JP2021091307A - Automatic navigation single-screw twin-rudder vessel provided with emergency control function - Google Patents

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Abstract

To provide an automatic navigation single-screw twin-rudder vessel provided with an emergency control function capable of escaping from an abnormal navigation state by giving a command from an original navigator of a vessel including the function of automatic navigation when the vessel becomes an abnormal navigation state.SOLUTION: An automatic navigation single-screw twin-rudder vessel includes an automatic controller 201 for controlling the direction of hull motion by a combination of two pieces of high lift rudders 102 and 103 and an emergency controller 203 for controlling the direction of the hull motion by combining rudder angles of the two pieces of high lift rudders 102 and 103 independently from the automatic controller 201. The automatic controller 201 includes a navigation command receiving unit 265 for receiving a navigation command by radio communication and an automatic navigation steering unit 253 for carrying out steering by automatic navigation on receiving the steering command, and the emergency controller 203 includes an emergency command receiving unit 301 for receiving an emergency command by radio communication, an emergency power source shutting off unit 302 for stopping power supply to the automatic controller 201 on receiving the emergency command, and an emergency steering unit 303 for carrying out hovering steering having the hull remain in place on receiving the emergency command.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船に関し、操船制御機能を他者に支配されることを防止する技術に係るものである。 The present invention relates to an automatic navigation single-screw two-rudder ship having an emergency control function, and relates to a technique for preventing the maneuvering control function from being controlled by another person.

従来、船舶の操縦装置としては、例えば特許文献1に記載するものがある。これは、一基の推進プロペラの後方に一対の舵を推進プロペラ軸心に対して対称の位置に設けた二枚舵システム、あるいは、二基の推進プロペラの後方にそれぞれ一枚の舵を設けた二枚舵システムを有する船舶の自動制御装置である。 Conventionally, as a ship control device, for example, there is one described in Patent Document 1. This is a two-rudder system in which a pair of rudders are provided behind one propulsion propeller at positions symmetrical to the axis of the propulsion propeller, or one rudder is provided behind each of the two propulsion propellers. It is an automatic control device for ships with a double rudder system.

この自動制御装置は、操舵命令系統がオートパイロット装置とジョイスティック・パネルとから構成され、オートパイロット装置は針路設定装置とジャイロコンパスとからなり、ジョイスティック・パネルはジョイスティックレバーと舵角設定装置と緊急停止押釦とからなり、制御装置系統が自動演算装置とジョイスティック・ユニットと舵角設定器と緊急停止制御ユニットとから構成される。 In this automatic control device, the steering command system consists of an autopilot device and a joystick panel, the autopilot device consists of a course setting device and a gyro compass, and the joystick panel consists of a joystick lever, a steering angle setting device and an emergency stop. It consists of a push button, and the control system consists of an automatic calculation device, a joystick unit, a rudder angle setting device, and an emergency stop control unit.

また、近年では無人で自律的に自動航行する機能を備えた船舶の研究開発が行われている。 In recent years, research and development of ships equipped with an unmanned and autonomous automatic navigation function have been carried out.

特許第5213729Patent No. 5213729

しかし、船舶が無人で自律的に自動航行する場合には、船舶に自動制御操船のためのプログラムを搭載した自動制御装置を設ける必要がある。船舶が自動航行を行う場合に、航行に必要な目的地、航路、天候情報等々は無線通信を介して外部から得ることになる。この場合に、無線通信を介して外部の他者が自動制御装置に侵入する可能性がセキュリティの問題として存在する。ここで、外部の他者とは、日本産業規格 JIS X 0001−1994 においては、「高度な技術をもった計算機のマニア。」(01.07.03) と「高度の技術をもった計算機のマニアであって、知識と手段を駆使して、保護された資源に権限をもたずにアクセスする人。」(01.07.04)であり、いわゆるハッカーと呼称される人である。 However, when a ship is unmanned and autonomously navigates automatically, it is necessary to provide the ship with an automatic control device equipped with a program for automatic control and maneuvering. When a ship performs automatic navigation, destinations, routes, weather information, etc. necessary for navigation are obtained from the outside via wireless communication. In this case, there is a possibility that an outside person invades the automatic control device via wireless communication as a security problem. Here, the outsiders are, in the Japanese Industrial Standards JIS X 0001-1994, "a maniac of a computer with advanced technology" (01.07.03) and "a computer with advanced technology". A maniac who uses his knowledge and means to access protected resources without authority. ”(01.07.04), a so-called hacker.

ハッキングによって船舶が本来航行すべき航路から逸脱したり、船速が異常に速まったりして異常操船状態となったときに、あるいは操船装置の誤作動により異常操船状態となったときに、自動制御装置の異常操船状態を解除して船舶を待機状態に維持することが求められる。 Automatic control when a ship deviates from the original navigation route due to hacking, when the ship speed becomes abnormally high and the ship becomes abnormally maneuvered, or when the ship maneuvering device malfunctions and the ship becomes abnormally maneuvered. It is required to release the abnormal maneuvering state of the device and keep the ship in the standby state.

本発明は上記の課題を解決するものであり、自動航行を行う機能を有する船舶が異常操船状態となったときに、船舶の本来の操船者から指令を与えることで異常操船状態から脱することができる緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and when a ship having a function of performing automatic navigation is in an abnormal maneuvering state, it escapes from the abnormal maneuvering state by giving a command from the original maneuverer of the ship. It is an object of the present invention to provide an automatic navigation single-screw two-rudder vessel equipped with an emergency control function capable of enabling the vessel.

上記した課題を解決するために、本発明の緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船は、船尾に配置した一基の推進プロペラと、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵と、各高揚力舵をそれぞれ駆動する一対のロータリーベーン舵取機と、2枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する自動制御装置と、自動制御装置から独立して2枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する緊急制御装置を備え、自動制御装置は、無線通信により操船指令を受け取る操船指令受信部と、操船指令を受けて自動航行の操船を行う自動航行操船部を有し、緊急制御装置は、無線通信により緊急指令を受け取る緊急指令受信部と、緊急指令を受けて自動制御装置への給電を停止する緊急電源遮断部と、緊急指令を受けて船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う緊急操船部を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the automatic navigation single-axis two-rudder equipped with the emergency control function of the present invention has one propulsion propeller arranged at the stern and a pair of left and right high-lift rudders arranged behind the propulsion propeller. A pair of rotary vane rudders that drive each high-lift rudder, an automatic control device that controls the direction of hull movement by combining the rudders of two high-lift rudders, and an independent control device. It is equipped with an emergency control device that controls the direction of hull movement by combining the rudder angles of two high-lift rudders. It has an automatic navigation and maneuvering unit that operates the ship, and the emergency control device includes an emergency command receiving unit that receives an emergency command by wireless communication, an emergency power cutoff unit that receives an emergency command and stops power supply to the automatic control device. It is characterized by having an emergency ship maneuvering unit that performs hovering maneuvering to keep the hull in place in response to an emergency command.

本発明の緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船において、緊急操船部は、ホバリング操船に先立って船舶の緊急停止操船を行うことを特徴とする。 In the automatic navigation single-screw two-rudder ship provided with the emergency control function of the present invention, the emergency ship maneuvering unit is characterized in that the ship is subjected to emergency stop maneuvering prior to hovering maneuvering.

本発明の緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船において、緊急制御装置は、現在位置情報を発信する現在位置情報発信部を有することを特徴とする。 In the automatic navigation single-screw two-rudder ship provided with the emergency control function of the present invention, the emergency control device is characterized by having a current position information transmitting unit for transmitting current position information.

上記の構成により、ハッキングによって自動制御装置が外部の他者に支配され、船舶が本来航行すべき航路から逸脱したり、船速が異常に速まったりして異常操船状態となったときに、あるいは自動制御装置の誤作動により異常操船状態となったときには、船舶の本来の操船者から無線通信により緊急制御装置に緊急指令を発令する。緊急制御装置は、緊急指令受信部が緊急指令を受け取ると、緊急電源遮断部により自動制御装置への給電を停止する。この結果、自動制御装置の異常操船状態を解除して船舶を待機状態に維持することができる。 With the above configuration, when the automatic control device is controlled by another person outside due to hacking, the ship deviates from the original navigation route, the ship speed becomes abnormally high, and the ship becomes abnormally maneuvered, or When the ship is in an abnormal maneuvering state due to a malfunction of the automatic control device, the original operator of the ship issues an emergency command to the emergency control device by wireless communication. When the emergency command receiving unit receives the emergency command, the emergency control device stops the power supply to the automatic control device by the emergency power cutoff unit. As a result, the abnormal ship maneuvering state of the automatic control device can be released and the ship can be maintained in the standby state.

次に、緊急制御装置は、緊急操船部によって船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う。この結果、船舶が本来の航路を逸脱して航行することを防止でき、船体がその場に留まることで、船舶の漂流を防止し、有人操船を行うために操船者を船舶に派遣することが容易となる。このホバリング操船に先立って船舶の緊急停止操船を行うことで、船舶が非制御状態の下で長く漂流することを防止し、船舶が待機状態で留まる海域を狭くすることができ、船舶の捜索および操船者の派遣を容易に行える。 Next, the emergency control device performs hovering maneuvering to keep the hull in place by the emergency maneuvering unit. As a result, it is possible to prevent the ship from deviating from the original route, and by keeping the hull in place, it is possible to prevent the ship from drifting and dispatch a ship operator to the ship for manned maneuvering. It will be easy. By performing an emergency stop maneuver of the ship prior to this hovering maneuver, it is possible to prevent the ship from drifting for a long time under uncontrolled conditions, narrow the sea area where the ship stays in the standby state, search for the ship and Ship operators can be easily dispatched.

また、緊急制御装置が、現在位置情報発信部により現在位置情報を発信することで、船舶の現在位置を容易に把握することができ、有人操船を行うための操船者の派遣が容易となる。 Further, the emergency control device transmits the current position information by the current position information transmitting unit, so that the current position of the ship can be easily grasped, and it becomes easy to dispatch a ship operator for manned maneuvering.

本発明の実施の形態における緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船の推力システムおよび自動制御装置を示す模式図Schematic diagram showing a thrust system and an automatic control device of an automatic navigation single-screw two-rudder ship having an emergency control function according to an embodiment of the present invention. 同実施の形態における緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船の操船スタンドを示す模式図Schematic diagram showing a maneuvering stand of an automatic navigation single-screw two-rudder vessel having an emergency control function in the same embodiment. 同実施の形態における操船スタンドの構成を示す模式図Schematic diagram showing the configuration of the ship maneuvering stand in the same embodiment 同実施の形態における緊急制御装置を示す模式図Schematic diagram showing the emergency control device in the same embodiment 同実施の形態における高揚力舵の可動範囲を示す平面図Top view showing the movable range of the high-lift rudder in the same embodiment. 同実施の形態における推進器および高揚力舵を示し、推力システム100の船尾部の構成を示す斜視図A perspective view showing a propulsion device and a high-lift rudder in the same embodiment, and showing a configuration of a stern portion of a thrust system 100. 舵の組み合せ舵角と旋回方向を示す模式図Schematic diagram showing rudder combination rudder angle and turning direction

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船の自動制御装置は、船舶の大きさに拘わらず適用可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The automatic control device for an automatic navigation single-screw two-rudder ship having an emergency control function according to the present invention can be applied regardless of the size of the ship.

本実施の形態における緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船は、図1から図7に示すように、推力システム100と推力システム100を制御する操船システム200を備えている。 As shown in FIGS. 1 to 7, the automatic navigation single-screw two-rudder ship having an emergency control function according to the present embodiment includes a thrust system 100 and a ship maneuvering system 200 that controls the thrust system 100.

推力システム100は、船体110の船尾に配置した1基1軸のプロペラからなるプロペラ推進器101と、プロペラの後方に配置した2枚の高揚力舵102、103を配したものである。 The thrust system 100 includes a propeller propeller 101 composed of a single-axis propeller arranged at the stern of the hull 110, and two high-lift rudders 102 and 103 arranged behind the propeller.

高揚力舵102、103は、プロペラの軸心方向に沿った断面形状が高揚力の断面輪郭の舵ブレードを有する舵である。高揚力の舵ブレードには種々の形状のものがあるが、本実施の形態の高揚力舵102、103の舵ブレードは以下の形状をなす。すなわち、水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部102a、103aと、前縁部102a、103aに連続して流線型に幅を増大させた後に最小幅部102b、103bに向けて徐々に幅を減少させた中間部102c、103cと、中間部102c、103cに連続して所定幅の後方端102d、103dに向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部102e、103eからなる形状を有している。 The high-lift rudders 102 and 103 are rudders having a rudder blade having a high-lift cross-sectional contour having a cross-sectional shape along the axial direction of the propeller. There are various shapes of high-lift rudder blades, but the rudder blades of the high-lift rudders 102 and 103 of the present embodiment have the following shapes. That is, in the contour of the horizontal cross section, the front edge portions 102a and 103a projecting forward in a semicircular shape and the front edge portions 102a and 103a are continuously and streamlined in width, and then directed toward the minimum width portions 102b and 103b. From the intermediate portions 102c and 103c whose widths are gradually reduced, and the fish tail trailing edges 102e and 103e whose widths are gradually increased toward the rear ends 102d and 103d having a predetermined width in succession to the intermediate portions 102c and 103c. Has a shape of

各高揚力舵102、103は、それぞれ、アウトボード(外舷側)へ105°、インボード(内舷側)へ35゜転舵可能に構成されている。そして、1基1軸の推進器(プロペラ)をプロペラ前進回転のままで、1対2枚の高揚力舵102、103をそれぞれ独立して種々の角度に作動させ、両舷の高揚力舵102、103を舵角の組合せを変えることによって、プロペラ後流を目的とする望ましい方向に分配し、それぞれの方向の推力を自在に変えることができる。従って、それぞれの方向の推力の合成推力を自在に変えることができ、プロペラ後流を制御して船尾回りの推力を360゜全方向にわたって制御することで、船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等の操船を行わせ、船の運動を自由に制御することができる。 The high-lift rudders 102 and 103 are configured to be steerable by 105 ° to the outboard (outer side) and 35 ° to the inboard (inner side), respectively. Then, while keeping the propeller forward rotation of one unit and one axis, the one-to-two high lift rudders 102 and 103 are independently operated at various angles, and the high lift rudders 102 on both sides. By changing the combination of rudder angles, the propeller wake can be distributed in a desired direction, and the thrust in each direction can be freely changed. Therefore, the combined thrust of the thrust in each direction can be freely changed, and by controlling the wake of the propeller and controlling the thrust around the stern in all directions of 360 °, the ship can move forward and backward, stop, and turn forward. It is possible to control the movement of the ship freely by manipulating the ship such as turning backward.

さらに、推力システム100は、高揚力舵102、103を駆動するロータリーベーン舵取機104、105と、ロータリーベーン舵取機104、105を制御する舵制御装置(サーボアンプ)106、107と、船体110の船首側に配置した船首スラスター108および船首スラスター108を制御するスラスター制御装置109を有している。 Further, the thrust system 100 includes a rotary vane rudder 104, 105 for driving the high lift rudders 102, 103, a rudder control device (servo amplifier) 106, 107 for controlling the rotary vane rudder 104, 105, and a hull. It has a bow thruster 108 arranged on the bow side of 110 and a thruster control device 109 that controls the bow thruster 108.

また、ロータリーベーン舵取機104、105のそれぞれには、ポンプユニット151、152と舵角発信器153、154とフィードバックユニット155、156が接続しており、フィードバックユニット155、156が舵制御装置106、107に接続している。 Further, the pump units 151 and 152, the rudder angle transmitters 153 and 154, and the feedback units 155 and 156 are connected to the rotary vane steering machines 104 and 105, respectively, and the feedback units 155 and 156 are connected to the rudder control device 106. , 107 is connected.

操船システム200は、2枚の高揚力舵102、103の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御し、無人で自律的に自動操船する場合(モード)の自動制御装置201、有人で2枚の高揚力舵102、103の舵角を組み合わせて操船する場合(モード)の有人制御装置202、自動制御装置201から独立して2枚の高揚力舵102、103の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する場合(モード)の緊急制御装置203を備え、船舶レーダ装置271および送受信アンテナ装置272が接続されている。 The ship maneuvering system 200 controls the direction of hull movement by combining the rudders of two high lift rudders 102 and 103, and is an automatic control device 201 in the case of unmanned and autonomous automatic maneuvering (mode), and two manned rudders. When maneuvering the ship by combining the rudders of the high lift rudders 102 and 103 (mode), the hull movement is performed by combining the rudders of the two high lift rudders 102 and 103 independently of the manned control device 202 and the automatic control device 201. The emergency control device 203 for controlling the direction of (mode) is provided, and the ship radar device 271 and the transmission / reception antenna device 272 are connected to each other.

自動制御装置201は、操船スタンド250に格納されており、GPSコンパスを用いたオートパイロットで操縦するものであり、送受信アンテナ装置272を介して交信する無線通信により遠隔地から目的地、航路、船速等々の航行に必要な情報を操船指令として受け取り、船舶レーダ装置271で周囲の船舶や障害物を検知しつつ自律的に自動操船する自動航行操船部253と、無線通信による操船指令を受け取る操船指令受信部265を有している。 The automatic control device 201 is housed in the ship maneuvering stand 250 and is operated by an autopilot using a GPS compass. The automatic control device 201 is operated by an autopilot using a GPS compass. The autopilot 253, which receives information necessary for navigation such as speed as a ship maneuvering command and autonomously maneuvers the ship autonomously while detecting surrounding ships and obstacles with the ship radar device 271, and the ship maneuvering that receives the ship maneuvering command by wireless communication. It has a command receiving unit 265.

有人制御装置202は、ジャイロコンパス251のジャイロ方位を表示するジャイロ方位表示部252と、ジョイスティックレバー254により操船するジョイスティック操船部255と、モード切替スイッチ260により自動制御装置201と有人制御装置202の切替を行うモード切替部261と、画面にタッチパネルを配したディスプレイ装置262と、ディスプレイ装置262に映す画像を制御する画像制御部263を有している。 The manned control device 202 switches between the automatic control device 201 and the manned control device 202 by the gyro direction display unit 252 that displays the gyro direction of the gyro compass 251 and the joystick maneuvering unit 255 that is operated by the joystick lever 254, and the mode changeover switch 260. It has a mode switching unit 261 for performing the above, a display device 262 having a touch panel on the screen, and an image control unit 263 for controlling an image displayed on the display device 262.

画像制御部263は、ジャイロ方位を映すジャイロ方位表示画像267と、ジャイロ方位表示部252をモニター画面上でタッチ操作するための方位表示部操作画像268と、自動航行操船部253をモニター画面上でタッチ操作するためのオート操船操作画像269を選択的に表示し、あるいは同時に表示する。 The image control unit 263 displays a gyro orientation display image 267 that reflects the gyro orientation, an orientation display unit operation image 268 for touch-operating the gyro orientation display unit 252 on the monitor screen, and an automatic navigation ship maneuvering unit 253 on the monitor screen. The automatic ship maneuvering operation image 269 for touch operation is selectively displayed or simultaneously displayed.

ジョイスティック操作部255は、ジョイスティックレバー254がX−Y方向の何れの方向へも操作可能に構成されており、ジョイスティックレバー254の傾倒方向で船体の指令運動方向を制御し、傾倒方向における傾倒角度で船首尾方向指令速度および船体横方向指令速度を制御するものである。 The joystick operation unit 255 is configured so that the joystick lever 254 can be operated in any direction of the XY directions, controls the command movement direction of the hull in the tilt direction of the joystick lever 254, and determines the tilt angle in the tilt direction. It controls the command speed in the stern direction and the command speed in the lateral direction of the hull.

ジョイスティック操船部255は、両舷の高揚力舵102、103の舵角をそれぞれジョイスティックレバー254の傾倒方向に応じて設定した舵角に制御し、かつ両舷の高揚力舵102、103の舵角を組合せることで、プロペラ後流の推力を目的方向に向けて変向し、双方のロータリーベーン舵取機104、105により両舷の高揚力舵102、103のそれぞれの舵角を外舷側へ105°、内舷側へ35°の範囲で制御する。詳細は後述する。 The joystick maneuvering unit 255 controls the rudders of the high lift rudders 102 and 103 on both sides to the rudders set according to the tilting direction of the joystick lever 254, respectively, and the rudders of the high lift rudders 102 and 103 on both sides. By combining, the thrust of the wake of the propeller is changed toward the target direction, and the steering angles of the high lift rudders 102 and 103 on both sides are turned to the outer side by the rotary vane rudders 104 and 105 on both sides. It is controlled within a range of 105 ° and 35 ° toward the inward side. Details will be described later.

自動航行操船部253は、GPSコンパス、電子海図システムにより自船の現在位置情報、誘導経路情報、停船保持位置情報に基づいて、自船を無線通信による操船指令で受けた設定針路に誘導制御するものである。 The automatic navigation maneuvering unit 253 guides and controls the own ship to the set course received by the maneuvering command by wireless communication based on the current position information, the guidance route information, and the stop holding position information of the own ship by the GPS compass and the electronic chart system. It is a thing.

緊急制御装置203は、送受信アンテナ装置272を通じて交信する無線通信により緊急指令を受け取る緊急指令受信部301と、緊急指令を受けて自動制御装置201への給電を停止する緊急電源遮断部302と、緊急指令を受けて船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う緊急操船部303と、GPSコンパス、電子海図システムにより得る自船の現在位置情報を発信する現在位置情報発信部304を有する。 The emergency control device 203 includes an emergency command receiving unit 301 that receives an emergency command by wireless communication communicated through the transmission / reception antenna device 272, an emergency power cutoff unit 302 that receives the emergency command and stops power supply to the automatic control device 201, and an emergency. It has an emergency ship maneuvering unit 303 that performs hovering maneuvering to keep the hull in place in response to a command, and a current position information transmitting unit 304 that transmits the current position information of the own ship obtained by a GPS compass and an electronic sea map system.

電源装置401が操船スタンド250の自動制御装置201に給電する電源回路402の途中には開閉スイッチ403が介装してあり、開閉スイッチ403の開閉動作を緊急制御装置203の緊急電源遮断部302が制御している。 An open / close switch 403 is interposed in the middle of the power supply circuit 402 in which the power supply device 401 supplies power to the automatic control device 201 of the ship maneuvering stand 250. I'm in control.

高揚力舵102、103の基本的な舵角の組合せ、およびジョイスティックレバー254の状態と、その呼称及びプロペラ後流線と運動方向を、図7において説明する。 The combination of the basic rudders of the high-lift rudders 102 and 103, the state of the joystick lever 254, its name, the wake line of the propeller, and the direction of motion will be described with reference to FIG.

図7中で、舵は水平断面で示してあり、その横あるいは下方に各々の舵の舵角を示している。舵角は右に取るのが正(+)、左に取るのが負(−)として表示し、これらの舵角の組み合わせに対する呼称を掲げている。プロペラ後流は、細い矢印線で、又、それによる船の推進方向を太い中抜き矢印線で画いている。 In FIG. 7, the rudders are shown in a horizontal cross section, and the rudder angle of each rudder is shown beside or below the rudder. The rudder angle is displayed as positive (+) for the right side and negative (-) for the left side, and the name for the combination of these rudder angles is given. The wake of the propeller is drawn with a thin arrow line, and the propulsion direction of the ship is drawn with a thick hollow arrow line.

ちなみに、「TURN TO PORT」(前進左旋回)は左舷舵−35°、右舷舵−35°であり、「ROTATE TO PORT」(船首左回頭)は左舷舵−70°、右舷舵−35°であり、「STERN TO PORT」(船尾左旋回)は左舷舵−105°、右舷舵+45°から+75°であり、「ASTERN TO PORT」(後進左旋回)は左舷舵−105°、右舷舵+75°から+105°であり、「AHEAD」(前進)は左舷舵0°、右舷舵0°であり、「HOVERING」(その場停止)は左舷舵−75°、右舷舵+75°であり、「ASTERN」(後進)は左舷舵−105°、右舷舵+105°であり、「TURN TO STARD」(前進右旋回)は左舷舵+35°、右舷舵+35°であり、「ROTATE TO STARD」(船首右回頭)は左舷舵+35°、右舷舵+70°であり、「STERN TO STARD」(船尾右旋回)は左舷舵−45°から−75°、右舷舵+105°であり、「ASTERN TO STARD」(後進右旋回)は左舷舵−75°から−105°、右舷舵+105°である。 By the way, "TURN TO PORT" (forward left turn) is port-35 ° and starboard-35 °, and "ROTATE TO PORT" (front of the bow) is port-70 ° and starboard-35 °. Yes, "STERN TO PORT" (stern left turn) is port-105 °, starboard + 45 ° to + 75 °, and "ASTERN TO PORT" (backward left turn) is port-105 °, starboard + 75 °. From + 105 °, "AHEAD" (forward) is port 0 °, starboard 0 °, "HOVERING" (stop on the spot) is port-75 °, starboard + 75 °, "ASTERN" (Backward) is port-105 °, starboard + 105 °, "TURN TO STARD" (forward right turn) is port + 35 °, starboard + 35 °, and "ROTATE TO STARD" (turning right on the nose). ) Is port + 35 °, starboard + 70 °, and "STERN TO STARD" (turning to the right at the stern) is port -45 ° to -75 °, starboard + 105 °, and "ASTERN TO STARD" (backward). (Right turn) is from -75 ° to -105 ° on the port side and + 105 ° on the starboard side.

以下、上記構成における作用を説明する。
1.有人制御装置202による操縦モード
モード切替スイッチ260を操作して有人制御装置202のジョイスティックによる操縦モードを選択する。ジョイスティック操船部255は、ジョイスティックレバー254によって船体の指令運動方向、船首尾方向指令推力、船体横方向指令推力を指令する。
The operation in the above configuration will be described below.
1. 1. Maneuvering mode by manned control device 202 The mode changeover switch 260 is operated to select the maneuvering mode by the joystick of manned control device 202. The joystick maneuvering unit 255 commands the command movement direction of the hull, the command thrust in the stern direction, and the command thrust in the lateral direction of the hull by using the joystick lever 254.

この操船においては、プロペラ推進器101をプロペラ前進回転のままで、それぞれの高揚力舵、103をそれぞれ独立に種々の角度に作動させてプロペラ後流を制御し、船尾回りの推力を360゜全方向にわたって制御する。この制御によって船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等を行わせることにより操船における機動性を向上させることができる。 In this maneuvering, the propeller propeller 101 is kept rotating forward, and the high-lift rudders and 103 are independently operated at various angles to control the wake of the propeller, and the thrust around the stern is all 360 °. Control over direction. By this control, the maneuverability in maneuvering can be improved by causing the ship to move forward and backward, stop, turn forward, turn backward, and the like.

すなわち、両舷の舵の舵角の組合せを変えることによって、プロペラ後流を目的とする望ましい方向に向けてその方向に推力を変えることができる。ここに挙げた舵角の組み合わせは一例であり、目的とする推進方向及び推力を得るように、舵角の組み合わせを任意に変えることができる。 That is, by changing the combination of the rudder angles of the rudders on both sides, the thrust can be changed in the desired direction toward the wake of the propeller. The combination of steering angles listed here is an example, and the combination of steering angles can be arbitrarily changed so as to obtain the desired propulsion direction and thrust.

このように、操船においては推進器推力の反転(プロペラ逆転)が不要であり、主機関は常に前進回転のままであらゆる操船制御が行え、主機関の回転数を加減せずとも、両舵の舵角を加減して、そのときのプロペラ回転数に対応した前進最大速度から後進最大速度まで無段階にきめ細かく船速を制御することができる。
2.自動制御装置201による操縦モード
モード切替スイッチ260を操作して自動制御装置201による操縦モードを選択する。
In this way, it is not necessary to reverse the thrust of the propeller (propeller reverse rotation) in maneuvering the ship, and the main engine can always control the ship maneuvering while keeping the forward rotation, and both rudders can be operated without adjusting the rotation speed of the main engine. By adjusting the rudder angle, the ship speed can be finely controlled steplessly from the maximum forward speed corresponding to the propeller rotation speed at that time to the maximum reverse speed.
2. Control mode by the automatic control device 201 Operate the mode changeover switch 260 to select the control mode by the automatic control device 201.

自動制御装置201は、無人で自律的に自動操船する。すなわち、自動制御装置201は、無線通信により遠隔地から目的地、航路、船速等の航行に必要な情報を操船指令として操船指令受信部265で受け取り、受け取った指令に基づいてGPSコンパスを用いたオートパイロットで操縦し、GPSコンパス、電子海図システムにより自船の現在位置情報、誘導経路情報、停船保持位置情報に基づいて、自船を無線通信による操船指令で受けた設定針路に誘導制御する。 The automatic control device 201 is unmanned and autonomously automatically maneuvers the ship. That is, the automatic control device 201 receives information necessary for navigation such as a destination, a route, and a ship speed from a remote location by wireless communication at the ship maneuvering command receiving unit 265 as a ship maneuvering command, and uses a GPS compass based on the received command. Maneuver with the autopilot that was there, and guide and control the own ship to the set course received by the maneuvering command by wireless communication based on the current position information, guidance route information, and stop holding position information of the own ship by GPS compass and electronic chart system. ..

この自動制御装置201による操船においても、有人制御装置202による操船と同様に、船体の指令運動方向、船首尾方向指令推力、船体横方向指令推力を指令する。 In the maneuvering by the automatic control device 201, the command movement direction of the hull, the command thrust in the stern direction, and the command thrust in the lateral direction of the hull are commanded in the same manner as in the maneuvering by the manned control device 202.

すなわち、プロペラ推進器101をプロペラ前進回転のままで、それぞれの高揚力舵102、103をそれぞれ独立に種々の角度に作動させてプロペラ後流を制御し、船尾回りの推力を360゜全方向にわたって制御する。この制御によって船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等を行わせる。
3.緊急制御装置203による操縦モード
ハッキングによって自動制御装置201が外部の他者に支配され、船舶が本来航行すべき航路から逸脱したり、船速が異常に速まったりして異常操船状態となったときに、あるいは自動制御装置201の誤作動により異常操船状態となったときには、船舶の本来の操船者から無線通信により緊急制御装置203に緊急指令を発令する。
That is, while the propeller propeller 101 is still rotating forward, the high-lift rudders 102 and 103 are independently operated at various angles to control the wake of the propeller, and the thrust around the stern is 360 ° in all directions. Control. This control causes the ship to move forward and backward, stop, turn forward, turn backward, and so on.
3. 3. Maneuvering mode by the emergency control device 203 When the automatic control device 201 is controlled by another person outside due to hacking, and the ship deviates from the original navigation route or the ship speed becomes abnormally high, resulting in an abnormal ship maneuvering state. Or, when the ship is in an abnormal maneuvering state due to a malfunction of the automatic control device 201, an emergency command is issued to the emergency control device 203 by wireless communication from the original maneuverer of the ship.

緊急制御装置203は、緊急指令受信部301が緊急指令を受け取ると、緊急電源遮断部302により開閉スイッチ403を開放して自動制御装置201への給電を停止する。 When the emergency command receiving unit 301 receives the emergency command, the emergency control device 203 opens the open / close switch 403 by the emergency power cutoff unit 302 to stop the power supply to the automatic control device 201.

この結果、自動制御装置201の異常操船状態を解除して船舶を待機状態に維持することができる。 As a result, the abnormal ship maneuvering state of the automatic control device 201 can be released and the ship can be maintained in the standby state.

緊急操船部303は、最初の操船として、船舶が現在如何なる操船状態にあるかに関わらず、全ての操船に優先して船舶を緊急に停船させる。このため、左舷舵の高揚力舵103を取舵方向(上から見て時計回りの方向)に、右舷舵の高揚力舵102を面舵方向(上から見て反時計回りの方向)に、それぞれハードオーバー(舵いっぱい)まで転舵させ、船に制動力を与えて停止させる。この両舵により非常に大きな制動力と後進力を発生させるので、プロペラ逆転による操船よりもはるかに短い時間、短い距離で船体を停止させることができる。 As the first maneuvering, the emergency maneuvering unit 303 urgently stops the ship in preference to all maneuvers regardless of the current maneuvering state of the ship. Therefore, the high lift rudder 103 of the port rudder is hard in the steering direction (clockwise when viewed from above), and the high lift rudder 102 of the starboard rudder is hard in the starboard direction (counterclockwise when viewed from above). Steer to over (full rudder) and apply braking force to the ship to stop it. Since these two rudders generate a very large braking force and reverse force, the hull can be stopped for a much shorter time and a shorter distance than when maneuvering by reversing the propeller.

次に、緊急操船部303は、船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う。このため、左舷舵の高揚力舵103を取舵方向(上から見て時計回りの方向)に−75°、右舷舵の高揚力舵102を面舵方向(上から見て反時計回りの方向)に+75°に転舵させて、図7に示す「HOVERING」(その場停止)を行う。 Next, the emergency ship maneuvering unit 303 performs hovering maneuvering to keep the hull in place. Therefore, the port rudder high lift rudder 103 is steered by -75 ° in the steering direction (clockwise when viewed from above), and the starboard high lift rudder 102 is directed in the starboard direction (counterclockwise when viewed from above). Steer to + 75 ° and perform "HOVERING" (stop on the spot) as shown in FIG.

このように、緊急制御装置203が、緊急操船部303によって船体をその場に留まらせるホバリング操船を行うことで、船舶が本来の航路を逸脱して航行することを防止でき、船舶の漂流を防止し、船体をその場に留まることができる。 In this way, the emergency control device 203 performs hovering maneuvering to keep the hull in place by the emergency ship maneuvering unit 303, thereby preventing the ship from deviating from the original route and preventing the ship from drifting. And the hull can stay in place.

さらに、ホバリング操船に先立って船舶の緊急停止操船を行うことで、船舶が非制御状態の下で長く漂流することを防止し、船舶が待機状態で留まる海域を狭くすることができ、船舶の捜索および操船者の派遣を容易に行える。 Furthermore, by performing emergency stop maneuvering of the ship prior to hovering maneuvering, it is possible to prevent the ship from drifting for a long time under uncontrolled conditions, narrow the sea area where the ship stays in the standby state, and search for the ship. And dispatch of ship operators can be done easily.

また、緊急制御装置203が、現在位置情報発信部304により現在位置情報を発信することで、船舶の現在位置を容易に把握することができ、有人操船を行うための操船者の派遣が容易となる。 Further, the emergency control device 203 can easily grasp the current position of the ship by transmitting the current position information by the current position information transmitting unit 304, and it is easy to dispatch a ship operator for manned maneuvering. Become.

また、緊急制御装置が、GPSコンパス、電子海図システムにより得る自船の現在位置情報を現在位置情報発信部304により発信することで、船舶の現在位置を容易に把握することができ、有人操船を行うための操船者の派遣が容易となる。 Further, the emergency control device transmits the current position information of the own ship obtained by the GPS compass and the electronic chart system by the current position information transmitting unit 304, so that the current position of the ship can be easily grasped and the manned maneuvering can be performed. It will be easier to dispatch a ship operator to do this.

100 推力システム
110 船体
101 プロペラ推進器
102、103 高揚力舵
104、105 ロータリーベーン舵取機
106、107 舵制御装置
108 船首スラスター
109 スラスター制御装置
151、152 ポンプユニット
153、154 舵角発信器
155、156 フィードバックユニット
200 操船システム
201 自動制御装置
202 有人制御装置
203 緊急制御装置
250 操船スタンド
251 ジャイロコンパス
252 ジャイロ方位表示部
253 自動航行操船部
254 ジョイスティックレバー
255 ジョイスティック操船部
260 モード切替スイッチ
261 モード切替部
262 ディスプレイ装置
263 画像制御部
271 船舶レーダ装置
272 送受信アンテナ装置
301 緊急指令受信部
302 緊急電源遮断部
303 緊急操船部
304 現在位置情報発信部
401 電源装置
402 電源回路
403 開閉スイッチ
100 Thrust system 110 Hull 101 Propeller propeller 102, 103 High lift rudder 104, 105 Rotary vane rudder 106, 107 Rudder control device 108 Nose thruster 109 Thruster control device 151, 152 Pump unit 153, 154 Rudder angle transmitter 155, 156 Feedback unit 200 Ship maneuvering system 201 Automatic control device 202 Manned control device 203 Emergency control device 250 Ship maneuvering stand 251 Gyro compass 252 Gyro direction display part 253 Automatic navigation ship maneuvering part 254 Joystick lever 255 Joystick ship maneuvering part 260 Mode changeover switch 261 Display device 263 Image control unit 271 Ship radar device 272 Transmission / reception antenna device 301 Emergency command reception unit 302 Emergency power cutoff unit 303 Emergency ship maneuvering unit 304 Current position information transmission unit 401 Power supply device 402 Power supply circuit 403 Open / close switch

Claims (3)

船尾に配置した一基の推進プロペラと、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵と、各高揚力舵をそれぞれ駆動する一対のロータリーベーン舵取機と、2枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する自動制御装置と、自動制御装置から独立して2枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する緊急制御装置を備え、
自動制御装置は、無線通信により操船指令を受け取る操船指令受信部と、操船指令を受けて自動航行の操船を行う自動航行操船部を有し、
緊急制御装置は、無線通信により緊急指令を受け取る緊急指令受信部と、緊急指令を受けて自動制御装置への給電を停止する緊急電源遮断部と、緊急指令を受けて船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う緊急操船部を有することを特徴とする緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船。
One propulsion propeller placed at the stern, a pair of left and right high-lift rudders placed behind the propulsion propeller, a pair of rotary vane rudders that drive each high-lift rudder, and two high-lift rudders. It is equipped with an automatic control device that controls the direction of hull movement by combining rudder angles and an emergency control device that controls the direction of hull movement by combining the rudder angles of two high-lift rudder independent of the automatic control device.
The automatic control device has a ship maneuvering command receiving unit that receives a ship maneuvering command by wireless communication, and an automatic navigation maneuvering unit that receives a ship maneuvering command and performs automatic navigation maneuvering.
The emergency control device has an emergency command receiving unit that receives an emergency command by wireless communication, an emergency power cutoff unit that receives an emergency command and stops power supply to the automatic control device, and an emergency command that keeps the hull in place. An automatic navigation uniaxial two-rudder vessel equipped with an emergency control function characterized by having an emergency maneuvering unit for hovering maneuvering.
緊急操船部は、ホバリング操船に先立って船舶の緊急停止操船を行うことを特徴とする請求項1に記載の緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船。 The emergency ship maneuvering unit is an automatic navigation uniaxial two-rudder ship provided with the emergency control function according to claim 1, wherein the emergency stop maneuvering of the ship is performed prior to hovering maneuvering. 緊急制御装置は、現在位置情報を発信する現在位置情報発信部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船。 The emergency control device is an automatic navigation uniaxial two-rudder ship having an emergency control function according to claim 1 or 2, wherein the emergency control device has a current position information transmitting unit that transmits current position information.
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