特許 7538885 操船システム及び操船方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-14

(45)【発行日】2024-08-22

(54)【発明の名称】操船システム及び操船方法

(51)【国際特許分類】

   B63B 21/00 20060101AFI20240815BHJP

   B63B 21/16 20060101ALI20240815BHJP

   B63H 25/42 20060101ALI20240815BHJP

   B63H 25/02 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

B63B21/00 A

B63B21/16

B63H25/42 G

B63H25/02 Z

B63H25/42 N

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022566887

(86)(22)【出願日】2021-11-26

(86)【国際出願番号】 JP2021043400

(87)【国際公開番号】W WO2022118753

(87)【国際公開日】2022-06-09

【審査請求日】2022-12-28

(31)【優先権主張番号】P 2020201930

(32)【優先日】2020-12-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大江 啓司

(72)【発明者】

【氏名】風間 英輝

(72)【発明者】

【氏名】野田 嵩

(72)【発明者】

【氏名】檜野 武憲

(72)【発明者】

【氏名】原田 芳輝

(72)【発明者】

【氏名】絹川 悠介

【審査官】結城 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２５５０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１２９９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－９４８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５４４２０７１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２００２－２４４５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１２４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】土井正好，永本和寿，出縄憲一，森泰親，荒天時桟橋停泊のための可変ピッチプロペラ操船法の自動化に関する一考察，計測自動制御学会論文集，日本，計測自動制御学会，2013年03月，第49巻第3号，pp.336-344，DOI:10.9746/sicetr.49.336，ISSN 1883-8189(online),0453-4654(print)

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｂ ２１／００，

Ｂ６３Ｈ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項2】

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１に記載の操船システム。

【請求項3】

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１又は２に記載の操船システム。

【請求項4】

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１に記載の操船システム。

【請求項5】

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１～４のいずれか一項に記載の操船システム。

【請求項6】

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１～５のいずれか一項に記載の操船システム。

【請求項7】

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６に記載の操船システム。

【請求項8】

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１～７のいずれか一項に記載の操船システム。

【請求項9】

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。

【請求項10】

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９に記載の操船方法。

【請求項11】

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９又は１０に記載の操船方法。

【請求項12】

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９又は１０に記載の操船方法。

【請求項13】

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９～１２のいずれか一項に記載の操船方法。

【請求項14】

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９～１３のいずれか一項に記載の操船方法。

【請求項15】

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１４に記載の操船方法。

【請求項16】

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９～１５のいずれか一項に記載の操船方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－２５５０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明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。

【0010】

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。

【発明の効果】

【0012】

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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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】図２は、係船機の概略構成を示す図である。

【図3】図３は、操船システムの構成を示す図である。

【図4】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】図５は、操船機器制御部の処理を説明する図である。

【図6】図６は、着岸係船時の操船方法を説明する図である。

【図7】図７は、係船時の船体運動モデルを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

〔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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

〔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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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）などが表示され得る。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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

〔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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

(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。

【0057】

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。

【0058】

(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。

【0059】

【数1】

【0060】

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。

【0061】

【数2】

【0062】

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）

【0063】

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）

【0064】

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）

【0065】

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。

【0066】

〔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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【符号の説明】

【0091】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】