WO2020183804A1 - 輻輳海域の避航操船方法および一軸二舵船の避航操船システム - Google Patents

輻輳海域の避航操船方法および一軸二舵船の避航操船システム Download PDF

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WO2020183804A1
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WO
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ship
thrust
propeller
rudder
course
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PCT/JP2019/045627
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冨田　和志
山本　博敬
Original Assignee
ジャパン・ハムワージ株式会社
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    • B63H25/28—Steering engines of fluid type
    • B63H25/30—Steering engines of fluid type hydraulic

Definitions

  • the present invention relates to a collision prevention technique with respect to a method of avoiding a ship in a congested sea area and a system of avoiding a ship with a single-screw two-rudder.
  • the International Maritime Organization (IMO International Maritime Organization) has made the following resolutions regarding the designation of shipping routes.
  • the purpose of ship's route designation is "water areas where ships are concentrated and waters with high ship traffic density, or limited room for maneuvering, presence of navigation obstacles, limited water depth or unfavorable weather conditions. Therefore, to improve the safety of navigation in water areas where freedom of maneuvering is restricted. ”(To improve the safety of navigation in converging areas and in area where the density of traffic is great or where freedom of movement of shipping is restricted by sea-room, the existence of obstructions to navigation, limited depths or unfavorable meteorological conditions).
  • the water areas defined by the above IMO are collectively referred to as congested waters.
  • Japan there is the Maritime Collision Prevention Law as a law to prevent ship collisions.
  • This law is a traffic rule for ships.
  • the navigation of a crossing ship stipulates that when two ships cross each other's course and there is a risk of collision, the ship that sees the other ship on the starboard side avoids the other ship.
  • the navigation of the vessels to and from each other stipulates that if two vessels face each other directly and there is a risk of collision, they will pass each other on the port side of the other vessel.
  • This is mounted on a ship together with a radar device, and is a means for detecting other ships that detects the length, course and speed of other ships existing around the own ship from the image information obtained by the radar device, and others.
  • the stop performance calculation means that calculates the stop performance based on the relative speed of the other ship to the own ship detected by the ship detection means and the detected length of the ship, the calculated stop performance and the characteristics of the sea area in which the vessel is navigating. Based on the above, it is provided with a means for calculating a danger area for obtaining a danger area where a risk of collision with another ship may occur when the own ship enters, and a means for displaying the obtained danger area on the screen.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 7-52887
  • This is a rudder that activates the emergency steering means in an emergency and controls the rudder control means in preference to any normal steering mode so that the propeller wake is maximized as the reverse thrust on the two high lift rudders.
  • An angle is given, and the backward thrust force gives the ship a backward force that opposes the inertial force in the forward direction of the ship to make the ship make an emergency stop or move backward.
  • the reverse thrust can be obtained immediately, and the ship can be stopped or moved backward in a short time and in a short distance with a small number of steps.
  • it does not control the magnitude of the braking force.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2018-103816 describes a thrust system in which two high-lift rudders are arranged.
  • each of the two high-lift rudders can be steered 105 ° to the outboard (outer side) and 35 ° to the inboard (inner side). While keeping the propeller forward rotation of one unit and one axis, one-to-two high-lift rudders are independently operated at various angles to change the combination of rudders on both sides. Distributes the propeller wake in the desired direction. The wake of the propeller is controlled to control the forward / backward movement, stop, forward turn, reverse turn, etc. of the ship.
  • the thrust in the target propulsion direction of the ship is controlled steplessly and finely from the maximum forward speed to the maximum reverse speed.
  • the braking force is not applied in the direction opposite to the propulsion direction, and the magnitude of the braking force is not controlled.
  • the sea areas to which the Maritime Traffic Safety Law is applied or the sea areas to which the Port Regulations Law is applied are congested sea areas (Tokyo Bay, Ise Bay, Seto Inland Sea and Kanmon Port), and semi-congested sea areas (Tokyo Bay Bay mouth-stone corridor connecting congested sea areas).
  • the sea area from off Sai to the mouth of Isewan Bay, off Cape Shio, off Cape Muroto, and off Cape Ashizuri to the Seto Inland Sea) is defined.
  • a general deceleration method for a uniaxial and unisteed ship is to decelerate or stop the main engine and naturally decelerate due to the resistance of water received by the hull.
  • the main engine is rotated in the reverse direction to forcibly decelerate, it takes time to steer, which is usually not possible as an avoidance maneuver performed on a uniaxial one-rudder vessel.
  • the agility of movement is low, sudden start, sudden stop, and sharp turn are impossible, and the risk of collision of the ship increases.
  • the vessel performs avoidance maneuvering to change the course direction early, but in congested sea areas, it is necessary to perform avoidance maneuvering at a position close to the partner ship, which makes maneuvering difficult.
  • the own ship 602 is steered to the starboard direction and takes a course passing behind the crossing ship. After that, the ship 602 is steered to the port side and returned to the original target course 603.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and promptly decelerates (brake) by a forced and controlled braking force without decelerating the main engine while maintaining the original course in a congested sea area. It is an object of the present invention to provide an avoidance maneuvering method in a congested sea area and an avoidance maneuvering system for a uniaxial two-rudder ship, which can accelerate quickly after releasing the deceleration and can avoid and maneuver a ship in a short distance in a short time.
  • one propulsion propeller placed at the stern always keeps forward rotation, and the steering angle is set to a pair of left and right high lift rudders placed behind the propulsion propeller. Is given to make the thrust of the wake of the propeller the backward thrust, and the reverse thrust decelerates the own ship against the inertial force in the forward direction of the own ship to avoid collision with the other ship.
  • the rudder angle given to both high lift rudders is controlled in the range from the rudder angle at which the wake of the propeller acts as the maximum backward thrust to the rudder angle at which the forward thrust of the wake of the propeller is eliminated, and according to the rudder angle.
  • the reverse thrust is increased or decreased to control the deceleration of the ship speed.
  • the steering angle of both high lift rudders is controlled, and the thrust of the wake of the propeller is used as the forward thrust to continuously navigate the target course.
  • one propulsion propeller placed at the stern always keeps forward rotation, and the steering angle is set to a pair of left and right high lift rudders placed behind the propulsion propeller. Is given to make the thrust of the wake of the propeller the backward thrust, and the reverse thrust decelerates the own ship against the inertial force in the forward direction of the own ship to avoid collision with the other ship.
  • the rudder angle given to both high lift rudders is the rudder angle that maximizes the wake of the propeller as the backward thrust, and the number of rotations of the propulsion propeller is increased or decreased while the propulsion propeller remains in forward rotation. Then, the reverse thrust is increased or decreased according to the propeller rotation speed to control the deceleration of the ship speed.
  • the steering angle of both high lift rudders is controlled, and the thrust of the wake of the propeller is used as the forward thrust to continuously navigate the target course.
  • the deceleration maneuvering can control the reverse thrust according to the distance to the other ship and secure the time required for the other ship to pass across the course of the own ship. Decelerate to ship speed.
  • the avoidance maneuvering method for congested sea areas if it is difficult to decelerate to a speed that can secure the time required for the other ship to cross the course of the own ship, use both high lift rudders.
  • the rudder angle to be given is controlled within the range of the rudder angle that causes the wake of the propeller to act as the reverse thrust, and while the reverse thrust is applied to slow down the ship speed, the stern is turned to change the direction of travel of the own ship and collide.
  • the avoidance maneuvering system for a uniaxial and two-rudder includes one propulsion propeller arranged at the stern, a pair of left and right high-lift rudders arranged behind the propulsion propeller, and a pair of driving each high-lift rudder. It is equipped with a rotary vane rudder, a steering control device that controls the direction of hull movement by combining the rudder angles of two high-lift rudders, and a ship radar device.
  • the steering control device receives a collision warning signal issued by the ship radar device when the other ship crosses the course of the own ship and there is a risk of collision in the maneuvering mode of the avoidance ship navigating in the congested sea area, and the other ship is on the right side. While continuing to navigate the current target course of the own ship that is navigating from the side, the propulsion propeller is always in forward rotation, and the rudders of both high lift rudders are given a steering angle, and the thrust of the wake of the propeller is not the backward thrust. , The reverse thrust force decelerates the own ship against the inertial force in the forward direction of the own ship to avoid collision with the other ship.
  • the rudder angle given to both high-lift rudders is controlled in the range from the rudder angle that maximizes the propeller wake as the backward thrust to the rudder angle that eliminates the forward thrust of the propeller wake, depending on the rudder angle.
  • the reverse thrust that increases or decreases is controlled according to the distance to the other ship, and the speed is reduced to a speed that can secure the time required for the other ship to pass across the course of the own ship.
  • the steering angle of both high lift rudders is controlled, and the thrust of the wake of the propeller is used as the forward thrust to continuously navigate the target course.
  • the avoidance maneuvering system for a single-axis, two-rudder includes one propulsion propeller arranged at the stern, a pair of left and right high-lift rudders arranged behind the propulsion propeller, and a pair of driving each high-lift rudder. It is equipped with a rotary vane rudder, a steering control device that controls the direction of hull movement by combining the rudder angles of two high-lift rudders, and a ship radar device.
  • the steering control device receives a collision warning signal issued by the ship radar device when the other ship crosses the course of the own ship and there is a risk of collision in the maneuvering mode of the avoidance ship navigating in the congested sea area, and the other ship is on the right side. While continuing to navigate the current target course of the own ship that is navigating from the side, the propulsion propeller is always in forward rotation, and the rudders of both high lift rudders are given a steering angle, and the thrust of the wake of the propeller is not the backward thrust. , The reverse thrust force decelerates the own ship against the inertial force in the forward direction of the own ship to avoid collision with the other ship.
  • the rudder angle given to both high lift rudders is the rudder angle that maximizes the wake of the propeller as the backward thrust, and the propeller rotation speed is increased or decreased while the propulsion propeller is rotating forward.
  • the backward thrust which increases or decreases according to the demand, is controlled according to the distance to the other ship, and the speed is reduced to a speed that can secure the time required for the other ship to pass across the course of the own ship.
  • the steering angle of both high lift rudders is controlled, and the thrust of the wake of the propeller is used as the forward thrust to continuously navigate the target course.
  • the steering control device cannot decelerate to a speed that can secure the time required for the other ship to pass across the course of the own ship, both are uplifted.
  • the rudder angle given to the rudder is controlled within the range of the rudder angle that causes the wake of the propeller to act as the reverse thrust, and the reverse thrust is applied to slow down the ship speed while turning the stern to change the direction of travel of the ship. Change.
  • the steering control device is suitable for the distance relationship with one or a plurality of partner ships, the relationship in the direction of travel with each other, and the relative speed relationship with each other. Controls the rudder angle given to the high lift rudder.
  • deceleration maneuvering is performed while maintaining the original target course in a congested sea area, and a backward thrust is applied to the own ship against the inertial force in the forward direction of the own ship forcibly. Decelerates with a controlled braking force.
  • the magnitude of braking force is controlled by increasing or decreasing the backward thrust according to the rudder angle given to both high-lift rudders.
  • the magnitude of the braking force is controlled by increasing or decreasing the backward thrust according to the propeller rotation speed of the propulsion propeller rotating in the forward direction.
  • Forced deceleration (brake) by reverse thrust is performed by controlling the braking force to an arbitrary magnitude, so it is possible to decelerate to a ship speed sufficient for avoidance and avoid the other ship without excessive deceleration. , It is possible to carry out avoidance maneuvering in a short distance in a short time, and it is possible to accelerate quickly after releasing the deceleration.
  • Schematic diagram showing a thrust system and a steering control device of a uniaxial two-rudder ship according to an embodiment of the present invention.
  • Schematic diagram showing the configuration of the ship maneuvering stand in the same embodiment Top view showing the movable range of the high-lift rudder in the same embodiment
  • Schematic diagram showing rudder combination rudder angle and turning direction Schematic diagram showing avoidance maneuvering in the same embodiment
  • Schematic diagram showing a conventional avoidance maneuver Schematic diagram showing an escape maneuver in a conventional congested sea area
  • the two-rudder steering system includes a thrust system 100 and a ship maneuvering system (steering control device) 200 that controls the thrust system 100.
  • the thrust system 100 includes a propeller propeller 101 composed of a single-axis propeller arranged at the stern of the hull 110, and two high-lift rudders 102 and 103 arranged behind the propeller.
  • the high-lift rudders 102 and 103 are rudders having a rudder blade whose cross-sectional shape along the axial direction of the propeller has a high-lift cross-sectional contour.
  • the rudder blades of the high-lift rudders 102 and 103 of the present embodiment have a leading edge portion 102a that protrudes forward in a semicircular shape in the contour of the horizontal cross section.
  • 103a, intermediate portions 102c, 103c, and intermediate portions 102c, 103c which are continuously increased in width to the leading edge portions 102a, 103a and then gradually reduced in width toward the minimum width portions 102b, 103b.
  • It has a shape composed of fish tail trailing edges 102e and 103e whose width is gradually increased toward the rear ends 102d and 103d having a predetermined width.
  • the high-lift rudders 102 and 103 are configured to be steerable by 105 ° to the outboard (outer side) and 35 ° to the inboard (inner side), and the high-lift rudders 102 and 103 are independent of each other. Can operate at various angles.
  • the two high-lift rudders 102 and 103 aim to wake the propeller by changing the rudders of the high-lift rudders 102 and 103 while the propellers of the propellers of one shaft rotate in the forward direction. It can be distributed in the desired direction and the direction of thrust can be changed freely.
  • the ship can be maneuvered in the forward / backward direction, stop, forward turn, reverse turn, etc., and the movement of the ship can be freely controlled. can do.
  • the thrust system 100 has rotary vane steering machines 104 and 105 for driving high lift rudders 102 and 103, and steering control devices (servo amplifiers) 106 and 107 for controlling rotary vane steering machines 104 and 105. ing.
  • pump units 151 and 152, rudder angle transmitters 153 and 154 and feedback units 155 and 156 are connected to the rotary vane steering machines 104 and 105, respectively, and the feedback units 155 and 156 are connected to the rudder control device 106. , 107 is connected.
  • the ship maneuvering system (steering control device) 200 is housed in the ship maneuvering stand 250, and the gyro compass 251 and the ship radar device 310 are connected to the ship maneuvering stand 250.
  • the ship radar device 310 transmits a collision warning signal from the warning signal output unit 311 to the ship maneuvering system (steering control device) 200 of the ship maneuvering stand 250.
  • the ship maneuvering stand 250 is operated by a gyro direction display unit 252 that displays the gyro direction of the gyro compass 251 and an autopilot maneuvering unit 253 that operates in a maneuvering mode by an autopilot using a GPS compass, and a maneuvering mode by a joystick lever 254.
  • the stand housing is integrally provided with an avoidance maneuvering unit 281 for maneuvering the ship in the mode and a rudder angle indicating unit 271 for controlling the rudder angle indicating device 270 for displaying the current rudder angles of the high lift rudders 102 and 103.
  • the image control unit 263 touches the gyro bearing display image 267 showing the gyro bearing, the bearing display unit operation image 268 for touching the gyro bearing display unit 252 on the monitor screen, and the automatic ship maneuvering unit 253 on the monitor screen.
  • the automatic ship maneuvering operation image 269 for operation is selectively displayed or simultaneously displayed.
  • the joystick operation unit 255 is configured so that the joystick lever 254 can be operated in any of the XY directions, and the command movement direction of the hull is controlled by the tilt direction of the joystick lever 254, and the tilt angle in the tilt direction is used. Controls the command speed in the stern direction and the command speed in the lateral direction of the hull.
  • the joystick maneuvering unit 255 controls the rudders of the high-lift rudders 102 and 103 on both sides according to the tilting direction of the joystick lever 254. Then, by combining the rudders of the high-lift rudders 102 and 103 on both sides, the thrust of the wake of the propeller is changed toward the target direction.
  • the high-lift rudders 102 and 103 control the steering angles of the high-lift rudders 102 and 103 on both sides in a range of 105 ° to the outer side and 35 ° to the inner side by both rotary vane rudders 104 and 105. ..
  • the rudder is shown in a horizontal cross section, and the rudder angle of each rudder is shown beside or below it.
  • the rudder angle As for the rudder angle, the rudder angle that takes the course direction to the right is displayed as positive (+), and the rudder angle that takes the course direction to the left is displayed as negative (-), and the name for the combination of these rudder angles is given.
  • the wake of the propeller is drawn with a thin arrow line, and the propulsion direction of the ship is drawn with a thick hollow arrow line.
  • a uniaxial and two-rudder ship equipped with two high-lift rudders 102 and 103 can change the direction and magnitude of the propulsive force by variously changing the combined steering angles of the high-lift rudders 102 and 103. It can be freely changed and output in all directions.
  • the automatic ship maneuvering unit 253 guides and controls the own ship to a predetermined course based on the current position information, the guidance route information, and the stop holding position information of the own ship by the GPS compass and the electronic chart system.
  • the emergency stop unit 265 adjusts the rudder angle related to the current maneuvering regardless of the maneuvering state indicated by the joystick lever 254 or the maneuvering in another maneuvering mode. Cancel and turn the port rudder 103 in the steering direction (clockwise when viewed from above) and the starboard 102 in the starboard direction (counterclockwise when viewed from above) until hard over (full rudder). Steer and apply braking force to the ship to stop it.
  • the manual ship maneuvering unit 257 controls the rudders of the two high-lift rudders 102 and 103 by rotating the manual steering wheel 256 to maneuver the ship.
  • the non-follow-up maneuvering unit 259 steers to starboard or port depending on the time when the non-follow-up steering lever 258 is operated left and right.
  • the avoidance maneuvering unit 281 provides position information of the own ship 501 and one or more other ships 401 and 402 obtained from the gyrocompass 251 and the ship radar device 310, direction information of the own ship 501 and the other ships 401 and 402, and the other ship. Based on the distance information with the 401 and 402 and the relative speed information with the other ships 401 and 402, the propulsion direction and the ship speed are automatically controlled according to the situation at that time to perform the avoidance maneuver.
  • the avoidance maneuvering unit 281 when the other ships 401 and 402 cross the target course 502 of the own ship 501 and there is a risk of collision in the maneuvering mode of the avoidance maneuver navigating in the congested sea area.
  • the ship In response to the collision warning signal emitted by the ship radar device 310, the ship is evacuated.
  • the current target course 502 of the own ship 501 which is sailing with the other ships 401 and 402 on the starboard side, is continuously navigated, and the propulsion propeller 101 is always kept in forward rotation. Then, a steering angle is given to both high-lift rudders 102 and 103, the thrust of the wake of the propeller is regarded as the reverse thrust, and the reverse thrust acts as the braking force.
  • This braking force decelerates the own ship 501 against the inertial force in the forward direction of the own ship 501 to avoid collision with the other ships 401 and 402.
  • the rudder angle given to both high-lift rudders 102 and 103 by the escape maneuvering unit 281 ranges from the rudder angle at which the wake of the propeller acts as the maximum backward thrust to the rudder angle at which the forward thrust of the wake of the propeller is eliminated. Then, while keeping the propulsion propeller 101 rotating forward at a constant speed, the backward thrust is increased or decreased according to the steering angle to control the braking force.
  • the braking force is controlled in proportion to the distance from the other ships 401 and 402, and the speed is reduced to a speed at which the time required for the other ships 401 and 402 to pass across the target course 502 of the own ship 501 can be secured.
  • the starboard rudder 102 changes from + 75 ° to + 105 °.
  • the port rudder 103 is in the range of ⁇ 75 ° to ⁇ 105 °.
  • the rudder angle at which the wake of the propeller is maximized as the backward thrust is + 105 ° for the starboard rudder 102 and -105 ° for the port rudder 103.
  • the rudder angle that eliminates the forward thrust of the wake of the propeller is "stop on the spot" with the port rudder at -75 ° and the starboard rudder at + 75 °. This rudder angle does not generate a positive backward force, but the resistance of the high-lift rudders 102 and 103 contributes to decelerating the own ship 501 against the inertial force in the forward direction of the own ship 501.
  • both high-lift rudders 102 and 103 are steered within a certain range during deceleration, but it is also possible to maneuver the ship as follows.
  • the avoidance maneuvering unit 281 sets the rudder angle given to both high-lift rudders to the maximum effect of the propeller wake as the backward thrust, that is, the starboard rudder 102 is + 105 ° and the port rudder 103 is -105 °. .. Then, the rotation speed of the propulsion propeller 101 is increased or decreased while maintaining the forward rotation to control the braking force due to the reverse thrust.
  • the braking force is controlled in proportion to the distance from the other ships 401 and 402, and the speed is reduced to a speed at which the time required for the other ships 401 and 402 to pass across the target course 502 of the own ship 501 can be secured.
  • Control mode by joystick Operate the mode selector switch 260 to select the control mode by joystick.
  • the joystick maneuvering unit 255 commands the command movement direction of the hull, the command thrust in the stern direction, and the command thrust in the lateral direction of the hull by using the joystick lever 254.
  • the propeller propeller 101 is kept rotating forward, and the high-lift rudders 102 and 103 are independently operated at various angles to control the distribution of the wake of the propeller, and the thrust around the stern is controlled. Control 360 ° in all directions.
  • the maneuverability in maneuvering can be improved by causing the ship to move forward and backward, stop, turn forward, turn backward, and the like.
  • the propulsion direction can be changed toward the desired direction for the wake of the propeller.
  • the combination of steering angles listed here is an example, and the combination of steering angles can be arbitrarily changed so as to obtain the desired propulsion direction and thrust.
  • the emergency stop 265 steers the crash astern mode (the port rudder is 105 ° on the port side and the starboard rudder is on the starboard side 105 °). Switch to "ASTERN"). And since both rudders generate a very large braking force and reverse force, the hull can be stopped for a much shorter time and a shorter distance than when maneuvering by reversing the propeller.
  • the joystick lever 254 allows the ship to be freely maneuvered and evacuated in the same manner as a normal joystick operation. 3. 3. Autopilot maneuvering mode In normal navigation maneuvering, the mode selector switch 260 is operated to select the autopilot maneuvering mode.
  • the automatic ship maneuvering operation image 269 is displayed on the monitor screen of the display device 262, and the position of the own ship, the direction to be advanced, the position to be reached or the heading line direction are input to the automatic ship maneuvering unit 253 by touch operation on the monitor screen. Automatically guide the ship on the set course.
  • the automatic ship maneuvering unit 253 appropriately controls the rudder angle based on the current position information of the own ship, the guidance route information, and the stop holding position information. 4.
  • Manual steering mode The mode selector switch 260 is operated to select the steering mode by the manual steering wheel 256.
  • Non-follow-up control mode Operate the mode selector switch 260 to select the control mode by the non-follow-up control lever 258. In this control mode, the non-follow-up maneuvering unit 259 steers to starboard or port depending on the time during which the non-follow-up steering lever 258 is operated left and right.
  • Escape maneuvering mode When navigating in a congested sea area, the mode changeover switch 260 is operated to select the maneuvering mode by the avoidance maneuvering unit 281.
  • the avoidance vessel maneuvering unit 281 operates the avoidance vessel. Do.
  • the propulsion propeller 101 is always kept in forward rotation, and both sides.
  • a steering angle is given to the high lift rudders 102 and 103, and the thrust of the wake of the propeller is regarded as the reverse thrust to generate a braking force.
  • This braking force decelerates the own ship 501 against the inertial force in the forward direction of the own ship 501 to avoid collision with the other ships 401 and 402.
  • the rudder angle given to both high-lift rudders 102 and 103 is moved forward from the rudder angle at which the above-mentioned propeller wake is maximized as a backward thrust. Control within the range up to the rudder angle that eliminates thrust. Then, the reverse thrust that increases or decreases according to the rudder angle is controlled according to the distance to the other ships 401 and 402, and the other ships 401 and 402 pass across the target course 502 of the own ship 501 by the controlled braking force. Decelerate to a speed that can secure the time required for the ship.
  • the rudder angle given to both high lift rudders is set to the rudder angle that maximizes the wake of the propeller as the backward thrust, that is, the starboard rudder 102 is + 105 °, the port rudder 103 is -105 °, and the propulsion propeller 101 is rotated forward. Increase or decrease the number of rotations as it is. Then, the reverse thrust that increases or decreases according to the propeller rotation speed is controlled according to the distance from the other ships 401 and 402, and the other ships 401 and 402 pass across the target course 502 of the own ship 501 by the controlled braking force. Decelerate to a speed that allows you to secure the time required to do so.
  • the avoidance maneuvering unit 281 secures the time required for the other vessels 401 and 402 to cross the target course 502 of the own vessel 501 even in the "backward" (port rudder -105 °, starboard rudder + 105 °). If it is not possible to decelerate to a possible speed, that is, if there is a very high risk that the own ship 501 moving forward due to inertial force will collide with the other ships 401 and 402, the following operation is performed.
  • the rudder angles given to both high-lift rudders 102 and 103 are within the range of the rudder angle at which the wake of the propeller acts as a backward thrust, that is, from the above-mentioned "stern left turn” (left rudder -105 °, right rudder + 45 °).

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Abstract

輻輳海域の避航操船において、現状の自船５０１の目的進路５０２を継続航行しつつ、船尾に配置した一基の推進プロペラ１０１を常に前進回転のままで、推進プロペラ１０１の後方に配置した左右一対の高揚力舵１０２、１０３に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により減速操船を行い、減速操船では、双方の高揚力舵１０２、１０３に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角からプロペラ後流の前進推力をなくす舵角までの範囲で制御し、舵角に応じて後進推力を増減させて船速の減速を制御する。

Description

輻輳海域の避航操船方法および一軸二舵船の避航操船システム
　本発明は、輻輳海域の避航操船方法および一軸二舵船の避航操船システムに関し、衝突防止技術に係るものである。
　国際海事機関（ＩＭＯ　International Maritime Organization）は、船舶の航路指定に関して以下の決議を行っている。
　船舶の航路指定（ships'routeing)の目的は、「船舶の集中する水域及び船舶交通密度の大きい水域、又は限られた操船余地、航路障害物の存在、限られた水深若しくは不利な気象条件のため操船の自由が制限される水域において、航行の安全を向上すること」(to improve the safety of navigation in converging areas and in area where the density of traffic is great or where freedom of movement of shipping is inhibited by restricted sea-room, the existence of obstructions to navigation, limited depths or unfavorable meteorological conditions)であるとしている。
　本発明においては、上記のＩＭＯが定義した水域を総称して輻輳海域（Congested waters）と呼称する。
　日本国においては、船の衝突を予防するための法律として海上衝突予防法がある。この法律は、船の交通ルールである。例えば、横切り船の航法として、二隻が互いに進路を横切り、衝突の恐れがあるときは、相手船を右舷側に見る方の船が相手船を避けると規定している。また、行き合い船の航法として、二隻の船が真向かいに行き合う場合で、衝突の恐れがあるときは、互いに相手船の左舷側を通過すると規定している。
　これらの法規に従った操船を自動で行う技術として、例えば、日本国特許公報（特許第４０５５９１５）に記載する自動衝突予防援助装置がある。
　これは、レーダ装置と共に船舶に搭載されるものであり、自船の周囲に存する他船の長さ、針路及び速度を、レーダ装置にて得られる映像情報から検出する他船検出手段と、他船検出手段により検出された自船に対する他船の相対速度と検出された船の長さとに基づき停止性能を算出する停止性能算出手段と、算出された停止性能と航行している海域の特性とに基づき、自船が進入すると他船との衝突の危険が生じ得る危険領域を求める危険領域算出手段と、求めた危険領域を画面上に表示する手段とを備えている。
　また、船舶に制動力を与える技術として日本国公開特許公報（特開平７－５２８８７）に記載する船舶の非常操船方法がある。これは、非常時に非常操舵手段を起動して通常の如何なる操舵モードよりも優先して舵制御手段を制御することにより、２枚の高揚力舵にプロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角を与え、この後進推力により船舶の前進方向への慣性力に抗する後進力を船舶に与えて緊急停船ないし緊急後進させるものであり、プロペラ推進器を前進単一方向に作動させた状態において直ちに後進推力を得ることができ、少ない手数で短時間にかつ短い距離で船舶の停船ないし後進を行うことができる。しかし、制動力の大きさを制御するものではない。
　また、日本国公開特許公報（特開２０１８９－１０３８１６）には、２枚の高揚力舵を配した推力システムが記載されている。
　この推力システムでは、２枚の高揚力舵のそれぞれが、アウトボード（外舷側）へ１０５°、インボード（内舷側）へ３５゜転舵可能に構成されている。１基１軸の推進器（プロペラ）をプロペラ前進回転のままで、１対２枚の高揚力舵をそれぞれ独立して種々の角度に作動させ、両舷の舵の舵角の組合せを変えることによって、プロペラ後流を目的とする望ましい方向に分配する。プロペラ後流を制御して、船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等の操船を行わせる。
　この推力システムでは、船舶の目的とする推進方向における推力を前進最大速度から後進最大速度まで無段階にきめ細かく制御する。しかし、推進方向とは逆方向に制動力を与えるものではなく、制動力の大きさを制御するものではない。
　日本国では、海上交通安全法の適用海域又は港則法の適用海域として、輻輳海域（東京湾、伊勢湾、瀬戸内海及び関門港）、準輻輳海域（輻輳海域を結ぶ東京湾湾口～石廊埼沖～伊勢湾湾口～潮岬沖～室戸岬沖～足摺岬沖の各海域を経て瀬戸内海に至る海域）が定められている。
　これらの輻輳海域における交通流は複雑である。輻輳海域では、大小様々な船がその能力に応じて航行しているのが海上交通の実状である。各船は、各自の航行能力と海上交通ルールに基づいて航行しているが、あらゆる場面を想定したルールを作ることは不可能なこともあって、海上交通ルールには原則しか示されておらず、最終的には操船者の判断にゆだねられる場合が多い。そのため、同じ出合い状況に対しても各操船者の避航操船上の判断基準が異なるため、相互の意思の疎通を欠き混乱が生じる原因となっている。この傾向は輻輳海域ほど強くなる。
　一軸一舵の船は、主機関を減速もしくは停止し、船体が受ける水の抵抗により自然減速するのが一般的な減速方法である。主機関を逆回転させて強制減速する場合には操舵に時間がかかり、一軸一舵船において行う避航操船としては通常できない。また、数十万トン程度の大型船では、運動の敏捷性が低く、急発進、急停止、急旋回が不可能であり、船舶の衝突リスクが高まる。
　このため、船舶は、進路方向を変える回避操船を早めに行っているが、輻輳海域では相手船との距離が近い位置で避航操船を行う必要があり、操船が困難である。
　図８に示すように、一般的な避航操船では、右から来る横切り船（相手船）６０１を避けるために自船６０２を右舷方向へ転舵し、横切り船の後方を通過する進路を取り、その後に自船６０２を左舷方向へ転舵して本来の目的進路６０３に復帰する。
　しかし、図９に示すように、輻輳海域の操船においては、右から来る横切り船（相手船）７０１、７０２、７０３を次々と避けるために自船７０４を右舷方向へ転舵する操船を繰り返しているうちに、進路がどんどんと本来の目的進路７０５からずれてしまい、目的地に向かうことができない場合が生じる。
　本発明は上記した課題を解決するものであり、輻輳海域において本来の進路を維持する状態で、主機関を減速させることなく強制的で制御された制動力により減速（ブレーキ）を速やかに行い、減速を解除した後に速やかに加速して、短時間に短い距離で避航操船できる輻輳海域の避航操船方法および一軸二舵船の避航操船システムを提供することを目的とする。
　上記した課題を解決するために、本発明に係る輻輳海域の避航操船方法は、輻輳海域を航行する２隻の船が互いに進路を横切り、衝突の恐れがあるときに、相手船を右舷側に見て航行する自船が行う避航操船を行う。
　避航操船では、現状の自船の目的進路を継続航行しつつ、船尾に配置した一基の推進プロペラを常に前進回転のままで、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により自船の前進方向への慣性力に抗して自船を減速させて相手船との衝突を回避する減速操船を行う。
　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角からプロペラ後流の前進推力をなくす舵角までの範囲で制御し、舵角に応じて後進推力を増減させて船速の減速を制御する。
　相手船が自船の進路を横切って通過した後に、双方の高揚力舵の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路を継続航行する操船を行う。
 
　本発明に係る輻輳海域の避航操船方法は、輻輳海域を航行する２隻の船が互いに進路を横切り、衝突の恐れがあるときに、相手船を右舷側に見て航行する自船が行う避航操船を行う。
　避航操船では、現状の自船の目的進路を継続航行しつつ、船尾に配置した一基の推進プロペラを常に前進回転のままで、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により自船の前進方向への慣性力に抗して自船を減速させて相手船との衝突を回避する減速操船を行う。
　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角とし、推進プロペラを前進回転のままに、推進プロペラの回転数を増大、もしくは減少させて、プロペラ回転数に応じて後進推力を増減させて船速の減速を制御する。
　相手船が自船の進路を横切って通過した後に、双方の高揚力舵の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路を継続航行する操船を行う。
 
　本発明に係る輻輳海域の避航操船方法において、減速操船は、後進推力を相手船との距離に見合って制御し、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速する。
 
　本発明に係る輻輳海域の避航操船方法において、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速することが困難な場合は、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として作用させる舵角の範囲内で制御し、後進推力を作用させて船速を減速させつつ、船尾を回頭させて自船の進行方向を変えて衝突を回避する。
 
　本発明に係る一軸二舵船の避航操船システムは、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、２枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する操舵制御装置と、船舶レーダ装置を備える。
　操舵制御装置は、輻輳海域を航行する避航操船の操船モードにおいて、相手船が自船の進路を横切り、衝突の恐れがあるときに船舶レーダ装置が発する衝突警報信号を受けて、相手船を右舷側に見て航行する自船の現状の目的進路を継続航行しつつ、推進プロペラを常に前進回転のままで、双方の高揚力舵に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により自船の前進方向への慣性力に抗して自船を減速させて相手船との衝突を回避する減速操船を行う。
　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角からプロペラ後流の前進推力をなくす舵角までの範囲で制御し、舵角に応じて増減する後進推力を相手船との距離に見合って制御し、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速する。
　相手船が自船の進路を横切って通過した後に、双方の高揚力舵の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路を継続航行する操船を行う。
 
　本発明に係る一軸二舵船の避航操船システムは、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、２枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する操舵制御装置と、船舶レーダ装置を備える。
　操舵制御装置は、輻輳海域を航行する避航操船の操船モードにおいて、相手船が自船の進路を横切り、衝突の恐れがあるときに船舶レーダ装置が発する衝突警報信号を受けて、相手船を右舷側に見て航行する自船の現状の目的進路を継続航行しつつ、推進プロペラを常に前進回転のままで、双方の高揚力舵に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により自船の前進方向への慣性力に抗して自船を減速させて相手船との衝突を回避する減速操船を行う。
　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角とし、推進プロペラを前進回転のままに回転数を増大、もしくは減少させ、プロペラ回転数に応じて増減する後進推力を相手船との距離に見合って制御し、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速する。
　相手船が自船の進路を横切って通過した後に、双方の高揚力舵の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路を継続航行する操船を行う。
 
　本発明に係る一軸二舵船の避航操船システムにおいて、操舵制御装置は、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速できない場合は、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として作用させる舵角の範囲内で制御し、後進推力を作用させて船速を減速させつつ、船尾を回頭させて自船の進行方向を変える。
 
　本発明に係る一軸二舵船の避航操船システムにおいて、操舵制御装置は、単一もしくは複数の相手船との距離関係、互いの進行方向の関係、相互間の相対速度関係に見合って、双方の高揚力舵に与える舵角を制御する。
　上記した構成により、輻輳海域において本来の目的進路を維持して航行する状態で減速操船を行って、自船の前進方向への慣性力に抗して自船に後進推力を与えて強制的で制御された制動力により減速させる。
　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角に応じて後進推力を増減させて制動力の大きさを制御する。あるいは、前進方向に回転する推進プロペラのプロペラ回転数に応じて後進推力を増減させて制動力の大きさを制御する。
　後進推力による強制的な減速（ブレーキ）は、制動力を任意の大きさに制御して行うので、過剰に減速することなく、避航に必要十分な船速にまで減速して相手船を回避でき、短時間に短い距離で避航操船を行うことでき、減速を解除した後に速やかに加速できる。　　　
　よって、複数の横切り船（相手船）を次々と避けるために転舵を繰り返すことが無くなり、本来の目的進路からずれることなく、目的地に向かうことができる。
本発明の実施の形態における一軸二舵船の推力システムおよび操舵制御装置を示す模式図 同実施の形態における一軸二舵船の操舵制御装置の操船スタンドを示す模式図 同実施の形態における操船スタンドの構成を示す模式図 同実施の形態における高揚力舵の可動範囲を示す平面図 同実施の形態における推進器および高揚力舵を示し、推力システム１００の船尾部の構成を示す斜視図 舵の組み合せ舵角と旋回方向を示す模式図 同実施の形態における避航操船を示す模式図 従来の避航操船を示す模式図 従来の輻輳海域における避航操船を示す模式図
　以下、本発明の舵システムに係る実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態における二枚舵操舵システムは、図１から図６に示すように、推力システム１００と推力システム１００を制御する操船システム（操舵制御装置）２００からなる。
　推力システム１００は、船体１１０の船尾に配置した１基１軸のプロペラからなるプロペラ推進器１０１と、プロペラの後方に配置した２枚の高揚力舵１０２、１０３を配したものである。
　高揚力舵１０２、１０３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１０２、１０３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１０２ａ、１０３ａと、前縁部１０２ａ、１０３ａに連続して流線型に幅を増大させた後に最小幅部１０２ｂ、１０３ｂに向けて徐々に幅を減少させた中間部１０２ｃ、１０３ｃと、中間部１０２ｃ、１０３ｃに連続して所定幅の後方端１０２ｄ、１０３ｄに向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部１０２ｅ、１０３ｅからなる形状を有している。
　各高揚力舵１０２、１０３は、それぞれ、アウトボード（外舷側）へ１０５°、インボード（内舷側）へ３５゜転舵可能に構成されており、高揚力舵１０２、１０３のそれぞれを独立して種々の角度に作動できる。
　２枚の高揚力舵１０２、１０３は、１基１軸の推進器のプロペラが前進方向に回転する状態で、高揚力舵１０２、１０３のそれぞれの舵角を変えることによって、プロペラ後流を目的とする望ましい方向に分配し、推力の方向を自在に変えることができる。
　そして、プロペラ後流を制御して船尾回りの推力を３６０゜全方向にわたって制御することで、船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等の操船を行わせ、船の運動を自由に制御することができる。
　さらに、推力システム１００は、高揚力舵１０２、１０３を駆動するロータリーベーン舵取機１０４、１０５と、ロータリーベーン舵取機１０４、１０５を制御する舵制御装置（サーボアンプ）１０６、１０７を有している。
　また、ロータリーベーン舵取機１０４、１０５のそれぞれには、ポンプユニット１５１、１５２と舵角発信器１５３、１５４とフィードバックユニット１５５、１５６が接続しており、フィードバックユニット１５５、１５６が舵制御装置１０６、１０７に接続している。
　操船システム（操舵制御装置）２００は、操船スタンド２５０に格納されており、操船スタンド２５０には、ジャイロコンパス２５１および船舶レーダ装置３１０が接続している。船舶レーダ装置３１０は、他船との衝突が予測されるときに警報信号出力部３１１から衝突警報信号を操船スタンド２５０の操船システム（操舵制御装置）２００に発信する。
　操船スタンド２５０には、ジャイロコンパス２５１のジャイロ方位を表示するジャイロ方位表示部２５２と、ＧＰＳコンパスを用いたオートパイロットによる操縦モードで操船するオート操船部２５３と、ジョイスティックレバー２５４による操縦モードで操船するジョイスティック操船部２５５と、手動操舵輪２５６による操縦モードで操船する手動操船部２５７と、ノンフォローアップ操舵レバー２５８による操縦モードで操船するノンフォローアップ操船部２５９と、モード切替スイッチ２６０により各操船部の切替を行うモード切替部２６１と、画面にタッチパネルを配したディスプレイ装置２６２と、ディスプレイ装置２６２に映す画像を制御する画像制御部２６３と、緊急停船押釦２６４を操作することにより全ての操縦モードに優先して船舶を緊急に停船させる操縦モードで操船する緊急停船部２６５と、輻輳海域を航行する際に、２隻の船が互いに進路を横切り、衝突の恐れがあるときに、避航操船の操縦モードで操船する避航操船部２８１と、各高揚力舵１０２、１０３の現在舵角を表示する舵角指示装置２７０を制御する舵角指示部２７１をスタンド筺体に一体的に備えている。
　画像制御部２６３は、ジャイロ方位を映すジャイロ方位表示画像２６７と、ジャイロ方位表示部２５２をモニター画面上でタッチ操作するための方位表示部操作画像２６８と、オート操船部２５３をモニター画面上でタッチ操作するためのオート操船操作画像２６９を選択的に表示し、あるいは同時に表示する。
　ジョイスティック操作部２５５は、ジョイスティックレバー２５４がＸ－Ｙ方向の何れの方向へも操作可能に構成されており、ジョイスティックレバー２５４の傾倒方向で船体の指令運動方向を制御し、傾倒方向における傾倒角度で船首尾方向指令速度および船体横方向指令速度を制御する。
　ジョイスティック操船部２５５は、両舷の高揚力舵１０２、１０３のそれぞれの舵角をジョイスティックレバー２５４の傾倒方向に応じて制御する。そして、両舷の高揚力舵１０２、１０３の舵角を組合せることで、プロペラ後流の推力を目的方向に向けて変向する。高揚力舵１０２、１０３は、双方のロータリーベーン舵取機１０４、１０５により両舷の高揚力舵１０２、１０３のそれぞれの舵角を外舷側へ１０５°、内舷側へ３５°の範囲で制御する。
　高揚力舵１０２、１０３の基本的な舵角の組合せ、およびジョイスティックレバー２５４の状態と、その呼称及びプロペラ後流線と運動方向を、図６において説明する。
　図６中で、舵は水平断面で示してあり、その横あるいは下方に各々の舵の舵角を示している。舵角は、進路方向を右に取る舵角を正（＋）、進路方向を左に取る舵角を負（－）として表示し、これらの舵角の組み合わせに対する呼称を掲げている。プロペラ後流は、細い矢印線で、又、それによる船の推進方向を太い中抜き矢印線で画いている。
　ちなみに、「前進左旋回（Forward left turn）」は左舷舵－３５°、右舷舵－２５°であり、「船首左回頭（Bow left turn）」は左舷舵－７０°、右舷舵－２５°であり、「船尾左旋回（Stern left turn）」は左舷舵－１０５°、右舷舵＋４５°から＋７５°であり、「後進左旋回（Reverse left turn）」は左舷舵－１０５°、右舷舵＋７５°から＋１０５°であり、「前進（Forward）」は左舷舵０°、右舷舵０°であり、「その場停止（Hovering）」は左舷舵－７５°、右舷舵＋７５°であり、「後進（Reverse）」は左舷舵－１０５°、右舷舵＋１０５°であり、「前進右旋回（Forward turn right）」は左舷舵＋２５°、右舷舵＋３５°であり、「船首右回頭（Bow right turn）」は左舷舵＋２５°、右舷舵＋７０°であり、「船尾右旋回（Stern right turn）」は左舷舵－４５°から－７５°、右舷舵＋１０５°であり、「後進右旋回（Reverse right turn）」は左舷舵－７５°から－１０５°、右舷舵＋１０５°である。
　このように、２枚の高揚力舵１０２、１０３を装備した一軸二舵の船は、高揚力舵１０２、１０３の組み合わせる舵角を種々に変えることによって、推進力の方向と大きさを船の全方位に対して自在に可変して出力することができる。
　オート操船部２５３は、ＧＰＳコンパス、電子海図システムにより自船の現在位置情報、誘導経路情報、停船保持位置情報に基づいて自船を予め定めた設定針路に誘導制御するものである。
　緊急停船部２６５は、緊急時に緊急停止押釦２６４を押すと、ジョイスティックレバー２５４でいかなる操船状態を指示していようとも、あるいは他の操縦モードで操船していても、現在の操船に係る舵角をキャンセルして、左舷舵１０３を取舵方向（上から見て時計回りの方向）に、右舷舵１０２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）まで転舵させ、船に制動力を与えて停止させる。
　手動操船部２５７は、手動操舵輪２５６の回転操作により二枚の高揚力舵１０２、１０３の舵角を制御して操船するものである。
　ノンフォローアップ操船部２５９は、ノンフォローアップ操舵レバー２５８を左右に操作している時間に応じて右舷もしくは左舷に舵を切る。
　避航操船部２８１は、ジャイロコンパス２５１および船舶レーダ装置３１０から得られる自船５０１および単一もしくは複数の相手船４０１、４０２の位置情報、自船５０１および相手船４０１、４０２の方位情報、相手船４０１、４０２との距離情報、および相手船４０１、４０２との相対速度情報に基づいて、その時々の状況に応じて推進方向や船速を自動的に制御して避航操船を行う。
　すなわち、避航操船部２８１は、図７に示すように、輻輳海域を航行する避航操船の操船モードにおいて、相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切り、衝突の恐れがあるときに船舶レーダ装置３１０が発する衝突警報信号を受けて避航操船を行う。
　避航操船では、相手船４０１、４０２を右舷側に見て航行する自船５０１の現状の目的進路５０２を継続航行し、推進プロペラ１０１を常に前進回転のままとする。そして、双方の高揚力舵１０２、１０３に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力を制動力として作用させる。この制動力により自船５０１の前進方向への慣性力に抗して自船５０１を減速させて相手船４０１、４０２との衝突を回避する。
　避航操船部２８１が双方の高揚力舵１０２、１０３に与える舵角は、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角からプロペラ後流の前進推力をなくす舵角までの範囲である。そして、推進プロペラ１０１を一定の前進回転のままに、舵角に応じて後進推力を増減させて制動力を制御する。制動力は、相手船４０１、４０２との距離に見合って制御し、相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速する。
　この舵角の制御は、上述したように、進路を右に取る舵角を正（＋）、進路を左に取る舵角を負（－）として表示すると、右舷舵１０２が＋７５°から＋１０５°、左舷舵１０３は－７５°から－１０５°の範囲である。
　プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角は、右舷舵１０２が＋１０５°、左舷舵１０３が－１０５°の「後進」である。プロペラ後流の前進推力をなくす舵角は、左舷舵が－７５°、右舷舵が＋７５°の「その場停止」である。この舵角は、積極的な後進力を生じないが、高揚力舵１０２、１０３の抵抗が自船５０１の前進方向への慣性力に抗して自船５０１を減速させることに寄与する。
　次に、相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切って通過した後に、双方の高揚力舵１０２、１０３の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路５０２を継続航行する操船を行う。
　本実施の形態では、減速時に双方の高揚力舵１０２、１０３を一定の範囲内で転舵させるものであるが、次のように操船することも可能である。
　すなわち、避航操船部２８１は、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角、つまり右舷舵１０２を＋１０５°、左舷舵１０３を－１０５°とする。そして、推進プロペラ１０１を前進回転のままに回転数を増大、もしくは減少させて後進推力による制動力を制御する。制動力は、相手船４０１、４０２との距離に見合って制御し、相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速する。
　以下、上記構成における作用を説明する。
１．ジョイスティックによる操縦モード
　モード切替スイッチ２６０を操作してジョイスティックによる操縦モードを選択する。ジョイスティック操船部２５５は、ジョイスティックレバー２５４によって船体の指令運動方向、船首尾方向指令推力、船体横方向指令推力を指令する。
　この操船においては、プロペラ推進器１０１をプロペラ前進回転のままで、高揚力舵１０２、１０３をそれぞれ独立して種々の角度に作動させてプロペラ後流の配分を制御し、、船尾回りの推力を３６０゜全方向にわたって制御する。この制御によって船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等を行わせることにより操船における機動性を向上させることができる。
　すなわち、両舷の高揚力舵１０２、１０３の舵角の組合せを変えることで、プロペラ後流を目的とする望ましい方向に向け、推進方向を変えることができる。ここに挙げた舵角の組み合わせは一例であり、目的とする推進方向及び推力を得るように、舵角の組み合わせを任意に変えることができる。
　このように、ジョイスティックによる操縦モードでは、操船において推進器推力の反転（プロペラ逆転）が不要であり、主機関は常に前進回転のままであらゆる操船制御が行える。つまり、主機関の回転数を加減せずとも、両舵の舵角を加減して、そのときのプロペラ回転数に対応した前進最大速度から後進最大速度まで無段階にきめ細かく船速を制御することができる。
２．緊急停船部による操縦モード
　緊急停船押釦２６４を押すことの一挙動で、緊急停船部２６５を起動し、全ての操縦モードに優先して船舶を緊急に停船させることができる。すなわち、ジョイスティックレバー２５４の操舵モードにかかわらず、あるいは他の操縦モードにかかわらず、緊急停船部２６５によってクラッシュアスターンモード（左舷舵は左般１０５°、右舷舵は右舷１０５゜に舵を取る「ＡＳＴＥＲＮ」）に切換える。そして、両舵により非常に大きな制動力と後進力を発生させるので、プロペラ逆転による操船よりもはるかに短い時間、短い距離で船体を停止させることができる。
　また、クラッシュアスターンモードにおいても、主機関を止めて後進再始動をする必要がないため、操船中にいわゆる無制御状態となることがないので、航行における事態ヘのすばやい対応が可能である。
　尚、緊急停船部２６５による操船中に、船の特性、外乱等により旋回を起した場合や、または必要によって船首方位を含めて進行力向を変えたい場合には、そのままジョイスティックレバー２５４を操作すれば通常のジョイスティック操作と同様に、ジョイスティックレバー２５４によって自在に操船して避行航行することができる。
３．オートパイロットによる操縦モード
　通常航行操船では、モード切替スイッチ２６０を操作してオートパイロットによる操縦モードを選択する。
　ディスプレイ装置２６２のモニター画面上にオート操船操作画像２６９を表示し、モニター画面上のタッチ操作によりオート操船部２５３に自船の位置、進みたい方位、到達したい位置ないし船首尾線方位を入力し、設定した針路で船を自動誘導操船する。オート操船部２５３は、自船の現在位置情報、誘導経路情報、停船保持位置情報に基づいて適宜に舵角を制御する。
４．手動による操縦モード
　モード切替スイッチ２６０を操作して手動操舵輪２５６による操縦モードを選択する。この操縦モードでは、手動操舵輪２５６の回転操作により二枚の高揚力舵１０２、１０３の舵角を手動操船部２５７に指示し、二枚の高揚力舵１０２、１０３の舵角を制御して操船する。
５．ノンフォローアップの操縦モード
　モード切替スイッチ２６０を操作してノンフォローアップ操縦レバー２５８による操縦モードを選択する。この操縦モードでは、ノンフォローアップ操船部２５９により、ノンフォローアップ操舵レバー２５８を左右に操作している時間に応じて右舷もしくは左舷に舵を切る。
６．避航操船の操船モード
　輻輳海域を航行する場合には、モード切替スイッチ２６０を操作して避航操船部２８１による操縦モードを選択する。
　この輻輳海域を航行する避航操船の操船モードにおいて、相手船が自船の進路を横切り、衝突の恐れがあるときに船舶レーダ装置３１０が衝突警報信号を発信すると、避航操船部２８１が避航操船を行う。
　すなわち、図７に示すように、相手船４０１、４０２を右舷側に見て航行する自船５０１の現状の目的進路５０２を継続航行しつつ、推進プロペラ１０１を常に前進回転のままで、双方の高揚力舵１０２、１０３に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、制動力を発生させる。この制動力により自船５０１の前進方向への慣性力に抗して自船５０１を減速させて相手船４０１、４０２との衝突を回避する。
　ここでは、推進プロペラ１０１を一定の前進回転のままに、双方の高揚力舵１０２、１０３に与える舵角を、上述したプロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角からプロペラ後流の前進推力をなくす舵角までの範囲で制御する。そして、舵角に応じて増減する後進推力を相手船４０１、４０２との距離に見合って制御し、制御された制動力により相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速する。
　そして、相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切って通過した後に、双方の高揚力舵１０２、１０３の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路５０２を継続航行する操船を行う。
　あるいは、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角、つまり右舷舵１０２を＋１０５°、左舷舵１０３を－１０５°とし、推進プロペラ１０１を前進回転のままに回転数を増大、もしくは減少させる。そして、プロペラ回転数に応じて増減する後進推力を相手船４０１、４０２との距離に見合って制御し、制御された制動力によって相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速する。
　そして、相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切って通過した後に、双方の高揚力舵１０２、１０３の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路５０２を継続航行する操船を行う。
　さらに、避航操船部２８１は、「後進」（左舷舵－１０５°、右舷舵＋１０５°）においても相手船４０１、４０２が自船５０１の目的進路５０２を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速できない場合、すなわち慣性力によって前進する自船５０１が相手船４０１、４０２に衝突する危険性が非常に高い場合には、次の操作を行う。
　双方の高揚力舵１０２、１０３に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として作用させる舵角の範囲内、すなわち、上述した「船尾左旋回」（左舷舵－１０５°、右舷舵＋４５°から＋７５°）、「後進左旋回」（左舷舵－１０５°、右舷舵＋７５°から＋１０５°）、「船尾右旋回」（左舷舵－４５°から－７５°、右舷舵＋１０５°）、「後進右旋回」（左舷舵－７５°から－１０５°、右舷舵＋１０５°）の範囲内で制御する。
　この操船において、船は慣性力によって前進するが、後進推力の作用により船速は次第に減速し、双方の高揚力舵１０２、１０３の舵角の組み合わせに対応する横力が発生し、船尾を回頭させて自船の進行方向を変える。
　このように、相手船４０１、４０２との衝突を回避する緊迫度が高い状況においては、後進方向の舵角の組み合わせを選択し、減速と船尾の回頭による進路の変更を組み合わせることで操船する。

Claims (8)

  1. 　輻輳海域を航行する２隻の船が互いに進路を横切り、衝突の恐れがあるときに、相手船を右舷側に見て航行する自船が行う避航操船において、
    　現状の自船の目的進路を継続航行しつつ、船尾に配置した一基の推進プロペラを常に前進回転のままで、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により自船の前進方向への慣性力に抗して自船を減速させて相手船との衝突を回避する減速操船を行い、
    　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角からプロペラ後流の前進推力をなくす舵角までの範囲で制御し、舵角に応じて後進推力を増減させて船速の減速を制御し、
    　相手船が自船の進路を横切って通過した後に、双方の高揚力舵の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路を継続航行する操船を行うことを特徴とする輻輳海域の避航操船方法。
  2. 　輻輳海域を航行する２隻の船が互いに進路を横切り、衝突の恐れがあるときに、相手船を右舷側に見て航行する自船が行う避航操船において、
    　現状の自船の目的進路を継続航行しつつ、船尾に配置した一基の推進プロペラを常に前進回転のままで、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により自船の前進方向への慣性力に抗して自船を減速させて相手船との衝突を回避する減速操船を行い、
    　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角とし、推進プロペラを前進回転のままに、推進プロペラの回転数を増大、もしくは減少させて、プロペラ回転数に応じて後進推力を増減させて船速の減速を制御し、
    　相手船が自船の進路を横切って通過した後に、双方の高揚力舵の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路を継続航行する操船を行うことを特徴とする輻輳海域の避航操船方法。
  3. 　減速操船は、後進推力を相手船との距離に見合って制御し、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速することを特徴とする請求項１または２に記載の輻輳海域の避航操船方法。
  4. 　相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速することが困難な場合は、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として作用させる舵角の範囲内で制御し、後進推力を作用させて船速を減速させつつ、船尾を回頭させて自船の進行方向を変えて衝突を回避することを特徴とする請求項１に記載の輻輳海域の避航操船方法。
  5. 　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、２枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する操舵制御装置と、船舶レーダ装置を備える一軸二舵船において、
    　操舵制御装置は、輻輳海域を航行する避航操船の操船モードにおいて、相手船が自船の進路を横切り、衝突の恐れがあるときに船舶レーダ装置が発する衝突警報信号を受けて、相手船を右舷側に見て航行する自船の現状の目的進路を継続航行しつつ、推進プロペラを常に前進回転のままで、双方の高揚力舵に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により自船の前進方向への慣性力に抗して自船を減速させて相手船との衝突を回避する減速操船を行い、
    　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角からプロペラ後流の前進推力をなくす舵角までの範囲で制御し、舵角に応じて増減する後進推力を相手船との距離に見合って制御し、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速し、
    　相手船が自船の進路を横切って通過した後に、双方の高揚力舵の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路を継続航行する操船を行うことを特徴とする一軸二舵船の避航操船システム。
  6. 　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、２枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する操舵制御装置と、船舶レーダ装置を備える一軸二舵船において、
    　操舵制御装置は、輻輳海域を航行する避航操船の操船モードにおいて、相手船が自船の進路を横切り、衝突の恐れがあるときに船舶レーダ装置が発する衝突警報信号を受けて、相手船を右舷側に見て航行する自船の現状の目的進路を継続航行しつつ、推進プロペラを常に前進回転のままで、双方の高揚力舵に舵角を与えてプロペラ後流の推力を後進推力となし、後進推力により自船の前進方向への慣性力に抗して自船を減速させて相手船との衝突を回避する減速操船を行い、
    　減速操船では、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として最大に作用させる舵角とし、推進プロペラを前進回転のままに回転数を増大、もしくは減少させ、プロペラ回転数に応じて増減する後進推力を相手船との距離に見合って制御し、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速し、
    　相手船が自船の進路を横切って通過した後に、双方の高揚力舵の舵角を制御し、プロペラ後流の推力を前進推力となして目的進路を継続航行する操船を行うことを特徴とする一軸二舵船の避航操船システム。
  7. 　操舵制御装置は、相手船が自船の進路を横切って通過するのに必要な時間を確保できる船速に減速できない場合は、双方の高揚力舵に与える舵角を、プロペラ後流を後進推力として作用させる舵角の範囲内で制御し、後進推力を作用させて船速を減速させつつ、船尾を回頭させて自船の進行方向を変えることを特徴とする請求項５に記載の一軸二舵船の避航操船システム。
  8. 　操舵制御装置は、単一もしくは複数の相手船との距離関係、互いの進行方向の関係、相互間の相対速度関係に見合って、双方の高揚力舵に与える舵角を制御することを特徴とする請求項５に記載の一軸二舵船の避航操船システム。
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