JP7190187B2

JP7190187B2 - 二枚舵を有する船舶の操舵制御装置

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Publication number: JP7190187B2
Application number: JP2020037333A
Authority: JP
Inventors: 和志冨田; 博敬山本
Original assignee: Japan Hamworthy and Co Ltd
Current assignee: Japan Hamworthy and Co Ltd
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2040-03-05
Also published as: JP2021138272A

Description

本発明は、一基の推進プロペラの後方に一対の高揚力舵を設けた二枚舵システムを有する船舶の操舵制御装置に関する。

従来、二枚舵を備えた船舶の操舵システムとしては、例えば特許文献１に記載するものがある。

図１５は、二枚舵を備えた船舶の操舵システムにおける左舷および右舷舵角δｐ、δｓの種々の組み合わせに対応する縦推力および横推力の大きさの関係を示す等推力曲線である。尚、横推力は実線で示され、船尾を左舷方向に押す力を＋、右舷方向に押す力を－とする。また、縦推力は破線で示され、船を前方に押す力を＋とする。また、各舵角の単位は度（°）であり、各推力の数値は左舷および右舷舵角δｐ、δｓが共に０°の時の推力を１００とした場合の比である。

図１５中のＸ軸とＹ軸はジョイスティックレバーの操作方向を示しており、ジョイスティックレバーの操作位置のＸ－Ｙ座標に対応する左舷舵角δｐと左舷舵角δｓとが設定される。

例えば、ジョイスティックレバーを操作位置Ｐ１に操作した場合、左舷舵角δｐが左舷側に約６°、右舷舵角δｓが右舷側に約３４°となり、この時の縦推力が約８０、横推力が約＋３０となる。

図１５に示すＡ線は、左舷舵角δｐと右舷舵角δｓとの絶対値が等しく、左舷舵は取舵方向へ右舷舵は面舵方向へ転舵した場合を示し、Ａ線上のどの位置においても横推力は零である。また、Ｂ線は、左舷舵角δｐの大きさと右舷舵角δｓの大きさとが異なっているにもかかわらず横推力が零になる両舵角δｐ、舵角δｓの組み合わせを示している。

Ａ線の右上とＢ線の左上とに囲まれた第１領域４１においては、船に右回頭力が発生し、Ａ線の左下とＢ線の左上とに囲まれた第２領域４２においては、船に左回頭力が発生し、Ａ線の左下とＢ線の右下とに囲まれた第３領域４３においては、船に右回頭力が発生し、Ａ線の右上とＢ線の右下とに囲まれた第４領域４４においては、船に左回頭力が発生する。

このように、Ｂ線を境界として、第１領域４１と第４領域４４とでは横推力の方向が左右に入れ替わり、同様に、第２領域４２と第３領域４３とでは横推力の方向が左右に入れ替わる。また、左舷舵の舵角δｐと右舷舵の舵角δｓとの組み合わせに応じて、左舷舵による横推力と右舷舵による横推力との大小関係が変化し、これにより、図１５で示したように、Ｂ線を境界として横推力の方向が左右に入れ替わる。

特許文献１では、図１５に示すように、Ｂ線（すなわち、左舷舵角δｐの大きさと右舷舵角δｓの大きさとが異なった状態で横推力が零になる操作位置の分布を示すライン）を含む領域（ハッチングによる陰付部分）を、操舵禁止領域３２として設定している。

このため、ジョイスティックレバーが操舵禁止領域３２内に侵入するのを阻止するために、図１６に示すガイドプレート３３を設けいる。ガイドプレート３３は、四角形の枠体３４と、操舵禁止領域３２の位置に対応する部分を覆う仕切板３５とを有している。仕切板３５は枠体３４の内側に設けられ、仕切板３５には、ジョイスティックレバー５の通過をＹ軸方向において許容する狭い連通路３６が切欠かれて形成されている。連通路３６は図１５のＡ線に対応する位置に形成されている。

特許第５２１３７２９号

しかし、図１５に示す縦推力と横推力の大きさの関係を示す等推力曲線において、例えば、ジョイスティックレバーを操作位置Ｐ２に操作した場合、左舷舵角δｐが右舷側に約２２°、右舷舵角δｓが左舷側に約１２°となり、この時の縦推力が約＋９０、横推力が約＋２０となる。一方、ジョイスティックレバーを操作位置Ｐ３に操作した場合、左舷舵角δｐが左舷側に約１２°、右舷舵角δｓが右舷側に約２５°となり、この時の縦推力が約＋９０、横推力が約＋２０となる。

したがって、舵角の組み合わせが異なる等推力曲線上の２点において、双方の縦推力が同じで、かつ双方の横推力が同となり、このような箇所が多数存在する。このことは、二枚舵を備えた船舶の操舵システムにおいて操船するうえで、好ましくない冗長部が存在することを意味する。また、着桟操船や離桟操船においては、縦推力と横推力の微妙な調整が要求される。

本発明は、二枚舵を備えた船舶をジョイスティックレバーで操船する際に、舵角の組み合わせが異なる操作位置において縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる冗長部のない二枚舵を有する船舶の操舵制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置は、船尾に配置した一基の推進プロペラと、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵と、各高揚力舵をそれぞれ駆動する一対のロータリーベーン舵取機と、二枚の高揚力舵の舵角の組み合わせにより左右舷側方向の横推力と前後進方向の縦推力を調整して船体運動方向と船体に与える推力を制御する操舵制御装置を備える船舶において、操舵制御装置は、各ロータリーベーン舵取機で操作する各高揚力舵の舵角を制御する操船部と、操船部に舵角を指示するジョイスティックレバーと、舵角制御有効範囲内にジョイスティックレバーの稼働範囲を制限するガイドプレートを有し、舵角制御有効範囲は、ジョイスティックレバーの異なる操作位置において縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる事象を生じない舵角の組み合わせの集合であることを特徴とする。

本発明の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置において、縦推力を縦軸に取り、横推力を横軸に取った推力特性を示すグラフにおいて、ジョイスティックレバーをガイドプレートの案内溝の開口縁に沿って操作するときに生じる推力特性をエンベロープ推力特性として示す場合に、エンベロープ推力特性に囲まれた推力有効領域内に、縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる異なる舵角の組み合わせが存在しないように、ガイドプレートの案内溝の形状を定めたことを特徴とする。

本発明の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置において、推進プロペラは固定ピッチプロペラからなり、操舵制御装置は、推進プロペラの推力が一定のもとで縦推力と横推力の調整により船体に作用する推力が前進推力領域から後進推力領域となると、ジョイスティックレバーの操作により推力特性の後進推力が増加するほどにプロペラ回転数を増すことを特徴とする。

本発明の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置において、推進プロペラは可変ピッチプロペラからなり、操舵制御装置は、推進プロペラの推力が一定のもとで縦推力と横推力の調整により船体に作用する推力が前進推力領域から後進推力領域となると、ジョイスティックレバーの操作により推力特性の後進推力が増加するほどにプロペラピッチ角を大きくすることを特徴とする。

以上、本発明によると、二枚舵を備えた船舶をジョイスティックレバーで操船する際に、異なる操作位置において縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる冗長部が存在せず、適格な操船を実現することができる。

本発明の実施の形態における二枚舵を有する船舶の操舵制御装置の系統図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御において、前進左旋回時の左右舷舵の角度位置を示す説明図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御において、（ａ）は第一の方法による制動（停止）時、（ｂ）は第二の方法による制動（停止）時の左右舷舵の角度位置を示す説明図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御において、（ａ）は前進左旋回時、（ｂ）は前進左回頭時、（ｃ）は後進時の左右舷舵の角度位置を示す説明図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御において、（ａ）は後進左旋回時、（ｂ）は後進左回頭時、（ｃ）はホバーリング（その場停止）時の左右舷舵の角度位置を示す説明図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置のジョイスティック装置の斜視図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置のジョイスティック装置の正面図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置のジョイスティック装置の概略図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置のジョイスティック装置におけるガイドプレートの案内溝とポテンショメータの位置関係を示す模式図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置のジョイスティック装置のガイドプレートを示す図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置のジョイスティック装置におけるガイドプレートの案内溝とポテンショメータの他の位置関係を示す模式図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置において、左舷舵角および右舷舵角の組み合わせに対応する縦推力および横推力の大きさの関係を示す等推力曲線を示し、ジョイスティックレバーの舵角制御有効範囲を示す図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置において、ジョイスティックレバー特定位置およびガイドプレートの案内溝に沿った領域における組み合わせ舵角に対するエンベロープ推力特性を示す図同、二枚舵を有する船舶の操舵制御装置において、推進プロペラ推力を増加させた場合の組み合わせ舵角に対するエンベロープ推力特性を示す図従来の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置における左舷舵角および右舷舵角の組み合わせに対応する縦推力および横推力の大きさの関係を示す等推力曲線を示す図従来の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置におけるガイドプレートを示す図

以下、本発明の実施の形態における二枚舵を有する船舶の操舵制御装置を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、推進プロペラ１００の後方に二枚の高揚力舵である右舷舵１５ａと左舷舵１８ａを有する船舶の操舵制御装置２２は、操舵命令系統２３と制御装置系統２４とを有している。本実施の形態において推進プロペラ１００は固定ピッチプロペラであるが、可変ピッチプロペラとすることも可能である。

高揚力舵は、プロペラの軸心方向に沿った断面形状が高揚力の断面輪郭の舵ブレードを有する舵である。高揚力の舵ブレードには種々の形状のものがあるが、本実施の形態の高揚力舵の舵ブレードは、水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部と、前縁部に連続して流線型に幅を増大させた後に最小幅部に向けて徐々に幅を減少させた中間部と、中間部に連続して所定幅の後方端に向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部からなる形状を有している。

操舵命令系統２３はオートパイロット装置２５とジョイスティック・パネル３と操舵輪８と非追従操舵レバー９とから構成されている。オートパイロット装置２５は針路設定装置１とジャイロコンパス２とからなる。また、ジョイスティック・パネル３はテールインボード設定装置４とジョイスティックレバー５と回頭ダイヤル２６と舵角設定装置６と緊急停止押釦７とを有している。

制御装置系統２４は自動演算装置１０とテールインボード対応操舵量調整器１１とジョイスティック・ユニット１２と緊急停止制御ユニット１４とを有し、緊急停止制御ユニット１４は舵角設定器１３を含んでいる。

また、二枚の高揚力舵の右舷舵１５ａと左舷舵１８ａとを個々に作動させる装置として、左舷舵取機１５と左舷舵取機油圧制御ユニット１６と左舷舵取機舵角制御サーボアンプ１７、および右舷舵取機１８と右舷舵取機油圧制御ユニット１９と右舷舵取機舵角制御サーボアンプ２０が備えられている。

尚、左舷および右舷舵取機油圧制御ユニット１６，１９はそれぞれ、左舷および右舷舵取機１５，１８に作動油圧を供給する油圧ポンプ（図示省略）と、作動油圧の供給方向を切換える方向切換弁（図示省略）とを備えている。

二枚の高揚力舵の右舷舵１５ａと左舷舵１８ａは、それぞれ内舷側３５°から外舷側１０５°まで、左舷舵取機１５と右舷舵取機１８により任意の舵角に転舵することができる。推進プロペラ１００から発生するプロペラ後流をこの二枚の舵の舵角の組み合わせによって任意の方向に転流させる。そして、縦推力と横推力の合成推力の大きさと向きを任意に変えることで船体に働く推力とその方向を自在に調整する。この結果、船体運動を自在にコントロールできる。

自動演算装置１０は、自動操舵のために針路設定装置１で設定された設定針路とジャイロコンパス２の信号とを比較して、設定針路からのずれを演算し、そのずれ信号を出力するものであり、そのずれ信号によって、左舷舵１５ａおよび右舷舵１８ａに対して自動的に当て舵を行って、設定針路に復帰させる。

自動演算装置１０は、そのずれを修正して設定針路に戻すために、左右舷舵１５ａ、１８ａにそれぞれ当て舵を命令する信号をテールインボード対応操舵量調整器１１に入力する。

テールインボード対応操舵量調整器１１は、入力された当て舵命令信号に基づき、左右舷舵１５ａ、１８ａの作動に対する調整を行い、そして、左舷舵取機１５を制御する左舷舵取機舵角制御サーボアンプ１７、および、右舷舵取機１８を制御する右舷舵取機舵角制御サーボアンプ２０に対して、上記調整されたそれぞれの転舵信号を送り、当て舵を行なう。

舵角設定器１３を含む緊急停止制御ユニット１４は、船がいかなる操船状態にあろうとも、その操船状態をキャンセルして、船を停止させるものである。緊急時にジョイスティック・パネル３にある緊急停止押釦７を押すことにより、左舷舵１５ａを取舵方向（上から見て時計回りの方向）に、右舷舵１８ａを面舵方向（上から見て反時計回りの方向）に、それぞれハードオーバー（舵いっぱい）まで転舵して、あるいは、左舷舵１５ａを面舵方向に、右舷舵１８ａを取舵方向に、それぞれハードオーバー（舵いっぱい）まで転舵して、船に制動力を与えて停止させる。船に与え得る制動力の大きさは船の状態によって変化するので、最大の制動力を得る舵１５ａ、１８ａの転舵角度を舵角設定器１３によって設定する。

操舵輪８による操舵は、自動操舵あるいはジョイスティックレバー５による操舵によらずに、手動にて操舵するものであり、左右舷舵取機舵角制御サーボアンプ１７、２０に対して、同時に同じ操舵命令信号を与え、左右舷舵１５ａ、１８ａを同時に同じ方向の舵角に作動させる。

ジョイスティック・ユニット１２は、二枚の高揚力舵１５ａ、１８ａのそれぞれの舵角を操作して、舵角の組合せによって種々の船の操縦パターンを発揮するものであり、予め設定されているそれぞれの舵１５ａ、１８ａの舵角に達するように、左右舷舵取機１５、１８に対してそれぞれ転舵信号を発信する。

これは、ジョイスティック・パネル３にある一つのジョイスティックレバー５の操作によって行われる。ジョイスティック・パネル３に設けた回頭ダイヤル２６により制御することも可能である。

ジョイスティック・ユニット１２は、左舷舵１５ａの左舷舵取機舵角制御サーボアンプ１７および右舷舵１８ａの右舷舵取機舵角制御サーボアンプ２０に対して、左舷舵１５ａおよび右舷舵１８ａがそれぞれ指示した舵角位置にくるように制御信号を発信する。

左舷舵１５ａおよび右舷舵１８ａの舵角の組合せにより、船に種々の多様な操縦パターンを与えることができる。

例えば左旋回に対しては、図２に示すように、左舷舵１５ａを取舵方向に６５°、右舷舵１８ａを取舵方向に３５°取った舵角の組合せとし、また、右旋回に対しては、左舷舵１５ａを面舵方向に３５°、右舷舵１８ａを面舵方向に６５°取った舵角の組合せとする。これにより、左舷舵１５ａおよび右舷舵１８ａは、相互の干渉がなく、全体として最大の舵力を発生することができる。

また、図３（ａ）に示すように、左舷舵１５ａを取舵方向に６５°～７５°、右舷舵１８ａを面舵方向に６５°～７５°取った舵角の組合せとするか、あるいは、図３（ｂ）に示すように、左舷舵１５ａを面舵方向に３５°、右舷舵１８ａを取舵方向に３５°取った舵角の組合せとする。いずれの場合も、左右舷舵１５ａ、１８ａに作用する水流により発生する抗力によって、危急時に、船を短時間、かつ、短距離で停止させることができる。

また、図４（ａ）に示すように、左旋回に対しては、左舷舵１５ａを取舵方向に３５°、右舷舵１８ａを取舵方向に３５°取った舵角の組合せとし、また、右旋回に対しては、左舷舵１５ａを面舵方向に３５°、右舷舵１８ａを面舵方向に３５°取った舵角の組合せとする。これにより、左舷舵１５ａおよび右舷舵１８ａは、相互の干渉がなく、全体として最大の舵力を発生することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、左回頭に対しては、左舷舵１５ａを取舵方向に７０°、右舷舵１８ａを取舵方向に３５°取った舵角の組合せとし、また、右回頭に対しては、左舷舵１５ａを面舵方向に３５°、右舷舵１８ａを面舵方向に７０°取った舵角の組合せとする。

また、図４（ｃ）に示すように、後進に対しては、左舷舵１５ａを取舵方向に１０５°、右舷舵１８ａを面舵方向に１０５°取った舵角の組合せとする。これにより、水流により左右舷舵１５ａ、１８ａに発生する揚抗力のうち、揚力は左右で釣り合い、総抗力が推進プロペラの推力を上回ることになって、船は後進する。

また、図５（ａ）に示すように、後進左旋回に対しては、左舷舵１５ａを取舵方向に７５°、右舷舵１８ａを面舵方向に１０５°取った舵角の組合せとする。

また、図５（ｂ）に示すように、後進左回頭に対しては、左舷舵１５ａを取舵方向に６５°、右舷舵１８ａを面舵方向に１０５°取った舵角の組合せとする。

また、図５（ｃ）に示すように、ホバーリング（その場停止）は、左舷舵１５ａを取舵方向に７５°、右舷舵１８ａを面舵方向に７５°取った舵角の組合せとする。

次に、図６から図１０に示すように、ジョイスティック・パネル３にはジョイスティックレバー５とディスプレイ装置２１（表示装置）とが設けられており、ジョイスティックレバー５とディスプレイ装置２１とでジョイスティック・ユニット１２が構成される。

ジョイスティックレバー５はＸ－Ｙ方向へ操作可能に構成され、ジョイスティックレバー５の操作範囲内のすべての操作位置のＸ－Ｙ座標に対応して左右舷舵１５ａ、１８ａの舵角が設定されている。

図８、９に示すように、ジョイスティックレバー５は、途中に球体５１を有し、筐体５２が球体５１を回転自在に保持しており、球体５１に摺接するシュー５３が球体５１に適度な摩擦力を与える。ジョイスティックレバー５は、下端が筐体５２に装着したガイドプレート５４の案内溝５５に係合し、途中が馬蹄形状金具５６、５７に係合している。馬蹄形状金具５６、５７は、それぞれがジョイスティックレバー５を滑動可能に挟む二つ割の構造を有し、球体５１を中心としてジョイスティックレバー５が何れの向きにも傾動可能である。

馬蹄形状金具５６、５７はそれぞれ回転支軸５８で回転自在に保持されており、一方の馬蹄形状金具５６の回転支軸５８には、ジョイスティックレバー５のＹ軸方向への傾動角度を検出するセンサーとしてＹ軸ポテンショメータ５９が接続し、他方の馬蹄形状金具５７の回転支軸５８には、ジョイスティックレバー５のＸ軸方向への傾動角度を検出するセンサーとしてＸ軸ポテンショメータ６０が接続している。

ジョイスティックレバー５がＹ軸方向に傾動するときに、馬蹄形状金具５６が共に傾動し、Ｙ軸ポテンショメータ５９がジョイスティックレバー５のＹ軸方向への傾動量を計測する。ジョイスティックレバー５がＸ軸方向に傾動するときに、馬蹄形状金具５７が共に傾動し、Ｘ軸ポテンショメータ６０がジョイスティックレバー５のＸ軸方向への傾動量を計測する。計測したＹ軸方向への傾動量とＸ軸方向への傾動量からジョイスティックレバー５の操作位置のＸ－Ｙ座標を検知する。

二枚の高揚力舵１５ａ、１８ａの舵角を組合せて有効な推力を得ることができる舵角の組み合わせの範囲は限られており、推力特性上において無効な舵角の組み合わせや、不連続な推力特性となる舵角の組み合わせが存在する。また、前述したように、二枚の高揚力舵１５ａ、１８ａの舵角を組み合わせて得られる推力特性上には、舵角の組み合わせが異なる場合にあって、縦推力が同じで、かつ横推力が同じなる点が存在する。このような範囲の舵角の組み合わせにおいては、船の動きが不安定となり、制御が冗長となる。

このため、ガイドプレート５４を設けている。図１０に示すように、ガイドプレート５４は、ジョイスティックレバー５の下端を案内溝５５で案内し、ジョイスティックレバー５は、ガイドプレート５４の案内溝５５の内部においては自由に動かすことができるもので、ジョイスティックレバー５の稼働を舵角制御有効範囲内に制限するものである。舵角制御有効範囲は、ジョイスティックレバー５の異なる操作位置において縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる事象を生じない舵角の組み合わせの集合である。

図９に示すように、ガイドプレート５４のＹ軸方向に対してＹ軸ポテンショメータ５９を４５°傾斜配置し、ガイドプレート５４のＸ軸方向に対してＸ軸ポテンショメータ６０を４５°傾斜配置しているが、図１１に示すように、ガイドプレート５４のＹ軸方向に対してＹ軸ポテンショメータ５９を平行に配置し、ガイドプレート５４のＸ軸方向に対してＸ軸ポテンショメータ６０を平行に配置してもよい。これは数学的な座標変換によって等価になることは明らかである。

このＹ軸ポテンショメータ５９およびＸ軸ポテンショメータ６０の出力が、例えば０Ｖの場合に舵角０°とし、１０Ｖの場合に舵角１０５°となるように、Ｙ軸ポテンショメータ５９およびＸ軸ポテンショメータ６０の出力を舵角に対応させる。

なお、図１２においてＣ領域、Ｄ領域は、舵角が１０５°以上になるので、リミッターを設けてＹ軸ポテンショメータ５９およびＸ軸ポテンショメータ６０の出力を制限する。

図１３に示すように、縦推力をＹ軸方向の縦軸に取り、横推力をＸ軸方向の横軸に取った推力特性を示すグラフにおいて、ジョイスティックレバー５をガイドプレート５４の案内溝５５の開口縁に沿って操作するときに生じる推力特性をエンベロープ推力特性として示す。

図１３においてＸ軸上で縦推力は０となり、Ｘ軸を境として前進推力領域と後進推力領域となる。ここでは、ジョイスティックレバー５の下端がガイドプレート５４の案内溝５５に規制されることでジョイスティックレバー５の稼働が制限され、エンベロープ推力特性に囲まれた推力有効領域内に、縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる異なる舵角の組み合わせが存在しない。ガイドプレート５４の案内溝５５はジョイスティックレバー５の異なる操作位置において縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる事象を生じない舵角の組み合わせの集合を実現する形状をなす。

具体的には、案内溝５５は、図１０に示すように、Ｙ軸方向の幅が狭く、Ｘ軸方向に直線状に長く伸びるＡ領域５５ａと、Ａ領域５５ａよりＸ軸方向の幅が狭く、さらにＸ軸方向の幅が徐々に狭まるように括れた逆台形状のＢ領域５５ｂと、Ｂ領域５５ｂよりＸ軸方向の幅が広い矩形状のＣ領域５５ｃからなる。

Ｂ領域５５ｂは、無効な、あるいは不連続な推力特性の範囲にジョイスティックレバー５が操作させることを防止するものであり、推力特性上の無効なあるいは不連続な点を排除するためには、Ｂ領域５５ｂの幅は狭いほうがよい。しかし、本実施の形態では、ジョイスティックレバー５の円滑な動きを確保するために、ジョイスティックレバー５の直径よりも多少広めにＢ領域５５ｂの幅を設定し、図１０に示すように、Ｘ軸方向の幅が徐々に狭まるように括れた逆台形状にＢ領域５５ｂを形成している。

図１２は、左舷舵１５ａおよび右舷舵１８ａにおいて、左舷および右舷舵角δｐ、δｓの種々の組み合わせに対応する縦推力および横推力の大きさの関係を示す等推力曲線であり、先の背景技術で述べたものと同様である。

ここで、白抜きの領域Ｗが、推力有効領域を示しており、概ねにおいて、領域Ｗ１がガイドプレート５４の案内溝５５のＡ領域５５ａに対応し、領域Ｗ２がＢ領域５５ｂに対応し、領域Ｗ３がＣ領域に対応する。

領域Ｗ１は前進方向の縦推力が概ね１００から５０の領域で、横推力が＋５５から－５５であり、右舷舵角δｓがＰ３５°からＳ７５°の範囲で、左舷舵角δｐがＳ３５°からＰ７５°の範囲にあり、船体が前進また左右舷側へ旋回する。

領域Ｗ２は前進方向の縦推力が概ね８５から４０の領域で、横推力が＋５０から－５０であり、右舷舵角δｓがＰ１０°からＳ６０°の範囲で、左舷舵角δｐがＳ１０°からＰ６０°の範囲にあり、船体が前進および左右舷側へ回頭する。

領域Ｗ３は前進方向および後進方向の縦推力が概ね＋４０から－２５の領域で、横推力が＋５０から－５０であり、右舷舵角δｓがＳ４０°からＳ１０５°の範囲で、左舷舵角δｐがＰ４０°からＰ１０５°の範囲にあり、船体が前進の左右舷側へ回頭し、あるいは後進の左右舷側へ回頭し、あるいは後進し、あるいはホバーリングの状態となる。

図１３に示すように、左舷舵１５ａと右舷舵１８ａの舵角の組み合わせに対応する縦推力と横推力によって船体に作用する推力は、前進推力領域において大きく、後進推力領域において小さくなる。

したがって、推進プロペラ１００の推力が一定である場合、船の後方からの潮流や風が強い場合には、後進や後進しながらの船尾の左右旋回操船が行い難くなることがある。このため、着桟操船および離桟操船において船の運動制御を円滑に行うためには、後進推力領域における推力を増加させることが有用である。

このため、操舵制御装置２２は、ジョイスティックレバー５の操作により推力特性の後進推力が増加するほどに、主機のガバナーを制御して主機回転数を増加させ、固定ピッチプロペラの推進プロペラ１００のプロペラ回転数を増す。あるいは、推進プロペラ１００が可変ピッチプロペラである場合にはプロペラピッチ制御装置を制御してプロペラピッチ角を大きくする。例えば、Ｙ軸ポテンショメータ５９およびＸ軸ポテンショメータ６０の出力電圧の大きさ、つまり舵角の大きさに合わせて主機のガバナーを調整して回転数を増加させ、あるいはプロペラピッチ角を大きくする。

このように、推進プロペラ１００のプロペラ回転数を増し、あるいは、推進プロペラ１００のプロペラピッチ角を大きくすることで、推進プロペラ１００の推力を大きくすれば、操船をより容易に行える。また、後方からの潮流や風が強くない場合でも、後進側の推力特性が前進側の推力特性に近づくことで、操船をより容易に行える。

図１４は、プロペラ回転数の増加、またはプロペラピッチ角の増加によって推進プロペラ推力を上げた場合のエンベロープ推力特性を示すものである。破線αで示すものは、推進プロペラ推力の増加を後進推力領域から始めた場合を示しており、破線βで示すものは、推進プロペラ推力の増加を後進推力領域の少し手前の前進推力領域から始めた場合を示している。このように、後進推力領域における推力を増加させることは、着桟操船および離桟操船において船の運動制御を円滑に行うために有用である。

５ジョイスティックレバー
１２ジョイスティック・ユニット
１５ａ、１８ａ高揚力舵
２２操舵制御装置
５４ガイドプレート
５５案内溝

Claims

船尾に配置した一基の推進プロペラと、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵と、各高揚力舵をそれぞれ駆動する一対のロータリーベーン舵取機と、二枚の高揚力舵の舵角の組み合わせにより左右舷側方向の横推力と前後進方向の縦推力を調整して船体運動方向と船体に与える推力を制御する操舵制御装置を備える船舶において、
操舵制御装置は、各ロータリーベーン舵取機で操作する各高揚力舵の舵角を制御する操船部と、操船部に舵角を指示するジョイスティックレバーと、舵角制御有効範囲内にジョイスティックレバーの稼働範囲を制限するガイドプレートを有し、
舵角制御有効範囲は、ジョイスティックレバーの異なる操作位置において縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる事象を生じない舵角の組み合わせの集合であることを特徴とする二枚舵を有する船舶の操舵制御装置。
縦推力を縦軸に取り、横推力を横軸に取った推力特性を示すグラフにおいて、ジョイスティックレバーをガイドプレートの案内溝の開口縁に沿って操作するときに生じる推力特性をエンベロープ推力特性として示す場合に、エンベロープ推力特性に囲まれた推力有効領域内に、縦推力が同じで、かつ横推力が同じとなる異なる舵角の組み合わせが存在しないように、ガイドプレートの案内溝の形状を定めたことを特徴とする請求項１に記載の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置。
推進プロペラは固定ピッチプロペラからなり、
操舵制御装置は、推進プロペラの推力が一定のもとで縦推力と横推力の調整により船体に作用する推力が前進推力領域から後進推力領域となると、ジョイスティックレバーの操作により推力特性の後進推力が増加するほどにプロペラ回転数を増すことを特徴とする請求項１または２に記載の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置。
推進プロペラは可変ピッチプロペラからなり、
操舵制御装置は、推進プロペラの推力が一定のもとで縦推力と横推力の調整により船体に作用する推力が前進推力領域から後進推力領域となると、ジョイスティックレバーの操作により推力特性の後進推力が増加するほどにプロペラピッチ角を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の二枚舵を有する船舶の操舵制御装置。