JP2021095072A - 船体の姿勢制御システム、その制御方法及び船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】船体の船尾に姿勢制御板を備える船舶において、航走中の姿勢制御板を降下させる際、船体を推進する駆動源の燃費をより改善する船体の姿勢制御システムを提供する。【解決手段】船舶は、船体の船尾に装着され、船体の姿勢を制御するためのトリムタブと、トリムタブを駆動するトリムタブアクチュエータと、船体の推進力を発生するエンジンと、トリムタブアクチュエータを制御するコントローラと、を備え、コントローラは、スロットル開度に基づいて、トリムタブアクチュエータによって各トリムタブを降下させるタイミングを決定する。【選択図】図９

Description

本発明は、船体の姿勢制御システム、その制御方法及び船舶に関する。

従来、滑走艇は、船尾の右舷と左舷にトリムタブ等の姿勢制御板を備える（例えば、特許文献１や非特許文献１参照）。滑走艇は、姿勢制御板を上下させることにより、船体の姿勢、特にピッチ角を制御する。例えば、特許文献２に記載の技術では、エンジン回転数、速度、加速度、ステアリング角度等の情報に基づいてトリムタブを操作することにより、船体の姿勢が制御される。

ところで、滑走艇が加速していく際、船首が上昇（バウアップ）してハンプ状態となるが、ハンプ状態では抵抗が大きくなるため、加速を円滑に行えず、燃費も悪化する。そこで、ハンプ状態を解消するために、姿勢制御板を降下させて船首を下げることが行われる。従来、姿勢制御板を降下させるタイミングは、エンジンの回転数がハンプ状態となる速度の回転数まで上昇したタイミングとされる。

特開２００１−２９４１９７号公報 特開２００１−１５２８９８号公報

"Zipwake ダイナミックトリムコントロールシステム"、［online］、〔令和１年８月２０日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.kazmarine.co.jp/product/zipwake_auto_trim＞

しかしながら、姿勢制御板を降下させるには或る程度の時間を要するため、エンジンの回転数がハンプ状態となる速度の回転数まで上昇したタイミングで姿勢制御板を降下させると、ハンプ状態が思いの外、長く続いてしまうことがある。したがって、燃費について改善の余地がある。

本発明は、燃費をより改善することを目的とする。

この発明の一態様による船体の姿勢制御システムは、船体の船尾に装着され、船体の姿勢を制御するための姿勢制御板と、姿勢制御板を駆動する駆動部と、船体の推進力を発生するエンジンと、駆動部を制御する制御部と、を備え、制御部は、エンジンのスロットル開度に基づいて、駆動部によって姿勢制御板を降下させるタイミングを決定する。

この構成によれば、エンジンのスロットル開度に基づいて、姿勢制御板を降下させるタイミングが決定される。これにより、エンジンの回転数が所定の速度の回転数まで上昇するのを待つこと無く姿勢制御板の降下が開始されるため、姿勢制御板を降下させるために時間を要しても、船体が所定の速度に到達したときには、姿勢制御板を降下させておくことができる。その結果、ハンプ状態が思いの外、長く続くのを防止することができ、燃費をより改善することができる。

本発明によれば、燃費をより改善することができる。

本発明の一実施の形態に係る船体の姿勢制御システムが適用される船舶の上面図である。 船体に取り付けられたトリムタブの側面図である。 操船システムのブロック図である。 船舶の加速時における姿勢の変化を説明するための図である。 ハンプ状態の船体のピッチ角を減少させる方法を説明するための図である。 船舶の速度と燃費の関係を示すグラフである。 船舶が到達可能な速度とスロットル開度の関係を示すグラフである。 スロットル開度に対するエンジン回転数の追従の様子を説明するための図である。 本実施の形態における船舶の加速時の姿勢制御処理を示すフローチャートである。 本実施の形態における船舶の加速時の姿勢制御処理の変形例を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る船体の姿勢制御システムが適用される第１の変形例を説明するための図である。 本実施の形態に係る船体の姿勢制御システムが適用される第２の変形例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る船体の姿勢制御システムが適用される船舶の上面図である。この船舶１１は、滑走艇であり、船体１３と、船体１３に搭載される船舶推進機としての複数（例えば、２つ）の船外機１５と、複数（例えば一対）のトリムタブ２０とを備えている。船体１３の操船席付近には、中央ユニット１０、ステアリングホイール１８、スロットルレバー１２（操作子）が備えられる。

以下の説明において、前後左右上下の各方向は、船体１３の前後左右上下の各方向を意味する。例えば、図１に示すように、船体１３の前後方向に延びる中心線Ｃ１は、船舶１１の重心Ｇを通過する。前後方向は、中心線Ｃ１に沿う方向である。前方は、図１の中心線Ｃ１に沿って上側に向かう方向である。後方は、図１の中心線Ｃ１に沿って下側に向かう方向である。左右方向については、船体１３を後方から見た場合を基準とする。鉛直方向は、前後方向及び左右方向に垂直な方向である。

２つの船外機１５は、船体１３の船尾に並べて取り付けられている。２つの船外機１５を区別するときには、左舷に配置されたものを「船外機１５Ａ」、右舷に配置されたものを「船外機１５Ｂ」と呼称する。船外機１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ、取付ユニット１４（１４Ａ、１４Ｂ）を介して船体１３に取り付けられている。船外機１５Ａ、１５Ｂはそれぞれ、内燃機関であるエンジン１６（１６Ａ、１６Ｂ）を有する。船外機１５は各々、対応するエンジン１６の駆動力によって回転されるプロペラ（不図示）によって推進力を得る。

取付ユニット１４Ａ、１４Ｂは、スイベルブラケット、クランプブラケット、ステアリング軸およびチルト軸を含む（いずれも図示せず）。取付ユニット１４Ａ、１４Ｂは、さらに、パワートリム＆チルト機構（ＰＴＴ機構）２３（２３Ａ、２３Ｂ）を含む（図３）。各ＰＴＴ機構２３は、対応する船外機１５をチルト軸まわりに回動させる。これにより、船体１３に対する船外機１５の傾斜角を変化させることができるので、トリム調整をしたり、船外機１５をチルトアップ／チルトダウンさせたりすることができる。また、船外機１５は、スイベルブラケットに対して回動中心Ｃ２まわり（ステアリング軸まわり）に回動可能である。船外機１５は、ステアリングホイール１８が操作されることによって、回動中心Ｃ２を中心に左右（Ｒ１方向）に回動する。これにより、船舶１１が操舵される。

一対のトリムタブ２０は、船尾の左舷と右舷とに、揺動軸心Ｃ３まわりに揺動可能に装着される。２つのトリムタブ２０を区別するときには、左舷に配置されたものを「トリムタブ２０Ａ」、右舷に配置されたものを「トリムタブ２０Ｂ」と呼称する。

図２は、船体１３に取り付けられたトリムタブ２０Ａの側面図である。トリムタブ２０Ａ、２０Ｂの構成は共通であるので、代表してトリムタブ２０Ａの構成を説明する。トリムタブ２０Ａは、トリムタブアクチュエータ２２Ａ（駆動部）とタブ本体２１とを有する。タブ本体２１は、船体１３の後部に、揺動軸心Ｃ３まわりに揺動可能に取り付けられる。例えば、タブ本体２１の基端部が船体１３の後部に取り付けられ、タブ本体２１の自由端部が揺動軸心Ｃ３を中心に上下に（揺動方向Ｒ２に）揺動する。タブ本体２１は、船体１３の姿勢を制御する姿勢制御板の一例である。

トリムタブアクチュエータ２２Ａは、タブ本体２１及び船体１３の間において、タブ本体２１と船体１３とを接続するように配置される。トリムタブアクチュエータ２２Ａは、タブ本体２１を駆動して船体１３に対して揺動させる。なお、図２に２点鎖線で示すタブ本体２１は、自由端部が最も上がった位置（降下率０％位置）を示しており、この位置は収納位置に該当する。また、図２に実線で示すタブ本体２１は、タブ本体２１の自由端部が船底（キール）より下がった位置にある。なお、タブ本体２１の揺動可能な範囲は、図２に示した範囲に限定されない。揺動方向Ｒ２は揺動軸心Ｃ３を基準として定義される。揺動軸心Ｃ３は、中心線Ｃ１に直交し、例えば、左右方向に平行である。なお、揺動軸心Ｃ３は、回動中心Ｃ２に交差するように斜めに延びていてもよい。

図３は、操船システムのブロック図である。この操船システムは、本実施の形態の船体の姿勢制御システムを含む。船舶１１は、コントローラ３０（制御部）、スロットル開度センサ３４、操舵角センサ３５、船体速度センサ３６、船体加速度センサ３７、姿勢センサ３８、受信部３９、表示部９、設定操作部１９を備える。船舶１１はまた、エンジン回転数検出部１７（１７Ａ、１７Ｂ）、転舵用アクチュエータ２４（２４Ａ、２４Ｂ）、ＰＴＴ機構２３（２３Ａ、２３Ｂ）、トリムタブアクチュエータ２２（２２Ａ、２２Ｂ）（図２も参照）を備える。

コントローラ３０、スロットル開度センサ３４、操舵角センサ３５、船体速度センサ３６、船体加速度センサ３７、姿勢センサ３８、受信部３９、表示部９、設定操作部１９は、中央ユニット１０に含まれるか、または中央ユニット１０の付近に配置される。転舵用アクチュエータ２４Ａ、２４Ｂ、ＰＴＴ機構２３Ａ、２３Ｂはそれぞれ、船外機１５Ａ、１５Ｂに対応して設けられる。エンジン回転数検出部１７は、対応する船外機１５に設けられる。トリムタブアクチュエータ２２Ａ、２２Ｂはそれぞれ、トリムタブ２０Ａ、２０Ｂに含まれる。

コントローラ３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２およびＲＡＭ３３および不図示のタイマを含む。ＲＯＭ３２は制御プログラムを格納している。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納された制御プログラムをＲＡＭ３３に展開して実行することにより、各種の制御処理を実現する。ＲＡＭ３３は、ＣＰＵ３１が制御プログラムを実行する際のワークエリアを提供する。

センサ３４〜３９、およびエンジン回転数検出部１７による各検出結果は、コントローラ３０に供給される。スロットル開度センサ３４は、不図示のスロットルバルブの開度を検出する。なお、スロットルバルブの開度は、スロットルレバー１２の操作量に応じて変化する。操舵角センサ３５は、ステアリングホイール１８が回転された際の回転角を検出する。船体速度センサ３６、船体加速度センサ３７はそれぞれ、船舶１１（船体１３）の航行の速度、加速度を検出する。

姿勢センサ３８は、例えば、ジャイロセンサおよび磁気方位センサ等を含む。姿勢センサ３８から出力された信号に基づいて、コントローラ３０は、ロール角、ピッチ角およびヨー角を算出する。なお、コントローラ３０は、ロール角およびピッチ角を、船体加速度センサ３７の出力信号に基づいて算出してもよい。受信部３９は、ＧＰＳなどのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systems）の受信機を含み、ＧＰＳ信号や各種の信号を位置情報として受信する機能を有する。また、速度制限区域またはその近隣の陸上から、速度制限区域であることを知らせるための特定信号が発信される。速度制限区域は、港湾内等において、船舶の速度を所定速度以下に制限することを求められる区域である。受信部３９は、上記特定信号を受信する機能も有する。なお、船体１３の加速度は、受信部３９で受信されるＧＰＳ信号から取得されてもよい。

エンジン回転数検出部１７は、対応するエンジン１６の単位時間当たりの回転数（以下、「エンジン回転数」という。）を検出する。表示部９は、各種情報を表示する。設定操作部１９は、操船に関する操作をするための操作子、ＰＴＴ操作スイッチのほか、各種設定を行うための設定操作子、各種指示を入力するための入力操作子を含む（いずれも図示せず）。

転舵用アクチュエータ２４は、回動中心Ｃ２まわりに、対応する船外機１５を船体１３に対して回動させる。回動中心Ｃ２を中心とする船外機１５Ａ、１５Ｂのそれぞれの回動によって、船体１３の中心線Ｃ１に対して推進力が作用する方向を変化させることができる。ＰＴＴ機構２３は、対応する船外機１５をチルト軸まわりに回動させてクランプブラケットに対して傾ける。ＰＴＴ機構２３は、例えば、ＰＴＴ操作スイッチが操作されることによって作動する。これにより、船体１３に対する船外機１５の傾斜角を変化させることができる。

トリムタブアクチュエータ２２Ａ、２２Ｂは、コントローラ３０によって制御される。例えば、コントローラ３０が、各トリムタブアクチュエータ２２に制御信号を出力することにより、各トリムタブアクチュエータ２２は作動する。各トリムタブアクチュエータ２２の作動により、対応するタブ本体２１が揺動する。なお、ＰＴＴ機構２３やトリムタブアクチュエータ２２に採用されるアクチュエータは、油圧式であっても電動式であってもよい。

なお、コントローラ３０は、エンジン回転数検出部１７による検出結果を、不図示のリモコンＥＣＵを介して取得してもよい。また、コントローラ３０は、各船外機１５に設けられる船外機ＥＣＵ（図示せず）を介して、各エンジン１６を制御してもよい。

ところで、滑走艇である船舶１１が低速で航行する際、例えば、時速数ｋｍ／ｈで航行する際、船体１３の船底に大きな揚力は発生せず、排水量型の船舶と同様に、船体１３の全体に浮力が主にとして作用する。したがって、低速航行時、図４（Ａ）に示すように、船体１３はほぼ水平に保たれ、ピッチ角もほぼ０°が維持される。

その後、船舶１１が加速し、例えば、時速が１０〜２０ｋｍ／ｈに達すると、船体１３の船尾が、船体１３の船首で発生した波の谷に沈み、結果、船首が上昇してハンプ状態となる（図４（Ｂ））。ハンプ状態では、船体１３の船尾が沈み込むため、ピッチ角が大きくなり、例えば、７〜８°に達する。

さらに、船舶１１が加速し、例えば、時速が３０ｋｍ／ｈを超えると、船体１３の船底に生じる揚力が多大となり、図４（Ｃ）に示すように、船体１３が揚力によって浮上して船舶１１が滑走状態（プレーニング状態）へ移行する。プレーニング状態では、速度が高いために、船体１３の船首で発生した波の波長も長くなり、船尾が波の谷に沈む事が無く、また、揚力が船体１３の船底全面に作用するため、船首だけで無く船尾も上昇し、結果、ハンプ状態よりも船体１３のピッチ角が減少する。

上述したように、ハンプ状態では、ピッチ角が大きく、航行時において船体１３の船底が水面Ｈ（２点鎖線で示す）となす角が大きくなり、船底が水を受け止める易くなるため、船体１３の船底に作用する抵抗が非常に大きくなる。

これに対して、各トリムタブ２０のタブ本体２１を降下させてハンプ状態におけるピッチ角を減少させることが行われる。図５に示すように、各トリムタブ２０のタブ本体２１を降下させると、タブ本体２１に揚力Ｌが発生し、船体１３に重心Ｇまわりの船首下げモーメント２５が発生する。これにより、船首を下げて船体１３のピッチ角を減少させる。ピッチ角が減少すると、船体１３の船底が水面Ｈとなす角が小さくなり、航行時において船体１３の船底が水を受け止めにくくなるため、船体１３の船底へ作用する抵抗を減少させることができる。

図６は、船舶１１の速度と燃費の関係を示すグラフである。図６において、タブ本体２１の自由端部が最も上がった状態である降下率０％における燃費の変化を破線で示し、タブ本体２１の自由端部が最も下がった状態である降下率１００％における燃費の変化を実線で示す。

図６のグラフに示すように、船舶１１の時速が、例えば、約１７ｋｍ／ｈに達するまでは、降下率０％の燃費の方が降下率１００％の燃費よりも良い。これは、船舶１１の低速航行時、船体１３がほぼ水平に保たれるため、各トリムタブ２０のタブ本体２１を降下させると、タブ本体２１が抵抗板として機能し、船舶１１の燃費を悪化させるためである。

また、船舶１１の時速が、例えば、約１７ｋｍ／ｈに到達した後、さらに船舶１１が増速し、例えば、約４３ｋｍ／ｈに達するまでは、降下率１００％の燃費の方が降下率０％の燃費よりも良い。これは、船舶１１の時速が約１７ｋｍ／ｈを超えると、船舶１１がハンプ状態に移行するが、ハンプ状態において、各トリムタブ２０のタブ本体２１を降下させると、船首下げモーメント２５が発生して船体１３のピッチ角が減少する。その結果、船体１３の船底へ作用する抵抗が減少するためである。

さらに、船舶１１の時速が、例えば、約４３ｋｍ／ｈに到達した後、さらに船舶１１が増速すると、再び降下率０％の燃費の方が降下率１００％の燃費よりも良くなる。これは、船舶１１の時速が約４３ｋｍ／ｈを超えると、船舶１１がプレーニング状態に移行して船首だけで無く船尾も上昇し、船体１３のピッチ角が減少するため、各トリムタブ２０のタブ本体２１を降下させると、タブ本体２１が再び抵抗板として機能し、船舶１１の燃費を悪化させるためである。

すなわち、船舶１１が加速する際、まず、タブ本体２１を降下させない場合よりもタブ本体２１を降下させた場合の方が燃費が良くなる速度（図６における約１７ｋｍ／ｈ）（以下、「第１燃費逆転速度」という。）（所定の速度）に到達する。さらに、船舶１１が第１燃費逆転速度に到達した後も加速を継続すると、船舶１１は、タブ本体２１を降下させた場合よりもタブ本体２１を降下させない場合の方が燃費が良くなる速度（図６における約４３ｋｍ／ｈ）（以下、「第２燃費逆転速度」という。）に到達する。

そこで、本実施の形態では、船舶１１が第１燃費逆転速度に到達するまでに、各トリムタブ２０のタブ本体２１を、例えば、降下率が１００％となるように、降下させる。また、船舶１１が第２燃費逆転速度に到達するまでに、各トリムタブ２０のタブ本体２１を、例えば、降下率が０％となるように、上昇させる。なお、第１燃費逆転速度や第２燃費逆転速度は、船舶１１の船体１３の形状や重量によって異なるため、図６のグラフは、一例に過ぎず、船舶１１の船体１３の形状や重量が異なる度に、船舶１１の速度と燃費の関係を求める必要がある。

また、本実施の形態では、船舶１１の速度に応じて各トリムタブ２０のタブ本体２１の揺動を制御するが、降下率が０％のタブ本体２１を降下率が１００％となるまで降下させるには、或る程度の時間、例えば、４秒を要する。したがって、例えば、船舶１１が第１燃費逆転速度に到達したタイミングで各トリムタブ２０のタブ本体２１を降下させる場合、船首下げモーメント２５を発生させるまでに或る程度の時間を要し、船舶１１のハンプ状態が思いの外、長く続いてしまうことがある。

さらに、船舶１１が到達可能な速度（以下、単に「到達可能速度」という。）は、スロットル開度によって決まり、例えば、図７に示すように、スロットル開度に対して到達可能速度は一意に決まる。本実施の形態では、第１燃費逆転速度（図６における約１７ｋｍ／ｈ）に到達可能なスロットル開度が第１のスロットル開度α（例えば、２４％）である。また、第２燃費逆転速度（図６における約４３ｋｍ／ｈ）に到達可能なスロットル開度が第２のスロットル開度βである。換言すれば、第１のスロットル開度αは第１燃費逆転速度までの加速要求であり、第２のスロットル開度βは第２燃費逆転速度までの加速要求である。

図８は、スロットル開度に対するエンジン回転数の追従の様子を説明するための図である。図８において、スロットル開度を実線で示し、エンジン回転数を破線で示す。実際のエンジン１６では、スロットルをより開いてエンジン１６へ供給される空気と燃料を増加させても、ピストン等の慣性質量の影響により、直ちにエンジン回転数は上昇せず、図８に示すように、スロットル開度に対してエンジン回転数は遅れて追従する。特に、スロットル開度に対するエンジン回転数の追従遅れは、スロットル開度が低い領域で大きい。

なお、エンジン回転数は船舶１１の速度とほぼ比例するため、スロットル開度に対して船舶１１の速度も遅れて追従する。例えば、操船者がスロットルレバー１２を操作してスロットル開度を第１のスロットル開度αとしても、スロットルレバー１２の操作から船舶１１が第１燃費逆転速度に到達するまでには、所定の時間を要する。

図９は、本実施の形態における船舶１１の加速時における姿勢制御処理を示すフローチャートである。図９の処理は、コントローラ３０のＣＰＵ３１がＲＡＭ３３に展開された制御プログラムを実行することにより、実現される。

図９では、船舶１１の加速時において、まず、操船者によるスロットルレバー１２の操作に伴い、スロットル開度が第１のスロットル開度αに到達したか否かを判定する（ステップＳ９１）。ここでのスロットル開度は、スロットルレバー１２の操作量に応じて決定されるが、各エンジン１６が有する実際のスロットルバルブの開度を計測し、その計測値を用いてステップＳ９１の判定を行ってもよい。

ステップＳ９１において、スロットル開度が第１のスロットル開度αに到達していない場合、ステップＳ９１に戻る。スロットル開度が第１のスロットル開度αに到達している場合、コントローラ３０は各トリムタブアクチュエータ２２によってタブ本体２１を、例えば、降下率が１００％となるように、降下させる（ステップＳ９２）。タブ本体２１が降下すると、船体１３に重心Ｇまわりの船首下げモーメント２５が発生し、アップした船首を下げて船体１３のピッチ角を減少させる。

次いで、船舶１１は加速状態を維持するが、コントローラ３０は操船者によるスロットルレバー１２の操作に伴い、スロットル開度が第２のスロットル開度βに到達したか否かを判定する（ステップＳ９３）。

ステップＳ９３において、スロットル開度が第２のスロットル開度βに到達していない場合、ステップＳ９３に戻る。スロットル開度が第２のスロットル開度βに到達している場合（所定のタイミング）、コントローラ３０は各トリムタブアクチュエータ２２によってタブ本体２１を、例えば、降下率が０％となるように、上昇させる（ステップＳ９４）。その後、本処理を終了する。

図９の処理によれば、スロットル開度が第１のスロットル開度αに到達すると、タブ本体２１を降下させる。すなわち、スロットル開度に基づいて、タブ本体２１を降下させるタイミングが決定される。これにより、船舶１１の速度が第１燃費逆転速度まで上がるのを待つこと無くタブ本体２１の降下が開始される。したがって、タブ本体２１を降下させるために或る程度の時間を要しても、船舶１１の速度が第１燃費逆転速度に到達したときには、タブ本体２１を降下させておくことができる。その結果、ハンプ状態が思いの外、長く続くのを防止することができ、船舶１１の燃費をより改善することができる。

また、換言すれば、図９の処理では、エンジン回転数が第１燃費逆転速度の回転数まで上昇するのを待つこと無くタブ本体２１が降下される。ここで、第１燃費逆転速度の回転数はアイドル状態の回転数から１５００ｒｐｍほど上昇した回転数であるとする（図８）。この場合、スロットル開度が第１のスロットル開度αに到達したときにタブ本体２１を降下させると、エンジン回転数が第１燃費逆転速度の回転数に到達してからタブ本体２１を降下させるよりも、例えば、ｔ秒早くタブ本体２１を降下させることができる。これにより、エンジン回転数が第１燃費逆転速度の回転数に到達するまでに、タブ本体２１を降下させておくことができる。ここで、上述したｔ秒はスロットル開度が第１のスロットル開度αに到達したときから船舶１１が第１燃費逆転速度に到達するまでに要する所定の時間に相当する。すなわち、本実施の形態では、この所定の時間（ｔ秒）を利用して、船舶１１が第１燃費逆転速度に到達するまでに各トリムタブ２０のタブ本体２１を降下させるとも言える。

さらに、図９の処理では、スロットル開度が第２のスロットル開度βに到達すると、タブ本体２１を上昇させる。これにより、船舶１１が第２燃費逆転速度に到達するまでに、タブ本体２１を上昇させておくことができる。その結果、船舶１１がプレーニング状態に移行してもタブ本体２１が降下したまま抵抗板として機能するのを防止することができ、船舶１１の燃費をさらに改善することができる。

図１０は、本実施の形態における船舶１１の加速時における姿勢制御処理の変形例を示すフローチャートである。図１０の処理も、コントローラ３０のＣＰＵ３１がＲＡＭ３３に展開された制御プログラムを実行することにより、実現される。ここでは、船舶１１がハンプ状態に移行する速度に到達可能なスロットル開度を「ハンプ移行開度」と称し、船舶１１がプレーニング状態に移行する速度に到達可能なスロットル開度を「プレーニング移行開度」と称する。換言すれば、ハンプ移行開度はハンプ状態に移行する速度までの加速要求であり、プレーニング移行開度はプレーニング状態に移行する速度までの加速要求である。

図１０では、船舶１１の加速時において、まず、操船者によるスロットルレバー１２の操作に伴い、スロットル開度が移行開度に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

ステップＳ１０１において、スロットル開度がハンプ移行開度に到達していない場合、ステップＳ１０１に戻る。スロットル開度がハンプ移行開度に到達している場合、コントローラ３０は各トリムタブアクチュエータ２２によってタブ本体２１を、例えば、降下率が１００％となるように、降下させる（ステップＳ１０２）。

次いで、船舶１１は加速状態を維持するが、コントローラ３０は操船者によるスロットルレバー１２の操作に伴い、スロットル開度がプレーニング移行開度に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３において、スロットル開度がプレーニング移行開度に到達していない場合、ステップＳ１０３に戻る。スロットル開度がプレーニング移行開度に到達している場合、コントローラ３０は各トリムタブアクチュエータ２２によってタブ本体２１を、例えば、降下率が０％となるように、上昇させる（ステップＳ１０４）。その後、本処理を終了する。

図１０の処理によれば、スロットル開度がハンプ移行開度に到達すると、タブ本体２１を降下させるので、船舶１１の速度がハンプ状態に移行する速度に到達したときには、タブ本体２１を降下させておくことができる。スロットル開度がプレーニング移行開度に到達すると、タブ本体２１を上昇させるので、船舶１１がプレーニング移行開度に到達するまでに、タブ本体２１を上昇させておくことができる。その結果、船舶１１の燃費をさらに改善することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本実施の形態では、スロットル開度に応じて各トリムタブ２０のタブ本体２１の揺動（降下、上昇）を制御したが、燃料噴射量はスロットル開度に対応して変化するため、燃料噴射量に応じて各トリムタブ２０のタブ本体２１の揺動を制御してもよい。例えば、燃料噴射量が、第１燃費逆転速度やハンプ状態に移行する速度に到達可能な燃料噴射量に到達した場合、タブ本体２１を降下させてもよい。また、燃料噴射量が、第２燃費逆転速度やプレーニング状態に移行する速度に到達可能な燃料噴射量に到達した場合、タブ本体２１を上昇させてもよい。

また、本実施の形態では、スロットルレバー１２の操作量に応じてスロットル開度が決定されるが、補助操作ユニットのスティックタイプの操作子、例えば、ジョイスティックの操作量に応じてスロットル開度が決定されてもよい。

さらに、本実施の形態では、船舶１１が船外機１５を備えるが、例えば、船舶１１が船内外機（スターンドライブ、インボードモータ・アウトボードドライブ）、船内機（インボードモータ）等の他の形態の船舶推進機を備える場合も存在する。この場合も、船舶１１が加速する際にハンプ状態に移行するため、当該船舶１１に本発明を適用してもよい。

なお、姿勢制御板として、タブ本体２１に代えて非特許文献１のインターセプタータブが採用されてもよい。このインターセプタータブは、船体１３の船尾の両舷に装着され、ほぼ鉛直方向に沿って変位する。具体的には、水中において、船体１３の下面（船底）から突出する位置から、船体１３の下面より上方の収納位置まで変位する。インターセプタータブは船体１３の下面から突出することによって水流の向きを下方へ変更するため、タブ本体２１が発生する揚力Ｌより大きい揚力を発生し、タブ本体２１と同様に、結果として船首下げモーメント２５を生じさせることができる。したがって、インターセプタータブを採用する場合、スロットル開度に応じてインターセプタータブの変位量を制御することが好ましい。

また、操船システムの起動の際に本実施の形態に係る船体の姿勢制御方法（図９の処理や図１０の処理）を実行するかどうかを、設定操作部１９によって設定できるように構成してもよい。

上述した実施の形態では、スロットル開度、すなわち、所定の速度までの加速要求に応じて各トリムタブ２０のタブ本体２１の揺動を制御したが、船舶１１の他の装備品の動作を所定の速度までの加速要求に応じて制御してもよい。例えば、スロットルレバー１２の操作量に応じたスロットル開度が、所定の速度まで到達可能なスロットル開度となったとき、船体１３の舷側に設けられた接岸用のエアークッション２６（図１１）の空気を抜き始めてもよい。エアークッション２６の空気を抜くには或る程度の時間を要する。これに対して、所定の速度まで到達可能なスロットル開度となったときにエアークッション２６の空気を抜き始めることにより、船舶１１が所定の速度まで到達したときには、エアークッション２６を収縮させることできる。その結果、船体１３の空気抵抗を低減して燃費を改善することができる。

また、スロットルレバー１２の操作量に応じたスロットル開度が、所定の速度まで到達可能なスロットル開度となったとき、キャンバストップやサンシェード等の折りたたみ型の可動ルーフ２７を閉じ始めてもよい（図１２（Ａ））。可動ルーフ２７を閉じてキャビン２８の上部を、図１２（Ｂ）に示すように、平滑にするには或る程度の時間を要する。これに対して、所定の速度まで到達可能なスロットル開度となったときに可動ルーフ２７を閉じ始めることにより、船舶１１が所定の速度まで到達したときには、キャビン２８の上部を平滑にすることできる。その結果、船体１３の空気抵抗を低減して燃費を改善することができる。

なお、船舶１１が後退する際には、各トリムタブ２０のタブ本体２１は、降下率０％位置まで上昇され、例え、船舶１１が加速しても、図９や図１０の処理は実行されず、各トリムタブ２０のタブ本体２１の揺動も制御されない。

１１ 船舶
１３ 船体
１５ 船外機
１７ エンジン回転数検出部
２０ トリムタブ
２１ タブ本体
２２ トリムタブアクチュエータ
２３ ＰＴＴ機構
２５ 船首下げモーメント
３０ コントローラ

Claims (13)

1. 船体の船尾に装着され、前記船体の姿勢を制御するための姿勢制御板と、
   前記姿勢制御板を駆動する駆動部と、
   前記船体の推進力を発生するエンジンと、
   前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記エンジンのスロットル開度に基づいて、前記駆動部によって前記姿勢制御板を降下させるタイミングを決定する船体の姿勢制御システム。
2. 前記制御部は、前記エンジンのスロットル開度が前記船体の所定の速度までの加速要求に対応すると判定されたタイミングで、前記駆動部によって前記姿勢制御板を降下させる、請求項１に記載の船体の姿勢制御システム。
3. 前記所定の速度は、当該所定の速度よりも前記船体が増速した後に、前記姿勢制御板を降下させない場合よりも前記姿勢制御板を降下させた場合の方が燃費が改善される速度である、請求項２に記載の船体の姿勢制御システム。
4. 前記所定の速度は、前記船体がハンプ状態に移行する速度である、請求項２に記載の船体の姿勢制御システム。
5. 前記制御部は、操作子の操作量に応じて前記エンジンのスロットル開度を決定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の船体の姿勢制御システム。
6. 前記エンジンのスロットル開度は、前記エンジンが有する実際のスロットルバルブの開度を計測して得られる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の船体の姿勢制御システム。
7. 前記制御部は、前記駆動部に前記姿勢制御板を降下させた後の所定のタイミングにて、前記駆動部に前記降下した姿勢制御板を上昇させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の船体の姿勢制御システム。
8. 前記所定のタイミングは、前記エンジンのスロットル開度が前記船体がプレーニング状態に移行する速度までの加速要求に対応すると判定されたタイミングである、請求項７に記載の船体の姿勢制御システム。
9. 前記所定のタイミングは、前記エンジンのスロットル開度が、前記姿勢制御板を降下させた場合よりも前記姿勢制御板を降下させない場合の方が燃費が改善される速度までの加速要求に対応すると判定されたタイミングである、請求項７に記載の船体の姿勢制御システム。
10. 船体の推進力を発生するエンジンと、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記エンジンのスロットル開度に基づいて、前記船体が所定の速度まで加速するか否かを判定する船体の姿勢制御システム。
11. 船体の船尾に装着され、前記船体の姿勢を制御するための姿勢制御板と、
    前記姿勢制御板を駆動する駆動部と、をさらに備え、
    前記制御部は、前記船体が所定の速度まで加速する判定としたタイミングで、前記駆動部によって前記姿勢制御板を降下させる、請求項１０に記載の船体の姿勢制御システム。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の船体の姿勢制御システムの制御方法。
13. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の船体の姿勢制御システムを備える船舶。

Images