JP2023076240A - 船舶航走システムおよびそれを備える船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】左右の姿勢制御板を利用して針路を変更するときに良好な操舵性が得られる船舶航走システムおよび船舶を提供する。【解決手段】船舶航走システム５は、推進機としての船外機１０と、舵取り装置２０と、ステアリングホイール２２と、左舷トリムタブ３１Ｌおよび右舷トリムタブ３１Ｒと、左舷アクチュエータ３２Ｌおよび右舷アクチュエータ３２Ｒと、コントローラ４０とを含む。コントローラは、ステアリングホイールの操作に応じて舵取り装置を制御する第１制御モードと、ステアリングホイールの操作に応じて左舷アクチュエータおよび右舷アクチュエータを制御する第２制御モードとを有する。コントローラは、舵取り装置の舵位置が中立位置であるかどうかを判断し、中立位置でなければ第１制御モードから第２制御モードへの移行を禁止し、中立位置であれば第１制御モードから第２制御モードへの移行を許容する。【選択図】図３

Description

この発明は、船舶航走システムおよびそれを備える船舶に関する。

特許文献１は、船体の操舵モードとして、第１のモードおよび第２のモードを有する操舵制御処理を開示している。第１のモードは、ステアリングホイールによる進路操作の指示に応じて、船外機の操舵を制御する通常の操舵モードである。第２のモードは、ステアリングホイールによる進路操作の指示に応じてトリムタブアクチュエータを制御する非常用の操舵モードである。船外機の操舵系に異常が発生すると、第２モードが選択される。それにより、ステアリングホイールの操作によって左右のトリムタブが駆動されるので、エンジンが回転し、プロペラが回転可能であれば、左右のトリムタブによる航走抵抗の差を利用して、船体の進路変更を行うことができる。

特開２０２１－６２７０９号公報（段落［００８０］～［００８８］、図７）

船体の左舷および右舷に取り付けられる姿勢制御板（トリムタブ等）を利用する操舵は、推進機が発生する推進力の方向に影響される。したがって、推進力の方向が適切に設定されることを確認できれば、姿勢制御板を利用しながら良好な操舵性が得られる。

そこで、この発明の一実施形態は、左右の姿勢制御板を利用して針路を変更するときに良好な操舵性が得られる船舶航走システムおよび船舶を提供する。

この発明の一実施形態は、船舶の船体に推進力を与える推進機と、船舶の針路を変更する舵取り装置と、船舶の針路を変更するために使用者によって操作される針路変更操作子と、船体の姿勢を制御するために当該船体の左舷および右舷にそれぞれ装備され、当該船体の左舷および右舷でそれぞれ上下動される左舷姿勢制御板および右舷姿勢制御板と、前記左舷姿勢制御板および前記右舷姿勢制御板をそれぞれ作動させる左舷アクチュエータおよび右舷アクチュエータと、コントローラとを含む、船舶航走システムを提供する。前記コントローラは、前記針路変更操作子の操作に応じて前記舵取り装置を制御する第１制御モードと、前記針路変更操作子の操作に応じて前記左舷アクチュエータおよび前記右舷アクチュエータを制御する第２制御モードとを有し、前記舵取り装置の舵位置が中立位置であるかどうかを判断し、前記舵位置が中立位置でなければ前記第１制御モードから前記第２制御モードへの移行を禁止し、前記舵位置が中立位置であれば前記第１制御モードから前記第２制御モードへの移行を許容するようにプログラムされている。

この構成によれば、コントローラの制御モードが第１制御モードのときは、針路変更操作子の操作に応じて舵取り装置によって船舶の針路が変更される。したがって、推進機によって船体に推進力が与えられると、船舶は舵取り装置の舵位置に応じた針路で航行する。舵取り装置の舵位置は、針路変更操作子の操作に応答するので、船舶は、針路変更操作子の操作に応じた針路で航行する。コントローラの制御モードが第２制御モードのときは、針路変更操作子の操作に応じて、左舷姿勢制御板および右舷姿勢制御板が上下動して、船体に対する左舷および右舷の航走抵抗の配分が変更される。したがって、推進機によって船体に推進力が与えられると、船舶は、左舷および右舷の航走抵抗の配分に応じた針路で航行する。左舷姿勢制御板および右舷姿勢制御板の位置は針路変更操作子の操作に応答するので、船舶は、針路変更操作子の操作に応じた針路で航行する。よって、第１制御モードおよび第２制御モードのいずれにおいても、使用者が針路変更操作子を操作することによって、船舶を操舵できる。

第１制御モードから第２制御モードへの移行のためには、舵取り装置の舵位置が中立位置であると判断される必要がある。それにより、舵取り装置の舵位置が中立位置である状態で第２制御モードによる制御を開始することができる。したがって、第２制御モードにおいては、舵取り装置が針路変更に実質的に寄与しないので、左舷姿勢制御板および右舷姿勢制御板の作動による舵取りを適切かつ効率的に行うことができる。それにより、良好な操舵性を得ることができる。

第１制御モードから第２制御モードへの移行は、コントローラによる自動処理であってもよいし、使用者のモード移行操作に従う処理であってもよい。

一つの実施形態では、前記コントローラは、前記第１制御モードにおいて、前記針路変更操作子の操作に応答して前記舵取り装置が作動する舵取り動作にエラーが生じているかどうかを監視するエラー監視を実行し、前記エラーを検出すると、前記舵位置が前記中立位置であることを条件に、前記第２制御モードに移行するようにプログラムされている。

この構成によれば、コントローラの制御モードが第１モードのときに、針路変更操作子の操作に応答して舵取り装置が作動する一連の動作（シーケンス）にエラーが生じているかどうかを監視するエラー監視が実行される。具体的には、針路変更操作子の操作と舵取り装置の作動とが整合しない状態が、エラーとして検出される。より具体的には、舵取り装置の作動を検出する舵位置センサが備えられている場合に、舵位置センサが検出する舵位置が針路変更操作子の操作に対応していなければ、エラーが検出される。舵位置センサまたはその配線に障害があるときに、このようなエラーが生じる可能性がある。また、舵取り装置のアクチュエータに故障が生じている場合にも、エラーが検出される可能性がある。さらには、信号を伝達する通信線に障害があるときにも、エラーが検出される可能性がある。このようなエラーが検出されると、コントローラは、舵位置が中立位置であることを条件に、第２制御モードに移行する。したがって、第１制御モードによる舵取り動作にエラーが生じると、舵位置が中立位置であることを条件に、自動的に第２制御モードに移行するので、左舷姿勢制御板および右舷姿勢制御板を利用する舵取り動作へと自動的に移行できる。

一つの実施形態では、前記システムは、使用者に情報を通知する通知ユニットをさらに含む。そして、前記コントローラは、前記エラーを検出すると、前記通知ユニットを制御して、使用者に前記舵取り装置の舵位置を中立位置にすべき旨の指示を与えるようにプログラムされている。

この構成によれば、針路変更操作子の操作に応答して舵取り装置が作動する動作にエラーが生じると、使用者に対して、指示が与えられる。使用者は、その指示に従い、舵取り装置の舵位置を、典型的には手動で、中立位置とする。したがって、舵取り装置に障害が生じている場合であっても、使用者に適切な措置を促すことにより、舵取り装置の舵位置を中立位置とすることができる。

一つの実施形態では、前記コントローラは、前記エラーを検出すると、前記通知ユニットを制御して、使用者に船舶を減速または停止させるべき旨の指示を与えるようにプログラムされている。

この構成によれば、針路変更操作子の操作に応答して舵取り装置が作動する動作にエラーが生じると、使用者に対して、船舶を減速または停止させるべき旨の指示が与えられる。使用者がこの指示に従って操船操作を行うことにより、船舶を減速または停止させることができる。そして、船舶が減速または停止した状態で、使用者は、舵取り装置の舵位置を中立位置とするための措置をとることができる。

一つの実施形態では、前記コントローラは、前記エラーを検出すると、船舶を減速または停止するように前記推進機を制御するようにプログラムされている。

この構成によれば、針路変更操作子の操作に応答して舵取り装置が作動する動作にエラーが生じると、船舶が自動的に減速または停止する。したがって、船舶が減速または停止した状態で、使用者は、舵取り装置の舵位置を中立位置とするための措置をとることができる。

一つの実施形態では、前記システムは、使用者が前記舵取り装置の舵位置を中立位置にした後に操作すべき確認操作子をさらに含む。前記コントローラは、前記確認操作子の操作が検出されると、前記舵位置が中立位置であると判断するようにプログラムされている。

この構成によれば、使用者が舵取り装置の舵位置を中立位置とした後に確認操作子を操作（確認操作）すると、コントローラは、舵取り装置の舵位置が中立位置であると判断する。それにより、第１制御モードから第２制御モードへの移行が許容される。したがって、舵位置が中立位置であることをセンサ類等によって確認できないときにも、使用者の助けを借りることにより、舵位置が中立位置であることを確認して、第１制御モードから第２制御モードへの移行を許容することができる。

一つの実施形態では、前記システムは、前記舵取り装置の舵位置を検出する舵位置センサをさらに含む。前記コントローラは、前記舵位置センサが中立位置を検出すると、前記舵位置が中立位置であると判断するようにプログラムされている。

この構成によれば、舵位置センサによって舵位置が適正に検出されていれば、その検出信号を利用して、コントローラは、舵位置が中立位置であることを確認することができる。

一つの実施形態では、前記コントローラは、前記第１制御モードから前記第２制御モードへの移行に際して、前記舵取り装置の舵位置を中立位置に導くように前記アクチュエータを制御して中立位置復帰動作を実行し、前記中立位置復帰動作が完了すると、前記舵位置が中立位置であると判断するようにプログラムされている。

この構成によれば、舵取り装置が適正に作動可能であれば、コントローラは、舵取り装置を中立位置に復帰させるようにアクチュエータを制御する中立位置復帰動作を実行する。この中立位置復帰動作が適正に完了することにより、舵位置が中立位置であると判断できる。それにより、舵位置が中立位置となった後に第１制御モードから第２制御モードへと移行する。

一つの実施形態では、前記コントローラは、前記針路変更操作子に接続されたヘルムコントローラと、前記舵取り装置に接続されたステアリングコントローラと、前記左舷アクチュエータおよび前記右舷アクチュエータに接続された姿勢制御コントローラとを通信可能に接続して構成されている。前記ヘルムコントローラおよび前記ステアリングコントローラの間の通信によって、前記第１制御モードによる前記舵取り装置の制御が行われる。前記ヘルムコントローラおよび前記姿勢制御コントローラの間の通信によって、前記第２制御モードによる前記左舷アクチュエータおよび前記右舷アクチュエータの制御が行われる。

この構成では、ヘルムコントローラとステアリングコントローラとの間の通信に障害が生じると、針路変更操作子の操作に応答して舵取り装置が作動する動作にエラーが生じる。このような場合に、ヘルムコントローラと姿勢制御コントローラとの間の通信に障害がなければ、第２制御モードによる操舵が可能である。

一つの実施形態では、前記推進機が、船体に取り付けられるただ一つの推進機である。

船体に複数個の推進機が装備されている場合には、推進機相互間の推進力の配分を変更することによって、船体の針路を変更することができる。このような針路変更は、推進機が一つだけであるときには利用できない。つまり、針路変更操作子の操作に応答して舵取り装置が作動する動作にエラーが生じると、複数の推進機の推進力の配分を利用した針路変更を行えない。そこで、針路変更操作子の操作に応答して左舷および右舷の姿勢制御板を作動させることによって船舶の針路変更を行うシステムを備えることによって、エラー発生時にも、針路変更操作子の操作によって船舶の針路変更を行える。

この発明の一実施形態は、船体と、前記船体に装備された、前述のような特徴を有する船舶航走システムと、を含む、船舶を提供する。

この発明によれば、左右の姿勢制御板を利用して針路を変更するときに良好な操舵性が得られる船舶航走システムおよび船舶を提供できる。

図１は、この発明の一実施形態に係る船舶の構成を説明するための図解的な平面図である。 図２は、トリムタブ装置の構成例を説明するための図解的な側面図である。 図３は、船舶航走システムの電気的構成の一例を説明するためのブロック図である。 図４は、コントローラによる処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図４Ａは、コントローラによる他の処理例を説明するためのフローチャートである。 図５は、コントローラが実行するエラー監視処理の具体例を説明するためのフローチャートである。 図６は、コントローラが実行する中立位置確認処理の一例を説明するためのフローチャートである。 図７は、確認ボタンが表示された表示部の表示例を示す。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る船舶１の構成を説明するための図解的な平面図である。船舶１は、船体２と、船体２に装備された船舶航走システム５とを含む。船舶航走システム５は、船外機１０と、舵取り装置２０と、ステアリングホイール２２と、左舷トリムタブ装置３０Ｌおよび右舷トリムタブ装置３０Ｒとを含む。船舶航走システム５は、さらに、アクセルレバー２３と、一対のトリムタブ操作子２４Ｌ，２４Ｒとを含む。

船外機１０は、船体２に推進力を与える推進機の一例である。船外機１０は、船体２の後尾、すなわち、船尾３に取り付けられている。この実施形態では、船外機１０は、船体２に取り付けられたただ一つの推進機である。船外機１０は、船尾３の中央に取り付けられ、左右に回動可能である。船尾３の中央とは、船尾３において、船体２の中心線４と交差する位置をいう。船体２の中心線４とは、平面視において船体２の幅方向の中央を通って前後に延びる直線である。

船外機１０は、より具体的には、取付ユニット１３を介して船尾３に取り付けられている。詳細な図示は省略するけれども、取付ユニット１３は、船尾３に固定されるクランプブラケット、クランプブラケットにチルト軸を介して上下に回動可能に取り付けられたスイベルブラケットなどを含む。船外機１０は、スイベルブラケットに対して、ステアリング軸を介して、左右に回動可能に取り付けられる。

船外機１０は、原動機１１と、原動機１１によって駆動されるプロペラ１２とを含む。原動機１１は、エンジン（内燃機関）であってもよいし、電動モータであってもよい。以下の説明では、原動機１１としてエンジンを備えるエンジン船外機の例について説明する。

舵取り装置２０は、船舶１の針路を変更する装置である。より具体的には、舵取り装置２０は、船外機１０が船体２に与える推進力の方向を変更する。さらに具体的には、舵取り装置２０は、船外機１０をステアリング軸の軸線まわりに回動させることにより、船外機１０を転舵させるように構成されている。舵取り装置２０は、この実施形態では、電動モータや油圧シリンダ等の転舵用アクチュエータ２１（図３参照）を備えており、転舵用アクチュエータ２１が発生する動力によって、船外機１０をステアリング軸まわりに回動させるように構成されている。

ステアリングホイール２２は、船舶１の針路を変更するために使用者によって操作される針路変更操作子の一例である。ステアリングホイール２２の操作信号に応じて、舵取り装置２０の転舵用アクチュエータ２１が制御され、それにより、ステアリングホイール２２の操作に応じて舵取り装置２０が作動する。したがって、使用者は、ステアリングホイール２２を操作することによって、船外機１０を転舵させることができ、それにより、船舶１の針路を変更することができる。

アクセルレバー２３は、船外機１０が発生する推進力を調節するために使用者によって操作される出力操作子である。アクセルレバー２３の操作信号に応じて船外機１０の出力、より具体的にエンジン回転速度が制御される。アクセルレバー２３は、船外機１０が発生する推進力の方向を前進方向と後進方向とに切り換えるシフト操作子の機能を兼ねていてもよい。具体的には、アクセルレバー２３の操作信号に応じて、船外機１０のシフト位置が、前進位置、中立位置および後進位置のいずれかに制御される。

左舷トリムタブ装置３０Ｌは、船体２の姿勢を制御するために船体２の左舷（この実施形態では船尾３の左舷）に取り付けられ、船体２に対して上下動する左舷トリムタブ３１Ｌを含む。左舷トリムタブ装置３０Ｌは、さらに、左舷トリムタブ３１Ｌを船体２に対して上下動させるための左舷アクチュエータ３２Ｌ（図３参照）を含む。同様に、右舷トリムタブ装置３０Ｒは、船体２の姿勢を制御するために船体２の右舷（この実施形態では船尾３の右舷）に取り付けられ、船体２に対して上下動する右舷トリムタブ３１Ｒを含む。右舷トリムタブ装置３０Ｒは、さらに、右舷トリムタブ３１Ｒを船体２に対して上下動させるための右舷アクチュエータ３２Ｒ（図３参照）を含む。左舷トリムタブ３１Ｌは、左舷姿勢制御板の一例であり、右舷トリムタブ３１Ｒは、右舷姿勢制御板の一例である。左舷トリムタブ３１Ｌおよび右舷トリムタブ３１Ｒは、左右方向に延びる揺動軸線６Ｌ，６Ｒまわりにそれぞれ回動して上下動するように構成されている。

トリムタブ操作子２４Ｌ，２４Ｒは、たとえば、ステアリングホイール２２の近傍に配置されている。一対のトリムタブ操作子２４Ｌ，２４Ｒは、左舷トリムタブ装置３０Ｌおよび右舷トリムタブ装置３０Ｒにそれぞれ対応しており、使用者が手動操作によってトリム調整をするための操作子である。

図２は、トリムタブ装置３０の構成例を説明するための図解的な側面図である。左舷トリムタブ装置３０Ｌおよび右舷トリムタブ装置３０Ｒの構成は同様であるので、図２の説明では、これらをまとめて「トリムタブ装置３０」という。また、構成部分の参照符号については、図２中において、末尾の「Ｌ」または「Ｒ」を省いて数字部分のみを付する。トリムタブ装置３０は、トリムタブ３１と、これを駆動するアクチュエータ３２（トリムタブアクチュエータ）とを含む。トリムタブ３１は、船体２の後部、すなわち船尾３に、取り付けられている。さらに具体的には、トリムタブ３１は、船尾３に設定された揺動軸線６まわりに揺動可能に取り付けられている。トリムタブ３１は、板状体であり、その板状体の基端部が船尾３に取り付けられ、その基端部まわりに揺動することによって、その板状体の自由端が上下動する。こうして、トリムタブ３１は、船体２に対して上下方向に変位可能であり、それよって、船体２の姿勢を制御する姿勢制御板として機能する。揺動軸線６は、船体２の左右方向に平行であってもよいし、船体２の左右方向に対して傾斜していてもよい。また、揺動軸線６は水平方向に沿っていてもよいし、水平方向に対して傾斜していてもよい。

アクチュエータ３２は、トリムタブ３１と船体２との間に、それらの間を接続するように配置される。アクチュエータ３２は、トリムタブ３１を駆動して船体２に対して揺動させる。それにより、たとえば、図２に実線で示す下位置と図２に二点鎖線で示す上位置との間でトリムタブ３１が揺動可能である。トリムタブ３１の下位置においては、トリムタブ３１の自由端が船底よりも下に位置していてもよい。トリムタブ３１の上位置は、トリムタブ３１の自由端が船底よりも上に位置するように設定されていてもよい。

図３は、船舶航走システム５の電気的構成の一例を説明するためのブロック図である。船舶航走システム５は、コントローラ４０を含む。船舶航走システム５は、さらに、スロットル開度センサ５１と、操作角センサ５２と、船体速度センサ５４と、表示部６１と、操作部６２とを含み、これらはコントローラ４０に接続されている。船舶航走システム５は、さらに、舵位置センサ５３、エンジン回転速度検出部５６、転舵用アクチュエータ２１、左舷アクチュエータ３２Ｌおよび右舷アクチュエータ３２Ｒを含み、これらはコントローラ４０に接続されている。船舶航走システム５は、さらに、スロットルアクチュエータ６６、シフトアクチュエータ６７等を備えている。

スロットル開度センサ５１は、アクセルレバー２３（アクセル操作子）の操作位置を検出し、その検出した操作位置を表す検出信号を出力する操作位置センサである。スロットルアクチュエータ６６およびシフトアクチュエータ６７は、船外機１０に備えられている。スロットルアクチュエータ６６は、船外機１０に備えられるエンジンのスロットルバルブを駆動し、その開度を変更する装置である。シフトアクチュエータ６７は、船外機１０に備えられるシフト機構を作動させる装置であり、それにより、船外機１０のシフト位置が、前進位置、中立位置および後進位置の間で変更される。アクセルレバー２３の操作が、たとえばワイヤ等によって機械的に船外機１０に伝達されるように構成されていてもよい。その場合には、スロットルアクチュエータ６６は不要である。また、スロットル開度センサ５１は、エンジンのスロットルバルブの位置（開度）を検出するように構成されていてもよい。

操作角センサ５２は、ステアリングホイール２２の操作角（操作位置）を検出し、その検出した操作角を表す検出信号を出力する。船体速度センサ５４は、船体２の速度を検出し、検出した速度を表す検出信号を出力する。舵位置センサ５３は、舵取り装置２０の舵位置を検出するためのセンサである。より具体的には、舵位置センサ５３は、舵取り装置２０によって変更される船外機１０の転舵角を検出する舵角センサであってもよい。エンジン回転速度検出部５６は、船外機１０に備えられたエンジンの回転速度を検出する。

表示部６１は、操船のために使用者に伝達すべき情報を表示する装置（いわゆるゲージ）であり、液表表示装置等の二次元表示パネルで構成されていてもよい。操作部６２は、使用者が操作する入力操作装置であり、たとえば、表示部６１の表示画面に配置されたタッチパネルや、表示画面の近傍に配置された物理的なスイッチ（操作ボタン）であってもよい。

コントローラ４０は、この実施形態では、船外機コントローラ４１、ヘルムコントローラ４２、トリムタブコントローラ４３およびステアリングコントローラ４４を含み、これらを通信線４５を介して通信可能に接続して構成されている。

ヘルムコントローラ４２には、操作角センサ５２の検出信号（操舵角信号）と、スロットル開度センサ５１の検出信号（レバー操作位置信号）とが入力される。ヘルムコントローラ４２は、それらの入力信号に応じて、操舵指令および出力指令を生成し、通信線４５へと導出する。通信線４５に導出された操舵指令は、ステアリングコントローラ４４またはトリムタブコントローラ４３によって受信される。通信線４５に導出された出力指令は、船外機コントローラ４１によって受信される。ヘルムコントローラ４２には、さらに、船体速度センサ５４の検出信号が入力されてもよい。

船外機コントローラ４１は、推進機の一例としての船外機１０に備えられた推進機コントローラである。船外機コントローラ４１には、スロットルアクチュエータ６６およびシフトアクチュエータ６７が接続されている。船外機コントローラ４１は、通信線４５に導出される出力指令に応じて、スロットルアクチュエータ６６およびシフトアクチュエータ６７を制御する。それにより、船外機１０は、出力指令に応じた大きさおよび方向（前進方向または後進方向）の推進力を発生する。

ステアリングコントローラ４４は、通信線４５に導出された操舵指令に応じて、転舵用アクチュエータ２１を制御する。ステアリングコントローラ４４には、舵位置センサ５３の検出信号が入力されている。

トリムタブコントローラ４３は、姿勢制御コントローラの一例である。トリムタブコントローラ４３には、トリムタブ操作子２４Ｌ，２４Ｒが接続されている。トリムタブコントローラ４３は、トリムタブ操作子２４Ｌ，２４Ｒの操作に応じて、左舷アクチュエータ３２Ｌおよび右舷アクチュエータ３２Ｒを制御する。それによって、左右のトリムタブ３１Ｌ，３１Ｒが作動する。トリムタブコントローラ４３は、通信線４５に導出される操舵指令に応答して左舷アクチュエータ３２Ｌおよび右舷アクチュエータ３２Ｒを制御する制御モードを有している。具体的には、トリムタブコントローラ４３は、通常モード（第１制御モード）および操舵モード（第２制御モード）を有している。通常モードでは、トリムタブコントローラ４３は、トリムタブ操作子２４Ｌ，２４Ｒの操作には応答するけれども、通信線４５に導出される操舵指令には応答しない。一方、操舵モードにおいては、トリムタブコントローラ４３は、通信線４５に導出される操舵指令に応じて左舷アクチュエータ３２Ｌおよび右舷アクチュエータ３２Ｒを制御し、それによって、左右のトリムタブ３１Ｌ，３１Ｒの作動による操舵を達成する。トリムタブコントローラ４３は、通常モードのときに、所定のモード移行条件が充足されると、操舵モード（第２制御モード）に移行する。操舵モードは、その後、システムの電源が遮断されるまで維持される。

なお、トリムタブコントローラ４３の制御モードは、船舶航走システム５の全体の動作に関係するので、コントローラ４０全体の制御モードとしても取り扱うことが適切である。

通常モードにおいて、トリムタブコントローラ４３は、トリムタブ操作子２４Ｌ，２４Ｒからの操作指令に応答する。そのほか、トリムタブコントローラ４３は、船外機コントローラ４１と通信して、船外機１０のトリム角や転舵角に応じて、左右のトリムタブ３１Ｌ，３１Ｒの配置を自動制御してもよい。通常モードは、トリムタブ３１Ｌ，３１Ｒの配置の自動制御によって船体２の姿勢を制御する姿勢制御モードを含んでもよい。通常モードは、トリムタブ３１Ｌ，３１Ｒの配置の自動制御によって船体２の転舵を補助する転舵補助モードを含んでもよい。

操舵モードにおいて、トリムタブコントローラ４３は、トリムタブ操作子２４Ｌ，２４Ｒの操作指令に応答してもよいし、応答しなくてもよい。また、操舵モードにおいて、トリムタブコントローラ４３は、前述の自動制御を併せて行ってもよいし、自動制御を中止してもよい。

船外機コントローラ４１、ヘルムコントローラ４２、トリムタブコントローラ４３およびステアリングコントローラ４４は、それぞれ、マイクロコンピュータとしての基本構成を有している。具体的には、それらのコントローラは、それぞれ、プロセッサ（ＣＰＵ）およびメモリを含む。メモリは、プログラムおよびデータを格納する。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行することによって、種々の制御および演算を行い、複数の機能処理部としての機能を達成する。

コントローラ４０の構成は、図３に例示したものに限らず、たとえば、物理的に一つのコントローラによってコントローラ４０を構成してもよい。また、物理的に２つ以上の任意の数に分割された複数のコントローラによってコントローラ４０の機能を実現してもよい。

図４は、コントローラ４０による処理の一例を説明するためのフローチャートであり、主として、トリムタブコントローラ４３による処理を示す。

システムの電源が投入されて処理が開始されると、コントローラ４０は、ステアリングシステムのエラーを検出するためのエラー監視処理を実行する（ステップＳ１）。ステアリングシステムのエラーとは、ステアリングホイール２２の操作に応じて転舵用アクチュエータ２１が作動する一連の動作（シーケンス）に対して障害となる事象をいう。ステアリングシステムにエラーがなければ（ステップＳ２：ＮＯ）、トリムタブコントローラ４３は、通常モードによる制御を実行する（ステップＳ３）。通常モード中は、システムの電源が遮断されるまで（ステップＳ４：ＹＥＳ）、エラー監視処理が繰り返し実行され、ステアリングシステムの状態が常時監視される。

ステアリングシステムにエラーが発生すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、ステアリングホイール２２の操作に応答する舵取り動作を中止し、かつ船舶１を減速させて停船させるための制御を行う（ステップＳ５）。具体的には、船外機コントローラ４１は、スロットルアクチュエータ６６を制御してエンジンの出力（具体的には回転速度）を減少させることにより船舶１を減速させて、船舶１を自動的に減速および停止させる。

一方、コントローラ４０は、使用者に対して、ステアリングシステムにエラーが発生したことを通知する（ステップＳ６）。コントローラ４０は、さらに、船舶１を減速して自動で停船する旨を使用者に通知してもよい。さらに、コントローラ４０は、使用者に対して、停船後に舵位置を手動で中立位置にすべき旨の指示を通知する（ステップＳ６）。これらの通知の一部または全部は、表示部６１にメッセージを表示することによって行われてもよい。通知は、音声による通知であってもよいほか、インジケータランプの点灯によって行うこともできる。表示部６１は、通知ユニットの一例である。

船舶１が充分に減速して実質的に停船状態となると、使用者は、舵取り装置２０の舵位置（具体的には船外機１０の転舵角）を手動で中立位置に調整する。舵位置の手動調整は、典型的には、使用者が船外機１０に外力を加えてステアリング軸まわりに船外機１０を回動させることによって行うことができる。その他、舵位置の手動調整のための機構が舵取り装置２０に備えられてもよく、その場合には、当該手動調整機構を用いてもよい。

舵位置が中立位置であることが確認されると（ステップＳ７）、トリムタブコントローラ４３は、制御モードを通常モードから操舵モードに移行させる（ステップＳ８）。これにより、トリムタブコントローラ４３は、ヘルムコントローラ４２から与えられる操舵指令に応じて左舷アクチュエータ３２Ｌおよび右舷アクチュエータ３２Ｒを作動させる。それにより、ステアリングホイール２２の操作に応じて左右のトリムタブ３１が作動し、左右の航走抵抗の差によって、船体２に旋回力が与えられて、船舶１の針路が変更される。

トリムタブコントローラ４３の制御モードは、操舵モードに移行した後は、システムの電源が遮断されるまで、操舵モードに保持される（ステップＳ９）。

システムの電源が再投入されると、エラー監視処理が行われる（ステップＳ１）。したがって、トリムタブコントローラ４３は、ステアリングシステムのエラーが解消していれば通常モードにより制御処理（ステップＳ３）を行い、エラーが解消されていないか、ステアリングシステムに新たなエラーが発生していれば、操舵モードによる制御処理を行う（ステップＳ８）。

図４Ａは、他の処理例を説明するためのフローチャートである。図４Ａにおいて、図４Ａに示した各ステップと実質的に同様の処理のステップは、同じ参照符号を付して示し、説明を省略する。

この処理例では、ステアリングシステムのエラーが検出された場合に、ステアリング制御は中止する一方で、船舶１の減速および停船は、使用者の操作に委ねられる（ステップＳ５Ａ）。そこで、使用者に対しては、船舶１の減速および停船のための操船を行うべき旨の指示が通知される。使用者は、その通知に応じて、アクセルレバー２３を操作して、船舶１を減速および停船させる。その後、船舶１が減速して実質的に停船状態となると、使用者は、船外機１０の舵位置を手動で中立位置に調整する。

図５は、コントローラ４０が実行するエラー監視処理（図４のステップＳ１）の具体例を説明するためのフローチャートである。エラー監視処理は、ステアリングシステムのエラー、すなわち、ステアリングホイール２２の操作と舵取り装置２０の動作とが整合しなくなる原因となるエラーの発生を監視する。監視対象となる具体的なエラーは次のとおりであり、エラー監視処理では、これらの一つ以上または任意の組合せの二つ以上を監視する。
（１）舵位置センサ５３のエラー（ステップＳ１１）
（２）転舵用アクチュエータ２１のエラー（温度上昇、故障等）（ステップＳ１２）
（３）通信エラー（ステップＳ１３）
舵位置センサ５３に関するエラーは、主として、ステアリングコントローラ４４の処理によって監視できる。ステアリングコントローラ４４は、たとえば、舵位置センサ５３の接続ポートに入力される電圧が規定範囲内かどうかを検出することによって、舵位置センサ５３に関するエラーを検出できる。検出可能な具体的なエラーは、舵位置センサ５３の故障、舵位置センサ５３の信号線の断線などである。

転舵用アクチュエータ２１のエラーは、主としてステアリングコントローラ４４の処理によって監視できる。たとえば、ステアリングコントローラ４４は、転舵用アクチュエータ２１を駆動する一方で、舵位置センサ５３の出力信号を検出し、駆動指令と舵位置センサ５３が検出する舵位置とが整合しない場合に、転舵用アクチュエータ２１にエラーが発生したと判断してもよい。また、転舵用アクチュエータ２１に温度センサが備えられている場合に、その温度センサが検出する温度が基準範囲外であるときに、転舵用アクチュエータ２１にエラーが発生したと判断してもよい。

通信エラーとは、主としてヘルムコントローラ４２とステアリングコントローラ４４との間の通信に関するエラーである。その監視は、ヘルムコントローラ４２およびステアリングコントローラ４４によって主として行われる。

監視対象のいずれかのエラーが発生すると（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、そのエラーの発生が、少なくともトリムタブコントローラ４３に通知される（ステップＳ１５）。エラーの発生は、好ましくは、さらに船外機コントローラ４１に通知され、可能な場合には、通信可能な全てのコントローラ４１～４４に通知される。ステアリングシステムのエラー発生の通知を受けて、ステアリングコントローラ４４は、舵取り装置２０の制御を中止する。また、船外機コントローラ４１は、船舶１を減速および停船させるための制御を実行する（図４のステップＳ５参照）。そして、中立位置確認処理（ステップＳ７）を経て、トリムタブコントローラ４３は、制御モードを操舵モードに移行させる。

図６は、中立位置確認処理（図４のステップＳ７）の一例を説明するためのフローチャートである。コントローラ４０は、船体速度センサ５４の検出信号を参照して、船舶１が減速して実質的に停船状態となったかどうかを判断する（ステップＳ２１）。

船舶１が実質的に停船状態となると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、ステアリングコントローラ４４および舵取り装置２０によって、中立位置復帰動作を実行する（ステップＳ２２）。中立位置復帰動作は、船外機１０の舵位置を中立位置にするために舵取り装置２０を作動させる動作である。中立位置復帰動作は、たとえば、舵位置を原点に導く原点復帰を行い、その原点から中立位置に対応する所定作動量だけ転舵用アクチュエータ２１を作動させる動作であってもよい。この中立位置復帰動作が支障なく完了したことを確認できることを条件に（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、舵位置が中立位置であると判断する（ステップＳ２６）。

また、船舶１が実質的に停船状態となると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、舵位置センサ５３が中立位置を検出するかどうかを監視してもよい。そして、コントローラ４０は、舵位置センサ５３が中立位置を検出すると（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、舵位置が中立位置であると判断してもよい（ステップＳ２６）。

中立位置復帰動作の完了確認（ステップＳ２３）のために舵位置センサ５３の検出信号を用いてもよい。使用者の手動操作によって船外機１０が中立位置へと操作されたときにも、舵位置センサ５３の検出信号に基づいて、舵位置が中立位置であると判断できる。ただし、この判断が可能であるためには、舵位置センサ５３による舵位置検出が正常である必要がある。

また、船舶１が実質的に停船状態となると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、図７に例示するように、表示部６１に操作可能な確認ボタン６３を表示する。確認ボタン６３は、使用者によって操作可能な確認操作子の一例である。使用者は、船外機１０の舵位置が中立位置にあることを確認したうえで、確認ボタン６３を操作する。表示部６１には、「船外機を中立位置にした後に、確認ボタンを押して下さい。」などといった指示を併せて表示することが好ましい。確認ボタン６３が操作されると（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、コントローラ４０は、舵位置が中立位置であると判断する（ステップＳ２６）。転舵用アクチュエータ２１に故障がある場合などには、前述の中立位置復帰動作を正常に完了できないおそれがある。このような場合には、使用者が手動操作によって船外機１０の舵位置を中立位置とし、その後に、確認ボタン６３を操作する。それにより、コントローラ４０は、舵位置が中立位置であると判断できる。

中立位置復帰動作が正常に完了せず（ステップＳ２３：ＮＯ）、舵位置センサ５３が中立位置を検出せず（ステップＳ２５：ＮＯ）、使用者による確認ボタン６３の操作もなければ（ステップＳ２５：ＮＯ）、コントローラ４０は、中立位置でないと判断する（ステップＳ２７）。コントローラ４０は、たとえば、使用者が手動によって舵位置を中立位置とするのに要する時間を考慮した所定の待機時間中に確認ボタン６３が操作されない場合に、確認ボタン６３の操作がないと判断してもよい。

以上のように、この実施形態によれば、トリムタブコントローラ４３の制御モードが通常モード（第１制御モード）のときは、トリムタブコントローラ４３は、ヘルムコントローラ４２が出力する操舵指令には応答しない。このとき、ステアリングコントローラ４４が操舵指令に応答して舵取り装置２０を作動させる。したがって、ステアリングホイール２２の操作に応じて舵取り装置２０が作動し、船外機１０が転舵されることによって、操舵が行われる。トリムタブコントローラ４３の制御モードが操舵モード（第２制御モード）のときは、ステアリングコントローラ４４は、ヘルムコントローラ４２が出力する操舵指令に応答しない。このとき、トリムタブコントローラ４３が操舵指令に応答して左舷トリムタブ装置３０Ｌおよび右舷トリムタブ装置３０Ｒを作動させる。したがって、ステアリングホイール２２の操作に応じて、左右のトリムタブ３１が作動し、左右の航走抵抗の配分を変化させる。それにより、船体２には、ステアリングホイール２２の操作に応じた旋回力が生じるので、ステアリングホイール２２の操作に応じた操舵が達成される。

トリムタブコントローラ４３の通常モードから操舵モードへの制御モードの移行は、舵取り装置２０の舵位置が中立位置であることを条件に許容される。そのため、舵取り装置２０の舵位置が中立位置である状態で操舵モードによる制御を開始することができる。したがって、操舵モードにおいては、舵取り装置２０は針路変更に実質的に寄与しないので、左舷トリムタブ３１Ｌおよび右舷トリムタブ３１Ｒの作動による舵取りを適切かつ効率的に行うことができ、良好な操舵性が得られる。

また、この実施形態では、トリムタブコントローラ４３が通常モードのときに、コントローラ４０は、ステアリングホイール２２の操作に応答して舵取り装置２０が作動する舵取り動作（シーケンス）にエラーが生じているかどうかを監視するエラー監視を実行する。そして、エラーが検出されると、舵取り装置２０の舵位置が中立位置であることを確立するための中立位置確認処理が実行される。そして、舵取り装置２０の舵位置が中立位置であることが確立されると、トリムタブコントローラ４３の制御モードは、自動的に、通常モードから操舵モードに切り換わる。したがって、必要時には、制御モードが通常モードから操舵モードへと適切にかつ自動的に遷移するので、左舷トリムタブ装置３０Ｌおよび右舷トリムタブ装置３０Ｒを利用する操舵状態へとスムーズに移行できる。

また、図４の処理例では、エラー監視によってエラーが検出されると、コントローラ４０は、船外機１０の出力を自動的に低下させて、船舶１を減速させて実質的な停船状態へと導く。したがって、船舶１を実質的な停船状態としたうえで、舵取り装置２０の舵位置を中立位置とし、トリムタブコントローラ４３の制御モードを操舵モードに移行させることができる。

また、図４Ａの処理例では、エラー監視によってエラーが検出されると、船舶１を減速させて停船させるべき旨の指示が表示部６１に表示される。使用者がこれに従うことによって、船舶１を減速させて実質的な停船状態とすることができる。したがって、船舶１を実質的な停船状態としたうえで、舵取り装置２０の舵位置を中立位置とし、トリムタブコントローラ４３の制御モードを操舵モードに移行させることができる。

また、この実施形態では、エラー検出時に、舵取り装置２０が適正に作動可能であれば、コントローラ４０は、舵取り装置２０を中立位置に復帰させる中立位置復帰動作を実行する。これが正常に完了すれば、トリムタブコントローラ４３は、舵位置が中立位置になったものと見なして、通常モードから操舵モードに移行する。

また、この実施形態では、エラー検出時に、舵位置センサ５３による舵位置検出が適正であれば、舵位置センサ５３の検出信号を利用して、舵位置が中立位置であることを確認したうえで、通常モードから操舵モードに移行する。

さらに、この実施形態では、コントローラ４０は、エラー検出時に、表示部６１に確認ボタン６３を表示する。そして、使用者が確認ボタン６３を操作すると、トリムタブコントローラ４３は、舵取り装置２０の舵位置が中立位置であると見なして、通常モードから操舵モードに移行する。したがって、舵取り装置２０が適正に動作しない場合や、舵位置センサ５３による舵位置検出に障害がある場合であっても、通常モードから操舵モードへと移行できるので、左舷トリムタブ装置３０Ｌおよび右舷トリムタブ装置３０Ｒを利用する操舵を確立できる。

また、この実施形態では、コントローラ４０は、ヘルムコントローラ４２、ステアリングコントローラ４４およびトリムタブコントローラ４３を通信線４５で接続して構成されている。ヘルムコントローラ４２とステアリングコントローラ４４との間の通信障害は、エラー監視処理による監視対象のエラーの一つである。この通信障害が生じると、ステアリングホイール２２の操作に応答して舵取り装置２０を作動させることはできない。そこで、舵取り装置２０の舵位置が中立位置であることを条件に、トリムタブコントローラ４３の制御モードは、通常モードから操舵モードへと移行する。ヘルムコントローラ４２とトリムタブコントローラ４３との間の通信に障害がなければ、ステアリングホイール２２の操作に応じて左舷トリムタブ装置３０Ｌおよび右舷トリムタブ装置３０Ｒを作動させることができ、それによって、船舶１を操舵することができる。

この実施形態では、船外機１０は、船体２に装備されたただ一つの推進機である。複数の推進機（たとえば船外機１０）が船体２に装備されている船舶１においては、複数の推進機が発生する推進力の配分を調整することによって、船体２に対して旋回力を与えることができ、それによって、針路を変更することができる。推進機が一つだけの船舶１では、このような操船は利用できない。そこで、ステアリングホイール２２の操作に応答して舵取り装置２０が作動する動作に障害が生じたときでも船舶１の針路変更を行うための他の手段を備えることが有用である。この実施形態では、通常の舵取り動作にエラーが生じたときには、ステアリングホイール２２の操作に応答して左舷トリムタブ装置３０Ｌおよび右舷トリムタブ装置３０Ｒを作動させる構成によって、推進機がただ一つの船舶１でありながら、操舵のための手段を二重化している。しかも、エラー発生時であっても、ステアリングホイール２２の操作によって操舵を行えるので、通常時と同様の操作によって船舶１を操舵することができ、使用者の特別な操船スキルが要求されることもない。

以上、この発明の一実施形態について説明してきたが、以下に例示するとおり、この発明は、さらに他の形態で実施することも可能である。

前述の実施形態では、姿勢制御板の一例としてトリムタブに言及したが、インターセプタを姿勢制御板として用いることもできる。インターセプタとは、典型的には船尾に上下動可能に装備され、船体２の下面（船底）から下方に突出する位置と船底よりも上方の収納位置との間で上下動される姿勢制御板である。このようなインターセプタを制御するコントローラは、姿勢制御コントローラの一例である。

前述の実施形態では、表示部６１に確認操作子としての確認ボタン６３が表示される例を示したが、確認操作子は、表示部６１とは別に設けられたスイッチ等の操作子であってもよい。

前述の実施形態では、通常モード（第１制御モード）から操舵モード（第２制御モード）へと自動的に移行する例を示したが、使用者が所定のモード移行操作を行うことによってモードの移行が行われてもよい。この場合にも、舵取り装置２０の舵位置が中立位置であることを条件に、通常モードから操舵モードへの移行が許容されることが好ましい。

前述の実施形態では、ただ一つの推進機（具体的には船外機１０）が備えられる例を示したが、複数の推進機が備えられてもよい。推進機は、船外機に限らず、水ジェット推進機、船内機、船内外機等の他の形態を有していてもよい。

前述の実施形態では、ステアリングホイール２２が針路変更操作子の一例であるが、ジョイスティック等の他の形態の針路変更操作子が用いられてもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 船舶、２ 船体、５ 船舶航走システム、１０ 船外機、２０ 舵取り装置、２１ 転舵用アクチュエータ、２２ ステアリングホイール、３０Ｌ 左舷トリムタブ装置、３１Ｌ 左舷トリムタブ、３２Ｌ 左舷アクチュエータ、３０Ｒ 右舷トリムタブ装置、３１Ｒ 右舷トリムタブ、３２Ｒ 右舷アクチュエータ、４０ コントローラ、４１ 船外機コントローラ、４２ ヘルムコントローラ、４３ トリムタブコントローラ、４４ ステアリングコントローラ、４５ 通信線、５２ 操作角センサ、５３ 舵位置センサ、６１ 表示部、６２ 操作部、６３ 確認ボタン

Claims (11)

1. 船舶の船体に推進力を与える推進機と、
   船舶の針路を変更する舵取り装置と、
   船舶の針路を変更するために使用者によって操作される針路変更操作子と、
   船体の姿勢を制御するために当該船体の左舷および右舷にそれぞれ装備され、当該船体の左舷および右舷でそれぞれ上下動される左舷姿勢制御板および右舷姿勢制御板と、
   前記左舷姿勢制御板および前記右舷姿勢制御板をそれぞれ作動させる左舷アクチュエータおよび右舷アクチュエータと、
   前記針路変更操作子の操作に応じて前記舵取り装置を制御する第１制御モードと、前記針路変更操作子の操作に応じて前記左舷アクチュエータおよび前記右舷アクチュエータを制御する第２制御モードとを有し、前記舵取り装置の舵位置が中立位置であるかどうかを判断し、前記舵位置が中立位置でなければ前記第１制御モードから前記第２制御モードへの移行を禁止し、前記舵位置が中立位置であれば前記第１制御モードから前記第２制御モードへの移行を許容するようにプログラムされたコントローラと、
   を含む、船舶航走システム。
2. 前記コントローラは、前記第１制御モードにおいて、前記針路変更操作子の操作に応答して前記舵取り装置が作動する舵取り動作にエラーが生じているかどうかを監視するエラー監視を実行し、前記エラーを検出すると、前記舵位置が前記中立位置であることを条件に、前記第２制御モードに移行するようにプログラムされている、請求項１に記載の船舶航走システム。
3. 使用者に情報を通知する通知ユニットをさらに含み、
   前記コントローラは、前記エラーを検出すると、前記通知ユニットを制御して、使用者に前記舵取り装置の舵位置を中立位置にすべき旨の指示を与えるようにプログラムされている、請求項２に記載の船舶航走システム。
4. 前記コントローラは、前記エラーを検出すると、前記通知ユニットを制御して、使用者に船舶を減速または停止させるべき旨の指示を与えるようにプログラムされている、請求項３に記載の船舶航走システム。
5. 前記コントローラは、前記エラーを検出すると、船舶を減速または停止するように前記推進機を制御するようにプログラムされている、請求項２または３に記載の船舶航走システム。
6. 使用者が前記舵取り装置の舵位置を中立位置にした後に操作すべき確認操作子をさらに含み、
   前記コントローラは、前記確認操作子の操作が検出されると、前記舵位置が中立位置であると判断するようにプログラムされている、請求項１～５のいずれか一項に記載の船舶航走システム。
7. 前記舵取り装置の舵位置を検出する舵位置センサをさらに含み、
   前記コントローラは、前記舵位置センサが中立位置を検出すると、前記舵位置が中立位置であると判断するようにプログラムされている、請求項１～６のいずれか一項に記載の船舶航走システム。
8. 前記コントローラは、前記第１制御モードから前記第２制御モードへの移行に際して、前記舵取り装置の舵位置を中立位置に導くように前記アクチュエータを制御して中立位置復帰動作を実行し、前記中立位置復帰動作が完了すると、前記舵位置が中立位置であると判断するようにプログラムされている、請求項１～７のいずれか一項に記載の船舶航走システム。
9. 前記コントローラは、前記針路変更操作子に接続されたヘルムコントローラと、前記舵取り装置に接続されたステアリングコントローラと、前記左舷アクチュエータおよび前記右舷アクチュエータに接続された姿勢制御コントローラとを通信可能に接続して構成されており、
   前記ヘルムコントローラおよび前記ステアリングコントローラの間の通信によって、前記第１制御モードによる前記舵取り装置の制御が行われ、
   前記ヘルムコントローラおよび前記姿勢制御コントローラの間の通信によって、前記第２制御モードによる前記左舷アクチュエータおよび前記右舷アクチュエータの制御が行われる、請求項１～８のいずれか一項に記載の船舶航走システム。
10. 前記推進機が、船体に取り付けられるただ一つの推進機である、請求項１～９のいずれか一項に記載の船舶航走システム。
11. 船体と、
    前記船体に装備された請求項１～１０のいずれか一項に記載の船舶航走システムと、を含む、船舶。

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