WO2014057723A1 - 船舶の制御システム、船舶の制御方法、プログラム - Google Patents

船舶の制御システム、船舶の制御方法、プログラム Download PDF

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WO2014057723A1
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ship
outboard motors
center
propulsive force
rotating
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PCT/JP2013/069922
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French (fr)
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忠昭 森上
昌也 西尾
孝典 三好
豊大 弓場
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スズキ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206—Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H25/08—Steering gear
    • B63H25/14—Steering gear power assisted; power driven, i.e. using steering engine
    • B63H25/18—Transmitting of movement of initiating means to steering engine
    • B63H25/24—Transmitting of movement of initiating means to steering engine by electrical means
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    • B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0875—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted to water vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H2020/003—Arrangements of two, or more outboard propulsion units

Definitions

  • the present invention relates to a ship control system, a ship control method, and a program. Specifically, the present invention relates to a ship control system, a ship control method, and a program that can translate a ship in a lateral direction by controlling the direction of propulsive force of two outboard motors.
  • the ship When a ship is moored on a pier, the ship may be translated in the horizontal direction.
  • a configuration capable of translating the ship in the lateral direction there is a configuration described in Patent Document 1, for example.
  • two outboard motors are mounted side by side on the stern, and the direction of propulsive force of these two outboard motors is controlled to advance the ship in a desired direction. Can be made. Then, by controlling the propulsive force of the two outboard motors so as to pass through the moving center of the ship, the ship can be translated in the lateral direction.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a ship control system, a ship control method, and a program capable of preventing the ship from rotating while translating in the lateral direction. It is.
  • a ship control system is a ship control system having two outboard motors and capable of translating the ship in the lateral direction, Steering the extension line of the aircraft propulsion line so that it passes through the center of movement on the center line of the ship, and translating the ship laterally by making the shift directions of the two outboard motors opposite to each other And a rotation determining means for determining whether or not the ship is rotating in the horizontal direction, and the ship being rotated by the rotation determining means while the ship is being translated in the horizontal direction. Correction means for moving the intersection of the extension line of the propulsive force of the two outboard motors and the center line of the ship in either of the front and rear directions from the movement center when it is determined that And
  • the ship control method of the present invention is a ship control method having two outboard motors and capable of translating the ship in the lateral direction, wherein the propulsive force of the two outboard motors is controlled. Steering the extension line so that it passes through the center of movement on the centerline of the ship and translating the ship laterally by reversing the shift directions of the two outboard motors; Determining whether or not the ship is rotating in the horizontal direction; and when the ship is determined to be rotating while the ship is being translated in the horizontal direction, the two outboards Moving the intersection of the extension line of the propulsive force of the aircraft and the center line of the ship in the forward or backward direction from the moving center.
  • the program of the present invention provides an extension line of the propulsive force of the two outboard motors to the computer of the ship control system which has two outboard motors and can translate the boat in the lateral direction. Steering the vehicle so as to pass through the movement center on the center line and translating the ship in the horizontal direction by making the shift directions of the two outboard motors opposite to each other; and A step of determining whether or not the vehicle is rotating, and when it is determined that the vessel is rotating while the vessel is being translated in the lateral direction, the propulsive force of the two outboard motors And a step of moving an intersection of the extension line and the center line of the ship in the forward or backward direction from the movement center.
  • the attitude of the ship can be corrected and the ship can be translated without rotating.
  • FIG. 1 is a perspective view of a ship as viewed obliquely from the rear.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the boat maneuvering system.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the contents of the control method for translating the ship in the horizontal direction.
  • FIG. 4A is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 4B is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 4C is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 4A is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 4B is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 4C is a plan view schematically
  • FIG. 4D is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 5A is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 5B is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 5C is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 5D is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 6A is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 6B is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 6C is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 6D is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 7A is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 7B is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 7C is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 7D is a plan view schematically showing the state of the outboard motor and the behavior of the ship, as viewed from above.
  • FIG. 8A is a diagram schematically illustrating the behavior of the ship according to the example of the present invention.
  • FIG. 8B is a diagram schematically illustrating the behavior of the ship according to the comparative example.
  • FIG. 1 is a perspective view of a ship 1 as viewed obliquely from the rear.
  • a plurality of outboard motors each equipped with an engine are attached to a transom 2 a located at the rear of a hull 2 of a ship 1 via brackets.
  • a configuration is shown in which two outboard motors 3 (the right outboard motor 3R and the left outboard motor 3L) are attached.
  • the two outboard motors 3 ⁇ / b> R and 3 ⁇ / b> L are attached to symmetrical positions with respect to the center line of the ship 1.
  • the center line of the ship 1 is a straight line that extends in the front-rear direction and passes through the moving center of the ship 1.
  • the moving center of the ship 1 is a point where the horizontal rotational moment of the reaction force acting on the underwater resistance center point of the ship and the wind pressure center point above the water surface is balanced.
  • a ship maneuvering room 4 is provided in a substantially central portion of the hull 2.
  • a helm 5, a remote control box 7, a joystick 10 and a changeover switch 11 are arranged as operation devices for operating the ship 1.
  • a display device for displaying information related to the ship 1 is arranged in the maneuvering room 4.
  • the helm 5 has a steering handle 6 used for steering.
  • the remote control box 7 has a remote control lever 8 for changing the shift position and the shift amount.
  • the ship operator normally operates the ship by operating the steering handle 6 of the helm 5 and the remote control lever 8 of the remote control box 7.
  • the joystick 10 has a lever 9 for operating the ship 1.
  • the lever 9 of the joystick 10 can be tilted in an arbitrary direction from the neutral position and can be rotated. Then, the ship 1 performs an operation according to the operation mode of the joystick 10.
  • the ship operator wants to finely control the behavior of the ship 1 such as when berthing, the ship operator uses the joystick 10 to operate the ship.
  • the marine vessel operator can move the ship 1 forward by tilting the lever 9 of the joystick 10 forward, and can reverse the ship 1 by tilting backward. Further, the operator can translate the ship 1 to the right or left by tilting the lever 9 of the joystick 10 to the right or left. For this reason, the boat operator can dock the ship 1 by tilting the lever 9 of the joystick 10 to the right or left.
  • the change-over switch 11 is a switch for switching whether to operate the ship using the helm 5 and the remote control box 7 or to use the joystick 10.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the boat maneuvering system 100.
  • a shift-by-wire system, a throttle-by-wire system, and a steering-by-wire system are applied to the boat maneuvering system 100 of the present embodiment. That is, information from the helm 5, the remote control box 7 and the joystick 10 is electrically transmitted to the helm controller 20, and the helm controller 20 controls the two outboard motors 3R and 3L by an electric signal. .
  • the ship maneuvering system 100 includes the above-described helm 5, remote control box 7, joystick 10, and changeover switch 11. Further, the boat maneuvering system 100 includes an angular acceleration sensor 12, a helm controller 20, a BCM 25, and two outboard motors 3R and 3L.
  • the helm 5 includes the above-described steering handle 6 and a steering sensor.
  • the steering handle 6 is a rotatable operation member.
  • the steering sensor detects an operation of the steering handle 6 and outputs information related to the operation to the helm controller 20.
  • the information related to the operation of the steering handle 6 includes, for example, information related to the rotation angle and the rotation direction.
  • the remote control box 7 has a remote control lever 8 and a lever sensor.
  • the remote control lever 8 is an operating member that can tilt in the front-rear direction from the neutral position.
  • the lever sensor detects an operation of the remote control lever 8 and outputs information related to the operation to the helm controller 20.
  • the information regarding the operation includes, for example, information regarding the tilt direction and tilt angle.
  • the joystick 10 has a lever 9 and a lever sensor.
  • the lever 9 of the joystick 10 is an operation member that can be tilted and rotated in an arbitrary direction of 360 °.
  • the lever sensor of the joystick 10 detects the operation of the lever 9 of the joystick 10 and outputs information related to the detected operation to the helm controller 20.
  • the information regarding the operation of the lever 9 of the joystick 10 includes the tilt angle and tilt direction of the lever 9 and the rotation angle and rotation direction of the lever 9.
  • the changeover switch 11 detects the selection position selected by the operator and outputs information on the detected selection position to the helm controller 20.
  • the helm controller 20 enables only one of the operation of the helm 5 and the remote control box 7 and the operation of the joystick 10 according to the selected position detected by the changeover switch 11 and disables the other operation.
  • the angular acceleration sensor 12 is attached to the hull 2.
  • the angular acceleration sensor 12 detects angular acceleration when the hull 2 rotates in the horizontal direction.
  • the angular acceleration sensor 12 outputs detected angular acceleration information to the helm controller 20.
  • the helm controller 20 functions as a control device that controls the two outboard motors 3R and 3L.
  • the helm controller 20 is electrically connected to the helm 5, the remote control box 7, the joystick 10, the changeover switch 11, the angular acceleration sensor 12, the BCM 25, and the two outboard motors 3R and 3L.
  • a computer including a CPU 21, a ROM 22, a RAM 23, an EEPROM 24, and the like is applied.
  • the CPU 21 executes the computer program stored in the ROM 22 to realize the processing of the flowchart described later.
  • the ROM 22 is a non-volatile memory, and stores a computer program executed by the CPU 21, setting values for controlling the outboard motors 3R and 3L, and the like.
  • the RAM 23 is a volatile memory, and temporarily stores information and the like calculated when the CPU 21 controls the outboard motors 3R and 3L.
  • the RAM 23 is used as a work area when the CPU 21 executes a computer program.
  • the EEPROM 24 is a rewritable nonvolatile memory. The EEPROM 24 stores various information used when the CPU 21 controls the outboard motors 3R and 3L.
  • the BCM 25 (boat control module) is electrically connected to the helm controller 20 and the ECMs 29 of the outboard motors 3R and 3L.
  • the BCM 25 transmits an instruction from the helm controller 20 to each ECM 29.
  • a computer including a CPU, a ROM, a RAM, an EEPROM, and the like is applied to the BCM 25.
  • the BCM 25 can be omitted.
  • the helm controller 20 is directly electrically connected to each ECM 29 of the outboard motors 3R and 3L and transmits an instruction.
  • the two outboard motors 3R and 3L can have substantially the same configuration.
  • the outboard motors 3R, 3L include an actuator driver 26, a steering actuator 27, a RUDDER SENDER 28, an ECM 29, an electrically controlled throttle 30, and a shift actuator 31.
  • Actuator driver 26 includes steering actuator 27 and RUDDER. It is electrically connected to SENDER 28. Then, the actuator driver 26 drives the steering actuator 27 based on an instruction from the ECM 29. The steering actuator 27 changes the steering angle ⁇ of the outboard motors 3R and 3L in response to an instruction from the helm controller 20 via the actuator driver 26. For example, as shown in FIG. 1, the steering actuator 27 rotates the propulsion unit 33 including a propeller around the steering shaft (one-dot chain line S) left and right to a predetermined angle ⁇ .
  • the RUDDER SENDER 28 detects the actual steering angle ⁇ of the outboard motors 3R and 3L and outputs it to the actuator driver 26.
  • the actuator driver 26 can drive the steering actuator 27 to obtain the steering angle ⁇ instructed by the helm controller 20 by acquiring information on the actual steering angle ⁇ detected by the RUDDER SENDER 28.
  • the actuator driver 26 outputs the actual steering angle ⁇ acquired from the RUDDER SENDER 28 to the helm controller 20.
  • the ECM 29 (engine control module) is electrically connected to the electrically controlled throttle 30 and the shift actuator 31, and controls the electrically controlled throttle 30 and the shift actuator 31.
  • the electrically controlled throttle 30 includes a throttle valve, an actuator that adjusts the opening of the throttle valve, and a TPS (throttle position sensor) that detects the opening of the throttle valve.
  • the actuator of the electrically controlled throttle 30 changes the opening of the throttle valve in response to an instruction from the helm controller 20 via the BCM 25 and the ECM 29. By increasing the opening of the throttle valve, the engine output of the outboard motors 3R, 3L is increased to increase the propulsive force of the outboard motors 3R, 3L.
  • the engine output of the outboard motors 3R, 3L is reduced to reduce the propulsive force of the outboard motors 3R, 3L.
  • the ECM 29 controls the fuel injection amount based on the detection result of the throttle valve opening from the TPS.
  • the shift actuator 31 switches the shift of the outboard motors 3R and 3L in response to an instruction from the helm controller 20 via the BCM 25 and the ECM 29. For example, when there is an instruction to switch the shift from the helm controller 20, the shift actuator 31 drives the reverser in the propulsion unit 33 of the outboard motors 3R and 3L, and moves the reverser to the forward position according to the instruction. Or switch to the reverse position.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the content of the control method for translating the ship 1 in the horizontal direction.
  • 4A to 7D are plan views schematically showing the state of the outboard motors 3R and 3L and the behavior of the ship 1, as seen from above. Specifically, FIGS. 4A to 4D show a case where the vessel 1 is rotated to the right while moving the vessel 1 in the right direction. 5A to 5D show the case where the ship 1 is rotated counterclockwise while moving in the right direction. 6A to 6D show a case where the ship 1 is rotated clockwise while the ship 1 is moved in the left direction.
  • FIG. 7A to 7D show the case where the ship 1 is rotated counterclockwise while moving to the left. 4A to 7D, the arrow P indicates the direction of the propulsive force of the right outboard motor 3R, the arrow Q indicates the direction of the propulsive force of the left outboard motor 3L, and the arrow F indicates two units.
  • the direction of the composite driving force by the outboard motors 3R and 3L is shown.
  • An arrow N indicates the rotation direction of the ship 1 due to disturbance, and an arrow B indicates a propulsive force that rotates the ship 1 by the two outboard motors 3R and 3L.
  • a computer program (computer software) for executing this control direction is stored in the ROM 22 of the helm controller 20 in advance.
  • the CPU 21 of the helm controller 20 reads this computer program from the ROM 22 and executes it using the RAM 23 as a work area. Thereby, this control method is executed.
  • step S ⁇ b> 301 the helm controller 20 determines whether an operation for translating the ship 1 in the horizontal direction (hereinafter referred to as “lateral movement operation”) has been performed. For example, when it is detected that the lever 9 of the joystick 10 is tilted rightward or leftward, the helm controller 20 determines that a lateral movement operation has been performed. On the other hand, when it is determined that the lateral movement operation is not performed, the determination in step S301 is repeated. In this case, the helm controller 20 executes control according to the operation of the helm 5 and the joystick 10 by the operator.
  • lateral movement operation an operation for translating the ship 1 in the horizontal direction
  • step S302 the helm controller 20 performs control to translate the ship 1 in the lateral direction.
  • Control when the lever 9 of the joystick 10 is tilted rightward is as follows.
  • the helm controller 20 controls the actuator driver 26 so that the extension lines of the propulsive forces P and Q of the two outboard motors 3R and 3L pass through the moving center G of the ship 1. Instruct to change the rudder angle.
  • the actuator driver 26 changes the steering angle as described above based on an instruction from the helm controller 20.
  • the helm controller 20 and the actuator driver 26 make the intersection point M of the extension lines of the propulsive forces P and Q of the two outboard motors 3R and 3L coincide with the movement center G of the ship 1.
  • the intersection M of the extension lines of the propulsive force of the two outboard motors 3R and 3L is referred to as “propulsion force center M”.
  • the helm controller 20 instructs the ECM 29 to change the shift position so that the shift position of the right outboard motor 3R is set to reverse and the shift position of the left outboard motor 3L is set to forward.
  • a propulsive force F in the right direction is applied to the ship 1, and the ship 1 starts to move in the right direction.
  • the control when the lever 9 of the joystick 10 is tilted leftward is as follows. As shown in FIGS.
  • the helm controller 20 and the actuator driver 26 move the propulsive force center M of the two outboard motors 3R and 3L to move the ship 1 in the same manner as in the case of parallel translation in the right direction. Match the center G. Then, the helm controller 20 instructs the ECM 29 to change the shift position so that the shift position of the right outboard motor 3R is set to forward and the shift position of the left outboard motor 3L is set to reverse. . As a result, a leftward propulsive force F is applied to the ship 1, and the ship 1 starts to move in the left direction.
  • step S303 the helm controller 20 determines whether or not the angular acceleration detected by the angular acceleration sensor 12 is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • a predetermined threshold value As shown in FIG. 4B, FIG. 5B, FIG. 6B, and FIG. 7B, the ship 1 may start rotating in the horizontal direction after starting parallel translation in the horizontal direction due to disturbances such as waves, wind, and water flow. is there. Therefore, the helm controller 20 determines whether or not the angular acceleration detected by the angular acceleration sensor 12 is equal to or greater than a predetermined threshold, and if the angular acceleration is equal to or greater than the predetermined threshold, it is considered that the ship 1 has started rotating. In this case, the process proceeds to step S305.
  • the helm controller 20 considers that the ship 1 is translating in the lateral direction without rotating. In this case, the process proceeds to step S304.
  • the predetermined threshold is appropriately set according to the accuracy required for the control.
  • step S304 the helm controller 20 maintains the shift positions and steering angles of the two outboard motors 3R and 3L in the standard state set in step S302. Thereby, the ship 1 continues the parallel movement to a horizontal direction. In this case, the process proceeds to step S312 without going through steps S305 to S311.
  • steps S305 to S311 the helm controller 20 performs correction to return the ship 1 to the direction before the rotation is started.
  • the content of the correction varies depending on the parallel movement direction and the rotation direction of the ship 1. Therefore, in these steps, the helm controller 20 determines the direction of translation and the direction of rotation of the ship 1 and executes correction according to the determination result.
  • step S305 the helm controller 20 determines whether the lateral movement operation in step S301 is an operation for translating the ship 1 in the right direction or the left direction. This determination is performed based on, for example, the detection result of the operation direction of the lever 9 by the lever sensor of the joystick 10. If the translation is to the right, the process proceeds to step S306. If the translation is to the left, the process proceeds to step S307. In each of steps S306 and S307, the helm controller 20 uses the detection result of the angular acceleration sensor 12 to determine whether the ship 1 has started a clockwise rotation or a counterclockwise rotation. For this determination, for example, the polarity of the output of the angular acceleration sensor 12 is used.
  • step S308 the helm controller 20 has the propulsive force center M of the two outboard motors 3R and 3L on the center line C of the ship 1 and from the movement center G of the ship 1.
  • the actuator driver 26 is instructed to correct the rudder angle so as to be located on the stern side.
  • the actuator driver 26 corrects the steering angle as described above based on an instruction from the helm controller 20.
  • a propulsive force B that is rotated leftward by the two outboard motors 3R and 3L is applied to the ship 1. Therefore, the ship 1 returns to the direction before the start of rotation due to disturbance.
  • step S309 the helm controller 20 has the propulsive force center M of the two outboard motors 3R, 3L on the center line C of the ship 1 and from the movement center G of the ship 1. Also, the actuator driver 26 is instructed to correct the steering angle so as to be positioned on the bow side. The actuator driver 26 corrects the steering angle as described above based on an instruction from the helm controller 20. As a result, a propulsive force B that is rotated rightward by the two outboard motors 3R and 3L is applied to the ship 1. Therefore, the ship 1 returns to the direction before the start of rotation due to disturbance.
  • step S310 the helm controller 20 has the propulsive force center M of the two outboard motors 3R and 3L on the center line C of the ship 1 and from the movement center G of the ship 1. Also, the actuator driver 26 is instructed to correct the steering angle so as to be positioned on the bow side. The actuator driver 26 corrects the steering angle as described above based on an instruction from the helm controller 20. As a result, a propulsive force B that is rotated leftward by the two outboard motors 3R and 3L is applied to the ship 1. Therefore, the ship 1 returns to the direction before the start of rotation due to disturbance.
  • step S311 the helm controller 20 has the propulsive force centers of the two outboard motors 3R and 3L on the center line C of the ship 1 and more than the moving center G of the ship 1.
  • the actuator driver 26 is instructed to correct the steering angle so as to be positioned on the stern side.
  • the actuator driver 26 corrects the steering angle as described above based on an instruction from the helm controller 20.
  • the ship 1 is subjected to a propulsive force that is rotated clockwise by the two outboard motors 3R and 3L. Therefore, the ship 1 returns to the direction before the start of rotation due to disturbance.
  • the direction of the ship 1 is corrected, and the ship 1 continues to move in the lateral direction without rotating.
  • the helm controller 20 does not change the propulsive force of the two outboard motors 3R and 3L when correcting the rudder angle in steps S308 to S311. Further, the helm controller 20 controls the steering angle of the actuator driver 26 so that the propulsive force center M of the two outboard motors 3R and 3L does not deviate from the center line C of the ship 1 in steps S308 to S311. Send change instructions.
  • step S312 the helm controller 20 determines whether or not the ship operator has finished the lateral movement operation. For example, when it is detected by the lever sensor that the lever 9 of the joystick 10 has returned to the neutral position, the helm controller 20 determines that the lateral movement operation by the operator has been completed. If it is determined that the horizontal translation operation has not been completed, the process returns to step S303, and the operations after S303 are repeated.
  • step S305 If the process proceeds to step S305 and subsequent steps and returns to step S303 again and it is determined that the angular acceleration is less than the predetermined threshold, the helm controller 20 determines that the ship 1 has returned to the direction before the rotation by the correction. To do. Then, as shown in FIGS. 4D, 5D, 6D, and 7D, the helm controller 20 controls the actuator driver 26 so that the two outboard motors 3R and 3L are returned to the standard state. Instructs to change the rudder angle. Thereby, the ship 1 continues the parallel movement in the horizontal direction with the direction corrected.
  • step S313 the helm controller 20 returns the rudder angles and shift positions of the two outboard motors 3R and 3L to the state before the lateral movement operation.
  • the propulsive force that rotates the ship 1 in the direction opposite to the rotation direction is applied.
  • the direction of the ship 1 can be corrected. Therefore, the ship 1 can be translated without rotating.
  • the propulsive force of the two outboard motors 3R and 3L is not changed. According to such a configuration, since the propulsive force applied to the ship 1 is not changed, a sudden change in the behavior of the ship 1 can be prevented. Therefore, the behavior of the ship 1 can be stabilized.
  • the propulsive force center M of the two outboard motors 3R and 3L is always located on the center line C of the ship 1. Therefore, it is possible to prevent the behavior of the ship 1 from changing suddenly. Therefore, the behavior of the ship 1 can be stabilized.
  • FIG. 8A is a diagram schematically illustrating the behavior of the ship according to the example of the present invention.
  • FIG. 8B is a diagram schematically illustrating the behavior of the ship according to the comparative example. 8A and 8B, the broken line indicates the movement trajectory of the bow and stern, and the solid line indicates the center line of the ship.
  • the present inventors conducted an experiment in which the ship was translated in the east and the behavior of the ship was observed with the bow directed to the north and the stern directed to the south. As shown in FIG.
  • the ship was translated in the east direction while maintaining a posture with its bow directed to the north while slightly swaying in the left-right direction.
  • FIG. 8B in the comparative example, the ship started to rotate in the right direction during the movement, and finally rotated more than 90 ° from the start of the movement.
  • a ship can be translated in a horizontal direction, preventing rotation of a ship.
  • This embodiment can be realized by a computer executing a program. Further, a computer-readable recording medium storing the above program and a computer program product such as the above program can also be applied as an embodiment of the present invention.
  • a recording medium for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
  • the present invention is a technique effective for a ship control system, a ship control method, and a program. And according to this invention, when a ship rotates during parallel translation, the propulsive force which rotates to a direction opposite to a rotation direction can be applied to a ship. Therefore, the attitude of the ship can be corrected and the ship can be translated without rotating.

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Abstract

　操船システムは、２基の船外機（３Ｒ，３Ｌ）と、ヘルムコントローラとを有し、ヘルムコントローラは、２基の船外機（３Ｒ，３Ｌ）の推進力（Ｐ，Ｑ）の延長線を船舶（１）の中心線（Ｃ）上にある移動中心（Ｇ）を通過するように操舵するとともに２基の船外機（３Ｒ，３Ｌ）のシフト方向を互いに反対にすることによって船舶（１）を横方向に平行移動させ、船舶（１）が水平方向に回転しているか否かを判定し、船舶（１）を横方向に平行移動させている間に船舶（１）が回転していると判定した場合に、２基の船外機（３Ｒ，３Ｌ）の推進力（Ｐ，Ｑ）の延長線と船舶（１）の中心線（Ｃ）の交点（Ｍ）を移動中心（Ｇ）から前後何れかの方向に移動させる。

Description

船舶の制御システム、船舶の制御方法、プログラム
　本発明は、船舶の制御システム、船舶の制御方法、プログラムに関する。詳しくは、本発明は、２基の船外機の推進力の方向を制御することによって船舶を横方向に平行移動させることができる船舶の制御システム、船舶の制御方法、プログラムに関する。
　船舶を桟橋に係留する際などにおいて、船舶を横方向に平行移動させることがある。船舶を横方向に平行移動させることができる構成としては、たとえば特許文献１に記載の構成がある。特許文献１に記載の構成は、船尾に２基の船外機を左右に並べて搭載し、これらの２基の船外機の推進力の方向を制御することによって、船舶を所望の方向に進行させることができる。そして、２基の船外機の推進力を、船舶の移動中心を通過するように制御することによって、船舶を横方向に平行移動させることができる。
しかしながら、船舶には、水面より下の水中にあり波や水流の影響を受ける水中の抵抗中心点と、水面より上にあって風の影響を受ける水上の風圧中心点とがあり、これらは一般的に異なる位置に存在する。前述のように船舶を横方向に平行移動するためには、前述の水中の抵抗中心点と水面より上の風圧中心点に作用する反力の水平方向への回転モーメントがバランスする点を正確に把握し、２基の船外機の推進力が前記の水平方向への回転モーメントがバランスする点を通過するように正確に制御する必要がある。前記水平方向への回転モーメントのバランスが崩れると、船舶は操船者の意図しない回転を始めることになる。
　実際の使用状態において上記水平方向への回転モーメントがバランスする点の位置は、船舶に対する波や水流や風の向きおよび強さによって変化するので、操船者は、船外機の角度を常時補正する必要がある。このように、回転することなく船舶を横方向に平行移動させるためには、操船に熟練を要することになる。
特開平０１－２８５４８６号公報
　上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、横方向に平行移動している間に、船舶の回転を防止することができる船舶の制御システム、船舶の制御方法、プログラムを提供することである。
　前記課題を解決するため、本発明の船舶の制御システムは、２基の船外機を有し船舶を横方向に平行移動させることができる船舶の制御システムであって、前記２基の船外機の推進力の延長線を前記船舶の中心線上にある移動中心を通過するように操舵するとともに前記２基の船外機のシフト方向を互いに反対にすることによって前記船舶を横方向に平行移動させる制御手段と、前記船舶が水平方向に回転しているか否かを判定する回転判定手段と、前記船舶を横方向に平行移動させている間に前記回転判定手段により前記船舶が回転していると判定された場合に、前記２基の船外機の推進力の延長線と前記船舶の中心線の交点を前記移動中心から前後何れかの方向に移動させる補正手段と、を有することを特徴とする。
　また、本発明の船舶の制御方法は、２基の船外機を有し船舶を横方向に平行移動させることができる船舶の制御方法であって、前記２基の船外機の推進力の延長線を前記船舶の中心線上にある移動中心を通過するように操舵するとともに前記２基の船外機のシフト方向を互いに反対にすることによって前記船舶を横方向に平行移動させるステップと、前記船舶が水平方向に回転しているか否かを判定するステップと、前記船舶を横方向に平行移動させている間に前記船舶が回転していると判定された場合に、前記２基の船外機の推進力の延長線と前記船舶の中心線の交点を前記移動中心から前後何れかの方向に移動させるステップと、を有することを特徴とする。
　本発明のプログラムは、２基の船外機を有し船舶を横方向に平行移動させることができる船舶の制御システムのコンピュータに、前記２基の船外機の推進力の延長線を前記船舶の中心線上にある移動中心を通過するように操舵するとともに前記２基の船外機のシフト方向を互いに反対にすることによって前記船舶を横方向に平行移動させるステップと、前記船舶が水平方向に回転しているか否かを判定するステップと、前記船舶を横方向に平行移動させている間に前記船舶が回転していると判定された場合に、前記２基の船外機の推進力の延長線と前記船舶の中心線の交点を前記移動中心から前後何れかの方向に移動させるステップと、を実行させるプログラムである。
　本発明によれば、横方向に平行移動している間に船舶が回転した場合には、船舶に回転方向とは反対方向に回転するような推進力をかけることができる。したがって、船舶の姿勢を補正し、船舶を回転することなく平行移動させることができる。
図１は、船舶を斜め後方から見た斜視図である。 図２は、操船システムの構成を示すブロック図である。 図３は、船舶を横方向に平行移動させるための制御方法の内容を示すフローチャートである。 図４Ａは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図４Ｂは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図４Ｃは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図４Ｄは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図５Ａは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図５Ｂは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図５Ｃは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図５Ｄは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図６Ａは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図６Ｂは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図６Ｃは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図６Ｄは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図７Ａは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図７Ｂは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図７Ｃは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図７Ｄは、船外機の状態および船舶の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。 図８Ａは、本発明の実施例にかかる船舶の挙動を模式的に示す図である。 図８Ｂは、比較例に係る船舶の挙動を模式的に示す図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。各図においては、適宜、船舶１の前側を矢印「Ｆｒ」で、後側を矢印「Ｒｒ」で、右側を矢印「Ｒ」で、左側を矢印「Ｌ」で示す。
　図１は、船舶１を斜め後方から見た斜視図である。図１に示すように、船舶１の船体２の後部に位置するトランサム２ａには、それぞれエンジンが搭載された複数の船外機がブラケットを介して取り付けられる。本実施形態においては、２基の船外機３（右側の船外機３Ｒと左側の船外機３Ｌ）が取り付けられる構成を示す。２基の船外機３Ｒ，３Ｌは、船舶１の中心線を挟んで左右対称の位置に取り付けられる。なお、船舶１の中心線は、前後方向に延伸し船舶１の移動中心を通過する直線をいうものとする。船舶１の移動中心とは、船舶の水中の抵抗中心点および水面より上の風圧中心点に作用する反力の水平方向への回転モーメントがバランスする点をいうものとする。
　船体２の略中央部には、操船室４が設けられる。操船室４には、船舶１を操作するための操作機器として、ヘルム５と、リモコンボックス７と、ジョイスティック１０と、切替スイッチ１１とが配置される。このほか、操船室４には、船舶１に関する情報を表示する表示機器などが配置される。
　ヘルム５は、操舵に用いるステアリングハンドル６を有する。リモコンボックス７は、シフト位置およびシフト量を変更するためのリモコンレバー８を有する。操船者は、通常は、ヘルム５のステアリングハンドル６とリモコンボックス７のリモコンレバー８を操作することによって操船する。
　ジョイスティック１０は、船舶１を操作するためのレバー９を有する。ジョイスティック１０のレバー９は、中立位置から任意の方向に傾倒させることができるとともに、回転させることができる。そして、船舶１は、ジョイスティック１０の操作態様に応じた動作を行う。操船者は、着岸時などといった船舶１の挙動を細かく制御したい場合には、ジョイスティック１０を用いて操船する。たとえば、操船者は、ジョイスティック１０のレバー９を前方に倒すことによって船舶１を前進させることができ、後方に倒すことによって船舶１を後進させることができる。また、操船者は、ジョイスティック１０のレバー９を右方または左方に倒すことによって、船舶１を右方または左方に平行移動させることができる。このため、操船者は、ジョイスティック１０のレバー９を右方または左方に倒すことによって、船舶１を着岸させることができる。
　切替スイッチ１１は、ヘルム５およびリモコンボックス７を用いて操船するか、ジョイスティック１０を用いて操船するかを切替えるスイッチである。
　次に、船舶の制御システム（以下、操船システム１００と称する）について、図２を参照して説明する。図２は、操船システム１００の構成を示すブロック図である。本実施形態の操船システム１００は、シフトバイワイヤ方式、スロットルバイワイヤ方式およびステアリングバイワイヤ方式が適用される。すなわち、ヘルム５、リモコンボックス７およびジョイスティック１０からの情報は、ヘルムコントローラ２０に電気的に送信されるとともに、ヘルムコントローラ２０は、電気的な信号によって２基の船外機３Ｒ，３Ｌを制御する。
　操船システム１００は、上述したヘルム５と、リモコンボックス７と、ジョイスティック１０と、切替スイッチ１１とを有する。さらに操船システム１００は、角加速度センサ１２と、ヘルムコントローラ２０と、ＢＣＭ２５と、２基の船外機３Ｒ，３Ｌとを有する。
　ヘルム５は、前述のステアリングハンドル６と、ステアリングセンサとを有する。ステアリングハンドル６は、回転可能な操作部材である。ステアリングセンサは、ステアリングハンドル６の操作を検出して、操作に関する情報をヘルムコントローラ２０に出力する。ステアリングハンドル６の操作に関する情報には、たとえば、回転角度および回転方向に関する情報が含まれる。
　リモコンボックス７は、リモコンレバー８と、レバーセンサとを有する。リモコンレバー８は、中立位置から前後方向に傾倒可能な操作部材である。レバーセンサは、リモコンレバー８の操作を検出して、操作に関する情報をヘルムコントローラ２０に出力する。操作に関する情報としては、たとえば、傾倒方向および傾倒角度に関する情報が含まれる。以下、リモコンレバー８の傾倒角度および傾倒方向を、シフト位置と称する。
　ジョイスティック１０は、レバー９とレバーセンサとを有する。ジョイスティック１０のレバー９は３６０°任意の方向に傾倒可能でかつ回転可能な操作部材である。ジョイスティック１０のレバーセンサは、ジョイスティック１０のレバー９の操作を検出して、検出した操作に関する情報をヘルムコントローラ２０に出力する。ジョイスティック１０のレバー９の操作に関する情報には、レバー９の傾倒角度および傾倒方向と、レバー９の回転角度および回転方向とが含まれる。
　切替スイッチ１１は、操船者により選択された選択位置を検出し、検出した選択位置の情報をヘルムコントローラ２０に出力する。ヘルムコントローラ２０は、切替スイッチ１１により検出された選択位置に応じて、ヘルム５およびリモコンボックス７の操作と、ジョイスティック１０の操作との一方のみの操作を有効にし、他方の操作を無効にする。
　角加速度センサ１２は、船体２に取り付けられる。そして、角加速度センサ１２は、船体２が水平方向に回転するときの角加速度を検出する。角加速度センサ１２は、検出した角加速度の情報をヘルムコントローラ２０に出力する。
　ヘルムコントローラ２０は、２基の船外機３Ｒ，３Ｌを制御する制御装置として機能する。ヘルムコントローラ２０は、ヘルム５と、リモコンボックス７と、ジョイスティック１０と、切替スイッチ１１と、角加速度センサ１２と、ＢＣＭ２５と、２基の船外機３Ｒ，３Ｌとに電気的に接続される。
　ヘルムコントローラ２０は、ＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２２と、ＲＡＭ２３と、ＥＥＰＲＯＭ２４等とを含むコンピュータが適用される。
　ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、後述するフローチャートの処理を実現する。ＲＯＭ２２は、不揮発性メモリであって、ＣＰＵ２１が実行するコンピュータプログラムや、船外機３Ｒ，３Ｌを制御するための設定値等が格納されている。ＲＡＭ２３は、揮発性メモリであって、ＣＰＵ２１が船外機３Ｒ，３Ｌを制御するときに算出した情報等を一時的に記憶する。また、ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１がコンピュータプログラムを実行する際に、作業領域として用いられる。ＥＥＰＲＯＭ２４は、書き換え可能な不揮発性メモリである。ＥＥＰＲＯＭ２４には、ＣＰＵ２１が船外機３Ｒ，３Ｌを制御する際に用いられる各種情報などが格納される。
　ＢＣＭ２５（ボートコントロールモジュール）は、ヘルムコントローラ２０、船外機３Ｒ，３Ｌの各ＥＣＭ２９に電気的に接続されている。ＢＣＭ２５は、ヘルムコントローラ２０からの指示を各ＥＣＭ２９に伝達する。ＢＣＭ２５は、ヘルムコントローラ２０と同様に、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、ＥＥＰＲＯＭ等とを含むコンピュータが適用される。なお、本実施形態の操船システム１００においては、ＢＣＭ２５を省略可能である。この場合には、ヘルムコントローラ２０は、船外機３Ｒ，３Ｌの各ＥＣＭ２９に直接的に電気的に接続されて指示を送信する。
　次に、船外機３Ｒ，３Ｌの構成について説明する。２基の船外機３Ｒ，３Ｌは、略同一の構成が適用できる。
　船外機３Ｒ，３Ｌは、アクチュエータドライバ２６と、ステアリングアクチュエータ２７と、ＲＵＤＤＥＲ　ＳＥＮＤＥＲ２８と、ＥＣＭ２９と、電気制御式スロットル３０と、シフトアクチュエータ３１とを備える。
　アクチュエータドライバ２６は、ステアリングアクチュエータ２７およびＲＵＤＤＥＲ
　ＳＥＮＤＥＲ２８に電気的に接続される。そして、アクチュエータドライバ２６は、ＥＣＭ２９からの指示に基づいて、ステアリングアクチュエータ２７を駆動する。
　ステアリングアクチュエータ２７は、アクチュエータドライバ２６を介したヘルムコントローラ２０からの指示に応じて、船外機３Ｒ，３Ｌの舵角θを変化させる。たとえば、図１に示すように、ステアリングアクチュエータ２７は、ステアリング軸（一点鎖線Ｓ）回りにプロペラを含む推進ユニット３３を左右にそれぞれ所定の角度αまで回転させる。
　ＲＵＤＤＥＲ　ＳＥＮＤＥＲ２８は、船外機３Ｒ，３Ｌの実際の舵角θを検出し、アクチュエータドライバ２６に出力する。そして、アクチュエータドライバ２６は、ＲＵＤＤＥＲ　ＳＥＮＤＥＲ２８により検出される実際の舵角θの情報を取得することで、ヘルムコントローラ２０から指示された舵角θになるようにステアリングアクチュエータ２７を駆動することができる。また、アクチュエータドライバ２６は、ＲＵＤＤＥＲ　ＳＥＮＤＥＲ２８から取得した実際の舵角θをヘルムコントローラ２０に出力する。
　ＥＣＭ２９（エンジンコントロールモジュール）は、電気制御式スロットル３０およびシフトアクチュエータ３１に電気的に接続され、電気制御式スロットル３０およびシフトアクチュエータ３１を制御する。
　電気制御式スロットル３０は、スロットルバルブと、スロットルバルブの開度を調整するアクチュエータと、スロットルバルブの開度を検出するＴＰＳ（スロットルポジションセンサ）とを有する。電気制御式スロットル３０のアクチュエータは、ＢＣＭ２５およびＥＣＭ２９を介したヘルムコントローラ２０からの指示に応じて、スロットルバルブの開度を変化させる。スロットルバルブの開度を大きくすることで、船外機３Ｒ，３Ｌのエンジンの出力を上昇させて船外機３Ｒ，３Ｌの推進力を上昇させる。一方、スロットルバルブの開度を小さくすることで、船外機３Ｒ，３Ｌのエンジンの出力を低下させて船外機３Ｒ，３Ｌの推進力を低下させる。
　また、ＥＣＭ２９は、ＴＰＳからのスロットルバルブの開度の検出結果に基づいて、燃料噴射量を制御する。
　シフトアクチュエータ３１は、ＢＣＭ２５およびＥＣＭ２９を介したヘルムコントローラ２０からの指示に応じて、船外機３Ｒ，３Ｌのシフトを切替える。たとえば、ヘルムコントローラ２０からシフトを切り替える指示があった場合には、シフトアクチュエータ３１は、船外機３Ｒ，３Ｌの推進ユニット３３内の逆転器を駆動して、指示に応じて逆転器を前進位置または後進位置に切替える。
　次に、船舶１を横方向に平行移動させるための制御方法について、図３～図７Ｄを参照して説明する。図３は、船舶１を横方向に平行移動させるための制御方法の内容を示すフローチャートである。図４Ａ～図７Ｄは、船外機３Ｒ，３Ｌの状態および船舶１の挙動を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。具体的には、図４Ａ～図４Ｄは、船舶１を右方向に移動させている間に右回転した場合を示す。図５Ａ～図５Ｄは、船舶１を右方向に移動させている間に左回転した場合を示す。図６Ａ～図６Ｄは、船舶１を左方向に移動させている間に右回転した場合を示す。図７Ａ～図７Ｄは、船舶１を左方向に移動させている間に左回転した場合を示す。また、図４Ａ～図７Ｄ中において、矢印Ｐは右側の船外機３Ｒの推進力の方向を示し、矢印Ｑは左側の船外機３Ｌの推進力の方向を示し、矢印Ｆは２基の船外機３Ｒ，３Ｌによる合成の推進力の方向を示す。また、矢印Ｎは外乱による船舶１の回転方向を示し、矢印Ｂは２基の船外機３Ｒ，３Ｌによる船舶１を回転させる推進力を示す。
　この制御方向を実行するためのコンピュータプログラム（コンピュータソフトウェア）は、あらかじめヘルムコントローラ２０のＲＯＭ２２に格納されている。そして、ヘルムコントローラ２０のＣＰＵ２１は、このコンピュータプログラムをＲＯＭ２２から読み出し、ＲＡＭ２３を作業領域として用いて実行する。これにより、この制御方法が実行される。
　ステップＳ３０１では、ヘルムコントローラ２０は、船舶１を横方向に平行移動させる操作（以下、「横移動操作」と称する）が行われたか否かを判定する。たとえば、ジョイスティック１０のレバー９が右方または左方に倒されたことが検出された場合に、ヘルムコントローラ２０は、横移動操作が行われたと判定する。
　一方、横移動操作が行われていないと判定された場合には、ステップＳ３０１の判定を繰り返す。なお、この場合には、ヘルムコントローラ２０は、操船者によるヘルム５やジョイスティック１０の操作に応じた制御を実行する。
　ステップＳ３０２においては、ヘルムコントローラ２０は、船舶１を横方向に平行移動させる制御を実行する。
　ジョイスティック１０のレバー９が右方向に倒された場合の制御は、次のとおりである。図４Ａと図５Ａに示すように、ヘルムコントローラ２０は、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力Ｐ，Ｑの延長線が船舶１の移動中心Ｇを通過するように、アクチュエータドライバ２６に対して舵角の変更を指示する。そして、アクチュエータドライバ２６は、ヘルムコントローラ２０からの指示に基づいて、前記のように舵角を変更する。このように、ヘルムコントローラ２０およびアクチュエータドライバ２６は、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力Ｐ，Ｑの延長線の交点Ｍと、船舶１の移動中心Ｇとを一致させる。説明の便宜上、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力の延長線の交点Ｍを、「推進力中心Ｍ」と称する。さらに、ヘルムコントローラ２０は、右側の船外機３Ｒのシフト位置を後進に設定し、左側の船外機３Ｌのシフト位置を前進に設定するように、ＥＣＭ２９に対してシフト位置の変更を指示する。これにより、船舶１には右方向への推進力Ｆが掛り、船舶１は右方向に平行移動を開始する。
　一方、ジョイスティック１０のレバー９が左方向に倒された場合の制御は、次のとおりである。図６Ａと図７Ａに示すように、右方向に平行移動させる場合と同様に、ヘルムコントローラ２０およびアクチュエータドライバ２６は、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力中心Ｍを、船舶１の移動中心Ｇに一致させる。そして、ヘルムコントローラ２０は、右側の船外機３Ｒのシフト位置を前進に設定し、左側の船外機３Ｌのシフト位置を後進に設定するように、ＥＣＭ２９に対してシフト位置の変更を指示する。これにより、船舶１には左方向への推進力Ｆが掛かり、船舶１は左方向に平行移動を開始する。
　なお、説明の便宜上、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａのそれぞれに示すように、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力中心Ｍが船舶１の移動中心Ｇと一致しており、シフト位置が互いに反対である状態を、「標準状態」と称する。
　ステップＳ３０３においては、ヘルムコントローラ２０は、角加速度センサ１２により検出された角加速度が、所定の閾値以上であるか否かを判定する。
　図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂのそれぞれに示すように、船舶１は、波や風や水流などの外乱によって、横方向に平行移動を開始した後に水平方向に回転を開始することがある。そこで、ヘルムコントローラ２０は、角加速度センサ１２により検出された角加速度が所定の閾値以上であるか否かを判定し、所定の閾値以上である場合には船舶１が回転を開始したとみなす。そしてこの場合には、ステップＳ３０５に進む。一方、角加速度が所定の閾値未満である場合には、ヘルムコントローラ２０は、船舶１が回転することなく横方向に平行移動しているとみなす。そしてこの場合には、ステップＳ３０４に進む。
　なお、この所定の閾値は、制御に要求される精度などに応じて適宜設定される。
　ステップＳ３０４においては、ヘルムコントローラ２０は、２基の船外機３Ｒ，３Ｌのシフト位置および舵角をステップＳ３０２で設定した標準状態に維持する。これにより、船舶１は、横方向への平行移動を継続する。そしてこの場合には、ステップＳ３０５～Ｓ３１１を経ずにステップＳ３１２に進む。
　ステップＳ３０５～Ｓ３１１においては、ヘルムコントローラ２０は、船舶１を回転開始前の方向に戻す補正を実行する。なお、補正の内容は、船舶１の平行移動の方向および回転の方向によって異なる。そこで、これらのステップにおいて、ヘルムコントローラ２０は、船舶１の平行移動の方向と回転の方向とを判定し、判定結果に応じた補正を実行する。
　ステップＳ３０５においては、ヘルムコントローラ２０は、ステップＳ３０１における横移動操作が、船舶１を右方向または左方向のいずれに平行移動させる操作であるかを判定する。この判定は、たとえば、ジョイスティック１０のレバーセンサによるレバー９の操作方向の検出結果に基づいて行われる。
　そして、右方向への平行移動である場合にはステップＳ３０６に進み、左方向への平行移動である場合にはステップＳ３０７に進む。
　ステップＳ３０６とＳ３０７のそれぞれにおいて、ヘルムコントローラ２０は、角加速度センサ１２の検出結果を用いて、船舶１が右回転を開始したか左回転を開始したかを判定する。この判定には、たとえば、角加速度センサ１２の出力の極性を用いる。
　船舶１を右方向に平行移動させる操作が行われ、かつ船舶１が右回転を開始したと判定された場合には、ステップＳ３０８に進むことになる。
　ステップＳ３０８においては、ヘルムコントローラ２０は、図４Ｃに示すように、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力中心Ｍが、船舶１の中心線Ｃ上であって船舶１の移動中心Ｇよりも船尾側に位置するように、アクチュエータドライバ２６に対して舵角の補正を指示する。アクチュエータドライバ２６は、ヘルムコントローラ２０からの指示に基づいて、前記のように舵角を補正する。
　これにより、船舶１には、２基の船外機３Ｒ，３Ｌによって左方向に回転させる推進力Ｂが掛かる。したがって、船舶１は、外乱による回転開始前の方向に戻る。
　船舶１を右方向に平行移動させる操作が行われ、かつ船舶１が左回転を開始したと判定された場合には、ステップＳ３０９に進むことになる。
　ステップＳ３０９においては、ヘルムコントローラ２０は、図５Ｃに示すように、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力中心Ｍが、船舶１の中心線Ｃ上であって船舶１の移動中心Ｇよりも船首側に位置するように、アクチュエータドライバ２６に対して舵角の補正を指示する。アクチュエータドライバ２６は、ヘルムコントローラ２０からの指示に基づいて、前記のように舵角を補正する。
　これにより、船舶１には、２基の船外機３Ｒ，３Ｌによって右方向に回転させる推進力Ｂが掛かる。したがって、船舶１は、外乱による回転開始前の方向に戻る。
　船舶１を左方向に平行移動させる操作が行われ、かつ船舶１が右回転を開始したと判定された場合には、ステップＳ３１０に進むことになる。
　ステップＳ３１０においては、ヘルムコントローラ２０は、図６Ｃに示すように、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力中心Ｍが、船舶１の中心線Ｃ上であって船舶１の移動中心Ｇよりも船首側に位置するように、アクチュエータドライバ２６に対して舵角の補正を指示する。アクチュエータドライバ２６は、ヘルムコントローラ２０からの指示に基づいて、前記のように舵角を補正する。
　これにより、船舶１には、２基の船外機３Ｒ，３Ｌによって左方向に回転させる推進力Ｂが掛かる。したがって、船舶１は、外乱による回転開始前の方向に戻る。
　船舶１を左方向に平行移動させる操作が行われ、かつ船舶１が左回転を開始したと判定された場合には、ステップＳ３１１に進むことになる。
　ステップＳ３１１においては、ヘルムコントローラ２０は、図７Ｃに示すように、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力中心が、船舶１の中心線Ｃ上であって船舶１の移動中心Ｇよりも船尾側に位置するように、アクチュエータドライバ２６に対して舵角の補正を指示する。アクチュエータドライバ２６は、ヘルムコントローラ２０からの指示に基づいて、前記のように舵角を補正する。
　これにより、船舶１には、２基の船外機３Ｒ，３Ｌによって右方向に回転させる推進力が掛かる。したがって、船舶１は、外乱による回転開始前の方向に戻る。
　以上のとおり、ステップＳ３０５～Ｓ３１１において、船舶１の方向が補正され、船舶１は回転することなく横方向への平行移動を継続する。なお、ヘルムコントローラ２０は、ステップＳ３０８～Ｓ３１１において舵角を補正する際に、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力を変更しない。また、ヘルムコントローラ２０は、ステップＳ３０８～Ｓ３１１において、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力中心Ｍが船舶１の中心線Ｃ上から外れないように、アクチュエータドライバ２６に対して舵角の変更の指示を送る。
　ステップＳ３１２においては、ヘルムコントローラ２０は、操船者が横移動操作を終了したか否かを判定する。たとえば、ヘルムコントローラ２０は、レバーセンサによってジョイスティック１０のレバー９が中立位置に戻ったことを検出した場合には、操船者による横移動操作が終了したと判定する。
　横方向への平行移動の操作が終了していないと判定された場合には、ステップＳ３０３に戻り、Ｓ３０３以下の動作を繰り返す。
　なお、いったんステップＳ３０５以下に進み、再びステップＳ３０３に戻って角加速度が所定の閾値未満であると判定された場合には、ヘルムコントローラ２０は、補正によって船舶１が回転前の方向に戻ったと判定する。そして、図４Ｄ、図５Ｄ、図６Ｄ、図７Ｄのそれぞれに示すように、ヘルムコントローラ２０は、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの状態を標準状態に戻すように、アクチュエータドライバ２６に対して舵角の変更を指示する。これにより、船舶１は、方向が補正された状態で、横方向への平行移動を継続する。
　横移動操作が終了したと判定された場合には、ステップＳ３１３に進む。ステップＳ３１３においては、ヘルムコントローラ２０は、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの舵角およびシフト位置を、横移動操作前の状態に復帰させる。
　以上説明したとおり、本発明の実施形態によれば、横方向に平行移動している間に船舶１が回転した場合には、船舶１に回転方向とは反対方向に回転するような推進力をかけて船舶１の向きを補正できる。したがって、回転することなく船舶１を平行移動させることができる。
　また、舵角を変更して船舶１の方向を補正する際に、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力を変更しない。このような構成によれば、船舶１に掛る推進力に変化がないため、船舶１の挙動の急激な変化を防止することができる。したがって、船舶１の挙動を安定させることができる。
　さらに、２基の船外機３Ｒ，３Ｌの推進力中心Ｍは、常に船舶１の中心線Ｃ上に位置する。したがって、船舶１の挙動が急激に変化することを防止することができる。したがって、船舶１の挙動を安定させることができる。
　次に、本発明の効果の検証結果について、図８Ａと図８Ｂを参照して説明する。図８Ａは、本発明の実施例にかかる船舶の挙動を模式的に示す図である。図８Ｂは、比較例に係る船舶の挙動を模式的に示す図である。図８Ａと図８Ｂにおいて、破線は船首と船尾の移動軌跡を示し、実線は船舶の中心線を示す。本発明者らは、船首を北に向け、船尾を南に向けた状態で、船舶を東に平行移動させ、船舶の挙動を観察する実験を行った。
　図８Ａに示すように、本発明の実施例においては、船舶がわずかに左右方向に揺れながら、ほぼ船首を北に向けた姿勢を維持した状態で、東に平行移動した。これに対して、図８Ｂに示すように、比較例においては、移動の途中で船舶が右方向に回転を開始し、最終的には、移動開始時から９０°以上回転した。このように、本発明の実施例によれば、船舶の回転を防止しつつ、船舶を横方向に平行移動させることができることが確認された。
　以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、前記実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎない。本発明は、前記実施形態によって技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明は、その技術思想またはその主要な特徴から逸脱することなく、さまざまな形で実施することができる。
　本実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、上記のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び上記のプログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
　本発明は、船舶の制御システム、船舶の制御方法、プログラムに有効な技術である。そして、本発明によれば、横方向に平行移動している間に船舶が回転した場合には、船舶に回転方向とは反対方向に回転するような推進力をかけることができる。したがって、船舶の姿勢を補正し、船舶を回転することなく平行移動させることができる。

Claims (3)

  1. 　少なくとも２基の船外機を有し船舶を横方向に平行移動させることができる船舶の制御システムであって、
    　前記２基の船外機の推進力の延長線を前記船舶の中心線上にある移動中心を通過するように操舵するとともに前記２基の船外機のシフト方向を互いに反対にすることによって前記船舶を横方向に平行移動させる制御手段と、
    　前記船舶が水平方向に回転しているか否かを判定する回転判定手段と、
    　前記船舶を横方向に平行移動させている間に前記回転判定手段により前記船舶が回転していると判定された場合に、前記２基の船外機の推進力の延長線と前記船舶の中心線の交点を前記移動中心から前後何れかの方向に移動させる補正手段と、
    　を有することを特徴とする船舶の制御システム。
  2. 　少なくとも２基の船外機を有し船舶を横方向に平行移動させることができる船舶の制御方法であって、
    　前記２基の船外機の推進力の延長線を前記船舶の中心線上にある移動中心を通過するように操舵するとともに前記２基の船外機のシフト方向を互いに反対にすることによって前記船舶を横方向に平行移動させるステップと、
    　前記船舶が水平方向に回転しているか否かを判定するステップと、
    　前記船舶を横方向に平行移動させている間に前記船舶が回転していると判定された場合に、前記２基の船外機の推進力の延長線と前記船舶の中心線の交点を前記移動中心から前後何れかの方向に移動させるステップと、
    　を有することを特徴とする船舶の制御方法。
  3. 　少なくとも２基の船外機を有し船舶を横方向に平行移動させることができる船舶の制御システムのコンピュータに、
    　前記２基の船外機の推進力の延長線を前記船舶の中心線上にある移動中心を通過するように操舵するとともに前記２基の船外機のシフト方向を互いに反対にすることによって前記船舶を横方向に平行移動させるステップと、
    　前記船舶が水平方向に回転しているか否かを判定するステップと、
    　前記船舶を横方向に平行移動させている間に前記船舶が回転していると判定された場合に、前記２基の船外機の推進力の延長線と前記船舶の中心線の交点を前記移動中心から前後何れかの方向に移動させるステップと、
    　を実行させることを特徴とするプログラム。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016074247A (ja) * 2014-10-02 2016-05-12 ヤマハ発動機株式会社 操船システム
JP6975880B2 (ja) * 2017-12-26 2021-12-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 部品装着装置および部品装着方法
JP7324995B2 (ja) * 2019-01-18 2023-08-14 日本発條株式会社 船外機用制御装置、船外機用制御方法およびプログラム
CN112937826A (zh) * 2021-03-19 2021-06-11 广西玉柴机器股份有限公司 一种船用推进系统的使用方法
CN113665776B (zh) * 2021-08-03 2022-10-11 珠海云洲智能科技股份有限公司 一种舵角控制方法、舵角控制装置及舵角控制盒
CN115437387A (zh) * 2022-11-08 2022-12-06 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 基于人机工程的船舶姿态控制系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01285486A (ja) 1988-05-12 1989-11-16 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 船舶用操縦装置
JP2005145438A (ja) * 2003-10-22 2005-06-09 Yamaha Motor Co Ltd 航走制御装置、それを備えた操船支援システムおよび船舶、ならびに航走制御方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03246193A (ja) * 1990-02-26 1991-11-01 Sanshin Ind Co Ltd 船外機
JPH08253196A (ja) * 1995-03-16 1996-10-01 K B Shokuhin Kk ウォータージェット型船外機
US6994046B2 (en) * 2003-10-22 2006-02-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Marine vessel running controlling apparatus, marine vessel maneuvering supporting system and marine vessel each including the marine vessel running controlling apparatus, and marine vessel running controlling method
US7052341B2 (en) * 2003-10-22 2006-05-30 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Method and apparatus for controlling a propulsive force of a marine vessel
US20070017426A1 (en) * 2003-12-16 2007-01-25 Hirotaka Kaji Marine vessel maneuvering supporting apparatus, marine vessel including the marine vessel maneuvering supporting apparatus, and marine vessel maneuvering supporting method
JP4447981B2 (ja) * 2004-07-22 2010-04-07 ヤマハ発動機株式会社 船舶推進機用操縦装置
FR2902403B1 (fr) * 2006-06-20 2008-09-19 Aker Yards Sa Systeme de propulsion electrique de navire et navire ainsi equipe
JP5337722B2 (ja) * 2010-01-07 2013-11-06 ヤマハ発動機株式会社 船舶用推進制御装置および船舶

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01285486A (ja) 1988-05-12 1989-11-16 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 船舶用操縦装置
JP2005145438A (ja) * 2003-10-22 2005-06-09 Yamaha Motor Co Ltd 航走制御装置、それを備えた操船支援システムおよび船舶、ならびに航走制御方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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