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公開番号2024068483
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-20
出願番号2022178982
出願日2022-11-08
発明の名称船舶推進システムおよびそれを備える船舶
出願人ヤマハ発動機株式会社
代理人弁理士法人あい特許事務所
主分類B63H 25/42 20060101AFI20240513BHJP(船舶またはその他の水上浮揚構造物;関連艤装品)
要約【課題】船体の位置および方位を高精度に維持できる定点保持動作を実現する船舶推進システム、ならびにそれを備える船舶を提供する。
【解決手段】船舶推進システム100は、船体の船首に備えられ、左右方向の推進力を発生するバウスラスタBTと、船体の船尾に備えられ、転舵角の変更が可能な推進機(船外機OM)と、コントローラ(メインコントローラ50)とを含む。コントローラは、船体の位置および方位を維持する定点保持制御のために、バウスラスタの推進力を制御し、かつ推進機の推進力および転舵角を制御する。定点保持制御は、転舵角を並進モード舵角として推進機の推進力を制御して船体の位置を保持し、バウスラスタの推進力を制御して船体の方位を調整する並進モードと、転舵角を回頭モード舵角とし、バウスラスタおよび推進機の推進力を制御して船体の方位を調整する回頭モードとを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
船体の船首に備えられ、左右方向の推進力を発生するバウスラスタと、
前記船体の船尾に備えられ、転舵角の変更が可能な推進機と、
前記船体の位置および方位を維持する定点保持制御のために、前記バウスラスタの推進力を制御し、かつ前記推進機の推進力および転舵角を制御するコントローラと、を含み、
前記定点保持制御は、前記推進機の転舵角を前記船体を並進させるための並進モード舵角として前記推進機の推進力を制御して前記船体の位置を保持し、前記バウスラスタの推進力を制御して前記船体の方位を調整する並進モードと、前記推進機の転舵角を前記船体を回頭させるための回頭モード舵角とし、前記バウスラスタおよび前記推進機の推進力を制御して前記船体の方位を調整する回頭モードとを含む、船舶推進システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記コントローラは、前記定点保持制御において、所定の遷移条件に基づいて、前記並進モードと前記回頭モードとの間で遷移する、請求項１に記載の船舶推進システム。
【請求項３】
前記遷移条件が、前記並進モードから前記回頭モードへ遷移するための回頭モード遷移条件を含み、前記回頭モード遷移条件が、目標位置に対する前記船体の位置の偏差が第１閾値未満であること（以下「第１遷移条件」という。）、前記船体を並進させるための推進力要求値が第２閾値未満であること（以下「第２遷移条件」という。）、および前記船体を回頭させるための回頭要求値または方位偏差が第３閾値以上であること（以下「第３遷移条件」という。）のうちの一つ以上を含む、請求項２に記載の船舶推進システム。
【請求項４】
前記回頭モード遷移条件が、前記第１遷移条件、前記第２遷移条件および前記第３遷移条件の充足が所定時間以上継続することを含む、請求項３に記載の船舶推進システム。
【請求項５】
前記遷移条件が、前記回頭モードから前記並進モードへ遷移するための並進モード遷移条件を含み、前記並進モード遷移条件が、前記船体を回頭させるための回頭要求値または方位偏差が第４閾値以下であること（以下「第４遷移条件」という。）、および前記船体を並進させるための推進力要求値が第５閾値以上であること（以下「第５遷移条件」という。）のうちの一つ以上を含む、請求項２に記載の船舶推進システム。
【請求項６】
前記第４遷移条件および前記第５遷移条件のうちの少なくとも一つが成立すると、前記回頭モードから前記並進モードへ遷移する、請求項５に記載の船舶推進システム。
【請求項７】
前記推進機が、それぞれ転舵角の変更が可能な少なくとも２機の推進機を含み、前記並進モード舵角が、前記２機の推進機の推進力作用線が船内で交差する転舵角である、請求項１に記載の船舶推進システム。
【請求項８】
前記並進モード舵角が、前記船体の旋回中心よりも船尾に近い位置で前記２機の推進機の推進力作用線が交差する転舵角を含む、請求項７に記載の船舶推進システム。
【請求項９】
前記推進機が、それぞれ転舵角の変更が可能な少なくとも２機の推進機を含み、前記回頭モード舵角が、前記２機の推進機の推進力作用線がほぼ平行となる転舵角である、請求項１に記載の船舶推進システム。
【請求項１０】
前記推進機が、それぞれ転舵角の変更が可能な少なくとも２機の推進機を含み、前記並進モードおよび前記回頭モードにおいて、前記２機の推進機の一方が前進運転され、前記２機の推進機の他方が後進運転される、請求項１に記載の船舶推進システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、船舶推進システムおよびそれを備える船舶に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、小型船舶の船体を一定の方位で一定の位置に維持するための船位制御装置を開示している。小型船舶は、船体の船首に設けられ左右舷方向推進装置としてのバウスラスタと、前後方向の推進力を発生するプロペラと、プロペラを回転するための主機関とを備える。主機関のクラッチには低速装置が組み込まれており、この低速装置を機械的に操作するアクチュエータが設けられている。バウスラスタおよびアクチュエータは、制御装置によって制御される。
【０００３】
船体には、船舶の位置を計測するＧＰＳ受信機および船首の向きを検出する方位センサが取り付けられている。制御装置は、ＧＰＳ受信機により検出される位置検出信号と、方位センサにより検出される方位信号とに基づいて、バウスラスタを作動させ、かつアクチュエータを介して低速装置を作動させ、それによって、船位を制御する。具体的には、方位センサによって検出される検出方位が設定方位からずれると、そのずれ角を解消するようにバウスラスタが作動される。また、ＧＰＳ受信機によって計測される検出位置が設定位置からずれると、そのずれ量を解消するように低速装置が作動され、プロペラの回転によって船体が前進または後進させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１０－２２６３９５号公報（請求項２、段落００３４－００４４、図３および図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の船位制御装置は、方位ずれをバウスラスタによって解消し、位置ずれをプロペラによる前後方向の推進力によって解消する。水上で生じる船体の位置ずれは前後方向成分のみならず左右方向成分も含むのが通常であるが、特許文献１には、左右方向成分の位置ずれ解消に関する詳しい説明はない。
【０００６】
また、本発明者の研究によれば、バウスラスタのみで方位ずれを解消するのが適切な場合と、バウスラスタに加えて別の推進機の推進力も利用して方位ずれを解消するのが適切な場合とがあることが分かってきた。したがって、船体の位置および方位を維持する定点保持の技術には、改善の余地がある。
【０００７】
そこで、この発明の一実施形態は、船体の位置および方位を高精度に維持できる定点保持動作を実現する船舶推進システム、ならびにそれを備える船舶を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一実施形態は、船体の船首に備えられ、左右方向の推進力を発生するバウスラスタと、前記船体の船尾に備えられ、転舵角の変更が可能な推進機と、前記船体の位置および方位を維持する定点保持制御のために、前記バウスラスタの推進力を制御し、かつ前記推進機の推進力および転舵角を制御するコントローラと、を含む、船舶推進システムを提供する。前記定点保持制御は、前記推進機の転舵角を前記船体を並進させるための並進モード舵角として前記推進機の推進力を制御して前記船体の位置を保持し、前記バウスラスタの推進力を制御して前記船体の方位を調整する並進モードと、前記推進機の転舵角を前記船体を回頭させるための回頭モード舵角とし、前記バウスラスタおよび前記推進機の推進力を制御して前記船体の方位を調整する回頭モードとを含む。
【０００９】
この構成によれば、バウスラスタの推進力と、船尾の推進機の推進力および転舵角を制御することによって、船体の位置および方位を維持する定点保持制御が行われる。この定点保持制御は、並進モードと回頭モードとを有する。並進モードでは、推進機の転舵角が船体を並進させるための並進モード舵角とされ、回頭モードでは、推進機の転舵角が船体を回頭させるための回頭モード舵角とされる。したがって、船尾の推進機の推進力は、並進モードにおいては主として船体を並進させるために作用し、回頭モードにおいては主として船体を回頭させるために作用する。並進モードでは、主としてバウスラスタの推進力によって船体の方位が調整されるので、バウスラスタと船尾の推進機との役割分担によって、船体の位置および方位を高精度に維持できる。すなわち、船尾の推進機の推進力を船体の方位調整のためにほとんど分配する必要がないので、位置の調整を高精度に行うことができ、かつバウスラスタの推進力が船体に効果的にモーメントを与えるので、船体の方位の調整も高精度に行うことができる。一方、船体の方位が目標方位から大きくずれたときには回頭モードが有利である。回頭モードにおいては、バウスラスタの推進力と船尾の推進機の推進力とよって船体に大きなモーメントを与えることができるので、速やかに方位調整を行うことができる。よって、回頭モードによる方位の調整が必要なときでも、回頭モードでの制御は短時間で終えることができる。回頭モードの間は、外乱等によって船体の位置がずれやすいが、回頭モードを短時間で終えることにより、船体の位置ずれを抑制できる。このようにして、回頭モードでの制御が行われる時間を短くでき、かつ並進モードにおいては位置および方位を高精度に調整できる。その結果、船体の位置および方位を高精度に維持できる定点保持動作を実現できる。
【００１０】
この発明の一実施形態では、前記コントローラは、前記定点保持制御において、所定の遷移条件に基づいて、前記並進モードと前記回頭モードとの間で遷移する。この構成によれば、遷移条件を適切に定めることによって、並進モードおよび回頭モードの間での適切なモード遷移が生じ、それによって、船体の位置および方位を高精度に維持できる定点保持動作を実現できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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