JP6427694B1 - 船舶の航行補助システム - Google Patents

Abstract

航行に制限のある特定水域に入った場合における船舶の航行補助を簡易な構成にて実現しかつ操船者に違和感を生じさせることのない船舶の航行補助システムを提供する。航行補助システム１は、可動式の操作部（シフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、トリムスイッチ３６）と、これらを駆動するアクチュエータ（回転軸駆動部３４ｍ、シャフト駆動部３５ｍ、スイッチ駆動部３６ｍ）と、航行に制限のある特定水域の情報と船体１０の位置情報に基づいて、船体１０が特定水域内にあると判定した場合に、報知を行いかつアクチュエータを制御して操作部の可動範囲を制限する制御部２１Ｅと、を備える。

Description

本発明は、船舶の航行補助システムに関する。

ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）用の受信機を用いて船舶の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて各種制御を行う船舶が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１には、速度制限のある水域内では、その水域内での適切な航行速度となるように、エンジンの制御パラメータを変更する船舶の制御システムが記載されている。

特許文献２には、販売地域内では全ての機能を使用可能とし、販売地域外では機能に制限をかける船舶の制御システムが記載されている。 この制御システムは、販売地域外では船舶の後進操作を禁止したり、販売地域内かつ速度制限域内では、船舶の航行速度が閾値を超えないようにエンジン制御を行ったりしている。

日本国特開２００３−３４１５９２号公報 日本国特開２０１３−８６６６８号公報

特許文献１及び特許文献２に記載の船舶は、特定のエリアの内側と外側とで、エンジンの制御パラメータを変更することで航行の補助を行うものである。しかし、この構成では、エンジンの制御が複雑となり、船舶に取り付けられる船外機又は船外内機等の推進器の製造コストが増大する。

また、エンジンの制御パラメータの変更はコンピュータによって自動で行われるが、ステアリングホイール又はスロットルレバー等の操作を行っている操船者にとっては、その変更内容を理解することが難しく、操船者に違和感を生じさせてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、航行に制限のある特定水域に入った場合又はこの特定水域に近づいた場合における船舶の航行補助を簡易な構成にて実現しかつ操船者に違和感を生じさせることのない船舶の航行補助システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための構成は、以下の（１）〜（５）に示すとおりである。

（１） 船舶の航行補助システム（例えば後述する航行補助システム１）であって、前記船舶の推進器（例えば後述する船外機２０）に含まれるプロペラの回転数及び前記推進器の姿勢を指示するための可動式の操作部（例えば後述するシフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、トリムスイッチ３６）と、前記操作部を駆動するアクチュエータ（例えば後述する回転軸駆動部３４ｍ、シャフト駆動部３５ｍ、スイッチ駆動部３６ｍ）と、前記推進器が装着された船体の位置情報を取得する位置情報取得部（例えば後述する位置情報取得部２１Ａ）と、航行に制限のある特定水域の情報と前記位置情報とに基づいて、前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があるか否かを判定する判定部（例えば後述する判定部２１Ｃ，２１ｃ）と、前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に、前記アクチュエータを制御して前記操作部の可動範囲を制限する制御部（例えば後述する制御部２１Ｅ，２１ｅ）と、を備える航行補助システム。

（２） （１）記載の航行補助システムであって、前記特定水域として第一の航行速度が設定されている速度制限水域に前記船体があると判定された場合には、前記制御部は、前記回転数を指示するための前記操作部の可動範囲を、前記第一の航行速度が航行速度の上限値となる範囲に制限する航行補助システム。

（３） （１）又は（２）記載の航行補助システムであって、前記操作部は、前記姿勢として前記推進器のトリム角を指示するためのトリム角操作部（例えば後述するトリムスイッチ３６）を含み、前記特定水域として浅瀬の水域又は暗礁のある水域内に前記船体があると判定された場合には、前記制御部は、前記トリム角操作部の可動範囲を、前記推進器と海底との接触を避ける範囲に制限する航行補助システム。

（４） （１）又は（２）に記載の航行補助システムであって、前記操作部は、前記姿勢としての前記推進器の向きを指示するための方位指示操作部（例えば後述するステアリング装置３５）を含み、前記特定水域として浅瀬の水域、暗礁の存在する水域、又は航行禁止水域に前記船体が侵入する可能性があると判定された場合には、前記制御部は、前記方位指示操作部の可動範囲を、前記船体が前記特定水域に侵入不可となる範囲に制限する航行補助システム。

（５） （１）又は（２）に記載の航行補助システムであって、前記操作部は、前記プロペラの回転方向を指示するための進行方向指示操作部（例えば後述するシフト・スロットル操作装置３４）を含み、前記特定水域として浅瀬の水域、暗礁の存在する水域、又は航行禁止水域に前記船体が侵入する可能性があると判定された場合には、前記制御部は、前記進行方向指示操作部の可動範囲を、前記船体が前進不可となる範囲に制限する航行補助システム。

（６） （１）乃至（５）のいずれかに記載の航行補助システムであって、前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に報知する報知部（例えば後述する報知部２１Ｄ，２１ｄ）を備える航行補助システム。

（１）のシステムによれば、船体が航行に制限のある特定水域に入った場合又はこの特定水域に侵入する可能性のある場合には、操作部の可動範囲が制限される。このため、操船者は、この可動範囲内で操作部を操作することで、特定水域内での適切な操船や特定水域への侵入を防ぐための適切な操船を行うことができる。操作部の可動範囲の制限によって船体の航行が制御されるため、船舶の航行補助を簡易な構成にて実現することができる。また、操船者は、船体の航行が補助されていることを可動範囲に制限がかかることによって直感的に認識することができる。

（２）のシステムによれば、速度制限水域内での適切な航行速度での航行をサポートすることができる。

（３）のシステムによれば、浅瀬の水域又は暗礁のある水域での安全な航行をサポートすることができる。

（４）のシステムによれば、船体が特定水域に侵入するのを防いで安全な航行をサポートすることができる。

（５）のシステムによれば、船体が特定水域に侵入するのを防いで安全な航行をサポートすることができる。

（６）のシステムによれば、事前に操船者に対して、操作部の可動範囲が制限、トリム角度の変更、あるいは、特定水域への侵入抑制されることを確認することができるので、安全な航行をサポートすることができる。

本発明の一実施形態である航行補助システムを搭載する船舶１００の外観構成を示す模式図である。 図１に示す船舶１００に搭載される航行補助システム１のハードウェアの要部構成を示すブロック図である。 図１に示す船外機２０におけるＥＣＵ２１の機能ブロックを示す図である。 図２に示す航行補助システム１の動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示す航行補助システム１の変形例である航行補助システム１Ａのハードウェアの要部構成を示すブロック図である。 図５に示す航行補助システム１ＡにおけるＥＣＵ２１の機能ブロックを示す図である。 図５に示す航行補助システム１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態である航行補助システムを搭載する船舶１００の外観構成を示す模式図である。

船舶１００は、船体１０と、船体１０の船尾１０ａに取り付けられた推進器としての船外機２０と、船体１０に設けられた方位センサ３１、ＧＰＳ受信機３２、液晶表示装置等で構成される表示部３３、シフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、及びトリムスイッチ３６と、を備える。

方位センサ３１は、船体１０の船首の向く方位を検出して、その方位を示す信号を出力する。

ＧＰＳ受信機３２は、ＧＰＳ衛星から受信した信号に基づいて船体１０の位置を検出し、この位置を示す信号を出力する。

船外機２０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２１と、図示省略の内燃機関と、この内燃機関からの動力によって回転するプロペラ２７と、スロットル用モータ２３と、転舵用モータ２４と、トリム角調整用モータ２５と、シフト用モータ２６と、を備える。

スロットル用モータ２３は、内燃機関のスロットルバルブを開閉駆動するためのアクチュエータである。

転舵用モータ２４は、船外機２０を鉛直軸周りに回転させて船体１０の船首と船尾１０ａを結ぶ方向に対する船外機２０の向きを変える転舵機構を駆動するためのアクチュエータである。

トリム角調整用モータ２５は、船外機２０の船体１０に対するトリム角を調整するトリム角調整機構を駆動するためのアクチュエータである。

シフト用モータ２６は、プロペラ２７の回転方向を正逆で切り替えるシフト機構を駆動するためのアクチュエータである。

ＥＣＵ２１と、方位センサ３１、ＧＰＳ受信機３２、表示部３３、シフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、及びトリムスイッチ３６とは、有線通信又は無線通信によって通信可能に構成される。

ＥＣＵ２１と、方位センサ３１、ＧＰＳ受信機３２、表示部３３、シフト・スロットル操作装置３４、ステアリング装置３５、及びトリムスイッチ３６とは、例えばＮＭＥＡ（ＮａｔｉｏｎａｌＭａｒｉｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ。米国船舶用電子機器協会）で規格された通信方式（例えばＮＭＥＡ２０００。具体的にはＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））で接続される。

シフト・スロットル操作装置３４は、操縦席近傍に配置されたリモートコントロールボックス３４０の内部に回転自在に支持された図示省略の回転軸と、この回転軸に取り付けられ初期位置から前後方向に揺動操作自在なシフト・スロットルレバー３４ａと、リモートコントロールボックス３４０の内部に配置された図示省略のレバー位置センサと、により構成される。

レバー位置センサは、操船者によるシフト・スロットルレバー３４ａの操作位置（シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角）を検出し、その操作位置に応じた信号を出力する。レバー位置センサから出力された信号はＥＣＵ２１に送信される。

この回転角は、シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置にある状態が例えば０度とされ、シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置よりも前方向に倒された状態では例えば９０度まで変化し、シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置よりも後方向に倒された状態では例えば−９０度まで変化する。

シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角の絶対値と、船外機２０の内燃機関のスロットルバルブ開度とは対応付けて管理されている。

ＥＣＵ２１は、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角に応じた信号を受けると、スロットルバルブ開度がこの回転角の絶対値に対応した値となるようにスロットル用モータ２３を制御する。シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角の絶対値が大きいほど、スロットルバルブ開度は大きく制御され、プロペラ２７の回転数は多くなる。

シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角の符号（シフト・スロットルレバー３４ａの回転方向）と、プロペラ２７の回転方向とは対応付けて管理されている。

例えば、符号がプラスの回転角にはプロペラ２７の回転方向として正方向が対応づけられ、符号がマイナスの回転角にはプロペラ２７の回転方向として逆方向が対応づけられている。プロペラ２７が正方向に回転することで船体１０は前進し、プロペラ２７が逆方向に回転することで船体１０は後進する。

ＥＣＵ２１は、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転角に応じた信号を受けると、プロペラ２７の回転方向がこの回転軸の回転方向に対応した状態となるようにシフト用モータ２６を制御する。

シフト・スロットル操作装置３４は、船外機２０に含まれるプロペラ２７の回転数と、プロペラ２７の回転方向とをそれぞれ指示するための可動式の操作部として機能する。

シフト・スロットル操作装置３４は、プロペラの回転数と回転方向を１つの装置によって指示できるものであるが、プロペラ２７の回転数を指示するための操作部と、プロペラ２７の回転方向を指示するための操作部とを個別に設けてもよい。

ステアリング装置３５は、シャフトを回転軸として回転自在に構成されたステアリングホイール３５ａと、このシャフト近傍に設けられステアリングホイール３５ａの操舵角を検出して操舵角に応じた信号を出力する操舵角センサと、により構成されている。操舵角センサから出力される操舵角に応じた信号は、ＥＣＵ２１に送信される。

ステアリングホイール３５ａの操舵角と、船外機２０の鉛直軸周りの回転角度とは対応付けて管理されている。ＥＣＵ２１は、ステアリングホイール３５ａの操舵角に応じた信号を受けると、船外機２０の回転角度がこの操舵角に対応した回転角度となるように転舵用モータ２４を制御する。

ステアリング装置３５は、船外機２０の姿勢（鉛直軸周りの回転角によって決まる船外機２０の向き）を指示するための可動式の操作部として機能する。

トリムスイッチ３６は、図１の例ではシフト・スロットルレバー３４ａと一体化されている。

トリムスイッチ３６は、初期位置から前後に移動可能な可動部材と、可動部材の位置を検出してその位置に応じた信号を出力する位置センサと、により構成されている。位置センサから出力される可動部材の位置に応じた信号は、ＥＣＵ２１に送信される。

ＥＣＵ２１は、可動部材の位置が初期位置よりも前にあることを示す信号をトリムスイッチ３６から受信している間は、トリム角調整用モータ２５を制御してトリム角を所定量ずつ大きくする。

ＥＣＵ２１は、可動部材の位置が初期位置よりも後ろにあることを示す信号をトリムスイッチ３６から受信している間は、トリム角調整用モータ２５を制御してトリム角を所定量ずつ小さくする。

トリムスイッチ３６は、船外機２０の姿勢（トリム角）を指示するための可動式の操作部として機能する。

図２は、図１に示す船舶１００に搭載される航行補助システム１のハードウェアの要部構成を示すブロック図である。

航行補助システム１は、方位センサ３１、ＧＰＳ受信機３２、表示部３３、シフト・スロットル操作装置３４、回転軸駆動部３４ｍ、ステアリング装置３５、トリムスイッチ３６、スイッチ駆動部３６ｍ、及び船外機２０を備える。

回転軸駆動部３４ｍは、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸を駆動するモータと、このモータを駆動するドライバとから構成され、ＥＣＵ２１からの指令によって動作する。シフト・スロットル操作装置３４の回転軸は第一の角度範囲（−９０度〜９０度の範囲）で回転可能となっている。

回転軸駆動部３４ｍは、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸をモータによって駆動することで、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の回転可能な可動範囲をこの第一の角度範囲よりも狭い第二の角度範囲に制御する。

回転軸駆動部３４ｍは、ＥＣＵ２１からの指令を受けると、回転軸の回転方向とは逆方向に回転軸を回転させる駆動を行うことで操作反力を与える。この操作反力により、回転軸が所定の角度を超えて回転されないように制御される。

スイッチ駆動部３６ｍは、トリムスイッチ３６の可動部材を駆動するモータと、このモータを駆動するドライバとから構成され、ＥＣＵ２１からの指令によって動作する。スイッチ駆動部３６ｍは、トリムスイッチ３６の可動部材をモータによって駆動することで、可動部材の可動範囲を制御する。

スイッチ駆動部３６ｍは、ＥＣＵ２１からの指令を受けると、可動部材が初期位置よりも前方向に移動されている場合には可動部材の駆動は行わず、可動部材が初期位置よりも後方向に移動される操作がなされている場合には、モータによって可動部材を前方向に移動させる駆動を行うことで操作反力を与える。この操作反力により、可動部材が初期位置よりも後ろに移動しないように制御される。

回転軸駆動部３４ｍ及びスイッチ駆動部３６ｍは、それぞれ操作部を駆動するアクチュエータを構成する。

船外機２０は、ＥＣＵ２１、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２２、スロットル用モータ２３、転舵用モータ２４、トリム角調整用モータ２５、シフト用モータ２６、及び記憶媒体２８を備える。船外機２０は、図２には示されていないが、内燃機関、転舵機構、トリム角調整機構、及びプロペラ２７等を更に備える。

通信Ｉ／Ｆ２２は、携帯電話ネットワークに接続可能なスマートフォン等の電子機器と通信するためのインタフェース、又は、携帯電話ネットワークに直接接続するためのインタフェース等である。

記憶媒体２８は、船舶１００の航行に制限のある特定水域の情報を記憶するためのものであり、例えばフラッシュメモリ等の半導体メモリにより構成される。記憶媒体２８は、船外機２０に着脱可能な可搬型のものであってもよい。

特定水域には、港湾内等の航行速度が所定の航行速度に制限されている速度制限水域、浅瀬の水域、又は暗礁のある水域等が含まれる。

ＥＣＵ２１は、プロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｓｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるマイクロコンピュータによって構成される。

図３は、図１に示す船外機２０におけるＥＣＵ２１の機能ブロックを示す図である。

ＥＣＵ２１は、内蔵するＲＯＭに格納されたプログラムをプロセッサが実行して各種ハードウェアと協働することにより、位置情報取得部２１Ａ、特定水域情報取得部２１Ｂ、判定部２１Ｃ、報知部２１Ｄ、及び制御部２１Ｅとして機能する。

位置情報取得部２１Ａは、ＧＰＳ受信機３２から船体１０の位置を示す位置情報を定期的に取得してＲＡＭに記憶する。

特定水域情報取得部２１Ｂは、通信Ｉ／Ｆ２２を介して外部のサーバ等から特定水域の情報を定期的に取得し、記憶媒体２８に記憶する。通信Ｉ／Ｆ２２の代わりに、ＡＩＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、特定水域の情報を取得することも可能である。

判定部２１Ｃは、特定水域情報取得部２１Ｂによって取得された特定水域の情報と、位置情報取得部２１Ａによって取得された船体１０の位置情報とに基づいて、船体１０が特定水域としての速度制限水域、浅瀬の水域、又は暗礁のある水域内にあるか否かを判定する。

判定部２１Ｃは、船体１０の位置情報が特定水域内の位置を示すものである場合には、船体１０が特定水域内にあると判定する。判定部２１Ｃは、船体１０の位置情報が特定水域外の位置を示すものである場合には、船体１０が特定水域外にあると判定する。

報知部２１Ｄは、判定部２１Ｃによって船体１０が特定水域内にあると判定された場合に、そういった状態にあること及び操作の一部を制限することを操船者に報知する処理を行う。

例えば、報知部２１Ｄは、船舶１００が特定水域内にあること及び操作の一部を制限するとを通知するメッセージを表示部３３に表示させることで操船者への報知を行う。

または、報知部２１Ｄは、このメッセージを船体１０に設置されたスピーカから音声として出力させることで操船者への報知を行う。

制御部２１Ｅは、判定部２１Ｃによって船体１０が特定水域内にあると判定された場合に、回転軸駆動部３４ｍを制御してシフト・スロットル操作装置３４の回転軸の可動範囲を制限したり、スイッチ駆動部３６ｍを制御してトリムスイッチ３６の可動部材の可動範囲を制限したりする。

図４は、図２に示す航行補助システム１の動作を説明するためのフローチャートである。

船外機２０が起動すると、特定水域情報取得部２１Ｂによって特定水域情報が取得されて記憶媒体２８に記憶される（ステップＳ１）。なお、特定水域情報は、操船者によって手動で記憶媒体２８に記憶できるようにしておいてもよい。

その後、所定のタイミングになると、位置情報取得部２１Ａによって船体１０の位置情報が取得されてＲＡＭに記憶される（ステップＳ２）。

ステップＳ１及びステップＳ２の後、判定部２１Ｃは、ステップＳ１で記憶された特定水域情報と、ステップＳ２で記憶された位置情報とを比較して、船体１０が特定水域として指定されている速度制限水域内にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。

船体１０が速度制限水域内にあると判定された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、報知部２１Ｄによって報知処理が行われる（ステップＳ４）。

その後、制御部２１Ｅは、ＧＰＳ受信機３２からの情報又は船体１０に設けられる図示されていないスピードメータからの情報等に基づいて船舶１００の航行速度の情報を取得する。

そして、制御部２１Ｅは、この航行速度が速度制限水域で指定される最高航行速度を超えている場合には、シフト・スロットル操作装置３４の回転軸の可動範囲を制限する指令を行う。

この指令を受けて、回転軸駆動部３４ｍは、モータによって回転軸を回転方向の逆方向に回転させて操作反力を与える。これにより、回転軸の可動範囲が第一の角度範囲よりも狭い範囲に制限される（ステップＳ５）。

ステップＳ５の処理により、シフト・スロットルレバー３４ａは、最高航行速度を超えない範囲でしか回転させることができなくなり、船舶１００の航行速度が最高航行速度以下となるように制御される。

船体１０が速度制限水域内にないと判定された場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、判定部２１Ｃは、船体１０が特定水域として指定されている浅瀬の水域又は暗礁のある水域内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。

船体１０が浅瀬の水域又は暗礁のある水域内にあると判定された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、報知部２１Ｄによって報知処理が行われる（ステップＳ７）。

その後、制御部２１Ｅは、トリムスイッチ３６の可動部材の可動範囲を、船外機２０と海底との接触を避ける範囲（具体的には初期位置よりも前の範囲）に制限する指令をスイッチ駆動部３６ｍに送信する。

この指令を受けて、スイッチ駆動部３６ｍは、可動部材の位置が初期位置よりも後ろにあることを検出した場合に、モータによって可動部材を初期位置側に移動させて操作反力を与える。これにより、可動部材の可動範囲が初期位置よりも前に制限され（ステップＳ８）、操船者がトリムダウンの指示を行おうとしてもそれができなくなる。

浅瀬又は暗礁のある水域内では、トリムダウンを行うと船外機２０が海底と接触する可能性が高い。このため、トリムダウンの指示ができなくなることで、船外機２０が海底と接触するのを防ぐことができる。

船体１０が浅瀬の水域又は暗礁のある水域内にないと判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、制御部２１Ｅは、可動範囲の制限をかける指令を行わない（ステップＳ９）。

ステップＳ５、ステップＳ８、及びステップＳ９の後は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２で位置情報の更新がなされると、ステップＳ３以降の処理が再び行われる。

以上のように、航行補助システム１によれば、船体１０が速度制限水域内にある場合には、シフト・スロットルレバー３４ａに操作反力が働く。このため、最高航行速度を超える指示を操船者によって行うことができなくなり、速度制限を守った安全な航行をサポートすることが可能となる。

また、航行補助システム１によれば、船体１０が浅瀬又は暗礁のある水域内にある場合には、トリムスイッチ３６の可動部材に操作反力が働く。このため、トリムダウンの指示を操船者によって行うことができなくなり、船外機２０が海底と接触するのを防いで安全な航行をサポートすることが可能となる。

航行補助システム１によれば、これらの効果を、内燃機関の制御パラメータは特に変更することなく、回転軸駆動部３４ｍ又はスイッチ駆動部３６ｍの制御のみで実現することができる。このため、船外機２０の製造コストが増大するのを防ぐことができる。

また、内燃機関の制御パラメータの変更ではなく、操作部の可動範囲の制限によって適切な航行がサポートされる。このため、操船者は、操作部を操作することで航行の補助がなされていることを直感的に認識することができ、違和感のない操船が可能となる。

図５は、図２に示す航行補助システム１の変形例である航行補助システム１Ａのハードウェアの要部構成を示すブロック図である。図５において図２と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

この航行補助システム１Ａで説明する特定水域には、浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は船舶が侵入を禁止されている侵入禁止区域が含まれる。

図５に示す航行補助システム１Ａは、シャフト駆動部３５ｍが追加され、ＥＣＵ２１の機能が一部変更された点を除いては、航行補助システム１と同じ構成である。

シャフト駆動部３５ｍは、ステアリング装置３５のシャフトを駆動するモータと、このモータを駆動するドライバとから構成され、ＥＣＵ２１からの指令によって動作する。ステアリング装置３５のシャフトは第三の角度範囲で回転可能となっている。

シャフト駆動部３５ｍは、ステアリング装置３５のシャフトをモータによって駆動することで、ステアリング装置３５のシャフトの回転可能な可動範囲をこの第三の角度範囲よりも狭い第四の角度範囲に制御する。

シャフト駆動部３５ｍは、ＥＣＵ２１からの指令を受けると、第四の角度範囲内でステアリング装置３５のシャフトの回転操作がなされている場合にはシャフトの駆動は行わず、この第四の角度範囲を超えるシャフトの回転操作がなされた場合には、シャフトの回転方向とは逆方向にシャフトを回転させる駆動を行うことで操作反力を与える。この操作反力により、シャフトが第四の角度範囲を超えて回転されないように制御される。

シャフト駆動部３５ｍは、操作部としてのステアリング装置３５を駆動するアクチュエータを構成する。

図６は、図５に示す航行補助システム１ＡにおけるＥＣＵ２１の機能ブロックを示す図である。図６において図３と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。

図６に示すＥＣＵ２１は、判定部２１Ｃが判定部２１ｃに変更され、報知部２１Ｄが報知部２１ｄに変更され、制御部２１Ｅが制御部２１ｅに変更された点を除いては図３と同じ構成である。

判定部２１ｃは、特定水域情報取得部２１Ｂによって取得された特定水域の情報と、位置情報取得部２１Ａによって取得された船体１０の位置情報とに基づいて、船体１０が特定水域としての浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は航行禁止水域内に侵入する可能性があるか否かを判定する。

例えば、判定部２１ｃは、ＧＰＳ受信機３２からの情報又は船体１０に設けられる図示されていないスピードメータからの情報に基づいて船舶１００の航行速度情報を取得し、更に、方位センサ３１から方位の情報を取得する。そして、判定部２１Ｃは、取得した方位の情報と特定水域の情報とに基づいて、船体１０の進路上に特定水域が存在するか否かを判定する。

判定部２１ｃは、船体１０の進路上に特定水域が存在すると判定した場合には、ＲＡＭに記憶されている位置情報に基づく船体１０の現在の位置から特定水域までの距離を算出し、この距離が予め決められた閾値以下となっている場合に、船体１０が特定水域内に侵入する可能性があると判定する。

報知部２１ｄは、判定部２１ｃによって船体１０が特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に、そういった状態にあること及び操作の一部を制限することを操船者に報知する処理を行う。報知部２１ｄによる報知の方法は報知部２１Ｄと同様であるため説明を省略する。

制御部２１ｅは、判定部２１ｃによって船体１０が特定水域内に侵入する可能性があると判定された場合に、回転軸駆動部３４ｍを制御してシフト・スロットル操作装置３４の回転軸の可動範囲を制限したり、シャフト駆動部３５ｍを制御して、ステアリング装置３５のシャフトの可動範囲を制限したりする。

図７は、図５に示す航行補助システム１Ａの動作を説明するためのフローチャートである。

船外機２０が起動すると、特定水域情報取得部２１Ｂによって特定水域情報が取得されて記憶媒体２８に記憶される（ステップＳ１１）。その後、所定のタイミングになると、位置情報取得部２１Ａによって船体１０の位置情報が取得されてＲＡＭに記憶される（ステップＳ１２）。

ステップＳ１１及びステップＳ１２の後、判定部２１ｃは、ステップＳ１１で記憶された特定水域情報と、ステップＳ１２で記憶された位置情報と、方位センサ３１から取得した方位情報とに基づいて、船体１０が浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は航行禁止水域に侵入する可能性があるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

船体１０が浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は航行禁止水域に侵入する可能性があると判定された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、報知部２１ｄによって報知処理が行われる（ステップＳ１５）。

その後、制御部２１ｅは、シフト・スロットルレバー３４ａ及びステアリングホイール３５ａの可動範囲を、船体１０が特定水域に侵入不可となる範囲に制限する指令を回転軸駆動部３４ｍ及びシャフト駆動部３５ｍに送信する。

例えば、制御部２１ｅは、航行速度が現状の値よりも小さくなるようにシフト・スロットルレバー３４ａの可動範囲を制限し、かつ、船体１０の進路が特定水域と重ならない方向となるようにステアリングホイール３５ａの可動範囲を制限する指令を行う。

この指令を受けた回転軸駆動部３４ｍは、シフト・スロットル操作装置３４のレバー位置センサによって検出される回転軸の回転角度が制限範囲の端部の角度に達した場合に、モータによって回転軸を回転方向の逆方向に回転させて操作反力を与える。これにより、回転軸の可動範囲が制限される。

また、この指令を受けたシャフト駆動部３５ｍは、ステアリング装置３５の操舵角センサによって検出される操舵角が制限範囲に入るようにモータによってシャフトを回転させる。

更に、シャフト駆動部３５ｍは、ステアリング装置３５の操舵角センサによって検出される操舵角が制限範囲の端部の角度に達した場合に、モータによってシャフトを回転方向の逆方向に回転させて操作反力を与える。これにより、シャフトの可動範囲が制限される（ステップＳ１６）。

船体１０が浅瀬の水域、暗礁のある水域、又は航行禁止水域に侵入する可能性がないと判定された場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、制御部２１ｅは、シフト・スロットル操作装置３４及びステアリング装置３５の可動範囲の制限をかける指令を行わない（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４及びステップＳ１６の後は、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２で位置情報の更新がなされると、ステップＳ１３以降の処理が再び行われる。

なお、制御部２１ｅは、ステップＳ１５の後、プロペラ２７の回転方向が逆方向のみとなるようにシフト・スロットルレバー３４ａの可動範囲を制限する（シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置よりも前に移動できないようにする）指令を行ってもよい。

この場合には、この指令を受けた回転軸駆動部３４ｍの駆動により、シフト・スロットルレバー３４ａが初期位置よりも後ろにしか動かなくなる。したがって、船舶１００は前進ができなくなり、船舶１００が特定水域に侵入するのを防ぐことができる。

なお、この場合には、操船者が、ステアリング装置３５を操作しながら船体１０を後進させることでステップＳ１３の判定がＮＯになるため、その後は船体１０の前進を再開することができる。

また、判定部２１ｃは、船体１０の方位から求まる船体１０の進路上に特定水域が存在していない場合でも、船体１０の位置と特定水域との距離が閾値以下になっている場合には、船体１０が特定水域に侵入する可能性があると判定してもよい。

このように、船体１０の進路上に特定水域が存在しておらずかつ船体１０の位置と特定水域との距離が閾値以下になっている場合には、制御部２１ｅは、船体１０の進路が特定水域と重ならないようにステアリングホイール３５ａの可動範囲を制限する。

これにより、操船者は、特定水域に向けて船体１０を進めることができなくなる。このため、船体１０が特定水域に侵入するのを防ぐことができる。

以上のように、航行補助システム１Ａによれば、船体１０が特定水域に侵入する可能性がある場合には、シフト・スロットル操作装置３４及びステアリング装置３５の少なくとも一方の可動範囲に制限がかかるため、特定水域に船体１０が侵入するのを防ぐことができ、安全な航行をサポートすることが可能となる。

また、航行補助システム１Ａによれば、この効果を、内燃機関の制御パラメータは特に変更することなく、回転軸駆動部３４ｍ又はシャフト駆動部３５ｍの制御のみで実現することができる。このため、船外機２０の製造コストが増大するのを防ぐことができる。

また、内燃機関の制御パラメータの変更ではなく、操作部の可動範囲の制限によって適切な航行がサポートされる。このため、操船者は、操作部を操作することで航行の補助がなされていることを直感的に認識することができ、違和感のない操船が可能となる。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。

例えば、ここまで説明してきた航行補助システム１及び航行補助システム１Ａにおいて、方位センサ３１とＧＰＳ受信機３２は船外機２０に内蔵されていてもよい。

また、シフト・スロットル操作装置３４、回転軸駆動部３４ｍ、ステアリング装置３５、シャフト駆動部３５ｍ、トリムスイッチ３６、及びスイッチ駆動部３６ｍを船外機２０が有する構成であってもよい。

また、航行補助システム１及び航行補助システム１Ａは、船舶１００の推進器として船外機２０を有しているが、推進器は船外内機であってもよい。

１，１Ａ 航行補助システム
１００ 船舶
１０ 船体
１０ａ 船尾
２０ 船外機
２１ ＥＣＵ
２１Ａ 位置情報取得部
２１Ｂ 特定水域情報取得部
２１Ｃ，２１ｃ 判定部
２１Ｄ，２１ｄ 報知部
２１Ｅ，２１ｅ 制御部
２２ 通信インタフェース
２３ スロットル用モータ
２４ 転舵用モータ
２５ トリム角調整用モータ
２６ シフト用モータ
２７ プロペラ
２８ 記憶媒体
３１ 方位センサ
３２ ＧＰＳ受信機
３３ 表示部
３４ シフト・スロットル操作装置
３４ａ シフト・スロットルレバー
３４ｍ 回転軸駆動部
３４０ リモートコントロールボックス
３５ ステアリング装置
３５ａ ステアリングホイール
３５ｍ シャフト駆動部
３６ トリムスイッチ
３６ｍ スイッチ駆動部

Claims (6)

1. 船舶の航行補助システムであって、
   前記船舶の推進器に含まれるプロペラの回転数及び前記推進器の姿勢を指示するための可動式の操作部と、
   前記操作部を駆動するアクチュエータと、
   前記推進器が装着された船体の位置情報を取得する位置情報取得部と、
   航行に制限のある特定水域の情報と前記位置情報とに基づいて、前記船体が前記特定水域内にある、又は、前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があるか否かを判定する判定部と、
   前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に、前記アクチュエータを制御して前記操作部の可動範囲を制限する制御部と、を備える航行補助システム。
2. 請求項１記載の航行補助システムであって、
   前記特定水域として第一の航行速度が設定されている速度制限水域に前記船体があると判定された場合には、前記制御部は、前記回転数を指示するための前記操作部の可動範囲を、前記第一の航行速度が航行速度の上限値となる範囲に制限する航行補助システム。
3. 請求項１又は２記載の航行補助システムであって、
   前記操作部は、前記姿勢として前記推進器のトリム角を指示するためのトリム角操作部を含み、
   前記特定水域として浅瀬の水域又は暗礁のある水域内に前記船体があると判定された場合には、前記制御部は、前記トリム角操作部の可動範囲を、前記推進器と海底との接触を避ける範囲に制限する航行補助システム。
4. 請求項１又は２に記載の航行補助システムであって、
   前記操作部は、前記姿勢としての前記推進器の向きを指示するための方位指示操作部を含み、
   前記特定水域として浅瀬の水域、暗礁の存在する水域、又は航行禁止水域に前記船体が侵入する可能性があると判定された場合には、前記制御部は、前記方位指示操作部の可動範囲を、前記船体が前記特定水域に侵入不可となる範囲に制限する航行補助システム。
5. 請求項１又は２に記載の航行補助システムであって、
   前記操作部は、前記プロペラの回転方向を指示するための進行方向指示操作部を含み、
   前記特定水域として浅瀬の水域、暗礁の存在する水域、又は航行禁止水域に前記船体が侵入する可能性があると判定された場合には、前記制御部は、前記進行方向指示操作部の可動範囲を、前記船体が前進不可となる範囲に制限する航行補助システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の航行補助システムであって、
   前記船体が前記特定水域内にある又は前記船体が前記特定水域に侵入する可能性があると判定された場合に報知する報知部を備える航行補助システム。

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