WO2022118753A1 - 操船システム及び操船方法 - Google Patents

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WO2022118753A1
WO2022118753A1 PCT/JP2021/043400 JP2021043400W WO2022118753A1 WO 2022118753 A1 WO2022118753 A1 WO 2022118753A1 JP 2021043400 W JP2021043400 W JP 2021043400W WO 2022118753 A1 WO2022118753 A1 WO 2022118753A1
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WO
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mooring
thrust
machine
hull
propulsion
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PCT/JP2021/043400
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English (en)
French (fr)
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啓司 大江
英輝 風間
嵩 野田
武憲 檜野
芳輝 原田
悠介 絹川
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川崎重工業株式会社
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Publication date
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Priority to JP2022566887A priority patent/JPWO2022118753A1/ja
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • B63B21/16—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring using winches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/21—Control means for engine or transmission, specially adapted for use on marine vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B63H25/04—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring automatic, e.g. reacting to compass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B2021/003—Mooring or anchoring equipment, not otherwise provided for
    • B63B2021/008—Load monitors
    • 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
    • B63H2025/026—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring using multi-axis control levers, or the like, e.g. joysticks, wherein at least one degree of freedom is employed for steering, slowing down, or dynamic anchoring

Definitions

  • This disclosure relates to a ship maneuvering system and maneuvering method for berthing and mooring of ships.
  • Patent Document 1 discloses an automatic berthing mooring machine that automates maneuvering from berthing to mooring.
  • the ship of Patent Document 1 includes a front-rear thrust engine that outputs the front-rear thrust of the hull, a bow-side side thruster and a stern-side pod propulsion device that can output lateral thrust in both sides of the hull, and a mooring line.
  • a bow-side mooring machine and a stern-side mooring machine that can be wound and unwound, a range meter that measures the distance to the quay, and a bow-side side thruster, a stern-side pod propulsion machine, and a bow-side based on the measured values of the range meter.
  • the controller performs berthing and mooring operations of the ship in the order of berthing mode and mooring mode. In the berthing mode, the controller stops the front-rear thrust engine, the bow-side mooring machine, and the stern-side mooring machine, and laterally moves the hull to the mooring start position 1 m from the quay by the bow-side side thruster and the stern-side pod propulsion machine.
  • the controller stops the front-rear thrust engine, the bow-side thruster, and the stern-side pod propulsion machine, and pulls the mooring line with the bow-side mooring machine and the stern-side mooring machine to lock the hull to the quay.
  • This disclosure was made in view of the above circumstances, and the purpose is to operate the hull efficiently by linking the propulsion machine and the mooring machine.
  • the ship maneuvering system is A front-rear propulsion machine that can output thrust in any direction of the hull, A lateral propulsion machine capable of outputting thrust in any of the lateral directions of the hull, A mooring machine capable of winding and unwinding mooring lines, which is arranged at least one on each of the stern side and the bow side of the hull, and A ship maneuvering controller for controlling the operation of the front-rear propulsion machine, the lateral propulsion machine, and the mooring machine is provided.
  • the ship maneuvering controller causes the mooring machine to wind up the mooring line while the mooring line is locked to the mooring column provided on the quay. It is characterized in that at least one of the front-rear propulsion machine and the lateral propulsion machine outputs a thrust for reducing the tension of the mooring line.
  • the ship maneuvering method is A front-rear propulsion machine capable of outputting thrust in any of the front-rear directions of the hull, a lateral propulsion machine capable of outputting thrust in any of the lateral directions of the hull, and at least one on each of the stern side and the bow side of the hull. It is a method of maneuvering a ship equipped with mooring machines that can wind and unwind mooring lines, which are arranged one by one. When the hull is docked at the quay, the mooring machine is made to wind the mooring line in a state where the mooring line is locked to the mooring column provided on the quay, and at the same time, the front-rear propulsion machine is used. It is characterized in that at least one of the lateral propulsion machines outputs a thrust that reduces the tension of the mooring line.
  • the ship maneuvering system is A front-rear propulsion machine that can output thrust in any direction of the hull, A lateral propulsion machine capable of outputting lateral thrust in any of the lateral directions of the hull, A mooring machine capable of winding and unwinding mooring lines, which is arranged at least one on each of the stern side and the bow side of the hull, and
  • the mooring machine is regarded as a propulsion device that outputs thrust corresponding to the tension of the mooring line, and a ship maneuvering controller that controls the operation of a plurality of propulsion devices including the front-rear propulsion machine, the lateral propulsion machine, and the mooring machine.
  • the ship maneuvering controller acquires a command vector representing the command thrust acting on the hull in terms of direction and magnitude, distributes the thrust corresponding to the command vector to each of the plurality of propulsion devices, and distributes the thrust corresponding to the command vector to the plurality of propulsion devices. It is characterized in that the plurality of propulsion devices are controlled so that the thrust distributed from each of the above is output.
  • the ship maneuvering method is A front-rear propulsion machine capable of outputting thrust in any of the front-rear directions of the hull, a lateral propulsion machine capable of outputting thrust in any of the lateral directions of the hull, and at least one on each of the stern side and the bow side of the hull. It is a method of maneuvering a ship equipped with mooring machines that can wind and unwind mooring lines, which are arranged one by one. Obtaining a command vector that expresses the command thrust acting on the hull in terms of direction and magnitude.
  • the mooring machine is regarded as a propulsion device that outputs thrust corresponding to the tension of the mooring line, and the front-rear propulsion machine, the lateral propulsion machine, and the plurality of propulsion devices including the mooring machine are assigned to the command vector. Distribute the corresponding thrust and It is characterized by including controlling the plurality of propulsion devices so that the thrust distributed from each of the plurality of propulsion devices is output.
  • the ship maneuvering system related to this disclosure is A front-rear propulsion machine that can output thrust in any direction of the hull, A lateral propulsion machine capable of outputting thrust in any of the lateral directions of the hull, A mooring machine capable of winding and unwinding mooring lines, which is arranged at least one on each of the stern side and the bow side of the hull, and A ship maneuvering controller for controlling the operation of the front-rear propulsion machine, the lateral propulsion machine, and the mooring machine is provided.
  • the ship maneuvering controller causes the mooring machine to wind up the mooring line while the mooring line is locked to the mooring column provided on the quay. It is characterized in that at least one of the front-rear propulsion machine and the lateral propulsion machine outputs a thrust force that makes the tension of the mooring line equal to or less than a predetermined threshold value.
  • the hull can be efficiently berthed by linking the propulsion machine and the mooring machine.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a ship to which the ship maneuvering system according to the embodiment of the present disclosure is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a mooring machine.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a ship maneuvering system.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a functional unit of the ship maneuvering controller.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating processing of the ship maneuvering equipment control unit.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a ship maneuvering method when berthing and mooring.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a ship motion model when moored.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a ship S to which the ship maneuvering system 20 according to the embodiment of the present invention is applied.
  • the ship S includes a hull 5, at least one front-rear propulsion machine 2 that outputs a thrust in the front-rear direction to the hull 5, and at least one lateral propulsion machine 3 that outputs a lateral thrust to the hull 5.
  • the front-rear propulsion machine 2 includes a combination of a variable pitch propeller and a rudder, which are main propulsion machines.
  • the variable pitch propeller and rudder are provided on the stern side of the hull 5.
  • the front-rear propulsion machine 2 is not limited to the above, and may be a swivel thruster or a combination of a plurality of variable-pitch propellers and a rudder.
  • the lateral propulsion device 3 preferably includes at least one bow-side lateral propulsion device 3B and at least one stern-side lateral propulsion device 3A.
  • the bow side lateral propulsion device 3B is a side thruster (bow thruster) provided on the bow side.
  • the combination of the variable pitch propeller and the rudder provided on the stern side can output both the thrust in the front-rear direction and the thrust in the lateral direction depending on the direction of the rudder. It also has a function as a machine 3A.
  • the lateral propulsion device 3 included in the ship S is not limited to the above, and side thrusters are provided on the bow side and the stern side of the hull 5, respectively, or the hull 5 is turned to at least one of the bow side and the stern side.
  • An expression thruster may be provided.
  • the ship S includes at least one bow-side mooring machine 10B installed on the bow side of the deck and at least one stern-side mooring machine 10A installed on the stern side of the deck.
  • the bow side mooring machine 10B includes a headline mooring machine and a forward spring line mooring machine.
  • the bow-side mooring machine 10B may further include a forward-breasted mooring machine.
  • the stern side mooring machine 10A includes a stern line mooring machine and an aft spring mooring machine.
  • the stern side mooring machine 10A may further include an aft-breasted mooring machine.
  • the mooring machine 10 to be possessed by the ship S (when the bow side mooring machine 10B and the stern side mooring machine 10A are not distinguished, the reference numeral 10 is used) is determined by the number of outfits and the like.
  • each mooring machine 10 of the bow side mooring machine 10B and the stern side mooring machine 10A has substantially the same structure.
  • each mooring machine 10 includes a mooring line R and a winch W capable of winding and unwinding the mooring line R.
  • the winch W is an electro-hydraulic type.
  • the winch W is a hydraulic type that switches between the take-up drum 11 on which the mooring line R is wound, the motor 12 that rotationally drives the take-up drum 11, and the connection and disconnection of power transmission from the motor 12 to the take-up drum 11.
  • winch W It includes a clutch 13, a speed reducer 14 provided on a power transmission path from a motor 12 to a take-up drum 11, and a hydraulic pressure release type brake 15 that constantly applies a braking force.
  • the structure of the winch W is not limited to the above, and the winch W may be electric.
  • the mooring machine 10 is provided with a rotation position sensor 51, a tension meter 52, a cord length meter 53, and a winch control device 50 that controls the operation of the winch W based on these detected values.
  • the rotation position sensor 51 detects the rotation position and the rotation speed of the motor 12 or the take-up drum 11.
  • the line length total 53 measures the length of the mooring line R unwound from the take-up drum 11.
  • the winch control device 50 measures the rotation of the motor 12 or the take-up drum 11 based on the detection signal of the rotation position sensor 51 and / or the measured value of the rope length meter 53, and the take-up length and the take-out length of the mooring line R. To estimate.
  • the tension gauge 52 may directly or indirectly detect the tension (load) acting on the mooring line R.
  • the tension meter 52 may be, for example, a load cell provided in the brake 15, and the tension of the mooring line R may be estimated based on the load detected by the load cell.
  • the tension meter 52 is, for example, a torque sensor that detects the output torque of the motor 12, and the tension of the mooring line R may be estimated based on the torque detected by the torque sensor.
  • the winch control device 50 controls the rotation of the take-up drum 11 based on the detection value of the tension meter 52 so that the tension acting on the mooring line R is maintained at a predetermined value that does not exceed a predetermined upper limit value. Can be done.
  • the power transmission path from the motor 12 to the take-up drum 11 is connected by the clutch 13, and the take-up drum 11 is rotationally driven in the take-up direction.
  • the clutch 13 is disengaged, the power transmission path from the motor 12 to the take-up drum 11 is cut off, and the take-up drum 11 becomes idle and rotates in the unwinding direction. can do.
  • the power transmission path from the motor 12 to the take-up drum 11 may be connected by the clutch 13, and the take-up drum 11 may be rotationally driven in the unwinding direction.
  • the tip of the mooring line R is locked to the mooring column 35 provided on the quay.
  • the mooring line R pulled out from the take-up drum 11 is protected and guided by an appropriate guide device 36 such as a chock (mooring hole), a fair leader, a deck end roller, and a stand roller.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the ship maneuvering system 20.
  • the ship maneuvering system 20 of the ship S includes a ship maneuvering controller 6, an instrument group 7, a user interface 8, and a ship maneuvering equipment group 9 electrically and wirelessly connected to the ship maneuvering controller 6. ..
  • the ship maneuvering controller 6 includes a processor, memories such as ROM and RAM, and an I / O unit (all are not shown).
  • An instrument group 7, a user interface 8, and a ship maneuvering device group 9 are connected to the ship maneuvering controller 6 via an I / O unit.
  • a storage (not shown) may be connected to the ship maneuvering controller 6 via an I / O unit.
  • the ship maneuvering controller 6 may include a single processor that performs centralized control, or may include a plurality of processors that perform distributed control.
  • Basic programs and application programs executed by the processor are stored in the memory and the storage means.
  • the application program is configured to cause the processor to perform processing of each functional unit. When the processor reads and executes the program, the processor realizes the function as the ship maneuvering controller 6.
  • the ship maneuvering controller 6 as described above includes, for example, a computer, a personal computer, a microcontroller, a microprocessor, a PLD (programmable logic device) such as an FPGA (field-programmable gate array), a PLC (programmable logic controller), and a logic circuit. It may be composed of at least one of them, or a combination of two or more.
  • a PLD programmable logic device
  • FPGA field-programmable gate array
  • PLC programmable logic controller
  • a ship-land communication device 31 is connected to the ship maneuvering controller 6.
  • the ship maneuvering controller 6 uses the ship-land communication device 31 to transmit ship maneuvering information to the condition monitoring device 33 provided at the land base.
  • This ship maneuvering information includes navigation status in the port and equipment operation data.
  • the instrument group 7 includes a rangefinder 27, a camera 28, and various nautical instruments.
  • the distance meter 27 includes a bow side distance meter that measures the bow side distance from the bow to the quay and a stern side distance meter that measures the distance from the stern to the quay.
  • the rangefinder 27 may be a known non-contact rangefinder such as a laser rangefinder.
  • the ship maneuvering controller 6 can obtain the distance (berthing distance) from the hull 5 (particularly, the bow and stern) to the quay to be berthed based on the information acquired from the range finder 27.
  • the camera 28 includes a bow-side camera provided on the bow-side deck that continuously or intermittently captures the quay from the bow, and a stern-side camera that is provided on the stern-side deck and continuously or intermittently captures the quay from the stern. including.
  • the imaging field of the bow-side camera includes the mooring line R delivered from the bow-side mooring machine 10B and / or the bow-side mooring machine 10B.
  • the imaging field of the stern side camera includes the mooring line R delivered from the stern side mooring machine 10A and / or the stern side mooring machine 10A.
  • an around view camera system may be adopted as the camera 28.
  • the ship position measuring device 26 is a radio wave type and / or a light wave type position measuring device using radio waves and light from GPS using a satellite and a reference station.
  • the ship maneuvering controller 6 can obtain navigation status information including the position, course, bow azimuth, ship speed, etc. of the hull 5 based on the information acquired from various navigation instruments.
  • the ship maneuvering controller 6 uses the ship-land communication device 31 to acquire port information in a timely manner from the port information providing device 32 provided at the land base.
  • the port information includes weather / sea condition information in the port, port environment information, and the like.
  • Meteorological and sea condition information includes wind speed, wind direction, tidal current, tide level, weather, and climate in the harbor.
  • the port environment information includes the degree of congestion in the port and the berth status.
  • the ship maneuvering controller 6 also uses the information sent from the port information providing device 32 via the ship-land communication device 31 for calculation together with the information from the instrument group 7.
  • the user interface 8 is provided with a control device 80 and a display device 83.
  • the user interface 8 includes a setting device and an indicator for ship maneuvering equipment such as individual propellers and rudders, a display unit for displaying signals from the instrument group 7 such as a direction display and a ship speed display, various function changeover switches, and a display unit.
  • An indicator light or the like may be further provided.
  • the joystick 81 and the turning dial 82 are provided as the control device 80.
  • the joystick 81 receives commands for the direction and magnitude of thrust for translation of the hull 5 input by the operator by moving the joystick 81, and inputs the commands to the ship maneuvering controller 6.
  • the turning dial 82 receives a command of the direction and magnitude of the turning moment for turning movement, which is input by the operator by moving the turning dial 82, and inputs the command to the ship maneuvering controller 6.
  • the control device 80 is not limited to the above, and a known control device may be adopted.
  • the display device 83 at least one known display device among various display devices such as a touch panel type display and a head mount type display is adopted.
  • the display device 83 may include ship maneuvering support information output from the ship maneuvering controller 6, an image captured by the camera 28, equipment operation status, navigation status information, environmental information (sea condition / weather information) of the hull 5, and the like. ..
  • the ship maneuvering support information includes the position of the ship on the sea map, recommended route, avoidance line, remaining distance, sea area facility, target position, movement speed vector of hull 5, speed and quay at any position of the nose and stern. At least one of the remaining distances and the like is included.
  • the ship maneuvering equipment group 9 includes a winch control device 50 that controls the winch W of the mooring machine 10, a front-rear propulsion control device 91 that controls the front-rear propulsion machine 2, and a lateral propulsion control device 92 that controls the lateral propulsion machine 3.
  • the winch control device 50, the front-rear propulsion control device 91, and the lateral propulsion control device 92 are provided according to the number of winches W, the front-rear propulsion device 2, and the lateral propulsion device 3 mounted on the ship S. However, in FIG. 3, one of each of the winch control device 50, the front-rear propulsion control device 91, and the lateral propulsion control device 92 is shown, and the rest are omitted.
  • the ship maneuvering controller 6 outputs an operation command to each of these ship maneuvering equipment groups 9, and the ship maneuvering equipment group 9 operates the corresponding ship maneuvering equipment based on the operation command.
  • the ship maneuvering controller 6 has each function unit of a ship maneuvering support information generation unit 65, a display control unit 66, a route planning unit 67, a command generation unit 68, and a ship maneuvering equipment control unit 69.
  • the ship maneuvering support information generation unit 65 generates ship maneuvering support information based on the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32.
  • the display control unit 66 displays the generated ship maneuvering support information on the display device 83.
  • the route planning unit 67 searches for an optimum route that optimizes a predetermined evaluation index from the departure point to the destination based on the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32, and plans the optimum route. Generated as a route.
  • the command generation unit 68 generates a command on behalf of the operator during automatic maneuvering.
  • the ship maneuvering equipment control unit 69 controls the operation of the ship maneuvering equipment group 9.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the processing of the ship maneuvering equipment control unit 69.
  • the ship maneuvering equipment control unit 69 of the ship maneuvering controller 6 has an acquisition unit 61, a thrust distribution calculation unit 62, and an output unit 63.
  • the acquisition unit 61 acquires the information detected or measured by the instrument group 7 and the command received by the control device 80 of the user interface 8, and A / D conversion, scaling processing, and signal for the acquired information (signal). Make an abnormality judgment.
  • the thrust distribution calculation unit 62 generates a "command vector" based on the command received by the joystick 81 (that is, the tilt angle and tilt direction of the joystick 81).
  • the command vector is defined as expressing the command thrust acting on the hull 5 in terms of direction and magnitude.
  • the direction of the command vector corresponds to the tilting direction of the joystick 81, and the magnitude of the command vector corresponds to the tilting angle of the joystick 81.
  • the thrust distribution calculation unit 62 includes the tidal current detected by the tidal current meter 29, the wind direction and the wind speed detected by the anemometer 25, and / or the disturbance including the tidal current and the wind direction wind speed in the port acquired from the port information providing device 32. Information is acquired, the disturbance force acting on the ship S is estimated based on the disturbance information, and the command vector is corrected by applying a force against the disturbance force to the command vector.
  • the thrust distribution calculation unit 62 calculates the thrust to be distributed to each of the plurality of propulsion devices (mooring machine 10, front / rear propulsion machine 2, and lateral propulsion machine 3) so that the modified command vector and the thrust vector correspond to each other. I do.
  • the mooring machine 10 is regarded as a kind of propulsion device, and the "thrust vector" is the combined force of thrust output from a plurality of propulsion devices (mooring machine 10, front-rear propulsion machine 2, and lateral propulsion machine 3). Is defined as the direction and size.
  • the thrust distribution calculation method by the thrust distribution calculation unit 62 will be described in detail later.
  • the output unit 63 performs scaling, D / A conversion, abnormality handling, and the like on the thrusts distributed to the propulsion devices 2, 3 and 10 obtained by the thrust distribution calculation unit 62, and then the corresponding winch control device 50. Is output as an operation command to the front-rear propulsion control device 91 and the lateral propulsion control device 92. As a result, thrust toward the tilting direction is applied to the hull 5 with a magnitude corresponding to the tilting angle of the joystick 81.
  • the ship maneuvering controller 6 starts approach maneuvering when the ship S enters the port.
  • the ship maneuvering controller 6 generates approach ship maneuvering support information using the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32, and displays it on the screen of the display device 83.
  • the ship maneuvering controller 6 sets the predetermined berthing start position P2 as the target position, and uses the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32 to plan the optimum route from the port entrance P1 to the berthing start position P2. Ask as.
  • the nautical chart of the port on which the planned route consisting of a plurality of way points, the target position, and the position of the own ship are overlaid as the approach ship maneuvering support information, and the navigation information such as the bow azimuth and the ship speed are displayed. Displayed graphically.
  • the berthing start position P2 is a position separated from the berth quay by a predetermined distance (for example, about 30 m), and the hull 5 of the ship S that has reached the berthing start position P2 is substantially parallel to the extension direction of the quay in the front-rear direction. , The speed in the front-back direction is almost zero.
  • the ship operator operates the joystick 81 and the turning dial 82 based on the approach ship maneuvering support information displayed on the display device 83.
  • the ship maneuvering controller 6 obtains a command vector based on the tilt angle and tilt direction of the joystick 81.
  • the vessel S may be automatically approach-operated.
  • the ship maneuvering controller 6 may generate a command vector by itself based on the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32 and the planned route.
  • the ship maneuvering controller 6 obtains a modified command vector by applying a force that opposes the disturbance force to the command vector, and obtains a thrust vector corresponding to the modified command vector by synthesizing the thrusts output from the front-rear propulsion machine 2. As described above, the thrust is distributed to the front-rear propulsion machine 2. In approach maneuvering, the thrust distributed to the lateral propulsion machine 3 and the mooring machine 10 is zero. The ship maneuvering controller 6 generates a thrust target value such that the distributed thrust is output and outputs it to the front-rear propulsion control device 91, and the front-rear propulsion control device 91 outputs the thrust corresponding to the thrust target value. The front-rear propulsion machine 2 is controlled in such a manner. As a result, the vessel S obtains a thrust corresponding to the command vector and navigates along the planned route.
  • the ship maneuvering controller 6 starts berthing maneuvering when the ship S reaches the berthing start position P2.
  • the ship maneuvering controller 6 generates berthing maneuvering support information using the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32, and displays it on the screen of the display device 83.
  • the vessel S is moved from the berthing start position P2 to the predetermined mooring start position P3.
  • the mooring start position P3 is a position separated from the berth quay by a few meters, and the hull 5 of the ship S that has reached the mooring start position P3 is substantially parallel to the extension direction of the quay in the front-rear direction, and is in the bow direction and.
  • the lateral speed is almost zero.
  • the nautical chart of the port on which the target position and the own ship position are overlaid as berthing support information, the navigation information such as the bow azimuth and the ship speed, the berthing distance, and the image captured by the camera 28 are displayed. Etc. are displayed.
  • the ship operator operates the joystick 81 and the turning dial 82 based on the berthing support information displayed on the display device 83.
  • the ship maneuvering controller 6 obtains a command vector based on the tilt angle and tilt direction of the joystick 81.
  • the ship S may be automatically berthed and maneuvered.
  • the ship maneuvering controller 6 may generate a command vector by itself based on the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32.
  • the ship maneuvering controller 6 obtains a command vector corrected by applying a force that opposes the disturbance force to the command vector, and corresponds to the command vector corrected by synthesizing the thrusts output from the front-rear propulsion machine 2 and the lateral propulsion machine 3. Thrust is distributed to the front-rear propulsion machine 2 and the lateral propulsion machine 3 so that the thrust vector can be obtained. In berthing maneuvering, the thrust distributed to the mooring machine 10 is zero.
  • the ship maneuvering controller 6 generates and outputs a thrust target value such that the thrust distributed to each of the front-rear propulsion control device 91 and the lateral propulsion control device 92 is output, and the front-rear propulsion control device 91 gives.
  • the front-rear propulsion device 2 is controlled so that the thrust corresponding to the given thrust target value is output, and the lateral propulsion control device 92 controls the lateral propulsion device 3 so as to output the thrust corresponding to the given thrust target value. Control.
  • the ship S obtains a thrust corresponding to the command vector and mainly moves laterally to the mooring start position P3.
  • the ship maneuvering controller 6 uses the automatic azimuth holding function to hold the ship S at the mooring start position P3.
  • the automatic azimuth holding function of the ship maneuvering controller 6 performs PID calculation etc. for the deviation between the set bow azimuth and the bow azimuth from the compass 21, and uses it as a turning moment command instead of the turning dial 82 for thrust distribution calculation.
  • the front-rear propulsion machine 2 and the lateral propulsion machine 3 are operated so that the direction of the bow is maintained.
  • the ship maneuvering controller 6 After the tips of all mooring lines R are locked to the mooring columns 35 provided on the quay, the ship maneuvering controller 6 starts mooring maneuvering.
  • the ship maneuvering controller 6 generates mooring ship maneuvering support information using the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32, and displays it on the screen of the display device 83.
  • the nautical chart of the port on which the target position and the own ship position are overlaid as berthing support information, the navigation information such as the bow azimuth and the ship speed, the berthing distance, and the image captured by the camera 28 are displayed. Etc. are displayed.
  • the mooring is automatically performed, and the ship maneuvering controller 6 generates a command vector based on the information acquired from the instrument group 7 and the port information providing device 32.
  • the operator may visually recognize the mooring and maneuvering support information displayed on the display device 83 and operate the joystick 81 and the turning dial 82 as necessary. In this case, the operation received by the joystick 81 and the turning dial 82 may take precedence over the command generated by the ship maneuvering controller 6.
  • the ship maneuvering controller 6 obtains a modified command vector by applying a force that opposes the disturbance force to the command vector, and the modified command is obtained by synthesizing the thrusts output from the mooring machine 10, the front-rear propulsion machine 2, and the lateral propulsion machine 3. Thrust is distributed to the mooring machine 10, the front-rear propulsion machine 2, and the lateral propulsion machine 3 so that the thrust vector corresponding to the vector can be obtained.
  • the ship maneuvering controller 6 generates and outputs a thrust target value such that the thrust distributed to each of the winch control device 50, the front-rear propulsion control device 91, and the lateral propulsion control device 92 is output.
  • the winch control device 50 controls the mooring machine 10 so that a thrust corresponding to a given thrust target value is output. Specifically, the winch control device 50 controls the operation of the winch W so that a thrust target value can be obtained by adjusting the tension and the rope length by winding or unwinding the mooring line R.
  • the front-rear propulsion control device 91 controls the front-rear propulsion device 2 so that the thrust corresponding to the given thrust target value is output, and the lateral propulsion control device 92 outputs the thrust corresponding to the given thrust target value.
  • the lateral propulsion device 3 is controlled so as to. As a result, the vessel S mainly moves laterally until it berths with a thrust corresponding to the command vector.
  • the distribution of thrust to the mooring machine 10 is prioritized.
  • An allowable range of tension of the mooring line R is set for each mooring machine 10. After the mooring maneuvering is started and the deflection of the mooring line R is eliminated by the hoisting operation of the mooring machine 10, the mooring line R is maintained within the allowable range so that the tension of the mooring line R measured by the tension meter 52 is maintained. Thrust is distributed to the machine 10.
  • the allowable range of tension is not less than a predetermined threshold value larger than 0 and smaller than the maximum entrainment force of the mooring machines 10A and 10B.
  • the maximum entrainment force of the mooring machines 10A and 10B is a known value peculiar to each of the mooring machines 10A and 10B.
  • a threshold value (allowable range) regarding the tension of the mooring line R may be set individually.
  • a threshold value (allowable range) regarding the tension of the same mooring line R may be set for all the mooring machines 10A and 10B.
  • the thrust is distributed to each mooring machine 10 so that the tension of each mooring line R is maintained within an allowable range. Then, the combined vector of the thrusts output by all the mooring machines 10 (the mooring machine thrust vector) is obtained, and the shortage obtained by subtracting the mooring machine thrust vector from the command vector is the thrust output from the front-rear propulsion machine 2 and the lateral propulsion machine 3. Is supplemented with. If there is no shortage, the thrust output from the front-rear propulsion machine 2 and the lateral propulsion machine 3 may be zero.
  • the ship maneuvering controller 6 causes the bow side mooring machine 10B and the stern side mooring machine 10A to perform the winding operation of the mooring line R in at least a part of the mooring maneuvering, and at the same time, forward and backward propulsion.
  • These propulsion devices are controlled so that at least one of the machine 2 and the lateral propulsion machine 3 outputs a thrust that reduces the tension of the mooring line R.
  • the ship maneuvering controller 6 is configured to estimate the thrust output by the bow side mooring machine 10B and the stern side mooring machine 10A based on the tension of the mooring line R of the bow side mooring machine 10B and the stern side mooring machine 10A.
  • the hull motion model has the coordinates of the input point 78, which is the position of the guide 36 arranged on the most tip side of the winch W with respect to the hull 5, for each mooring line R. ..
  • the ship maneuvering controller 6 inputs the draft of the hull 5, the position of the hull 5, the coordinates of the quayside mooring point 77, which is the locking position to the mooring column 35, and the tension of the mooring line R into the hull motion model. Thereby, the components of the thrust acting on the input point 78 in the three directions (front-back direction, lateral direction, and vertical direction) can be estimated. Further, the ship maneuvering controller 6 can estimate the behavior of the hull 5 by the thrust acting on the input point 78 by simulation using the hull motion model. The ship maneuvering controller 6 can determine the thrust to be distributed to the bow side mooring machine 10B and the stern side mooring machine 10A based on the calculation result using the ship motion model.
  • the winch control device 50 operates the winch W so that the tension used in the simulation is generated by the ship maneuvering controller 6. Then, the ship maneuvering controller 6 feeds back the difference between the movement of the hull 5 obtained by the simulation and the actual movement of the hull 5, and moves the hull 5 in an arbitrary direction to perform mooring.
  • the ship maneuvering controller 6 issues a command to the winch control device 50 to reduce the winding speed, and the thrust that is insufficient due to the decrease in the winding speed is the front-rear propulsion machine.
  • Thrust is distributed to the front-rear propulsion unit 2 and / or the lateral propulsion unit 3 so as to be supplemented by the thrust generated by the lateral propulsion unit 2 and / or the lateral propulsion unit 3. This prevents the mooring line R from being overloaded.
  • the hull 5 is treated as being controlled in a horizontal plane with three degrees of freedom (x, y, z).
  • the thrust commands received by the joystick 81 and the turning dial 82 are assigned to the front-back thrust command (xd), the lateral thrust command (yd), and the turning moment command ( ⁇ d), and the command vector Xd is assigned. It is expressed by the following equation 1.
  • the thrust vector is obtained from the modified command vector, the following command vector Xd is read as the modified command vector.
  • X, Xd, A, A *, and Xk in Equations 1 to 4 represent a vector or a matrix.
  • the thrust Tp of the front-rear propulsion machine 2, the rudder thrust Tr, the thrust Ts of the lateral propulsion machine 3, the thrust Tb of the bow side mooring machine 10B, and the thrust Ta of the stern side mooring machine 10A When the ship S is equipped with n plurality of front-rear propulsion units 2, the thrusts of the front-rear propulsion units 2 are expressed as Tp1, ..., Tpn. When there are multiple rudders, the rudder thrust Tr is considered to be the combined force of the multiple rudders. When the ship S is equipped with a plurality of lateral propulsion units 3 of m units, the thrust of the lateral propulsion units 3 is expressed as Ts1, ..., Tsm.
  • the matrix A is a transposed matrix.
  • Xk satisfies the following equation 5.
  • a * is called a thrust distribution matrix.
  • a * ⁇ Xk 0 ⁇ ⁇ ⁇ (Equation 5)
  • a thrust distribution matrix A * is stored in advance in the ship maneuvering controller 6, and the ship maneuvering controller 6 derives a thrust vector from a command vector Xd (a modified command vector in the above embodiment) using the thrust distribution matrix A *.
  • the ship maneuvering system 20 is At least one front-rear propulsion machine 2 capable of outputting thrust in any of the front-rear directions of the hull 5, and At least one lateral propulsion machine 3 capable of outputting thrust in any of the lateral directions of the hull 5 and Mooring machines 10A and 10B capable of winding and unwinding the mooring line R, which are arranged at least one on the stern side and one on the bow side of the hull 5, and It includes a front-rear propulsion machine 2, a lateral propulsion machine 3, and a ship maneuvering controller 6 that controls the operations of the mooring machines 10A and 10B.
  • the ship maneuvering controller 6 berths the hull 5 to the quay, the mooring line R is wound on the mooring machines 10A and 10B in a state where the mooring line R is locked to the mooring column 35 provided on the quay.
  • at least one of the front-rear propulsion machine 2 and the lateral propulsion machine 3 is configured to output a thrust that reduces the tension of the mooring line R.
  • the method of maneuvering the ship S outputss thrust in at least one front-rear propulsion device 2 capable of outputting thrust in any of the front-rear directions of the hull 5, and in any of the lateral directions of the hull 5.
  • the method of maneuvering the ship S outputss thrust in at least one front-rear propulsion device 2 capable of outputting thrust in any of the front-rear directions of the hull 5, and in any of the lateral directions of the hull 5.
  • at least one possible lateral thruster 3 and mooring machines 10A and 10B capable of winding and unwinding the mooring line R, which are arranged at least one on each of the stern side and the bow side of the hull 5.
  • the hull 5 has a thrust that reduces the tension of the mooring line R while the mooring machines 10A and 10B are made to wind the mooring line R in order to berth the hull 5. Acts on.
  • the propulsion machines 2 and 3 By linking the propulsion machines 2 and 3 with the mooring machines 10A and 10B in this way, it is possible to prevent the mooring line R from being overloaded.
  • the overload is eliminated by causing the mooring machine to carry out the mooring line feeding operation.
  • the mooring line R is prevented from being overloaded during the winding operation of the mooring machines 10A and 10B, so that the feeding length of the mooring line R is stagnant. Since the length is continuously shortened without lengthening or lengthening, the hull 5 can be berthed more efficiently than when only the mooring machines 10A and 10B are used.
  • the ship maneuvering system 20 further includes a tension meter 52 for measuring the tension of the mooring line R, and the ship maneuvering controller 6 has a tension of the mooring line R measured by the tension meter 52 larger than 0 and the mooring machines 10A and 10B. It is configured to output a thrust that reduces the tension of the mooring line R to at least one of the front-rear propulsion machine 2 and the lateral propulsion machine 3 so as to be maintained within a range below a predetermined threshold that is smaller than the maximum entrainment force. Has been done.
  • the front-rear propulsion device 2 and the lateral propulsion device 2 and the lateral propulsion device 2 are maintained so that the tension of the mooring line R is maintained in a range equal to or less than a predetermined threshold value which is larger than 0 and smaller than the maximum entrainment force of the mooring machines 10A and 10B.
  • At least one of the propulsion devices 3 is made to output a thrust that reduces the tension of the mooring line R.
  • the ship maneuvering system 20 is At least one front-rear propulsion machine 2 capable of outputting thrust in any of the front-rear directions of the hull 5, and at least one lateral propulsion machine 3 capable of outputting thrust in any of the lateral directions of the hull 5.
  • Mooring machines 10A and 10B capable of winding and unwinding the mooring line R, which are arranged at least one on the stern side and one on the bow side of the hull 5, and
  • the mooring machines 10A and 10B are regarded as propulsion devices that output thrust corresponding to the tension of the mooring line R, and a plurality of propulsion devices 2 and 3 including the front-rear propulsion machine 2, the lateral propulsion machine 3, and the mooring machines 10A and 10B.
  • 10A, 10B is provided with a ship maneuvering controller 6 for controlling the operation.
  • the ship maneuvering controller 6 acquires a command vector representing the command thrust acting on the hull 5 in terms of direction and magnitude, and distributes the thrust corresponding to the command vector to each of the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, and 10B. It is characterized in that the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, 10B are controlled so that the thrusts distributed from each of the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, 10B are output.
  • the ship maneuvering controller 6 has a plurality of propulsion so that the thrust vector representing the combined force of the thrusts output from each of the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, and 10B in the direction and magnitude corresponds to the command vector. It may be configured to distribute thrust to each of the devices 2, 3, 10A and 10B.
  • At least one front-rear propulsion device 2 capable of outputting thrust in any of the front-rear directions of the hull 5 and thrust force are output in any of the lateral directions of the hull 5.
  • at least one possible lateral propulsion machine 3 and mooring machines 10A and 10B capable of winding and unwinding the mooring line R, which are arranged at least one on each of the stern side and the bow side of the hull 5.
  • the mooring machines 10A and 10B are regarded as propulsion devices that output thrust corresponding to the tension of the mooring line R, and a plurality of propulsion devices 2 and 3 including the front-rear propulsion machine 2, the lateral propulsion machine 3, and the mooring machines 10A and 10B.
  • 10A, 10B each, and distribute the thrust corresponding to the command vector, and It includes controlling the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, 10B so that the thrust distributed from each of the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, 10B is output.
  • the above allocation is such that the thrust vector representing the combined force of the thrusts output from each of the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, and 10B in the direction and magnitude corresponds to the command vector. It may include distributing thrust to each of the propulsion devices 2, 3, 10A, 10B.
  • the mooring machines 10A and 10B are regarded as a kind of propulsion devices, and a plurality of propulsion devices 2, 3 and 10A including mooring machines 10A and 10B, front and rear propulsion machines 2 and lateral propulsion machines 3 , 10B is allocated the thrust that acts on the hull 5.
  • the propulsion machines 2 and 3 and the mooring machines 10A and 10B are controlled in an integrated manner, it is not necessary to operate the propulsion machines 2 and 3 and the mooring machines 10A and 10B individually, and the work efficiency is improved. It is possible to save labor.
  • the ship is moored by generating thrust in cooperation with the propulsion devices 2, 3 and the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, 10B including the mooring machines 10A, 10B.
  • the ship is moored by generating thrust in cooperation with the propulsion devices 2, 3 and the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, 10B including the mooring machines 10A, 10B.
  • the hull 5 is moved only by the machines 10A and 10B, it is possible to reach the target position more stably.
  • the ship maneuvering system 20 includes a joystick 81 that receives an operation and inputs the operation to the ship maneuvering controller 6, and the ship maneuvering controller 6 commands the tilting direction of the joystick 81 by using the tilt angle of the joystick 81 as the size of the command vector.
  • the direction of the vector is set so that the command vector corresponding to the operation accepted by the joystick 81 is acquired.
  • acquiring the command vector sets the tilt angle of the joystick 81 as the magnitude of the command vector and the tilt direction of the joystick 81 as the direction of the command vector, and commands corresponding to the operations accepted by the joystick 81. Includes getting a vector.
  • the ship maneuvering system 20 includes a range finder 27 for measuring the berthing distance of the hull 5 and a ship position measuring device 26 for measuring the ship position of the hull 5, and the ship maneuvering controller 6 includes the berthing distance and the ship position. It is configured to generate a command vector based on.
  • acquiring the command vector is to measure the berthing distance of the hull 5, to measure the hull position of the hull 5, and to command based on the berthing distance and the ship position. Includes producing a vector.
  • the ship maneuvering controller 6 acquires disturbance information including the wind direction, wind speed, and tidal current of the environment in which the hull 5 is placed, and the disturbance acting on the hull 5 based on the disturbance information. It is configured to estimate the force and modify the command vector with the disturbance force.
  • acquiring the command vector is to acquire the disturbance information including the wind direction, the wind speed, and the tidal current of the environment in which the hull 5 is placed, and the hull 5 is based on the disturbance information. Includes estimating the disturbance force acting on the and modifying the command vector with the disturbance force.
  • the command vector is modified so as to cancel the disturbance force acting on the hull 5, so that the command vector before modification does not have to take the disturbance force into consideration. Therefore, the ship operator can issue a command regardless of the experience value.
  • the ship maneuvering controller 6 when the hull 5 is berthed and moored to the quay, the ship maneuvering controller 6 is closer to the quay than the berthing start position P2 from the predetermined berthing start position P2.
  • the berthing maneuver that moves the hull 5 to the berth and the mooring maneuver that moves the hull 5 from the mooring start position P3 until it berths at the quay are performed so that the thrust distributed to the mooring machines 10A and 10B becomes zero in the berthing maneuvering. It is configured to distribute thrust to each of the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A and 10B.
  • the ship maneuvering controller 6 preferentially distributes thrust to the mooring machines 10A and 10B among the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A and 10B in the mooring maneuvering. It is configured to distribute thrust to each of the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A and 10B.
  • the hull 5 when the hull 5 is berthed and moored to the quay, the hull 5 is moved from the predetermined berthing start position P2 to the mooring start position P3 closer to the quay than the berthing start position P2.
  • Multiple propulsion devices 2 to perform berthing maneuvering and mooring maneuvering to move the hull 5 from the mooring start position P3 to berth at the quay so that the thrust distributed to the mooring machines 10A and 10B in berthing maneuvering becomes zero. , 3, 10A, 10B, and the thrust is distributed to each of them.
  • the plurality of propulsion devices 2 so that the thrust is preferentially distributed to the mooring machines 10A and 10B among the plurality of propulsion devices 2, 3, 10A and 10B. Thrust is distributed to each of 3, 10A and 10B.
  • thrust can be applied to the hull 5 by operating the propulsion devices 2 and 3.
  • thrust can be applied to the hull 5 by operating a plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, 10B including the mooring machines 10A, 10B.
  • the thrust is preferentially distributed to the mooring machines 10A and 10B, and while the hull 5 is moved mainly by the tension of the mooring line R, the insufficient thrust is generated by the propulsion machines 2 and 3.
  • a plurality of propulsion devices 2, 3, 10A, 10B can be operated to supplement the situation.
  • the ship maneuvering controller 6 is configured to estimate the thrust output by the mooring machines 10A and 10B based on the tension of the mooring line R of the mooring machines 10A and 10B. Have a model.
  • a ship motion model configured to estimate the thrust output by the mooring machines 10A and 10B based on the tension of the mooring line R of the mooring machines 10A and 10B is used. Determine the thrust to be distributed to the mooring machines 10A and 10B.
  • the thrust acting on the hull 5 due to the tension of the mooring line R is estimated using the hull motion model, so that more accurate behavior of the hull 5 can be obtained even in a complicated system, and this is used as the thrust distribution. Can be used for.

Abstract

操船システムは、船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機と、前後推進機、横推進機、及び係船機の動作を制御する操船コントローラとを備える。操船コントローラは、船体を岸壁に接岸させる際に、係船索が岸壁に設けられた係船柱に係止された状態で係船機に係船索の巻取り動作を行わせると同時に、前後推進機及び横推進機のうち少なくとも一方に係船索の張力を軽減させる推力を出力させる。

Description

操船システム及び操船方法
　本開示は、船舶の着岸及び係船のための操船システム及び操船方法に関する。
　船舶が入港してからバースで着岸し係船されるまでの一連の工程には、操船者にとって精神的負荷の大きい操船や、船内作業員にとって労働負荷の大きい作業が含まれている。このような理由から、負荷の軽減と安全性の向上のために上記一連の工程の自動化や省人化の要望がある。しかし、港湾内の気象海象の変動に対する臨機応変な対応や、船内作業員と港湾内作業員の絶妙な連携が必要とされることから、未だ操船者や船内及び港湾内作業員の経験に頼って作業の大部分が行われているのが現状である。
　特許文献１は、着岸から係船までの操船を自動化する自動着岸係船機を開示する。この特許文献１の船舶は、船体の前後推力を出力する前後推力機関と、船体の両舷方向のいずれにも横推力を出力可能な船首側サイドスラスタ及び船尾側ポッド推進機と、係船索の巻取り及び繰り出しが可能な船首側係船機及び船尾側係船機と、岸壁までの距離を計測する距離計と、距離計の計測値に基づいて船首側サイドスラスタ、船尾側ポッド推進機、船首側係船機及び船尾側係船機を制御するコントローラとを備える。コントローラは、船舶の着岸・係船動作を着岸モード、係船モードの順に行う。コントローラは、着岸モードでは前後推力機関、船首側係船機及び船尾側係船機を停止させて、船首側サイドスラスタ及び船尾側ポッド推進機で船体を岸壁から１ｍの係船開始位置まで横移動させる。コントローラは、係船モードでは前後推力機関、船首側サイドスラスタ及び船尾側ポッド推進機を停止させて、船首側係船機及び船尾側係船機で係船索を引っ張ることにより船体を岸壁に係止させる。
特開２００５－２５５０５８号公報
　上記特許文献１の船舶では、船首側サイドスラスタ及び船尾側ポッド推進機による船体の横移動の工程と、船首側係船機及び船尾側係船機による船体の接岸位置の調整及び維持とが連続的に行われるにすぎず、推進機による推力と係船機による張力とを同時に発生させることは行われていない。
　本開示は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、推進機と係船機とを連携させることにより効率的に船体を接岸させる操船を行うことにある。
　本開示の一態様に係る操船システムは、
船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、
前記船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、
前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機と、
前記前後推進機、前記横推進機、及び前記係船機の動作を制御する操船コントローラとを備え、
前記操船コントローラは、前記船体を岸壁に接岸させる際に、前記係船索が前記岸壁に設けられた係船柱に係止された状態で前記係船機に前記係船索の巻取り動作を行わせると同時に、前記前後推進機及び前記横推進機のうち少なくとも一方に前記係船索の張力を軽減させる推力を出力させることを特徴としている。
　本開示の一態様に係る操船方法は、
船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、前記船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機とを搭載した船舶の操船方法であって、
前記船体を岸壁に接岸させる際に、前記係船索が前記岸壁に設けられた係船柱に係止された状態で前記係船機に前記係船索の巻取り動作を行わせると同時に、前記前後推進機及び前記横推進機のうち少なくとも一方に前記係船索の張力を軽減させる推力を出力させることを特徴としている。
　本発明の別の一態様に係る操船システムは、
船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、
前記船体の横方向のいずれにも横推力を出力可能な横推進機と、
前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機と、
前記係船機を前記係船索の張力に対応する推力を出力する推進デバイスと見做し、前記前後推進機、前記横推進機、及び前記係船機を含む複数の推進デバイスの動作を制御する操船コントローラとを備え、
前記操船コントローラは、前記船体に作用させる指令推力を向きと大きさで表した指令ベクトルを取得し、前記複数の推進デバイスの各々に前記指令ベクトルに対応する推力を配分し、前記複数の推進デバイスの各々から配分された推力が出力されるように前記複数の推進デバイスを制御することを特徴としている。
　本発明の別の一態様に係る操船方法は、
船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、前記船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機とを搭載した船舶の操船方法であって、
前記船体に作用させる指令推力を向きと大きさで表した指令ベクトルを取得すること、
前記係船機を前記係船索の張力に対応する推力を出力する推進デバイスと見做し、前記前後推進機、前記横推進機、及び前記係船機を含む複数の推進デバイスの各々に前記指令ベクトルに対応する推力を配分すること、及び、
前記複数の推進デバイスの各々から配分された推力が出力されるように前記複数の推進デバイスを制御すること、を含むことを特徴としている。
　また、本開示に係る操船システムは、
船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、
前記船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、
前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機と、
前記前後推進機、前記横推進機、及び前記係船機の動作を制御する操船コントローラとを備え、
前記操船コントローラは、前記船体を岸壁に接岸させる際に、前記係船索が前記岸壁に設けられた係船柱に係止された状態で前記係船機に前記係船索の巻取り動作を行わせると同時に、前記前後推進機及び前記横推進機のうち少なくとも一方に前記係船索の張力を所定の閾値以下とする推力を出力させることを特徴としている。
　本開示の操船システム及び操船方法によれば、推進機と係船機とを連携させることにより効率的に船体を接岸させることができる。
図１は、本開示の一実施形態に係る操船システムが適用される船舶の概略構成を示す図である。 図２は、係船機の概略構成を示す図である。 図３は、操船システムの構成を示す図である。 図４は、操船コントローラの機能部を説明する図である。 図５は、操船機器制御部の処理を説明する図である。 図６は、着岸係船時の操船方法を説明する図である。 図７は、係船時の船体運動モデルを説明する図である。
　次に、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る操船システム２０が適用される船舶Ｓの概略構成を示す図である。
〔船舶Ｓの概略構成〕
　図１に示すように、船舶Ｓを基準とし、当該船舶Ｓの船首と船尾を繋ぐ水平方向を「前後方向」とし、前後方向と直交する水平方向（左右方向）を「横方向」とする。船舶Ｓは、船体５と、船体５に対し前後方向の推力を出力する少なくとも１つの前後推進機２と、船体５に対し横方向の推力を出力する少なくとも１つの横推進機３とを備える。
　本実施形態において、前後推進機２は主推進機である可変ピッチプロペラ及び舵の組み合わせを含む。可変ピッチプロペラ及び舵は、船体５の船尾側に設けられている。但し、前後推進機２は上記に限定されず、旋回式スラスタであったり、複数の可変ピッチプロペラ及び舵の組み合わせであったりしてもよい。
　横推進機３は、望ましくは、少なくとも１つの船首側横推進機３Ｂと少なくとも１つの船尾側横推進機３Ａとを含む。本実施形態において、船首側横推進機３Ｂは船首側に設けられたサイドスラスタ（バウスラスタ）である。また、本実施形態において、船尾側に設けられた可変ピッチプロペラ及び舵の組み合わせは、舵の向きによって前後方向の推力と横方向の推力との双方を出力可能であることから、船尾側横推進機３Ａとしての機能も併せ備える。但し、船舶Ｓが備える横推進機３は上記に限定されず、船体５の船首側及び船尾側のそれぞれにサイドスラスタが設けられていたり、船体５の船首側及び船尾側のうち少なくとも一方に旋回式スラスタが設けられていたりしてもよい。
　更に、船舶Ｓは、甲板の船首側に設置された少なくとも１つの船首側係船機１０Ｂと、甲板の船尾側に設置された少なくとも1つの船尾側係船機１０Ａとを備える。
　本実施形態において船首側係船機１０Ｂにはヘッドライン係船機と、フォワードスプリングライン係船機とが含まれる。船首側係船機１０Ｂには、フォワードブレスト係船機が更に含まれていてもよい。また、本実施形態において船尾側係船機１０Ａには、スターンライン係船機とアフトスプリング係船機とが含まれる。船尾側係船機１０Ａには、アフトブレスト係船機が更に含まれていてもよい。船舶Ｓが所持すべき係船機１０（船首側係船機１０Ｂと船尾側係船機１０Ａとを区別しないときは、符号１０を用いる）は、艤装数などにより決められている。
　船首側係船機１０Ｂ及び船尾側係船機１０Ａの各係船機１０は実質的に同一の構造を有している。図２に示すように、各係船機１０は、係船索Ｒと、係船索Ｒの巻取りと繰り出しとが可能なウインチＷとを備える。ウインチＷは、電動油圧式である。ウインチＷは、係船索Ｒが巻かれた巻取りドラム１１と、巻取りドラム１１を回転駆動するモータ１２と、モータ１２から巻取りドラム１１への動力伝達の接続と遮断とを切り替える油圧式のクラッチ１３と、モータ１２から巻取りドラム１１への動力伝達経路上に設けられた減速機１４と、常時制動力を与える油圧解除式のブレーキ１５とを備える。但し、ウインチＷの構造は上記に限定されず、ウインチＷは電動式であってもよい。
　係船機１０には、回転位置センサ５１、張力計５２、索長計５３、及び、これらの検出値に基づいてウインチＷの動作を制御するウインチ制御装置５０が設けられている。回転位置センサ５１は、モータ１２又は巻取りドラム１１の回転位置及び回転数を検出する。索長計５３は、巻取りドラム１１から繰り出された係船索Ｒの長さを計測する。ウインチ制御装置５０は、回転位置センサ５１の検出信号及び／又は索長計５３の測定値に基づいて、モータ１２又は巻取りドラム１１の回転を計測し、係船索Ｒの巻取り長さや繰り出し長さを推定する。張力計５２は、係船索Ｒに作用する張力（負荷）を直接的又は間接的に検出するものであってよい。張力計５２は、例えば、ブレーキ１５に設けられたロードセルであって、当該ロードセルで検出された荷重に基づいて係船索Ｒの張力が推定されてよい。張力計５２は、例えば、モータ１２の出力トルクを検出するトルクセンサであって、当該トルクセンサで検出されたトルクに基づいて係船索Ｒの張力が推定されてよい。ウインチ制御装置５０は、張力計５２の検出値に基づいて、係船索Ｒに作用する張力が所定の上限値を超えない所定の値に維持されるように巻取りドラム１１の回転を制御することができる。
　係船索Ｒを巻取りドラム１１へ巻き取る際には、クラッチ１３によってモータ１２から巻取りドラム１１への動力伝達経路が接続され、巻取りドラム１１が巻取り方向に回転駆動される。係船索Ｒを巻取りドラム１１から繰り出す際には、クラッチ１３が切断されてモータ１２から巻取りドラム１１への動力伝達経路が切断され、巻取りドラム１１は空転可能な状態となり繰り出し方向へ回転することができる。或いは、係船索Ｒを繰り出す際には、クラッチ１３によってモータ１２から巻取りドラム１１への動力伝達経路が接続され、巻取りドラム１１が繰り出し方向へ回転駆動されてもよい。
　図１に戻って、係船索Ｒの先端は、岸壁に設けられた係船柱３５に係止される。巻取りドラム１１から引き出された係船索Ｒは、チョック（ムアリングホール）、フェアリーダー、デッキエンドローラ、スタンドローラなどの適宜の案内器３６によって、保護と案内がなされる。
〔操船システム２０の構成〕
　図３は、操船システム２０の構成を示す図である。図３に示すように、船舶Ｓの操船システム２０は、操船コントローラ６と、操船コントローラ６と電気的に有線又は無線で接続された計器群７、ユーザーインターフェース８、及び操船機器群９とを備える。
　操船コントローラ６は、プロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのメモリ、及び、Ｉ／Ｏ部を備える（いずれも図示略）。操船コントローラ６には、Ｉ／Ｏ部を介して計器群７、ユーザーインターフェース８、及び操船機器群９が接続されている。操船コントローラ６には、Ｉ／Ｏ部を介してストレージ（図示略）が接続されていてもよい。操船コントローラ６は、集中制御を行う単独のプロセッサを備えてもよいし、分散制御を行う複数のプロセッサを備えてもよい。メモリや記憶手段には、プロセッサが実行する基本プログラムやアプリケーションプログラム等が格納されている。アプリケーションプログラムは、プロセッサに各機能部の処理を行わせるように構成されている。プロセッサがプログラムを読み出して実行することによって、プロセッサが操船コントローラ６としての機能を実現する。上記のような操船コントローラ６は、例えば、コンピュータ、パーソナルコンピュータ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などのＰＬＤ（programmable logic device）、ＰＬＣ（programmable logic controller）、及び、論理回路のうち少なくとも１つ、或いは、２つ以上の組み合わせで構成され得る。
　操船コントローラ６には、船陸間通信装置３１が接続されている。操船コントローラ６は、船陸間通信装置３１を使って、陸上基地に設けられた状態監視装置３３へ操船情報を伝達する。この操船情報には、港湾内の航行状況や機器稼働データなどが含まれる。
　計器群７は、距離計２７、カメラ２８、及び各種の航海計器を含む。
　距離計２７は、船首から岸壁までの船首側距離を測定する船首側距離計と、船尾から岸壁までの距離を測定する船尾側距離計とを含む。距離計２７は、例えば、レーザー式距離計などの公知の非接触距離計であってよい。操船コントローラ６は、距離計２７から取得した情報に基づいて、船体５（特に、船首及び船尾）から接岸しようとする岸壁までの距離（接岸距離）を求めることができる。
　カメラ２８は、船首側甲板に設けられて船首から岸壁を連続的又は断続的に撮像する船首側カメラと、船尾側甲板に設けられ船尾から岸壁を連続的又は断続的に撮像する船尾側カメラとを含む。船首側カメラの撮像野には、岸壁に加えて、船首側係船機１０Ｂ及び／又は船首側係船機１０Ｂから繰り出された係船索Ｒが含まれることが望ましい。また、船尾側カメラの撮像野には、船尾側係船機１０Ａ及び／又は船尾側係船機１０Ａから繰り出された係船索Ｒが含まれることが望ましい。このように広い視野を確保するために、カメラ２８としてアラウンドビューカメラシステムが採用されてもよい。
　各種の航海計器として、船首方位角を検出するコンパス２１、（対水）速度計２２、風向風速計２５（風向計及び風速計）、船位測定装置２６、潮流計２９、音響測深器、レーダー、クロノメーター、喫水計などが例示される。船位測定装置２６は、衛星を用いたＧＰＳや基準局からの電波や光を用いた電波式及び／又は光波式の位置測定装置である。操船コントローラ６は、各種の航海計器から取得した情報に基づいて、船体５の位置、針路、船首方位角、船速などを含む航行状況情報を求めることができる。
　操船コントローラ６は船陸間通信装置３１を使って、陸上基地に設けられた港湾情報提供装置３２から港湾情報を適時に取得する。港湾情報には、港湾内の気象・海象情報、港湾環境情報などが含まれる。気象・海象情報には、港湾内の風速、風向、潮流、潮位、天気、及び気候などが含まれる。港湾環境情報には、港湾内の輻輳具合やバース状況などが含まれる。操船コントローラ６は、船陸間通信装置３１を介して港湾情報提供装置３２から送られてきた情報も、計器群７からの情報とともに演算に利用する。
　ユーザーインターフェース８には、操縦機器８０と、表示装置８３とが設けられている。ユーザーインターフェース８には、個別のプロペラや舵などの操船機器用の設定器や指示計、方位表示や船速表示などの計器群７からの信号を表示する表示部、各種機能切替スイッチ、及び、表示灯などが更に設けられていてもよい。
　本実施形態では、操縦機器８０としてジョイスティック８１と回頭ダイヤル８２とが設けられている。ジョイスティック８１は、操船者がジョイスティック８１を動かすことによって入力した、船体５の平行移動のための推力の方向と大きさの指令を受け付けて、それを操船コントローラ６へ入力する。回頭ダイヤル８２は、操船者が回頭ダイヤル８２を動かすことによって入力した、回頭移動のための回頭モーメントの方向と大きさの指令を受け付けて、それを操船コントローラ６へ入力する。但し、操縦機器８０は上記に限定されず、公知の操縦機器が採用されてよい。
　表示装置８３としてタッチパネル式ディスプレイ、ヘッドマウント式ディスプレイなどの各種表示装置のうち少なくとも１種類の公知の表示装置が採用される。表示装置８３には、操船コントローラ６から出力された操船支援情報、カメラ２８で撮像された画像、機器の操作状況、航行状況情報、船体５の環境情報（海象・気象情報）などが含まれ得る。操船支援情報には、海図上の自船位置、推奨航路、避険線、残存距離、海域施設、及び目標位置や、船体５の移動速度ベクトルや、船首及び船尾の任意位置の速度と岸壁との残距離などのうち少なくとも１つが含まれる。
　操船機器群９は、係船機１０のウインチＷを制御するウインチ制御装置５０、前後推進機２を制御する前後推進制御装置９１、及び、横推進機３を制御する横推進制御装置９２を含む。ウインチ制御装置５０、前後推進制御装置９１、及び横推進制御装置９２は、船舶Ｓに搭載されているウインチＷ、前後推進機２、及び横推進機３の基数に応じて設けられている。但し、図３ではウインチ制御装置５０、前後推進制御装置９１、及び横推進制御装置９２のうちそれぞれ１つが図示されて残りは省略されている。操船コントローラ６は、これらの操船機器群９の各々に対して動作指令を出力し、操船機器群９は動作指令に基づいて対応する操船機器を動作させる。
　図４に示すように、操船コントローラ６は、操船支援情報生成部６５、表示制御部６６、航路計画部６７、指令生成部６８、及び、操船機器制御部６９の各機能部を有する。操船支援情報生成部６５は、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報に基づいて、操船支援情報を生成する。表示制御部６６は、生成された操船支援情報を表示装置８３へ表示させる。航路計画部６７は、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報などに基づいて、出発地から目的地までの所定の評価指標を最適化する最適航路を探索し、その最適航路を計画航路として生成する。指令生成部６８は、自動操船時に操船者に代わって指令を生成する。操船機器制御部６９は、操船機器群９の動作を制御する。
　図５は、操船機器制御部６９の処理を説明する図である。図５に示すように、操船コントローラ６の操船機器制御部６９は、取得部６１と、推力配分演算部６２と、出力部６３とを有する。
　取得部６１は、計器群７で検出又は測定された情報や、ユーザーインターフェース８の操縦機器８０が受け付けた指令を取得し、取得した情報（信号）に対してＡ／Ｄ変換、スケーリング処理、信号異常判断などを行う。
　推力配分演算部６２は、ジョイスティック８１が受け付けた指令（即ち、ジョイスティック８１の傾倒角度と傾倒方向）に基づいて、「指令ベクトル」を生成する。指令ベクトルは、船体５に作用させる指令推力を向きと大きさで表したものと規定される。指令ベクトルの方向はジョイスティック８１の傾倒方向と対応し、指令ベクトルの大きさはジョイスティック８１の傾倒角度と対応する。
　推力配分演算部６２は、潮流計２９で検出された潮流、風向風速計２５で検出された風向及び風速、並びに／又は、港湾情報提供装置３２から取得した港湾内の潮流及び風向風速を含む外乱情報を取得し、外乱情報に基づいて船舶Ｓに作用する外乱力を推定し、指令ベクトルに外乱力に抗する力を加えることにより指令ベクトルを修正する。推力配分演算部６２は、修正された指令ベクトルと推力ベクトルとが対応するように複数の推進デバイス（係船機１０、前後推進機２、及び、横推進機３）の各々に推力を配分する演算を行う。ここで、係船機１０は推進デバイスの一種と見做され、「推力ベクトル」は複数の推進デバイス（係船機１０、前後推進機２、及び、横推進機３）から出力される推力の合成力を向きと大きさで表したものと規定される。推力配分演算部６２による推力配分演算方法については、後ほど詳述する。
　出力部６３は、推力配分演算部６２が求めた各推進デバイス２，３，１０に配分された推力を、スケーリングやＤ／Ａ変換や異常処理などを行ったうえで、対応するウインチ制御装置５０、前後推進制御装置９１、及び横推進制御装置９２へ動作指令として出力する。これにより、ジョイスティック８１の傾倒角度と対応した大きさで傾倒方向へ向かう推力が船体５に与えられる。
〔操船方法〕
　ここで上記構成の操船システム２０を用いた船舶Ｓの着岸・係船時の操船方法について、図６を用いて説明する。
　操船コントローラ６は、船舶Ｓが港湾に進入するとアプローチ操船を開始する。アプローチ操船において、操船コントローラ６は、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報を用いてアプローチ操船支援情報を生成し、それを表示装置８３の画面に表示させる。ここで、操船コントローラ６は、所定の着岸開始位置Ｐ２を目標位置とし、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報を用いて港湾口Ｐ１から着岸開始位置Ｐ２までの最適航路を計画航路として求める。表示装置８３の画面上には、アプローチ操船支援情報として複数のウエイポイントから成る計画航路と目標位置及び自船位置とがオーバーレイされた港湾の海図や、船首方位角及び船速などの航行情報がグラフィック表示される。着岸開始位置Ｐ２は、バースの岸壁から所定距離（例えば３０ｍ程度）だけ離れた位置であり、着岸開始位置Ｐ２に到達した船舶Ｓの船体５は前後方向が岸壁の延伸方向と略平行とであり、前後方向の速度は概ねゼロである。
　操船者は表示装置８３に表示されたアプローチ操船支援情報に基づいてジョイスティック８１及び回頭ダイヤル８２を操作する。操船コントローラ６は、ジョイスティック８１の傾倒角度及び傾倒方向に基づいて指令ベクトルを求める。但し、船舶Ｓは自動でアプローチ操船されてもよい。この場合、操船コントローラ６は、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報、及び、計画航路に基づいて、自ら指令ベクトルを生成してもよい。
　操船コントローラ６は、指令ベクトルに外乱力に抗する力を加えて修正された指令ベクトルを求め、前後推進機２から出力される推力の合成によって修正された指令ベクトルと対応する推力ベクトルが得られるように、前後推進機２に推力を配分する。アプローチ操船では、横推進機３及び係船機１０に配分される推力はゼロである。操船コントローラ６は、配分された推力が出力されるような推力目標値を生成してそれを前後推進制御装置９１へ出力し、前後推進制御装置９１は推力目標値と対応する推力が出力されるように前後推進機２を制御する。その結果、船舶Ｓは指令ベクトルと対応する推力を得て計画航路に沿って航行する。
　操船コントローラ６は、船舶Ｓが着岸開始位置Ｐ２に到達すると着岸操船を開始する。着岸操船において、操船コントローラ６は、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報を用いて着岸操船支援情報を生成し、それを表示装置８３の画面に表示させる。着岸操船では、船舶Ｓを着岸開始位置Ｐ２から所定の係船開始位置Ｐ３へ移動させる。係船開始位置Ｐ３は、バースの岸壁から数ｍ程度だけ離れた位置であり、係船開始位置Ｐ３に到達した船舶Ｓの船体５は前後方向が岸壁の延伸方向と略平行とであり、船首方向及び横方向の速度は概ねゼロである。表示装置８３の画面上には、着岸操船支援情報として目標位置や自船位置がオーバーレイされた港湾の海図や、船首方位角及び船速などの航行情報、接岸距離、カメラ２８で撮像された画像などが表示される。
　操船者は表示装置８３に表示された着岸操船支援情報に基づいてジョイスティック８１及び回頭ダイヤル８２を操作する。操船コントローラ６は、ジョイスティック８１の傾倒角度及び傾倒方向に基づいて指令ベクトルを求める。但し、船舶Ｓは自動で着岸操船されてもよい。この場合、操船コントローラ６は、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報に基づいて、自ら指令ベクトルを生成してもよい。
　操船コントローラ６は、指令ベクトルに外乱力に抗する力を加えて修正された指令ベクトルを求め、前後推進機２及び横推進機３から出力される推力の合成によって修正された指令ベクトルと対応する推力ベクトルが得られるように、前後推進機２及び横推進機３に推力を配分する。着岸操船では、係船機１０に配分される推力はゼロである。操船コントローラ６は、前後推進制御装置９１及び横推進制御装置９２の各々に対して配分された推力が出力されるような推力目標値を生成してそれを出力し、前後推進制御装置９１は与えられた推力目標値と対応する推力が出力されるように前後推進機２を制御し、横推進制御装置９２は与えられた推力目標値と対応する推力が出力されるように横推進機３を制御する。その結果、船舶Ｓは指令ベクトルと対応する推力を得て係船開始位置Ｐ３まで主に横移動する。
　船舶Ｓが係船開始位置Ｐ３に到達すると、船尾側係船機１０Ａ及び船首側係船機１０Ｂから係船索Ｒが繰り出され、係船索Ｒの先端部が岸壁に設けられた係船柱３５に係止される。この間、操船コントローラ６は、自動方位保持機能で、船舶Ｓを係船開始位置Ｐ３に位置保持させる。操船コントローラ６の自動方位保持機能は、設定船首方位角とコンパス２１からの船首方位角との偏差に対してＰＩＤ演算などを行い、それを回頭ダイヤル８２の代わりに回頭モーメント指令として推力配分演算に与えることで、船首の方位が保持されるように前後推進機２及び横推進機３を稼働させる。
　全ての係船索Ｒの先端部が岸壁に設けられた係船柱３５に係止されてから、操船コントローラ６は係船操船を開始する。操船コントローラ６は、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報を用いて係船操船支援情報を生成し、それを表示装置８３の画面に表示させる。表示装置８３の画面上には、着岸操船支援情報として目標位置や自船位置がオーバーレイされた港湾の海図や、船首方位角及び船速などの航行情報、接岸距離、カメラ２８で撮像された画像などが表示される。
　係船操船は自動で行われ、操船コントローラ６は、計器群７や港湾情報提供装置３２から取得した情報に基づいて指令ベクトルを生成する。但し、操船者は表示装置８３に表示された係船操船支援情報を視認して必要に応じてジョイスティック８１及び回頭ダイヤル８２を操作してもよい。この場合、ジョイスティック８１及び回頭ダイヤル８２が受け付けた操作が、操船コントローラ６で生成される指令に対し優先されてよい。
　操船コントローラ６は、指令ベクトルに外乱力に抗する力を加えて修正された指令ベクトルを求め、係船機１０、前後推進機２及び横推進機３から出力される推力の合成によって修正された指令ベクトルと対応する推力ベクトルが得られるように、係船機１０、前後推進機２及び横推進機３に推力を配分する。操船コントローラ６は、ウインチ制御装置５０、前後推進制御装置９１及び横推進制御装置９２の各々に対して配分された推力が出力されるような推力目標値を生成してそれを出力する。ウインチ制御装置５０は与えられた推力目標値と対応する推力が出力されるように係船機１０を制御する。具体的には、ウインチ制御装置５０は、係船索Ｒを巻き取ったり繰り出したりして張力及び索長を調整することにより推力目標値が得られるように、ウインチＷの動作を制御する。前後推進制御装置９１は与えられた推力目標値と対応する推力が出力されるように前後推進機２を制御し、横推進制御装置９２は与えられた推力目標値と対応する推力が出力されるように横推進機３を制御する。その結果、船舶Ｓは指令ベクトルと対応する推力を得て接岸するまで主に横移動する。
　係船操船における推力配分では、係船機１０への推力の配分が優先される。各係船機１０には係船索Ｒの張力の許容範囲が設定されている。係船操船が開始されて、係船機１０の巻上げ動作により係船索Ｒのたわみが解消されたのちは、張力計５２で測定される係船索Ｒの張力が許容範囲内に維持されるように、係船機１０へ推力が配分される。ここで、張力の許容範囲は、０より大きく且つ係船機１０Ａ，１０Ｂの最大巻込力より小さい所定の閾値以下である。係船機１０Ａ，１０Ｂの最大巻込力は、係船機１０Ａ，１０Ｂの各々に固有の既知の値である。係船機１０Ａ，１０Ｂの各々について、係船索Ｒの張力に関する閾値（許容範囲）が個別に設定されてよい。或いは、全ての係船機１０Ａ，１０Ｂについて、同一の係船索Ｒの張力に関する閾値（許容範囲）が設定されてもよい。
　係船操船における推力配分では、先ず、各係船索Ｒの張力が許容範囲内に維持されるように各係船機１０に推力が配分される。そして、全ての係船機１０が出力する推力の合成ベクトル（係船機推力ベクトル）を求め、指令ベクトルから係船機推力ベクトルを差し引いた不足分が前後推進機２及び横推進機３から出力される推力で補われる。不足分が生じない場合には、前後推進機２及び横推進機３から出力される推力はゼロであってもよい。このように推力が分配されることによって、操船コントローラ６は、係船操船の少なくとも一部分において、船首側係船機１０Ｂ及び船尾側係船機１０Ａに係船索Ｒの巻取り動作を行わせると同時に、前後推進機２及び横推進機３のうち少なくとも一方に係船索Ｒの張力を軽減させるような推力を出力させるように、これらの推進デバイスを制御する。
　ここで、操船コントローラ６の推力配分演算部６２が行う推力配分演算方法（第１例及び第２例）について詳細に説明する。
(推力配分演算方法：第１例)
　操船コントローラ６は、船首側係船機１０Ｂ及び船尾側係船機１０Ａの係船索Ｒの張力に基づいて船首側係船機１０Ｂ及び船尾側係船機１０Ａが出力する推力を推定するように構成された船体運動モデルを有する。図７に示すように、船体運動モデルは、各係船索Ｒについて、船体５を基準としたウインチＷから見て最も先端側に配置された案内器３６の位置である入力点７８の座標を有する。操船コントローラ６は、船体運動モデルに、船体５の喫水と、船体５の位置と、係船柱３５への係止位置である岸壁側係留点７７の座標と、係船索Ｒの張力とを入力することによって、入力点７８に作用する推力の三方向（前後方向、横方向、及び鉛直方向）の成分を推定することができる。また、操船コントローラ６は、船体運動モデルを用いて入力点７８に作用する推力による船体５の挙動をシミュレーションにより推定することができる。操船コントローラ６は、船体運動モデルを用いた演算結果に基づいて、船首側係船機１０Ｂ及び船尾側係船機１０Ａに配分される推力を決定することができる。
　ウインチ制御装置５０は、操船コントローラ６でシミュレーションに用いた張力が生じるようにウインチＷを動作させる。そして、操船コントローラ６は、シミュレーションで得られた船体５の動きと、実際の船体５の動きとの差分をフィードバックし、任意の方向に船体５を動かして係船操船を行う。ここで、所定の閾値を超える張力が測定された場合に、操船コントローラ６は、巻取り速度を下げるようにウインチ制御装置５０に指令を出し、巻取り速度の低下によって不足する推力が前後推進機２及び／又は横推進機３で発生する推力で補われるように前後推進機２及び／又は横推進機３に推力が配分される。これにより係船索Ｒの過負荷が防止される。
(推力配分演算方法：第２例)
　計算を単純化するために、船体５を水平面内で操縦制御するものとして（ｘ，ｙ，ｚ）の３自由度で取り扱う。この３自由度に対してジョイスティック８１と回頭ダイヤル８２とで受け付けた推力指令を前後方向推力指令（ｘｄ）、横方向推力指令（ｙｄ）、及び回頭モーメント指令（φｄ）に割り当て、指令ベクトルＸｄを次式１によって表す。なお、上記実施形態では、修正された指令ベクトルから推力ベクトルを求めることから、以下の指令ベクトルＸｄを修正された指令ベクトルと読み替える。式１～４中のＸ，Ｘｄ，Ａ，Ａ*，Ｘkはベクトル又は行列を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　前後推進機２の推力Ｔp、舵推力Ｔr、横推進機３の推力Ｔs、船首側係船機１０Ｂの推力Ｔb、船尾側係船機１０Ａの推力Ｔaとする。船舶Ｓがｎ基の複数の前後推進機２を備える場合、前後推進機２の推力はＴp1，・・・，Ｔpnと表される。舵が複数である場合には、舵推力Ｔrは複数の舵による合成力と考える。船舶Ｓがｍ基の複数の横推進機３を備える場合、横推進機３の推力はＴs1，・・・，Ｔsmと表される。船舶Ｓがｋ基の複数の船首側係船機１０Ｂを備える場合、船首側係船機１０Ｂの各々では張力に相当する推力（前後推力と横推力の合成力）が発生しているものとし、船首側係船機１０Ｂの推力はＴb1，・・・，Ｔbkと表される。船舶Ｓがｋ基の複数の船尾側係船機１０Ａを備える場合、船尾側係船機１０Ａの各々では張力に相当する推力（前後推力と横推力）が発生しているものとし、船尾側係船機１０Ａの推力はＴa1，・・・，Ｔakと表される。これらをまとめた推力ベクトルＸを次式２のように表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　推力ベクトルＸと指令ベクトルＸｄとが次式３を満たすものとする。
Ｘｄ＝Ａ・Ｘ　　・・・（式３）
　ここで、行列Ａは配置行列である。配置行列Ａの一般化逆行列Ａ*を用いると、推力ベクトルＸは次式４で表される。
Ｘ＝Ａ*・Ｘｄ＋Ｘｋ　　・・・（式４）
　ここで、Ｘｋは次式５を満たす。Ａ*を推力配分行列と称する。
Ａ*・Ｘｋ＝０　　・・・（式５）
　一般化逆行列は種々の形があるが、例えば、推力ベクトルＸの各要素の二乗和を最小にする一般化逆行列を採用してよい。なお、舵横力のように必要とする推力を得るためには舵角だけではなく最小限必要な可変ピッチプロペラの推力の条件などの拘束条件が与えられる。操船コントローラ６には予め推力配分行列Ａ*が記憶されており、操船コントローラ６は推力配分行列Ａ*を用いて指令ベクトルＸｄ（上記実施形態では修正された指令ベクトル）から推力ベクトルを導き出す。
〔総括〕
　以上に説明したように、本実施形態に係る操船システム２０は、
船体５の前後方向のいずれにも推力を出力可能な少なくとも１つの前後推進機２と、
船体５の横方向のいずれにも推力を出力可能な少なくとも１つの横推進機３と、
船体５の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索Ｒの巻取りと繰り出しとが可能な係船機１０Ａ，１０Ｂと、
前後推進機２、横推進機３、及び係船機１０Ａ，１０Ｂの動作を制御する操船コントローラ６とを備える。
そして、操船コントローラ６が、船体５を岸壁に接岸させる際に、係船索Ｒが岸壁に設けられた係船柱３５に係止された状態で係船機１０Ａ，１０Ｂに係船索Ｒの巻取り動作を行わせると同時に、前後推進機２及び横推進機３のうち少なくとも一方に係船索Ｒの張力を軽減させるような推力を出力させるように構成されていることを特徴としている。
　同様に、本実施形態に係る船舶Ｓの操船方法は、船体５の前後方向のいずれにも推力を出力可能な少なくとも１つの前後推進機２と、船体５の横方向のいずれにも推力を出力可能な少なくとも１つの横推進機３と、船体５の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索Ｒの巻取りと繰り出しとが可能な係船機１０Ａ，１０Ｂとを搭載した船舶Ｓの操船方法であって、
船体５を岸壁に接岸させる際に、係船索Ｒが岸壁に設けられた係船柱３５に係止された状態で係船機１０Ａ，１０Ｂに係船索Ｒの巻取り動作を行わせると同時に、前後推進機２及び横推進機３のうち少なくとも一方に係船索Ｒの張力を軽減させるような推力を出力させることを特徴としている。
　上記操船システム２０及び操船方法では、船体５を接岸させるために係船機１０Ａ，１０Ｂに係船索Ｒの巻取り動作をさせている間、係船索Ｒの張力が軽減されるような推力が船体５に作用する。このように推進機２，３と係船機１０Ａ，１０Ｂとを連携させることにより、係船索Ｒに過負荷が掛かることが防止される。一般的に、係船機の巻取り動作中に係船索に過負荷が掛かった場合には、係船機に係船索の繰り出し動作を行わせることによって、過負荷を解消する。これに対し、上記の操船システム２０及び操船方法では、係船機１０Ａ，１０Ｂの巻取り動作中に係船索Ｒに過負荷が掛かることが防止されることから、係船索Ｒの繰り出し長さが停滞したり長くなったりせずに継続的に短くなるので、係船機１０Ａ，１０Ｂのみを用いる場合と比較して効率的に船体５を接岸させることができる。
　上記の操船システム２０は、係船索Ｒの張力を測定する張力計５２を更に備え、操船コントローラ６は、張力計５２で測定される係船索Ｒの張力が０より大きく且つ係船機１０Ａ，１０Ｂの最大巻込力より小さい所定の閾値以下の範囲に維持されるように、前後推進機２及び横推進機３のうち少なくとも一方に係船索Ｒの張力を軽減させるような推力を出力させるように構成されている。
　同様に、上記の操船方法では、係船索Ｒの張力が０より大きく且つ係船機１０Ａ，１０Ｂの最大巻込力より小さい所定の閾値以下の範囲に維持されるように、前後推進機２及び横推進機３のうち少なくとも一方に係船索Ｒの張力を軽減させるような推力を出力させる。
　このように、船体５を接岸させるために係船機１０Ａ，１０Ｂに係船索Ｒの巻取り動作をさせている間、係船索Ｒの張力の範囲が維持されることから、係船索Ｒに過負荷が掛かることが防止される。
　また、上記実施形態に係る操船システム２０は、
船体５の前後方向のいずれにも推力を出力可能な少なくとも１つの前後推進機２と、船体５の横方向のいずれにも推力を出力可能な少なくとも１つの横推進機３と、
船体５の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索Ｒの巻取りと繰り出しとが可能な係船機１０Ａ，１０Ｂと、
係船機１０Ａ，１０Ｂを係船索Ｒの張力に対応する推力を出力する推進デバイスと見做し、前後推進機２、横推進機３、及び係船機１０Ａ，１０Ｂを含む複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの動作を制御する操船コントローラ６とを備える。
そして、操船コントローラ６が、船体５に作用させる指令推力を向きと大きさで表した指令ベクトルを取得し、複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々に指令ベクトルに対応する推力を配分し、複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々から配分された推力が出力されるように複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂを制御することを特徴としている。ここで、操船コントローラ６は、複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々から出力される推力の合成力を向きと大きさで表した推力ベクトルが指令ベクトルと対応するように複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々に推力を配分するように構成されていてよい。
　同様に、上記実施形態に係る船舶Ｓの操船方法は、船体５の前後方向のいずれにも推力を出力可能な少なくとも１つの前後推進機２と、船体５の横方向のいずれにも推力を出力可能な少なくとも１つの横推進機３と、船体５の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索Ｒの巻取りと繰り出しとが可能な係船機１０Ａ，１０Ｂとを搭載した船舶Ｓの操船方法であって、
船体５に作用させる指令推力を向きと大きさで表した指令ベクトルを取得すること、
係船機１０Ａ，１０Ｂを係船索Ｒの張力に対応する推力を出力する推進デバイスと見做し、前後推進機２、横推進機３、及び係船機１０Ａ，１０Ｂを含む複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々に指令ベクトルに対応する推力を配分すること、及び、
複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々から配分された推力が出力されるように複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂを制御すること、を含む。ここで、上記の配分することが、複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々から出力される推力の合成力を向きと大きさで表した推力ベクトルが指令ベクトルと対応するように複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々に推力を配分することを含んでいてよい。
　上記操船システム２０及び操船方法では、係船機１０Ａ，１０Ｂが推進デバイスの一種と見做され、係船機１０Ａ，１０Ｂ、前後推進機２及び横推進機３を含む複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂに船体５に作用させる推力が配分される。このように、推進機２，３と係船機１０Ａ，１０Ｂとが統括的に制御されるので、推進機２，３と係船機１０Ａ，１０Ｂとを個別に操作する必要が無く、作業の効率化と省人化を図ることができる。また、岸壁付近の流体力は不規則であるが、推進機２，３と係船機１０Ａ，１０Ｂを含む複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂで連携して推力を発生させることにより、係船機１０Ａ，１０Ｂのみで船体５を移動させる場合と比較して安定して目標位置へ到達させることができる。
　また、上記実施形態に係る操船システム２０は、操作を受け付けて操船コントローラ６へ入力するジョイスティック８１を備え、操船コントローラ６は、ジョイスティック８１の傾倒角度を指令ベクトルの大きさとしジョイスティック８１の傾倒方向を指令ベクトルの向きとし、ジョイスティック８１が受け付けた操作に対応した指令ベクトルを取得するように構成されている。
　同様に、上記の操船方法において、指令ベクトルを取得することが、ジョイスティック８１の傾倒角度を指令ベクトルの大きさとしジョイスティック８１の傾倒方向を指令ベクトルの向きとし、ジョイスティック８１が受け付けた操作に対応した指令ベクトルを取得することを含む。
　このようにジョイスティック８１を操作することによって、係船機１０Ａ，１０Ｂ及び横推進機３を含む複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂを統括的に動作させることができる。よって、推進機２，３と係船機１０Ａ，１０Ｂとを個別に操作する必要が無く、作業の効率化と省人化を図ることができる。
　また、上記実施形態に係る操船システム２０は、船体５の接岸距離を計測する距離計２７と、船体５の船位を測定する船位測定装置２６とを備え、操船コントローラ６は、接岸距離と船位とに基づいて指令ベクトルを生成するように構成されている。
　同様に、上記実施形態に係る操船方法において、指令ベクトルを取得することが、船体５の接岸距離を計測すること、船体５の船位を測定することと、及び、接岸距離と船位に基づいて指令ベクトルを生成すること、を含む。
　このように、指令ベクトルが自動的に生成されるので、船舶Ｓを自動操船することができる。
　また、上記実施形態に係る操船システム２０において、操船コントローラ６は、船体５のおかれた環境の風向、風速、及び潮流を含む外乱情報を取得し、外乱情報に基づいて船体５に作用する外乱力を推定し、外乱力で指令ベクトルを修正するように構成されている。
　同様に、上記実施形態に係る操船方法において、指令ベクトルを取得することが、船体５のおかれた環境の風向、風速、及び潮流を含む外乱情報を取得すること、外乱情報に基づいて船体５に作用する外乱力を推定すること、及び、外乱力で指令ベクトルを修正すること、を含む。
　このように、船体５に作用する外乱力を打ち消すように指令ベクトルが修正されるので、修正前の指令ベクトルは外乱力が考慮されたものでなくてよい。よって、操船者は、経験値に依らずに指令を出すことができる。
　また、上記実施形態に係る操船システム２０において、操船コントローラ６は、船体５を岸壁に着岸及び係船する際に、所定の着岸開始位置Ｐ２から当該着岸開始位置Ｐ２よりも岸壁に近い係船開始位置Ｐ３へ船体５を移動させる着岸操船と、係船開始位置Ｐ３から岸壁に接岸するまで船体５を移動させる係船操船とを行い、着岸操船において係船機１０Ａ，１０Ｂに配分される推力がゼロとなるように複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々に推力を配分するように構成されている。また、操船コントローラ６は、係船操船において、複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂのうち係船機１０Ａ，１０Ｂに余の推進デバイス２，３に対して優先的に推力が配分されるように複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々に推力を配分するように構成されている。
　同様に、上記実施形態に係る操船方法は、船体５を岸壁に着岸及び係船する際に、所定の着岸開始位置Ｐ２から当該着岸開始位置Ｐ２よりも岸壁に近い係船開始位置Ｐ３へ船体５を移動させる着岸操船と、係船開始位置Ｐ３から岸壁に接岸するまで船体５を移動させる係船操船とを行い、着岸操船において係船機１０Ａ，１０Ｂに配分される推力がゼロとなるように複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々に推力を配分する。また、係船操船において、複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂのうち係船機１０Ａ，１０Ｂに余の推進デバイス２，３に対して優先的に推力が配分されるように複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの各々に推力を配分する。
　このように、係船索Ｒが係船柱３５に係留されていない着岸操船では、推進機２，３の稼働により船体５に推力が与えることができる。係船索Ｒが係船柱３５に係留された係船操船では、係船機１０Ａ，１０Ｂを含む複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂの稼働により船体５に推力を与えることができる。そのうえ、係船操船では、係船機１０Ａ，１０Ｂに優先的に推力が配分されて、主に係船索Ｒの張力で船体５を移動させつつ、不足する推力を推進機２，３で発生する推力で補うように、複数の推進デバイス２，３，１０Ａ，１０Ｂを動作させることができる。
　また、上記実施形態に係る操船システム２０において、操船コントローラ６は、係船機１０Ａ，１０Ｂの係船索Ｒの張力に基づいて係船機１０Ａ，１０Ｂが出力する推力を推定するように構成された船体運動モデルを有する。
　同様に、上記実施形態に係る操船方法において、係船機１０Ａ，１０Ｂの係船索Ｒの張力に基づいて係船機１０Ａ，１０Ｂが出力する推力を推定するように構成された船体運動モデルを用いて、係船機１０Ａ，１０Ｂに配分される推力を決定する。
　このように係船索Ｒの張力によって船体５に作用する推力が船体運動モデルを用いて推定されるので、複雑な系においてもより正確な船体５の挙動を得ることができ、これを推力の配分に利用することができる。
　以上に本開示の好適な実施の形態を説明したが、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。
２　　　　：前後推進機（推進デバイス）
３　　　　：横推進機（推進デバイス）
３Ａ　　　：船尾側横推進機（推進デバイス）
３Ｂ　　　：船首側横推進機（推進デバイス）
５　　　　：船体
６　　　　：操船コントローラ
７　　　　：計器群
８　　　　：ユーザーインターフェース
９　　　　：操船機器群
１０　　　：係船機（推進デバイス）
１０Ａ　　：船尾側係船機（推進デバイス）
１０Ｂ　　：船首側係船機（推進デバイス）
２０　　　：操船システム
２６　　　：船位測定装置
２７　　　：距離計
８１　　　：ジョイスティック
Ｐ２　　　：着岸開始位置
Ｐ３　　　：係船開始位置
Ｒ　　　　：係船索
Ｓ　　　　：船舶

Claims (21)

  1. 　船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、
    　前記船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、
    　前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機と、
    　前記前後推進機、前記横推進機、及び前記係船機の動作を制御する操船コントローラとを備え、
    　前記操船コントローラは、前記船体を岸壁に接岸させる際に、前記係船索が前記岸壁に設けられた係船柱に係止された状態で前記係船機に前記係船索の巻取り動作を行わせると同時に、前記前後推進機及び前記横推進機のうち少なくとも一方に前記係船索の張力を軽減させる推力を出力させる、
    操船システム。
  2. 　前記係船索の張力を測定する張力計を更に備え、
    　前記操船コントローラは、前記張力計で測定される前記係船索の張力が０より大きく且つ前記係船機の最大巻込力より小さい所定の閾値以下の範囲に維持されるように、前記前後推進機及び前記横推進機のうち少なくとも一方に前記係船索の張力を軽減させる推力を出力させる、
    請求項１に記載の操船システム。
  3. 　船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、
    　前記船体の横方向のいずれにも横推力を出力可能な横推進機と、
    　前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機と、
    　前記係船機を前記係船索の張力に対応する推力を出力する推進デバイスと見做し、前記前後推進機、前記横推進機、及び前記係船機を含む複数の推進デバイスの動作を制御する操船コントローラとを備え、
    　前記操船コントローラは、前記船体に作用させる指令推力を向きと大きさで表した指令ベクトルを取得し、前記複数の推進デバイスの各々に前記指令ベクトルに対応する推力を配分し、前記複数の推進デバイスの各々から配分された推力が出力されるように前記複数の推進デバイスを制御する、
    操船システム。
  4. 　前記操船コントローラは、前記複数の推進デバイスの各々から出力される推力の合成力を向きと大きさで表した推力ベクトルが前記指令ベクトルと対応するように前記複数の推進デバイスの各々に推力を配分する、
    請求項３に記載の操船システム。
  5. 　操作を受け付けて前記操船コントローラへ入力するジョイスティックを備え、
    　前記操船コントローラは、前記ジョイスティックの傾倒角度を前記指令ベクトルの大きさとし前記ジョイスティックの傾倒方向を前記指令ベクトルの向きとし、前記ジョイスティックが受け付けた操作に対応した前記指令ベクトルを取得する、
    請求項３又は４に記載の操船システム。
  6. 　前記船体の接岸距離を計測する距離計と、
    　前記船体の船位を測定する船位測定装置とを備え、
    　前記操船コントローラは、前記接岸距離と前記船位とに基づいて前記指令ベクトルを生成する、
    請求項３に記載の操船システム。
  7. 　前記操船コントローラは、前記船体のおかれた環境の風向、風速、及び潮流を含む外乱情報を取得し、前記外乱情報に基づいて前記船体に作用する外乱力を推定し、前記外乱力で前記指令ベクトルを修正する、
    請求項３～６のいずれか一項に記載の操船システム。
  8. 　前記操船コントローラは、前記船体を岸壁に着岸及び係船する際に、所定の着岸開始位置から当該着岸開始位置よりも前記岸壁に近い係船開始位置へ前記船体を移動させる着岸操船と、前記係船開始位置から前記岸壁に接岸するまで前記船体を移動させる係船操船とを行い、前記着岸操船において前記係船機に配分される推力がゼロとなるように前記複数の推進デバイスの各々に推力を配分する、
    請求項３～７のいずれか一項に記載の操船システム。
  9. 　前記操船コントローラは、前記係船操船において、前記複数の推進デバイスのうち前記係船機に余の推進デバイスに対して優先的に推力が配分されるように前記複数の推進デバイスの各々に推力を配分する、
    請求項８に記載の操船システム。
  10. 　前記操船コントローラは、前記係船機の前記係船索の張力に基づいて前記係船機が出力する推力を推定するように構成された船体運動モデルを有する、
    請求項３～９のいずれか一項に記載の操船システム。
  11. 　船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、前記船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機とを搭載した船舶の操船方法であって、
    　前記船体を岸壁に接岸させる際に、前記係船索が前記岸壁に設けられた係船柱に係止された状態で前記係船機に前記係船索の巻取り動作を行わせると同時に、前記前後推進機及び前記横推進機のうち少なくとも一方に前記係船索の張力を軽減させる推力を出力させる、
    操船方法。
  12. 　前記係船索の張力が０より大きく且つ前記係船機の最大巻込力より小さい所定の閾値以下の範囲に維持されるように、前記前後推進機及び前記横推進機のうち少なくとも一方に前記係船索の張力を軽減させる推力を出力させる、
    請求項１１に記載の操船方法。
  13. 　船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、前記船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機とを搭載した船舶の操船方法であって、
    　前記船体に作用させる指令推力を向きと大きさで表した指令ベクトルを取得すること、
    　前記係船機を前記係船索の張力に対応する推力を出力する推進デバイスと見做し、前記前後推進機、前記横推進機、及び前記係船機を含む複数の推進デバイスの各々に前記指令ベクトルに対応する推力を配分すること、及び、
    　前記複数の推進デバイスの各々から配分された推力が出力されるように前記複数の推進デバイスを制御すること、を含む、
    操船方法。
  14. 　前記配分することが、前記複数の推進デバイスの各々から出力される推力の合成力を向きと大きさで表した推力ベクトルが前記指令ベクトルと対応するように前記複数の推進デバイスの各々に推力を配分することを含む、
    請求項１３に記載の操船方法。
  15. 　前記指令ベクトルを取得することが、ジョイスティックの傾倒角度を前記指令ベクトルの大きさとし前記ジョイスティックの傾倒方向を前記指令ベクトルの向きとし、前記ジョイスティックが受け付けた操作に対応した前記指令ベクトルを取得することを含む、
    請求項１３又は１４に記載の操船方法。
  16. 　前記指令ベクトルを取得することが、前記船体の接岸距離を計測すること、前記船体の船位を測定することと、及び、前記接岸距離と前記船位に基づいて前記指令ベクトルを生成すること、を含む、
    請求項１３又は１４に記載の操船方法。
  17. 　前記指令ベクトルを取得することが、前記船体のおかれた環境の風向、風速、及び潮流を含む外乱情報を取得すること、前記外乱情報に基づいて前記船体に作用する外乱力を推定すること、及び、前記外乱力で前記指令ベクトルを修正すること、を含む、
    請求項１３～１６のいずれか一項に記載の操船方法。
  18. 　前記船体を岸壁に着岸及び係船する際に、所定の着岸開始位置から当該着岸開始位置よりも前記岸壁に近い係船開始位置へ前記船体を移動させる着岸操船と、前記係船開始位置から前記岸壁に接岸するまで前記船体を移動させる係船操船とを行い、
    　前記着岸操船において前記係船機に配分される推力がゼロとなるように前記複数の推進デバイスの各々に推力を配分する、
    請求項１３～１７のいずれか一項に記載の操船方法。
  19. 　前記係船操船において、前記複数の推進デバイスのうち前記係船機に余の推進デバイスに対して優先的に推力が配分されるように前記複数の推進デバイスの各々に推力を配分する、
    請求項１８に記載の操船方法。
  20. 　前記係船機の前記係船索の張力に基づいて前記係船機が出力する推力を推定するように構成された船体運動モデルを用いて、前記係船機に配分される推力を決定する、
    請求項１３～１９のいずれか一項に記載の操船方法。
  21. 　船体の前後方向のいずれにも推力を出力可能な前後推進機と、
    　前記船体の横方向のいずれにも推力を出力可能な横推進機と、
    　前記船体の船尾側と船首側の各々に少なくとも１つずつ配置された、係船索の巻取りと繰り出しとが可能な係船機と、
    　前記前後推進機、前記横推進機、及び前記係船機の動作を制御する操船コントローラとを備え、
    　前記操船コントローラは、前記船体を岸壁に接岸させる際に、前記係船索が前記岸壁に設けられた係船柱に係止された状態で前記係船機に前記係船索の巻取り動作を行わせると同時に、前記前後推進機及び前記横推進機のうち少なくとも一方に前記係船索の張力を所定の閾値以下とする推力を出力させる、
    操船システム。
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