用いることで、操船スキルの高いパイロットの操船操作を記録して、他のパイロットが再現することにより、高度な操船操作を容易に繰り返すことができる。
なお、記録部２０による記録期間を適宜変更することで、高度な操船操作が必要となる箇所の操船操作を部分的に記録し、再現することも可能である。このような場合は、ＧＰＳ装置５による位置情報等を用いて、開始点と終了点を確認しながら記録部２０及び再現部３０を作動させることが好ましい。

図４は、コントローラ４に外部デバイス８が接続された実施形態を示す。
外部デバイス８は、例えばノート型パソコン、タブレットＰＣ等の携帯型パソコンであり、記録部２０に記録される操船操作に関するデータを表示可能な表示装置と、記録されたデータを修正可能な入力装置を備える。
例えば、外部デバイス８の表示装置には、記録部２０に記録された操船操作に関する情報が電子海図とともに航行記録として表示される。そして、外部デバイス８上で、入力装置を操作して当該表示された航行記録を部分的に修正することで、記録部２０に記録された操船操作を希望通りに改善して再現することが可能となる。
また、外部デバイス８にＵＳＢ端子を介して記録媒体を接続可能とすることで、当該記録媒体を介して、コントローラ４の記録部２０に記録された操船操作を他船に持ち出して再現することも可能である。なお、このような記録媒体はコントローラ４に対して直接接続可能な形態を採っても良い。

図５に示すように、ハンドル２に加えて、バウスラスタ等の船外機の駆動を制御するためのジョイスティック９を操船操作具として装備するものでも同様にコントローラ４による操船操作の記録・再現を実施可能である。

図６に示すように、船舶１が電子制御式のエンジン４０及び舵５０を備える場合は、操船システムであるコントローラ４の再現部３０からの制御信号を直接エンジン４０のエンジンコントローラ４１及び舵５０の舵コントローラ５１に送信する構成としても良い。
エンジンコントローラ４１に送信される制御信号に基づいて、エンジン４０の回転数が制御され、舵コントローラ５１に送信される制御信号に基づいて、舵５０を操作するアクチュエータの動作が制御される。
以上のように、電子制御式の船舶についても同様にコントローラ４による操船操作の記録・再現を実施可能である。

１：船舶、２：ハンドル、３：スロットル、４：コントローラ（制御装置）、１１：舵角センサ、１２：スロットルセンサ、２０：記録部、３０：再現部

Claims

所定の記録期間におけるエンジン回転数の変化及び舵の向きに関する操船操作を記録し、前記記録した操船操作を再現して船舶を自動航行することを特徴とする操船システム。
前記記録された操船操作の再現に際して、さらにＧＰＳでの位置情報及び船舶の向きに関する情報を利用する請求項１に記載の操船システム。
前記自動航行の途中に、他の操船操作が行われると、当該他の操船操作が優先される請求項１又は２に記載の操船システム。
請求項１から３の何れか一項に記載の操船システムを備える船舶。