JP6771043B2 - 船舶を操作する方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、シングルドライバインタフェースを使用して船舶の横移動を行う方法と、この方法を実行する操舵装置の形態をとる装置に関する。この船舶は、バウスラスターと、第１及び第２の推進ユニットと、を備えている。各推進ユニットはラダーに関連付けられることにより、ラダーは総推力（total thrust）の関数として設定され、これによって、横移動中に船舶の移動を操舵する。

インボードパフォーマンスシステムＩＰＳが導入されると、船舶のジョイスティック操舵が大幅に改善された。操舵可能なポッドを備えた二重逆回転スクリューにより、操舵可能なスクリューを有していない従来のインボードシャフトと比較して、正確なジョイスティック操舵及びドッキングが可能になる。ＩＰＳは、ジョイスティックドッキング、ジョイスティックドライビングダイナミックポジショニングシステム、オートパイロット機能、スポーツフィッシュモード、インターセプターシステムなど、多くの利点を船舶の操船者に提供する。

米国特許出願公開第２０１４／３５２５９５号明細書は、第１及び第２の推進ユニットを使用して船舶を操舵する方法を開示している。この方法は、左のコントロールレバーから第１の信号及び右のコントロールレバーから第２の信号を受信するステップと、これらの信号の相対的な大きさに応じて、時計回りの旋回運動又は反時計回りの旋回運動を開始するステップと、を有している。しかしながら、新しく改良された技術が進歩するにつれて、従来の技術に努力がほとんどつぎ込まれていない。新しく改良されたスクリュー操船がこのような大きな利点を提供するので、操船中のラダー制御に努力がほとんどつぎ込まれていない。

ジョイスティックを使用した船舶の操舵装置を提供する初期の試みは、米国特許第４，６９１、６５９号明細書において提供されている。この船舶の操舵装置は、ジョイスティックレバーの動きから２つのＸ軸及びＹ軸周りの回転角を検出する一対の回転角検出器を備えている。ジョイスティックレバーの動きに基づいて、船舶の操舵コマンドを算出することができる。算出された操舵コマンドは、その後、船舶に命令するために使用することができる。

特に船舶がジョイスティックコントロールされるとき、船舶の移動中に改良された船舶の操舵制御が必要であることが最近わかってきた。ジョイスティック操船中、特に、操舵可能なスターンドライブを有さない船舶について、比較的低コストのオプションを提供して、船舶制御を改善する方法が必要である。

本発明の目的は、船舶に比較的低コストで実装することが容易である、船舶の横移動を行う方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。より正確には、この目的は、船舶の横移動を行う方法によって達成される。この船舶は、第１及び第２の推進ユニットと、第１及び第２の推進ユニットに夫々関連付けられた第１及び第２のラダーと、バウスラスターと、を備えている。第１及び第２の推進ユニット、第１及び第２のラダー並びにバウスラスターは、シングルドライバインタフェースを介して操作可能である。この方法は、シングルドライバインタフェースを介して、第１及び第２の推進ユニット並びにバウスラスターを操作して総推力を与え、第１及び第２のラダーの舵角を設定することで、横移動中の船舶の移動を操舵する。

船舶の横移動を行う上述の方法を提供することによって、この方法は、船舶が両方のラダーに関連付けられた滑らかな横移動を行うことを可能にする。この方法は、２つの固定されたインボード推進ユニットを有する船舶、即ち、操舵できないスクリューを有する船舶、特に、ドッキング操船に適用する場合に特に有用である。この方法はまた、ジョイスティックなどのシングルドライバインタフェースを介して、第１及び第２の推進ユニット、第１及び第２の推進ユニットの変速、バウスラスターの操作を第１及び第２のラダーと共に単一の制御機能にさらに統合する。また、本発明はまた、操船者を支援して船舶を操船し、例えば、ドッキング中に船舶を横方向に旋回及び移動させる、安価な装置を提供する。この方法によって、スターンスラスターを必要とせずに横移動を行うことを可能とする。この方法及び装置によって、船舶の滑らかかつ比較的正確な操作が可能となる。

この方法は、舵角と少なくともバウスラスターの推力レベルとの間の関数を設定するステップを含むことができる。一例として、推力が高いほど、舵角を大きく設定することができる。しかしながら、ラダーは左舷又は右舷に２０°を超えないことが好ましい。これによって、舵角とバウスラスターの推力レベルとの間の比例直線関係を、必要に応じて、推進ユニットの推力と共に設定するオプションが可能となる。従って、上述の関数は、線形関数又は非線形関数などの写像関数（mapped function）とすることができる。一実施形態によれば、舵角は左舷又は右舷に０〜２０°に設定することができる。舵角は左舷又は右舷に２０°を超えるべきでなく、これが否定的な方法で、横移動中の船舶のバランスにも影響を及ぼすおそれがあることがわかっている。

この方法は、総推力の関数として、第１及び第２のラダーの舵角を設定するステップを含むことができる。総推力の関数として舵角を設定することによって、ラダーの操舵装置としてシングルドライバインタフェースが効果的に動作し、これらを第１及び第２の推進ユニット並びにバウスラスターを介して受ける船舶の推力と同期させる。このステップによって、横移動を行うときに、操船者によるラダーの個々の操舵の必要性がなくなる。

第１及び第２の推進ユニットはそれぞれ、前進ギア、後進ギア、及びオプションとしてニュートラルギアを有することができる。このギアは、操船者のシングルドライバインタフェースの操作に応じて自動的に選択することができる。これは、シングルドライバインタフェースを介して変速の結合制御を提供し、その制御をラダー制御に関連付ける。

この方法は、第１の推力レベルで実行し、その後、第２の推力レベルで実行することができる。第１の推力レベルは、好ましくは低速移動であり、第２の推力レベルは、好ましくは高速移動である。本明細書で使用される低速及び高速という用語は、横移動中の相対的な用語で理解されることを意味している。低速の横移動は０．５ノット以下の速度、高速の横移動は１．５ノット以上の速度とすることができる。この速度は、流速が０、風速が０での地表に対する速度として測定することができる。

横移動は、ほぼ平行な横移動、即ち、搖動運動（sway motion）、又は平行な横移動、即ち、純粋な搖動運動（pure sway motion）とすることができる。このステップは、まっすぐな右舷への搖動運動又はまっすぐな左舷への搖動運動として行うことが有利であることがわかっている。さらなる移動操船が行われて、舵角が設定されてもよい。一例として、この方法は、選択された数の操船の低速移動及び高速移動を含むことができ、舵角と総推力との間の関係を設定する。

第１の推力レベルでは、第１及び第２のラダーの舵角を略０°又は０°に設定することができる。横移動中に最大の船尾抵抗を与える舵角を略０°又は０°に設定することによって、最大の船尾抵抗とバウスラスターとの間のバランスを可能にする。これは、第１の推力レベルが船舶の低速移動に該当する場合に特に有利である。

第２の推力レベルでは、第１及び第２のラダーの舵角を略平行又は平行に、左舷又は右舷への舵角を５〜２０°にすることができる。適切な舵角は、船体、ラダーの大きさ及び形状に応じて変更することができる。適切な舵角は、好ましくは、６°、７°、８°、９°、１０°、１１°、１２°又は１３°など、左舷又は右舷へ６〜１３°とすることができる。これは、第２の推力レベルが船舶の高速移動に該当する場合に特に有利である。第２の校正ステップは、高速移動とすることができ、横移動は、略平行な横移動、又は平行な横移動とすることができる。

第２の推力レベルでは、バウスラスターは最大推力の少なくとも７５％に設定することができる。これが条件を極限に近づけるので、高いレベルのバウ推力を設定するのに有利である。他の適切な推力レベルは、最大推力の少なくとも８０％、８５％又は９０％である。しかしながら、ある程度の手動補償を操船者が可能であることが望ましいので、最大推力の９０％を超えないことが有利である。一例として、操船者が本明細書に開示の方法に従って船舶の横移動を行い、船舶がキャストウインド（cast wind）又は一時的な流れの変化にさらされると、操船者がシングルドライバインタフェースを使用して手動で横移動をバランスさせることを望むかもしれない。これは、利用可能な最大推力を使用せず、第２の推力レベルとして最大推力の７５〜９０％など、比較的高い推力レベルを設定することによって達成することができる。

第１及び第２のラダーは、横移動中に互いに平行に操作することができる。しかしながら、小さい偏差が許容され得ることに留意されたい。この方法は、例えば、一方のラダーが他方のラダーに対して一時的にわずかにオフセットするステップを含むことができる。一例として、このオフセットは最大で左舷又は右舷に５°とすることができるが、それ以上ではない。このようなオフセットは、例えば、移動中の推進ユニットの一方において、一時的な動力の損失を補償するために使用することができる。同様に、この方法は、一方のラダーが他方のラダーに対して恒久的にわずかにオフセットするステップを含むことができる。このようなオフセットは、例えば、船舶の流体力学を補償するために行うことができる。恒久的なオフセットは、連続的に変更又は更新することができることに留意すべきである。一例として、恒久的なオフセットが月に一度更新されて、船体、ラダー又はスクリューの汚れを補償することができる。

一態様によれば、総推力は、バウスラスターの推力、第１の推進ユニットの前方への推力、及び第２の推進ユニットの後方への推力によって与えることができる。オプションとして、第１の推進ユニットの後方への推力、及び第２の推進ユニットの前方への推力によって与えてもよい。両方のラダーをすべての推力と組み合わせて制御できるというオプションは、滑らかな操作をもたらす。

第１及び第２の推進ユニットは、固定の推力方向を有することができる。固定の推力方向は、前進又は後進、例えば、前進のみ又は後進のみであってもよい。本明細書で使用する固定の推力方向という単語は、推進ユニットが操舵できないことを意味している。推進ユニットは、操舵できないスクリューを有するインボードシャフトを備えることができる。船舶は、例えば、第１及び第２の推進ユニットに夫々関連付けられた第１及び第２のインボードシャフトを含む、インボードシャフトライン装置を有することができる。しかしながら、推力方向が固定であっても、スクリューのピッチ角及び／又は回転速度は依然として操作することができる。

横移動は、横方向へのドッキング移動とすることができる。この方法は、ドッキング操船に特に有用である。この方法が船舶の滑らかな操作及びよりバランスされた操作を提供するので、この方法は、ドッキング操船又はドッキング操船の舵角の校正に非常に有用である。

シングルドライバインタフェースは、ジョイスティック、タッチパッドなどとすることができる。シングルドライバインタフェースという用語は、本明細書において、少なくとも操舵及びスロットル、好ましくは、推進ユニットの変速、即ち、前進ギア、後進ギア及びニュートラルギア間の切り替えが単一のシングルデバイスを介して操作され得ることを意味している。

上述したように、シングルドライバインタフェースはジョイスティックとすることができる。第１及び第２のラダーの舵角の変化は、好ましくは、ジョイスティックの回転及び／又は傾きに関連付けられる。

船舶の横移動を行う方法は、校正方法で有利に使用されることがわかっている。この方法は、総推力の関数として、第１及び第２のラダーの舵角を校正するために使用することができる。この方法は、好ましくは、少なくとも２つの異なる操船中に、ラダーの設定を可能にし、船舶の横移動中に適切な舵角と正確なバランスとの間の相関関係を求めることができる。第１の推力レベルでの舵角、及び第２の推力レベルでの舵角は、記憶装置に記憶することができる。操舵及びスロットルの制御モジュールのアルゴリズムを介して、その後、舵角は、記憶された値、好ましくは、線形関数に基づく関数として設定される。

一態様によれば、この方法は、第１及び第２のラダーを制御及び／又は移動させて舵角を設定するステップを含むことができる。シングルドライバインタフェースを使用して、両方のラダーを制御することは有利である。これは滑らかな移動を提供し、これはまた、移動中に両方のラダーを操舵することを可能にする。ラダーは共に、略平行に制御及び／又は移動されてもよい。設定された第１及び第２のラダーの舵角は、好ましくは、０°より大きい。

一態様によれば、本開示はまた、プログラムがコンピュータで実行されるとき、ステップのいずれか１つを実行するプログラムコード手段を含んだコンピュータプログラム、及びプログラム製品がコンピュータで実行されるとき、ステップのいずれか１つを実行するプログラムコード手段を含んだコンピュータプログラムを保持するコンピュータ可読媒体に関する。

一態様によれば、この目的はまた、本明細書に開示の方法を実装する、船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置によって少なくとも部分的に達成される。船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置は、第１及び第２の推進ユニット、第１及び第２の推進ユニットに夫々関連付けられた第１及び第２のラダー、並びにバウスラスターを少なくとも備えている。船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置は、シングルドライバインタフェースを介して、第１及び第２の推進ユニット並びにバウスラスターを操作して総推力を与え、オプションとして、総推力の関数として第１及び第２のラダーの舵角を設定し、これによって、横移動中に船舶の移動を操舵することによって、船舶の横移動を可能にするように構成されている。

第１及び第２の推進ユニットは、固定の推力方向を有することができる。上述したように、第１及び第２の推進ユニットは、好ましくは、船尾の推進ユニットである。第１及び第２のラダーは、好ましくは、第１及び第２の推進ユニットによって夫々形成された推進方向と交差するように配置されている。即ち、第１の推進ユニットが前進ギアのとき、第１の推進ユニットの推力が第１のラダーに向けられるべきである。同様に、第２の推進ユニットが前進ギアのとき、第２の推進ユニットの推力が第２のラダーに向けられるべきである。

船舶は、第１及び第２の推進ユニットに夫々関連付けられた第１及び第２のインボードシャフトを有する、インボードシャフトライン装置を備えることができる。第１及び第２のラダーの舵角は、総推力の関数として設定することができる。

船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置は、舵角に関するデータを記憶するメモリモジュールを備えることができる。このデータを使用して船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置を校正し、シングルドライバインタフェースを介して舵角を操作できるようにしてもよい。船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置は、本開示の方法を使用して校正することができる。

本発明のさらなる利点及び有利な特徴は、以下の説明及び従属請求項に開示される。

添付図面を参照して、例として挙げられる本発明の実施形態のより詳細な説明を以下に示す。

操舵推進装置を有する船舶の概略図を示す。 推進方向及びジョイスティック制御を示しながら、異なる操船を行う船舶を示す。 推進方向及びジョイスティック制御を示しながら、異なる操船を行う船舶を示す。 推進方向及びジョイスティック制御を示しながら、異なる操船を行う船舶を示す。 推進方向及びジョイスティック制御を示しながら、異なる操船を行う船舶を示す。 推進方向及びジョイスティック制御を示しながら、異なる操船を行う船舶を示す。 推進方向及びジョイスティック制御を示しながら、異なる操船を行う船舶を示す。 推進方向及びジョイスティック制御を示しながら、異なる操船を行う船舶を示す。 推進方向及びジョイスティック制御を示しながら、異なる操船を行う船舶を示す。 船舶の横移動を行う方法を示す概略的なブロック図である。 船舶の横移動を行う方法を示す概略的なブロック図である。 船舶の横移動を行う方法を示す概略的なブロック図である。

図１は、船舶１０、及び船舶１０を操作する操舵推進装置２０の概略図を示している。操舵推進装置２０は、ヘルムステーション２１を備えている。ヘルムステーション２１には、ジョイスティック２２、ステアリングホイール２３、スロットル２４、及び計器・ナビゲーションデータインタフェース２５が設けられている。ジョイスティック２２は、シングルドライバインタフェースに相当する。シングルドライバインタフェースは、船舶の操船者が１つのシングルドライバインタフェースのみを使用して所望の方向に船舶の操舵及び推進を操作することを可能にする。ジョイスティックは、このようなシングルドライバインタフェースの一例である。他の例は、仮想ジョイスティックに相当するタッチパッドインタフェースである。

電気ラダーアクチュエータなどのラダーアクチュエータ３０は、第１及び第２のラダー３１，３２に操作可能に接続され、ジョイスティック２２及び／又はステアリングホイール２３を介して制御される。ラダーアクチュエータ３０は、１つ以上の個別のラダーアクチュエータとすることができる。各ラダー３１，３２には、例えば、個別のラダーアクチュエータ、又は１つの共通のラダーアクチュエータを設けることができる。第１及び第２のラダー３１，３２は、左舷及び右舷のラダー３１，３２とも呼ばれる。ラダーアクチュエータ３０は、電気ラダーアクチュエータへの入力信号に応答して、第１及び第２のラダー３１，３２の位置決めを管理する。第１及び第２の推進ユニット２６，２７は、第１及び第２のスクリュー（図示せず）と協働するように配置されている。第１及び第２の推進ユニット２６，２７は、左舷の推進ユニット２６及び右舷の推進ユニット２７とも呼ばれる。第１及び第２の推進ユニット２６，２７は、船尾の推進ユニットである。操舵推進制御モジュール３５は、ヘルムステーション２１、第１及び第２のラダー３１，３２、並びに第１及び第２の推進ユニット２６，２７の間の統合ハブとして動作する。電子コンパス及びＧＰＳデバイスなどのナビゲーションユニット３６は、ナビゲーションデータを与える。操舵推進装置２０は、船舶１０の船首に配置されたバウスラスター３７をさらに備えている。バウスラスター３７は、船舶１０の中央部の前方、好ましくは、船首近傍に位置している。第１及び第２のラダー３１，３２は、好ましくは、第１及び第２の推進ユニット２６，２７よって夫々形成された推力方向と交差するように配置されている。即ち、第１の推進ユニット２６が前進ギアであるとき、第１の推進ユニット２６の推力が第１のラダー３１に向けられるべきである。同様に、第２の推進ユニット２７が前進ギアであるとき、第２の推進ユニット２７の推力が第２のラダー３２に向けられるべきである。

本発明に係る方法は、推進ユニット、ギア及びスラスターをラダーと一緒に使用して、効果的な方法で移動中の船舶のバランスをとる。この方法は、船尾のスラスターを必要とせずに、船舶を横方向に操船する可能性を提供する。従って、この方法は、操舵できないスクリュー、即ち、固定のスターンドライブ、即ち、回転できないスターンドライブを有する船舶に実装することができる。もちろん、回転可能なスターンドライブを有する船舶に本開示の方法を適用することも可能である。回転可能なスターンドライブが一時的に固定又はブロックされている場合、これは有用であり得る。以下、図面を参照して、この方法を詳細に説明する。第１及び第２の推進ユニット２６，２７は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関、バッテリ、燃料電池などに接続された電動モータ、又はハイブリッドモータとすることができる。推進ユニットは、スクリュー及び／又はジェット推進を介して推力を与えることができる。

図２は、横移動操船中の船舶１０を示している。図２は、移動前後を図示した船舶１０、及び両位置間の移動方向Ｆ１を示している。図２はまた、シングルドライバインタフェースに相当するジョイスティック２２、及びジョイスティック２２がどのように操作されて船舶１０を操船するかを示している。ジョイスティック２２は、レバー２２’を備えている。さらに、上方から見た、第１及び第２のスクリュー２８，２９並びにバウスラスター３７を介して、第１及び第２の推進ユニット２６，２７（図示せず）によって夫々与えられる推力を有する船舶１０の概略図を示している。

第１及び第２の推進ユニット２６，２７並びにバウスラスター３７を操作することによって、総推力が与えられる。総推力は、船舶１０に作用する個々の推力から生じる推力である。個々の推力は、左舷及び右舷のスクリュー２８，２９並びにバウスラスター３７に由来する力線（force lines）によって図示されている。また、舵角αは、総推力の関数として設定され、横移動中などの移動中に船舶の移動を操舵する。

舵角は、船舶の前後方向の中心線Ｌに対して設定され、図２に示すように、上方から見たラダーと前後方向軸Ｌとの角度として表される。舵角αは、ラダーが船舶の前後方向の中心線Ｌと平行な場合、０°から始まる左舷角及び右舷角として表される。図２は、第１及び第２のラダー３１，３２が左舷角１０°、従って、左舷角α１＝１０°、左舷角α２＝１０°で傾けられていることを示している。第１及び第２のラダー３１，３２の位置は、側方推力を増加／減少させるジョイスティックの側方位置に対応し、オプションとして、ジョイスティックが離されたときにセンタリングすることができる。

図２を参照すると、ジョイスティック２２は操船者によって操作され、ジョイスティック２２を右舷方向に傾けることによって、船舶１０に矢印Ｆ１で示されるような横方向への移動を命じる。バウスラスター３７は、右舷方向に船舶１０の船首を推進し、従って、左舷において力線によって示される推力を与える。左舷のスクリュー２８は前方への推力を与え、右舷のスクリュー２９は後方への推力を与える。従って、第１の推進ユニット２６は後進ギアにあり、第２の推進ユニット２７は前進ギアにある。第１及び第２のラダー３１，３２は、総推力の関数として設定され、移動を操舵、即ち、移動のバランスをとる。第１及び第２のラダー３１，３２はそれぞれ、船舶１０の前後後方軸Ｌに対して舵角α１，α２を有している。スロットルは、現在のジョイスティックの右舷側の位置に対応し、ジョイスティックが離されると、ジョイスティックが中立位置に戻ってアイドルとなる。本明細書に開示されたいくつかの実施形態では、第１及び第２の推進ユニットの一方並びにバウスラスターによって生み出された推力の大きさは、推力が一緒になって所定値より小さいヨーモーメント、好ましくは、０に近くまたＦｘ＝０を生み出すことが望ましい。

次の図は、図２に示した船舶１０を示し、同一の特徴は同一の参照符号を有している。図３は、左舷方向に横移動中の船舶１０を示している。スロットルレスポンスは、現在のジョイスティックの左舷側の位置に対応している。ジョイスティックが離されると、スロットルがアイドルとなる。左舷の推進ユニットのギアは前進にあり、右舷の推進ユニットのギアは後進にある。ジョイスティックが任意の左舷側の位置にあると、バウスラスター３７は右舷を押す。ジョイスティックが離されると、推力は発生しない。第１及び第２のラダー３１，３２の舵角α１，α２は、ジョイスティックの左舷側の位置に応じて設定されて横推力を減少／増加させ、オプションとして、ジョイスティックが離されるとセンタリングされる。

図４は、船首の回転補償を伴う右舷への横移動を示している。スロットルレスポンスは、現在のジョイスティックの右舷側位置に対応し、ジョイスティックが離されるとアイドルとなる。回転補償を行うため、例えば、スクリューの回転速度を低下させることで、右舷の推進ユニットは前方への推力を低下させる。左舷の推進ユニットのギアは後進にあり、右舷の推進ユニットのギアは前進にある。ジョイスティック２２が離されると、ギアはニュートラルに切り替えられる。ジョイスティックが任意の右舷位置にあると、バウスラスター３７は左舷を押し、ジョイスティックが離されると、押すのをやめる。左舷及び右舷のラダー３１，３２の舵角α１，α２は、ジョイスティックの位置に対応して横推力を減少／増加させ、オプションとして、ジョイスティックが離されるとセンタリングされる。船首の回転補償は、矢印で示すようにジョイスティック２２を回転させることで開始される。船首の回転補償を行う場合、舵角α１，α２が減少することで、船尾の推力を低下させる。従って、ここではジョイスティック２２を使用して、最初に舵角α１，α２を設定し、その後、舵角α１，α２を調整して船首の回転補償の操船を行う。

図５は、船尾の回転補償を伴う右舷への横移動を示している。スロットルレスポンスは、現在のジョイスティックの右舷側の位置に対応し、ジョイスティックが離されるとアイドルとなる。船尾の回転補償を行う場合、左舷の推進ユニットはその回転を上昇させて、左舷の推進ユニットの推力を増加させる。左舷の推進ユニットのギアは後進にあり、右舷の推進ユニットのギアは前進にある。ジョイスティックが離されると、ギアがニュートラルに切り替えられる。ジョイスティックが任意の右舷位置にあると、バウスラスター３７は左舷を押し、ジョイスティックが離されると、押すのをやめる。ラダー３１，３２の位置、即ち、舵角α１，α２は、最初にジョイスティックの右舷側の位置に対応して横推力を減少／増加させ、オプションとして、ジョイスティック２２が離されるとセンタリングされる。船尾の回転補償の操船を行う場合、バウスラスター３７は推力を減少させ、第１及び第２のラダー３１，３２の舵角α１，α２が増加されて船尾の推力を増加させる。

図２〜５に示す異なる移動の操船中、第１及び第２のラダー３１，３２の舵角α１，α２は、総推力の関数として設定され、移動中の船舶１０を操舵、即ち、船尾の推力又は横推力を減少及び／又は増加させる。船舶１０の移動は、ジョイスティック２２を傾けることによって操作され、従って、舵角α１，α２は、ジョイスティックの傾斜位置の関数として設定することができる。上述したように、ジョイスティックの異なる位置は、異なる推力設定に対応し、従って、第１及び第２のラダー３１，３２の舵角α１，α２を設定するように関係させることができる。

図６及び７は、時計回り及び反時計回りに回転中の船舶１０を示しているが、上述した移動と比較して、これらの操船はジョイスティック２２の回転に厳密に依存している。図６及び７を参照すると、スロットルレスポンスは、現在のジョイスティックの回転率又は回転角に対応している。ジョイスティック２２が離されると、スロットルがアイドルとなる。船舶の所望の回転に応じて、右舷の推進ユニットは前進ギアにあり、左舷の推進ユニットは後進ギアにあり、また逆もしかりである。ジョイスティック２２が離されると、ギアがニュートラルに設定される。バウスラスター３７は、回転のために使用されないのでアイドルである。第１及び第２のラダー３１，３２は、ジョイスティックの回転率及び／又はジョイスティックの回転角に応じた舵角に設定される。ジョイスティック２２が離されると、オプションとして、ラダーがセンタリングされる。

図８は、右舷側への前方横運動を行う船舶１０を示し、図９は、左舷側への前方横運動を行う船舶１０を示している。スロットルレスポンスは、ジョイスティックの位置及び前方横運動に対応している。ジョイスティックが離されると、スロットルがアイドルとなる。左舷の推進ユニットのギアは後進であり、右舷の推進ユニットのギアは前進である。ジョイスティックが右舷へと中心から離れていると、バウスラスター３７は左舷を押し、ジョイスティックが離されると押さない。第１及び第２のラダー３１，３２は、前方の側方に移動するとき、異なる舵角に設定されて船舶１０の回転を打ち消すために使用することができる。ジョイスティックが離されると、第１及び第２のラダー３１，３２をセンタリングすることができる。図示の実施形態では、ラダー３１，３２はジョイスティックの回転によって操舵することができるが、ジョイスティックが傾けられたとき、船舶に与えられる総推力の関数として舵角を初期設定することができる。同じ原理が使用されて、左舷側及び右舷側への後方横運動において船舶を移動させることができる。

図１０は、船舶の横移動を行う方法の非限定的な実施形態を図示する、概略的なブロック図を示している。ステップ１００では、操船者が、シングルドライバインタフェース、この場合はジョイスティックを操作して、船舶を右舷へとまっすぐに横移動させる。ステップ１１０では、操舵推進制御モジュールが、シングルドライバインタフェース、この場合にはジョイスティックを介して移動コマンドを搬送する入力信号を受信する。操舵推進制御モジュールがコマンド信号を受信すると、操舵推進制御モジュールは、受信コマンドに応じて、第１及び第２の推進ユニット、即ち、左舷及び右舷の推進ユニット、バウスラスター、並びに左舷及び右舷のラダーを動作させる。

ステップ１２０，１３０では、左舷及び右舷の推進ユニットが、所定のコマンドに応じたギアに入れられる。この場合、左舷の推進ユニットは後進ギアＲｓｅに入れられ、右舷の推進ユニットは前進ギアＦｒｗｄに入れられる。スロットルは、ジョイスティックの傾き、即ち、シングルドライバインタフェースを使用して操船者が指示した値に対応した値に設定される。

ステップ１４０では、バウスラスターが図１０で参照符号Ｐｏｒｔにより示される左舷を押し、従って、船首を右舷方向に押し出す。推力の量は、ジョイスティックの傾き、即ち、シングルドライバインタフェースを使用して操船者によって指示された値に対応する値に設定される。

ステップ１５０では、左舷及び右舷のラダーの舵角が、ラダーアクチュエータによって、総推力の関数として予め設定された値に応じて設定される。この場合、舵角は、メモリモジュール１５１、例えば、操舵推進制御モジュールから検索される。オプションとして、舵角は、ジョイスティックの傾き、即ち、シングルドライバインタフェースを使用した操船者によって指示された値に対応した値に設定することができる。ステップ１５２では、左舷及び右舷のラダーが平行に操作されて舵角を設定する。

符号２００は、いくつかのセンサが連続的に検出し、測定値を操舵推進制御モジュールに送信することを示している。センサは１つ以上とすることができるが、舵角センサ、燃料センサ、圧力センサ、温度センサなどのセンサが有用である。

この方法は、校正方法として適用することができ、総推力の関数として適切な舵角を与える。より具体的には、この方法は、横移動を使用した総推力で、第１及び第２のラダーの舵角を校正する校正方法とすることができる。各船舶に対して固有のパラメータを設定することができるので、校正方法としての開示方法を適用し、バウスラスター（複数も可能）、ラダー及び推進ユニット（複数も可能）の間の適切なバランスを与えることは有利であることがわかっている。適切なパラメータとしては、舵角、推進ユニットのスロットルレベルなどの推力の量、推進ユニットが前進ギア又は後進ギアにあるなどのギアとすることができる。

校正方法をより詳細に説明する目的で、図２を参照する。図２における船舶１０は、図示のように、操作されて右舷方向にまっすぐ移動しているが、理解されるように、図３に示すように、左舷方向へのまっすぐな運動にも使用することができる。移動は、好ましくは、このような移動中に、１つ以上の選択されたパラメータから校正方法を提供するために使用することができる。このような選択されたパラメータは、記憶モジュールに記憶され、その後、例えば、舵角又は他のデバイスを設定するために使用することができる。

校正方法は、第１の推進レベルで行われ、その後、第２の推進レベルで行うことができる。一例として、校正方法は、左舷方向又は右舷方向へとまっすぐに、第１及び第２の速度で船舶１０を移動させるステップを含むことができる。

図２を参照すると、第１の校正ステップは、第１の速度で第１の方向に船舶を移動させることであってもよい。第１の速度は、好ましくは、比較的低速であって、低速の船舶移動のためのパラメータを設定するように形成することができる。従って、スロットルは低速に設定される。バウスラスターは左舷を押し、左舷の推進ユニットは後進ギアに入れられ、右舷の推進ユニットは前進ギアに入れられ、左舷及び右舷の舵角α１，α２は０°に設定される。この部分において、左舷及び右舷の推進ユニットにより与えられた推力と舵角α１，α２との間のバランスは、船尾の推力を形成する０°に設定される。図２の矢印Ｆ１で示すように、船舶１０の横運動が真の平行であると見做されるとき、船首の推力を比例して約５〜１００％、適切には５〜２０％に制御することによって、与えられた船尾の推力に一致した船首の推力が設定される。舵角及び推力レベルは、メモリモジュールに記憶される。

第２の校正ステップの間、船舶１０は、第１の校正ステップと同じ方向であるが第２の速度で移動する。第２の速度は、第１の速度とは異なり、好ましくは、第１の速度より高速である。第２の速度は、好ましくは、比較的高速であり、従って、高速の船舶運動のためのパラメータを設定するように形成することができる。バウスラスター３７は左舷を押し、左舷の推進ユニットは後進ギアに入れられ、右舷の推進ユニットは前進ギアに入れられ、左舷及び右舷の舵角α１，α２は、左舷に略１０°など、５〜２０°に設定される。船首の推力は、最大推力の９０％の固定値に設定されるが、最大推力の７５％又はこれより高い、他の固定値を適用することができる。左舷及び右舷の推進ユニットによって与えられる推力は、船舶１０の横運動が、図２の矢印Ｆ１で示されるように真の平行であると見做されるまでバランスされる。この操作は、最速の船舶操船を決定及び設定する。

横運動が真に平行であると見做されるかを判断するため、ＧＰＳなどのナビゲーションユニットを使用することができる。光学的な測定も行うことができる。

この方法を２度繰り返すことによって表される２つの校正ステップは、船舶の高速移動及び低速移動のパラメータを設定し、極値、即ち、スケールの２つの端部を表す。舵角は、これらの２つの端部間で直線的に設定することができる。

２つの校正ステップが実行及び実装されるとき、操船者は、必要であれば、風及び潮流の補償に集中する必要のみがある。最大の船首の推力が利用可能な最大推力の９０％に設定されていれば、操船者が＋１０％の推力の余裕を利用可能であり、操船者にリアルタイムに船尾と船首との間のバランスを調整する可能性を提供することができる。また、操船者は、風及び潮流を調整するために、船首の推力を０％まで低下させることができる。この調整は、好ましくは、ジョイスティックを回転又は傾けることで行われ、船舶１０の横移動の操船中に風及び潮流を補償する。一般論として、この方法は、シングルドライバインタフェースを使用して、舵角の補償を行うオプションを含むことができる。舵角の補償は、船体、スクリュー及びラダーの大きさと形状に応じて、±５°、好ましくは±４°、より好ましくは±３°とすることができる。ジョイスティックの機能は、２つの校正点間にマッピングされ、好ましくは２つの校正点間、即ち、低速操船と高速操船との間で直線的にマッピングされる。これは、操船者が、低速レンジ及び高速レンジ内（最小〜最大）で無段階に、船舶１０を思い通りに制御することを可能にする。

校正方法は、パワートレインの校正方法であってもよく、船舶で使用することができる。校正方法は、第１の推進ユニットが前進ギアにあり、第２の推進ユニットが後進ギアにある状態で、第１の横移動を行うステップと、バウスラスター並びに第１及び第２のラダーのバランスをとって、低速なまっすぐな横方向、即ち、平行な船舶の移動を設定するステップと、船体、スクリュー及びバウスラスターの大きさに応じて、船首の推力が最大推力の１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０％に設定されるなど、船首の推力が最大推力の１０％を超えないことで、低速な平行の船舶移動を規定することができるステップと、を含むことができる。

第１の推進ユニットが前進ギアにあり、第２の推進ユニットが後進ギアにある状態で、第２の横移動を行う。バウスラスター並びに第１及び第２のラダーのバランスがとられ、高速なまっすぐ横方向、即ち、平行な船舶移動を設定する。

バウスラスター、左舷及び右舷の推進ユニット、並びに第１及び第２のラダーの舵角は、互いにバランスがとられ、船舶のまっすぐな横移動を提供する。第１の校正ステップでは、例えば、第１及び第２のラダーの舵角を０°に設定することができ、第２の校正ステップでは、横移動がどちらの方向に向かっているかに応じて、第１及び第２のラダーの舵角を左舷又は右舷に５〜２０°に設定することができる。

また、高速な船舶の横移動において、船首の推力は、最大、即ち、船首の最大推力の少なくとも７５％、又は最大の８０，８５，９０％に設定することができ、その後、左舷及び右舷の推進ユニットの前進推力と後進推力との間のバランスを探すことができる。しかしながら、船首の推力は、最大推力の９０％を超えるべきではない。

第１及び第２の校正ステップは、もちろん逆の順序で行う、即ち、船舶の高速な横移動は低速な横移動の前に行うことができる。オプションとして、最初の２つの校正ステップに続いて、低速な横移動の校正されたパラメータと高速な横移動の校正されたパラメータとの間でマッピングすることができる。このマッピングは、線形関数又は非線形関数とすることができる。

図１１は、総推力に対する舵角を校正する校正方法の一実施形態の概略的なブロック図を示している。校正方法を説明する目的で、図２に示す横移動を使用する。

図１１のステップ１０１では、操船者が、船舶のヘルムステーションを介して、校正コマンドを開始する。校正コマンドは、シングルドライバインタフェースを介して、又はヘルムステーションのインストルメントパネルを介して開始することができる。校正コマンドに従って、操船者は、シングルドライバインタフェースを使用して、まっすぐに右舷方向に船舶を移動させるように促される。信号が発行され、校正コマンドが開始され、船舶が校正方法を実行する準備ができていることを操船者に警告することができる。

図１１のステップ１１０では、右舷への横移動の低速の校正コマンドに従って、所定の回転数（revs/min）で、左舷の推進ユニットが後進ギアに入れられ、右舷の推進ユニットが前進ギアに入れられる。バウスラスターは、操船者が操作するために空けられている。第１及び第２のラダーは０°に設定される。この場合、低速の校正コマンドが最初に発行される。オプションとして、高速の校正コマンドが最初に発行されてもよい。スロットルは、閾値未満に保たれる。

図１１のステップ１４０では、バウスラスターは操船者により操作可能であり、まっすぐな右舷への移動を得るために船舶のバランスをとる。ステップ１４１において、まっすぐな右舷への移動が達成されなければ、信号は操船者に警告して、まっすぐな右舷への移動が達成されるまで、バウスラスターを調整する。この判定は、例えば、ＧＰＳデータ又は光学的な測定を介して、ナビゲーションユニットによって行うことができる。

図１１のステップ１５１では、第１及び第２の推進ユニット、バウスラスター、推力レベル及びラダーのデータは、記憶モジュールに記憶され、後の操作のために、操舵推進制御モジュールで利用可能となる。

図１２は、総推力に対して舵角を校正する校正方法の一実施形態の概略的なブロック図を示している。この校正方法を説明する目的で、図２に示す横移動を使用する。低速の移動に続いて、高速の移動コマンドが発行される。

図１２のステップ１１０では、右舷への横移動の高速の校正コマンドに従って、左舷の推進ユニットが後進ギアに入れられ、右舷の推進ユニットが前進ギアに入れられる。バウスラスターは、最大推力の７５％に設定される。第１及び第２のラダーは、左舷に５〜２０°の舵角、この場合には左舷に約８°の舵角に設定される。

図１２のステップ１２０／１３０では、第１及び第２の推進ユニットが操船者によって操作可能であり、まっすぐな右舷への移動を得るために船舶のバランスをとる。ステップ１２５において、まっすぐな右舷への移動が達成できなければ、信号が操船者に警告し、まっすぐな右舷への移動が達成されるまで、バウスラスターを調整する。この判定は、例えば、ＧＰＳデータ又は光学的な測定を介して、ナビゲーションユニットによって行うことができる。

図１２のステップ１５１では、第１及び第２の推進ユニット、バウスラスター、推力レベル及びラダーのデータが記憶モジュールに記憶され、後の操作のために、操舵推進制御モジュールで利用可能となる。

上述の方法は、１回、２回又は３回以上など、任意の回数行うことができる。

本発明は、上述及び図示の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で様々な変更及び修正を行うことが可能であることを認識するであろう。

Claims (22)

1. シングルドライバインタフェース（２２）を介して操作可能な、第１及び第２の推進ユニット（２６，２７）と、前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）に夫々関連付けられた第１及び第２のラダー（３１，３２）と、バウスラスター（３７）と、を備えた船舶（１０）の横移動を行う方法であって、
   前記シングルドライバインタフェース（２２）を介して、前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）並びに前記バウスラスター（３７）を操作して総推力を与えるステップと、
   前記シングルドライバインタフェース（２２）を介して、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の舵角（α１，α２）を設定することによって前記横移動中の前記船舶（１０）の移動を操舵するステップと、
   を有し、
   前記方法は、第１の推力レベル及び第２の推力レベルで実行され、
   前記第１の推力レベルは低速移動であり、前記第２の推力レベルは高速移動であり、
   前記第１の推力レベルにおいて、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の前記舵角（α１，α２）は、略０°又は０°に設定され、
   前記第２の推力レベルにおいて、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の前記舵角（α１，α２）は、略平行又は平行であって、左舷又は右舷に５〜２０°の舵角に設定され、
   前記第２の推力レベルにおいて、前記バウスラスター（３７）は、最大推力の少なくとも７５％に設定される、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）はそれぞれ、前進ギア、後進ギア及びオプションとしてニュートラルギアを有し、操船者の前記シングルドライバインタフェース（２２）の操作に応じて、前記ギアが自動的に選択される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記総推力の関数として、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の前記舵角（α１，α２）を設定するステップを有する、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記関数は、線形関数又は非線形関数などのマッピングされた関数である、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記横移動は、略平行な横移動である、
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）は、前記横移動中に互いに平行に操作される、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 前記総推力は、前記バウスラスター（３７）の推力と、前記第１の推進ユニット（２６）の前進推力及び前記第２の推進ユニット（２７）の後進推力、又は前記第１の推進ユニット（２６）の後進推力及び前記第２の推進ユニット（２７）の前進推力と、によって与えられる、
   請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. 前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）は、固定の推力方向を有する、
   請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 前記横移動は、横方向へのドッキング移動である、
   請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 前記船舶（１０）は、前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）に夫々関連付けられた第１及び第２のインボードシャフトを備えたインボードシャフトライン装置を有する、
    請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
11. 前記シングルドライバインタフェース（２２）は、ジョイスティック、タッチパッドなどである、
    請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 前記シングルドライバインタフェース（２２）はジョイスティックであって、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の舵角（α１，α２）の変更が、前記ジョイスティックの回転及び／又は傾きに関連付けられる、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）は、船尾の推進ユニットである、
    請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
14. 前記方法は、好ましくは、前記総推力の関数として舵角（α１，α２）を決定することによって、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の前記舵角（α１，α２）を前記総推力で校正するために使用される、
    請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
15. 第１の推力レベルにおいて前記舵角（α１，α２）を記憶するステップと、第２の推力レベルにおいて前記舵角（α１，α２）を記憶するステップと、を有する、
    請求項１４に記載の方法。
16. プログラムがコンピュータで実行されたとき、請求項１〜１５のいずれか１つに記載のステップを実行する、プログラムコード手段を含んだコンピュータプログラム。
17. プログラム製品がコンピュータで実行されたとき、請求項１〜１５のいずれか１つに記載のステップを実行する、プログラムコード手段を含んだコンピュータプログラムを保持するコンピュータ可読媒体。
18. 請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法を実装する、第１及び第２の推進ユニット（２６，２７）と、前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）に夫々関連付けられた第１及び第２のラダー（３１，３２）と、バウスラスター（３７）と、を少なくとも備えた船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置（２０）であって、
    前記船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置（２０）は、前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）並びに前記バウスラスター（３７）を操作して総推力を与え、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の舵角（α１，α２）を設定して横移動中に前記船舶（１０）の移動を操舵することによって、シングルドライバインタフェース（２２）を介して前記船舶（１０）の横移動を可能にするように構成され、
    前記方法は、第１の推力レベル及び第２の推力レベルで実行され、
    前記第１の推力レベルは低速移動であり、前記第２の推力レベルは高速移動であり、
    前記第１の推力レベルにおいて、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の前記舵角（α１，α２）は、略０°又は０°に設定され、
    前記第２の推力レベルにおいて、前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の前記舵角（α１，α２）は、略平行又は平行であって、左舷又は右舷に５〜２０°の舵角に設定され、
    前記第２の推力レベルにおいて、前記バウスラスター（３７）は、最大推力の少なくとも７５％に設定される、
    船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置。
19. 前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）は、固定の推力方向を有する、
    請求項１８に記載の船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置。
20. 前記船舶（１０）は、前記第１及び前記第２の推進ユニット（２６，２７）に夫々関連付けられた第１及び第２のインボードシャフトを含むインボードシャフトライン装置を備えた、
    請求項１８又は１９に記載の船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置。
21. 前記第１及び前記第２のラダー（３１，３２）の前記舵角（α１，α２）は、前記総推力の関数として設定される、
    請求項１８〜２０のいずれか１つに記載の船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置。
22. 前記舵角（α１，α２）に関するデータを記憶するメモリモジュールを備えた、
    請求項１８〜２１のいずれか１つに記載の船舶のシングルドライバインタフェース操舵装置。