JP5036367B2

JP5036367B2 - 曳航体の位置制御方法とその装置

Info

Publication number: JP5036367B2
Application number: JP2007088740A
Authority: JP
Inventors: 正典浜松; 正之岡田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008247104A

Description

本発明は、トロール船のトロール網や海洋調査船の水中観測器等、自身でアクチュエータを持たない水中の曳航体を目標位置へ誘導する位置制御方法とその装置に関するものである。

従来より、トロール船のトロール網や海洋調査船の水中観測器等（この明細書及び特許請求の範囲の書類中では、これら水中を曳航するものを総称して、「曳航体」という。）は、船舶で水中を曳航されている。このような曳航体は、船舶から繰り出されたロープ（この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「ロープ」は、つな、ワイヤロープ等の「索」を全て含む。）で水中を曳航されている。以下、このような曳航体として、トロール船によって曳航されるトロール網を例にして説明する。

図３は、トロール船によって曳航されるトロール網の一例を示す概略平面図である。図示するように、前記トロール網５１は、トロール船５２（船舶）に設けられたウインチ５３Ｌ，５３Ｒから繰り出されたロープ５４Ｌ，５４Ｒによって曳航されている。このロープ５４Ｌ，５４Ｒは、ウインチ５３Ｌ，５３Ｒによって所定の長さに制御されている。ウインチ５３Ｌ，５３Ｒは、一般的に油圧駆動のアクチュエータ５５Ｌ，５５Ｒによって駆動されている。

また、トロール網５１の場合、通常、その前面を開くための拡網具５６Ｌ，５６Ｒ（以下、「オッターボード」という。）を介してトロール船５２によって曳航されている。オッターボード５６Ｌ，５６Ｒは、水流を受けてトロール網５１の前面を開くような力を発生させる形状となっている。このオッターボード５６Ｌ，５６Ｒをトロール船５２から繰り出されたロープ５４Ｌ，５４Ｒで曳くことにより、トロール網５１は前面が開いた状態を保ちながら曳航される。

このトロール網５１を、トロール船５２に設けられた魚群探知機等で探知された魚群等の位置に近づけるように位置を制御する場合、トロール網５１の位置を音響センサ等によって監視しながら、そのトロール網５１が目標位置に近づくように手動で操船している。

なお、この種の従来技術として、トロール操業時に発見魚群と自船のトロール漁具との相対位置を一つの画面上に表示させる漁具動態監視手段から得られる情報に対応して、自動定点保持手段でトロール漁具を魚群の漁獲に適した位置に配置させ、この自動定点保持手段による制御に連動してトロール漁具を投揚するオートトロールウインチ手段を設けたオートトロールシステムがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−４６０３４号公報

しかしながら、前記したようなトロール網５１の位置制御は、操船者がトロール網５１の姿勢を想定しながら行う操船であり、操船者の経験や技量に頼る熟練を要するものである。そのため、近年の人手不足により、安定した操船が難しくなっている。しかも、このような操船者の経験や技量に頼る操船は、近年の省力化を推進する上でも妨げになっている。

このようなことから、操船者の経験や技量に頼ることなく、トロール網５１（曳航体）を目標位置へ安定して誘導できる位置制御方法や装置が切望されている。

なお、前記特許文献１に記載の発明によれば、魚群、自船、漁具を一つのモニタ上に表示することにより適切に漁具を誘導することができるが、漁具を魚群まで自動誘導するアルゴリズムは開示されていない。

そこで、本発明は、曳航体を目標の位置まで安定して誘導制御することが可能な曳航体の位置制御方法とその装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る曳航体の位置制御方法は、オートパイロット機能を備えた船舶で水中を曳航する曳航体の位置制御方法であって、前記オートパイロット機能で設定する方位の設定値を、前記曳航体から見た目標位置方向の方位と等しく設定し、前記曳航体を目標位置に向けて曳航している時に該曳航体と目標位置との位置を観測し、該観測値に基づいて曳航体と目標位置とを結ぶ前記目標位置方向の方位に補正を加えて前記曳航体を船舶で目標位置まで誘導するようにしている。これにより、操船者の経験や技量に頼ることなく、水中の曳航体を目標の位置まで正確に誘導制御することが容易に可能となり、省力化や人手不足の解消を図ることができる。

また、前記曳航体が目標位置まで所定の距離に近づいたら、該曳航体と目標位置との所定距離を保った仮想目標位置を該目標位置上に設定するとともに、該曳航体と目標位置とを結ぶ方向に仮想直線を設定し、前記仮想目標位置と曳航体との所定距離を保ちながら該仮想目標位置を前記仮想直線の方向に移動させながら前記曳航体を船舶で目標位置まで誘導するようにしてもよい。これにより、目標位置に近づいた時に曳航体位置の微小変化に対して曳航体から見た目標位置方向の大きな変化を抑えることができ、ひいては船首方位の大きな変化を抑えることができる。

一方、本発明に係る曳航体の位置制御装置は、オートパイロット機能を備えた船舶で水中を曳航する曳航体の位置制御装置であって、前記オートパイロット機能で設定する方位の設定値を前記曳航体から見た目標位置方向の方位と等しく設定する制御装置を設け、該制御装置に、該制御装置で設定した方位に、前記曳航体を目標位置に向けて曳航している時に該曳航体と目標位置との位置を観測した観測値に基づいて曳航体と目標位置とを結ぶ前記目標位置方向の方位に補正を加えて前記船舶を航行させて前記曳航体を目標位置まで誘導する機能を備えさせている。この装置によっても、操船者の経験や技量に頼ることなく、水中の曳航体を目標の位置まで正確に誘導制御することが容易に可能となり、省力化や人手不足の解消を図ることができる。

また、前記制御装置に、前記曳航体が目標位置まで所定の距離に近づいたら、該曳航体と目標位置との所定距離を保った仮想目標位置を該目標位置上に設定するとともに、該曳航体と目標位置とを結ぶ方向に仮想直線を設定する機能と、前記仮想目標位置と曳航体との所定距離を保ちながら該仮想目標位置を前記仮想直線の方向に移動させながら前記曳航体を船舶で目標位置まで誘導する機能とを備えさせてもよい。この装置によっても、目標位置に近づいた時に曳航体位置の微小変化に対して曳航体から見た目標位置方向の大きな変化を抑えることができ、ひいては船首方位の大きな変化を抑えることができる。

さらに、前記曳航体がトロール網であり、前記船舶がトロール船であれば、トロール網を魚群位置まで誘導制御することが安定してできる。

本発明は、以上説明したような手段により、操船者の経験や技量に頼ることなく、曳航体を目標の位置まで安定して誘導制御することが可能となり、省力化や人手不足の解消を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る位置制御装置を備えたトロール船の制御を模式的に示す平面図であり、図２は、図１に示すトロール船が目標位置に近づいた後の制御を模式的に示す平面図である。この実施の形態でも、曳航体としてトロール船で曳航されるトロール網を例に説明する。また、トロール船（船舶）には、ジャイロコンパス式オートパイロットや、マグネットコンパス式オートパイロット等のオートパイロット（針路や船首方位の自動制御機能）が備えられているものとして説明する。なお、以下の説明における角度は、北方向Ｎを基準とした角度（方位）によって説明する。また、以下の説明において、前記図３に示す構成と同一の構成には同一符号を付して説明する。

図１に示す平面視の状態において、船体位置観測装置は、ＧＰＳ(global positioning system) 信号を受信して自船（トロール船５２）の位置が観測されており、トロール網５１の網口中央部の位置は、音響センサによって自船からの相対位置が計測され、これと自船位置とを合わせて計算することにより得られている。また、目標位置Ｔは、この実施の形態では、トロール船５２を例にしているので、魚群探知機で船の前方の魚群を探知し、その魚群の位置を目標位置Ｔ（以下の説明では、「位置Ｔ」ともいう。）として位置制御装置１に入力されている。

この状態で目標位置Ｔがトロール網５１から遠い場合には、トロール網５１から見た目標位置方向Ｌの方位がγｎのとき、曳航しているトロール船５２のオートパイロットの設定方位ψｓｅｔをγｎと等しく設定する。そして、その状態でロープ５４によってトロール網５１を曳航することにより、トロール網５１を目標位置Ｔの近くまで誘導する。

このようにしてトロール網５１を目標位置Ｔに向けて曳航している時には、トロール網５１が潮流等の外力によって前記目標位置方向Ｌから外れるが、トロール網５１と目標位置Ｔとの位置が常時観測され、この観測値に基いてトロール網５１と目標位置Ｔとを結ぶ目標位置方向Ｌに補正が加えられる。そして、その目標位置方向Ｌの方位γｎにトロール船５２の設定方位ψｓｅｔが等しく設定されるので、トロール網５１は目標位置Ｔに向けて誘導されるように補正される。このように、トロール網５１と目標位置Ｔとを結ぶ目標位置方向Ｌは常時補正され、その補正された目標位置方向Ｌの方位γｎに等しく設定されるトロール船５２の設定方位ψｓｅｔも常時補正されることにより、トロール網５１が誘導制御されている。

そして、図２に示すように、トロール網５１が目標位置Ｔに近づいて、トロール網５１と目標位置Ｔとが所定距離Ｒになると、その時のトロール網５１と目標位置Ｔとを結ぶ目標位置方向Ｌに目標位置Ｔを超える仮想直線ＩＬが設定されるとともに、その時の目標位置Ｔ上に仮想目標位置ＩＴが設定される。その後、トロール船５２で曳航されるトロール網５１が目標位置Ｔに近づくと、その近づいた分だけ前記所定距離Ｒを保ちながら仮想目標位置ＩＴを仮想直線ＩＬに沿って遠ざけるように移動させ、トロール網５１と仮想目標位置ＩＴとの所定距離Ｒを一定に保ちながらトロール網５１を目標位置Ｔまで誘導する誘導制御が行われる。

このように、トロール網５１が目標位置Ｔに距離Ｒまで近づいた後の制御を行うことにより、トロール網５１の位置が微小変化することにより目標位置Ｔとの角度γｎ（=ψｓｅｔ）が大きく変化するのを防いでいる。つまり、トロール網５１が目標位置Ｔに近づくことにより、トロール網５１の位置が微小変化しても目標位置方向Ｌの角度γｎは大きく変化するので、その角度γｎと等しくなるように設定される設定方位ψｓｅｔの誘導制御の感度が大きく増加してしまうのを防いでいる。前記所定距離Ｒとしては、船と網との相対距離やロープ長に応じて設定される。そして、トロール網５１がオリジナルの目標位置Ｔを通過した時点で誘導制御は終了する。

以上のように構成された曳航体の位置制御装置１によれば、オートパイロット等の針路や船首方位の自動制御機能を備えた船舶において、方位設定値をトロール網５１から見た目標位置Ｔ方向への方位と等しく設定することにより、トロール網５１を目標位置Ｔまで安定して誘導することができる。しかも、オートパイロット付きのトロール船５２（船舶）でトロール網５１（曳航体）の位置が計測できれば、簡単にシステムを構築することができ、水中の曳航体の位置制御を自動化することも可能である。

また、前記実施の形態ではトロール船５２によって曳航されるトロール網５１を例に説明したが、観測機器を曳航して海底の形状等を観測したい場合等も、観測機器で観測したい通過点等の目標位置Ｔを設定し、観測機器から見た目標位置方向Ｌの方位を設定してその方位と等しく方位設定値を設定すれば、前記実施の形態と同様に誘導制御することができ、曳航する曳航体は前記実施の形態に限定されるものではない。

なお、前記実施の形態におけるオートパイロットは、船舶が定められた命令針路または船首方位で航行しているときに外乱が作用して命令針路または船首方位からはずれたとしても、舵や推進方向を変更する旋回式プロペラ等を使って進路方向または船首を命令針路または船首方位に戻す機能を備えていれば、他の構成であってもよい。また、前記実施の形態では北方向Ｎを基準とする方位として説明したが、基準となる方向は北に限定されるものではない。

さらに、前述した実施の形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る曳航体の位置制御方法は、水中の曳航体を目標位置まで曳航する時の操船を簡便に自動化したい場合に有用である。

本発明の一実施の形態に係る位置制御装置を備えたトロール船の制御を模式的に示す平面図である。図１に示すトロール船が目標位置に近づいた後の制御を模式的に示す平面図である。トロール船によって曳航されるトロール網の一例を示す概略平面図である。

符号の説明

１…位置制御装置
Ｔ…目標位置
Ｌ…目標位置方向
R…所定距離
ＩＴ…仮想目標位置
ＩＬ…仮想直線
５１…トロール網
５２…トロール船
５４…ロープ

Claims

オートパイロット機能を備えた船舶で水中を曳航する曳航体の位置制御方法であって、
前記オートパイロット機能で設定する方位の設定値を、前記曳航体から見た目標位置方向の方位と等しく設定し、前記曳航体を目標位置に向けて曳航している時に該曳航体と目標位置との位置を観測し、該観測値に基づいて曳航体と目標位置とを結ぶ前記目標位置方向の方位に補正を加えて前記曳航体を船舶で目標位置まで誘導することを特徴とする曳航体の位置制御方法。
前記曳航体が目標位置まで所定の距離に近づいたら、該曳航体と目標位置との所定距離を保った仮想目標位置を該目標位置上に設定するとともに、該曳航体と目標位置とを結ぶ方向に仮想直線を設定し、
前記仮想目標位置と曳航体との所定距離を保ちながら該仮想目標位置を前記仮想直線の方向に移動させながら前記曳航体を船舶で目標位置まで誘導する請求項１に記載の曳航体の位置制御方法。
オートパイロット機能を備えた船舶で水中を曳航する曳航体の位置制御装置であって、
前記オートパイロット機能で設定する方位の設定値を前記曳航体から見た目標位置方向の方位と等しく設定する制御装置を設け、該制御装置に、該制御装置で設定した方位に、前記曳航体を目標位置に向けて曳航している時に該曳航体と目標位置との位置を観測した観測値に基づいて曳航体と目標位置とを結ぶ前記目標位置方向の方位に補正を加えて前記船舶を航行させて前記曳航体を目標位置まで誘導する機能を備えさせたことを特徴とする曳航体の位置制御装置。
前記制御装置に、
前記曳航体が目標位置まで所定の距離に近づいたら、該曳航体と目標位置との所定距離を保った仮想目標位置を該目標位置上に設定するとともに、該曳航体と目標位置とを結ぶ方向に仮想直線を設定する機能と、
前記仮想目標位置と曳航体との所定距離を保ちながら該仮想目標位置を前記仮想直線の方向に移動させながら前記曳航体を船舶で目標位置まで誘導する機能とを備えさせた請求項３に記載の曳航体の位置制御装置。
前記曳航体がトロール網であり、前記船舶がトロール船である請求項３又は請求項４に記載の曳航体の位置制御装置。