JP2023055586A - 船舶および船舶係留システム - Google Patents

Abstract

【課題】安全かつ容易に係留することができる船舶および船舶係留システムを提供する。【解決手段】船舶１００は、複数の船体１０と、複数の船体１０に支持される被支持体３０と、複数の船体１０と被支持体３０とを接続する、船体方向変更部５０と、推進装置７０と、を備え、自船の前部が向く方向を船舶船首方向ＨＤとし、各船体１０の船首尾線を船首側に延ばした方向を各船体１０のそれぞれの船体船首方向ＤＦとし、船体方向変更部５０は、船体１０の船体船首方向ＤＦを変更可能であり、複数の船体１０のうち、一部の船体１０を係留用船体１０Ｘとし、係留用船体１０Ｘを係留位置ＭＰに接近させるように自船の位置を移動させる動作を係留動作として、係留動作は、係留用船体１０の船体船首方向ＤＦに対して交差する方向への移動を含む。【選択図】図１１

Description

本発明は、複数の船体を備え、船体の向きを相互に変更可能である船舶、および、船舶と係留装置とを備えた船舶係留システムに関する。

本願の出願人は、複数の船体を備え、船体の向きを相互に変更可能である船舶を提案している（特許文献１参照）。この船舶は、自船の位置を移動させる航行動作と、自船の位置を定点に保持する定点保持動作とを切り換えながら、少ないエネルギー消費量で広範囲を移動することができる。

本願発明者は、特許文献１に記載の船舶を、例えば海洋や湖沼における水中環境調査に利用することを検討している。この場合、船舶は、航行動作を自動操縦によって行い、調査対象の水域を移動する。水中環境調査を行う観測点では、自動操縦によって航行動作から定点保持動作に切り替えを行い、定点保持動作を行いながら水中環境調査を実行する。

特許第６３３２８２４号公報

ところで、船舶自体や船舶に搭載された観測機器に対して充電やメンテナンスを行う場合、船舶を陸地や桟橋、他の母船等に係留した状態で行うことが便利である。また、船舶を係留する際に、船舶が自動運転によって係留位置まで移動できるようにすれば、船舶の係留作業を行う作業者の手数を減らすことができる。さらに、係留位置まで移動してきた船舶を自動的に係留できれば、船舶の係留のための手数をさらに減らすことができる。

しかしながら、船舶を係留位置である陸地や桟橋等に接近させる際、自船の位置や進路を正確に制御しなければ、船舶が陸地や桟橋等に接触することとなり、船舶や観測機器等を損傷させるおそれがある。また、船舶が受ける風等の外乱が大きくなった場合に、船舶の位置や進路を保持または変更することが困難になれば、船舶を安全に係留位置まで移動させることは困難である。

本発明の目的は、風等の外乱の中でも自船の位置や進路を保持しやすくすることにより、係留位置に対して、安全かつ正確に接近させることができる船舶を提供することである。また、本発明の他の目的は、船舶を安全かつ容易に係留することができる船舶係留システムを提供することである。

本発明の船舶は、
複数の船体と、
前記複数の船体に支持される被支持体と、
前記複数の船体と前記被支持体とを接続する、船体方向変更部と、
推進装置と、
を備え、
自船の前部が向く方向を船舶船首方向とし、
前記各船体の船首尾線を船首側に延ばした方向を前記各船体のそれぞれの船体船首方向とし、
前記船体方向変更部は、前記船体の船体船首方向を変更可能であり、
前記複数の船体のうち、一部の前記船体を係留用船体とし、前記係留用船体を係留位置に接近させるように自船の位置を移動させる動作を係留動作として、
前記係留動作は、前記係留用船体の船体船首方向に対して交差する方向への移動を含む。

本発明の船舶係留システムは、
本発明の船舶と、
前記係留動作によって係留位置に接近した前記係留用船体を係留することにより、前記船舶を係留する係留装置と、を備える。

本発明の船舶によれば、風等の外乱の中でも自船の位置や進路を保持しやすくすることにより、係留位置に対して、安全かつ正確に接近させることができる。

本発明の船舶係留システムによれば、船舶を安全かつ容易に係留することができる。

図１は、船舶が平行配置となった状態の一例を示す平面図である。 図２は、図１のＡ―Ａ線における側面断面図である。 図３は、第１船体の船体船首方向の変更動作を説明する平面図である。 図４は、定点保持モードにおいて、船舶が非平行配置となった状態の一例を示す平面図である。 図５は、係留モードにおいて、船舶が係留動作を行うために係留用配置となった状態の一例を示す平面図である。 図６は、船舶制御システムの構成を示す概略図である。 図７は、係留装置の保持部が（Ａ）開放状態（Ｂ）係留状態となった状態を示す斜視図である。 図８は、保持部が開放状態とされた係留装置に船舶が接近する状態を示す船舶係留システムの平面図である。 図９は、船舶が係留位置に到達し、係留装置の保持部が係留状態となった状態を示す船舶係留システムの平面図である。 図１０は、航行モードから係留モードに切り替わり、係留モードで係留装置に接近するように係留動作を行う、船舶の動作の一例を示す平面図である。 図１１は、保持部が開放状態であり、船舶が係留装置に接近する状態を示す船舶係留システムの斜視図である。 図１２は、保持部が開放状態であり、船舶が係留装置に到達した状態を示す船舶係留システムの平面図である。 図１３は、保持部が係留状態となり、船舶が係留装置に係留された状態を示す船舶係留システムの平面図である。 図１４は、３体の船体を有する船舶を示す平面図である。

本発明の一実施形態にかかる船舶は、
複数の船体と、
前記複数の船体に支持される被支持体と、
前記複数の船体と前記被支持体とを接続する、船体方向変更部と、
推進装置と、
を備え、
自船の前部が向く方向を船舶船首方向とし、
前記各船体の船首尾線を船首側に延ばした方向を前記各船体のそれぞれの船体船首方向とし、
前記船体方向変更部は、前記船体の船体船首方向を変更可能であり、
前記複数の船体のうち、一部の前記船体を係留用船体とし、前記係留用船体を係留位置に接近させるように自船の位置を移動させる動作を係留動作として、
前記係留動作は、前記係留用船体の船体船首方向に対して交差する方向への移動を含む（第１の構成）。

上記構成によれば、係留用船体を係留位置に接近させるように自船の位置を移動させる係留動作は、係留用船体の船体船首方向に対して交差する方向への移動を含んでいる。
係留用船体の船体船首方向に対して交差する方向へ船舶が移動する場合、係留用船体による水の抵抗が大きくなり、船舶を減速または停止させる際、あるいは風流れに対してブレーキ効果が得られやすくなる。
このため、船舶が受ける風等の外乱が大きくなった場合でも、船舶の位置や進路を保持しやすくなり、係留位置に対して、安全かつ正確に接近させることができる。

上記第１の構成において、
前記係留動作は、
前記係留用船体の船体船首方向と、前記係留用船体以外の前記船体の船体船首方向とが相互に交差するように配置された状態で実行されてもよい（第２の構成）。

上記構成によれば、係留用船体の船体船首方向と、係留用船体以外の船体の船体船首方向とが相互に交差するように配置された状態で係留動作が行われる。
この場合、係留用船体および係留用船体以外の船体による水の抵抗により、船舶の前後方向および左右方向へのブレーキ効果が得られやすくなる。
このため、船舶が受ける風等の外乱が大きくなった場合でも、船舶の位置や進路を保持しやすくなり、係留位置に対して、安全かつ正確に接近させることができる。

上記第１の構成において、
前記係留動作は、
前記係留用船体の船体船首方向と、前記係留用船体以外の前記船体の船体船首方向とが相互に直交するように配置された状態で実行されてもよい（第３の構成）。

上記構成によれば、係留用船体の船体船首方向と、係留用船体以外の船体の船体船首方向とが相互に直交するように配置された状態で係留動作が行われる。
この場合、係留用船体および係留用船体以外の船体による水の抵抗をより大きくすることができ、船舶の前後方向および左右方向へのブレーキ効果が得られやすくなる。
このため、船舶が受ける風等の外乱が大きくなった場合でも、船舶の位置や進路を保持しやすくなり、係留位置に対して、安全かつ正確に接近させることができる。

上記第１から第３の構成において、
前記係留用船体は、複数の前記船体を含み、
前記係留動作は、複数の前記係留用船体のそれぞれの船体船首方向が相互に平行となるように配置された状態で実行されてもよい（第４の構成）。

上記構成によれば、係留動作は、複数の係留用船体のそれぞれの船体船首方向が相互に平行となるように配置された状態で実行される。
これにより、係留用船体の船体船首方向に対して交差する方向へ船舶が移動する場合に、係留用船体による水の抵抗を大きくすることができ、ブレーキ効果が得られやすくなる。
また、複数の係留用船体が係留されることにより、船舶を安定した状態で係留することができる。

本発明の一実施形態にかかる船舶係留システムは、
上記第１から第４のいずれかの構成の船舶と、
前記係留動作によって係留位置に接近した前記係留用船体を係留することにより、前記船舶を係留する係留装置と、を備える（第５の構成）。

上記構成によれば、係留装置は、係留動作によって係留位置に接近した係留用船体を係留することにより、船舶を係留する。
このため、船舶を係留装置に対して安全かつ正確に接近させ、係留装置により船舶を安全かつ容易に係留することができる。

上記第５の構成において、
前記係留装置は、
前記係留用船体が出入可能な状態である開放状態と、前記係留用船体を係留する状態である係留状態とに切り替え可能な保持部を有し、
前記保持部は、前記係留位置において、前記係留用船体の一方の端部と、他方の端部とを保持することにより、前記船舶を係留してもよい（第６の構成）。

上記構成によれば、係留装置の保持部は、係留位置において、係留用船体の一方の端部と、他方の端部とを保持することにより、船舶を係留する。
このため、船舶を安定した状態で係留することができる。

上記第６の構成において、
前記保持部は、
第１方向に延びる係留装置本体を有し、
前記保持部は、前記係留装置本体に対して前記第１方向に移動することにより、前記開放状態と前記係留状態とが切り替えられ、
前記係留動作は、
前記係留装置において、前記係留用船体の船体船首方向が、前記第１方向と平行になるように実行されてもよい（第７の構成）。

上記構成によれば、船舶による係留動作は、係留装置において、係留用船体の船体船首方向が、第１方向と平行になるように実行される。
このため、係留用船体のブレーキ効果により、船舶と係留装置とが衝突しにくくなる。
また、船舶が係留装置に接近した姿勢のまま、係留装置によって船舶が係留される。
このため、船舶を係留装置に対して安全かつ正確に接近させ、係留装置により船舶を安全かつ容易に係留することができる。

上記第６または第７の構成において、
前記係留装置は、
前記係留用船体が前記係留位置に接近したことを検知する検知部を有し、
前記検知部によって前記係留用船体が前記係留位置に接近したことが検知された場合、前記保持部は、前記開放状態から前記係留状態に切り替えられて、前記係留用船体を保持してもよい（第８の構成）。

上記構成によれば、係留用船体が係留位置に接近したことが検知されると、保持部は、開放状態から係留状態に切り替えられて、係留用船体を保持する。
このため、係留位置まで移動してきた船舶を自動的に係留することができ、船舶の係留のための手数を減らすことができる。

上記第５から第８のいずれかの構成において、
前記係留装置は、
浮力によって水に浮くように設置可能であるとともに、分割して運搬可能としてもよい（第９の構成）。

上記構成によれば、係留装置は、分割して運搬可能であり、任意の位置において水に浮くように設置可能である。
このため、船舶を任意の場所で係留装置に係留した状態で、船舶のメンテナンス等を行うことができる。

［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態１に係る船舶１００および船舶係留システム４００について、詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

本実施形態にかかる船舶１００は、自動運転を行いながら、例えば海洋や湖沼において水中環境調査等の作業を実行する船舶である。また、本実施形態にかかる船舶係留システム４００は、船舶１００および係留装置３００を備えている。係留装置３００は、係留位置ＭＰに接近した船舶１００を安全かつ容易に係留する装置である。

船舶１００は、定点保持動作、航行動作、および係留動作などを行う複数の運転モードを有している。定点保持モードでは定点保持動作が実行され、自船の位置を定点に保持させる動作を行う。航行モードでは航行動作が実行され、定点保持動作させずに自船の位置を移動させる。係留モードでは係留動作が実行され、船舶１００の位置や進路を保持しやすくしながら、係留位置ＭＰに対して接近する。

船舶１００は、自動運転により航行モードで複数の目標位置に順次移動し、各目標位置で定点保持モードに切り替えて水中環境調査等の作業を実行する。そして、充電やメンテナンス等のために係留する場合には、係留位置ＭＰ付近まで航行モードで移動した後、係留モードに切り替えられ、自動運転によって係留動作を行う。係留装置３００は、係留動作によって係留位置ＭＰに接近した船舶１００を自動的に係留する。

［船舶］
まず、船舶１００の全体構成について説明する。図１は、船舶１００が平行配置ＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図１に示すように、船舶１００は、４体の船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、第４船体１０４）、被支持体３０、船体方向変更部５０、推進装置７０、および制御部１８０を備えている。以下の説明において、第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、および第４船体１０４を区別せずに説明する場合には、単に船体１０という場合がある。

本実施形態では、各船体１０の向きは固定されておらず、運転モードに対応させて各船体１０の姿勢を変更することが可能である。各船体１０の姿勢が変化するため、船舶１００の前後左右と、各船体１０の前後左右の関係は一定ではない。そこで船舶１００と各船体１０のそれぞれの向きを区別するため、以下のように定義する。

船舶１００の前部は、各船体１０の向きに関わらず、第１船体１０１および第２船体１０２が配置されている側とし、船舶１００の前方を矢印Ｆで示す。船舶１００の後部は、第３船体１０３および第４船体１０４が配置されている側とし、船舶１００の後方を矢印Ｂで示す。船舶１００の左部は、第１船体１０１および第４船体１０４が配置されている側とし、船舶１００の左方を矢印Ｌで示す。船舶１００の右部は、第２船体１０２および第３船体１０３が配置されている側とし、船舶１００の右方を矢印Ｒで示す。また、特に船舶１００の前部が向く方向を船舶船首方向（ヘディング）ＨＤとし、矢印ＨＤで示す。船舶船首方向ＨＤは、船舶１００の前方Ｆと一致している。被支持体３０には、船舶船首方向ＨＤを示す三角形の表示３０ＢＡを付している。また、船舶１００の上方を矢印Ｕ、船舶１００の下方を矢印Ｄで示す。

船舶１００の進行方向に対する前方を矢印ＴＦ、船舶１００の進行方向に対する後方を矢印ＴＢ、船舶１００の進行方向に対する右方を矢印ＴＲ、船舶１００の進行方向に対する左方を矢印ＴＬでそれぞれ示す。

船舶１００は、運転モードによっては船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌ、斜め方向に直進および旋回が可能である。このため、船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌと、船舶１００の進行方向の前方ＴＦ、後方ＴＢ、右方ＴＲ、左方ＴＬは、必ずしも一致しない。

各船体１０には船首尾方向を示す仮想の船首尾線ＣＬが示されている。各船体１０の船首尾線ＣＬを船首１０Ｆ側に延ばした方向を船体船首方向ＤＦとし、船体船首方向ＤＦと反対の方向を船体船尾方向ＤＢとする。各船体１０の船首１０Ｆには、船首１０Ｆの向きを示す略三角形の表示１０ＦＡを付している。

本実施形態では、各船体１０は、同一の船型を有している。各船体１０の船型は排水量型であり、船首尾線ＣＬに対して対称である。船幅は、船首尾線ＣＬの中央部Ｗにおいて最も広くなっている。船首尾線ＣＬの長さは、船幅に対して長く、各船体１０は平面視で長細い船型を有している。水面位置における船首尾線ＣＬ方向の長さをＬＷとし、水面位置における船幅方向の長さをＢＷとして、ＢＷ／ＬＷは、１．０以下であればよく、０．５以下であれば好ましい。本実施形態では、ＢＷ／ＬＷは約０．２５である。船首１０Ｆ側と船尾１０Ｂ側の船型は、中央部Ｗに対して略対称であり、船幅は、中央部Ｗから船首１０Ｆおよび船尾１０Ｂに向かうにしたがって漸次細くなっている。このため、各船体１０が船体船首方向ＤＦまたは船体船尾方向ＤＢに移動する場合に流体から受ける抵抗は、比較的小さい。一方、船首尾線ＣＬに交差する方向（斜め方向や横方向）に移動する場合に流体から受ける抵抗は、船体船首方向ＤＦおよび船体船尾方向ＤＢに移動する場合に受ける抵抗よりも大きい。

被支持体３０は、各船体１０によって支持されている。被支持体３０は、被支持体本体３１およびアーム３３を有している。

被支持体本体３１は、被支持体３０の基体をなす部分である。被支持体本体３１の中央部には、上下方向に貫通する作業口３２が形成されている。作業口３２は、例えば、水中環境調査等で用いる機器を昇降させる場合に用いられる。被支持体本体３１の内部には、収容空間が構成されている。収容空間には、制御部１８０、および電源装置（図示せず）等が収容されている。被支持体本体３１の上面には、現在位置情報取得部１９０が設けられている。現在位置情報取得部１９０は、ＧＮＳＳセンサ１９１および方位センサ１９２を有している（図６参照）。

アーム３３は、各船体１０に対応して設けられている。アーム３３は、各船体１０に設けられている支持軸５１を保持して、各船体１０と被支持体本体３１を接続している。

船体方向変更部５０は、各船体１０の船体船首方向ＤＦを、船舶船首方向ＨＤおよび他の船体船首方向ＤＦに対して変更可能に構成されている。各船体１０はそれぞれ船体船首方向ＤＦを水平方向に全方位（３６０度）に変更可能である（図３参照）。船体方向変更部５０には支持軸５１が上下方向に立設されている。各船体１０は、支持軸５１を介して被支持体３０に接続されている。船舶１００の前部側と後部側における各支持軸５１の間隔、船舶１００の右部側と左部側における各支持軸５１の間隔は、各船体１０の船体船首方向ＤＦを変化させた場合に、各船体１０が相互に干渉しないように設定されている。船体方向変更部５０の動作は、制御部１８０によって制御されている。船体方向変更部５０の具体的な構成については後述する。

推進装置７０は、各船体１０に配置されており、各船体１０の推進力を発生させる。推進装置７０は、プロペラ軸７１、プロペラ７２、およびモータ７３を有している。

プロペラ７２は、各船体１０の船尾１０Ｂに配置されており、プロペラ軸７１の端部に取付けられている。

モータ７３は、プロペラ軸７１に接続されており、プロペラ７２を回転させて推力を発生させる。モータ７３の回転数を変化させることで、各船体１０の推力の大きさを変化させる。モータ７３の回転方向を正逆に変化させることで、各船体１０の推力を船体船首方向ＤＦまたは船体船尾方向ＤＢに切り換える。各船体１０のモータ７３を駆動させる電力は、被支持体３０に搭載された電源装置（図示せず）から供給される。推進装置７０の動作は、制御部１８０によって制御されている。

制御部１８０は、船舶１００の自動運転を制御する船舶制御システム２００を構成する（図６参照）。制御部１８０は、船舶１００の自動運転を制御するため、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０、および推進装置７０の動作を制御する。制御部１８０の具体的な構成については後述する。

図２は、図１のＡ―Ａ線における側面断面図である。図２では、第１船体１０１および第４船体１０４の内部と、被支持体３０が見えている。各船体１０の内部には、主に船体方向変更部５０、および推進装置７０が設けられている。

船体方向変更部５０は、支持軸５１、軸受け部５３、およびモータ５５を有している。軸受け部５３は、船体１０の内部に固定されている。支持軸５１は、下部が軸受け部５３によって回転可能に支持されており、上部は被支持体３０のアーム３３に固定されている。このため、船体１０は、支持軸５１およびアーム３３に対して回転可能である。

モータ５５は、軸受け部５３とともに船体１０の内部に固定されている。モータ５５の回転軸５５１には第１ギヤ５７１が取り付けられている。支持軸５１の下部には、第２ギヤ５７２が取り付けられている。第１ギヤ５７１と第２ギヤ５７２は噛み合わされており、モータ５５の回転軸５５１の回転力が支持軸５１に伝達されるように構成されている。モータ５５の回転軸５５１を回転させると、その回転力により、軸受け部５３、モータ５５および船体１０が支持軸５１を中心として回転する。

モータ５５は、例えばサーボモータやステッピングモータであり、回転軸５５１の回転角度を制御可能である。回転軸５５１の回転角度を制御して、支持軸５１回りの回転角度を制御することにより、船体１０の姿勢（船体船首方向ＤＦの方向）を制御することができる。各船体１０のモータ５５を駆動させる電力は、被支持体３０に搭載された電源装置（図示せず）から供給される。

図３は、第１船体１０１の船体船首方向ＤＦの変更動作を説明する平面図である。船体船首方向ＤＦの変更動作について、第１船体１０１を例に挙げて説明する。

図３では、第１船体１０１が姿勢１０１ＰＡから姿勢１０１ＮＰＡに変化する状態を示している。姿勢１０１ＰＡは、図１に示した平行配置ＰＡにおける第１船体１０１の姿勢である。姿勢１０１ＮＰＡは、図４に示した非平行配置ＮＰＡにおける第１船体１０１の姿勢である。変更前の状態である姿勢１０１ＰＡでは、船体船首方向ＤＦが船舶船首方向ＨＤと平行になっている。変更後の状態である姿勢１０１ＮＰＡでは、船体船首方向ＤＦが船舶１００の中心（平面視で被支持体３０の中心）ＳＱＣ方向を向いている。

姿勢１０１ＰＡから姿勢１０１ＮＰＡへの変更では、船体船首方向ＤＦは、支持軸５１を中心に右回りに角度θ１＝１３５度変更されている。この船体船首方向ＤＦの変更は、第１船体１０１に設けられた船体方向変更部５０を制御部１８０で制御することによって実行される。第１船体１０１と同様に、第２船体１０２、第３船体１０３、および第４船体１０４についても各船体１０に設けられた船体方向変更部５０を制御部１８０で制御することによって船体船首方向ＤＦの変更が実行される。なお、船体方向変更部５０の動作は、図３に示した動作に限定されない。船体船首方向ＤＦの変更角度θ１は、任意の角度に設定することが可能である。

次に、各船体１０が各運転モードにおいてとりうる配置および動作について説明する。図１は、航行モードにおいて、船舶１００が平行配置ＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図４は、定点保持モードにおいて、船舶１００が非平行配置ＮＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図５は、係留モードにおいて、船舶１００が係留動作を行うために係留用配置ＰＢとなった状態の一例を示す平面図である。

図１に示すように、平行配置ＰＡは、各船体１０の船体船首方向ＤＦが相互に平行となるように配置された状態である。平行配置ＰＡは、主に航行モードにおいて船舶１００が航行動作を行う場合の姿勢である。図１の平行配置ＰＡの状態において、船舶１００が各船体１０の船体船首方向ＤＦに移動する場合には、船舶１００が受ける抵抗は非平行配置ＮＰＡの状態よりも小さい。この状態で各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、船舶１００の前方Ｆおよび後方Ｂへの推進力と、右方Ｒおよび左方Ｌへの操舵力（回頭モーメント）を発生させる。このため、船舶１００は、前方Ｆおよび後方Ｂへの移動と、右方Ｒおよび左方への旋回を行うこと可能である。

図４に示すように、非平行配置ＮＰＡは、各船体１０の船体船首方向ＤＦが他の船体船首方向ＤＦに対して非平行とされた状態である。図４では、各船体１０は、船首尾線ＣＬが平面視で略Ｘ字状となるように配置されている。各船体１０の船体船首方向ＤＦは、船舶の中心ＳＱＣを向いており、各船体１０の船体船尾方向ＤＢは、船舶の中心ＳＱＣから放射状に外方に向いている。

非平行配置ＮＰＡは、主に定点保持モードにおいて船舶１００が定点保持動作を行う場合の姿勢である。非平行配置ＮＰＡの状態では、船舶１００は、どの方向に移動する場合においても抵抗が大きくなっており、風による外乱がある場合でも定点から移動しにくくなるブレーキ効果を生じさせる。この状態で各船体１０の推進装置７０による推力の配分を制御することにより、船舶１００の移動方向を船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌ、および斜め方向を含む水平方向に全方位（３６０度）に自在に制御すること可能である。

図５は、係留モードにおいて、船舶１００が係留動作を行うために係留用配置ＰＢとなった状態の一例を示している。係留用配置ＰＢは、主に係留モードにおいて船舶１００が係留動作を行う場合の姿勢である。係留動作は、係留装置３００等の係留位置ＭＰに接近させるように船舶１００の位置を移動させる動作である。図５では、船舶１００の進行方向（矢印ＴＦで示す方向）に係留位置ＭＰがある状態を示している（図８参照）。係留用配置ＰＢは、係留動作を行う場合に、船舶１００の位置や進路を保持しやすくするための配置である。

係留用配置ＰＢでは、複数の船体１０のうちの一部の船体１０が係留用船体１０Ｘとされる。図５では、第１船体１０１および第２船体１０２の２体が係留用船体１０Ｘに設定されている。係留動作では、係留用船体１０Ｘを係留位置ＭＰに接近させるように船舶１００の位置を移動させる。係留動作は、係留用船体１０Ｘの船体船首方向ＤＦに対して交差する方向への移動を含んでいる。例えば図５において、船舶１００が矢印ＴＦの方向に移動する場合、船舶１００は、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦに対して直交する方向へ移動することとなる。係留用船体１０Ｘの船体船首方向ＤＦに対して交差する方向へ船舶１００が移動する場合、係留用船体１０Ｘによる水の抵抗が大きくなり、船舶１００を減速または停止させる際や、風流れに対してブレーキ効果が得られやすくなる。このため、船舶１００が受ける風等の外乱が大きくなった場合でも、船舶１００の位置や進路を保持しやすくなり、係留位置ＭＰに対して、安全かつ正確に接近させることができる。図５のように、船舶１００が係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦに対して直交する方向へ移動する場合、係留用船体１０Ｘによるブレーキ効果がより大きくなる。

係留用配置ＰＢにおいて、係留用船体１０Ｘが複数である場合には、それぞれの船体船首方向ＤＦが相互に平行に配置されることが好ましい。図５では、第１船体１０１および第２船体１０２は、それぞれの船体船首方向ＤＦが相互に平行になるように配置されている。特に図５では、それぞれの船体船首方向ＤＦが同一直線上になるように配置されている。複数の係留用船体１０Ｘをこのように配置することにより、係留用船体１０Ｘの船体船首方向ＤＦに対して交差する方向へ船舶１００が移動する場合に、係留用船体１０Ｘによる水の抵抗を大きくすることができ、ブレーキ効果が得られやすくなる。

係留用船体１０Ｘ以外の船体１０を非係留用船体１０ＮＸとすると、図５では、第３船体１０３および第４船体１０４の２体が非係留用船体１０ＮＸに設定されている。そして係留動作は、係留用船体１０Ｘの船体船首方向ＤＦと、非係留用船体１０ＮＸの船体船首方向ＤＦとが相互に交差するように配置された状態で実行されることが好ましい。この場合、係留用船体１０Ｘおよび非係留用船体１０ＮＸによる水の抵抗により、船舶１００の前後方向および左右方向へのブレーキ効果が得られやすくなる。特に図５では、係留用船体１０Ｘの船体船首方向ＤＦと、非係留用船体１０ＮＸの船体船首方向ＤＦとが相互に直交するように配置されている。これにより、船舶１００の前後方向（矢印ＴＦ、ＴＢ）および左右方向（矢印ＴＲ、ＴＬ）へのブレーキ効果が得られやすくなる。

また、図５に示すように、係留用船体１０Ｘの船体船首方向ＤＦと、非係留用船体１０ＮＸの船体船首方向ＤＦとが相互に直交するように配置されている場合には、係留動作中の移動や進路変更が容易になる。船舶１００が矢印ＴＦ（矢印ＴＢ）で示す方向に移動する場合、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）を非係留用船体１０ＮＸ（第３船体１０３および第４船体１０４）の推進力によって、あたかもタグボートで押す（引く）ように移動させることができる。非係留用船体１０ＮＸ（第３船体１０３および第４船体１０４）の推進力のバランスを変更することによって、船舶１００の進行方向を変える操舵力（回頭モーメント）を発生することもできる。また、船舶１００が矢印ＴＲ（矢印ＴＬ）で示す方向に移動する場合、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の推進力によって移動させることができる。

なお、係留用配置ＰＢは、図５の配置に限定されない。例えば、係留用船体１０Ｘは、第１船体１０１および第２船体１０２に限定されず、いずれの船体１０が係留用船体１０Ｘとされてもよい。また、係留用船体１０Ｘは２体に限定されず、１体であってもよい。さらに、船体の数や配置によっては、係留用船体１０Ｘの数を任意に設定してもよい。

図６は、船舶制御システム２００の構成を示す概略図である。船舶制御システム２００は、船舶１００の自動運転を制御するシステムである。図６では、船舶制御システム２００のうち、主に船舶１００の移動を制御するための構成を示している。船舶制御システム２００は、制御部１８０、現在位置情報取得部１９０、各船体１０に設けられている船体方向変更部５０および推進装置７０を備えている。

現在位置情報取得部１９０は、ＧＮＳＳセンサ１９１および方位センサ１９２を有している。ＧＮＳＳセンサ１９１は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＮＳＳ信号を受信する。ＧＮＳＳセンサ１９１で受信されたＧＮＳＳ信号は、制御部１８０に入力される。方位センサ１９２は、船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位を検出する。方位センサ１９２からの検出信号は、制御部１８０に入力される。なお、現在位置情報取得部１９０は、他のセンサ、例えば風向・風速センサ、潮流センサ等を有していてもよい。

制御部１８０には、各船体１０に設けられている船体方向変更部５０および推進装置７０が接続されている。制御部１８０は、各船体１０の船体方向変更部５０および推進装置７０を制御することにより、船舶１００の自動運転を制御する。

制御部１８０は、メモリ１８１、現在位置情報算出部１８２、第１運転モード判定部１８３、第２運転モード判定部１８４、船体方向制御部１８５、および推進装置制御部１８７を備えている。

メモリ１８１は、船舶１００の自動運転に関するデータを記憶している。メモリ１８１には、経路データＤＥ１、第１運転モード判定基準データＤＥ２、第２運転モード判定基準データＤＥ３、船体方向制御データＤＥ４、および推力配分データＤＥ５が保存されている。

経路データＤＥ１には、例えば、水中環境調査等を行う複数の調査位置（目標位置）ＴＰ１～ＴＰＮに関する位置データ、および複数の目標位置ＴＰ１～ＴＰＮまで所定の順序で航行するための経路に関するデータ等が記録されている。また、経路データＤＥ１には、係留装置３００の位置など１箇所または複数個所の係留位置ＭＰのデータ、および任意の位置から各係留位置ＭＰまで航行するための経路に関するデータ等が記録されている。

第１運転モード判定基準データＤＥ２には、運転モードを航行モードとするか、定点保持モードとするかを判定するための判定基準が記録されている。本実施形態では、第１運転モード判定基準データＤＥ２には、現在位置から目標位置までの距離に基づいて、航行モードとするか定点保持モードとするかを判定するための判定基準が記録されている。

具体的には、現在位置から目標位置までの距離が所定の基準距離ＰＤ以上である場合には、運転モードを航行モードとし、現在位置から目標位置までの距離が所定の基準距離ＰＤ未満である場合には、運転モードを定点保持モードとする判定基準が記録されている。また、船舶１００が目標位置に到達した場合、すなわち、現在位置から目標位置までの距離が０になった場合には、定点保持モードのままその位置を保持し続けるようにする判定基準も記録されている。

第２運転モード判定基準データＤＥ３には、現在位置から係留位置ＭＰに向けて移動するかどうかを判定するための判定基準、および、係留位置ＭＰに向けて移動している状態での運転モードを航行モードから係留モードに切り替えるかどうかを判定するための判定基準が記録されている。

具体的には、予定された調査位置での調査が終了した場合や、充電量が所定の残量まで低下した場合、あるいは船舶１００や観測機器等にメンテナンスが必要であることを検知した場合等には、現在位置から係留位置ＭＰに向けて移動すると判定する判定基準が記録されている。

また、現在位置から係留位置ＭＰまでの距離が所定の基準距離以上である場合には、運転モードを航行モードとし、現在位置から係留位置までの距離が所定の基準距離未満である場合には、運転モードを係留モードとする判定基準が記録されている。船舶１００が係留モードで係留動作を行って係留位置ＭＰに到達した場合、すなわち、現在位置から係留位置までの距離が０になった場合には、係留モードのままその位置で停止する判定基準も記録されている。

船体方向制御データＤＥ４には、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作に関するデータが記録されている。具体的には、各運転モード（航行モード、定点保持モード、係留モード）に適合した各船体１０の姿勢をとるための設定と、各船体１０の船体船首方向ＤＦを変化させるための船体方向変更部５０の動作に関するデータが記録されている。

本実施形態では、航行モードでは各船体１０が平行配置ＰＡ（図１参照）をとるように設定されている。そして、各船体１０が平行配置ＰＡをとるために、各船体船首方向ＤＦと、船舶１００の船舶船首方向ＨＤとがなす角度が、各船体１０とも０度となるように船体方向変更部５０の動作データが設定されている。

定点保持モードでは各船体１０が非平行配置ＮＰＡ（図４参照）の状態となるように設定されている。そして、各船体１０が非平行配置ＮＰＡの状態となるために、各船体１０の船体船首方向ＤＦと、船舶１００の船舶船首方向ＨＤとがなす角度が、船体１０ごとに所定の角度となるように船体方向変更部５０の動作データが設定されている。

係留モードでは、各船体１０が係留用配置ＰＢ（図５参照）の状態となるように設定されている。そして、各船体１０が係留用配置ＰＢの状態となるために、各船体１０の船体船首方向ＤＦと、船舶１００の船舶船首方向ＨＤとがなす角度が、船体１０ごとに所定の角度となるように船体方向変更部５０の動作データが設定されている。

推力配分データＤＥ５には、各運転モード（航行モード、定点保持モード、係留モード）における、推進装置７０の推力の配分に関するデータが記録されている。

本実施形態では、航行モードでは船舶１００は平行配置ＰＡをとるため、平行配置ＰＡにおける船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位と、現在位置から目標位置までの方位との関係に応じて、各推進装置７０に出力させる推力の配分に関するデータが記録されている。各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、船舶１００の前方Ｆおよび後方Ｂへの推進力と、船舶１００の右方Ｒおよび左方Ｌへの操舵力（回頭モーメント）を発生させるように推進装置７０の動作データが設定されている。

定点保持モードでは船舶１００は、非平行配置ＮＰＡをとるため、非平行配置ＮＰＡにおける船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位と、現在位置から目標位置までの方位との関係に応じて、各推進装置７０に出力させる推力の配分に関するデータが記録されている。各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、船舶１００の移動方向を前方Ｆ、後方Ｂ、左方Ｌ、右方Ｒ、および斜め方向を含む水平方向に全方位（３６０度）に自在に制御するように、推進装置７０の動作データが設定されている。

係留モードでは船舶１００は、係留用配置ＰＢをとるため、係留用配置ＰＢにおける船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位と、現在位置から係留位置ＭＰまでの方位との関係に応じて、各推進装置７０に出力させる推力の配分に関するデータが記録されている。各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、船舶１００の前方Ｆおよび後方Ｂへの推進力と、船舶１００の右方Ｒおよび左方Ｌへの操舵力（回頭モーメント）を発生させるように推進装置７０の動作データが設定されている。

現在位置情報算出部１８２は、現在位置情報取得部１９０からの検出信号に基づいて、現在位置における位置情報、および移動速度等に関する情報を算出する。具体的には、現在位置情報算出部１８２は、ＧＮＳＳセンサ１９１からのＧＮＳＳ信号に基づいて、船舶１００の現在位置の座標（現在位置ＧＮＳＳ座標）を算出し、方位センサ１９２からの検出信号に基づいて、船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位を算出する。また、現在位置情報算出部１８２は、メモリ１８１に記憶されている経路データＤＥ１に記録された目標位置および経路に関するデータを参照して、目標位置までの距離、および船舶１００の船舶船首方向ＨＤに対する目標位置の方位を算出する。

第１運転モード判定部１８３は、メモリ１８１に記憶されている第１運転モード判定基準データＤＥ２を参照して、目標位置までの移動に適合した運転モード（航行モードまたは定点保持モード）を判定する。本実施形態では、第１運転モード判定基準データＤＥ２、および、現在位置情報算出部１８２で算出された目標位置までの距離を参照して、現在位置から目標位置までの距離が所定の基準距離ＰＤ以上の場合には、運転モードを航行モードと判定し、現在位置から目標位置までの距離が所定の基準距離ＰＤ未満の場合には、運転モードを定点保持モードと判定する。また、現在位置から目標位置までの距離が０の場合には、船舶１００が目標位置に到達しているとし、運転モードを定点保持モードとしたまま、その位置を保持し続けるように判定する。

第２運転モード判定部１８４は、メモリ１８１に記憶されている第２運転モード判定基準データＤＥ３を参照して、現在位置から係留位置ＭＰに向けて移動するかどうかを判定する。また、係留位置ＭＰに向けて移動している状態での運転モードを航行モードから係留モードに切り替えるかどうかを判定する。

具体的には、予定された調査位置での調査が終了した場合や、充電量が所定の残量まで低下した場合、あるいは船舶１００や観測機器等にメンテナンスが必要であることを検知した場合等には、現在位置から係留位置ＭＰに向けて移動すると判定する。

また、現在位置から係留位置ＭＰまでの距離が所定の基準距離以上である場合には、運転モードを航行モードとし、現在位置から係留位置までの距離が所定の基準距離未満である場合には、運転モードを係留モードにすると判定する。また、船舶１００が係留モードで係留動作を行って係留位置ＭＰに到達した場合、すなわち、現在位置から係留位置までの距離が０になった場合には、係留モードのままその位置で停止するように判定する。

船体方向制御部１８５は、メモリ１８１に記憶されている船体方向制御データＤＥ４を参照し、第１運転モード判定部１８３および第２運転モード判定部１８４で判定された各運転モード（航行モード、定点保持モード、係留モード）に対応させて、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。

推進装置制御部１８７は、メモリ１８１に記憶されている推力配分データＤＥ５を参照し、第１運転モード判定部１８３および第２運転モード判定部１８４で判定された各運転モード（航行モード、定点保持モード、係留モード）に対応させて、各船体１０に設けられた推進装置７０の動作を制御する。

［係留装置］
次に、船舶係留システム４００を構成する係留装置３００について説明する。図７は、係留装置３００の保持部３２０が、図７Ａでは開放状態ＰＭ１、図７Ｂでは係留状態ＰＭ２となった状態を示す斜視図である。図８は、保持部３２０が開放状態ＰＭ１とされた係留装置３００に船舶１００が接近する状態を示す船舶係留システム４００の平面図である。図９は、船舶１００が係留位置ＭＰに到達し、係留装置３００の保持部３２０が係留状態ＰＭ２となった状態を示す船舶係留システム４００の平面図である。

図８および図９に示すように、係留装置３００は、係留動作によって係留位置ＭＰに接近した船舶１００の係留用船体１０Ｘを係留することにより、船舶１００を係留する装置である。図７に示すように、係留装置３００は、第１係留部３０１および第２係留部３０２から構成されている。係留装置３００の大きさは、船舶１００の大きさに応じて設定される。本実施形態では、船舶１００の各船体１０の全長を約１．２ｍとし、係留用配置ＰＢ（図９）における２体の係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の合計の長さを約２．５ｍとすると、係留装置３００の大きさは、長手方向の長さが約４．３ｍとなるように設定されている。

第１係留部３０１および第２係留部３０２は、それぞれ係留装置本体３１０（第１係留装置本体３１１、第２係留装置本体３１２）、および保持部３２０（第１保持部３２１、第２保持部３２２）を備えている。第１係留部３０１および第２係留部３０２は、それぞれ独立しており、浮力によって水に浮くように設置されている。図７では、第１係留部３０１および第２係留部３０２が陸地Ｇに沿った水際に浮くように設置された状態を示している。浮体に示された細線ＷＬは、水面の線（喫水線）を示している。第１保持部３２１および第２保持部３２２で囲まれた領域が、係留用船体１０Ｘを保持して船舶１００を係留する係留位置ＭＰとなる。なお、第１係留部３０１および第２係留部３０２は、相互に索条等（図示せず）で係留されており、第１係留部３０１および第２係留部３０２の相対的な位置関係が大きく変動しないようにされている。また、第１係留部３０１および第２係留部３０２は陸地Ｇに対しても索条等（図示せず）で係留されており、陸地Ｇに対する相対的な位置が大きく変動しないようにされている。

第１係留部３０１および第２係留部３０２は、分割されているため、移動や運搬が容易である。第１係留部３０１および第２係留部３０２は、仮想の中心線３０３に対して略対称に構成されている。このため、各部の構成については主に第１係留部３０１について説明する。

図７に示すように、第１係留部３０１は、第１係留装置本体３１１および第１保持部３２１を有している。第１係留装置本体３１１は、第１方向Ｄ１に延びており、第１保持部３２１が第１方向Ｄ１に移動できるようにレール（図示せず）が取り付けられている。第１係留装置本体３１１の下部には複数の浮体３１５が取り付けられており、浮力によって水に浮くように構成されている。

第１保持部３２１は、船舶１００の係留用船体１０Ｘを保持して船舶１００を係留装置３００に係留する部分である。第１保持部３２１は、第１係留装置本体３１１のレールに沿って第１方向Ｄ１に移動できるように構成されている。第１保持部３２１は、係留用船体１０Ｘが出入可能な状態である開放状態ＰＭ１（図７Ａ、図８）の位置と、係留用船体１０Ｘを係留する状態である係留状態ＰＭ２（図７Ｂ、図９）の位置と間で移動可能である。

第１保持部３２１は、保持部本体３２５、アーム３２６、および浮体３２７を有している。保持部本体３２５は、アーム３２６によって第１係留装置本体３１１に対して所定の間隔をおいた位置に支持されている。保持部本体３２５と第１係留装置本体３１１の間隔は、係留状態ＰＭ２（図７Ｂ、図９）において、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の端部を保持できる間隔に設定されている。保持部本体３２５は、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の端部の形状に対応するように、仮想の中心線３０３に対する外側の端部が、第１係留装置本体３１１に近づくように屈曲している。このため係留状態ＰＭ２（図７Ｂ、図９）において、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の端部を確実に保持することができる。保持部本体３２５の下部には複数の浮体３２７が取り付けられており、浮力によって水に浮くように構成されている。

アーム３２６は、第１係留装置本体３１１のレールに沿って第１方向Ｄ１に移動できるように構成されている。アーム３２６には、第１保持部３２１を移動させる駆動手段が接続されており、駆動手段によって開放状態ＰＭ１（図７Ａ、図８）の位置と、係留状態ＰＭ２（図７Ｂ、図９）の位置と間で移動可能である。駆動手段の構成は限定されるものではないが、例えばアーム３２６に接続されたワイヤ（図示せず）を巻取装置３２８で巻き取りおよび開放するようにして、第１保持部３２１を開放状態ＰＭ１（図７Ａ、図８）の位置と、係留状態ＰＭ２（図７Ｂ、図９）の位置と間で移動させるようにしてもよい。その他、バネ等の弾性部材や、エアシリンダ、モータなどの駆動手段を用いてもよく、駆動力を第１保持部３２１に伝達する手段としてリンク機構などを用いてもよい。

第１係留部３０１には、係留用船体１０Ｘが係留位置ＭＰに接近したことを検知する検知部（図示せず）が設けられている。検知部によって係留用船体１０Ｘが係留位置ＭＰに接近したことが検知された場合、第１保持部３２１は、開放状態ＰＭ１（図７Ａ、図８）の位置から、係留状態ＰＭ２（図７Ｂ、図９）の位置へ移動する。検知部の構成は限定されず、センサや接触スイッチによって係留用船体１０Ｘの接近を電気的に検知してもよい。あるいは、係留用船体１０Ｘの接近によって検知部材が機械的に作動するように構成し、それによって第１保持部３２１を駆動させる駆動手段を作動させてもよい。また、検知部によって係留用船体１０Ｘが係留位置ＭＰに接近したことが検知された場合には、第１係留部３０１の第１保持部３２１、および第２係留部３０２の第２保持部３２２が同期して開放状態ＰＭ１（図７Ａ、図８）の位置から、係留状態ＰＭ２（図７Ｂ、図９）の位置へ移動することが好ましい。

以上説明した係留装置３００の構成は一例であり、係留装置の構成は上記構成に限定されない。例えば、係留装置は、浮力によって水に浮くように設置されるのではなく、陸や水底に固定された支柱等によって設置されてもよい。また、第１係留部３０１および第２係留部３０２は分割されず一体でもよい。保持部３２０の構成や動作も限定されず、係留用船体１０Ｘが出入可能な状態である開放状態と、係留用船体１０Ｘを係留する状態である係留状態とに切り替え可能であればよい。

［動作］
次に、船舶係留システム４００を構成する船舶１００および係留装置３００の動作について説明する。図１０は、航行モードから係留モードに切り替わり、係留モードで係留装置３００に接近するように係留動作を行う、船舶１００の動作の一例を示す平面図である。図１１は、保持部３２０が開放状態ＰＭ１であり、船舶１００が係留装置３００に接近する状態を示す船舶係留システム４００の斜視図である。図１２は、保持部３２０が開放状態ＰＭ１であり、船舶１００が係留装置３００に到達した状態を示す船舶係留システム４００の平面図である。図１３は、保持部３２０が係留状態ＰＭ２となり、船舶１００が係留装置３００に係留された状態を示す船舶係留システム４００の平面図である。

図１０に示すように、船舶１００が係留のために自動運転によって係留装置３００に接近する場合、まず船舶１００は、航行モードで係留装置３００（係留位置ＭＰ）付近まで移動する。船舶１００から係留装置３００（係留位置ＭＰ）までの距離が所定の基準距離未満となった時点で、運転モードが航行モードから係留モードに切り替えられ、航行モードにおける平行配置ＰＡから、係留モードで係留動作を行うために係留用配置ＰＢに切り替えられる。そして、船舶１００は、係留モードで係留装置３００（係留位置ＭＰ）まで移動する。以下では、船舶１００の運転モードが航行モードから係留モードに切り替えられた後における、船舶１００および係留装置３００の動作について説明する。

図１１に示す状態では、船舶１００は係留モードで係留動作を行うために係留用配置ＰＢとなっている。係留装置３００の保持部３２０（第１保持部３２１、第２保持部３２２）は、開放状態ＰＭ１とされている。船舶１００は係留位置ＭＰに向けて移動する係留動作を実行している。係留動作は、船舶１００が係留装置３００（係留位置ＭＰ）に到達した状態において、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦが、係留装置３００が延びる方向である第１方向Ｄ１と平行になるように実行される。

現在位置情報算出部１８２は、現在位置情報取得部１９０からの検出信号に基づいて、現在位置における位置情報（現在位置ＧＮＳＳ座標）等を算出する。また、現在位置情報算出部１８２は、メモリ１８１に記憶されている経路データＤＥ１に記録された係留位置ＭＰおよび経路に関するデータを参照して、係留位置ＭＰまでの距離、および船舶１００の船舶船首方向ＨＤに対する係留位置ＭＰの方位を算出する。

推進装置制御部１８７は、推力配分データＤＥ５を参照して、各船体１０に設けられた推進装置７０の動作を制御する。図１１の状態では、推進装置制御部１８７は、推力配分データＤＥ５を参照して、船舶１００が係留位置ＭＰの方位に移動するように、主に非係留用船体１０ＮＸ（第３船体１０３および第４船体１０４）に設けられた推進装置７０の推進力のバランスを制御する。各船体１０が係留用配置ＰＢをとることにより、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）および非係留用船体１０ＮＸ（第３船体１０３および第４船体１０４）による水の抵抗により、船舶１００の前後方向および左右方向へのブレーキ効果が得られやすくなる。このため、船舶１００が受ける風等の外乱が大きくなった場合でも、船舶１００の位置や進路を保持しやすくなり、係留位置ＭＰに対して、安全かつ正確に接近させることができる。

船舶１００が受ける風等の外乱や、船舶１００の船舶船首方向ＨＤに対する係留位置ＭＰの方位によっては、操舵力（回頭モーメント）を発生するために、非係留用船体１０ＮＸ（第３船体１０３および第４船体１０４）に設けられた推進装置７０だけでなく、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）に設けられた推進装置７０を作動させてもよい。また、非係留用船体１０ＮＸ（第３船体１０３および第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦを変更するように船体方向変更部５０を制御して、船体１０による操舵力（回頭モーメント）を発生させてもよい。

図１２は、船舶１００の係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）が係留装置３００（係留位置ＭＰ）に到達した直後の状態を示している。係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦは、係留装置３００が延びる方向である第１方向Ｄ１と平行になっている。保持部３２０（第１保持部３２１、第２保持部３２２）は開放状態ＰＭ１となっている。検知部（図示せず）によって係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）が係留位置ＭＰに到達したことが検知されると、保持部３２０（第１保持部３２１、第２保持部３２２）を駆動する駆動手段（図示せず）が作動し、保持部３２０（第１保持部３２１、第２保持部３２２）は開放状態ＰＭ１から係留状態ＰＭ２に切り替えられる。

図１３では、保持部３２０（第１保持部３２１、第２保持部３２２）が係留状態ＰＭ２に切り替えられた状態となっている。保持部３２０（第１保持部３２１、第２保持部３２２）は、係留位置ＭＰにおいて、係留用船体１０Ｘ（第１船体１０１および第２船体１０２）の一方の端部（第１船体１０１の船首１０Ｆ）と、他方の端部（第２船体１０２の船首１０Ｆ）とを保持することにより、船舶１００を安定した状態で係留することができる。

船舶１００の係留状態の解除は、保持部３２０（第１保持部３２１、第２保持部３２２）を係留状態ＰＭ２から開放状態ＰＭ１に切り替えることにより行う。係留状態ＰＭ２から開放状態ＰＭ１への切り替えは、充電完了時や設定された時刻をトリガーとして保持部３２０を駆動する駆動手段（図示せず）を作動させてもよく、船舶１００の航行を開始させるタイミングで、保持部３２０を係留状態ＰＭ２から開放状態ＰＭ１に切り替えるようにしてもよい。また、作業者の操作によって保持部３２０が係留状態ＰＭ２から開放状態ＰＭ１に切り替えられるようにしてもよい。

本実施形態の船舶１００によれば、船舶１００が受ける風等の外乱が大きくなった場合でも、船舶１００の位置や進路を保持しやすくなり、係留位置ＭＰに対して、安全かつ正確に接近させることができる。また、本実施形態の船舶係留システム４００によれば、船舶１００を係留装置３００に対して安全かつ正確に接近させ、係留装置３００により船舶１００を安全かつ容易に係留することができる。

［変形例］
本発明に係る船舶１００および船舶係留システム４００は、上記説明した本実施形態に限定されない。

本実施形態の船舶は、自動運転を行うとしたが、外部から無線通信等によって制御されてもよい。また、一部または全部の運転をオペレータによる操縦としてもよい。例えば、オペレータが係留動作の操作を行ってもよい。

本実施形態では、各船体１０に船体方向変更部５０を設けて船体船首方向ＤＦを変更できるようにしたが、複数の船体のうちの一部の船体１０に船体方向変更部５０を設けて船体船首方向ＤＦを変更できるようにしてもよい。例えば、４体の船体１０のうち、２体の船体船首方向ＤＦを変更可能とし、残りの２体の船体船首方向ＤＦを固定としてもよい。

本実施形態では、船舶は４体の船体を有する構成としたが、２体、３体、または５体以上の船体１０を有する構成としてもよい。図１４は、３体の船体１０を有する船舶１００Ａを示す平面図である。

図１４Ａおよび図１４Ｂは、３体の船体１０を有する船舶１００Ａが係留モードにおける係留用配置ＰＢをとっている。図１４Ａでは、第１船体１０１のみが係留用船体１０Ｘに設定されている状態を示している。図１４Ｂでは、第２船体１０２および第３船体１０３の２体が係留用船体１０Ｘに設定されている状態を示している。

また、本実施形態では、各船体１０に推進装置７０を設けたが、一部の船体１０に推進装置７０を設けるようにしてもよい。推進装置は、ポッド推進器であってもよい。また、異なる種類の推進装置を各船体１０に配置してもよい。

各船体１０の船型は、排水量型の船型としたが、これに限定されない。複数の船体１０の船型は、全て同じでなくてもよい。たとえば、直方体や円柱状の浮体を組み合わせてもよい。

本実施形態では、被支持体３０は、平面視で、各船体１０に囲まれた領域（各船体１０の外縁部を含める閉じた領域）の内側に配置している。安定性の面から、被支持体３０は各船体１０に囲まれた領域内に配置されることが好ましいが、配置される位置は限定されない。例えば、被支持体３０の一部が各船体１０に囲まれた領域の外部に配置されていてもよい。また、被支持体３０は、全体が水面上にある場合に限定されず、一部または全部が水中にあってもよい。

本実施形態では、水中環境調査を自動運転で行う小型の船舶について説明したが、大きさは限定されるものではない。例えば、作業員が搭乗して各種作業を行うことができる大きさや設備を備えた船舶であってもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

１００ 船舶
３００ 係留装置
４００ 船舶係留システム
１０ 船体
３０ 被支持体
５０ 船体方向変更部
７０ 推進装置
ＨＤ 船舶船首方向
ＤＦ 船体船首方向
ＭＰ 係留位置
１０Ｘ 係留用船体

Claims (9)

1. 複数の船体と、
   前記複数の船体に支持される被支持体と、
   前記複数の船体と前記被支持体とを接続する、船体方向変更部と、
   推進装置と、
   を備え、
   自船の前部が向く方向を船舶船首方向とし、
   前記各船体の船首尾線を船首側に延ばした方向を前記各船体のそれぞれの船体船首方向とし、
   前記船体方向変更部は、前記船体の船体船首方向を変更可能であり、
   前記複数の船体のうち、一部の前記船体を係留用船体とし、前記係留用船体を係留位置に接近させるように自船の位置を移動させる動作を係留動作として、
   前記係留動作は、前記係留用船体の船体船首方向に対して交差する方向への移動を含む、
   船舶。
2. 前記係留動作は、
   前記係留用船体の船体船首方向と、前記係留用船体以外の前記船体の船体船首方向とが相互に交差するように配置された状態で実行される、
   請求項１に記載の船舶。
3. 前記係留動作は、
   前記係留用船体の船体船首方向と、前記係留用船体以外の前記船体の船体船首方向とが相互に直交するように配置された状態で実行される、
   請求項１に記載の船舶。
4. 前記係留用船体は、複数の前記船体を含み、
   前記係留動作は、複数の前記係留用船体のそれぞれの船体船首方向が相互に平行となるように配置された状態で実行される、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の船舶。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の船舶と、
   前記係留動作によって係留位置に接近した前記係留用船体を係留することにより、前記船舶を係留する係留装置と、を備える、
   船舶係留システム。
6. 前記係留装置は、
   前記係留用船体が出入可能な状態である開放状態と、前記係留用船体を係留する状態である係留状態とに切り替え可能な保持部を有し、
   前記保持部は、前記係留位置において、前記係留用船体の一方の端部と、他方の端部とを保持することにより、前記船舶を係留する、
   請求項５に記載の船舶係留システム。
7. 前記保持部は、
   第１方向に延びる係留装置本体を有し、
   前記保持部は、前記係留装置本体に対して前記第１方向に移動することにより、前記開放状態と前記係留状態とが切り替えられ、
   前記係留動作は、
   前記係留装置において、前記係留用船体の船体船首方向が、前記第１方向と平行になるように実行される、
   請求項６に記載の船舶係留システム。
8. 前記係留装置は、
   前記係留用船体が前記係留位置に接近したことを検知する検知部を有し、
   前記検知部によって前記係留用船体が前記係留位置に接近したことが検知された場合、前記保持部は、前記開放状態から前記係留状態に切り替えられて、前記係留用船体を保持する、
   請求項６または請求項７に記載の船舶係留システム。
9. 前記係留装置は、
   浮力によって水に浮くように設置可能であるとともに、分割して運搬可能である、
   請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の船舶係留システム。

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