JP5964268B2

JP5964268B2 - 操船システム

Info

Publication number: JP5964268B2
Application number: JP2013060791A
Authority: JP
Inventors: 利光廣瀬; 林　晃良; 晃良林; 純一常陸; 直裕原; 須藤　淳; 淳須藤
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: JP2014184846A

Description

本発明は、船舶航行の自動制御を行う操船システムに関する。

特許文献１には、予め計画した航路に沿って船舶が航行するように船舶を自動制御する自動航路保持装置が開示されている。ここでの自動航路保持装置は、ＧＰＳ装置から自船の位置、船速及び移動方向のデータを受信し、これらのデータを用いて電子海図上で予め設定した変針点間を結ぶように舵取機構の舵角を制御する。

特開２００２−９０１７１号公報

指定された変針点間を直線的に通過するように航行制御するオートパイロットの技術では、曲線的に連続する航路を含むような航路を自由に設計することが煩雑であり手間となる。そこで、本発明は、航路の自由な設計が可能となる技術を提供する。

請求項１においては、所定の位置情報に基づいた航路、並びに、前記航路上でのエンジン回転数及び船舶の向きに関する操船操作のデータを予めコントローラに記録し、前記航路及び前記操船操作に基づいて船舶を自動航行する操船システムであって、前記航路は、前記航路上を通過する時刻に関する航行時間、前記航路上の停船位置、停船時の船舶の向きを含み、予め記録された所定の時刻に、所定の停船位置及び所定の船舶の向きで、船舶が停船するように制御するものである。

請求項２においては、請求項１記載の操船システムにおいて、前記コントローラには外部デバイスが接続され、前記外部デバイスには前記航路及び前記操船操作のデータが記録され、前記外部デバイスを介して前記航路及び前記操船操作のデータが前記コントローラに読み込まれ、この読み込まれたデータに基づいて自動航行を行うものである。

本発明によれば、航路の自由な設計が可能となる。

船舶の概略図である。船舶の自動制御構成を示すブロック図である。航路の一例を示す図である。航行時間、停船位置、及び、停船時の方向を含む航路上の目的地の一例を示す図である。船舶の自動制御構成の別形態を示すブロック図である。船舶の自動制御構成の別形態を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、船舶１は、舵取操作を行うハンドル２、及び、推進力を調整するスロットル３を操船操作具として備え、ハンドル２及びスロットル３による操船操作に基づいて、船舶１の航行を制御するコントローラ４を備える。

図２は、船舶１を制御して自動航行を実現するコントローラ４の制御ブロック、つまり船舶１の操船システムを示す。図２に示すように、コントローラ４には、電気制御によってハンドル２の回動操作を行うハンドルモータ１１、及び、電気制御によってスロットル３の回動操作を行うスロットルモータ１２が接続される。コントローラ４からこれらのモータ１１・１２に制御信号を送信することによって、船舶１の舵取操作を行いつつ、船舶１の推進力を変更する自動航行が可能である。

コントローラ４には、電子海図又はＧＰＳ情報に基づいた位置情報を含む航路Ｒ、並びに、航路Ｒ上でのエンジン回転数の変化及び舵の向きに関する操船操作が航行開始前に記録されている。コントローラ４は、これらの航路Ｒ及び操船操作に基づいて船舶１の自動航行を制御する。つまり、コントローラ４は、予め記録された航路Ｒ上を、定められた船速及び船の向きで航行するようにハンドルモータ１１及びスロットルモータ１２を制御することにより、操船操作具であるハンドル２及びスロットル３を操作して船舶１の自動航行を実現する。

図３に示すように、ここでの「航路Ｒ」とは、電子海図上での位置情報に基づいた航路を示し、直線的なものに加えて連続する曲線的なものも含む。そして、航路Ｒを通過する時刻に関する航行時間、航路Ｒ上での停船位置、及び、停船時の船の向きを含む。言い換えれば、航路Ｒとは、出港時から帰港時までの航路に関する全ての航行情報である。例えば、図４に示すように、航路Ｒの途中で、日の入り時刻に左舷が西向きとなるように目的地付近で停船するように設定することで、景色を楽しむために最適なロケーションと時間で停船でき、航路上の目的地に対して最適なクルーズを実現することもできる。

コントローラ４には、外部デバイス５が接続される。外部デバイス５には、航路Ｒに関するデータ及び操船操作に関するデータが予め記録されている。例えば、外部デバイス５は、コントローラ４とＵＳＢ等のポートを介して直接接続可能な記録媒体、若しくは、表示装置及び入力装置を備え、有線又は無線通信装置を介してコンロトーラ４と接続可能なノート型パソコン、タブレットＰＣ等の携帯型パソコンである。このように、外部デバイス５を介して、船外から航路Ｒ及び航路Ｒ上での操船操作に関するデータを持ち込み、コントローラ４で読み込んで、そのデータに基づいた自動航行が可能である。これにより、自宅等の船外で航路Ｒを設定し、その航路Ｒ上での操船操作を指定できるようになる。

そして、船外で航路Ｒ及び航路Ｒ上での操船操作を予め作成する場合は、気象情報、潮汐・潮位に関する情報等のデータを組み込むことも可能であり、航行日のコンディションに応じて最適なクルージングコースを設定できる。また、航路Ｒ及び航路Ｒ上での操船操作を作成する際に、自宅等の船外でシミュレーションを行いながら、航路Ｒ及び操船操作の綿密な設計をすることが可能である。このように、シミュレーションで予め航行経験を積むことで、実際の航行時に操船操作の技能を発揮することも可能である。

図２に示すように、ハンドル２の舵角を検出する舵角センサ１３、及び、スロットル３の位置を検出するスロットルセンサ１４がコントローラ４に接続されている。コントローラ４にこれらのセンサ１３・１４からの電気信号が舵の向きに関するデータ及びエンジン回転数に関するデータとして入力される。さらに、コントローラ４には、船舶１の位置情報及び移動速度を検出するＧＰＳ装置６と、船舶１の船首方向（船舶１の向き）を検出するヘディングセンサ７が接続される。そして、コントローラ４に対して、ＧＰＳ装置６からの位置情報及び移動速度に関するデータ、並びに、ヘディングセンサ７からの船首方向に関するデータが電気信号として入力される。

コントローラ４は、記録された航路Ｒ、並びに、航路Ｒ上でのエンジン回転数の変化及び舵の向きに関する操船操作に基づいて制御信号を生成し、ハンドルモータ１１及びスロットルモータ１２に制御信号を送信する。この自動航行の間は、舵角センサ１３、スロットルセンサ１４、ＧＰＳ装置６、及び、ヘディングセンサ７によって、船舶１の航行状況が検出されている。そして、その航行状況を航路Ｒ及び操船操作に基づいた自動航行の制御に随時フィードバックすることで、より正確なオートパイロットを実現できる。

コントローラ４では、自動航行中に、ハンドル２又はスロットル３が操作されると、その操作が優先されるように設定されている。これにより、自動航行中の環境変化に柔軟に対応することが可能となる。

図５に示すように、ハンドル２に加えて、バウスラスタ等の船外機の駆動を制御するためのジョイスティック９を操船操作具として装備するものでも同様に採用可能である。

図６に示すように、船舶１が電子制御式のエンジン４０及び舵５０を備える場合は、操船装置であるコントローラ４からの制御信号を直接エンジン４０のエンジンコントローラ４１及び舵５０の舵コントローラ５１に送信する構成としても良い。エンジンコントローラ４１に送信される制御信号に基づいて、エンジン４０の回転数が制御され、舵コントローラ５１に送信される制御信号に基づいて、舵５０を操作するアクチュエータの動作が制御される。以上のように、電子制御式の船舶についても同様にコントローラ４によるオートパイロットを実施可能である。

１：船舶、２：ハンドル、３：スロットル、４：コントローラ（制御装置）、５：外部デバイス（記録媒体）、１１：ハンドルモータ、１２：スロットルモータ、Ｒ：航路

Claims

所定の位置情報に基づいた航路、並びに、前記航路上でのエンジン回転数及び船舶の向きに関する操船操作のデータを予めコントローラに記録し、
前記航路及び前記操船操作に基づいて船舶を自動航行する操船システムであって、
前記航路は、前記航路上を通過する時刻に関する航行時間、前記航路上の停船位置、停船時の船舶の向きを含み、
予め記録された所定の時刻に、所定の停船位置及び所定の船舶の向きで、船舶が停船するように制御する
操船システム。
請求項１記載の操船システムにおいて、
前記コントローラには外部デバイスが接続され、
前記外部デバイスには前記航路及び前記操船操作のデータが記録され、
前記外部デバイスを介して前記航路及び前記操船操作のデータが前記コントローラに読み込まれ、この読み込まれたデータに基づいて自動航行を行う
操船システム。