JPS5816997A - 船舶の自動位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、首振り式吊下げ３１ｉ、　’ｉ’＋Ｊ’変翼
ゾ「１ペラを推力発生装置とし、この推力光１１−装置
を船１′１−側および船尾側のいずわ、か一方に２台、
他方に１台装備する大型船舶に用いて好適な自動位１１
′直制御装置に関する。 従来より、首振り弐ｒｉｆ変翼ゾ１−１ベラ（１′）、
下、「首振り式プロペラ」という１．）にＱＬ、プＩ−
ｔペラ中心軸が３６０度向きを変えることができるよう
に旋回角サーボ（幾構が装置１１１°１され−Ｃ：Ｉ’
、−リ、徒だプロペラ発生推力の大きさを変身−るだめ
にプロペラ翼角を制御する翼角サーボ機Ｊ’ｉ７ｉが装
備されている。 しだがってプロペラ旋回角とプ１１ベラリ＜４角との適
当な組合わせにより操縦者ＶＪン望する推力ベクトルを
発生させることができる。１：うになっている。 ところで、第１図に示す」こうに、？ｉ１１上作業を目
的とする大型船舶１には、風や潮流などの外乱に対（７
て作業中の定位置保持を行なうだめに、複数台（この例
では４台）の首振り式吊下げ形プロペラ２１〜２４が装
備されている。 プロペラの１台当りの発生推力容量には限度があるだめ
、外乱から受ける抵抗力が大きい大型船舶では、多数の
プロペラが装備される。例えば第１，２図に示すように
船舶１の船首側の船体中心線上には、第１および第２の
首振り式プロペラ２］、２２が船尾側の船体中心線上に
は第３お」：び第４の首振り式プロペラ２３゜２４が装
備されている。なお第２図中の符号Ｇは船体重心を示し
ている。 例えば第３図に示すように、船体右前方より外乱（以下
図中では外乱を符号Ｓで示す。）を受けだ場合、抵抗カ
ベクトルＦとモーメンｌ−Ｍが船体に作用し、等測的に
船体重心Ｇより前方の点Ｏに大きさと方向がＦに等しい
力ＦＴが作用する。この抵抗力ベクトルＦＴに対抗して
船位および船首方位を安定に保持するためには、最少限
第４図に示す推力ヘクｌ’　Ａ＝　Ｔ＋　、　Ｔ２．　
Ｔ、、ノ場合わせが必要と考えられる。 第４図に示すように、船舶１の船１”ｌ’側に第１お」
：ひ第２の首振り式プ「ｌベラ２１，２２、船尾側に第
：３の醒振り式プロペラ２：３が船体中心線上に装備さ
れているとした場合、ト、１目゛）：３台の首゛振り式
プロペラ２１〜２；（の操縦又ｊ１°１１”４ニブ「ノ
ック図で示すと、第５図のように、／ｉ：　Ｚ＋　、、
このように、第５図なま；３台のｌ”ｌ’臥りＩ（ゾ１
ｊベラ２１，２２．２３を装置１ｉｉｉ　Ｌ　７’；−
船舶１の１・■網装置を示すが、符号１００〜＋　ｏ　
：（１，ｌ第１の首°振り式プ「ｌベラ２１の操縦系を
Ｉ’ｆ’ｉ成−，１−るル冒１“′１°を小１、テオリ
、ｑ＜ｒ号１０４〜＋　０７＆ｉｌ第２］１ゝ貢にり式
プロペラ２２の操縦系イｒ：　Ｉ’ｉｌｉ成するシソ、
１１°’］胃ｒ’　／ｌ’＜　１／ていて、符号１０８
〜１１目１第；）の］ゝ′１１辰１）式プロペラ２：３
の操縦系を１１１’ｉ成１ｊ−る装置イトｚ＋’：　ｌ
ノＣいる。 今、操縦者が第１の翼ｆ６・・／Ｉ・ｙ＋、ｌ　ｉｌ　
ｉｌ　イ＋利ヤ・作すると、第１の翼角−リーーボ（幾
１（す１１０１がｆ〕＋動して、プロペラの翼角が所定
の植に（！＋’、　７’／、　）１、ゾロペラ推力の大
きさが制御される。 次に、操縦者が第１の旋回角・・ンドル１０２を操作す
ると、第１の旋回角サーボ機構１０３が作動してプロペ
ラの旋回角が所定の向きに保たれ、プロペラの推力ヘク
トルの向きが制御される。 このようにして第４図に示すように、操縦者が希望する
推力ヘクトルＴ１を第１の首振り式プロペラ２１に発生
さ七−ることができる〇同様に、操縦装置１０４〜１０
７は第２の首振り式プロペラ２２に希望する推力ベクト
ルＴ２を発生させ、操縦装置１０８〜】１１は第３の首
振り式プロペラ２３に希望する推力ベクトルＴ３を発生
させることができる。 このように操縦者は推力ベクトルＴ、、　Ｔ、、　Ｔ、
の組合わせによって、潮流や風などの外乱に対抗して船
舶１の定位置保持を図ることができるのである。 次に、上述のごとく、３台の首振り式プロペラ２１〜２
３を装備した船舶１の定位置保持のだめの操作について
述−＼る。 第：３図に示す」：うに、船体右前方、１、り一：す１
流外乱Ｓを受け／こ場合、Ｉ：ｖｌ　Ｍｒ、方向す・１
．が小さい角度でも、船体重心Ｇに流体の粘１／１に土
ろ摩ｌａ　Ｊｌ（１’＋’１．Ｆアが作用する以外に、
船体形状がｉ、’？ｌに似でいることから推察できるよ
うに友きな陽Ｊ）　Ｆｌ−か船体に直角方向に作用する
。 なお船体の揚力係数は小さいが、船の鳴合ｔ；巳“・：
つ面積が太きいだめ、発生する揚力１・”ｔｌ：１．大
きくなり、これにより合成さり、、　／ｌ−１ｌ（４１
＋’ｌ’、カヘクＩ・ルドと船体中心線とのなす角αＱ
−１、）（きなイ、のとなる。 さらに斜めより潮力１．を受ける船１・１にｔｌ、第：
３図に示すように、不安定４−−メントＭが１′１川す
る。なおこのモーツノｌ−Ｍ　Ｉ：Ｉ船体がパンｋＪる
潮流の流入角を寸す１ず太きく・ｊ゛る）Ｊ向に船体／
（６１１１転させるように働くの−（゛不安定１−メ／
１・と吋ばれている。 １〜たがってＪ、！（抗力■・”と不安定」−一］／Ｉ
・Ｍとを船体に作用させるととｒｌ、船体中心Ｇ］、り
前方の点Ｏに大きさと方向とがＦにＡ１′ｊ；　ｌい力
１・１が作用するのと等価になる。 との抵抗力Ｆ７に対抗して船位おまひ船首方位を制御的
に安定に保持するためには、第４図に示す推カヘクトル
Ｔ、、　Ｔ、、　Ｔ、の絹合わぜが考えられる。 次に、第４図の推カベクトルの組合わせが船体の安定な
位置制御を可能とすることを理解するだめに、曳航船の
運動を引用する。 第６図（ａ）に示すように、船２が動力のない船３の船
首部にロープ４をつけて曳航するとき、一旦曳かれる方
の船３の向きが例えば右に変わると、船３は左側より流
れを受けるため、右向き揚力へおよび右向きの不安定モ
ーメントＭ１が発生し船３はロープ張力の作るモーメン
トＭ２および内向きの力と鉤合うまで右方向（矢印Ａ方
向）に振れ出てくる。 さらに、第６図（１〕）に示すように、ロープ４の張力
によるモーメントＭ、が不安定モーメントＭ。 より優って船３が左に向きを変えると、今度は左向き揚
力ＦＮおよび左向きモーメントＭ１が船３に作用して、
船３にＩ’、　２１ノＪ向（矢印ｌｔ力方向に振り出し
ていく。 このように曳航さｊ＋る船：３←１イ・安定モーメント
および１易力のためノミー右の振り出しを絵゛：すＪ４
すことになる。 したかって、安定に船：うを曳航−する／こめには、第
７図（ａ）に示すように、１ノ・−ソ・１の着力点１）
が船３の受ける抵抗カド、のｒ’ｌｌ１点（）まり前ノ
Ｊ゛に斥けれはならないことが１１月らかにさ、１１．
ている３゜さらに、第７図（＋１）　、　（（・）に示
１−．１：　’＞に、船底から突出しだ２枚のフィン５
を増刊けることに１こり、船尾部に後向きの１１（＋＋
’ｌ’、）月、＋、、Ｃ第７図（ａ）参照〕を発生さぜ
ると、曳航さ７する船：ｔの）ｉ　イ＋’を安定性が増
すことが明らかにさ；Ｉ　１．−（いる１゜これにより
、第８図に／Ｊ＜すことく、船０が潮流外乱Ｓを右前力
」、す受け／ζ鳴台に、船（ｊ？〔所定の位置に保持す
る／Ｃめにｌ−１１、船（ｉとブイ７とを結ぶロープ８
に、適当４゛張力Ｔ１ｎ　？ｊ−かけるとともに、船６
とブイ９とを結ふｒｌ−−７１０に適当な張力Ｔ２０を
かけることにより、？ｉＵＩ　／７ｉｒ、によって船０
に与えられる抵抗力ＦＴを杓消して、船６の力学的平衡
を達成できるのである。 しだがって、第９図に示すように、第４図に示ず推カベ
クトルＴ、、　Ｔ、の合力ベクトルＴ１□の作用点Ｐが
抵抗カベクトルＦＴの作用点Ｏより前方にあることと、
推力−・りトルＴ３が後進推力を発生さぜることとによ
り、船舶１の方位安定性が保証される。 ところで、第４図に示１船首側の推カベクトルＴ、、　
Ｔ２は、潮流による抵抗力ＦＴに対抗するには効果的で
あるだめ大きな推力となる。しだがって推カベクトルＴ
＋、Ｔ２の船体中心線方向の推力成分の和は船体中心線
方向の小さな抵抗成分ＦＸに対しての一過大となるが、
推カベクトルＴ、。 Ｔ２の船体中心線に対する直角成分の和は揚力ＦＹには
十分対抗できない。′−１：た推カベクトルＴ１゜Ｔ２
による旋回モーメントの和は船体重心Ｇから推カベクト
ルＴ、、Ｔ、−＝１での大きな腕のため不安定モーメン
トＭにより過大になる。 そのため船尾側の推カベクトルＴ、は、第４図に示すよ
うに、推カベクＩ・ルＴ、　、　ｉ’２に３１．ろ過大
な旋回モーメツトイｃ　Ｊｌ／ｌ’ｉすことと、揚力Ｆ
、に対して不足する横力向の１１１力成分を発生するこ
とと、船体中心線方向の小さな１．Ｋ　：ｂ’ｌ、力成
分Ｆｘと均衡するように推カベクＩ・ル’ｒ’、　、　
Ｔ、の船体中心線方向の過大な成分を４′」梢すことと
を同時に果せる推カベクトルを発生する１゜ 第４図に示すＩ旨振り式プｌ−１ベラの１１１カー＼り
トルＴ、　、　Ｔ２．　Ｔ３の絹合わししでｔｌ：、　
、Ｉｆｌカー・りＩ・ルＴ１゜Ｔ２と推カベクトルＴ、
との船体中ル線方向成分が相殺される不利の−あるが、
と４１台・避ける／こめに第４図に破線で示す方向に１
１１．カー＼りトル１゛、を発生させると、抵抗力Ｆ７
の作用点０より後にｆ’Ｊ　−プの着力点が作用したこ
とと等価になり、船１の方位が不安定になる。 ′！ｌ：だ船尾部の首振り式ブ「１ベラ２：うが後訪推
力Ｔ３を発生することは、前述のように船１の方位安定
性を増すことに寄りしている５、したがって、２台のｉ
ゝ′１−振り式ゾ「１ベラ２１゜２２を船首側に、１台
の首振り式プロペラ２３を船尾側に配置することに」：
す、船１の外乱抵抗特性に適し／こ第・１図に示す」＝
つな推カベクトルの糺合わぜＴ、　、　’ｌ”、　、　
Ｔ４を実現し７て、船舶１の安定な定位置保持を行なう
ことができる。 上述の点に鑑み操縦者（（１１、第・１図に示ず推力ベ
クトルの組合わぜとなるように、３つの翼角ハンドル１
００．＋（１／Ｉ、］　０８と、３つの旋回角ハンドル
１０２，１（１６，］　１０を操作して目標となる地点
に、１」、つ、所定の船首力位を維持するように操船し
ていた。 なお第１０図は左Ａ？＋方からの外乱Ｓに対して、操縦
者が船舶１の定位置保持のために実現する推力ヘクトル
Ｔ、　、　Ｔ、　、　Ｔ、の絹合わせを示している。 このように各種海」一作業を行なう船舶では、作業内容
から潮流や風なとの外乱に対して、船舶の位置および方
位を保ち続けることが要求される。 しかしながら、船舶の船首側に２台の首振り式プロペラ
および船尾側に１台の首振り式プロペラを装備した船舶
でに１２、操縦者が船舶の位置お」＝び方位のずれをメ
ーターを１□１．なから６つの操作相すなわち３つの翼
角ハフ１ルと：３つの旋回角・・ンドルとをそれそ才１
．　ＩＶ；　ｆｉｌ、て定イ１ン置をイ呆持さぜること
は、大変困ガ１で操、ＦｉＩＹ者の労力負］ｌは大きく
、寸だ作業能率も悪く、ＨＱ紳者を必要とするなとの問
題点かある、。 本発明は、このよう々間：ｌ！！１点ヶ厘１′／ｋ、シ
ロ［：つとするもので、船舶を安定に曳航−、ｊ７．・
）乙１Ｖ〕には、ロープの着力点ｄ船体の受け；ｌ）、
１ｌＬ４１’＋’１．ノＪ′＼りＩ・ルの作用点より前
方にんげＪ＋、＆Ｊなｒ、ｊ（いことと、船尾部に後向
きの抵１１″１４力午発牛１ｊＸ　４ｊ−るととにより
曳航される船の力位安定１）１が増すこととに着目して
、船首１則およびｆｌＩｒ冒ｔ１１１１１のい−ず〕ｔ
ｌか一方に２台、他方に１台のＩＹ削辰り式ノ゛

【１−
１−ノイ【・ぞ、１１−それ装備した船舶において、−
１−記−力の側の２台の首振り式プロペラには前進１イ
（−力を発／［１〜ｌ桧他方の側の醒振り式プ「１ベラ
にＱ−１、後ａｌ−Ｉｆｆ力ろ一発生させろために、操
縦者が一８望する設定器？「二人力する位置設定器や方
位設定器、位置検出１’ｒｊ、／＼、イロコンパス、船
位偏差変換器、ＰＩＤ制御器、加算器、減算器、祠号変
換器、旋回角検出器等を装備して、これらを巧みに組合
わせることによって操縦者は翼角・・ントルや旋回角・
・ンドルを操作することなく、風や潮流などの外乱力に
対して自動的に３台の首振り式プロペラの推カベクトル
を調整して船舶が操縦者の希望する位置と方位を保つこ
とができるように１〜だ船舶の自動位置制御装置を提供
することを目的とする。 このだめ、本発明の船舶の自動位置制御装置は、船首側
および船尾側のいずれか一方に第１および第２の首振り
式プロペラをそなえるとどもに、その他方に第３の首振
り式プロペラをそなえた船舶において、あらかじめ決め
られた空間固定の座標系での船舶の位置座標を検出する
位置検出器と、上記座標系に設定する位置の位置座標信
号を出力する位置設定器と、船舶の方位を検出する方位
検出器と、船舶の方位設定信号を出力する方位設定器と
が設けられるとともに、」二記位置設定器の出力と上記
位置検出器の出力とが入力される第１の””　”ニア　
’Ａ：＞と、上記位置設定器の出力と上記位置検出器の
出力とが入力される第２の減算器＋！：　、ｌ−、！：
ｌすｊ　（＋＞設定器の出力と」二記方位検出器の出力
とか入力′、＼Ｊする第３の減算器と、」−記の第１．
１’、・土ひ第２の誠３′）器の出力と」二記方位設定
器の１中１万３１、か入力さノビＣ設定方位方向の位置
偏差イ１．’　ｊ）’　）一般’ｒｉ：：　ＪＪ　イ）
’７に直角方向の位■６偏差信すとを川ＪＪ−Ｊる位置
偏差変換器と、同位置偏差変換器の第１のイＸシ１１°
′ｌ′ｌｌ１１１ノ゛１、′・イ１１じ１１１力が入力
される第１〜第；１のＩ）　Ｉ　＋）制イ１１１１イ：
ゆと、上記位置偏差変換器の第２の位置イ１１１１差（
）ｊｂ出力が入力される第７１〜第９のＩ）　Ｔ　ｒＢ
１１序ＩＩ　Ｘｉ：と、少々くとも」−配糖３の減３つ
器の出力が人力される第１０〜第１３ノＰ　］　Ｄ　ｊ
ｌ’ｌ　（ｌ（ｌ　’ｔ！’ｒｒ　ｔ’、−１ｉｌ”−
記９’ｒ　４　（７）ＰＩＤ制御器の出力と上記第１０
のＰＩＤ制御器の出力とが入力される第１の加３つ器と
、上記の第１および第２の−１ゝ′１振り式プ１１ベラ
のうち船ｉ／１１１１に近い−」二間第１の１ゝ′１振
り式グ目ベラの旋回角を検出し７て同旋回角が右向きの
１易合を正とし、同旋回角が左向きの」賜金を負として
出力しりる第１の旋回角検出器と、同第１の旋回角検出
器の出力と」−同第１の加算器の出力とがそれぞれ入力
されて」−同第１の旋回角検出器の出力信号が負の場合
には上記第１の加算器の出力信号の符号を変換して出力
し上記第１の旋回角検出器の出力信号が正の場合は」−
同第１の加算器の出力信号の符号を変換せずそのまま出
力する第１の符号変換器と、」二間第１のＰＩＤ制御器
の出力と上記第１の符号変換器の出力とが入力される第
２の加算器と、同第２の加算器の出力が入力される第１
の翼角サーボ機構と、上記第５のＰＩＤ制御器の出力と
一上記第１１のＰＩＤ制御器の出力とが入力される第３
の加算器と、同第３の加算器の出力が人力される第１の
旋回角サーボ機構と、上記第１の首振り式プロペラより
船体中央部寄りに位置する上記第２の首振り式ゾロベラ
の旋回角を検出して同旋回角が右向きの場合を正とし同
旋回角が左向きの場合を負として出力しうる第２の旋回
角検出器と、同第２の旋回角検出器の出力ど上記第６の
ＰＩＤ制御器の出力とがそれぞれ入力されて一］二記第
２の旋回角（〈冒１１１／ｌ：ｉの出力信号が負の場合
には上記第（’＋　〕Ｐ　ｌ　ｌ）　ｆｌｔｌｌｎｌｉ
ｌ器の出力信号の符号を変換ｊ〜て出ノ月−１，’、　
、！ｌ−：第２の旋回角検出器の出力信−弓が市の場合
に＆：１ｌ−ｉｉ己第６のＰＩＤ制御器の出カイ１）シ
ー３ｉｌ／）　ｑｉｌ：　’、バｒ：変１１７＋　４１
−すその１ま出力する第２ので１シじ変Ｊ鉋８：Ｙ　＋
’：、ｌ−、１ｊＬ：第２のＰＩＤ制御器の出力Ｊ二り
同第２＋／＋９？ｌじ変換器の出力とが人力さＪ′する
第１１の力１己′日：、；　、ｌ−１同第１１の加算器
の出力が入力される第２のｊｊ（’ｉ角−リーボ機構と
、上言己第７σ月’　Ｔ　Ｉ）？１ｉｌｌσ１１１ン：
（の出力が入力される第２の旋回角１ノーホ槻１ｉ１＋
と、ｌ’、ｉｉＬ第８のＰＩＤ制御器の出力と一１記第
１２のｌ）　Ｔ　Ｉ）制御器の出力とが入力される第１
５のツノ１１尤ツ器と、上記第３の首振り式プ１−Ｉベ
ラの旋回ｆｒ］４＋：　ＩＯＥ出して同旋回角が右向き
の」場合を市とし同旋回角が左向きの場合を負として出
力しうる第：３の旋回角検出器と、同第；３の旋回角検
出８：・ンの出力と！−記第５の加勢器の出力とがそＪ
ｌぞわ入））　、Ｎ；ｉ＋て上記第３の旋回角検出器の
用カイ、′１弓゛が１′１の」場合には上記第５の加勢
−器の出力化シシのＴ６シ；　７．、変換して出力し一
］−記第３の旋回角検出器の出力信−号が正の場合には
上記第５の加算器の出力信号の符号を変換せずその１′
ｌ＋出力する第３の符号変換器と、」−同第３のＰＩＤ
制御器の出力と上記第３の符号変換器の出力とが人力さ
れる第６の加算器と、同第６の加勢器の出力が入力され
る第３の翼角サーボ機構と、上記第９のＰＩＤ制御器の
出力と−」−同第１３のＰＩＤ制御器の出力とが入力さ
れる第７の加算器と、同第７の加算器の出力が入力され
る第；３の旋回角サーボ機構とが設けられたことを特徴
どｌ〜でいる。 以下、図面により本発明の一実施例としての船舶の自動
位置制御装置について説明すると、第１１図はその全体
構成図、第１２図はそのあらかじめ決められた空間固定
の座標系を示す説明図、第１；う図（ａ）〜（ｄ）はい
ずれもベクトル表示される第１の首振り式プロペラの推
力を説明するだめの模式図、第１４図はその位置偏差変
換器の第１の位置偏差信号についての説明図、第１５図
はその位置偏差変換器の第２の位置偏差信号についての
説明図、第１６図（ａ）、　（＋１）、第１７図（ａ）
、（ｂ）、第１８図（ａＬ　（ｂ）、第１！１図（ａ）
、　（＋１）、第２０図（ａ）、　（ｂ）、第２１図（
ａ）　、　（＋３）　Ｉ：Ｉイずれもその作用を説明す
る／ζめの模式図、第２２図（ａ）〜（ｈ）はいずれも
そのノコミレー／−１ノ結！、Ｉ１．を示すグラフ、第
２３図は上記７ユ１−ミレーノー１ノの条件を説明する
だめの模式図、第２・１図０１）〜（ｈ）ｉ＜、１、い
ずれもその他のンーミレーー／〕ノン結ｊｌ　／ｉ：小
′□Ｊ−グラフ、第２５図は−に配信の／−１ミｌ／−
ノ・１ンの条件を説明するだめの模式図である。１さて
、第１および第２のｒ′１振り式プ１−１ベラ２］、２
２を船首側にそなえるとともに第：３の首振り式プロペ
ラ２３を船ＪＩ′″′、側にそ；４：　＊−／Ｌ−、船
舶ｌにおいて、操縦者は、位置設定器：つ（１（＋に、
第１２図に示すようなあらかじめトノ吉めらＪ１／３−
空間固定座標系（ｘ、ｙ）での位置座標設定植Ｘｓ　＋
　’ＩｓをＩ−ｉえるとともに、方イ）シ設５．＋４　
、ｌｉ、　Ｉ　０１に、船首方位設定値Ｖ１．ｌを力え
る。。 なお、第１２図においで、ｘ　ｌ１ｌｌをす・０度に対
応させている。 捷だ、位置検出器３０２は船位座標（ｘ、ｙ）を検出し
、力位検出器としての／ヤイロコンパス３０３は船首方
位す！を検出するようになっている。 さらに第１２よび第２の減算器３０４．３０５は位置設
定器３００と位置検出器３０２との各出力信号の差であ
る船位偏差信号△ｘ（＝ｘ−ｘ８）、△ｙ（＝ｙ−ｙｓ
）をそれぞれ出力し、第３の減算器３０６は方位設定器
３０　＋とジャイロコンパス３０３との各出力信号の差
である方位偏差信号Δｌ１ｌ（−Ｆ　−ｖｔ、　）を出
力する。 船位偏差変換器３０７は船位偏差信号△Ｘ、△ｙおよび
方位設定信号ｖ／８より１記演算式（１）によって第１
の位置偏差信号としての設定方位方向の船位偏差信号△
Ｘｏおよび第２の位置偏差信号としての設定方位方向に
直角な船位偏差信号△ｙ。 を出力するようになっている。 なお座標（△Ｘｏ、△ｙｏ　）は第１２図で設定方位ｖ
８方向ととれに直角方向とに座標軸を一致させた座標系
（ｘｏ　、　’Ｉｎ　）での船位座標を表わしてい△ｙ
ｏ−−ΔＸ５１ｎＷ８−ＩＡｙＣＯＳｖ！８以下、首振
り式プロペラ２１〜２１の１イ［−力Ｃ１：ベクトル表
示とし、「推）月ｆｉ：ｌ　ｉｙｌベクトルの大きさを
意味しプロペラ翼角に比例する１１１で６１２号ψで表
わす。丑だｒ　１イ１カツＪ向ｌｉｃ＋ニー＜りＩ・ル
の方向を意味しプロペラ旋回角に１１−例する１１；で
記弓゛θで表わす。さらにｔｎ号規１１１１　Ｉ″Ｊ、
次の規則に従う。 すなわち正の推カー鼠目前進１１１力を１３．わ］２、
負の推力量は後進推力を表わ一１゛ものと−，する３、
そして、推力方向ｄ、船体中□ｌ’ｒ　ｅ＋ｉ方向イＬ
−零度とし、右舷側の推力方向？ｒ　ｌｌ−と１−７、
ノ１舷佃のＩｆｆ力方向を負として、そわぞ；１１１！
ｌ　（１度４−最大の打（力方向とする３、なお後進１
１１力の１１１カカ向Ｑ１、ベクトルの矢印を反対側に
延ばし、て船体中心高（となす角度とする。（第１３図
参照） ところで、第１の丁’　Ｉ　Ｄ　？１ｉｌｌ？１ｌｌｌ
　ｉｊｊ÷：口）８は、船位偏差変換器３０７の出力信
シＪ／＼Ｘｏ　４ｆ・人力として、第１の首振り式ブ１
１べ−）２１の１１１力ｉｊ：に対する要求信号ψ１ｘ
を出力し、位置偏差△Ｘｏが零になるようにする役割を
果す制御器である。 ここで第１の首振り式プロペラ２１に対する要求信号ψ
１ｘは（２）式のようになる。 ψ１ｘ＝ＫＰＸｌ△Ｘｏ　＋ｒ＜　ＩＸＩ　ｆ△ｘｏｄ
ｔ−！−Ｋｏｘ＋旧が不Ｘ。）・・（２） なお、Ｋｐｘ＋　、　Ｋ＋ｘ＋　、　Ｋ、ＤＸ］　＜　
Ｏと定めておく。 ここで、△Ｘｏは第１４図に示す距離であり、第１４図
に示すように、△Ｘｏ〉０のとき、すなわち座標系（Ｘ
ｏ、ｙｏ）で船舶ｌの位置がｙ。軸より上方にあるとき
は、（２）式より推力量に対する要求信号ψ１ｘは負と
なり、第１の首振り弐プロペラ２１に後進推力を要求す
ることにより、船舶ｌの位置を設定位置（Ｘｓ、ｙＩｌ
）に戻そうとする。 また、△Ｘｏ〈０のときは、（２）式より要求信号９１
ｘは正となり、第１の首振り式プロペラ２１に前進推力
を要求することにより、船舶１を設定位置に戻そうとす
る。 なお上記（２）式における第２項の積分項は、風や潮流
などの外乱があるときに、船舶１が設定い） 位置に戻って位置偏差△Ｘｌ＋が零の状態〔このとき（
２）式の第１項による要求信弓°０、′、−！Ｉになる
。〕でも、外乱力に対抗できる推カベクトルを第１の首
振り式プロペラ２１に保１、冒〜ワ°にけるＪ：うに要
求信号を出力する役割を果すＪＪ”ｌｌである１、捷だ
（２）式における第３．ｒｌＩ′ｌノ微分子＋’ｉ　ｉ
ｆ、第１の首振す式プロペラ２１の４（［カー・りトル
により船舶１が設定位置に戻りつつあるときに設定位置
より大きく行き過ぎがないように、第１の１１′Ｉ振り
式プロペラ２１の推カベクＩ・ルに１ｌｉｌｌ　１ｌｉ
Ｊ＋効宋を持たせて安定な位置ｆｌｉｌｌ　ｆｌ−１１
を実現する役割を果す項である。 第２のＰＩＤ制御器；うＯすＣ１、ｘ、１１１１１１１
）Ｊ向の位置偏差△Ｘ、を入力として、第２のｌ’１１
１＊り式プロペラ２２の推力量に対する安求信（Ｊψ２
ｘを出力し、位置偏差△Ｘｏが零になるようにする制■
１器である。 ことで、第２の首振り式プロペラ２２にス・」する要求
信号ψ２ｘは（３）式のようになる。。 ←）°（′） なお、ＫＰＸ２　、　ＫＩＸ２　、　ＫＤＸ２　＜　Ｑ
　　と定めておく。 寸だ、第２の首振り式プ「１ペラ２２に対する第２のＰ
ＩＤ制御器３０９の役割は、−１−述の第１の首振り式
プロペラ２１に対する第１のＰＩＤ制御器３０８の役割
と全く同様であるので、その作用の説明は省略する。 第３のＰＩＤ制間器３１０は、Ｘｏ軸方向の位置偏差△
Ｘｏを人力として、第３の首−振り式プＩＪペラ２３の
推力量に対する要求信号ψ３ｘを出力し、位置偏差△Ｘ
ｆ＋が零になるようにする制御器である。 ここで、第３の醒振り式プロペラ２３に対する要求信号
ψ３Ｘは（４）式のようになる。 ψｓｘ−Ｉ（ＰＸ３△Ｘｏ　−１−Ｋ　ＩＸ３　ｆ△ｘ
ｏｄｔ＋Ｋｏｘ３−！’！−（△ｘｏ）ｄｔ ・・・（４） なお、ＫＰＸ３　、　Ｋｌｘ３　、　ＫＤＸ３　＜　０
と定めておく。 寸だ、第３の右振り式プロペラ２３に対する第３のＰＩ
Ｄ制御器３１０の役割は、上述の第１、第２の首振り式
プロペラ２１．２２に対する第１．第２のＰＴＤ制御器
３０８，３０９の役割と全く同様であるので、その１′
１川の説明し、［省略する。 なお、上記（３）、　（４）式における積分１］′Ｆ　
（＋：ｌ、前述の（２）式における積分ＪＪｆｉと同様
に、船舶１の（ｊシ’、　：Ｋｔ偏差／＼Ｘ、か零の状
態でも夕）乱力に月１’＋’１’、てきる打１カベクト
ルを第２および第：づの］ゝ’１’Ｊ１１（り式）“「
ｌベラ２２．２３に保持し続ける役割イ、、　ｊｌｊ才
偵であり、１だ（３）、（４）式における微分Ｊ１′Ｉ
ｔ、１、前・！１ヌの（２）式における微分項と同様に
、船舶１の（１＞’、　ｊ１′’１：　（ｌｕｆ差修正
時に第２および第３の１ゝ′Ｉ娠り式ゾ１１ベノ２２゜
２３の推カベクＩ・ルに：１ｉｌｌ動効果４刊冒、−１
１−で安定な位置制御を実現する役割を−！Ａ！（−Ｊ
”　、ｌＩ’ｉ　”Ｃｒ＋すろ。 第４および第５のＰＩ　Ｉ）　？ｌｉｌ団１１％：ｉ　
ｌ　ｌ　１　、　：日２は、位置偏差変換器３　Ｄ　７
の１１り月１．シル・・ｙｕを入力として、第１の西振
り式ゾ１１ベソ２１の打１力量に対する要求信号ψ１．
と打１カカ向に利する１及、　求信号θ１Ｙとを出力し
、位置偏；’１．’△ｙｕが零になるようにする役割を
果す制御Ｈ：引で、帆る。。 とこで、第１の旨振り式ゾ［１べ’　２　＋に対する要
求信号ψｌＹ＋θ、　ＹＩｌ（’ｉ）、　（＋、）式の
ように４：る。 ψ＋　ｙ　：Ｋ　ＰＹ４△Ｖｏ４−ＫＩＹ４ｆ△ｙ、　
ｄｔ−１−Ｋｒ＋４（△ｙｏ）（５） なお、　　Ｋｐｙｉ　、　ＫＩＹ４　、　Ｋｌ）Ｙ４　
＜　Ｏと定めておく。 θ＋　ｙ−Ｋｐ　Ｙ　５△ｙｏＩ−ＫＩＹ５．ｆ△ｙ　
ｏ　ｄ　ｔ　−Ｆ　Ｋ　ｎ　ｙ　５ａ　ｔ　（△ｙｏ）
・・　（６） なお、Ｔ（ＰＹ５　、　ＫＩＹ５　、　Ｋｏｙ５＜　Ｏ
と定めておく。 ここで、△ｙｏｄ第１５図に示す距離であり、船舶１が
右前方より風や潮流などのダ）乱を受けて流されＸｏ軸
より左側に来たとすると、このとき△ｙｏ＜ｏとなり、
（５）、　（６）式より、第１の首振り式プロペラ２１
に対する要求信号ψｌＹ＋θ１Ｙはψ、Ｙ＞　０　、　
　θ１Ｙ＞Ｏのようになる。 しだがって、第１の首振り式プロペラ２１の推カヘクト
ルは、第１６図（ａ）に示すように、第１象限内にあり
、右前方からの外乱Ｓに対し前記第４図に示す推力ヘク
トルＴ１が実現されるのである。 次に、船舶１が左ＡｉＪ方からの外乱Ｓに」：すＸ。 軸の右側に来た場合、すなわち△ｙｏ＞Ｏのときは’ｔ
　（５）、　（６）式」：す、第１の首振り式プロペラ
２１の推カヘクトルに対する要求４ｊ’−”ｉψ１７．
θ１Ｙはψ、Ｙ＜Ｑ、θＩｙくＯの」二うになる。 しだがって、第１の醒振り式ゾ１１ベラ２１の推力ベク
トルは、第１６１ツ１（１））中の破線矢印で示すよう
に、第４象限内に生しこの打１カー・りＩルでは位置偏
差を捷す訃す贈入させることになる。 しかし前述のごとく、左前方の外乱Ｓに対して船舶１の
定位置保持を実現できる［１（カバ・りＩ・ルの組合わ
ぜは、前記？ＡＩ　（ｌ　ｌ！×１に示し／（絹合わせ
でなければならないため、旋回角（金用（１ｊ弓０．が
負の場合は推力量の要求イ＜’ｌψ１ｙのｔ′ｌ：　ｌ
’３を変換する必要がある。 したがって、第４のＰ　Ｉ　Ｉ）ｌｌｌｉＴｌｌン：；
：２＋は第１の首振り式プ１１ペラ２１のＩｌａ伸１１
角検出信Ｆ４θ１が負のときは推力量の安求信けψ１Ｙ
の省で１弓を変換して出力し、第１（５図（１））中に
実ＩＴｈ！　、／）矢印で示す推力ヘクトルが第１の１
９１振り弐ノＩＩ−′１ン２１に実現でき、船舶１の定
位１ｉ／、１保］、１ｊかｉｌ能となる。 なお、旋回角検１］１信号θ１が１−のときにＩｆｆカ
ーｆｌ−ｊの要求信号ψ、Ｙの符けを変換する役割＆Ｊ
、後述の第１の４，１：４ｇ変換器：３２２が行なう。 第６および第７のＩ）　Ｉ　Ｄ制御器：３１：う。 ３１４は、ｙ　ｏ　ｌｌ＋方向の位置偏差信け△ｙｏを
入力として、第２の市−振り式プロペラ２２の推力量に
対する要求信号ψ２Ｙおよび推力方向に対する要求信号
θ２Ｙを出力し、位置偏差△ｙｏが零になるようにする
。 ここで、第２の醒振り式プＶ」ベラ２２に対する要求信
号ψＩＹ　＋　　０２Ｙは（７）、　（８）式のように
なる。 ψ、Ｙ二Ｋｐ　Ｙ６　△ｙ６　−Ｌ　Ｋ　　Ｉ　Ｙ６　
、ｆ△ｙｏｄｔ　−１−Ｋｎｙ６．、Ｈ（△ｙ、）・・
・（７） なお、ＫＩＩＹ６　、　Ｋ＋ｙ＋ｉ　、　Ｋｎｙ６＜　
０と定めておく。 θ２Ｙ＝ＫＰＹ７△ｙｏ　］−に＋ｙ７．ｆ△ｙｏｄＬ
十ＫＤＹ７吉（△ｙ、）・・・（８） なお、Ｉ（ＩＩＹ７　、　ＫＩＹ７　、　Ｋｌ）Ｙ７　
＜、’　０と定めておく。 今、船舶１が右前力上り外乱Ｓを受けて、第１５図に示
すようにＸ。１！ＩＩ＋の左側に来たとすると、△ｙｏ
＜０となり、（７）、　（８）式より第２の醒振り式プ
ロペラ２２の推カベクトルに対する要求信号ψ２Ｙ　＋
　　θ２ｙ←１ψ２Ｙ　＞　０　、　　θ２Ｙ　＞０の
ように々る。 したがって、第２の１ゝ′１振り式ゾ１１べ′）２２の
推カヘクトルは第１７図（ａ）に示すように第１象限内
にあり、右前方からの夕１乱８に月１、て第１図に示す
推カヘクトルＴ２か実現さ１するのである。 次に、船舶１が左前力からの外乱に１］すＸ。中１１１
の右側に来た場合、すなわちハＹｕ　＞　（１（１）、
Ｊ−きは、（７）、　（８）式より第２の首振り式ブＩ
Ｉ−ベラ２２のＩｆｌｊ力ベクトルに対する′片求イ１
．１」ψ２Ｙ　、０２Ｙ　＆１ψ２Ｙ＜０．θ２Ｙ＜０
のように／１：る３゜したがって、第２のＩゝ′１娠り
式ゾ１ｔハ、う２２の推カベクトルｄ、第１７図（１，
＋）中の（１１ｉイ＋Ｄｉ！矢印で／■＜すように第４
象１沢内に／１川２、との侑勾−＼りトルでは位置偏差
を−ます」、す増大；ｇ　、、＋！−る？−とに／ｉ：
る。 しかし＾ｆ工述したように、）１−１）１１ツノの夕Ｌ
　１’：ｌ−８に利して船舶１の定位置保持を実」」（
、てきろ１１１カー・・りトルの組合わせは第１０図に
／ｊ＜すものでなげ扛げならない／こめ、旋回角検１１
１昌設Ｊθ２がｆ′１の場合は推力量の要求信号ψ２Ｙ
のね弓を変換する心安がある。 したがって、第６のＰ　Ｔ　Ｄ制償１１）（汁３　＋　
：（Ｉ：ｌ、第２の首振り式ゾ１コベラ２２の旋回角検
出信号θ２が負のときは、推力量の要求信号ψ２Ｙの符
号を変換して出力１〜、第１７図（ｂ）中、実線の矢印
で示ず推カベクＩ・ルが第２の首振り式プロペラ２２に
実現でき１、船舶１の定位置保持が可能となる。なお旋
回角検出信号θ２が負のときに推力量の要求信号ψ２Ｙ
の符−弓を変換する役割は後述の第２の符号変換器３２
８が行なう。 第８及び第０のＩ）　Ｔ　Ｄ制御器：３１５，３１６は
、ｙｏ軸方向の位置偏差信号△ｙｏを入力として、第３
の醒振り式プロペラ２３の推力量に対する要求信号ψ３
Ｙおよび推力方向に対する要求信号θ３Ｙを出力し、位
置偏差△ｙｏが零になるようにする制御器である。 ことで、第３の１ｈ振り式プロペラ２３に対する要求信
号ψｓＹ＋　　θ３Ｙは（９）、　（１０）式のように
なる。 ψ５ｙ−ＫＰＹ８△ｙｏ　ｌ−に＋ｙｇ、ｌ△ｙ　ｏ　
ｄ　ｔ　−４−Ｋ　ｏ　ｙ　８ｄｔ　（△ｙｏ）・・　
（９） なお、Ｋｐｙｇ　、　ＫＩＹ８　、　Ｋ、ｏｙｇ　＜　
Ｑと定めておく。 ・　・　・　（１（ｖ なお、Ｋｎｙ９．　ＫＩＹ！１．、　Ｋｎｙ・）〉０と
定めて」っ・く。 今、船舶１が右１）１１方より外乱８を受は−Ｃ第１５
図に示すようにＸ１１中１１１のノ）ゴ則に〕１（／、
、−、，１１［−ろと、△ｙｏ＜０となり、（ミ＋）、
　（ｍ）式９１：り第：１の］ゝ’１’　Ｕ＋（り式プ
ロペラ２：３の推カヘクトルに苅する′川水ｆ＊１シｉ
ψｉＹ　＋　θ３Ｙはψ３Ｙ’：）ｏ、θ、Ｙ＜０のＪ
、ウニナル。 したがって、第３の市振り式ブ１ノベラ２：３の准カヘ
クトルは第１８図（ａ）中の破線の矢印で示すように第
２象限内に生シｃ、、トの１１１カベクＩ・ルでは位置
偏差を丑す丑す増大させる。１シ２がし前述したように
右前方のグＩ晶Ｌ　Ｓ　Ｋ対（）Ｃ船舶１を定点保持で
きる推カベクトルの組合、１つｔｌ−）：Ｉ、第４図に
示す組合わせでなければならないので、第１の首振り式
プロペラ２１の要求信１．；のＩ場合と同様に、第３の
酢振り式ゾ目ベラ２：３のＩｋ回同角出信号θ３が負の
場合１ｌ−１，１イ（力計の四求イ１ｊ′１′Ｊψ３Ｙ
の符号を変換する必要がある３゜ したかッテ、第８ｉ７）ｐＨ’）制御ｉｌ器１　ｌ　５
ｃ、１．’、第３の首振り式プロペラ２３の旋回角検１
１１信弓θ３が負のときは、推力１■の四求イ１．シー
Ｊψ５．の符シ３を変換して出力すると、第１８１２１
（ａ）の実線の矢印で示す推カベクトルか第３の首振り
式プロペラ２３に実現でき、船舶１の定位置保持が可能
となる。 捷だ、旋回角検出信号θ３が負のときに推力量の要求信
号ψ３Ｙの符号を変換する役割は後述の第３の符号変換
器：３３４が行なう。 次に、船舶１が左前方からの外乱Ｓを受けてＸ、軸の右
側に来たとすると、△ｙｏ＞Ｏとなり、（９）、　（１
０）式より第１３の醒振り式プロペラ２３の推力ベクト
ルに対する要求信号ψ３Ｙ　＋θ、Ｙはψ３Ｙ〈０、θ
ＩＹ＞０のようになる。 しだがって、第３の套１振り式プ「１ペラ２３の推カベ
クトルは第１８図（ｂ）に示すように第３象限内に生じ
、左前方からの外乱Ｓに対して前記第１０図に示す推カ
ベクトルが実現され、船舶１の定位置保持が可能となる
。 上記（５）〜（１０）式における第２項の積分項は、船
舶１が設定位置に戻って位置偏差△ｙｏが零の状態（こ
のとき第１項による要求信号は零になる。）（（つ でも、風や潮流などの夕ｌ乱力に対ＩＪ″Ｉ、できるＩ
ｌｌ力ベクトルをそれぞれのＩゝ′１振り式ブＩＩベラ
に（−３＋、テし続けるように要求信号を出力する役割
を呆ず項テ、上記（５）〜（１０）式ニオケル第３　、
＋ＩＩ　（７）微分］：＋’■ｉｔ１、それぞれのプロ
ペラの惟カベクトルにより船舶１が設定位置に戻りつつ
あるときに設定位１ｉ′ｌ″より大きく行き過ぎ゛がな
いようにゾＩＩベラの４ｆｌ力ベクトルに制動効果を４
、’ｊ／’ｔｃ−１月−（′７．：定４−位置制御を実
現する役割を果す偵である３、 第１０および第１１のＩ）　ｌ　Ｉ）制動Ｘ：；ｌ　Ｉ
　７　。 ３１８は、第３の減算器３０　（’ｉの出）Ｊｌすなわ
ち方位偏差信号△す・とジャイｌ’ｌ　：Ｉ　：／・＋
’　、Ｘ　ｌ　０３の出力信号Ｖとを入力として、第１
のｒ’ｌ振り式プロペラ２１の推ブ月ｄＫり・１する・
汐求％’ｉ−”ｊψ＋Ｆと推力方向に対する要求化Ｉ″
Ｊ０１，２とを出力しで、方位偏差△す・が零に庁るよ
うにする役割を果す制御器である。 ここで、第１の首振り式ン１！ベラ２１にｌ」する要求
信号ψ１，７．θ、ｙ　ｋＪ：（＋＋）、　（＋２）式
のようになる。 なお、Ｋ、ｐｙ＋ｏ　、　Ｋ＋ｖ＋ｏ　、　Ｋｌ）Ｉ１
７１０＜Ｏと定めておぐ。 θ＋ｖｌコＫｐす１１１△Ｉ”　−１−Ｋｔｖｚ＋　＋
　Ｊ’△ｙｄｔ−＋−Ｋｏす’　】１ａ　ｔ（す・・・
（１２） なお、ＫＰＦＩＩ　、　Ｋ＋ｖｔ＋＋　、　Ｋｏ＋ｎ＋
　＜Ｏと定めておく。 今、船舶１が第１９図（ａ）に示すように右前方からの
外乱Ｓを受けると、船首方位が変って方位偏差△Ｖ・が
△ｖ・〈０となり、（ＩＩ）、（呻式より第１の首振り
式プロペラ２１の推力ベクトルに対する要求信号ψ１７
．θ１アはψ１チ〉０．θｌｖ〉０　のようになる。 したがって、第１の首振り式プロペラ２１の推カベクト
ルは第１９図（ａ）に示すように第１象限内に生じ、船
首方位を元に戻すような推力ベクトルが実現されている
。 次に、船舶１が左前方からの外乱Ｓを受けると方位偏差
△す・が△ｖ＞０となり’ｌ　（ＩＩ）、　（１２）式
より第１の首振り式プロペラ２１の推カベクトルに対す
る要求信号ψＩＦＩθ１．はψ、、＜Ｏ，θ１．ｐく０
のようになる。 しだがって、第１の首振り式プロペラ２１の推力ベクト
ルは第１９図（１））中の４１１ν線の矢印で示すよう
に第４象限内に生じ、この１（（カベクトルでは方位偏
差を才す丑す増大させることになる。 船首方位を元に戻すためには第１０図（ｂ）の実線の矢
印で示す推カベクトルが必要とされるから、第１の首振
り式プロペラ２１の旋回角検出信号θ１が負の場合には
推力量の冴求信号ψ４，２の符号を変換する必要がある
。 したがって、第１０のＰ　Ｔ　Ｉ）制御器３１７は、第
１の首振り式プロペラ２１の旋回角検出信号θ、が負の
ときは、推力量の要求化２シ゛ψＩＦの符号を変換して
出力すると、第１５）図（＋＋）の実線の矢印で示す推
カベク］・ルが第１の１″１振り式プロペラ２１に実現
でき、外乱Ｓによる船１ゝ′１方位の変化が修正される
。 第１２および第１３のＰＩＤ制「１１１器３１９゜３２
０は、方位偏差（ｇ−シ号△す′どジャイ［ノコンパス
３０３の出力信号すｌとを入力とし、で、第３の首振り
式プロペラ２コうの推力１１．Ｌに対する要求信号ψ３
．と推力方向に対する要求信号θ３９．とを出力し、方
位偏差△Ｖが零になるようにする制御器である。 第３の醒振り式プロペラ２３に対する要求信号ψ３７．
θ、７ば（１→、　（Ｌ４）式のようになる。 ψ３７．　ニニ　Ｋｐす！】２．ヘリ！−ト旧す勺２ｆ
△すｔｄｔ＋Ｋｎす７１２ン「ｊ］（すＩ）・・・（１
→ なお、ＫＰｖｔ１２．　Ｋｌｖｒ＋２．　ＫＤＦＩ２　
＞０と定めておく。 θ３Ｖ／−’Ｋｐすｊ＋３△す！−目（Ｉす’ＩｊＪ”
△すＩｄｔ−１−Ｋｏｒ＋３ン、（Ｆ）・・　（１４） なお、ＫＰＦＩ３．　ＫｌすＱａ、Ｋｎす＋１３　（０
と定めておく。 今、船舶１が第２０図（りに示すように右前方からの外
乱Ｓを受けると、船首方位が変って方位偏差△り′がヘ
リ・＜０となり、（１３）　、　（＋４）式より第３の
首振り式プロペラ２３の推力ベクトルに対する要求信号
ψ３ア、θ３，７けψ３Ｆ　＜　０　、θ３．〉０のよ
うになる。 しだがって、第３の首振り式プロペラ２３の推力ベクト
ルは第２０図（ａ）に示すように第３象限内に生じ、船
首方位を元に戻すような推力ベクトルが実現される。 次に、船舶１が左前力からの外乱Ｓを受けると、方位偏
差△４１／かど＼Ｆ　＞　（ｌ＾なり、、（＋：９．　
（１・１）式より第；３の首振り式プロペラ２：（のＩ
ｆｌカベクトルに対する要求信号ψ３すｔ＋　０Ｉｖｒ
　Ｉ：ｌ　９”：１９’　＞　０　、θ１す’＜００よ
うになる。 したがって、第：３の１″Ｉ振り式ゾ目・、：）２　：
３の推カベクトルは第２０図＜１１）中の破１腺の矢印
で示すように第２象限内に生［六　この１１（カー＼り
トルでは方位偏差を１ず１ず増大さ一１ｊ７るコ３１：
になる。 しかし船首方位を元に戻すために（−１第２０図（１）
）の実線の矢印で示す推カベクトルが心安とさＪｑるか
ら、第：３の首振り式プロペラ２；３の旋回角検出信号
θ３が負の場合には推力；１；の′用水信号ψ３ｖの符
号を変換する必要がある１゜Ｌ、ｆｒカッチ、第１２　
ノＰ　ｒ　Ｄ制（ＩＩＩ　’Ａｉｒ　：４　’Ｉ＃Ｌ：
ｌは、第３の首振り式プロペラ２；３の旋回角検出信号
θ３が負のときは、推力（１ｔｔ７１）安求信５’３ψ
３す・の符号を変換して出力すると、第２０図（ｌ））
の実線の矢印で示す推カベクトルが第；うのｌ″ｌ’　
ＪＩ＋ｉり式ゾ「Ｊペラ２３に実現でき、外乱による船
１”ｌ’力位の変化が修正される。 なお、（１１）〜（１４）式における第２項の積分項は
、船舶１が設定方位に戻って方位偏差へり・が零の状態
（このとき第１項による要求信号は零に々る。）でも、
風や潮流などの外乱に対抗できる推カベクトルをそれぞ
れの首振り式プロペラに保持し続けるように要求信号を
出力する役割を果す項で、」−記（１１）〜（１４）式
における第３項の微分項は、それぞれのプロペラの推カ
ベク］・ルにより船舶１が設定方位に戻りつつあるとき
に設定方位より大きく行き過ぎがないようにプロペラの
推カベクトルに制動効果を持たせて安定な方位制御を実
現する役割を果す項である。 第１の加算器３２１←１１、第４のＰＩＤ制御器３１１
と第１０のＰＩＤ制御器３１７の出力信号を入力として
、下記（１５）式の加算結果ψ、Ａを出力するものであ
る。 ψ１Ａ−ψ１Ｙ十ψＩＶＪ二Ｋｐｙ４△ｙｏ　］−Ｋ　
ＩＹ４　ｆΔｙｏ　ｄｔｌ　　Ｉ＜、ｏｙ４ｄＴ（△ｙ
ｏ） 捷だ、第１の符号変換滞１２２＆Ｌ、第１の１竹振り式
プロペラ２１の旋回角が■′１、すなわち推力ベクトル
が左向きの場合に、第１の加””１Ｉｋ３２１が出力す
る第１の１″ｌ娠り式ゾｊ＋ベラ２１の推力量に対する
要求（１’ｉ　’ｊ３ψＩＡのＱ：１：　ｌ、、ｊ　、
）〔変換１〜て、第１の首−振り式プＴ−１ペラ２１に
位置偏差△ｙｏおよび方位偏差へり・の修＋Ｆを効ｊ４
４的に行なえるような推カベクＩ・ルを実り１、する役
割を１、ｔつものである。 しだがって、第１の庁で１弓変換？：：：ｌ　２Ｑは、
第１の加算器３２１と後；ホの第１の１ゝ′１”振り式
プロペラ２１用の第１の旋回角検Ｉｆｆ　８’ｉ　Ｉ　
２７の各出力信号を入力として、旋回角検出４’ｌ−７
，０＋が１′１の場合には、第１の加勢器；（２１の出
力信号の符号を変換して出力し、旋回角検出信号；０．
が市の場合は、第１の加算器；３２１の出〕几：シシの
符−弓を変換せずその１斗出力するので、１する、。 第２の加勢器３２３　ｉｒｔ、第１の１１１　Ｄ制御器
：（０８と第１の符月変換８に；３２２との出力借りを
入力として第１の茜振りｒ（ゾＢ　＝：：う２１の推（
１→ 力量に対する要求信号ψ＋ｄ、Ｌ−１で下記（１６）式
の加算結果を出力するものである。 ψ１ｄ　−−Ｋ　ｐｘ　＋　△Ｘｏ　＋　　Ｋ＋ｘ＋　
ｆＡｘｏ　ｄＬ　−１−Ｋｎｘ＋ａｔ　（△ｘ、）±　
（Ｋｐｙｉ△ｙｏ−１−Ｋ　＋ｙ−＋　、ｆ△ｙｏｄＬ
＋Ｋｌ）Ｙ４ｄＴＧＡｙｌυ−ト　Ｋ　ＰｖＩ＋ｏ　△
す）　−１ＫＩ　Ｖ勺Ｏｆ△ｖＩｄｔ　＋ＫＤｙ＋ｏ　
　’（リｌ））ｄＬ ・　（１→ ここで、θ１〉０のときは、十符号を選択し、０１くＯ
のときは、−符号を選択するものとする。 なお、」１記（１６）式における第１〜第３項は、風や
潮流などの外乱に対抗して第１の首振り式プロペラ２１
の推力量を変えるととにより、船舶１の位置偏差へＸｏ
が零になるように安定な位置制御を行なう役割を果す項
で、第４〜第６項は位置偏差△ｙｏを零にする役割を果
す項で、第７〜第り項は方位偏差へり・を零にする役割
を果す項である。 捷だ」１記（Ｉ６）式の符号の選択は上述の第１の符号
変換器３２２が行なう。 第１の自動手動切換装置３２４は、既存の第１の翼角ハ
ンドル１００と第２の加曽器３２３運転モードに応して
Ｅ刀換え／〕ことに１．す、いずれかの信号を出力でき
るように１マ／こイ、のｒ−Ａｊ、ろ３゜寸／こ、第１
の翼角型・−ボ槻＋’ｌ’ｌ　ｌ　（ｌ目１第１の自動
手動切換装置３２・１の１１′ｌ）几１シじ・ｌｌイ′
１８り第１の醒］辰り式プロペラ２１の１１１力；１；
ψ１イ＋：　１！Ｌ’長４゛ｉするものである。 第３の加算器３２５　Ｉ：Ｊｌ、第５の１１１１）１７
１彫ｔ＋　Ｘニー：３１２と第１１の１＋ＪＩ’）！ｌ
用イ卸届；；う１））との出力信号とを入力として、第
１のｌ”ｌ’振り式７目ベラ２１の推力方向に対する要
求（ｆｒ　”’３０１　、ｌと１．て、下記（１７）式
の加算結果を出力するもの−ｃ　；Ｉ’）る、。 θ、６　　＝　　Ｋｐｙ５△ｙｏ−ト　旧ｙ５　ｆ　／
＋ＶＹ　ｏ　Ｌ’口　ｌ＜ｌｌｌ’ｉ　；ＩＬ（Ａｙｌ
υ＋ＫｐＶ／＋＋　△すｊ−トに＋　リ！１１．ｆ゛／
＼すｊ（１０１（＋）ｑｌ＋　１ｄ’ｉ：　（りり・・
（１７） ナオ、土１ｉ２（１７）式ニオける第１〜第；う拍ｉＬ
位ｌｉ／、１偏差△ｙｏを零にする役割を果す項で、第
４〜第　　・６項は方位偏差へり・を零にする役割を宋
す項である。 第２の自動手動切換装置３２６　ｋｌｌ、既存の第１の
旋回角ハンドル１０２と第３の加算器３２５との出力信
号を入力どして、操縦者が希望する運転モードに応して
切換えることにより、いずれかの信号を出力できるよう
にしたものである。 捷だ、第１の旋回角サーボ機構１０３は、第２の自動手
動切換装置３２６の出力信号を入力として、第１の首振
り式プロペラ２１の旋回角θ１を調節するものである。 第１の旋回角検出器３２７は第１の首振り式プロペラ２
１の旋回角θ、を検出するもので、この旋回角検出信号
θ１は上述の第１の符号変換器３２２に入力される。 第２の符号変換器３２８は、第２の首振り式プロペラ２
２の旋回角が負、すなわち推カベクトルが左向きの場合
に、第６のＰＩＤ制御器３１３が出力する第２の醒振り
式プロペラ２２の推力量に対する要求信号ψ２Ｙの符号
を変換して、第２の首振り式プロペラ２２に位置偏差△
ｙｏの修正を効果的に行なえるような推カベクトルを実
現する役割を持つもの１′ある、。 しだがって第２の符号変換器：３２　）！　ｉ＋：、、
第（ｊのＰＩＤ制御器３１３と後述の第２の１″Ｉ振り
式プロペラ２２用の第２の旋回角検出器；う２２の各出
力信号を入力とし、旋回角検出器１−ｊ、　６．がｆ」
の場合には、第６のＩ）　Ｉ　Ｉ）制御器：（Ｉ　ｌの
出力信号の符号を変換して出力し、旋回角検出イ計けθ
２が正の場合は、第６のＰＩＤ制御旨３　＋　１の出力
信号の符号を変換せずその−ｉ　−４ＩＮ　ｈするので
ある。 第４の加算器３２９は、第２のｒ’　Ｔ　Ｄ制御器３０
９と第２の符号変換器：３２８との出力信号を入力とし
て第２の首振り式プ「ｌベラ２２のＩｆｆ力量に対する
要求信号ψ２．としてＦ　ｎ１２　（＋ｓ）式の加算結
果を出力するものである。 ψ　２ｄ　：　ＫＰＸ２△Ｘｏ　−ＬＫ、ｉｘ２．「△
Ｘｏ　（旧　Ｋｎｘ２２τＧＡｘｏ）±（ＫＰＹ６△ｙ
ａ　ｌ−Ｋ　Ｉｙ＋；　Ｊ’、ｉ＼ｙ　、、ｄ　Ｌ利（
ｎｙｔｌ±（△ｙｏ）　］ｔ ・・　（１８） ここで、θ２〉０のときは、１−符褐を選択し、０□く
Ｏのときは、−ね号を選択するものとする。 なお、−１１記（］８）式に」っ・ける第１〜第３項は
、風や潮流なとの外乱に対抗し７て第２の首振り式プ■
］ペラ２２の推力量を変えることにより、船舶１の位置
修正△ｘ１．が零になるように安定な位置制御を行なう
役割を果す項で、第７１〜第６項は位置偏差△ｙｏを零
にする役割を果す項である。 １／こ、上記０８）式の符号の選Ｉｔ＜は上述の第２の
符号変換器３２８が行なう。 第３の自動手動＋ｕＪ換装置３３０は、既存の第２の翼
角ハンドル１０４と第４の加勢器３２９との出力信号を
入力として、操縦者が希望する運転モードに応じて切換
えるととにより、いずれかの信号を出力できるようにし
たものである。 １だ、第２の翼角サーボ機構１０５は第３の自動手動切
換装置３３０の出力信号により第２の首振り式プロペラ
２２の推力量ψ２を調節するものである。 第４の自動手動切換装置３３１は、既存の第２の旋回角
・・／ドル１０６と第７のＰＩＤ制御器３１４との出力
信号を人力として、操縦者がり、いずわ７かの信−けを
１１１万できる。１−６に４・っている。 丑だ、第２の旋回角」ノーボ機Ｊｊ７ｉ１（１７ｉ’：
ｌ、第４の自動手動切換装置：Ｉ　３１のＩｌｌ　）Ｊ
　イ、１”７　イｒ入力として、第２の醒振り式ブ「１
ベン２２の旋回角θ２を調節するものである３、 第２の旋回角検出器１　：（２ｋＪ、第２のＩゝ′１１
辰り式プ「１ペラ２２の旋回角０．全極１１１ず／）も
ので、この旋回角検出信月θ疎４．−１−；ｒｌｓの第
２のね弓−変換器３２８に入力され、る、３ 第５の加算器３３３は、第８の１’　］　Ｄ制御器３１
５と第１２　（７）　Ｐ　（Ｄ？１ｔｌｌＴｈｉＢ！：
？　：３　Ｉ　！ｌ　ト＆］Ｉｉ力信号を人力として、
下記（！（）式の加♂′（結果ψ、Ａを出力するもので
ある。 ９５Ａ１１ψ２Ｙ」−ψ２ｖ ＝Ｉ（Ｉ）Ｙ８△ｙＯ−１−Ｋ　＋ｙｓ、／ハ、ｙ、、
　ｄＬ　ｌ　ｌ（１ｌＹ８；Ｆｊ（、／＼ｙｏ）十Ｋｐ
Ｖ／＋２△’ｌ’−１−に＋ｌｌ’＋２，１．／＼すｊ
ｄＬＩＫｎｑｆ＋２７１−１＜”）・・（＋り 第３の符号変換器３゛う／ｌｉＩ′ｊ：、第１の１″！
′ｌ−振り式プロペラ２１に対する第１の符号変換器３
２２と同じ役割を第３の首振り式プロペラ２３について
果すもので第５の加算器３３３と後述の第３の首振り式
プロペラ２３用の第３の旋回角検出器３３９の各出力信
号を入力として、旋回角検出信号θ３が負の場合は、第
５の加算器３３３の出力信号の符号を変換して出力し、
旋回角検出信号θ３が正の場合は、第５の加算器３３３
の出力信号の符号を変換せずその１寸出力するのである
。 第６の加算器３３５は、第３のＰＩＤ制御器３１０と第
３の符号変換器３３４との出力信号を入力として、第３
の首振り式プロペラ２３の推力量に対する要求信号ψ３
ｄとして下記（イ）式の加算結果を出力するものである
。 ψ３ｄ二ＫＰＸ３△ｘｏ−１−　ＫＩＸ３　ｆ△ｘ　ｏ
ｄ　ｔ　＋Ｋ　ｎ　Ｘ　３　ａ　ｔいｘ、）±（Ｋｐｙ
ｇ△ｙｏ−１−に＋ｙｓ　ｆ△ｙｏｄＬ　１−Ｋｏｙｓ
’（△ｙｏ）ｄＬ 」−ＫＰφ】２△Ｆ　−１−Ｋ■リノ＋２ｆ△Ｆｄｌ−
ＫＤすｊ１２■（Ｆ）１・　・に） ここで、θ３〉０のときは、十符号を選択し、θ３〈０
のときは、−符閃を選択するものとする。 なお、」−記（イ）式における第１〜第：う珀Ｃ−Ｊ、
夕ｌ乱に対して第３の首振り式ゾ冒ベラ２；ｔの１１１
力量を変えることによりイ）ン置偏テ；−・＼Ｘ＋１か
零になるようにする役割を果す項で、第・１〜第６　Ｊ
’ｌＩ　（ｌＴｌ’、位置偏差△ｙｏが零になるように
する没割イ１眼ず項で、第７〜第９項は力位偏；１．′
ヘリ・が′（、′にｌｒるＪ。 うにする役割を果す項である１゜ 丑だ上記（イ）式の符号のツバ１ｊ軸１．１述の第；３
の符号変換器３３４で行なう。 第５の自動手動切換装置：（：（（ｉ　ｌ−、、Ｉ、既
Ｈの第３の翼角ハンドル１０８と第６の加０　藩：（’
３５との出力信号を入力として、操縦者が看パイＪする
運転モードに応じて切換えることにより、いすわ、かの
信号を出力できる」＝うにし／、−ものである。 まだ、第３の翼角サーボ（幾Ｊ’ｆ’ｊｌ　（１ｑ　＆
：ｌ第５の自動手動切換装置３３６の出）Ｊ信号により
第３の首振り式プロペラ２３の１イ［、力ｉ１１ψ島コ
調節するものである。 第７の加算器３３７は、第９のＰＩＤ制御器３１６と第
１３のＰＩＤ制御器３２０との出力信号を入力として、
第３の首°振り式プロペラ２３の推力方向に対する要求
信号θ３ｄとして下記（２１）式の加算結果を出力する
ものである。 θ３ｄ：ＫＰＹ９△Ｙｏ　−ｌ−Ｋ　Ｉ　Ｙ９　ｆ△ｙ
ｏｄｔ４−Ｋｎｙ９’（△ｙｏ）ｔ ＋　ＫＰＦ］３△Ｗ　ｌ−Ｋ＋　ＦＩ３　ｆ△すｌｄｔ
　１ＫＤＦＩ３６（（’）・・・（２１） なお、上記（２１）式における第１〜第３項は位置偏差
△ｙｏが零に、第４〜第６項は方位偏差△Ｗが零にそれ
ぞれなるようにする役割をもつ項である。 第６の自動手動切換装置３３８は、既存の第３の旋回角
・・ンドル１１０と第７の加算器３３７との出力信号を
入力として、操縦者が希望する運転モードに応じて切換
えることにより、いずれかの信号を出力できるようにし
たものである。 まだ、第３の旋回角サーボ機構１１１は第６の自動手動
切換装置３３８の出力信号により第３の首振り式プロペ
ラ２３の旋回角θ３を調節するものである。 第３の旋回角検出器３　：（！ｌシー１、第：（のＩゝ
′１振り式プロペラ２３の旋回角０３を拶冒１１するも
ので、この旋回角検出信号θＪニー１：；小の第；（の
７．！、シ３変換滞３３４に入力される。 ところで、本装置は、第２１図（、ｔ）、　（＋））に
２１、ずように、船舶１の後方より夕１乱８を受ける１
易合にも、容易に船舶１の定イ１ン置保ｉ、、ｌ、ｌ　
、４７）置と１〜で使うことができる。 第２１図（ａ）は船体右後方３１．り夕１乱Ｓを受けた
場合を示すもので、第２１図（ｂ）　Ｉ：Ｉ、船体ノ、
゛後方」＝り外乱Ｓを受けた場合を示すものであるが、
この場合は船尾側に第１．第２の１１′ｌ−振す式ブ［
１ベラ２１．２２を設けるとともに、船１”＋’　（ｌ
ｌｌＩに第：（の首振り式プロペラ２：３を設けれシ１
゛よく、各１）′１振り式プロペラ２１，２２，２：（
に第２１図（、Ｌ）　。 （ｂ）に示すような推カベクトルＴ＋　、　Ｔｉ　、　
Ｔｇ全実現することにより、船体後方からの夕１晶ＬＳ
に７・］シても船舶１の定位置保持を図ることができる
。 すなわち第２１図に示すように、船舶１が船体後方より
外乱Ｓを受けるときは、第１１図に示す本装置で第２の
加勢器３２３の出力信号を第１の首振り式プロペラ２１
に対する翼角要求信号とし第３の加算器：３２５の出力
信号を第１の首振り式プロペラ２１に対する旋回角要求
信号とする。 次に、第４の加算器３２９の出力信号を第２の首振り式
プロペラ２２に対する翼角要求信号とし、第７のＰＩＤ
制御器３１４の出力信号を第２の首振り式プロペラ２２
に対する旋回角要求信号とする。 さらに第６の加算器３３５の出力信号を第３の首振り式
プロペラ２：（に対する翼角要求信号とし、第７の加算
器３；３７の出力信号を第３の首振り式プロペラ２３に
対する旋回角要求信号とする。 なお、実際は、外乱Ｓが船体の前後方向いずれから作用
するかわからない／ζめ、醒振り式プロペラを船首側お
よび船尾側にそれぞれ２台ずつ設け、外乱の方向により
適宜スイッチ操作を行なって制御すればよい。 以」−のように外乱Ｓの方向に」ニー）で、本装置の出
力信号を適当な首振り式プ１１ベラへの：１ｉｌｌ　１
ｌｌｌ指令とｌ−で出力することにより、大＋１ｉ９船
舶１の定位置保持をすべての外乱方向に幻］７て実現で
きる。 次に、本装置についてのシミュル−／−、Ｉン例を示す
。 第２２図は、船舶１が風龍２５　ｍ　／　Ｓ（！イ；の
風外乱を右前方１０度より受けだときに、本装置を使用
ｌ〜で船舶１の定位置保持制御を行なったときの性能ノ
ミュレーション結果を示すグラフである。 なお、対象船は船長１．５１ｒｎ、船幅２７ｍ。 排水量２０８３６　ｔで、第１および第：３の１〜′１
振り式プロペラ２］、、２３は船体重心ｑより６７１ｍ
の距離に、第２の首振り式プ「Ｉベラ２２け船体重心Ｇ
より３７ｍの距離にあるとする。 第２２図（ａ）は、風速の時間的変化イｉ−７１＼すグ
ラフで、このグラフから風速は１０秒間で０から２５　
ｍ　／ｓｅｃに達していることがわかる。 第２２図（ｂ）は、同図（ａ）の風伺乱を受けだときの
船舶１の位置および船首力位の時間的変化を示すグラフ
であるが、このグラフから船舶１の前後方向（Ｘ、軸方
向）の動きであるザージ量（実線）は最大５．６ｍに達
し、左右方向（ｙ。 軸方向）の動きであるスウェイ量（破線）は最大２．３
ｍに達し、元の位置に戻るのに約４分を要していること
がわかる。なお船舶１の船首方位（図中ｅで示す。）は
左向きに最大約２度変化するが、元の方位に戻るのに約
３分を要していることもわかる。 以上より、船舶１は第２２図（ａ）のステップ状風外乱
を受けたときに約４分で元の状態に復帰することがわか
る。 第２２図（ｃ）〜（ｈ）は、いずれも同図（ａ）に示す
ステップ状風外乱を受けだときに船舶１の位置および方
位を元に戻すだめに、第１．第２および第３の首振り式
プロペラ２］、２２．２３が発生する推力ベクトルの時
間的経過を示すグラフである。 第２２図（ｃ）、　（ｄ）はいず扛も船舶１の船首°側
に位置する第１の首振り式ゾＩノベラ２１の推力ベクト
ルＴ１の変化を示すグラフで、第２２　図（ｃ）ノ実線
はプロペラ翼角特性を示すとともに破線は旋回角特性を
示しており、第２２図（（Ｊ）の実線は推力の大きさの
特性を示すとともに、破線はプロペラ消費馬力特性を示
している。 第１の首振り式プロペラ２１は、第２２図（ｃ）の実線
で示すように前進推力を発生するよう々プロペラ翼角を
とり、第２２図（ｃ）の破線で示すよう々右向きの旋回
角をとるととに、１：す、第２３図に示すような右向き
前進推力ベクトルＴ１を発生して、船舶１の位置および
方位を元に戻して整定している。 第２２図（ｅ）　７　（ｆ）は、いずれも船舶１の船１
ｙ１側に位置する第２の首振り弐ソ「１ベン２２の和力
ベクトルＴ２の時間的変化を示すグラフで、第２２図（
ｅ）の実線はプロペラ翼角時１’ｌを示すとともに、破
線は旋回角特性を示して４１．・す、第２２図（ｆ）の
実線は推力の大きさの特性を示すとともに破線はプロペ
ラ消費馬力特性を示している。 第２の首振り式プロペラ２２は、第２２図（ｅ）で示す
ように前進推力を右側に発生し、第２３図に示すような
前進推力ベクトルＴ２を発生して、船舶１の位置及び方
位を元に戻して整定している。 第２２図（ｇ）、　（ｈ）は、いずれも船舶１の船尾側
に位置する第３の首振り式プロペラ２３の推力ベクトル
Ｔ３の時間的変化を示すグラフで、第２２図（ｇ）の実
線はプロペラ翼角特性を示すとともに、破線は旋回角特
性を示しておシ、第２２図（ｈ）の実線は推力の大きさ
の特性を示すとともに、破線はプロペラ消費馬力特性を
示している。 第３の首振り式プロペラ２３は、第２２図（ｇ）で示す
ように後進推力を右側に発生し、第２３図に示すような
後進推力ベクトルＴ３を発生して、船舶１の位置および
方位を元に戻して整定している。 なお、第２３図は第２１図（ａ）の風外乱（風速２５　
ｍ　／　ｓｅｃ、風向４置０度）を受けたときの第１、
第２および第３の肖°娠り式ブ「１ベラ２１゜２２．２
３の推カベクＩ・ルの・１１（定状態を示す図である。 第１の首振り式プロペラ２１　＆：１．１０８Ｌの前進
推力を船体中心線からθ、＝１８．３度の方向に発生し
、第２の首振り式プ「Ｉベラ２２ｉＪ、１２３ｔの前進
推力を船体中心線から０．・・−２４４度の方向に発生
し、第３の首振り式プ１１ベラ２３は４．２ｔの後進推
力を船体中心線から０３＝ＩＯ，０度の方向に発生して
いる。 一方風外乱により船体が受ける］」（抗カベクトルＦＴ
は、その大きさが１９．／Ｉｔで船体重心Ｇより前方４
０４ｍの位置に作用点Ｏを有し、船体中心線と角度α−
２８，４度をなす方向を向いている。 推力ベクトルＴ１□は、第１お」、び第２の酢振り式プ
ロヘア　２１　、２２）発生ｌｆｌ力’Ｉ’、　、　Ｔ
、の合力ベクトルで、その大きさは約１＋、＋１で、船
体重心Ｇより前方４８ｍの位置に作用点Ｐを有している
。 したがって、抵抗力ＦＴの作用点０は第１および第２の
首振り式プロペラ２１．２２の発生推力の合力ヘクＩ・
ルＴ］２の作用点Ｐより後方になっており、前述のこと
く、船舶１の安定な方位制御が行なわれているのである
。 なお、第２；３図で第３の首振り式プロペラ２３の発生
推力が後進推力となっていることにより、船舶１の定位
置保持制御に際して方位安定性が増している。 第１１図に示す本装置では、第２の首振り式プロペラ２
２は船舶１の方位制御には寄与していない。これは第２
３図に示すように抵抗力ベクトルＦＴの作用点Ｏは第２
の醒振り式プロペラ２２の中心点より前方にあるため、
前述のごとく、第２の首振り式プロペラ２２の推カベク
トルＴ２自体は船舶１の方倍を不安定にさせるだめであ
る。 しだがって、第２２図（ａ）に示すようなステップ状風
外乱を船舶１が右前方より受けたときは、第２３図に示
すような１イ１カー＼り１ルが第１．第２お」：び第；
３の醒振り式ゾＩＩベン２１，２２゜２：３にそ扛それ
発生し、この１１１カー・りＩ・ルの絹合わせは第４図
に示す船舶１０安＞’ＩＬＡ一定位置保持を可能とする
推カベクトルの絹合わせと一致することがら、この実施
例装置←１、船舶１の定位置保持制御装置とし７て有効
であることがわかる。 第２４図は、船舶１が流速３１（１の潮／４ｆ、夕１乱
を右前方１０度より受け／こときに、本−レリｌｉ／、
１を使用して船舶１の定位置保１〒制御を１−」／」、
っ／ことへの性能ンミュレーンヨン結果を示−１グフノ
である。 第２４図（ａ）は、潮流流速の時間的変化を示すグラフ
で、このグラフから流速＆：Ｌ　３　（１秒間で０から
３１（Ｌに達することがわかる。 第２４図（ｂ）は同図（ａ）の潮流外乱を受け／ことき
の船舶１の位置および船首方イ）シの１１、ＩＪ間的変
化を示すグラフであるが、このグラフから船舶１の前後
方向（ｙｏ軸方向）の動きであるザージ′Ｌ辻（実線）
は最大約４．．５ｍに達し、船舶１の左右方向（ｙｏ軸
方向）の動きであるスウＪ−イｔｉ（破線）は最大２．
７ｍに達し、元の位置に戻るのに約４５分を要している
ことがわかる。なお船舶１の船首方位（図中ｅで示す。 ）は左向きに最大約１度変化するが、元の位置に戻るの
に約２５分要し７ていることもわかる。 以上より、船舶ｌｄ、第２４図（ａ）の潮流外乱を受け
ｌｉときに約７１．５分で元の状態に復帰することがわ
かる。 第２４図・１ｃ）〜（）〕）は、いずれも同図（ａ）に
示す潮流外乱を受けだときに船舶１の位置および方位を
元に戻すだめに、第１．第２および第３の誼振り式プロ
ペラ２１，２２．２３が発生する推力ベクトルの時間的
経過を示すグラフである。 第２４図（ｃ）、　（ｄ）はいずれも第１の首振り式プ
ロペラ２］の推カベクトルＴ、の変化を示すグラフで、
第２２図（ｃ）の実線はプロペラ翼角特性を示すととも
に、破線は旋回角特性を示しており、第２４図（ｄ）の
実線は推力の大きさの特性を示すとともに、破線はプロ
ペラ消費馬力特性を示している。 第１の首振り式プロペラ２１は、第２・１図（Ｃ）の実
線で示すように前進推力を発生するようなプロペラ翼角
をとり、第２／Ｉ図（ｃ）の破線が示すような右向きの
旋回角をとることにより、第２５図に示すような右向き
前進推力′Ｉ゛１を発生１〜で、船舶１の位置および方
位を元にノｄして整定している。 第２４図（ｅ）、　（ｆ）はいずれも第２の首゛振り式
プロペラ２２の推力ヘクトルＴ２の１１、′ｉ間内的変
化示すグラフで、第２４図（ｅ）の実線はプロペラ翼角
特性を示すとともに、破線←」、旋回角１１）性を示し
ており、第２４図（ｆ）の実線し１推力の大きさの！特
性を示すとともに、破線はブ「！ベラ哨・１？馬力特性
を示している。 第２の首振り式プロペラ２２は、第２７１図（、）で示
すように前進推力を右側に発生し、第２５図に示すよう
な前進推カベクトル′ｒ２を発生して、船舶１の位置お
よび方位を元に戻している。 第２／１図（ｇ）、　（ｈ）はいずれも第：３のｊゝ′
１振り式プロペラ２３の推カベクトル′ｒ、のｌＬ’１
間的変化を示すグラフで、第２４図（ｇ）の実線はプロ
ペラ翼角特性を示すとともに、破線は旋回角特性を示し
ており、第２４図（１１）の実線は推力の大きさの特性
を示すとともに、破線はプロペラ消費馬力特性を示［７
ている。 第３の首振り式プロペラ２３は、第２４図（ｇ）で示す
ように後進推力を右側に発生シフ、第２５図に示すよう
な後進推力ベクトルＴ３を発生して、船舶１の位置およ
び方位を元に戻している。 なお、第２５図は、第２４図（ａ）の潮流外乱（流速３
ｋｔ　、、方向右１０度）を受けたときの第１．第２お
よび第３の首振り式プロペラ２１゜２２．２３の推カベ
クｉ・ルの整定状態を示す図である。 第１の首振り式プロペラ２１は５．７ｔの前進推力を船
体中心線からθ＋　・−２５，５度の方向に発生し、第
２の首振り式プロペラ２２は８．７ｔの前進推力を船体
中心線から０２＝２９１度の方向に発生し、第３の首振
り式プロペラ２３は８１Ｌの後進推力を船体中心線から
θ、＝１１．５度の方向に発生している。 一方潮流外乱により船体が受ける１１（抗カベクトルＦ
ｌ、は、その大きさが９；３して、船体ｊｐ心Ｇより前
方２５８ｍの位置に作用点０　イｒ４有］２、船体中泊
・線と角度α−６２・１度を々す方向を向いている。 推力ベクトルＴＩ２は第１お」；ひ第２の首］Ｊ１【り
式プロペラ２１．２２の発生１１１力ｉ’、　、　Ｔ、
の合力ベクトルで、その大きさＶｌ、約５８Ｌ、船体重
心Ｇより前方／＋６．７ｒｎの位置に作用点Ｉ”　４）
有している。 したがって、抵抗カベクトルＦ９．の作用点０は第１お
よび第２の首振り式ゾｌ’ｉｌベラ２１．２２の発生推
力の合力ベクトル１゛１□のｆ′１川点用）、１：り後
方になっており、前述のごとく、船舶１の安定な方位制
御が行なわれているので１１・）る１゜なお、第２５図
で第：３の１ゝ′ｌＩ辰り戊ソＩ−Ｊベラ２３の発生推
力が後進１イ１°力、（＝な−ノー６いることにより、
船舶１の定位置保１、冒１１Ｉ　Ｔｈｌ＋に際１．て方
位安定性を増している１３ 丼た、第２３図の風夕１乱による抵抗力ＦＴの作用点Ｏ
は第２５図の潮流外乱による抵抗力ＦＴの作用点Ｏより
船体重心より遠く船首に近いことから、船舶１の定位置
保持制御に際しては、船舶１の方位安定性は外乱方向を
同じとした場合、潮流外乱を受けたときの方が風外乱を
受けたときより良好なことがわかる。 さらに外乱力向ｑ・。が増える、すなわち、船舶１が外
乱を横力向から受けるにつれて、抵抗力ＦＴ　の作用点
Ｏは船首側」：り船体重心Ｇに近づくため、船舶１の定
位置保持制御に際１〜では、船舶１の方位安定性は増し
てきて、制御性能は向上］７てくることもわかる。 以−１−の結果」；す、装置は風お」＝ひ潮流の外乱に
対して船舶の位置制御装置として有効であることがわか
るのである。 なお、回転数により推力調整を行なう誼振り式固定翼プ
ロペラを本装置に使用する場合は、翼角サーボ機構に代
わって、プロペラ回転数サーボ機構を使用することによ
り、可変翼により推力調整を行なう前述の−１）１振り
式ゾ１！ベラと同様の効果を挙げることができる。斗／
（、本装置は制御用計算機に置きかえてＤ　Ｄ　Ｃ（Ｄ
ｉｒｅｃｔＤｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）　　方式
によっても実現できる。 件だ第１０〜第］：ｌ’）ＰＩＤ制御制御＞：３１７　
。 ３１８．３］９，３２０へは、第３　ノｆ）Ｊ＜　１’
；ｌ：　（：１３０６の出力△ｖＩのみが人力さ、１１
．るようにしてもよく、この場合は、Ｄ動作も債ｔｌに
゛・す・に）１（ついて行なわれる。 以上詳述したように、本発明の船舶の自動位置制御装置
によれば、操縦者が翼角ハンドルや旋回角ハンドルを操
作することなく、風や潮流等の外乱に対し自動的に３台
のＩゝ′１゛厖り式ゾｌｌＩベラの推力ベクトルを調整
するととかてへ、ｌ’？・縮性および信頼性が大幅に向
上する利点があ乙５゜

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は船首尾部にそれぞ；ｌｉ、　ｌゝ′ｌ”Ｉ
Ｊ＝　リ式プロペラを有する船舶を示すものて、イ冒ｊ
シＩＣ１その側面図、第２図はその１′！′Ｉ゛］辰り
式ゾＩＪベ−ノの配置関係を示す模式図、第３．＝１図
し１、い−・ｊ−れもその作用を説明するだめの模式図
であり、第５図は従来の船舶の位置制御手段を示す全体
構成図であり、第６図（ａ）、　（ｂ）、第７図（ａ）
〜（ｃ）、第８図。 第９図および第１０図はいずれも安定な位置制御を理解
するために必要な説明図であり、第１１〜２５図は本発
明の一実施例としての船舶の自動位置制御装置を示すも
ので、第１１図はその全体構成図、第１２図はそのあら
かじめ決められた空間固定の座標系を示す説明図、第１
３図（ａ）〜（ｄ）はいずれもベクトル表示される第１
の首振り式プロペラの推力を説明するだめの模式図、第
１４図はその位置偏差変換器の第１の位置偏差信号につ
いての説明図、第１５図はその位置偏差変換器の第２の
位置偏差信号についての説明図、第１６図（ａ）、　（
ｂ）、第１７図（ａ）。 （ｂ）、第１８図（ａ）、　（ｂ）、第１９図（ａ）、
　（ｂ）、第２０図（ａ）、　（ｂ）、第２１図（ａ）
、　（ｂ）はいずれもその作用を説明するだめの模式図
、第２２図（ａ）〜（ｈ）はいずれもそのシミーレーン
コン結果を示すグラフ、第２３図は」−記シミュレーシ
ョンの条件を説明するだめの模式図、第２／図（１０〜
（ｈ）ｉ７１いずれもその他のンミュレーゾヨノ結果を
示すグラフ、第２５図は上記信のシミーレーンコンの条
件を説明するだめの模式図である。 ］　・船舶、２］、２２．２：（・・第１．第２、第３
の首振り式プＩコベラ、：３０（１・・位置設定器、３
０１・・方位設定器、３　（１２・・位置検出器、３０
３・・方位検出器とり、−ｒのジャイロコンパス、３０
４・・第１の減’Ｂ’＞：　ＨＨ１３０５・・第２の減
算器、：３０　Ｇ・・第：３の減算器、３０７・・位置
偏差変換２劃、３０８・・第１のＰＩＤ制御器、；う０
９・・第２のＰＴＤ制御器、３］（）・・第：３のＰ　
Ｔ　Ｉ）ｌｉｌｌｌｉｌｌｌ器、３１１・・第４のＰ　
Ｔ　ｒ）７１ｊ１撞１」］漸、；３１２・・第５のＰＩ
Ｄ制御器、；う１３・・第６のｌ”　Ｔ　Ｉ）制御器、
３１４　・第７ノＰ　ＩＤ　：ｌｉｌ　Ｔｈ１ｌ　’／
：ｒｉ、：３１５・・第８のＰＩＤ制御器、３１６・　
第９のＰＩＤ制御器、３１７・・第１０のＰ　Ｉ　＋）
制御器、３１８・・第１１のＩ）　Ｉ　Ｄ制御２冷、：
（１９・・第１２のＰＩＤ制御器、；３２０・−第１；
シのＰＩＤ制御器、３２１・・第１の加算器、３２２・
・第１の符号変換器、３２３・・第２の加算器、３２４
・・第１の自動手動切換器、３２５・・第３の加算器、
３２６・・第２の自動手動切換器、３２７・　第１の旋
回角検出器、３２８・・第２の符号変換器、３２９・・
第４の加算器、３３０・・第３の自動手動切換器、３３
１・・第４の自動手動切換器、３３２・・第２の旋回角
検出器、３３３・・第５の加算器、３３４・・第３の符
号変換器、３３５・・第６の加算器、３３６　・第５の
自動手動切換器、３３７・・第７の加算器、３３８・・
第６の自動手動切換器、３３９・・第３の旋回角検出器
。 復代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 第　２　図 第３図 ５図 １０７　　１０９　　１１１ 第　６　図 （ａ） □ （ｂ） 第７図 （ａ）　　　　　　　　　’　　　（ｂ）６３７− 第　８　図 第９図 第１０　図 （ｈｌ （ｃ） Ｕく○ ＼　Ｕ／ （ｄ） θ〉Ｏ 第１４図 ×０ 第１５　匹 Ｘ。 第　１ｂ （ａ） ΔｙＯ〈○ （ｂ） Δｙｏ１〉○ 第１７ （０） （ｂ） 第１８ （ａ） 図 （ｂ） □ Δｙ□＞○ 第１９図 （０） 第２０図 （０） （ｂ） Ｎル０ （ｂ） ΔψくＯ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 船眸側および船尾側のいずれか一方に第１および第２の
   首振り式プロペラ２］、２２をそなえるとともに、その
   他方に第３の抗振り式プロペラ２３をそなえた船舶にお
   いて、あらかじめ決められた空間固定の座標系での船舶
   の位置座標（ｘ、ｙ）を検出する位置検出器；３０２と
   、」−記座標系に設定する位置の位置座標信号Ｘｌ、、
   ｙＳを出力する位置設定器３００と、船舶の方位す・を
   検出する方位検出器３０３と、船舶の方位設定信号ＦＳ
   を出力する方位設定器３０１とが設けられるとともに、
   −に配位置設定器３００の出力ｘ８と」−記位置検出器
   ３０２の出力Ｘとが人力される第１の減算器３０４と、
   」−配位置設定器３００の出力ｙ８と−１−記位置検出
   器３０２の出力ｙとが入力される第２の減算器３０５と
   、」−記方位設定器；３０１の出力ｑｊｌ＋と上記方位
   検出器３０３の出力す・とが入力される第；３の減３つ
   器３０６と、上記の第１　；ｌ；−Ｊ：び第２のθりい
   ’ＩＩ　８：＞３０４．３０５の出力／＼Ｘ、△ｙと１
   −記方位設定器３０１の出力す・８とが人力されて設定
   ツノ缶一方向の位置偏差信号△Ｘｏと設定力位に面角ノ
   ｊ向の位置偏差信号△’Ｊａとを出力する位置偏差変Ｉ
   （ｊ螺：）３０７と、同位置偏差変換器３０７の第１の
   位置偏差信号出力△Ｘｏが入力される第１〜第３のＰＩ
   Ｄ制御器３０８．：（（１！ｌ、ｌ　ｌ　Ｏと、上記位
   置偏差変換器３０７の第２のイ１“ｌ置偏差信弓−出力
   △ｙｏが人力される第４〜第００１）ＩＤ制御器３１１
   ．３１２．３１：う　、　　　：ｌ　　Ｉ　　７１　　
   、　　　：（Ｉ　　５　　。 ３１６と、少なくとも上記第；３の減′Ｃ′）器３０Ｇ
   の出力△すｌが入力される第１０〜第１；３のＩ）Ｔｒ
   ｉ制御器３１７，３１８．ＩＩ９．：う２０と、上記第
   ４のＰＩＤ制御器：３１１の出力と−１−間第１０のＩ
   ）　Ｉ　Ｄ制御器：３１７の出力とが人力さ７ｔｉる第
   １の加勢器３２１と、＋ｉｉ＋：、の第１１．・］：び
   第２の酢振り式プロペラ２１．２２のう１゛ノ船り１，
   １に近い上記第１の首振り式プ１１ベシ２１のｌｌ＋・
   同角を倹出して同旋回角が右向きの場合を正と１〜同旋
   回角が左向きの場合を負どして出力しうる第１の旋回角
   検出器３２７と、同第１の旋回角検出器３２７の出力θ
   １と上記第１の加算器３２１の出力とがそわそれ入力さ
   れて上記第１の旋回角検出器３２７の出力信号が負の場
   合には上記第１の加算器３２］の出力信号の符号を変換
   して出力し」ゴ間第１の旋回角検出器３２７の出力信号
   が正の場合は−」−記第１の加算器３２１の出力信号の
   符号を変換せずそのママ出力する第１の符号変換器３２
   ２と、上記第１のＰ　Ｔ　Ｄ１ｊｊｌ闘器３０８の出力
   と１−記第１の符号変換器３２２０出力どが入力される
   第２の加算器：３２３と、同第２の加算器３２：３の出
   力が入力される第１の翼角サーボ機構１０１と、上記第
   ５のＰＩＤ制御器３１２の出力と上記第１１のＰＩＤ制
   御器３１８の出力とが入力される第３の加算器３２５と
   、同第３の加算器３２５の出力が入力される第１の旋回
   角サーボ機構１０３と、」二間第１の首振り式プロペラ
   ２１より船体中央部寄りに位置する上記第２の首振り式
   プロペラ２２の旋回角を検出して同旋回角が右向きの場
   合を１１−（’−，ｌ−同１介回角が左向きの場合を負
   として出力しうる第２の旋回角検出器３３２と、同第２
   の旋回角検出８ニー；３３２の出力０、と上記第６のＩ
   Ｉ　Ｔ　Ｄ制御器３１３の出力とがぞれそれ人力されで
   １°記第２の旋回角検出器３３２のｌ　ｊ力（ｒｉじ゛
   が負の場合には上記第６のＰＩＤ制御器：（ｌ　：（の
   出力ｆｌｉ４；の符号を変換して出力し上記第２の旋回
   角検出２：・）３３２の出力信号が正の場合にｉｌ：ｉ
   配電（ｊのＰＴＤ制御器３１３の出力信号の杓弓？「＝
   変換せずその捷１出力する第２のね月゛変換２：’ｊ　
   ：ｌ　２　Ｈと、上記第２の］）Ｉ　Ｄ？１ｊｌｌｆｊ
   ｌｌ器：（ｆｌ　！ｌの出力）−１記第２の符号変換器
   ３２８の出力とか人すされ２）第４の加算器３２９と、
   同第４の加３つ器１２　！ｌの出力が入力される第２の
   翼角−リール（幾Ｊｆ１１１　Ｏ５と、」−記第７のＰ
   ＩＤ制御器：（＋　−１の出力が人力される第２の旋回
   角サーボ機）１１ｔ；　Ｉ　Ｉ）　７と、上記第８のＰ
   ＩＤ制御器３１５の出力と１−１記第１２のＰＩＤ制御
   器３１９の出力とが人力される第５の加算器３３３と、
   」二間第３の首振り式プロペラ２３の旋回角を検出して
   同旋回角が右向きの場合を正とし同旋回角が左向きの場
   合を負として出力しうる第３の旋回角検出器３３９と、
   同第３の旋回角検出器３３９の出力θ３と上記第５の加
   算器３３３の出力とがそれぞれ入力されて上記第３の旋
   回角検出器３３９の出力信号が負の場合には上記第５の
   加算器３３３の出力信号の符号を変換して出力し上記第
   ３の旋回角検出器３３９の出力信号が正の場合には上記
   第５の加算器３３３の出力信号の符号を変換せずそのま
   ま出力する第３の符号変換器３３４と、上記第３のＰＩ
   Ｄ制御器３１０の出力と上記第３の符号変換器３３４の
   出力とが入力される第６の加算器３３５と、同第６の加
   算器３３５の出力が入力される第３の翼角サーボ機構１
   ０９と、上記第９のＰＩＤ制御器３１６の出力と上記第
   １３のＰＩＤ制御器３２０の出力とが入力される第７の
   加算器３３７と、同第７の加算器３３７の出力が入力さ
   れる第３の旋回角サーボ機構１１１とが設けられたこと
   を！１．！、徴とする、船舶の自動位置制御装置。