JP2023169711A - 船舶およびその制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船体のロール方向の変位を抑制する。【解決手段】船体の船尾の左右に、船外機が配置し、船外機はＰＴＴ機構とリフト機構とを有し、ＰＴＴ機構は船外機のチルト角度を変更し、リフト機構は、チルト軸の上下位置を変更することで、船体に対する船外機の上下位置を変更する。コントローラは、船体のロール方向の変位が発生した場合は、第１制御と第２制御とのいずれかまたは双方を実行する。第１制御では、船外機の少なくとも一方の回動角度が変更される。第２制御では、船外機の少なくとも一方の上下位置が変更される。【選択図】図８

Description

本発明は、船舶およびその制御装置に関する。

高速航行時等の航行中に船体がロール方向に変位することがある。チャインウォークもロール成分を含む場合がある。ロール方向の変位を当て舵操作によって抑えることは一般の操船者には容易でない。近年は、船舶の大型化や高速化に伴って、推進機を複数備える船舶でもロール方向の変位が生じるケースが増えている。

特許文献１には、ロール方向の変位が発生した場合に、左右の船外機のエンジン出力を増減する技術が開示されている。

特開２０２０－７３３８９号公報

しかしながら、特許文献１には、エンジン出力の制御以外の技術によるロール方向の変位抑制については記載されていない。ロール方向の変位を抑制する観点で改善の余地がある。

本発明は、船体のロール方向の変位を抑制することを目的とする。

この発明の一態様による船舶は、船体と、前記船体の船尾に、チルト軸を中心に回動自在に取り付けられ、左右方向における中央より左に配置された左推進機と右に配置された右推進機とから成る１組以上の推進機と、前記推進機の下部の位置が最も高くなる角度を最大回動角度として、前記チルト軸を中心とする前記推進機の回動角度を変更する駆動部と、前記船体に対する前記推進機の上下位置を変更するリフト機構と、前記船体のロール方向の変位が発生したか否かを判定する判定部と、前記駆動部および前記リフト機構を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記判定部により前記船体のロール方向の変位が発生したと判定された場合は、前記駆動部を制御することで前記左推進機または前記右推進機の少なくとも一方の回動角度を変更する第１制御と、前記リフト機構を制御することで前記左推進機または前記右推進機の少なくとも一方の上下位置を変更する第２制御との、いずれかまたは双方を実行する。

この構成によれば、船体のロール方向の変位が発生したか否かが判定部により判定され、駆動部およびリフト機構が制御部によって制御される。船体のロール方向の変位が発生したと判定された場合は、駆動部を制御することで左推進機または右推進機の少なくとも一方の回動角度を変更する第１制御と、リフト機構を制御することで左推進機または右推進機の少なくとも一方の上下位置を変更する第２制御との、いずれかまたは双方が実行される。

本発明によれば、船体のロール方向の変位を抑制することができる。

制御装置が適用される船舶の上面図である。 船外機の模式的側面図である。 取付ユニットの模式的側面図である。 取付ユニットの模式的側面図である。 リフト機構の背面図である。 船舶の背面図である。 操船システムのブロック図である。 ロール抑制制御を示す概念図である。 操船制御処理を示すフローチャートである。

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制御装置が適用される船舶の上面図である。この船舶１１は、船体１３と、船体１３に搭載される船舶推進機としての複数（例えば一対）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に沿って上方に向かう方向である。後方は、図１の中心線Ｃ１に沿って下方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は左右方向における中央より左に配置され、船外機１５Ｂは左右方向における中央より右に配置されている。船外機１５Ａと船外機１５Ｂとが１組の推進機である。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１２３（図２参照）によって推進力を得る。取付ユニット１４やエンジン１６等についても、船外機１５Ａ、１５Ｂに対応して区別するときは、それぞれ取付ユニット１４Ａ、１４Ｂやエンジン１６Ａ、１６Ｂと呼称する。

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、船外機１５の模式的側面図である。船外機１５Ａ、１５Ｂの構成は互いに共通であるので、１つの船外機１５について説明する。

船外機１５は、船外機本体１５ａと、船外機本体１５ａを船体１３に取り付ける取付ユニット１４と、転舵軸（図示せず）とを備えている。転舵軸は船外機本体１５ａに設けられ、取付ユニット１４により支持されている。船外機本体１５ａは、転舵軸を中心として左右に転舵可能に構成されている。船外機本体１５ａは、転舵軸および取付ユニット１４を介して、船体１３の後部（トランサム１３ａ）に取り付けられている。ステアリングホイール１８が操作されることによって、船外機本体１５ａは回動中心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。

また、船外機本体１５ａは、取付ユニット１４を介して、水平方向のチルト軸４０を中心に回動自在である。取付ユニット１４Ａ、１４Ｂは、パワートリム＆チルト機構（ＰＴＴ機構）２３（２３Ａ、２３Ｂ）を含む（図３、図４、図７）。各ＰＴＴ機構２３は、対応する船外機１５（厳密には船外機本体１５ａ）をチルト軸４０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、取付ユニット１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ単独で、上下方向におけるチルト軸４０の位置を可変に構成される。これにより、船体１３に対する、対応する船外機１５の上下位置を可変にすることができる。これらの詳細については図３～図５で後述する。

船外機本体１５ａは、エンジン１６と、動力伝達機構１２１と、シフトアクチュエータ１２２と、プロペラ１２３（スクリュー）とを備えている。動力伝達機構１２１は、エンジン１６の駆動力をプロペラ１２３に伝達する。動力伝達機構１２１は、ドライブシャフト１２１ａと、ギア部１２１ｂと、プロペラシャフト１２１ｃとを含んでいる。ドライブシャフト１２１ａは、エンジン１６の動力を伝達可能にエンジン１６のクランクシャフト（図示せず）に連結されている。ドライブシャフト１２１ａは、上下方向（Ｚ方向）に延びるように配置されている。Ｚ方向のうち上方を＋Ｚ方向、下方を－Ｚ方向とする。

プロペラ１２３は、プロペラシャフト１２１ｃに接続されており、前後方向に延びる回転軸線回りに回転する。プロペラ１２３は、水中で回転して軸方向に推力を発生させることにより、船体１３を前進または後進させる。ギア部１２１ｂは、ドライブシャフト１２１ａの下端部において、船外機１５の下部に配置されている。ギア部１２１ｂは、ドライブシャフト１２１ａの回転をプロペラシャフト１２１ｃに伝達する。

シフトアクチュエータ１２２は、ユーザ操作に基づいて、船外機１５のシフトを切り替える。具体的には、シフトアクチュエータ１２２は、ユーザ操作に基づいてギア部１２１ｂの噛み合いを切り替えることにより、シフト位置を前進、後進、および、ニュートラル（中立）のいずれかに切り替える。

図２に示すように、駆動部としてのＰＴＴ機構２３は、船外機本体１５ａの下部の位置が最も高くなる角度を最大回動角度α３として、チルト軸４０を中心とする船外機本体１５ａの回動角度αを変更する。船外機本体１５ａの回動角度αが大きくなる方向が図２の反時計方向であり、回動角度が小さくなる方向が図２の時計方向である。

ドライブシャフト１２１ａの軸線が上下方向に変更となったときの船外機本体１５ａの回動角度αを０（零）とする。回動角度αがα１～α２である範囲がトリム範囲θＡであり、回動角度αがα２～α３である範囲がチルト範囲θＢである。

トリム範囲θＡ内で回動角度αを大きくすること、小さくすることを、それぞれ「トリムアップ」、「トリムダウン」という。トリム範囲θＡのうち特に０より小さい範囲（θＡ１）を「トリムイン（ＩＮ）」と呼び、０より大きい範囲（θＡ２）を「トリムアウト（ＯＵＴ）」と呼ぶ。

プロペラ１２３を水面上に対して上げ／下げすることを目的として回動角度αを大きくすること／小さくすることを、それぞれ「チルトアップ」／「チルトダウン」という。従って、チルトアップ、チルトダウンは、トリム範囲θＡおよびチルト範囲θＢの両方における船外機本体１５ａの上下動に対して用いられる場合があり、「トリムアップ」／「トリムダウン」を含む場合がある。

図３、図４は、取付ユニット１４の模式的側面図である。取付ユニット１４Ａ、１４Ｂの構成は共通であるので、１つの取付ユニット１４について説明する。図３と図４とではチルト軸４０の上下位置が異なっている。

取付ユニット１４は、ＰＴＴ機構２３のほか、リフト機構５０７、第２部材５６１、回動部材４１を含む。リフト機構５０７は、第１部材５６０およびガイドレール５６２を含む。第１部材５６０、第２部材５６１およびガイドレール５６２は、トランサム１３ａの外面に取り付けられている。回動部材４１は、チルト軸４０を中心に回動するＬ字形状の部材である。回動部材４１は、転舵軸（図示せず）を介して船外機本体１５ａを支持している。

ＰＴＴ機構２３はトリムシリンダ２３１を有する。第１トリムシリンダ軸５１は、トリムシリンダ２３１の前端部に配置される回動軸である。第２トリムシリンダ軸３５２は、回動部材４１の後端部に配置される回動軸である。第１部材５６０はチルト軸４０を回動可能に支持する。第２部材５６１は、第１トリムシリンダ軸５１を回動可能に支持する。ガイドレール５６２は、第１部材５６０を上下方向に移動可能に保持する。

図５は、リフト機構５０７の背面図である。リフト機構５０７として、特開２０２０－６６３５６号公報に開示された構成の一部または全部を採用してもよい。

リフト機構５０７は、さらにリフトシリンダ５７０を含んでいる。なお、図３、図４では、説明の便宜上、リフトシリンダ５７０の図示を省略している。図５に示すように、ガイドレール５６２は、第１部材５６０の上下方向への移動をガイドするように構成されている。ガイドレール５６２は、板部材５６２ａと、ブラケット部５６２ｂとを含んでいる。なお、図５では、説明の便宜上、トリムシリンダ２３１および回動部材４１の図示を省略している。また、図５では、説明の便宜上、リフトシリンダ５７０を実際よりも大きく図示している。

板部材５６２ａは、左右方向に延びるとともに、両端にそれぞれ後方から第１部材５６０が取り付けられている。ブラケット部５６２ｂは、板部材５６２ａを後方から保持する。板部材５６２ａの上端および下端は、板部材５６２ａの上下方向への移動範囲を規制する。ブラケット部５６２ｂは、板部材５６２ａを後方から覆うＣ字形状を有している（図３参照）。板部材５６２ａは、ブラケット部５６２ｂの左右方向の両端から突出している。

ブラケット部５６２ｂの左右方向の両端面５６２ｃに第１部材５６０の内面５６０ａが当接している。これにより、第１部材５６０および板部材５６２ａは、ブラケット部５６２ｂにガイドされた状態で上下方向に移動する。

リフト機構５０７は、第１部材５６０の上下方向の位置を変更することにより、トランサム１３ａに対するチルト軸４０の上下方向の位置を変更する。リフトシリンダ５７０は、チルト軸４０よりも低い位置で上下方向に延びるように配置されており、その上端が板部材５６２ａに固定されている。従って、板部材５６２ａ、第１部材５６０およびチルト軸４０は、リフトシリンダ５７０が伸びることにより上方に移動する（例えば、図３の状態から図４の状態になる）。その結果、チルト軸４０と第１トリムシリンダ軸５１との間の距離が長くなる。

一方、板部材５６２ａ、第１部材５６０およびチルト軸４０は、リフトシリンダ５７０が縮むことにより下方に移動する。その結果、チルト軸４０と第１トリムシリンダ軸５１との間の距離は短くなる。

このように、リフト機構５０７によってチルト軸４０が上下に移動することから、船体１３に対する船外機本体１５ａの上下位置を変更することができる。チルト軸４０を上方、下方に移動することをそれぞれ、「リフトアップ」、「リフトダウン」と呼ぶ。なお、チルト軸４０の上下位置が可変であることで、船外機本体１５ａのトリム・チルトの作動域（トリムシリンダ２３１による船外機本体１５ａの回動角度の上限および下限）も変更可能となる。

なお、船外機本体１５ａの上下位置を変更する機構はこの例に限定されず、特開２０２０－６６３５６号公報に開示された他の機構や他の公知の機構を採用してもよい。

図６は、船舶１１の背面図である。前進時において、船外機１５Ａのプロペラ１２３は、後方から見て反時計方向に回転し、船外機１５Ｂのプロペラ１２３は、後方から見て時計方向に回転する。

図７は、船舶１１における操船システムのブロック図である。この操船システムは、本実施の形態の船舶の制御装置を含む。船舶１１は、制御装置の一部としてのコントローラ３０のほか、上記したリフト機構５０７、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）を備える。船舶１１はまた、スロットルセンサ２５、開度調整部２６を備える。

コントローラ３０、スロットルセンサ２５、開度調整部２６、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。スロットル開度センサ３４、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２５、３４～３８、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。スロットルセンサ２５は、スロットルレバー１２の操作位置を検出する。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。開度調整部２６は、スロットルバルブの開度を調整する。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（船速）、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、船体１３の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。受信部３９が受信した信号はＣＰＵ３１に供給される。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４０まわりに回動させる。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（船外機本体１５ａ）の回動角度（傾斜角）を変化させることができる。ＰＴＴ機構２３はコントローラ３０によっても制御される。例えば、コントローラ３０は、ＰＴＴ機構２３Ａ、２３Ｂを個別に制御し、対応する船外機１５の回動角度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は、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で、各トリムタブアクチュエータ２２を作動させる。各トリムタブアクチュエータ２２の作動によって、対応するタブ本体２１が揺動する。

また、コントローラ３０は、左右のリフト機構５０７を個別に制御する。例えばコントローラ３０は、各リフト機構５０７のリフトシリンダ５７０に制御信号を出力することで、リフトアップまたはリフトダウンを行わせる。

姿勢センサ３８から出力される信号は、ヨー軸まわりのヨーレート（ヨー回転角速度）を含む。コントローラ３０は、姿勢センサ３８から出力されたヨーレートに基づいて、船体１３の進行方向が直進方向であるか否かを判定する。このほか、姿勢センサ３８から出力される信号は、ロール軸まわりのロールレート、ピッチ軸まわりのピッチレートを含む。コントローラ３０は、姿勢センサ３８から出力された信号に基づいて、船体１３のロール、ヨー、ピッチ方向の変位の有無や角度を判定することができる。また、コントローラ３０は、チャインウォークの発生の有無やレベルを判定することができる。

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。なお、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。なお、上記したセンサの全てを備えることは必須でない。

図８は、船体１３のロール方向の変位が発生した場合に、当該変位を抑制するために実行されるロール抑制制御を示す概念図である。船体１３のロール方向の変位を、以下、「ロール変位」と記す。なお、チャインウォークに含まれるロール成分も抑制対象となる。

判定部としてのコントローラ３０は、姿勢センサ３８から出力される信号から、ロール情報（ロールに関する信号）を取得し、ロール情報に基づいて、船体１３のロール変位が発生したか否かを判定する。ロール変位を当て舵操作によって抑えることは必ずしも容易でない。そこで、制御部としてのコントローラ３０は、ロール変位が発生した場合、ロール抑制制御として、第１制御および第２制御のいずれかまたは双方を実行する。あるいは、コントローラ３０は、第１制御、第２制御または第３制御の少なくとも１つを実行してもよい。

まず、第１制御は、駆動部としてのＰＴＴ機構２３Ａ、２３Ｂを制御することで、船外機１５Ａ（左推進機）または船外機１５Ｂ（右推進機）の少なくとも一方の回動角度（厳密にはチルト軸４０を中心とした船外機本体１５ａの回動角度）を変更する制御である。

第２制御は、リフト機構５０７を制御することで、船外機１５Ａまたは船外機１５Ｂの少なくとも一方の上下位置（厳密には船体１３に対する船外機本体１５ａの上下位置）を変更する制御である。

第３制御は、船外機１５Ａ、１５Ｂの少なくとも一方の出力を変更する制御である。

各制御による作用は次の通りである。図８には、船体１３を後方から見た図として、右方向へロール変位（右ロール）した場合と左方向へロール変位（左ロール）した場合とが模式的に示されている。また、各制御において、上向きの矢印はトリムアップ、リフトアップまたは出力アップを示し、下向きの矢印はトリムダウン、リフトダウンまたは出力ダウンを示す。

まず、第１制御では、コントローラ３０は、左右方向のうちロール変位の方向（第１方向）とは反対の（第２方向に対応する）船外機１５の回動角度を大きくすることと、ロール変位の方向と同じ（第１方向に対応する）船外機１５の回動角度を小さくすることと、の少なくとも一方を実行する。これにより、ロール方向とは逆の回転モーメントを生じさせてロール変位を抑制することができる。

ここで、トリムインからトリムアウトにすることも「回動角度を大きくすること」や「トリムアップ」に含まれる。トリムアウトからトリムインにすることも「回動角度を小さくすること」や「トリムダウン」に含まれる。回動角度の変更には、トリムインから角度違いのトリムイン、トリムアウトから角度違いのトリムアウトに変更するケースも含まれる。

例えば、左ロールの発生時には、コントローラ３０は、第１制御として次の（１）～（４）のうちいずれか１つを実行する。
（１）右の船外機１５Ｂの回動角度を大きく（トリムアップ）する
（２）左の船外機１５Ａの回動角度を小さく（トリムダウン）する
（３）右の船外機１５Ｂの方が大きい変化量となるように船外機１５Ａ、１５Ｂの双方の回動角度を大きく（トリムアップ）する
（４）左の船外機１５Ａの方が小さい変化量となるように船外機１５Ａ、１５Ｂの双方の回動角度を小さく（トリムダウン）する

左ロールの発生時を例にとり、上記第１制御が有効である理由を説明する。中心線Ｃ１（図１）に平行で船体１３の重心Ｇを通る仮想軸線をＸ軸（ロール軸）とする。右の船外機１５Ｂをトリムアップすると、右舷後部に作用する下向きの力が大きくなる（または上向きの力が小さくなる）。これにより、Ｘ軸に関する右回りのモーメントが発生するので、船体１３の姿勢を右方向へ戻すことができる。左の船外機１５Ａをトリムダウンした場合も同様の作用が生じる。

また、次のような作用も生じる。右の船外機１５Ｂをトリムアップすると、船外機１５Ｂの推力のベクトル方向と船舶１１の重心Ｇとの最短距離が長くなる。そのため、重心Ｇを中心として左舷船首位置に加わる頭上げ方向（ピッチ角を＋方向にする方向）のモーメントが、右舷船首位置に加わる頭上げ方向のモーメントよりも相対的に大きくなる。そのため、船体１３に対してＸ軸に関する右回りのモーメントが発生するので、船体１３の姿勢を右方向へ戻すことができる。左の船外機１５Ａをトリムダウンした場合も同様の作用が生じる。

従って、仮に、左ロールの発生時点で船外機１５Ａ、１５Ｂの回動角度が同じであったとすると、コントローラ３０は、船外機１５Ｂの回動角度を船外機１５Ａの回動角度よりも大きくするよう制御する。

第２制御では、コントローラ３０は、左右方向のうちロール変位の方向とは反対の船外機１５の上下位置を低くすることと、ロール変位の方向と同じ船外機１５の上下位置を高くすることと、の少なくとも一方を実行する。これにより、ロール方向とは逆の回転モーメントを生じさせてロール変位を抑制することができる。

例えば、左ロールの発生時には、コントローラ３０は、第２制御として次の（１）～（４）のうちいずれか１つを実行する。
（１）右の船外機１５Ｂをリフトダウンする
（２）左の船外機１５Ａをリフトアップする
（３）右の船外機１５Ｂの方が大きいダウン量となるように船外機１５Ａ、１５Ｂの双方をリフトダウンする
（４）左の船外機１５Ａの方が小さいアップ量となるように船外機１５Ａ、１５Ｂの双方をリフトアップする

左ロールの発生時を例にとり、上記第２制御が有効である理由を説明する。右の船外機１５Ｂをリフトダウンすると、水による右の船外機１５Ｂへの抵抗が増加する。これにより、船体１３の重心Ｇを通り上下方向に平行なＺ軸（ヨー軸）を中心として、右回りのモーメントが発生する。このモーメントの方向は船体１３を右旋回させるモーメントの方向と同じであり、右旋回時と同様に船体１３を右方向へロールさせるように作用する。その結果、船体１３の姿勢を右方向へ戻すことができる。左の船外機１５Ａをリフトアップした場合も同様の作用が生じる。

また、次のような作用も生じる。右の船外機１５Ｂをリフトダウンすると、船外機１５Ｂの推力のベクトル方向と船舶１１の重心Ｇとの最短距離が長くなる。そのため、重心Ｇを中心として左舷船首位置に加わる頭上げ方向のモーメントが、右舷船首位置に加わる頭上げ方向のモーメントよりも相対的に大きくなる。そのため、船体１３に対してＸ軸に関する右回りのモーメントが発生するので、船体１３の姿勢を右方向へ戻すことができる。左の船外機１５Ａをリフトアップした場合も同様の作用が生じる。

従って、仮に、ロール発生時点で船外機１５Ａ、１５Ｂの上下位置が同じであったとすると、コントローラ３０は、船外機１５Ｂの上下位置を船外機１５Ａの上下位置よりも低くするよう制御する。

第３制御では、コントローラ３０は、左右方向のうちロール変位の方向とは反対の船外機１５の出力を低くすることと、ロール変位の方向と同じ船外機１５の出力を高くすることと、の少なくとも一方を実行する。これにより、ロール方向とは逆の回転モーメントを生じさせてロール変位を抑制することができる。

例えば、左ロールの発生時には、コントローラ３０は、第３制御として次の（１）～（４）のうちいずれか１つを実行する。
（１）右の船外機１５Ｂの出力を減少させる
（２）左の船外機１５Ａの出力を増加させる
（３）右の船外機１５Ｂの方が大きい減少量となるように船外機１５Ａ、１５Ｂの双方の出力を減少させる
（４）左の船外機１５Ａの方が大きい増加量となるように船外機１５Ａ、１５Ｂの双方の出力を増加させる

左ロールの発生時を例にとり、上記第３制御が有効である理由を説明する。右の船外機１５Ｂの出力を減少させると、Ｚ軸を中心として右回りのモーメントが発生する。このモーメントの方向は船体１３を右旋回させるモーメントの方向と同じであり、右旋回時と同様に船体１３を右方向へロールさせるように作用する。その結果、船体１３の姿勢を右方向へ戻すことができる。左の船外機１５Ａの出力を増加させた場合も同様の作用が生じる。

また、右の船外機１５Ｂの出力を減少させると、後方から見て時計方向に回転している船外機１５Ｂのプロペラ１２３の反作用が減少する。これにより、相対的に、船体１３を右方向へロールさせるように作用するので、船体１３の姿勢を右方向へ戻すことができる。左の船外機１５Ａの出力を増加させた場合も同様の作用が生じる。

従って、仮に、ロール発生時点で船外機１５Ａ、１５Ｂの出力が同じであったとすると、コントローラ３０は、船外機１５Ｂの出力を船外機１５Ａの出力よりも低くするよう制御する。

なお、右ロールの発生時のロール抑制制御は、左ロールの発生時のロール抑制制御の内容を左右反転させることで理解できる。

ところで、船外機１５Ａ、１５Ｂのトリム角やリフト量の変更による、左右の舷船首位置に加わる頭上げ方向のモーメントと同様の作用が、第３制御によっては逆効果として作用する。しかし、「第３制御が有効である理由」で説明した作用の方が優勢であることから、結果として、第３制御によってロール抑制効果を得ることができる。

図９は、操船制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＣＰＵ３１が、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実現される。この処理は、例えば、操船システムが起動されると開始される。この処理において、ＣＰＵ３１は、本発明における判定部および制御部としての役割を果たす。

ステップＳ１０１では、ＣＰＵ３１は、抑制モード条件が成立したか否かを判別する。ここで、操船モードには通常モードと抑制モードとがある。抑制モードは、ロール変位を自動で抑制するモードである。通常モードは、ロール変位を自動で抑制しないモードである。抑制モード条件は、例えば、船速が所定速度を超えたことによって成立する。あるいは、抑制モード条件は、船速が所定速度を超え且つ、船体１３の進行方向が直進方向である場合に成立してもよい。

そしてＣＰＵ３１は、抑制モード条件が成立した場合はステップＳ１０２に進み、抑制モード条件が成立しない場合はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０２では、操船モードが通常モードであった場合は抑制モードに移行させると共に、抑制モードであることを知らせるための報知を実行する。一方、ステップＳ１０７では、ＣＰＵ３１は、操船モードが通常モードでなかった場合は通常モードに戻すと共に、上記報知を解除する。その後ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０２の後、ステップＳ１０３では、ＣＰＵ３１は、姿勢センサ３８からの出力信号に基づいてロール情報を取得する。ステップＳ１０４では、ＣＰＵ３１は、取得したロール情報に基づいて、ロール抑制が必要か否かを判別する。例えば、ＣＰＵ３１は、ロール情報からロール角度を算出し、算出したロール角度が所定角度を超えた場合に船体１３のロール変位が発生したと判別し、且つ、ロール抑制が必要であると判別する。

ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０４での判別の結果、ロール抑制が必要でない場合はステップＳ１０６に進む。しかし、ロール抑制が必要である場合は、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０５で、ロール抑制制御を実行する。ロール抑制制御は、上述した通りであり、第１制御、第２制御の少なくとも１つが（さらには第３制御も）実行される。

ステップＳ１０６では、ＣＰＵ３１は、「その他の処理」を実行して、ステップＳ１０１に戻る。ここでいう「その他の処理」においては、例えば、設定操作部１９での設定や操作に応じた各種処理が実行される。例えば、操船システムを終了する指示があれば、本フローチャートを終了する処理が実行される。

本実施の形態によれば、船体１３のロール方向の変位が発生したと判定された場合は、第１制御と第２制御とのいずれかまたは双方が実行されるので、船体１３のロール方向の変位を抑制することができる。

なお、船舶１１は、左右方向における中央より左に配置された左推進機と右に配置された右推進機とから成る推進機の組を２組以上備えてもよく、ロール抑制制御の対象とする推進機の組はそのうち１組以上であればよい。

なお、推進機は、動力としてエンジンを有するものに限定されず、電動機を用いたものであってもよい。

なお、第１制御または第２制御のいずれかを実行可能であれば、本発明の対象となる船舶は、船内機や船内外機を備える船舶、あるいはジェットボートであってもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１１ 船舶、 １３ 船体、 １５Ａ、１５Ｂ 船外機、 ２３ ＰＴＴ機構、 ３０ コントローラ、 ３１ ＣＰＵ、 ４０ チルト軸、 ５０７ リフト機構

Claims (10)

1. 船体と、
   前記船体の船尾に、チルト軸を中心に回動自在に取り付けられ、左右方向における中央より左に配置された左推進機と右に配置された右推進機とから成る１組以上の推進機と、
   前記推進機の下部の位置が最も高くなる角度を最大回動角度として、前記チルト軸を中心とする前記推進機の回動角度を変更する駆動部と、
   前記船体に対する前記推進機の上下位置を変更するリフト機構と、
   前記船体のロール方向の変位が発生したか否かを判定する判定部と、
   前記駆動部および前記リフト機構を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記判定部により前記船体のロール方向の変位が発生したと判定された場合は、前記駆動部を制御することで前記左推進機または前記右推進機の少なくとも一方の回動角度を変更する第１制御と、前記リフト機構を制御することで前記左推進機または前記右推進機の少なくとも一方の上下位置を変更する第２制御との、いずれかまたは双方を実行する、船舶。
2. 前記制御部は、前記第１制御では、左右方向のうち第１方向へのロール方向の変位が発生した場合は、前記左推進機または前記右推進機のうち、前記第１方向とは反対の第２方向に対応する推進機の回動角度を大きくすることと、前記第１方向に対応する推進機の回動角度を小さくすることと、の少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の船舶。
3. 前記制御部は、前記第２制御では、左右方向のうち第１方向へのロール方向の変位が発生した場合は、前記左推進機または前記右推進機のうち、前記第１方向とは反対の第２方向に対応する推進機の上下位置を低くすることと、前記第１方向に対応する推進機の上下位置を高くすることと、の少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の船舶。
4. 前記制御部は、前記判定部により前記船体のロール方向の変位が発生したと判定された場合は、さらに第３制御を実行し、
   前記制御部は、前記第３制御では、左右方向のうち第１方向へのロール方向の変位が発生した場合は、前記左推進機または前記右推進機のうち、前記第１方向とは反対の第２方向に対応する推進機の出力を低くすることと、前記第１方向に対応する推進機の出力を高くすることと、の少なくとも一方を実行する、請求項１に記載の船舶。
5. 前記判定部は、検出されたロール角度が所定角度を超えた場合に、前記船体のロール方向の変位が発生したと判定する、請求項１に記載の船舶。
6. 前記制御部は、前記第１制御では、左右方向のうち第１方向へのロール方向の変位が発生した場合は、前記左推進機または前記右推進機のうち、前記第１方向とは反対の第２方向に対応する推進機の回動角度を、前記第１方向に対応する推進機の回動角度よりも大きくする、請求項１に記載の船舶。
7. 前記制御部は、前記第２制御では、左右方向のうち第１方向へのロール方向の変位が発生した場合は、前記左推進機または前記右推進機のうち、前記第１方向とは反対の第２方向に対応する推進機の上下位置を、前記第１方向に対応する推進機の上下位置よりも低くする、請求項１に記載の船舶。
8. 前記制御部は、前記判定部により前記船体のロール方向の変位が発生したと判定された場合は、さらに第３制御を実行し、
   前記制御部は、前記第３制御では、左右方向のうち第１方向へのロール方向の変位が発生した場合は、前記左推進機または前記右推進機のうち、前記第１方向とは反対の第２方向に対応する推進機の出力を、前記第１方向に対応する推進機の出力よりも低くする、請求項１に記載の船舶。
9. 前記左推進機のプロペラは、後方から見て反時計方向に回転し、前記右推進機のプロペラは、後方から見て時計方向に回転する、請求項４または８に記載の船舶。
10. 船体の船尾に、チルト軸を中心に回動自在に取り付けられ、左右方向における中央より左に配置された左推進機と右に配置された右推進機とから成る１組以上の推進機と、
    前記推進機の下部の位置が最も高くなる角度を最大回動角度として、前記チルト軸を中心とする前記推進機の回動角度を変更する駆動部と、
    前記船体に対する前記推進機の上下位置を変更するリフト機構と、
    を備える船舶の制御装置であって、
    前記船体のロール方向の変位が発生したか否かを判定する判定部と、
    前記駆動部および前記リフト機構を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記判定部により前記船体のロール方向の変位が発生したと判定された場合は、前記駆動部を制御することで前記左推進機または前記右推進機の少なくとも一方の回動角度を変更する第１制御と、前記リフト機構を制御することで前記左推進機または前記右推進機の少なくとも一方の上下位置を変更する第２制御との、いずれかまたは双方を実行する、船舶の制御装置。