JP5667935B2

JP5667935B2 - 船舶の操船方法

Info

Publication number: JP5667935B2
Application number: JP2011143538A
Authority: JP
Inventors: 利光廣瀬; 直裕原
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: JP2013010400A

Description

本発明は、船舶の操船方法に関する。

従来より、左右舷方向に回動可能な左右一対のアウトドライブ装置を具備し、アウトドライブ装置の推進力によって航行する船舶が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の船舶は、一方のアウトドライブ装置が正転するとともに、他方のアウトドライブ装置が逆転することにより、一対のアウトドライブ装置の推進力によって横移動するように構成されている。

そして、このような船舶において、船舶を旋回させることなく横移動させるためには、左舷側のアウトドライブ装置の推進力と右舷側のアウトドライブ装置の推進力との合力（以下「総推進力」という。）を船舶の重心に作用させる必要がある。総推進力を船舶の重心に作用させるためには、左舷側のアウトドライブ装置及び右舷側のアウトドライブ装置をそれぞれ回動させることにより、左舷側のアウトドライブ装置の推進力の方向と右舷側のアウトドライブ装置の推進力の方向との交点を船舶の重心に一致させる必要がある。左舷側のアウトドライブ装置の推進力の方向と右舷側のアウトドライブ装置の推進力の方向との交点が船舶の重心に一致しない場合、総推進力が船舶の重心に作用しないため、船舶が横移動せずに旋回することになる。

また、このような船舶において、船舶を斜航させることなく横移動させるためには、船舶を横移動させたい方向に総推進力を作用させる必要がある。船舶を横移動させたい方向に総推進力に作用させるためには、左舷側のアウトドライブ装置の推進力と右舷側のアウトドライブ装置の推進力とを同じにする必要がある。左舷側のアウトドライブ装置の推進力と右舷側のアウトドライブ装置の推進力とが同じでない場合、総推進力が船舶を横移動させたい方向に作用しないため、船舶が横移動せずに斜航することになる。

ここで、船舶の重心は、個々の船舶によって異なるため、左舷側のアウトドライブ装置の推進力の方向と右舷側のアウトドライブ装置の推進力の方向との交点が船舶の重心に一致するときのアウトドライブ装置の回動角度（以下「基準舵角度」という。）は、個々の船舶に応じて設定する必要がある。また、アウトドライブ装置は、その回転数が同じであっても正転している場合と逆転している場合とでは、回転によって発生する推進力が異なるため、左舷側のアウトドライブ装置の推進力と右舷側のアウトドライブ装置の推進力とが同じになるときの左舷側のアウトドライブ装置の回転数と右舷側のアウトドライブ装置の回転数との比（以下「基準推進力比」という。）は、個々の船舶に応じて設定する必要がある。さらに、基準舵角度及び基準推進力比は、船舶の船体の形状や重量等の影響を複雑に受けるため、実際に船舶を航行させて設定する必要があるところ、船舶が横移動するように容易に調整することができる技術が求められていた。

特開平１−２８５４８６号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、船舶が横移動するように容易に調整することができる船舶の操船方法を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、左右舷方向に回動可能な左右一対のアウトドライブ装置を具備し、前記アウトドライブ装置の推進力によって航行する船舶の操船方法であって、前記アウトドライブ装置を作動させる操作手段と、前記船舶が左舷方向又は右舷方向に横移動している状態であることを確認したときに操作する確認手段と、前記アウトドライブ装置、前記操作手段及び前記確認手段が接続される制御装置と、を用い、前記船舶が左舷方向又は右舷方向に横移動するように前記操作手段を操作して前記アウトドライブ装置を作動させ、前記船舶が左舷方向又は右舷方向に横移動している状態であることを確認したときに確認手段を操作し、前記確認手段が操作された時点における前記アウトドライブ装置の回動角度を前記制御装置によって推定するものである。

請求項２においては、前記一方のアウトドライブ装置の回転数を検出する第一の回転数センサと、前記他方のアウトドライブ装置の回転数を検出する第二の回転数センサと、前記第一及び前記第二の回転数センサが接続される前記制御装置と、を用い、前記確認手段が操作された時点における前記一方のアウトドライブ装置の回転数と前記他方のアウトドライブ装置の回転数との比を前記制御装置によって推定するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、操作手段及び確認手段を操作するだけで、船舶が横移動するときの基準舵角度が設定される。これにより、船舶が横移動するように容易に調整することができる。

請求項２においては、操作手段及び確認手段を操作するだけで、船舶が横移動するときの基準推進力比が設定される。これにより、船舶が横移動するように容易に調整することができる。

操船装置を示す図。船舶及び操船装置を示す図。アウトドライブ装置を示す側面断面図。ジョイスティックレバーを示す斜視図。船舶の操船方法の制御フローを示す図。（ａ）旋回状態における船舶の挙動を示す図。（ｂ）旋回状態から横移動状態になったときの船舶の挙動を示す図。（ａ）斜航状態における船舶の挙動を示す図。（ｂ）斜航状態から横移動状態になったときの船舶の挙動を示す図。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。

先ず、操船装置１の全体構成について、図１から図４により説明する。

操船装置１は、アウトドライブ装置２を二台備えた、いわゆる二軸（二基）推進方式のものである。操船装置１は、アウトドライブ装置２、油圧シリンダ３及び制御装置４等で構成される。

アウトドライブ装置２において、入力軸５の一端部は、ユニバーサルジョイント６を介してエンジン７の図示しない出力軸と動力伝達可能に連結される。エンジン７と入力軸５との間には、メインクラッチ２３が介設される。エンジン７から入力軸５への動力伝達は、メインクラッチ２３によって入・切（接・断）される。また、入力軸５の他端部は、切換クラッチ８を介して駆動軸９の上端部と動力伝達可能に連結される。駆動軸９の回転方向は、切換クラッチ８によって切り換えられる。また、駆動軸９の下端部は、出力軸１０の一端部と動力伝達可能に連結される。出力軸１０の他端部には、プロペラ１１が設けられる。

また、アウトドライブ装置２は、ジンバルリング１２を介して船体１３に左右舷方向に回動可能に軸支される。ジンバルリング１２には、操舵アーム１４の一端部が連結される。なお、アウトドライブ装置２の回動角度は、例えば、左舷方向に３０度、右舷方向に３０度、合計６０度とされる。

油圧シリンダ３において、シリンダスリーブ１５内には、ピストン１６が摺動可能に設けられる。ピストン１６には、ロッド１７の一端部が連結される。ロッド１７の他端部には、操舵アーム１４の他端部が連結される。なお、図示しない作動油タンク内の作動油がシリンダスリーブ１５に送油されることにより、ピストン１６が摺動する。

制御装置４には、アウトドライブ装置２（プロペラ１１）の回転数を検出する回転数センサ１９、油圧シリンダ３のピストン１６の位置（摺動位置）を検出する位置センサ１８、油圧シリンダ３への作動油の送油方向を変更する電磁弁２５、エンジン７の回転数を変更するスロットルアクチュエータ２７、ジョイスティックレバー２０、キャリブレーションボタン２１、操作ハンドル２４及びアクセルレバー２６が接続される。また、制御装置４には、基準舵角度及び基準推進力比が記憶される。

ジョイスティックレバー２０は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りに回転自在に構成される。つまり、ジョイスティックレバー２０は、Ｘ軸（左右）方向及びＹ軸（前後）方向に傾倒可能に構成されるとともに、Ｚ軸回りに捩り可能に構成される。なお、ジョイスティックレバー２０は、操作しない時には上下方向となるように中立位置に付勢される。

このような構成により、エンジン７の動力がメインクラッチ２３、ユニバーサルジョイント６、入力軸５、切換クラッチ８、駆動軸９、出力軸１０に伝達されることにより、プロペラ１１が回転する。こうして、プロペラ１１が回転することにより、アウトドライブ装置２の推進力が発生する。

そして、制御装置４は、ジョイスティックレバー２０の操作方向に応じて切換クラッチ８を介して駆動軸９の回転方向を切り換える。駆動軸９の回転方向が切り換えられることにより、船舶２２の前後進が切り換わる。

また、制御装置４は、ジョイスティックレバー２０の操作量（倒し量、捩り量）に応じてスロットルアクチュエータ２７を介してエンジン７の図示しないスロットルの開度を変更する。前記スロットル開度が変更されることにより、エンジン回転数が変更されるため、アウトドライブ装置２の推進力が変更される。なお、同様にアクセルレバー２６の操作量に応じてエンジン７の回転数が変更される。つまり、一方のアクセルレバー２６が操作されることにより、左舷側のエンジン７の回転数が変更されるとともに、他方のアクセルレバー２６が操作されることにより、右舷側のエンジン７の回転数が変更される。

さらに、制御装置４は、ジョイスティックレバー２０の操作量（倒し量、捩り量）に応じて、電磁弁２５を介して油圧シリンダ３のピストン１６を摺動させる。ピストン１６が摺動することにより、ロッド１７及び操舵アーム１４を介してアウトドライブ装置２が回動される。つまり、アウトドライブ装置２の回動角度（舵角度）が変更される。なお、同様に操作ハンドル２４の操作量に応じてアウトドライブ装置２が回動される。

次に、操船装置１を用いた船舶２２の操船方法（船舶２２が横移動するように調整する操船方法）について、図４から図７により説明する。なお、図６及び図７において、白塗り矢印は、船舶２２の移動方向を示し、黒塗り矢印は、アウトドライブ装置２の推進力の方向を示す。

ここで、図４に示すジョイスティックレバー２０を操作することにより、船舶２２がジョイスティックレバー２０の操作方向に移動することになるが、ジョイスティックレバー２０の操作方向と船舶２２の移動方向との関係について簡単に説明する。例えば、ジョイスティックレバー２０がＹ軸（＋）方向に倒された場合には、船舶２２が船首方向に前進し、ジョイスティックレバー２０がＹ軸（−）方向に倒された場合には、船舶２２が船尾方向に後進し、ジョイスティックレバー２０がＸ軸（＋）方向に倒された場合には、船舶２２が左舷方向に横移動し、ジョイスティックレバー２０がＸ軸（−）方向に倒された場合には、船舶２２が右舷方向に横移動し、ジョイスティックレバー２０がＺ軸（＋）方向に捩られた場合には、船舶２２が右舷方向（平面視にて時計回り）に旋回し、ジョイスティックレバー２０がＺ軸（−）方向に捩られた場合には、船舶２２が左舷方向（平面視にて反時計回り）に旋回することになる。なお、以下では一例として、船舶２２を左舷方向に横移動させる場合について説明する。

図５に示すように、ステップＳ１において、ジョイスティックレバー２０をＸ軸（＋）方向に倒すように操作する。

ここで、ジョイスティックレバー２０をＸ軸（＋）方向に倒すように操作しても、船舶２２が左舷方向に横移動しない場合、例えば、船舶２２が旋回したり（図６（ａ）参照）、船舶２２が斜航したり（図７（ａ）参照）した場合は、さらに、ジョイスティックレバー２０を操作して、ジョイスティックレバー２０の倒し量及び捩り量を変更することにより、船舶２２が左舷方向に横移動するように調整する。

図６及び図７に示すように、左右一対のアウトドライブ装置２・２のうち、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向は、船尾方向に対して左舷側斜め方向であるとともに、右舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向は、船首方向に対して左舷側斜め方向である。つまり、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向は、後進側であるとともに、右舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向は、前進側である。ここで、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力をＴ_Ｒ、右舷側のアウトドライブ装置２の推進力をＴ_Ｆ、総推進力をＴ_Ｔとすると、総推進力Ｔ_Ｔは、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向と右舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向との交点に作用することになる。なお、総推進力Ｔ_Ｔとは、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力と右舷側のアウトドライブ装置２の推進力との合力のことをいう。

図６（ａ）に示すように、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向と右舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向との交点が船舶２２の重心Ｇに一致していない場合、総推進力Ｔ_Ｔが船舶２２の重心Ｇに作用しない。このため、総推進力Ｔ_Ｔによるモーメントが船舶２２の重心Ｇ周りに発生することから、船舶２２が右舷方向（平面視にて時計回り）に旋回することになる。

この場合、ジョイスティックレバー２０をＺ軸（−）方向に捩り操作して、左舷側のアウトドライブ装置２の回動角度α_Ｒ及び右舷側のアウトドライブ装置２の回動角度α_Ｆを変更する。なお、船舶２２が左舷方向（平面視にて反時計回り）に旋回した場合は、ジョイスティックレバー２０をＺ軸（＋）方向に捩り操作する。これにより、図６（ｂ）に示すように、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向と右舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向との交点が船舶２２の重心Ｇに一致して、総推進力Ｔ_Ｔが船舶２２の重心Ｇに作用すると、船舶２２が左舷方向に横移動する。

また、図７（ａ）に示すように、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力と右舷側のアウトドライブ装置２の推進力とが同じでない場合、総推進力Ｔ_Ｔが船舶２２を横移動させたい方向に作用しないため、船舶２２が斜航することになる。例えば、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力が右舷側のアウトドライブ装置２の推進力よりも小さい場合には、船舶２２が船首方向に対して左舷側斜め方向に航行することになる。なお、プロペラ１１では、その回転数が同じであっても正転している場合と逆転している場合とでは、回転によって発生する推進力が異なる。例えば、同じ回転数であれば正転時の方が逆転時よりも推進力が大きい。

この場合、ジョイスティックレバー２０をＸ軸（＋）方向の倒し量は同じままＹ軸（−）方向に傾倒操作して、左舷側のアウトドライブ装置２（プロペラ１１）の回転数又は右舷側のアウトドライブ装置２（プロペラ１１）の回転数を変更する。なお、船舶２２が船尾方向に対して左舷側斜め方向に航行した場合は、ジョイスティックレバー２０をＸ軸（＋）方向の倒し量は同じままＹ軸（＋）方向に傾倒操作する。これにより、図７（ｂ）に示すように、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力と右舷側のアウトドライブ装置２の推進力とが同じになって、総推進力Ｔ_Ｔが船舶２２を横移動させたい方向に作用すると、船舶２２が左舷方向に横移動する。

そして、図５に戻って、船舶２２が左舷方向に横移動している状態であることを確認することができれば（ステップＳ２、ＹＥＳ）、キャリブレーションボタン２１を押下する（ステップＳ３）。なお、船舶２２が左舷方向に横移動している状態であることを確認することができなければ（ステップＳ２、ＮＯ）、ステップＳ１の手順を繰り返す。

ステップＳ４において、制御装置４は、キャリブレーションボタン２１が押下された時点における左舷側の位置センサ１８及び右舷側の位置センサ１８の検出値を読み込む。そして、制御装置４は、左舷側の位置センサ１８の検出値に基づいて、左舷側のアウトドライブ装置２の回動角度α_Ｒを把握するとともに、右舷側の位置センサ１８の検出値に基づいて、右舷側のアウトドライブ装置２の回動角度α_Ｆを把握する。

ステップＳ５において、制御装置４は、キャリブレーションボタン２１が押下された時点における基準舵角度（アウトドライブ装置２の回動角度）を推定する。例えば、基準舵角度は、左舷側のアウトドライブ装置２の回動角度α_Ｒと右舷側のアウトドライブ装置２の回動角度α_Ｆとの平均値である。なお、基準舵角度とは、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向と右舷側のアウトドライブ装置２の推進力の方向との交点が船舶２２の重心に一致するときのアウトドライブ装置２の回動角度のことをいう。

ステップＳ６において、制御装置４は、キャリブレーションボタン２１が押下された時点における左舷側の回転数センサ１９及び右舷側の回転数センサ１９の検出値を読み込む。そして、制御装置４は、左舷側の回転数センサ１９の検出値に基づいて、左舷側のアウトドライブ装置２の回転数を把握するとともに、右舷側の回転数センサ１９の検出値に基づいて、右舷側のアウトドライブ装置２の回転数を把握する。

ステップＳ７において、制御装置４は、キャリブレーションボタン２１が押下された時点における基準推進力比を推定する。例えば、基準推進力比は、後進側となる方のアウトドライブ装置２の回転数を前進側となる方のアウトドライブ装置２の回転数で除した値である。本実施形態では、左舷側のアウトドライブ装置２の回転数を右舷側のアウトドライブ装置２の回転数で除した値である。なお、基準推進力比とは、左舷側のアウトドライブ装置２の推進力と右舷側のアウトドライブ装置２の推進力とが同じになるときの左舷側のアウトドライブ装置２の回転数と右舷側のアウトドライブ装置２の回転数との比のことをいう。また、基準推進力比は、前進側となる方のアウトドライブ装置の回転数を後進側となる方のアウトドライブ装置の回転数で除した値としてもよい。

ステップＳ８において、制御装置４に記憶されている基準舵角度及び基準推進力比が更新される。これにより、船舶２２を左舷方向に横移動させるための調整が完了する。なお、船舶２２を右舷方向に横移動させるための調整も同様に行われる。

以上のように、左右舷方向に回動可能な左右一対のアウトドライブ装置２を具備し、アウトドライブ装置２の推進力によって航行する船舶２２の操船方法であって、アウトドライブ装置２を作動させる操作手段であるジョイスティックレバー２０と、船舶２２が左舷方向又は右舷方向に横移動している状態であることを確認したときに操作する確認手段であるキャリブレーションボタン２１と、アウトドライブ装置２、ジョイスティックレバー２０及びキャリブレーションボタン２１が接続される制御装置４と、を用い、船舶２２が左舷方向又は右舷方向に横移動するようにジョイスティックレバー２０を操作してアウトドライブ装置２を作動させ、船舶２２が左舷方向又は右舷方向に横移動している状態であることを確認したときにキャリブレーションボタン２１を操作し、キャリブレーションボタン２１が操作された時点におけるアウトドライブ装置２の回動角度（基準舵角度）を制御装置４によって推定する。

このような構成により、ジョイスティックレバー２０及びキャリブレーションボタン２１を操作するだけで、船舶２２が横移動するときの基準舵角度が設定される。これにより、船舶２２が横移動するように容易に調整することができる。

そして、一方のアウトドライブ装置２の回転数を検出する第一の回転数センサ１９と、他方のアウトドライブ装置２の回転数を検出する第二の回転数センサ１９と、第一及び第二の回転数センサ１９が接続される制御装置４と、を用い、キャリブレーションボタン２１が操作された時点における一方のアウトドライブ装置２の回転数と他方のアウトドライブ装置２の回転数との比を制御装置４によって推定する。

このような構成により、ジョイスティックレバー２０及びキャリブレーションボタン２１を操作するだけで、船舶２２が横移動するときの基準推進力比が設定される。これにより、船舶２２が横移動するように容易に調整することができる。

なお、本発明に係る操作手段は、本実施形態に係るジョイスティックレバー２０に限定されるものではない。例えば、本発明に係る操作手段は、十字方向に傾倒可能なレバーや複数のレバー、ハンドルであってもよい。

また、本発明に係る確認手段は、本実施形態に係るキャリブレーションボタン２１に限定されるものではない。例えば、本発明に係る確認手段は、レバーであってもよい。

２アウトドライブ装置
４制御装置
１９回転数センサ
２０ジョイスティックレバー（操作手段）
２１キャリブレーションボタン（確認手段）
２２船舶

Claims

左右舷方向に回動可能な左右一対のアウトドライブ装置を具備し、前記アウトドライブ装置の推進力によって航行する船舶の操船方法であって、
前記アウトドライブ装置を作動させる操作手段と、
前記船舶が左舷方向又は右舷方向に横移動している状態であることを確認したときに操作する確認手段と、
前記アウトドライブ装置、前記操作手段及び前記確認手段が接続される制御装置と、を用い、
前記船舶が左舷方向又は右舷方向に横移動するように前記操作手段を操作して前記アウトドライブ装置を作動させ、
前記船舶が左舷方向又は右舷方向に横移動している状態であることを確認したときに確認手段を操作し、
前記確認手段が操作された時点における前記アウトドライブ装置の回動角度を前記制御装置によって推定する船舶の操船方法。
前記一方のアウトドライブ装置の回転数を検出する第一の回転数センサと、
前記他方のアウトドライブ装置の回転数を検出する第二の回転数センサと、
前記第一及び前記第二の回転数センサが接続される前記制御装置と、を用い、
前記確認手段が操作された時点における前記一方のアウトドライブ装置の回転数と前記他方のアウトドライブ装置の回転数との比を前記制御装置によって推定する請求項１に記載の船舶の操船方法。