特許 7664060 操船装置、及び船舶

(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】2025-04-09

(45)【発行日】2025-04-17

(54)【発明の名称】操船装置、及び船舶

(51)【国際特許分類】

   B63H 25/04 20060101AFI20250410BHJP

【ＦＩ】

B63H25/04 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021040258

(22)【出願日】2021-03-12

(65)【公開番号】P2022139744

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2023-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】720001060

【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100167302

【弁理士】

【氏名又は名称】種村 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100135817

【弁理士】

【氏名又は名称】華山 浩伸

(74)【代理人】

【識別番号】100181869

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100167830

【弁理士】

【氏名又は名称】仲石 晴樹

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】原 直裕

(72)【発明者】

【氏名】福川 智哉

【審査官】結城 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平８－１９８１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２９０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４１２９０８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２０３３３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－１１１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－８８１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３０２７７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】百留忠洋，松本宙，中村昌彦，野田穣士朗，山内由章，黒岩良太，上田泰広，福川智哉，自律型洋上航走体（ASV）の運動，日本船舶海洋工学会講演会論文集，日本，日本船舶海洋工学会，2018年，第27号，pp.365-369，ISSN 2424-1628(online),1880-6538(print)

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６３Ｈ ２５／０４，

Ｇ０５Ｄ １／００，１０９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの推進装置を搭載した船舶を予定航路に沿って移動させる操船装置であって、
前記船舶の現在の船首方位である実船首方位と、前記船舶の目標船首方位との方位偏差を取得し、前記方位偏差に基づいて、前記船舶を推進させる推力を示す推力指令を生成する制御部を備え、
前記制御部は、前記方位偏差が所定値以上である場合、前記船舶の速力が前記船舶の現在の速力である実速力から低減するように、前記推力指令を生成する、操船装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記方位偏差に基づいて、前記船舶を旋回させる旋回力を示す旋回指令を更に生成し、
前記制御部は、前記実速力に基づいて前記旋回力を規制する、請求項１に記載の操船装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記船舶の速力が前記実速力から低減するように、前記船舶の推力に関わるパラメータの目標値を前記方位偏差に基づいて補正し、補正後の前記目標値に基づいて前記推力指令を生成する、請求項１又は請求項２に記載の操船装置。

【請求項4】

前記目標値は、目標速力であり、
前記制御部は、
前記実速力から、前記実船首方位の速度成分である前進速力を取得し、
補正後の前記目標速力と、前記前進速力とに基づいて、前記船舶を前記実船首方位へ推進させる第１推力を取得し、
前記第１推力に基づいて前記推力指令を生成する、請求項３に記載の操船装置。

【請求項5】

前記船舶には複数の前記推進装置が搭載されており、
前記制御部は、
前記実速力から、前記実船首方位に直交する横方向の速度成分である横方向速力を更に取得し、
前記横方向速力を零にする第２推力を取得し、
前記第１推力及び前記第２推力に基づいて前記推力指令を生成する、請求項４に記載の操船装置。

【請求項6】

前記船舶の現在の角速度である実角速度に基づいて、前記第１推力を発生させる方位及び前記第２推力を発生させる方位を補正して、前記推力指令を生成する、請求項５に記載の操船装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記方位偏差に基づいて前記第２推力を補正する、請求項５又は請求項６に記載の操船装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記方位偏差に基づいて、前記第２推力を零にする、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の操船装置。

【請求項9】

前記制御部は、
前記実船首方位を予定船首方位に置換し、
前記予定船首方位に基づいて、前記方位偏差、前記前進速力、及び前記横方向速力を取得し、
前記推力指令によって示される推力の方位を前記予定船首方位に置換する、請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の操船装置。

【請求項10】

少なくとも１つの推進装置と、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の操船装置と
を備え、
前記少なくとも１つの推進装置は、少なくとも前記推力指令に基づいて動作する、船舶。

【請求項11】

複数の推進装置と、
請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の操船装置と、
少なくとも前記推力指令に基づいて前記複数の推進装置を制御する推力配分装置と
を備える、船舶。

【請求項12】

表示器を更に備え、
前記操船装置の前記制御部は、前記方位偏差に基づいて、前記船舶を前記実船首方位へ推進させている推力と、前記船舶を旋回させる旋回力との比率を示す旋回比率を取得し、
前記表示器は、前記旋回比率を示す画面を表示する、請求項１０又は請求項１１に記載の船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操船装置、及び船舶に関する。

【背景技術】

【0002】

オートパイロットシステムが搭載された船舶が知られている（例えば、特許文献１参照）。オートパイロットシステムは、船舶を予定航路に追従させるためのシステムである。予定航路は、予め設定された航路である。

【0003】

特許文献１の船舶用自動操舵装置は、演算器を備える。船舶用自動操舵装置は、ジャイロコンパスからの方位角信号と針路設定器からの方位設定信号との偏差を演算器に供給し、その演算器の出力により操舵装置を駆動する。船舶用自動操舵装置は、舵を操作することにより、船舶を予定航路に追従させる。このように、特許文献１の船舶用自動操舵装置は、舵を操作して、船舶の横方向への移動を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭５８－４６９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、船舶用自動操舵装置は、船舶の前後方向の推力を制御しない。そのため、船舶の横方向への移動の制御と、前後方向への移動の制御とが独立して行われる。その結果、船舶の針路を変針させる際の旋回半径が大きくなる。したがって、例えば、針路が大きく変化する変針位置が予定航路に含まれている場合、その変針位置において船舶が予定航路からオーバーシュートする可能性がある。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、船舶の針路を変針させる際の旋回半径を小さくすることができる操船装置、及び船舶を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明において、操船装置は、少なくとも１つの推進装置を搭載した船舶を予定航路に沿って移動させる。当該操船装置は、制御部を備える。前記制御部は、前記船舶の現在の船首方位である実船首方位と、前記船舶の目標船首方位との方位偏差を取得し、前記方位偏差に基づいて、前記船舶を推進させる推力を示す推力指令を生成する。前記制御部は、前記方位偏差が所定値以上である場合、前記船舶の速力が前記船舶の現在の速力である実速力から低減するように、前記推力指令を生成する。

【0008】

本発明において、船舶は、上記の操船装置と、少なくとも１つの推進装置とを備える。前記少なくとも１つの推進装置は、少なくとも前記推力指令に基づいて動作する。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る操船装置及び船舶によれば、船舶の針路を変針させる際の旋回半径を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態１に係る船舶の構成を示す図である。

【図2】前後進プロペラ、舵、及びサイドスラスターの配置を示す図である。

【図3】（ａ）は、旋回比率と前進推力の大きさとの関係を示す図である。（ｂ）は、旋回比率と旋回力の大きさとの関係を示す図である。（ｃ）は、旋回比率に応じた船舶の動作を示す図である。

【図4】本発明の実施形態１に係る船舶の構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の実施形態１に係る船舶の構成の一部を示すブロック図である。

【図6】本発明の実施形態１に係る経路追従制御装置の構成を示すブロック図である。

【図7】方位・速力制御部の構成を示すブロック図である。

【図8】（ａ）は、旋回比率と目標速力の増幅率との関係を規定するグラフを示す図である。（ｂ）は、旋回比率と旋回力の大きさとの関係を規定するグラフを示す図である。（ｃ）は、旋回比率に応じた船舶の動作を示す図である。

【図9】報知画面の一例を示す図である。

【図10】本発明の実施形態１に係る船舶の動作の一例を示す図である。

【図11】旋回比率に応じた船舶の動作の他例を示す図である。

【図12】本発明の実施形態２に係る経路追従制御装置の方位・速力制御部の構成を示すブロック図である。

【図13】旋回比率と横推力の増幅率との関係を規定するグラフを示す図である。

【図14】本発明の実施形態２に係る船舶の動作の一例を示す図である。

【図15】本発明の実施形態３に係る船舶の構成の一部を示すブロック図である。

【図16】実船首方位とオフセット船首方位との関係を示す図である。

【図17】本発明の実施形態３に係る船舶の動作の一例を示す図である。

【図18】本発明の実施形態３に係る経路追従制御装置の方位・速力制御部の構成を示すブロック図である。

【図19】本発明の実施形態４に係る船舶の構成の一部を示すブロック図である。

【図20】本発明の実施形態５に係る船舶の構成の一部を示すブロック図である。

【図21】本発明の実施形態５に係る経路追従制御装置に含まれる方位制御部の構成を示すブロック図である。

【図22】（ａ）は、電子スロットルレバーの操作量が０％の際の旋回比率と前進推力の大きさとの関係を規定するグラフを示す図である。（ｂ）は、電子スロットルレバーの操作量が０％の際の旋回比率と旋回力の大きさとの関係を規定するグラフを示す図である。（ｃ）は、電子スロットルレバーの操作量を模式的に示す図である。

【図23】（ａ）は、電子スロットルレバーの操作量が５０％の際の旋回比率と前進推力の大きさとの関係を規定するグラフを示す図である。（ｂ）は、電子スロットルレバーの操作量が５０％の際の旋回比率と旋回力の大きさとの関係を規定するグラフを示す図である。（ｃ）は、電子スロットルレバーの操作量を模式的に示す図である。

【図24】（ａ）は、電子スロットルレバーの操作量が１００％の際の旋回比率と前進推力の大きさとの関係を規定するグラフを示す図である。（ｂ）は、電子スロットルレバーの操作量が１００％の際の旋回比率と旋回力の大きさとの関係を規定するグラフを示す図である。（ｃ）は、電子スロットルレバーの操作量を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の操船装置及び船舶に係る実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合がある。

【0012】

［実施形態１］
以下、図１～図１１を参照して本発明の実施形態１を説明する。まず、図１を参照して本実施形態の船舶１を説明する。図１は、本実施形態の船舶１の構成を示す図である。

【0013】

船舶１は、複数の推進装置（第１推進装置２１ａ、第２推進装置２１ｂ、及び第３推進装置２１ｃ）を備える。具体的には、船舶１は、１機のサイドスラスター７を備えた２軸推進方式のシャフト船である。したがって、船舶１は、船首側への移動と、船尾側への移動とに加えて、斜航、及び、その場旋回が可能である。なお、船首側への移動、及び船尾側への移動は、旋回を含む。斜航は、船首方位を維持したまま任意の方位へ船舶１が移動することを示す。

【0014】

図１に示すように、船舶１は、船体１ａと、電子スロットルレバー８と、電子ステアリング９と、ジョイスティックレバー１０と、経路設定装置１１と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置１２と、電子コンパス１３と、第１推進装置２１ａと、第２推進装置２１ｂと、第３推進装置２１ｃと、制御装置２２とを備える。電子スロットルレバー８、電子ステアリング９、ジョイスティックレバー１０、経路設定装置１１、ＧＰＳ装置１２、電子コンパス１３、第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃ、及び制御装置２２は、船体１ａに搭載される。

【0015】

経路設定装置１１は、操船者によって操作されて、船舶１の予定航路を設定する。本実施形態において、経路設定装置１１は、タッチディスプレイ１１ａを有する。経路設定装置１１は、タッチディスプレイ１１ａに海図を表示する。操船者は、海図を表示中のタッチディスプレイ１１ａに対してタッチ操作を行うことにより、予定航路の経由点を入力することができる。経路設定装置１１は、操船者がタッチディスプレイ１１ａにタッチした位置に基づいて、経路情報を生成する。経路情報は、船舶１の予定航路として、複数の経由点の配列を示す。経路設定装置１１は経路情報を制御装置２２に出力する。

【0016】

電子スロットルレバー８、電子ステアリング９、及びジョイスティックレバー１０は、操船者が船舶１を操船するための操作部材である。操船者は、電子スロットルレバー８、電子ステアリング９、及びジョイスティックレバー１０を操作して、船舶１を操船することができる。

【0017】

制御装置２２は、オートモードと、マニュアルモードとを有する。制御装置２２は、オートモードが有効状態であるとき、船舶１が予定航路に追従するように第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃを制御する。制御装置２２は、マニュアルモードが有効状態であるとき、操船者による電子スロットルレバー８、電子ステアリング９、及びジョイスティックレバー１０の操作に応じて第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃを制御する。

【0018】

なお、本実施形態では、経路設定装置１１が、オートモードを開始させる指示の入力と、オートモードを停止させる指示の入力とを受け付ける。したがって、操船者は、経路設定装置１１のタッチディスプレイ１１ａに対してタッチ操作をすることにより、オートモードの開始と停止とを指示することができる。オートモードを開始させる指示が入力されると、オートモードが有効状態となる。オートモードを停止させる指示が入力されると、オートモードは有効状態ではなくなる。オートモードが有効状態ではないとき、マニュアルモードが有効状態となる。

【0019】

続いて、図１及び図２を参照して本実施形態の船舶１を更に説明する。図２は、前後進プロペラ４ａ、４ｂ、舵５ａ、５ｂ、及びサイドスラスター７の配置を示す図である。まず、図１及び図２を参照して第１推進装置２１ａ及び第２推進装置２１ｂを説明する。

【0020】

図１及び図２に示すように、第１推進装置２１ａは、エンジン２ａと、切換クラッチ３ａと、前後進プロペラ４ａと、舵５ａと、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６ａとを備える。同様に、第２推進装置２１ｂは、エンジン２ｂと、切換クラッチ３ｂと、前後進プロペラ４ｂと、舵５ｂと、ＥＣＵ６ｂとを備える。

【0021】

第１推進装置２１ａ及び第２推進装置２１ｂは、船舶１を推進させる推力を発生させる。具体的には、第１推進装置２１ａは、前後進プロペラ４ａを回転させることにより、推力を発生させる。前後進プロペラ４ａは、船体１ａの右舷に配置される。第２推進装置２１ｂは、前後進プロペラ４ｂを回転させることにより、推力を発生させる。前後進プロペラ４ｂは、船体１ａの左舷に配置される。以下、第１推進装置２１ａの構成を説明する。

【0022】

エンジン２ａは、前後進プロペラ４ａを回転させるための動力を発生する。切換クラッチ３ａの入力側には、エンジン２ａの出力軸が接続される。切換クラッチ３ａの出力側には、前後進プロペラ４ａのプロペラシャフトが接続される。切換クラッチ３ａの入力側に、エンジン２ａの出力軸から動力が伝達されると、切換クラッチ３ａは、エンジン２ａからの動力を前後進プロペラ４ａのプロペラシャフトに伝達する。この結果、前後進プロペラ４ａが回転する。

【0023】

切換クラッチ３ａは、制御装置２２によって制御されて、前後進プロペラ４ａのプロペラシャフトに伝達する動力を正回転方向と逆回転方向との間で切り換える。したがって、前後進プロペラ４ａによって発生する推力の前後方向の向きは、制御装置２２によって制御される。なお、前後方向は、船尾から船首へ向かう方向と、船首から船尾へ向かう方向とを含む。

【0024】

前後進プロペラ４ａのプロペラシャフトは、船体１ａの船底を貫通する。前後進プロペラ４ａの複数枚のブレードは船外に配置される。複数枚のブレードは、プロペラシャフトを回転軸として回転する。前後進プロペラ４ａが回転して、複数枚のブレードが周囲の水をかくことにより、推力が発生する。

【0025】

ＥＣＵ６ａには、エンジン２ａを制御するための種々のコンピュータプログラムや、種々のデータが格納される。例えば、ＥＣＵ６ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有する。ＥＣＵ６ａは、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を有してもよい。

【0026】

ＥＣＵ６ａは、制御装置２２からの指令に基づいて、エンジン２ａの回転速度を制御する。したがって、前後進プロペラ４ａによって発生する推力の大きさは、制御装置２２によって制御される。

【0027】

舵５ａは、前後進プロペラ４ａの後方に配置される。舵５ａは、船体１ａに設けられている回転軸を中心として左右方向に所定の角度範囲で回転可能である。舵５ａは、前後進プロペラ４ａの回転により発生した水流の方向を制御する。

【0028】

舵５ａの舵角は、制御装置２２によって制御される。したがって、前後進プロペラ４ａによって発生する推力の左右方向の向きは、制御装置２２によって制御される。例えば、船舶１は、舵５ａを回転させるための油圧回路を備える。この場合、制御装置２２は、油圧回路を介して、舵５ａの舵角を制御する。

【0029】

以上、第１推進装置２１ａの構成を説明した。第２推進装置２１ｂの構成は、第１推進装置２１ａと略同様であるため、その説明は割愛する。

【0030】

続いて、図１及び図２を参照して第３推進装置２１ｃを説明する。図１及び図２に示すように、第３推進装置２１ｃは、サイドスラスター７と、コントローラ７ｃとを備える。

【0031】

第３推進装置２１ｃは、横方向（左右方向）の推力を発生させる。具体的には、サイドスラスター７が、横方向の推力を発生させる。サイドスラスター７は、船体１ａの船首側であって左右方向中央に設けられる。サイドスラスター７は、プロペラ７ａと、モータ７ｂとを有する。

【0032】

コントローラ７ｃは、モータ７ｂの回転速度及び回転方向を制御する。モータ７ｂが回転することにより、プロペラ７ａが回転して、横方向の推力が発生する。

【0033】

コントローラ７ｃは、制御装置２２からの指令に基づいて、モータ７ｂを制御する。したがって、プロペラ７ａによって発生する推力の大きさ及び方位（推力方向）は、制御装置２２によって制御される。

【0034】

続いて、図１を参照して電子スロットルレバー８、電子ステアリング９、ジョイスティックレバー１０、ＧＰＳ装置１２、電子コンパス１３、及び制御装置２２を説明する。

【0035】

電子スロットルレバー８は、右スロットルレバー及び左スロットルレバーを有する。電子スロットルレバー８は、操船者により右スロットルレバーが操作されると、前後進プロペラ４ａの回転速度及び回転方向を指示する信号を生成する。電子スロットルレバー８は、操船者により左スロットルレバーが操作されると、前後進プロペラ４ｂの回転速度及び回転方向を指示する信号を生成する。

【0036】

具体的には、操船者が右スロットルレバーを操作すると、電子スロットルレバー８は、操船者による右スロットルレバーの操作方向及び操作量を示す信号（又は、操作位置を示す信号）を制御装置２２に出力する。マニュアルモードが有効状態であるとき、制御装置２２は、電子スロットルレバー８から出力された信号に基づいて、エンジン２ａの回転速度、及び切換クラッチ３ａの切換状態を制御する。同様に、操船者が左スロットルレバーを操作すると、電子スロットルレバー８は、操船者による左スロットルレバーの操作方向及び操作量を示す信号（又は、操作位置を示す信号）を制御装置２２に出力する。マニュアルモードが有効状態であるとき、制御装置２２は、電子スロットルレバー８から出力された信号に基づいて、エンジン２ｂの回転速度、及び切換クラッチ３ｂの切換状態を制御する。

【0037】

電子ステアリング９は、舵５ａ、５ｂの回転角度（舵角）を指示する信号を生成する。具体的には、操船者が電子ステアリング９を操作すると、電子ステアリング９は、操船者による電子ステアリング９の操作方向及び操作量を示す信号（又は、操作位置を示す信号）を制御装置２２に出力する。マニュアルモードが有効状態であるとき、制御装置２２は、電子ステアリング９から出力された信号に基づいて、舵５ａ、５ｂの舵角を制御する。

【0038】

ジョイスティックレバー１０は、船舶１の船首方位を維持した状態で船舶１を任意の方向に移動させる信号を生成する。具体的には、ジョイスティックレバー１０のレバーは任意の向きに傾斜可能である。操船者がジョイスティックレバー１０のレバーを傾斜させると、ジョイスティックレバー１０のレバーが傾斜した方向に船舶１が移動する。

【0039】

詳しくは、ジョイスティックレバー１０は、レバーの傾斜方向（操船者による操作方向）及び傾斜量（操船者による操作量）を示す信号を制御装置２２に出力する。マニュアルモードが有効状態であるとき、制御装置２２は、ジョイスティックレバー１０から出力された信号に基づいて、第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃを制御する。具体的には、制御装置２２は、レバーの傾斜量に応じた推力でレバーの傾斜方向に船舶１が移動するように、エンジン２ａ、２ｂの回転速度、切換クラッチ３ａ、３ｂの切換状態、舵５ａ、５ｂの舵角、ならびに、モータ７ｂの回転速度及び回転方向を制御する。

【0040】

また、ジョイスティックレバー１０は、船舶１をその場旋回させる信号を生成する。具体的には、ジョイスティックレバー１０のレバーは、レバー軸を中心に回転自在である。操船者がジョイスティックレバー１０のレバーを回転させると、ジョイスティックレバー１０のレバーが回転した方向に船舶１がその場旋回する。

【0041】

詳しくは、ジョイスティックレバー１０は、レバーの回転方向（操船者による操作方向）及び回転量（操船者による操作量）を示す信号を制御装置２２に出力する。マニュアルモードが有効状態であるとき、制御装置２２は、ジョイスティックレバー１０から出力された信号に基づいて、第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃを制御する。具体的には、制御装置２２は、レバーの回転量に応じた推力でレバーの回転方向に船舶１がその場旋回するように、エンジン２ａ、２ｂの回転速度、切換クラッチ３ａ、３ｂの切換状態、舵５ａ、５ｂの舵角、ならびに、モータ７ｂの回転速度及び回転方向を制御する。

【0042】

ＧＰＳ装置１２は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信することで船舶１の位置座標を計測（算出）し、船舶１の現在位置を緯度及び経度で示す信号を制御装置２２に出力する。つまり、ＧＰＳ装置１２は、船舶１の位置座標の絶対値を算出する。

【0043】

電子コンパス１３は、方位センサの一例である。電子コンパス１３は、地磁気から船舶１の船首方位を計測（算出）する。つまり、電子コンパス１３は、船舶１の船首の絶対方位を算出する。電子コンパス１３は、船首方位を示す信号を制御装置２２に出力する。

【0044】

制御装置２２は、オートモードが有効状態であるとき、ＧＰＳ装置１２から取得する位置情報と、電子コンパス１３から取得する方位情報とに基づいて、船舶１が予定航路を追従するように第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃを制御する。具体的には、制御装置２２は、前進推力の大きさ、旋回力の大きさ、及び旋回方向を制御する。ここで、前進推力は、船舶１を船首方位に推進させる力を示す。旋回力は、船舶１を旋回させる力のモーメントを示す。

【0045】

なお、ＧＰＳ装置１２から取得する位置情報は、船舶１の現在位置を示す。具体的には、位置情報は、船舶１の現在位置を緯度及び経度で示す。電子コンパス１３から取得する方位情報は、船舶１の現在の船首方位を示す。以下、船舶１の現在の船首方位を、「実船首方位」と記載する場合がある。

【0046】

制御装置２２は、オートモードが有効状態であるとき、経路情報（複数の経由点の配列を示す情報）と位置情報とから目標船首方位を取得し、目標船首方位と実船首方位との方位偏差に基づいて前進推力及び旋回力を制御する。更に、制御装置２２は、方位偏差が所定値以上である場合、船舶１の速力が現在の速力から低下するように、前進推力を制御する。したがって、予定航路の変針位置において、方位偏差が所定値以上になると、船舶１の速力が減速する。

【0047】

本実施形態によれば、船舶１の針路を変針させる際、方位偏差が所定値以上である場合に、船舶１の速力が現在の速力から低下するように、制御装置２２が前進推力を制御するため、船舶１の針路を変針させる際の旋回半径を小さくすることができる。

【0048】

なお、変針は、予定航路の変針位置における変針に限定されず、予定航路から外れた位置を航行している船舶１を予定航路に戻す際の変針も含む。例えば風や潮流のような自然現象によって船舶１の位置が予定航路から外れることがある。このような場合、制御装置２２は、船舶１の針路を変針させて、船舶１を予定航路に戻す。本実施形態によれば、船舶１を予定航路に戻すために船舶１の針路を変針させる際にも、旋回半径を小さくすることができる。

【0049】

続いて、図３（ａ）～図３（ｃ）を参照して制御装置２２を更に説明する。本実施形態において、制御装置２２は、目標船首方位と実船首方位との方位偏差を旋回比率に変換し、旋回比率に基づいて前進推力の大きさ及び旋回力の大きさを制御する。旋回比率は、前進推力の大きさと旋回力の大きさとの割合を示す。

【0050】

図３（ａ）は、旋回比率と前進推力の大きさとの関係を示す図である。図３（ｂ）は、旋回比率と旋回力の大きさとの関係を示す図である。図３（ｃ）は、旋回比率に応じた船舶１の動作を示す図である。図３（ａ）～図３（ｃ）において、横軸は旋回比率を示す。図３（ａ）において、縦軸は前進推力の大きさを示す。図３（ｂ）において、縦軸は旋回力の大きさを示す。

【0051】

図３（ａ）に示すように、制御装置２２は、旋回比率が閾値ｔｈ以上の範囲において、旋回比率が大きくなるほど前進推力が小さくなるように、前進推力を制御する。また、図３（ｂ）に示すように、制御装置２２は、旋回比率が大きくなるほど旋回力が大きくなるように、旋回力を制御する。その結果、図３（ｃ）に示すように、旋回比率が大きくなるほど、旋回半径が小さくなる。また、旋回比率が小さくなるほど、旋回半径が大きくなる。目標船首方位と実船首方位との方位偏差が零のときには、旋回比率は０％となる。その結果、旋回力が零となるため、船舶１は前進推力のみによって動作する。したがって、船舶１は船首方位に移動する。

【0052】

制御装置２２は、目標船首方位と実船首方位との方位偏差が所定値以上である場合、方位偏差が大きいほど、旋回比率が大きくなるように、方位偏差を旋回比率に変換する。したがって、方位偏差が所定値以上である場合、方位偏差が大きいほど、前進推力が小さくなり、旋回力が大きくなって、旋回半径が小さくなる。その結果、船舶１の針路を変針させる際に、船舶１がオーバーシュートし難くなる。また、本実施形態によれば、制御装置２２は、旋回比率を用いて前進推力の大きさと旋回力の大きさとを制御するため、前進推力の大きさと旋回力の大きさとを制御するための演算が容易になる。

【0053】

なお、本実施形態において、船舶１は、その場旋回が可能である。したがって、旋回比率を１００％にして、船舶１をその場旋回させることができる。すなわち、旋回比率が１００％になると、前進推力の大きさが零となり、船舶１の速力が零となる。その結果、船舶１は旋回力のみによって動作して、その場で旋回する。本実施形態によれば、船舶１の針路を変針させる際に、前進する動作状態からその場旋回する動作状態までの間で船舶１の動作を制御することができるため、船舶１の機動性をより高めることができる。

【0054】

続いて、図４～図７を参照して制御装置２２の構成を更に説明する。図４は、本実施形態の船舶１の構成を示すブロック図である。図４に示すように、制御装置２２は、経路追従制御装置３１と、操船制御装置３２と、推力配分装置３３とを有する。本実施形態において、経路追従制御装置３１は、操船装置の一例である。

【0055】

操船制御装置３２は、マニュアルモードが有効状態であるとき、電子スロットルレバー８の右スロットルレバーが操船者により操作されると、電子スロットルレバー８から出力された信号に基づいて、エンジン２ａの回転速度、及び切換クラッチ３ａの切換状態を指令する信号を推力配分装置３３に出力する。推力配分装置３３は、操船制御装置３２から出力された信号に基づいて、エンジン２ａ及び切換クラッチ３ａを制御する信号を、ＥＣＵ６ａ及び切換クラッチ３ａに出力する。

【0056】

操船制御装置３２は、マニュアルモードが有効状態であるとき、電子スロットルレバー８の左スロットルレバーが操船者により操作されると、電子スロットルレバー８から出力された信号に基づいて、エンジン２ｂの回転速度、及び切換クラッチ３ｂの切換状態を指令する信号を推力配分装置３３に出力する。推力配分装置３３は、操船制御装置３２から出力された信号に基づいて、エンジン２ｂ及び切換クラッチ３ｂを制御する信号を、ＥＣＵ６ｂ及び切換クラッチ３ｂに出力する。

【0057】

操船制御装置３２は、マニュアルモードが有効状態であるとき、電子ステアリング９から出力された信号に基づいて、舵５ａ、５ｂの舵角を指令する信号を推力配分装置３３に出力する。推力配分装置３３は、操船制御装置３２から出力された信号に基づいて、舵５ａ、５ｂを駆動するアクチュエータ（例えば、油圧回路）を制御する信号を、舵５ａ、５ｂを駆動するアクチュエータに出力する。

【0058】

マニュアルモードが有効状態であるとき、ジョイスティックレバー１０からレバーの傾斜方向（操作方向）及び傾斜量（操作量）を示す信号が操船制御装置３２に入力されると、操船制御装置３２は、レバーの傾斜量に応じた推力でレバーの傾斜方向に船舶１を移動させるための推力及び旋回力を指令する信号を推力配分装置３３に出力する。より具体的には、操船制御装置３２は、前後方向の推力の大きさ及び向きを示す信号と、左右方向の推力の大きさ及び向きを示す信号と、旋回力の大きさ及び旋回方向（回転方向）を示す信号とを出力する。推力配分装置３３は、操船制御装置３２から出力された信号に基づいて、エンジン２ａ、２ｂの回転速度、切換クラッチ３ａ、３ｂの切換状態、舵５ａ、５ｂの舵角、ならびに、モータ７ｂの回転速度及び回転方向を制御する信号を、ＥＣＵ６ａ、６ｂ、切換クラッチ３ａ、３ｂ、舵５ａ、５ｂを駆動するアクチュエータ、及びコントローラ７ｃに出力する。

【0059】

マニュアルモードが有効状態であるとき、ジョイスティックレバー１０からレバーの回転方向（操作方向）及び回転量（操作量）を示す信号が操船制御装置３２に入力されると、操船制御装置３２は、レバーの回転量に応じた推力でレバーの回転方向に船舶１をその場旋回させるための旋回力を指令する信号を推力配分装置３３に出力する。より具体的には、操船制御装置３２は、旋回力の大きさ及び旋回方向（回転方向）を示す信号を出力する。推力配分装置３３は、操船制御装置３２から出力された信号に基づいて、エンジン２ａ、２ｂの回転速度、切換クラッチ３ａ、３ｂの切換状態、舵５ａ、５ｂの舵角、ならびに、モータ７ｂの回転速度及び回転方向を制御する信号を、ＥＣＵ６ａ、６ｂ、切換クラッチ３ａ、３ｂ、舵５ａ、５ｂを駆動するアクチュエータ、及びコントローラ７ｃに出力する。

【0060】

オートモードが有効状態であるとき、経路追従制御装置３１は、経路設定装置１１から取得する経路情報、ＧＰＳ装置１２から取得する位置情報、及び電子コンパス１３から取得する方位情報に基づいて、船舶１を予定航路に追従させるための推力指令及び旋回指令を操船制御装置３２に出力する。本実施形態において、推力指令は、前進推力を示す。また、旋回指令は、船舶１を旋回させる力のモーメント（旋回力及び旋回方向）を示す。

【0061】

オートモードが有効状態であるとき、操船制御装置３２は、経路追従制御装置３１から出力された推力指令及び旋回指令に基づいて、前後方向の推力の大きさ及び向きを示す信号と、左右方向の推力の大きさ及び向きを示す信号と、旋回力の大きさ及び旋回方向（回転方向）を示す信号（船舶１を旋回させる力のモーメントを示す信号）とを、推力配分装置３３に出力する。

【0062】

推力配分装置３３は、第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃから発生する推力の合力が、推力指令で指令された前進推力、及び旋回指令で指令されたモーメントと一致するように、第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃを制御する。具体的には、推力配分装置３３は、操船制御装置３２から出力された信号に基づいて、エンジン２ａ、２ｂの回転速度、切換クラッチ３ａ、３ｂの切換状態、舵５ａ、５ｂの舵角、ならびに、モータ７ｂの回転速度及び回転方向を制御する信号を、ＥＣＵ６ａ、６ｂ、切換クラッチ３ａ、３ｂ、舵５ａ、５ｂを駆動するアクチュエータ、及びコントローラ７ｃに出力する。

【0063】

続いて、図５を参照して経路設定装置１１及び経路追従制御装置３１を更に説明する。図５は、本実施形態の船舶１の構成の一部を示すブロック図である。まず、経路設定装置１１を説明する。

【0064】

図５に示すように、本実施形態において、経路設定装置１１は、経路追従制御装置３１に経路情報及び目標速力情報を出力する。目標速力情報は、船舶１の目標速力を示す。

【0065】

詳しくは、本実施形態では、経路設定装置１１が、目標速力の指示の入力を受け付ける。したがって、操船者は、経路設定装置１１のタッチディスプレイ１１ａに対してタッチ操作をすることにより、目標速力を指示することができる。なお、目標速力は一定値であってもよいし、目標速力として、経由点ごとに任意の値が設定されてもよい。

【0066】

続いて、経路追従制御装置３１について説明する。図５に示すように、経路追従制御装置３１は、ナビゲーション制御部４１と、経路追従制御部４２とを含む。本実施形態において、経路追従制御部４２は、制御部の一例である。

【0067】

ナビゲーション制御部４１は、位置情報及び経路情報に基づいて、船舶１を経由点へ向けて移動させるための制御指示を経路追従制御部４２に出力する。具体的には、既に説明したように、経路情報は、複数の経由点の配列を示す。ナビゲーション制御部４１は、位置情報から船舶１の現在位置を取得し、複数の経由点の配列に対して船舶１の現在位置を追加し、船舶１が現在位置から向かう先の経由点を目標経由点として設定する。この結果、船舶１の現在位置から目標経由点までの直線状の経路線である目標経路線が設定される。

【0068】

ナビゲーション制御部４１は、制御指示として、目標経由点の位置を示す情報を経路追従制御部４２に出力する。また、ナビゲーション制御部４１は、制御指示として、位置情報、方位情報、及び目標速力情報を経路追従制御部４２に出力する。

【0069】

なお、ナビゲーション制御部４１は、位置情報に基づいて、船舶１が目標経由点に到達したか否かを判定する。例えば、ナビゲーション制御部４１は、船舶１の現在位置と目標経由点との距離が一定範囲内の距離になったとき、船舶１が目標経由点に到達したと判定してもよい。ナビゲーション制御部４１は、船舶１が目標経由点に到達したと判定したことに応じて、船舶１が予定航路において次に向かう経由点を目標経由点に更新する。

【0070】

経路追従制御部４２は、ナビゲーション制御部４１から入力される情報に基づいて、船舶１を予定航路に追従させるための推力指令及び旋回指令を操船制御装置３２に出力する。

【0071】

続いて、図６を参照して経路追従制御部４２を説明する。図６は、本実施形態の経路追従制御装置３１の構成を示すブロック図である。図６に示すように、経路追従制御部４２は、航路制御部５１と、方位・速力制御部５２とを含む。

【0072】

航路制御部５１は、位置情報から船舶１の現在位置を取得し、目標経由点の位置と船舶１の現在位置とに基づいて、船舶１の目標船首方位を設定する。目標船首方位は、船舶１の現在位置から目標経由点へ向かう方向を示す。航路制御部５１は、目標船首方位を示す目標方位情報を方位・速力制御部５２に出力する。

【0073】

本実施形態では、ナビゲーション制御部４１は、経路情報に基づいて、目標経由点の１つ手前の経由点の位置を示す情報を航路制御部５１に更に出力する。航路制御部５１は、目標経由点の１つ手前の経由点から目標経由点へ向かう直線状の経路線である予定経路線を取得する。そして、予定経路線と船舶１の現在位置との間の距離を示す航路偏差に応じて、目標船首方位を補正する。

【0074】

なお、航路制御部５１は、船舶１の重心を中心とする円と予定経路線とが交わる交点位置を取得し、目標船首方位として、船舶１の現在位置から交点位置へ向かう方向を設定してもよい。ここで、船舶１の重心を中心とする円の半径は、予め規定されている。

【0075】

方位・速力制御部５２は、目標速力情報、方位情報、位置情報、及び目標方位情報に基づいて、船舶１を予定航路に追従させるための推力指令及び旋回指令を生成する。具体的には、方位・速力制御部５２は、方位情報から実船首方位を取得し、目標方位情報から目標船首方位を取得し、実船首方位と目標船首方位との方位偏差を取得する。そして、方位偏差に基づいて、推力指令及び旋回指令を生成する。

【0076】

より詳しくは、方位・速力制御部５２は、位置情報から、船舶１の現在の速力である実速力を取得する。そして、方位偏差が所定値以上である場合、船舶１の速力が実速力から低減するように、方位偏差に基づいて目標速力を補正し、補正後の目標速力に基づいて推力指令を生成する。目標速力は、船舶１の推力に関わるパラメータの目標値の一例である。

【0077】

続いて、図７を参照して方位・速力制御部５２の構成を説明する。図７は、方位・速力制御部５２の構成を示すブロック図である。図７に示すように、方位・速力制御部５２は、方位偏差取得部６１と、実速力演算部６２と、旋回力変換部６３と、目標速力補正部６４と、座標変換部６５と、旋回力制限部６６と、前進速力制御部６７とを含む。

【0078】

方位偏差取得部６１は、目標船首方位と実船首方位との方位偏差を取得し、方位偏差に基づいて旋回比率を設定する。例えば、方位偏差取得部６１は、方位偏差に対してＰＤ制御補償を実行することにより、旋回比率を設定する。

【0079】

旋回力変換部６３は、図３（ａ）～図３（ｃ）を参照して説明したように、旋回比率から旋回力を設定する。詳しくは、制御装置２２は、旋回比率変換テーブル（ルックアップテーブル）を記憶している。旋回比率変換テーブルは、旋回比率が大きくなるほど旋回力が大きくなるように、旋回比率と旋回力との関係を規定している。旋回力変換部６３は、旋回比率変換テーブルを参照して旋回比率から旋回力を取得する。

【0080】

目標速力補正部６４は、旋回比率に基づいて目標速力を補正する。具体的には、目標速力補正部６４は、旋回比率が閾値ｔｈ以上である場合、目標速力を低減させる。詳しくは、制御装置２２は、目標速力変換テーブル（ルックアップテーブル）を記憶している。目標速力変換テーブルは、旋回比率が閾値ｔｈ以上の範囲において、旋回比率が大きいほど目標速力の増幅率（ゲイン）が小さくなるように、目標速力の増幅率（ゲイン）と旋回比率との関係を規定している。ここで、目標速力の増幅率は、０以上１以下を示す。目標速力の増幅率は、目標速力の低減率の一例である。目標速力補正部６４は、目標速力変換テーブルを参照して、旋回比率から目標速力の増幅率を取得する。そして、目標速力の増幅率に基づいて、目標速力を低減させる。具体的には、目標速力補正部６４は、目標速力と増幅率とを積算して、目標速力を低減させる。

【0081】

実速力演算部６２は、位置情報から船舶１の実速力を取得する。詳しくは、実速力演算部６２は、位置情報から、経時的に変化する船舶１の現在位置を逐次取得する。そして、微分により、船舶１の実速力ベクトルを取得する。

【0082】

座標変換部６５は、実速力ベクトルから、実船首方位の速度成分である前進速力を取得する。

【0083】

前進速力制御部６７は、前進速力と補正後の目標速力とに基づいて、推力指令を出力する。本実施形態において、推力指令は、前進推力（船舶１を実船首方位へ推進させる推力）を示す。具体的には、前進速力制御部６７は、補正後の目標速力と前進速力との速度偏差を取得し、速度偏差に対してＰＤ制御補償を実行することにより、前進推力を設定する。

【0084】

旋回力制限部６６は、実速力に基づいて旋回力を規制する。具体的には、旋回力制限部６６は、実速力に応じて旋回力の上限値を設定する。旋回力制限部６６は、旋回力変換部６３によって設定された旋回力が上限値を超えていない場合、旋回力変換部６３によって設定された旋回力を示す旋回指令を出力する。一方、旋回力変換部６３によって設定された旋回力が上限値以上である場合、上限値を示す旋回指令を出力する。

【0085】

本実施形態によれば、実速力に基づいて旋回力を規制することができるため、変針時に船舶１が旋回力によって外側にローリングすることを防止できる。

【0086】

以上、図４～図７を参照して制御装置２２の構成を説明した。なお、図４を参照して説明した経路追従制御装置３１、操船制御装置３２及び推力配分装置３３、ならびに、図５～図７を参照して説明した経路追従制御装置３１を構成する各部位は、別々の処理回路で構成してもよく、１つの処理回路でまとめて構成してもよい。また、経路追従制御装置３１、操船制御装置３２及び推力配分装置３３の各機能、ならびに、経路追従制御装置３１を構成する各部位の機能を実行する処理回路は、ＣＰＵのようなプロセッサを有してもよいし、専用のハードウェアを有してもよい。

【0087】

処理回路がプロセッサを有する場合、処理回路はメモリを更に有する。メモリには、プロセッサが実行する種々のコンピュータプログラムや、種々のデータが格納される。メモリは、例えば、半導体メモリである。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ、及びＲＯＭを含む。あるいは、半導体メモリは、ＲＡＭ及びＲＯＭに替えて、又はＲＡＭ及びＲＯＭに加えて、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）の少なくとも１つを含み得る。

【0088】

処理回路が専用のハードウェアを有する場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせた回路であり得る。

【0089】

続いて、図８（ａ）～図８（ｃ）を参照して目標速力変換テーブル及び旋回比率変換テーブルを説明する。図８（ａ）は、旋回比率と目標速力の増幅率（ゲイン）との関係を規定するグラフＧＲ１を示す図である。図８（ｂ）は、旋回比率と旋回力の大きさとの関係を規定するグラフＧＲ２を示す図である。図８（ｃ）は、旋回比率に応じた船舶１の動作を示す図である。図８（ａ）～図８（ｃ）において、横軸は旋回比率を示す。図８（ａ）において、縦軸は目標速力の増幅率（ゲイン）を示す。図８（ｂ）において、縦軸は旋回力の大きさを示す。

【0090】

図８（ａ）に示すように、増幅率（ゲイン）の範囲は、０以上１以下に規定されている。グラフＧＲ１は、旋回比率が閾値ｔｈ未満の範囲において増幅率（ゲイン）が「１」となるように規定されている。また、グラフＧＲ１は、旋回比率が閾値ｔｈ以上の範囲において、旋回比率が大きくなるほど増幅率が小さくなるように規定されている。詳しくは、グラフＧＲ１は、旋回比率が１００％付近の範囲で増幅率（ゲイン）が「０」となるように規定されている。換言すると、グラフＧＲ１は、旋回比率が閾値ｔｈ未満の範囲では目標速力の減少率が０％となり、旋回比率が閾値ｔｈ以上の範囲では、旋回比率が大きくなるほど目標速力の減少率が大きくなり、旋回比率が１００％付近の範囲では目標速力の減少率が１００％となるように規定されている。

【0091】

制御装置２２は、グラフＧＲ１に対応する目標速力変換テーブルを記憶しており、目標速力補正部６４は、目標速力変換テーブルを参照して、旋回比率に対応する増幅率を取得し、目標速力と増幅率とを積算して目標速力を補正する。

【0092】

図８（ｂ）に示すように、グラフＧＲ２は、旋回比率が大きくなるほど旋回力が大きくなるように規定されている。制御装置２２は、グラフＧＲ２に対応する旋回比率変換テーブルを記憶しており、旋回力変換部６３は、旋回比率変換テーブルを参照して、旋回比率から旋回力を取得する。

【0093】

目標速力補正部６４が、目標速力変換テーブルに基づいて目標速力を補正し、旋回力変換部６３が、旋回比率変換テーブルに基づいて旋回力を設定することにより、図８（ｃ）に示すように、旋回比率が大きくなるほど、旋回半径が小さくなる。また、旋回比率が小さくなるほど、旋回半径が大きくなる。

【0094】

続いて、図９を参照して制御装置２２を更に説明する。本実施形態において、制御装置２２は、オートモードが有効状態であるとき、船舶１の針路を変針させる際に、経路設定装置１１のタッチディスプレイ１１ａに報知画面Ｇを表示させる。図９は、報知画面Ｇの一例を示す図である。本実施形態において、タッチディスプレイ１１ａは、表示器の一例である。

【0095】

図９に示すように、制御装置２２は、オートモードが有効状態であるとき、船舶１の針路を変針させる際に、報知画面Ｇを生成して、タッチディスプレイ１１ａに報知画面Ｇを表示させる。報知画面Ｇは、旋回比率を示す。報知画面Ｇは、例えば、旋回比率を視覚化したオブジェクト（例えば、アイコン、又はマーク）と、前進推力の値と、旋回力の値と、旋回比率の値とを表示してもよい。

【0096】

制御装置２２は、方位偏差取得部６１（図７参照）から出力される旋回比率と、旋回力制限部６６（図７参照）から出力される旋回指令と、前進速力制御部６７（図７参照）から出力される推力指令とに基づいて、報知画面Ｇを生成する。例えば、制御装置２２は、方位偏差取得部６１（図７参照）から出力される旋回比率に基づいて、旋回比率を視覚化したオブジェクトの群から１つのオブジェクトを選択してもよい。

【0097】

本実施形態によれば、オートモードが有効状態であるとき、船舶１の針路を変針させる際に、制御装置２２がタッチディスプレイ１１ａに報知画面Ｇを表示させるため、船舶１の針路の変針時に船舶１の動作状態を操船者に報知することができる。特に、本実施形態では、船舶１の針路の変針時に、方位偏差が所定値以上である場合、船舶１の速力が減速する。したがって、操船者は、報知画面Ｇを介して、船舶１の速力がオートモードによって減速していることを知ることができる。

【0098】

なお、制御装置２２は、旋回力制限部６６（図７参照）から出力される旋回指令と、旋回比率変換テーブルとに基づいて、旋回比率を視覚化したオブジェクトの群から１つのオブジェクトを選択してもよい。これにより、旋回力制限部６６によって旋回力が上限値に規制された場合に、実際の旋回比率を報知することができる。

【0099】

続いて、図１０を参照して船舶１の変針時の動作の一例を説明する。図１０は、本実施形態の船舶１の動作の一例を示す図である。詳しくは、図１０は、オートモードが有効状態であるときの船舶１の動作を示す。

【0100】

図１０に示すように、オートモードが有効状態であるとき、船舶１は、変針時に、回頭することによって船首方位を変更する。詳しくは、経路追従制御装置３１から出力される推力指令及び旋回指令に基づいて、推力配分装置３３が第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃを制御することにより、船舶１が回頭しながら船首方位を変更する。この結果、変針時の旋回半径が小さくなる。

【0101】

以上、図１～図１０を参照して本発明の実施形態１を説明した。本実施形態によれば、船舶１の針路を変針させる際の旋回半径を小さくすることができる。また、本実施形態によれば、方位偏差が大きいほど、前進速力の低減率が大きくなるため、船舶１を急旋回させる際に、ブレーキ効果を得ることができる。

【0102】

なお、本実施形態において、方位・速力制御部５２は、ＧＰＳ装置１２から取得した位置情報に基づいて実速力を計算したが、方位・速力制御部５２は、ＩＭＵ（慣性計測装置）の出力に基づいて実速力を取得してもよい。

【0103】

また、本実施形態において、船舶１は、電子コンパス１３を備えたが、船舶１は、電子コンパス１３に替えて、ジャイロコンパスを備えてもよい。

【0104】

また、本実施形態において、制御装置２２は、旋回比率を旋回力に変換するルックアップテーブル（旋回比率変換テーブル）を記憶したが、制御装置２２は、図８（ｂ）を参照して説明したグラフＧＲ２に対応する数式を記憶してもよい。

【0105】

また、本実施形態において、制御装置２２は、旋回比率と目標速力の増幅率（ゲイン）との関係を規定するルックアップテーブル（目標速力変換テーブル）を記憶したが、制御装置２２は、図８（ａ）を参照して説明したグラフＧＲ１に対応する数式を記憶してもよい。

【0106】

また、本実施形態において、船舶１は、１機のサイドスラスターを備えた２軸推進方式のシャフト船であったが、船舶１は、１軸推進方式の船舶であってもよい。１軸推進方式の船舶は、シャフト船であってもよいし、１機の船外機を備える船舶であってもよいし、１機の船内外機（スタンドライブ装置）を備える船舶であってもよい。

【0107】

１軸推進方式の船舶は、その場旋回や斜航を行うことができないため、船舶１の動作状態の範囲は、図１１に示すように、図３（ｃ）に示す動作状態の範囲と比べて限定される。但し、１軸推進方式の船舶であっても、本実施形態によれば、船舶１の針路の変針時に前進速力を低減させて船舶１を旋回させることができるため、旋回半径を小さくすることができる。なお、船舶１が１軸推進方式の船舶ある場合、推力配分装置３３は省略され得る。

【0108】

［実施形態２］
続いて、図１２～図１４を参照して本発明の実施形態２について説明する。但し、実施形態１と異なる事項を説明し、実施形態１と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態２は、オートモードが有効状態であるとき、前進推力及び旋回力に加えて、横方向（左右方向）の推力を制御する点で実施形態１と異なる。また、実施形態２において、船舶１は、１軸推進方式の船舶以外の船舶である。換言すると、船舶１は、斜航、及び、その場旋回が可能な船舶である。以下、横方向の推力を、「横推力」と記載する場合がある。

【0109】

図１２は、本実施形態の経路追従制御装置３１の方位・速力制御部５２の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、方位・速力制御部５２は、実角速度演算部７１と、横速力制御部７２と、方位補正部７３と、横推力制限部７４とを更に含む。

【0110】

実角速度演算部７１は、方位情報（船舶１の実船首方位を示す情報）から船舶１の現在の角速度を取得する。詳しくは、実角速度演算部７１は、経時的に変化する船舶１の実船首方位を逐次取得する。そして、微分により、船舶１の現在の角速度を取得する。以下、船舶１の現在の角速度を、「実角速度」と記載する場合がある。

【0111】

座標変換部６５は、実速力ベクトルから、前進速力と、横方向速力とを取得する。横方向速力は、実速力ベクトルのうち、実船首方位に直交する方向の速度成分である。

【0112】

横速力制御部７２は、横方向速力に基づいて、横方向速力を零にする横推力を設定する。具体的には、横速力制御部７２は、座標変換部６５から出力される横方向速力と、横方向速力の目標速力との速度偏差に対してＰＤ制御補償を実行することにより、横推力を設定する。ここで、横方向速力の目標速力は、零を示す。

【0113】

方位補正部７３は、前進速力制御部６７によって設定された前進推力の方位（前進推力を発生させる方位）と、横速力制御部７２によって設定された横推力の方位（横推力を発生させる方位）とを、実角速度に基づいてそれぞれ補正する。

【0114】

横推力制限部７４は、旋回比率に基づいて横推力の大きさを補正する。また、横推力制限部７４は、旋回比率に基づいて横推力の大きさを零にする。具体的には、横推力制限部７４は、旋回比率が設定値以下になると、横推力の大きさを零にする。

【0115】

詳しくは、制御装置２２は、横推力変換テーブル（ルックアップテーブル）を記憶している。横推力変換テーブルは、旋回比率が設定値を超える範囲において、旋回比率が大きいほど横推力の増幅率（ゲイン）が大きくなるように、旋回比率と横推力の増幅率（ゲイン）との関係を規定している。ここで、横推力の増幅率は、０以上１以下を示す。更に、横推力変換テーブルは、旋回比率が設定値以下の範囲において、横推力の増幅率（ゲイン）を「０」に規定している。横推力制限部７４は、横推力変換テーブルを参照して、旋回比率から横推力の増幅率を取得する。そして、横推力の増幅率に基づいて、横推力を補正する。具体的には、横推力制限部７４は、横推力と増幅率とを積算して、横推力を補正する。

【0116】

なお、本実施形態では、経路設定装置１１が、横推力制限部７４の機能の有効／無効を設定する指示の入力を受け付ける。したがって、操船者は、経路設定装置１１のタッチディスプレイ１１ａに対してタッチ操作をすることにより、横推力制限部７４の機能の有効／無効を設定することができる。横推力制限部７４の機能が有効にされた場合、横推力制限部７４は、横推力と増幅率とを積算して、横推力を補正する。横推力制限部７４の機能が無効にされた場合、横推力制限部７４は、横速力制御部７２によって大きさが設定され、方位補正部７３によって方位が補正された横推力を指令する。

【0117】

続いて、図１３を参照して横推力変換テーブルを説明する。図１３は、旋回比率と横推力の増幅率（ゲイン）との関係を規定するグラフＧＲ４を示す図である。図１３において、横軸は旋回比率を示す。縦軸は横推力の増幅率（ゲイン）を示す。

【0118】

図１３に示すように、増幅率（ゲイン）の範囲は、０以上１以下の範囲に規定されている。グラフＧＲ４は、旋回比率が第１閾値ｔｈ１以下の範囲において、横推力の増幅率（ゲイン）を「０」に規定している。また、旋回比率が第１閾値ｔｈ１よりも大きく、第２閾値ｔｈ２以下の範囲では、旋回比率が大きいほど横推力の増幅率（ゲイン）が大きくなるように規定されている。更に、旋回比率が第２閾値ｔｈ２よりも大きい範囲において、横推力の増幅率（ゲイン）を「１」に規定している。

【0119】

制御装置２２は、グラフＧＲ４に対応する横推力変換テーブルを記憶しており、横推力制限部７４が、横推力変換テーブルを参照して、旋回比率に対応する増幅率を取得し、横推力と増幅率とを積算して横推力を補正する。その結果、旋回比率が第１閾値ｔｈ１以下の範囲では、横推力が零になる。換言すると、旋回比率が第１閾値ｔｈ１以下の範囲では、横推力が無効化される。また、旋回比率が第１閾値ｔｈ１よりも大きく、第２閾値ｔｈ２以下の範囲では、旋回比率が大きいほど横推力が大きくなる。

【0120】

続いて、図１４を参照して船舶１の変針時の動作の一例を説明する。図１４は、本実施形態の船舶１の動作の一例を示す図である。詳しくは、図１４は、オートモードが有効状態であるときの船舶１の動作を示す。

【0121】

図１４に示すように、オートモードが有効状態であるとき、船舶１の針路を変針する際に、船舶１は、前進推力Ｆ１及び旋回力Ｆ２に加えて、横推力Ｆ３を発生させる。この結果、横推力Ｆ３によって船舶１の横滑りが抑制されて、旋回半径をより小さくすることができる。

【0122】

詳しくは、変針時に、前進速力を低減させつつ、旋回力によって船舶１を回頭させる場合、旋回力によって船舶１が回頭する際に、横方向速力成分が発生して、船舶１が横滑りする可能性がある。したがって、横方向速力成分により、船舶１が予定航路（予定経路線）から離れる可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、横方向速力を零にする横推力Ｆ３を発生させるため、船舶１の横滑りを抑制することができる。

【0123】

以上、図１２～図１４を参照して本発明の実施形態２について説明した。本実施形態によれば、船舶１の横滑りを抑制して、旋回半径をより小さくすることができる。

【0124】

また、本実施形態によれば、前進推力の方位及び横推力の方位を実角速度によって補正して、信号伝達の遅れ成分に起因する船舶１の移動軌跡のずれを減少させることができる。

【0125】

詳しくは、経路追従制御装置３１が推力指令及び旋回指令を出力し、推力指令及び旋回指令に基づいて推力配分装置３３（図４参照）が第１推進装置２１ａ～第３推進装置２１ｃを制御することによって船舶１が動作し、船舶１のその動作がＧＰＳ装置１２及び電子コンパス１３によって検出されるまでの間に、信号伝達の遅れ成分が発生する。その結果、経路追従制御装置３１が推力指令及び旋回指令を出力し、その推力指令及び旋回指令が船舶１の動作に反映されるまでの間に、船舶１の実際の船首方位が変化するため、船舶１の移動軌跡がわずかに膨らむことがある。これに対し、本実施形態では、実角速度に基づいて、信号伝達の遅れ成分に起因する船舶１の移動軌跡のずれを前進推力の方位及び横推力の方位に反映させることができる。したがって、信号伝達の遅れ成分に起因する船舶１の移動軌跡のずれを減少させることができる。

【0126】

また、本実施形態によれば、予定経路線（目標経由点の１つ手前の経由点から目標経由点へ向かう直線状の経路線）と、目標経路線（船舶１の現在位置から目標経由点までの直線状の経路線）との経路偏差を補償するためのエネルギーの効率を高めることができる。

【0127】

詳しくは、経路偏差が小さい場合、横推力は、経路偏差を補償する力として作用する。例えば、船舶１が直線状の予定経路線を追従している場合に、横推力は、経路偏差を補償する力として作用する。しかし、経路偏差を補償する場合、横推力よりも旋回力を利用するほうがエネルギー効率が高くなる。本実施形態では、経路偏差が小さい場合、旋回比率が小さくなる。そして、旋回比率が小さい場合、横推力制限部７４が横推力を減少させる。したがって、横推力が減少した分、旋回力によって経路偏差が補償される。また、旋回比率が設定値（第１閾値ｔｈ１）以下である場合には、横推力が零となるため、旋回力によって経路偏差が補償される。よって、本実施形態によれば、経路偏差を補償するためのエネルギーの効率を高めることができる。

【0128】

なお、本実施形態において、方位・速力制御部５２は、方位情報に基づいて実角速度を計算したが、方位・速力制御部５２は、ジャイロセンサ又はジャイロコンパスの出力に基づいて実角速度を取得してもよい。

【0129】

また、本実施形態において、制御装置２２は、旋回比率と横推力の増幅率（ゲイン）との関係を規定するルックアップテーブル（横推力変換テーブル）を記憶したが、制御装置２２は、図１３を参照して説明したグラフＧＲ４に対応する数式を記憶してもよい。

【0130】

［実施形態３］
続いて図１５～図１８を参照して本発明の実施形態３について説明する。但し、実施形態１、２と異なる事項を説明し、実施形態１、２と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態３は、オフセット船首方位情報が経路設定装置１１から経路追従制御装置３１に入力される点で実施形態１、２と異なる。また、実施形態３において、船舶１は、１軸推進方式の船舶以外の船舶である。換言すると、船舶１は、斜航、及び、その場旋回が可能な船舶である。

【0131】

図１５は、本実施形態の船舶１の構成の一部を示すブロック図である。図１５に示すように、本実施形態において、経路設定装置１１は、経路追従制御装置３１にオフセット船首方位情報を更に出力する。オフセット船首方位情報は、オフセット船首方位を示す。本実施形態において、オフセット船首方位は、予定船首方位の一例である。

【0132】

具体的には、経路設定装置１１は、オフセット船首方位の設定を受け付ける。したがって、操船者は、経路設定装置１１のタッチディスプレイ１１ａに対してタッチ操作をすることにより、オフセット船首方位を設定することができる。オフセット船首方位は、例えば、操船者が所望する船首方位である。

【0133】

詳しくは、オフセット船首方位は、予定航路上の任意の位置において設定することができる。また、オフセット船首方位は、複数の位置において設定することができる。例えば、オフセット船首方位は、予定航路上の変針位置の手前において設定することができる。

【0134】

図１６は、実船首方位ＢＤ１とオフセット船首方位ＢＤ２との関係を示す図である。図１６において、船舶１は、第１経由点Ｗ１から第２経由点Ｗ２に向かう直線状の第１予定経路線Ｒ１を追従した後、第２経由点Ｗ２から第３経由点Ｗ３に向かう直線状の第２予定経路線Ｒ２を追従する。第２経由点Ｗ２は変針位置であり、第２経由点Ｗ２において船舶１の針路が変針する。

【0135】

オフセット船首方位ＢＤ２は、現在の予定経路線との方位偏差よりも、次の予定経路線との方位偏差が小さくなる船首方位である。図１６に示す例では、オフセット船首方位ＢＤ２と第１予定経路線Ｒ１（現在の予定経路線）との方位偏差は、実船首方位ＢＤ１と第１予定経路線Ｒ１（現在の予定経路線）との方位偏差よりも大きいが、オフセット船首方位ＢＤ２と第２予定経路線Ｒ２（次の予定経路線）との方位偏差は、実船首方位ＢＤ１と第２予定経路線Ｒ２（次の予定経路線）との方位偏差よりも小さい。

【0136】

続いて、図１７を参照して船舶１の変針時の動作の一例を説明する。図１７は、本実施形態の船舶１の動作の一例を示す図である。詳しくは、図１７は、オートモードが有効状態であるときの船舶１の動作を示す。図１７において、船舶１は、第１経由点Ｗ１１から第２経由点Ｗ１２に向かう直線状の第１予定経路線Ｒ１１を追従した後、第２経由点Ｗ１２から第３経由点Ｗ１３に向かう直線状の第２予定経路線Ｒ１２を追従する。第２経由点Ｗ１２は変針位置であり、第２経由点Ｗ１２において船舶１の針路が変針する。

【0137】

図１７に示す例では、第２経由点Ｗ１２（変針位置）の手前の位置にオフセット船首方位が設定されている。したがって、船舶１が第２経由点Ｗ１２（変針位置）に到達する前に、船舶１の船首方位が次の予定経路線（第２予定経路線Ｒ１２）の方位に近い方位となるように、船舶１が回頭する。この結果、船舶１の針路を第２経由点Ｗ１２（変針位置）において変針させる際の旋回半径をより小さくすることができる。

【0138】

続いて、図１８を参照して方位・速力制御部５２を説明する。図１８は、本実施形態の経路追従制御装置３１の方位・速力制御部５２の構成を示すブロック図である。図１８に示すように、方位・速力制御部５２は、第１オフセット処理部８１と、第２オフセット処理部８２とを更に含む。

【0139】

第１オフセット処理部８１は、方位偏差取得部６１の前段に配置されて、実船首方位をオフセット船首方位に置換する。したがって、方位偏差取得部６１は、目標船首方位とオフセット船首方位との方位偏差に基づいて旋回比率を設定する。

【0140】

座標変換部６５は、実速力ベクトルから船首方向の速力成分（前進速力）及び横方向速力成分を取得する際に、オフセット船首方位の速力成分（前進速力）と、オフセット船首方位に直交する方向の速力成分（横方向速力成分）を取得する。

【0141】

第２オフセット処理部８２は、前進推力の推力方向をオフセット船首方位に置換する。また、第２オフセット処理部８２は、推力指令に横推力の指令が含まれる場合、横推力の推力方向を、オフセット船首方位に直交する方向に置換する。

【0142】

図１８を参照して説明した方位・速力制御部５２によれば、変針位置の手前において、次の予定経路線との方位偏差が小さくなるように船舶１を回頭させることができる。つまり、変針位置の手前において、次の予定経路線の方位に船首方位を合わせることができる。

【0143】

以上、図１５～図１８を参照して本発明の実施形態３について説明した。本実施形態によれば、変針位置の手前において、次の予定経路線の方位に船首方位を合わせることができる。したがって、旋回半径をより小さくすることができる。

【0144】

［実施形態４］
続いて図１９を参照して本発明の実施形態４について説明する。但し、実施形態１～３と異なる事項を説明し、実施形態１～３と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態４は、経路設定装置１１が目標速力情報を生成しない点で実施形態１～３と異なる。

【0145】

図１９は、本実施形態の船舶１の構成の一部を示すブロック図である。図１９に示すように、本実施形態において、経路追従制御装置３１は、目標速力指示部４３を更に含む。

【0146】

目標速力指示部４３は、電子スロットルレバー８の操作量（又は、操作位置）に応じて目標速力を設定する。具体的には、電子スロットルレバー８は、右スロットルレバー又は左スロットルレバーが操船者によって操作されると、右スロットルレバー又は左スロットルレバーの操作量（又は、操作位置）を示す信号を制御装置２２に出力する。目標速力指示部４３は、オートモードが有効状態であるとき、電子スロットルレバー８から出力される信号に基づいて、目標速力を設定し、目標速力情報を経路追従制御部４２に出力する。

【0147】

以上、図１９を参照して本発明の実施形態４を説明した。本実施形態によれば、操船者は、電子スロットルレバー８を操作して目標速力を設定することができる。

【0148】

［実施形態５］
続いて、図２０～図２４を参照して本発明の実施形態５について説明する。但し、実施形態１～４と異なる事項を説明し、実施形態１～４と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態５は、目標速力情報を用いずに推力指令を生成する点で実施形態１～４と異なる。

【0149】

図２０は、本実施形態の船舶１の構成の一部を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態では、電子スロットルレバー８の右スロットルレバー又は左スロットルレバーの操作量（又は、操作位置）を示す信号が経路追従制御部４２に入力される。以下、電子スロットルレバー８の右スロットルレバー又は左スロットルレバーの操作量（又は、操作量）を、「電子スロットルレバー８の操作量」と記載する場合がある。

【0150】

続いて図２１を参照して、本実施形態の経路追従制御装置３１に含まれる方位制御部５２ａについて説明する。図２１は、本実施形態の経路追従制御装置３１に含まれる方位制御部５２ａの構成を示すブロック図である。本実施形態において、経路追従制御部４２（図６参照）は、方位・速力制御部５２に替えて、方位制御部５２ａを含む。すなわち、本実施形態の経路追従制御装置３１（操船装置）は、速度制御系を含まない。

【0151】

図２１に示すように、方位制御部５２ａは、方位偏差取得部６１と、旋回力変換部６３と、旋回力制限部６６ａと、推力変換部９１とを含む。図２０を参照して説明した電子スロットルレバー８の操作量を示す信号は、旋回力変換部６３及び推力変換部９１に入力される。

【0152】

推力変換部９１は、電子スロットルレバー８の操作量と旋回比率とに基づいて、推力指令を生成する。詳しくは、制御装置２２は、電子スロットルレバー８の複数の操作量（又は、操作位置）ごとに、第１旋回比率変換テーブル（ルックアップテーブル）を記憶している。第１旋回比率変換テーブルは、旋回比率が閾値ｔｈ以上の範囲において、旋回比率が大きくなるほど前進推力が小さくなるように、旋回比率と前進推力との関係を規定している。推力変換部９１は、電子スロットルレバー８の操作量に基づいて、第１旋回比率変換テーブルのうちの一つを選択する。そして、選択した第１旋回比率変換テーブルを参照して、旋回比率から前進推力を取得する。

【0153】

本実施形態によれば、旋回比率が閾値ｔｈ以上の範囲において、旋回比率が大きくなるほど前進推力が小さくなる。したがって、経路追従制御装置３１（操船装置）に速力制御系が含まれない構成であっても、船舶１の針路を変針させる際の旋回半径を小さくすることができる。

【0154】

旋回力変換部６３は、電子スロットルレバー８の操作量と旋回比率とに基づいて、旋回力を設定する。詳しくは、制御装置２２は、電子スロットルレバー８の複数の操作量（又は、操作位置）ごとに、第２旋回比率変換テーブル（ルックアップテーブル）を記憶している。第２旋回比率変換テーブルは、旋回比率が大きくなるほど旋回力が大きくなるように、旋回比率と旋回力との関係を規定している。旋回力変換部６３は、電子スロットルレバー８の操作量に基づいて、第２旋回比率変換テーブルのうちの一つを選択する。そして、選択した第２旋回比率変換テーブルを参照して、旋回比率から旋回力を取得する。

【0155】

旋回力制限部６６ａは、推力変換部９１が設定した前進推力に基づいて旋回力を規制する。具体的には、旋回力制限部６６ａは、前進推力に応じて旋回力の上限値を設定する。旋回力制限部６６ａは、旋回力変換部６３によって設定された旋回力が上限値を超えていない場合、旋回力変換部６３によって設定された旋回力を示す旋回指令を出力する。一方、旋回力変換部６３によって設定された旋回力が上限値以上である場合、上限値を示す旋回指令を出力する。

【0156】

本実施形態によれば、前進推力に基づいて旋回力を規制することができるため、変針時に船舶１が旋回力によって外側にローリングすることを防止できる。

【0157】

続いて図２２～図２４を参照して、電子スロットルレバー８の操作量と、前進推力と、旋回力との関係を説明する。まず図２２を参照して、電子スロットルレバー８の操作量が０％の際の前進推力及び旋回力を説明する。

【0158】

図２２（ａ）は、電子スロットルレバー８の操作量が０％の際の旋回比率と前進推力の大きさとの関係を規定するグラフＧＲ１１を示す図である。図２２（ｂ）は、電子スロットルレバー８の操作量が０％の際の旋回比率と旋回力の大きさとの関係を規定するグラフＧＲ１２を示す図である。図２２（ｃ）は、電子スロットルレバー８の操作量を模式的に示す図である。図２２（ａ）において、縦軸は前進推力の大きさを示す。図２２（ｂ）において、縦軸は旋回力の大きさを示す。図２２（ｃ）は、電子スロットルレバー８のスロットルレバー８ａ（右スロットルレバー又は左スロットルレバー）の操作量が０％であることを示す。

【0159】

図２２（ａ）に示すように、グラフＧＲ１１は、０［Ｎ］に規定されている。制御装置２２は、グラフＧＲ１１に対応する第１旋回比率変換テーブルを記憶しており、推力変換部９１は、電子スロットルレバー８の操作量が０％である場合、グラフＧＲ１１に対応する第１旋回比率変換テーブルを参照して、前進推力を０［Ｎ］に設定する。

【0160】

図２２（ｂ）に示すように、グラフＧＲ１２は、０［Ｎｍ］に規定されている。制御装置２２は、グラフＧＲ１２に対応する第２旋回比率変換テーブルを記憶しており、旋回力変換部６３は、電子スロットルレバー８の操作量が０％である場合、グラフＧＲ１２に対応する第２旋回比率変換テーブルを参照して、旋回力を０［Ｎｍ］に設定する。

【0161】

続いて図２３を参照して、電子スロットルレバー８の操作量が５０％の際の前進推力及び旋回力を説明する。図２３（ａ）は、電子スロットルレバー８の操作量が５０％の際の旋回比率と前進推力の大きさとの関係を規定するグラフＧＲ２１を示す図である。図２３（ｂ）は、電子スロットルレバー８の操作量が５０％の際の旋回比率と旋回力の大きさとの関係を規定するグラフＧＲ２２を示す図である。図２３（ｃ）は、電子スロットルレバー８の操作量を模式的に示す図である。図２３（ａ）において、縦軸は前進推力の大きさを示す。図２３（ｂ）において、縦軸は旋回力の大きさを示す。図２３（ｃ）は、電子スロットルレバー８のスロットルレバー８ａの操作量が５０％であることを示す。

【0162】

図２３（ａ）に示すように、グラフＧＲ２１は、旋回比率が閾値ｔｈ以上の範囲において、旋回比率が大きくなるほど前進推力が小さくなるように規定されている。詳しくは、グラフＧＲ２１は、最大前進推力の５０％以下の範囲において、旋回比率が大きくなるほど前進推力が小さくなるように規定されている。したがって、グラフＧＲ２１の最大値は、最大前進推力の５０％の値を示す。つまり、電子スロットルレバー８の操作量が５０％の場合、前進推力の最大値は、最大前進推力の５０％の推力となる。

【0163】

制御装置２２は、グラフＧＲ２１に対応する第１旋回比率変換テーブルを記憶しており、推力変換部９１は、電子スロットルレバー８の操作量が５０％である場合、グラフＧＲ２１に対応する第１旋回比率変換テーブルを参照して、旋回比率から前進推力を取得する。

【0164】

図２３（ｂ）に示すように、グラフＧＲ２２は、旋回比率が大きくなるほど旋回力が大きくなるように規定されている。詳しくは、グラフＧＲ２２は、最大旋回力の５０％以下の範囲において、旋回比率が大きくなるほど旋回力が大きくなるように規定されている。したがって、グラフＧＲ２２の最大値は、最大旋回力の５０％の値を示す。つまり、電子スロットルレバー８の操作量が５０％の場合、旋回力の最大値は、最大旋回力の５０％の旋回力となる。

【0165】

制御装置２２は、グラフＧＲ２２に対応する第２旋回比率変換テーブルを記憶しており、旋回力変換部６３は、電子スロットルレバー８の操作量が５０％である場合、グラフＧＲ２２に対応する第２旋回比率変換テーブルを参照して、旋回比率から旋回力を取得する。

【0166】

続いて図２４を参照して、電子スロットルレバー８の操作量が１００％の際の前進推力及び旋回力を説明する。図２４（ａ）は、電子スロットルレバー８の操作量が１００％の際の旋回比率と前進推力の大きさとの関係を規定するグラフＧＲ３１を示す図である。図２４（ｂ）は、電子スロットルレバー８の操作量が１００％の際の旋回比率と旋回力の大きさとの関係を規定するグラフＧＲ３２を示す図である。図２４（ｃ）は、電子スロットルレバー８の操作量を模式的に示す図である。図２４（ａ）において、縦軸は前進推力の大きさを示す。図２４（ｂ）において、縦軸は旋回力の大きさを示す。図２４（ｃ）は、電子スロットルレバー８のスロットルレバー８ａの操作量が１００％であることを示す。

【0167】

図２４（ａ）に示すように、グラフＧＲ３１は、旋回比率が閾値ｔｈ以上の範囲において、旋回比率が大きくなるほど前進推力が小さくなるように規定されている。詳しくは、グラフＧＲ３１は、最大前進推力以下の範囲において、旋回比率が大きくなるほど前進推力が小さくなるように規定されている。したがって、グラフＧＲ３１の最大値は、最大前進推力を示す。つまり、電子スロットルレバー８の操作量が１００％の場合、前進推力の最大値は、最大前進推力となる。

【0168】

制御装置２２は、グラフＧＲ３１に対応する第１旋回比率変換テーブルを記憶しており、推力変換部９１は、電子スロットルレバー８の操作量が１００％である場合、グラフＧＲ３１に対応する第１旋回比率変換テーブルを参照して、旋回比率から前進推力を取得する。

【0169】

図２４（ｂ）に示すように、グラフＧＲ３２は、旋回比率が大きくなるほど旋回力が大きくなるように規定されている。詳しくは、グラフＧＲ３２は、最大旋回力以下の範囲において、旋回比率が大きくなるほど旋回力が大きくなるように規定されている。したがって、グラフＧＲ３２の最大値は、最大旋回力を示す。つまり、電子スロットルレバー８の操作量が１００％の場合、旋回力の最大値は、最大旋回力となる。

【0170】

制御装置２２は、グラフＧＲ３２に対応する第２旋回比率変換テーブルを記憶しており、旋回力変換部６３は、電子スロットルレバー８の操作量が１００％である場合、グラフＧＲ３２に対応する第２旋回比率変換テーブルを参照して、旋回比率から旋回力を取得する。

【0171】

以上、図面（図１～図２４）を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、又は、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。

【0172】

図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。

【0173】

例えば、ナビゲーション制御部４１は、船舶１が変針位置に接近すると、目標速力を低減させてもよい。この場合、目標速力補正部６４は、ナビゲーション制御部４１によって変更された目標速力を補正する。

【0174】

また、図１～図２４を参照して説明した実施形態において、報知画面Ｇはタッチディスプレイ１１ａに表示されたが、制御装置２２は、船舶１に搭載された他の表示器に報知画面Ｇを表示させてもよい。

【0175】

また、図１～図２４を参照して説明した実施形態では、斜航、及び、その場旋回が可能な船舶として、１機のサイドスラスターを備えた２軸推進方式のシャフト船を例示したが、斜航、及び、その場旋回が可能な船舶は、１機のサイドスラスターを備えた２軸推進方式のシャフト船に限定されない。例えば、船舶１は、２機のスタンドライブ装置（船内外機）を備える船舶、２機の船外機を備える船舶、２機のウォータージェットを備える船舶、２機のサイドスラスターを備える１軸推進方式のシャフト船、２機のポットドライブを備える船舶、２機のアジマススラスターを備える船舶、２機のＺペラを備える船舶、又は、２機のフォイトシュナイダープロペラを備える船舶であってもよい。あるいは、船舶１は、推力方向が可変のスラスター（推進装置）を３機以上備えてもよいし、推力方向が固定されたスラスター（推進装置）を４機以上備えてもよい。

【0176】

また、図１～図２４を参照して説明した実施形態において、方位・速力制御部５２及び方位制御部５２ａは、旋回比率に基づいて前進推力と旋回力とを制御したが、方位・速力制御部５２及び方位制御部５２ａは、目標船首方位と実船首方位との方位偏差に基づいて前進推力と旋回力とを制御してもよい。例えば、方位・速力制御部５２は、目標船首方位と実船首方位との方位偏差に基づいて旋回力を設定し、設定した旋回力に基づいて目標速力を補正してもよい。あるいは、方位・速力制御部５２は、目標船首方位と実船首方位との方位偏差に基づいて舵角を設定し、設定した舵角に基づいて目標速力を補正してもよい。同様に、方位制御部５２ａは、目標船首方位と実船首方位との方位偏差に基づいて旋回力を設定し、設定した旋回力に基づいて前進推力を設定してもよい。あるいは、方位制御部５２ａは、目標船首方位と実船首方位との方位偏差に基づいて舵角を設定し、設定した舵角に基づいて前進推力を設定してもよい。

【0177】

また、図１～図２４を参照して説明した実施形態において、横推力制限部７４は、旋回比率に基づいて横推力を補正したが、横推力制限部７４は目標船首方位と実船首方位との方位偏差に基づいて横推力を補正してもよい。

【0178】

また、図１～図１９を参照して説明した実施形態において、船舶１の推力に関わるパラメータの目標値は、目標速力であったが、船舶１の推力に関わるパラメータの目標値は、目標速力に限定されない。船舶１の推力に関わるパラメータの目標値は、例えば、目標推力、目標エンジン回転数、又は目標スロットル開度値であってもよい。この場合、方位・速力制御部５２は、旋回比率に基づいて、目標推力、目標エンジン回転数、又は目標スロットル開度値を補正する。あるいは、方位・速力制御部５２は、目標船首方位と実船首方位との方位偏差に基づいて目標推力、目標エンジン回転数、又は目標スロットル開度値を補正してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0179】

本発明は、船舶のオートパイロットに有用である。

【符号の説明】

【0180】

１ ：船舶
１１ ：経路設定装置
１１ａ ：タッチディスプレイ
２１ａ ：第１推進装置
２１ｂ ：第２推進装置
２１ｃ ：第３推進装置
２２ ：制御装置
３１ ：経路追従制御装置
３２ ：操船制御装置
３３ ：推力配分装置
４１ ：ナビゲーション制御部
４２ ：経路追従制御部
４３ ：目標速力指示部
５１ ：航路制御部
５２ ：速力制御部
６１ ：方位偏差取得部
６２ ：実速力演算部
６３ ：旋回力変換部
６４ ：目標速力補正部
６５ ：座標変換部
６６ ：旋回力制限部
６７ ：前進速力制御部
７１ ：実角速度演算部
７２ ：横速力制御部
７３ ：方位補正部
７４ ：横推力制限部
８１ ：第１オフセット処理部
８２ ：第２オフセット処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】