JP2824072B2 - 水上輸送船の操舵及び操船システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２ケの個別に旋回可能な推進ユニットを船尾
に間隔を開けて配した水上輸送船の操舵及び操船システ
ムに係る。例えばこれらのユニットはジェットユニッ
ト、「アクアマティック」（AQAMATIC）、「ゼットドラ
イブ」（Ｚ−DRIVE）タイプ等の旋回スラスタ或いは旋
回プロペラユニットである。（固定プロペラシャフト及
び独立した舵を有するプロペラユニットとは異なる） このような推進ユニットを有する既知の船の操舵及び
操船システムの第１のタイプは例えばレバー或いは舵輪
の操舵制御装置によって作動され、旋回中に推進ユニッ
トを平行に保つ旋回作動装置と、各推進ユニットの前進
或いは後進への推進力を調節する馬力制御装置によって
作動される駆動作動装置を含む。船は回転或いは旋回運
動と同様に希望の右舷及び左航方向に前進或いは後進す
るために操舵され、（一方のユニットは前進用かつ他方
のユニットは後進用である）港や泊地及び他の狭い場所
に於いて操船する場合に利点を有している。しかしなが
ら、このようなシステムによって完全な横方向の動きを
得ることは容易ではない。これは、横方向の動きは２ケ
の推進ユニットの推進力を夫々相対させ該ユニットの位
置を夫々反対の角方向に旋回させる必要があるからであ
る。

既知の操舵及び操船システム（US−Ａ−3 976 023）
の第２のタイプにおいては、全ての操舵は二方向に作動
する単一の制御操縦桿によって行われる。操縦桿を前後
に動かす場合には合成された推進力が前方或いは後方に
増加される。操縦桿を横方向に動かす場合には右舷及び
左舷方向への動きが得られる。推進ユニットの馬力は操
縦桿のノブを上下させて調節される。船舶の旋回及び横
方向の動きは操縦桿を所定位置に動かして得られる。

このような操舵及び操船システムは、単一のレバーを
使用するので簡単に見えるが様々な操作、特に泊地や港
での操船を操舵手が修得するには多くの訓練を必要とす
る。更にはこのシステムでは船に並進するか或いは船に
回転を及ぼす風、海流等の外力を抑えることは難しい。

本発明では、短期間の訓練で複雑な操船を行えるよう
な操船システムを提供することを目的としている。この
操船システムは前記１のタイプを対象とするものであ
る。正常の航行では例えばレバー或いは舵輪の制御装置
によって、適宜に船を右舷、左舷方向に操舵させること
が可能である。また馬力制御装置を用いると通常の論理
制御で特別な操船を行うことができる。

上述した目的は操舵及び操船システムが、操舵中に推
進ユニットを平行に保つ正常操舵モードと少なくとも１
つの特別操船モードとの間で変更できる機能セレクタを
有することで達成される。特別操船モードでは操舵制御
装置が通常の操舵機能から分離され、操舵制御装置の位
置に関わらず旋回作動装置は２ケの推進ユニットを船首
尾線に対して線対称の旋回角度に設定する。また駆動作
動装置においては２ケの推進ユニットが相対する前後位
置に設定され、船の横方向及び旋回運動時に２ケの推進
ユニットにより得られる推進力の合力が実質的に横方向
を向くようにする。

推進ユニットの角位置を特別操船モードで自動設定す
ることによって操舵手は比較的単純な制御操作、例えば
馬力制御によって旋回或いは横方向の動きを増減する操
作に専心できる。このような操船は非常に簡単、正確か
つ効率的に行える。正常の航行については、通常操舵及
び馬力制御によって行なわれるので、操舵手は本発明の
操舵及び操船システムを容易に習得できる。

特別操船モードとは横方向モード及び旋回モードのこ
とである。

特別操船モード（旋回或いは横方向運動）では、操舵
制御装置を推進ユニットの旋回角度を調節するのに利用
することが好ましい。このようにすると、両推進ユニッ
トは対称を維持しながら旋回角度が変更されるので、合
力の作用点は船舶の船首尾線或はその延長線上を移動す
ることになる。横方向モードで船が風或いは海流による
外力を受けると、操舵手は操舵制御装置を用いて外力に
対抗する補償トルクを生じさせることができる。旋回モ
ードでは、合力の作用点の変位によってトルクが増幅ま
たは減少される。

異なるモードへの切り替えは、手動で設定できる機能
セレクタ、特にプレセレクタスイッチで行うことが好ま
しい。プレセレクタスイッチは、所定の操船条件を満た
すまで切り替え不可能に設定することもできる。

馬力制御装置は、従来通りの二重レバーの構成とする
か或は二方向に設定する特別制御とする。特別制御で
は、両推進ユニットの推進力を同期させ船が前後方向に
移動するように設定した１次方向と、両推進ユニットの
推進力を変化させて船が右舷または左舷方向に移動する
ように設定した２次方向にレバーを動かすことで馬力の
制御を行う。

以下に示す２つの実施例に基づいて、本発明を詳述す
る。

第1A図は、第１実施例による操舵及び操船システムに
含まれる制御ユニットの概略図。

第1B図は、操舵及び操船システム全体を簡略して示し
たブロック図。

第2A及び第2B図は、第２実施例による制御ユニット、
操舵及び操船システムを示したものである。

第３図は、本発明の操舵操船システムの概略図を２種
類の異なる特別操船モード（旋回及び横方向運動）に即
して示したものである。

第４図は、第2A及び2B図による操舵及び操船システム
における推進力の分布を略図で示したものである。

第1A図及び1B図に示すように、操舵及び操船システム
は、右舷または左舷に船舶を操舵するレバー状の操舵制
御装置１と、右舷及び左舷の推進ユニットにおける推進
力（エンジン馬力）と推進方向（前進／後進）を制御す
る二重レバー制御装置２からなるものである。このよう
な操舵操船システムは、既存の装置に接続することで船
舶に設置することが可能である。更には正常操舵モー
ド、旋回モード或いは横方向モードを選択するためのボ
タン3,4,5が設けられたプレセレクタスイッチが、機能
セレクタとして装備されている。また二重レバー制御装
置２には、各制御レバー2a,2bの前後位置を感知するた
めの位置感知手段a,b,c,d（図1B）が設けられている。

操舵制御装置１、プリセレクタスイッチ3,4,5及び制
御レバー位置感知手段a,b,c,dは論理回路を備えた電子
操舵ユニット６に接続されている。電子操舵ユニットの
出力側からは旋回作動ユニット（旋回作動装置）7,8に
制御信号が送られ、右舷左舷それぞれの推進ユニットの
角度が制御される。これらの旋回ユニット7,8は、電気
機械、電動油圧又は電気空気タイプ等のサーボ制御ユニ
ットであることが好ましい。馬力制御装置２は、従来通
り例えば機械或いは油圧作動によって駆動作動ユニット
（駆動作動装置）9,10に接続され、各推進ユニットの推
進力（エンジン馬力）または推進方向（前進／後進）を
調節する。

操舵ユニット６の論理回路は、受信信号を複号し旋回
ユニット7,8を作動させて推進ユニットの旋回角度を所
望の航行モードに対応させ、操舵及び馬力の制御を行
う。

（正常）操舵モード（プレセレクタボタン３）では、
船は従来通りに操舵、操船され、推進ユニットは旋回中
であっても常に平行に保持される。しかしながら、各推
進ユニットの推進力及び方向は馬力制御レバー2a,2bに
よって設定することができる。この操舵モードは通常の
前進、後進或いは簡単な操船用である。例えば岸壁或い
は桟橋等に船を結び付けるような泊地で必要な比較的複
雑な操船には、プリセレクタボタン４及び５を用いて夫
々旋回モード或いは横方向モードに設定する。これらの
特別操船モードでは推進ユニットが平行状態から解除さ
れ、各推進ユニットは操舵制御装置１により船首尾線に
線対称な旋回角度に設定される。これらの特別操船モー
ドを効率的に行なうためには、各推進ユニットの推進方
向を相対方向、例えば一方のレバー2aを（後進）、他方
のレバー2bを（前進）に設定することが必要である。

（旋回）モード（第３図参照）では両推進ユニットは
船の後方、船首尾線及び船首尾線の延長線上の点に向け
られている。操舵制御装置１が中立装置（第３図のＢ及
びＨ）に設定されると、両推進ユニットの旋回角度が操
舵ユニット６のプログラムによって決定され、船舶は重
心を支点として左舷（位置Ｂ）或いは右舷（位置Ｈ）に
旋回する。（旋回）モードでは、操舵手はレバー2a,2b
を用いることで操船中に船の旋回率を増減するか、或は
推進ユニットの角度を（両推進ユニットが対称を維持し
たままで）調節することが可能である。さらに操舵制御
装置１を用いると、船首尾線またはその延長線上にある
作用点を変移することができる。図３のＡ、Ｃ、Ｇ及び
Ｉ参照。

（横方向）モードで操舵制御装置１が中立位置に設定
されと、２ケの推進ユニットは船の重心に向けられる。
図３のＥ及びＫ参照。このモードでは、風や海流等の外
力が作用しなければ船は右舷或いは左舷方向のみに動
く。船が外力を受けた場合には、操舵手は操舵制御装置
１を用いて外力に対抗する補償トルクを生じさせること
で船の横方向への移動を補助することができる。この場
合、合力の作用点は船首尾線上を前後に変移する。図３
のD,F,J及びＬ参照。

馬力制御装置２のレバー2a,2bが（両前進）、（中
立）或いは（両後進）（第1B図の位置感知手段a,b,c及
びｄによって検知される）の位置にある場合には、旋回
モードのボタン４或いは横方向モードのボタン５を押し
ても（正常）モードが維持される。所望の特別操船モー
ドを選択した後レバー2a,2bにより両推進ユニットの合
力の向き、即ち船の移動方向を設定すると、選択した操
船モードに自動的に設定される。しかしながら、旋回モ
ードと横方向モードとの切り替えは船の移動方向に変化
がないために、操船中であっても各ボタン４及び５を押
すのみですぐに設定がなされる。逆に、特別操船モード
選択時にボタン３を押すとすぐに（正常）モードへの設
定が行われる。

第2A及び2B図の操舵システムでは、原則的には第1A図
に示すものと同様の操舵装置１及びプリセレクタスイッ
チ3,4,5が用いられている。しかしながら馬力制御装置
は、両推進ユニットの推進力（エンジン馬力）を同期し
て前進、中立、後進に設定する第１レバー２′ａと、推
進力／方向（右舷／中立／左舷）のバランスを種々に設
定する第２レバー２′ｂとからなるものである。レバー
２′ａが中立位置にあるときにレバー２′ｂを左舷側に
倒すと、左舷側にある推進ユニットの推進力が後進方向
に、この推進力と同じ大きさで右舷側にある推進ユニッ
トの推進力が前進方向にそれぞれ増加され、同様にレバ
ー２′ｂを右舷側に倒すと、右舷側推進ユニットの推進
力が後進方向、左舷側推進ユニットの推進力が前進方向
にそれぞれ増加される。レバー２′ａは、船の船首尾線
に作用する外力を補償するために各推進ユニットの推進
力を前進または後進方向に増減させて推進力のバランス
を取るために使用される。レバー２′ａとレバー２′ｂ
の作動位置と推進力を表すベクトルの相関関係を図４に
示す。

図2Aに示した馬力制御装置を用いると、非常に簡単に
操船を行うことが可能であるので、短期間の訓練で要員
を育成することができる。

（正常）モードでは船は操舵制御装置１によって操舵
され、推進力レバー２′ａは両推進ユニットの併用制御
装置として、馬力制御レバー２′ｂは各推進ユニットの
馬力を増加または減少させる装置として機能する。馬力
制御レバー２′ｂが中立位置にセットされると、右舷及
び左舷の推進ユニットの推進力及びその方向は、レバー
２′ａが前進／中立／後進いずれの位置にあっても相互
に同一である。従って上記第１実施例と同様、特別操船
モードのボタン4,5を押しても（正常）モードは解除さ
れないことになる。

しかしながら図４に（Ｈ）で示すように、レバー２′
ｂを左舷または右舷に倒すと（一方の推進ユニットを前
進、他方の推進ユニットを後進に設定すると）、正常モ
ードが解除され、先に選択した特別操船モードに設定さ
れる。レバー２′ｂを横方向または旋回方向の所望の側
に倒すことで、両推進ユニットは船首尾線に線対称に設
定され、推進力の方向が相互に反対向きになる。

図３に示すように、操舵制御装置１を用いて両推進ユ
ニットの推進力から得られる合力の作用点を微妙に調節
し、（旋回）モードと（横方向）モードとの切り替えを
行うことも可能である。さらに船の前後方向に風や海流
による外力が作用する際には、これを補償するために推
進力レバー２′ａを用いて推進力を調節することもでき
る。これらの装置から上記第１実施例に対応した操舵操
船システムを形成することも可能である。

しかしながら、操舵制御装置１、プレセレクタスイッ
チ3,4,5及び馬力制御装置２′は全て中央電子操舵ユニ
ット６′を通して接続される。電子操舵ユニット６′は
右舷及び左舷の推進ユニット用の２つの駆動作動ユニッ
ト９′,10′と２つの旋回作動ユニット７′,8′を制御
する。個別の制御手段とインジケーターを備えた安全／
緊急システム（バックアップシステム）を設けて、駆動
作動ユニット及び旋回作動ユニット７′−10′を直接制
御することも可能である。

操舵及び操船システムは、請求項の範囲内において当
業者が様々に変更することが可能である。例えばレバー
２′ａ及び２′ｂを２方向に可動する操縦桿タイプのシ
ングルレバーとすることも可能である。さらに（旋回）
モードと（横方向）モードを併用した１つの特別操船モ
ードとしたり、いずれか一方のモードとすることも可能
である。３種またはそれ以上の特別操船モードを用いる
こともできる。操舵制御装置１を舵輪で代用することも
できる。また所望であれば、プレセレクタスイッチによ
る航行モードの切り替え条件を種々変更することもでき
る。（横方向）モードと（旋回）モードを個別に調節す
るために、予備調節手段を設けることも可能である。こ
の場合予備調節手段は制御ユニットに近接して配するの
が好ましく、各推進ユニットの旋回角度を予備設定する
ことで（操舵制御装置が中立位置にあると）各特別操船
モードにおいて所望の効果を奏するように変更すること
ができる。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】船首尾線を挟んでそれぞれ船尾に間隔を設
   けて配された２つの推進ユニットと、操舵制御装置によ
   り両推進ユニットの旋回角度を制御する旋回作動装置
   と、馬力制御装置により両推進ユニットの推進力を制御
   する駆動作動装置と、正常操舵モードと少なくとも１つ
   の特別操船モードとの切り替えを行う機能セレクタとか
   らなる水上輸送船の操舵及び操船システムにおいて、 正常操舵モードについては２つの推進ユニットを平行に
   保持し、特別操船モードにおいては２つの推進ユニット
   の推進力により形成される合力の作用点が船首尾線また
   はその延長線上を変移するように２つの推進ユニットを
   船首尾線に対して線対称の位置に保持するとともに、正
   常操舵モードから特別操船モードへの切り替えは前記機
   能セレクタの設定後、両推進ユニットの推進力により船
   の移動方向を設定することで行われることを特徴とする
   操舵及び操船システム。
2. 【請求項２】前記特別操船モードが、２つの推進ユニッ
   トにより形成される合力の作用点が船の重心にある横方
   向モードと、該作用点が船首尾線またはその延長線上で
   船の重心から離れた点にある旋回モードとを含む請求項
   １記載の操舵及び操船システム。
3. 【請求項３】前記横方向モードにおいては、船が左舷に
   航行するとき操舵制御装置を右舷側及び左舷側に設定す
   ると前記合力の作用点はそれぞれ船の重心から後方及び
   前方へと変移し、船が右舷に航行するとき操舵制御装置
   を右舷側及び左舷側に設定すると前記合力の作用点はそ
   れぞれ船の重心から前方及び後方へと変移し、 前記旋回モードにおいては、船が反時計廻りに航行する
   とき操舵制御装置を右舷側及び左舷側に設定すると前記
   合力の作用点はそれぞれ後方及び前方に変移し、船が時
   計廻りに航行するとき操舵制御装置を右舷側及び左舷側
   に設定すると前記合力の作用点はそれぞれ前方及び後方
   に変移する請求項２記載の操舵及び操船システム。
4. 【請求項４】前記機能セレクタが手動切り替え式であ
   り、正常操舵モードから特別操船モードへの切り替えは
   推進ユニットの推進力により船の移動方向が設定された
   後に操舵ユニットが自動的に推進ユニットの旋回角度を
   設定する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操舵及
   び操船システム。
5. 【請求項５】前記馬力制御装置が右舷及び左舷の推進ユ
   ニットにそれぞれ対応した２つのレバーからなり、各レ
   バーの傾倒位置に対応して推進ユニットの前進または後
   進位置を感知する位置感知手段が設けられた請求項１乃
   至４のいずれか１項に記載の操舵及び操船システム。
6. 【請求項６】前記特別操船モードにおいては、前記馬力
   制御レバーの相対位置により船が横方向移動または旋回
   するときの右舷または左舷への航行が決定される請求項
   ５記載の操舵及び操船システム。
7. 【請求項７】前記推進ユニットにおける旋回角度の制御
   は前記操舵ユニットを介して操舵制御装置により行わ
   れ、前記推進ユニットの推進力の制御は前記操舵ユニッ
   トを介さずに前記馬力制御装置により直接行われる請求
   項５または６に記載の操舵及び操船システム。
8. 【請求項８】前記馬力制御装置が、両推進ユニットの前
   進／中立／後進方向における推進力を同期させて設定す
   る第１次方向と、両推進ユニットの右舷／中立／左舷方
   向への推進力のバランスを制御する第２次方向の２方向
   に設定を行う請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操
   舵及び操船システム。
9. 【請求項９】前記馬力制御装置が、それぞれ第１次方向
   と第２次方向の設定を行う２つのレバーを含む請求項８
   記載の操舵及び操船システム。
10. 【請求項１０】前記推進ユニットにおける旋回角度と推
    進力の制御が、操舵ユニットを介して行われる請求項８
    または９に記載の操舵及び操船システム。