JPH08198185A - 船舶の航路保持制御方法及び装置 - Google Patents

船舶の航路保持制御方法及び装置

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JPH08198185A
JPH08198185A JP7010852A JP1085295A JPH08198185A JP H08198185 A JPH08198185 A JP H08198185A JP 7010852 A JP7010852 A JP 7010852A JP 1085295 A JP1085295 A JP 1085295A JP H08198185 A JPH08198185 A JP H08198185A
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英敏 橘
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 海洋観測等の比較的狭い範囲における航路保
持で必要な大角度で、かつ、小旋回半径の変針が可能な
船舶の航路保持制御方法を提供する。 【構成】 航路上の所定の変針点Or で変針を行う際、
変針点Or の手前で前後進装置2を制動して変針点Or
の近傍で停船又は左右及び回頭推進装置4,5が有効に
機能する程度の船速にし、その後、左右及び回頭推進装
置4,5を駆動してその場回頭又は小旋回半径で所定の
方向に変針させ、変針後、前後進装置2を駆動すると同
時に左右及び回頭推進装置4,5を制動して次の変針点
r+1 に向けて航行させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、海洋観測や海洋測量等
を行う際に、航路を保持するために要求される大角度
で、なおかつ、小旋回半径の変針が可能な船舶の航路保
持制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、図7に示すように、航路A上の
変針点Or において変針する際、船舶1aの航跡Bが弧
を描くように、舵のみを駆動制御するか、或いは、舵を
駆動制御して変針する通称オートパイロットと呼ばれる
航行装置に目標船首方向を指令して変針を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の変針
方法でも、外洋航路等の広範囲における航路保持では、
小角度の変針がほとんどであるため、十分、機能してい
る。ところが、海洋観測や海洋測量のように、比較的狭
い範囲において航路保持を行う場合は、図8に示すよう
に、海洋観測や海洋測量を行う海域DをメッシュEで区
切り、各メッシュE毎に対応する航路A上を一定の船速
で航行しながら海洋観測や海洋測量等を行うのが通常で
あるから従来のように、舵のみを駆動制御する場合は、
変針する際の旋回半径が舵の旋回性能により制限される
ばかりでなく、船速についても舵が有効に機能する範囲
の船速に制限される。
【0004】従って、従来の航路保持制御装置を用い
て、上記のような、メッシュE上の航路に沿って航路保
持を実現するためには、図9のような非現実的な航路
A′を設定して航路保持させる必要があり、折角の航路
保持制御装置を海洋観測や海洋測量等の最も自動化を必
要とされる分野において有効に活用できず、海洋観測や
海洋測量等における操船の自動化、省力化ができていな
いのが実情である。
【0005】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、海洋
観測や海洋測量等の比較的狭い範囲における航路保持で
要求される大角度で、なおかつ、小旋回半径の変針が可
能な船舶の航路保持制御方法及び装置を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の航路保持
制御方法は、船舶の船首尾方向に推力を発生することが
できる前後進装置と、船舶の前後進速度が比較的低速な
時に左右舷方向及び回頭方向に推力を発生することがで
きる左右及び回頭推進装置とを有する船舶を、予め計画
した航路に沿って航路保持するようにした船舶の航路保
持制御方法において、航路上の所定の変針点Or で変針
を行う際、該変針点Or の手前で前後進装置を制動して
前記変針点Or の近傍で停船又は前記左右及び回頭推進
装置が有効に機能する程度の船速にし、その後、左右及
び回頭推進装置を駆動してその場回頭及び小旋回半径で
所定の方向に変針させ、変針後、前後進装置を駆動する
と同時に左右及び回頭推進装置を制動して次の変針点O
r+1 に向けて航行させるようにしたことを特徴とするも
のである。
【0007】また、本発明の船舶の航路保持制御装置
は、船舶の船首尾方向に推力を発生することができる前
後進装置と、船舶の前後進速度が比較的低速な時に左右
舷方向及び回頭方向に推力を発生することができる左右
及び回頭推進装置とを有する船舶を、予め計画した航路
に沿って航路保持するように制御する船舶の航路保持制
御装置において、該航路保持制御装置を、(a)船首方
位センサによる船首方位と、位置センサによる船位と、
船速センサによる船速と、保持航路データ保存部の航路
データとを基に目標変針点Or の手前の所定位置Rから
変針点Orの近傍で停船又は前記左右及び回頭推進装置
が有効に機能する程度に船速が減ずるように目標船速を
設定すると共に、目標位置と、目標船首とを設定する目
標船位・目標船速・目標船首方位設定部、(b)目標変
針点Or と現船位との偏差、保持船速と現船速との偏
差、航路保持を行うための方位と現方位との偏差を夫々
計算する船位・船速・船首方向偏差演算部、(c)該偏
差演算部が計算した船速と、船首方位と、船位との各偏
差を基にそれらの偏差を無くすような船の前後、左右及
び回頭方向の必要推力を計算する船首尾・左右舷・回頭
方向必要推力演算部、(d)該必要推力演算部が計算し
た前後、左右、回頭方向の推力をスラスタと、CPP
と、舵に夫々配分する推力配分部、(e)該推力配分部
により配分された推力を発生するようにスラスタ、CP
P、舵を駆動制御するスラスタ・CPP・舵駆動制御
部、から構成して成ることを特徴とするものである。
【0008】
【作用】上記のように、航路上の所定の変針点Or で変
針を行うに際し、変針点Or の手前で前後進装置を制動
して前記変針点Or の近傍で停船又は前記左右及び回頭
推進装置が有効に機能する程度の船速にし、その後、左
右及び回頭推進装置を駆動してその場回頭又は小旋回半
径で所定の方向に変針させ、変針後、前後進装置を駆動
すると同時に左右及び回頭推進装置を制動して次の変針
点Or+1 に向けて航行させることにより、海洋観測や海
洋測量等の航路保持で要求される大角度で、なおかつ、
小旋回半径の変針が可能になる。
【0009】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図1に示すように、船体1は、1軸CPP装置2
と、舵装置3と、バウスラスタ装置4と、スタンスラス
タ装置5とを備えている。そして、1軸CPP装置2
と、バウスラスタ装置4と、スタンスラスタ装置5は、
航路保持制御装置11によって制御される操船コンソー
ル6により操作され、舵装置3は、航路保持制御装置1
1によって制御される操舵スタンド7により操作される
ようになっている。
【0010】また、航路保持制御装置11には、船首方
位センサ8による船首方位と、位置センサ9による船位
と、船速センサ10による船速とが入力されるようにな
っている。この航路保持装置11は、図2に示すよう
に、(a)船首方位センサ8による船首方位と、位置セ
ンサ9による船位と、船速センサ10による船速と、保
持航路データ保存部12の航路データとを基に目標変針
点Or の手前の所定位置Rから変針点Orの近傍で停船
又は左右及び回頭推進装置が有効に機能する程度に船速
が減ずるように目標船速を設定すると共に、目標位置
と、目標船首とを設定する目標船位・目標船速・目標船
首方位設定部13、(b)目標変針点Or と現船位との
偏差、保持船速と現船速との偏差、航路保持を行うため
の方位と現方位との偏差を夫々計算する船位・船速・船
首方向偏差演算部14、(c)該偏差演算部14が計算
した船速と、船首方位と、船位との各偏差を基にそれら
の偏差を無くすような船の前後、左右及び回頭方向の必
要推力を計算する船首尾・左右舷・回頭方向必要推力演
算部15、(d)該必要推力演算部15が計算した前
後、左右、回頭方向の推力をスラスタ4,5と、CPP
2と、舵3に夫々配分する推力配分部16、(e)該推
力配分部16により配分された推力を発生するようにス
ラスタ4,5、CPP2、舵3を駆動制御するスラスタ
・CPP・舵駆動制御部17、から構成されている。
【0011】次に、制御フロー図を参照しながら本発明
の航路保持制御装置による船舶の航路保持制御方法につ
いて説明する。航路保持制御装置11を、図3及び図4
に示すように、開始(101)させた後、航路保持制御
装置11の保持航路データ保存部12に、予め計画した
航路データ(変針点座標、変針方法等)を入力する(1
02)。
【0012】そして、図5に示すように、海洋観測域D
に船舶(海洋観測船)1aが進入したら船舶1aを所定
の航路Aに沿って航行させながら船首方位センサ8によ
る船首方位と、位置センサ9による船位と、船速センサ
10による船速と(自船位置、船速、方位の入力(10
3))、保持航路データ保存部12の航路データとを基
に目標船位・目標船速・目標船首方位設定部13によっ
て自船1aが目標変針点O1の手前の所定距離R内に入
っているか否か判定させる(104)。
【0013】若し、範囲外であれば、前記設定部13で
目標船速が設定され(105)、範囲内であれば、スラ
スタが有効に機能する程度の船速に減速するよう目標船
速の設定が行われる(106)。更に、前記設定部13
において、目標位置と目標船首方位とが設定される(1
07)。その後、船位・船速・船首方位偏差演算部14
により目標変針点Or と現位置との偏差の計算(10
8)と、保持船速と現船速との偏差の計算(109)
と、航路保持を行うための方位と現方位との偏差の計算
(110)とが行われる。
【0014】そして、この船速、方位及び位置の偏差を
基にそれらの偏差をなくすような船の前後、左右、回頭
方向の必要推力計算が船首尾方向・左右弦方向・回頭方
向必要推力演算部15により計算される(111)。そ
の後、前後、左右、回頭方向の必要推力をスラスタ4,
5、CPP2、舵3にそれぞれ分配する計算が推力配分
部16により行われる(112)。
【0015】しかる後に、配分された推力を発生するよ
うにスラスタ・CPP・舵駆動制御部17によりスラス
タ4,5、CPP2、舵3が駆動制御される(11
3)。そして、図5及び図6に示すように、スラスタ
4,5が有効に機能する程度の船速に減速した時に船舶
1aが右方向に90°回頭する。そして、船首方位セン
サ8による船首方位を基に変針が終了したか否か判別し
(114)、若し、変針未終了の時は、図3に示すよう
に、上記の103に戻って再変針を行い、変針終了した
時は、次変針点O1が有るか否かを判別する(11
5)。そして、次変針点O2が有る場合は、目標変針点
r を次変針点O2に設定した後(116)、上記10
3に戻り、次変針点O2に向かって船舶1aを航行させ
る。
【0016】係る制御を繰り返し行い、次変針点Or+1
が無くなれば、海洋観測域Dにおける航路保持制御を終
了する(117)。上記のように、本発明は、航路上の
所定の変針点Or で変針を行うに際し、変針点Or の手
前で前後進装置を制動して前記変針点Or の近傍で停船
又は前記左右及び回頭推進装置が有効に機能する程度の
船速にし、その後、左右及び回頭推進装置を駆動してそ
の場回頭又は小旋回半径で所定の方向に変針させ、変針
後、前後進装置を駆動すると同時に左右及び回頭推進装
置を制動して次の変針点Or+1 に向けて航行させること
により、海洋観測や海洋測量等の航路保持で要求される
大角度で、なおかつ、小旋回半径の変針が可能である。
【0017】以上の説明では、船舶を90°変針させる
場合について説明したが、これに限らず他の角度で変針
させる際も同様に実施できる。また、スタンスラスタ装
置の替わりに低速でも左右の舷方向の推力を発生できる
大角度舵や旋回式のプロペラを用いても本発明の航路保
持制御方法を実現することができる。
【0018】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、海洋観
測や海洋測量等の航路保持で要求される大角度で、なお
かつ、小旋回半径の変針が可能になり、従来、実質的に
不可能であった海洋観測や海洋測量等の航路保持におけ
る船舶の操船を自動化し、操船作業の大幅な省力化、高
効率化を図ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る船舶の航路保持制御方法を実施す
るための制御系統図である。
【図2】本発明に係る船舶の航路保持制御装置の機能ブ
ロック図である。
【図3】制御フロー図の前半部分を示す図である。
【図4】制御フロー図の後半部分を示す図である。
【図5】本発明方法により航路保持を行う時の船舶の移
動状態を示す説明図である。
【図6】図5の要部拡大図である。
【図7】従来の制御方法で航路保持を行う時の船舶の移
動状態を示す説明図である。
【図8】海洋観測における保持航路の例を示す説明図で
ある。
【図9】海洋観測における保持航路を従来の航路保持装
置により航路保持させる場合の計画航路の例を示す説明
図である。
【符号の説明】
A 航路 Or 目標変針
点 R 目標変針点Or からの距離 1a 船舶 2 CPP装置 4 バウスラ
スタ 5 スタンスラスタ 8 船首方位
センサ 9 位置センサ 10 船速セン
サ 11 航路保持制御装置 12 保持航路データ保存部 13 目標船位・目標船速・目標船首方位設定部 14 船位・船速・船首方向偏差演算部 15 船首尾・左右舷・回頭方向必要推力演算部 16 推力配分部 17 スラスタ・CPP・舵駆動制御部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 船舶の船首尾方向に推力を発生すること
    ができる前後進装置と、船舶の前後進速度が比較的低速
    な時に左右舷方向及び回頭方向に推力を発生することが
    できる左右及び回頭推進装置とを有する船舶を、予め計
    画した航路に沿って航路保持するようにした船舶の航路
    保持制御方法において、航路上の所定の変針点Or で変
    針を行う際、該変針点Or の手前で前後進装置を制動し
    て前記変針点Or の近傍で停船又は前記左右及び回頭推
    進装置が有効に機能する程度の船速にし、その後、左右
    及び回頭推進装置を駆動してその場回頭又は小旋回半径
    で所定の方向に変針させ、変針後、前後進装置を駆動す
    ると同時に左右及び回頭推進装置を制動して次の変針点
    r+1 に向けて航行させるようにしたことを特徴とする
    航路保持制御方法。
  2. 【請求項2】 船舶の船首尾方向に推力を発生すること
    ができる前後進装置と、船舶の前後進速度が比較的低速
    な時に左右舷方向及び回頭方向に推力を発生することが
    できる左右及び回頭推進装置とを有する船舶を、予め計
    画した航路に沿って航路保持するように制御する船舶の
    航路保持制御装置において、該航路保持制御装置を、
    (a)船首方位センサによる船首方位と、位置センサに
    よる船位と、船速センサによる船速と、保持航路データ
    保存部の航路データとを基に目標変針点Or の手前の所
    定位置Rから変針点Orの近傍で停船又は前記左右及び
    回頭推進装置が有効に機能する程度に船速が減ずるよう
    に目標船速を設定すると共に、目標位置と、目標船首と
    を設定する目標船位・目標船速・目標船首方位設定部、
    (b)目標変針点Or と現船位との偏差、保持船速と現
    船速との偏差、航路保持を行うための方位と現方位との
    偏差を夫々計算する船位・船速・船首方向偏差演算部、
    (c)該偏差演算部が計算した船速と、船首方位と、船
    位との各偏差を基にそれらの偏差を無くすような船の前
    後、左右及び回頭方向の必要推力を計算する船首尾・左
    右舷・回頭方向必要推力演算部、(d)該必要推力演算
    部が計算した前後、左右、回頭方向の推力をスラスタ
    と、CPPと、舵に夫々配分する推力配分部、(e)該
    推力配分部により配分された推力を発生するようにスラ
    スタ、CPP、舵を駆動制御するスラスタ・CPP・舵
    駆動制御部、から構成して成ることを特徴とする船舶の
    航路保持制御装置。
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