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JP7634290B2 - Collision avoidance maneuvering system for autonomous single-propeller, dual-rudder ships - Google Patents
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JP7634290B2 - Collision avoidance maneuvering system for autonomous single-propeller, dual-rudder ships - Google Patents

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JP7634290B2 JP2023013692A JP2023013692A JP7634290B2 JP 7634290 B2 JP7634290 B2 JP 7634290B2 JP 2023013692 A JP2023013692 A JP 2023013692A JP 2023013692 A JP2023013692 A JP 2023013692A JP 7634290 B2 JP7634290 B2 JP 7634290B2
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Description

本発明は緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船の避航操船システムに関し、緊急時に衝突を防止するとともに、航行の安全を速やかに確認できる技術に係るものである。 This invention relates to a collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship equipped with an emergency control function, and is related to technology that can prevent collisions in emergencies and quickly confirm the safety of navigation.

従来、船舶の操縦装置としては、例えば特許文献1に記載するものがある。これは、一基の推進プロペラの後方に一対の舵を推進プロペラ軸心に対して対称の位置に設けた二枚舵システム、あるいは、二基の推進プロペラの後方にそれぞれ一枚の舵を設けた二枚舵システムを有する船舶の自動制御装置である。 Conventionally, there is a ship steering device, such as that described in Patent Document 1. This is an automatic control device for a ship that has a twin rudder system in which a pair of rudders are provided symmetrically behind one propeller with respect to the propeller axis, or a twin rudder system in which one rudders is provided behind each of the two propellers.

この自動制御装置は、操舵命令系統がオートパイロット装置とジョイスティック・パネルとから構成され、オートパイロット装置は針路設定装置とジャイロコンパスとからなり、ジョイスティック・パネルはジョイスティックレバーと舵角設定装置と緊急停止押釦とからなり、制御装置系統が自動演算装置とジョイスティック・ユニットと舵角設定器と緊急停止制御ユニットとから構成される。 The steering command system of this automatic control device is composed of an autopilot device and a joystick panel, the autopilot device is composed of a course setting device and a gyrocompass, the joystick panel is composed of a joystick lever, a rudder angle setting device and an emergency stop push button, and the control device system is composed of an automatic calculation device, a joystick unit, a rudder angle setting device and an emergency stop control unit.

また、特許文献2には、自動航行を行う機能を有する船舶が異常操船状態となったときに、船舶の本来の操船者から指令を与えることで異常操船状態から脱することができる緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船が記載されており、緊急指令を受けて自動制御装置への給電を停止する緊急電源遮断部と、緊急指令を受けて船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う緊急操船部を有している。 Patent Document 2 also describes an automatic navigation single-propeller, twin-rudder ship equipped with an emergency control function that allows the ship's original operator to issue a command to escape from an abnormal maneuvering state when the ship, which has an automatic navigation function, enters the abnormal maneuvering state. The ship has an emergency power cutoff unit that receives an emergency command to stop the power supply to the automatic control device, and an emergency maneuvering unit that receives an emergency command to perform hover maneuvering to keep the ship in place.

また、近年では無人で自律的に自動航行する機能を備えた船舶の研究において、安全航行に向けた衝突リスクを判断する方法の研究が行われている。 In addition, in recent years, research has been conducted into methods for determining collision risk for safe navigation in unmanned ships equipped with autonomous automatic navigation functions.

特許第5213729Patent No. 5213729 特開2021-91307Patent Publication No. 2021-91307

上記の無人で自律的に自動航行する機能を備えた船舶において、異常操船状態となり、船舶の本来の操船者から指令を与える場合に、周辺海域における他船の航行状況を速やかに取得して自船の衝突リスクを判断することが、自船の安全航行にとって重要である。 In the case of a ship equipped with the above-mentioned unmanned autonomous navigation function, if an abnormal operation occurs and the ship's original operator issues commands, it is important for the safe navigation of the ship to quickly obtain information on the navigation status of other ships in the surrounding sea area and determine the collision risk of the ship.

本発明は上記の課題を解決するものであり、自動航行を行う機能を有する船舶に衝突のリスクが生じた場合に、船舶をその場に留めて衝突を回避するとともに、自船の周辺海域の拡張された警戒海域において自船の衝突リスクを判断し、自船の安全航行を確保することができる自動航行一軸二舵船の避航操船システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems, and to provide a collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship that can stop the ship in place and avoid a collision when a risk of collision arises for a ship with autonomous navigation capabilities, and can determine the collision risk of the ship in an expanded alert area around the ship, ensuring the safe navigation of the ship.

上記した課題を解決するために、本発明の自動航行一軸二舵船の避航操船システムは、自動航行一軸二舵船である本船と本船の安全航行を監視サポートする陸上操船支援センターからなり、本船は、船尾に配置した一基の推進プロペラと、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵と、各高揚力舵をそれぞれ駆動する一対のロータリーベーン舵取機と、2枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する制御装置と、制御装置から独立して2枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する緊急制御装置と、船舶レーダ装置と送受信アンテナ装置を備え、制御装置は、自律的に自動操船する自動制御装置と、遠隔操作により操船する船上遠隔制御装置と、自動制御装置と船上遠隔制御装置の切り替えを制御する船上操船切替装置を有し、緊急制御装置は、衝突リスク判定部と緊急操船部と警報装置を有し、衝突リスク判定部は、船舶レーダ装置から得る自船情報と他船情報に基づいて自船が他船に衝突するか否かを判断し、衝突すると判断した場合に緊急指令を緊急操船部に指令し、警報装置は、衝突リスク判定部が衝突すると判断した場合に、陸上操船支援センターへ警報を発報するとともに、船舶自動識別装置により本船が異常操船状態である情報を発信し、緊急操船部は、緊急指令を受けて緊急停止操船を行って後に、船体をその場に留まらせるホバリング操船を行い、陸上操船支援センターは、通信装置と、陸上操船装置を有し、陸上操船装置は、通信装置により本船から警報を受信すると船舶レーダ装置のレーダ範囲を超える本船の現在船位付近の広域の設定警戒海域の衛星画像をセンターディスプレイ装置に表示する衛星画像受信装置と、通信装置により本船の制御装置の船上操船切替装置に自動制御装置と船上遠隔制御装置との操舵権の切り替えを指示する陸上操船切替装置と、本船の船上遠隔制御装置を介して本船を遠隔操船する陸上遠隔制御装置を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the collision avoidance maneuvering system for an automatic navigation single-screw, twin-rudder ship of the present invention comprises a ship which is an automatic navigation single-screw, twin-rudder ship and a land-based ship-maneuvering support center which monitors and supports the safe navigation of the ship, the ship is equipped with one propulsion propeller arranged at the stern, a pair of left and right high-lift rudders arranged behind the propulsion propellers, a pair of rotary vane steering gears which drive each high-lift rudders, a control device which controls the direction of ship motion by combining the rudder angles of the two high-lift rudders, an emergency control device which is independent of the control device and controls the direction of ship motion by combining the rudder angles of the two high-lift rudders, a ship radar device and a transmitting/receiving antenna device, the control device has an automatic control device which autonomously steers the ship automatically, an on-board remote control device which steers the ship by remote operation, and an on-board maneuvering switching device which controls switching between the automatic control device and the on-board remote control device, the emergency control device has a collision risk determination unit, an emergency maneuvering unit and an alarm device, and the collision risk determination unit determines whether or not a collision is avoided based on the ship's own ship information and other ship information obtained from the ship radar device. The collision risk judgment unit judges whether the ship will collide with another ship by using the collision risk judgment unit's automatic identification system, and if it determines that a collision will occur, issues an emergency command to the emergency ship maneuvering unit, and if the collision risk judgment unit determines that a collision will occur, the warning device issues an alarm to the on-shore ship maneuvering support center and transmits information that the ship is in an abnormal maneuvering state using the automatic identification system, and the emergency ship maneuvering unit performs emergency stop maneuvering upon receiving the emergency command, and then performs hovering maneuvering to keep the hull in place, and the on-shore ship maneuvering support center has a communication device and a on-shore ship maneuvering device, and the on-shore ship maneuvering device has a satellite image receiving device that displays satellite images of a wide set warning area around the ship's current position that exceeds the radar range of the ship radar device on a center display device when it receives an alarm from the ship via the communication device, a on-shore ship maneuvering switching device that instructs the on-shore ship maneuvering switching device of the ship's control device to switch steering rights between the automatic control device and the on-shore remote control device via the communication device, and a on-shore remote control device that remotely steers the ship via the on-shore remote control device of the ship.

また、本発明の自動航行一軸二舵船の避航操船システムにおいて、陸上操船装置は、本船の船舶レーダ装置のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて、本船が発信した警報が正しいか否かを判断する警報検証装置を有することを特徴とする。 In addition, in the collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship of the present invention, the land-based maneuvering device is characterized by having an alarm verification device that determines whether an alarm issued by the ship is correct based on radar information from the ship's radar device and satellite images of the set alert area.

また、本発明の自動航行一軸二舵船の避航操船システムにおいて、陸上操船装置は、本船の船舶レーダ装置のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて他船による本船妨害ゾーンと本船安全ゾーンを判断する航行安全判定部を有することを特徴とする。 In addition, in the collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship of the present invention, the land-based maneuvering device is characterized by having a navigation safety determination unit that determines the ship's interference zone and the ship's safety zone caused by other ships based on radar information from the ship's ship radar device and satellite images of the set alert sea area.

また、本発明の自動航行一軸二舵船の避航操船システムにおいて、陸上操船装置は、陸上操船切替装置により操舵権を船上遠隔制御装置に切り替え、陸上遠隔制御装置を介して本船を遠隔操船し、航行安全判定部が示す本船安全ゾーンを本船に航行させることを特徴とする。 In addition, in the collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship of the present invention, the onshore maneuvering device switches steering authority to the onboard remote control device using the onshore maneuvering switching device, remotely steers the ship via the onshore remote control device, and navigates the ship through the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit.

また、本発明の自動航行一軸二舵船の避航操船システムにおいて、陸上操船装置は、航行安全判定部が示す本船安全ゾーンを本船に指示し、陸上操船切替装置により操舵権を本船の自動制御部に戻し、本船の自動制御部により操船し、航行安全判定部が示す本船安全ゾーンを本船に自動航行させることを特徴とする。 In addition, in the collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship of the present invention, the onshore maneuvering device instructs the ship to navigate the ship's safety zone indicated by the navigation safety judgment unit, returns steering control to the ship's automatic control unit via the onshore maneuvering switching device, and steers the ship using the ship's automatic control unit, automatically navigating the ship through the ship's safety zone indicated by the navigation safety judgment unit.

また、本発明の自動航行一軸二舵船の避航操船システムにおいて、航行安全判定部は、人口知能を備えたコンピュータからなることを特徴とする。 In addition, in the collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship of the present invention, the navigation safety judgment unit is characterized by being made up of a computer equipped with artificial intelligence.

また、設定警戒海域の衛星画像は、遠赤外線画像であることを特徴とする。 The satellite images of the designated alert area are also characterized by being far-infrared images.

また、警報装置は、船舶自動識別装置により本船が異常操船状態である情報を発信するとともに、注意喚起信号装置により海上衝突予防法第36条に規定する注意喚起信号を発することを特徴とする。 The warning device also uses the Automatic Identification System to transmit information that the ship is in an abnormal maneuvering state, and also uses the caution signal device to emit a caution signal as stipulated in Article 36 of the Act on Prevention of Collisions at Sea.

上記の構成により、自動航行を行う機能を有する船舶が本来航行すべき航路から逸脱したり、船速が異常に速まったりした異常操船状態において、あるいは操船装置の誤作動により異常操船状態となった状態において、あるいは相手船の誤操船が原因で異常接近する状態において、衝突のリスクが生じた場合に、船舶をその場に留めることで衝突を回避できる。 The above configuration makes it possible to avoid collision by keeping the ship in place when a risk of collision occurs in the following cases: a ship with automatic navigation capability deviates from its intended route or its speed increases abnormally, or when the abnormal maneuvering state occurs due to a malfunction of the steering device, or when the other ship approaches abnormally due to incorrect maneuvering.

そして、陸上操船装置において、船舶レーダ装置のレーダ範囲を超える本船の現在船位付近の広域の設定警戒海域の衛星画像をセンターディスプレイ装置に表示することで、レーダ画像の水平的な情報と、それとは異なる衛星画像の上方からの情報との二元的な情報に基づいて、衝突リスク判定部が衝突すると判断した事象を確認し、判断の正当性を判定できる。 Then, in the land-based ship-steering device, by displaying satellite images of a wide area of the set alert area around the ship's current position, which is beyond the radar range of the ship's radar device, on the center display device, it is possible to confirm the event that the collision risk determination unit judges to be a collision based on the dual information of the horizontal information of the radar image and the different information from above of the satellite image, and to judge the validity of the judgment.

衝突の判断が正しい場合には、陸上操船切替装置により船上操船切替装置に自動制御装置と船上遠隔制御装置との操舵権の切り替えを指示し、陸上遠隔制御装置により船上遠隔制御装置を介して本船を操船し、本船を本船安全ゾーンにまで航行させた後に、本船を自動制御装置による操船に復帰させる。 If the collision judgment is correct, the onshore steering switching device instructs the onboard steering switching device to switch steering control between the automatic control device and the onboard remote control device, and the onshore remote control device steers the ship via the onboard remote control device, and after the ship navigates to the ship's safety zone, the ship is returned to steering by the automatic control device.

また、衝突の判断が誤りである場合には、判断の誤りの原因を特定し、衝突リスク判定部に現事象は安全であるとの情報を送って本船を自動制御装置による操船に復帰させる。 In addition, if the collision judgment is incorrect, the cause of the judgment error is identified and information is sent to the collision risk judgment unit that the current event is safe, and the ship is returned to being controlled by the automatic control device.

また、本発明の自動航行一軸二舵船の避航操船システムにおいて、陸上操船装置の警報検証装置が、本船の船舶レーダ装置のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて、本船が発信した警報が正しいか否かを判断することで、衝突リスク判定部が衝突すると判断した事象の判断の正当性を迅速に判定することができ、警報検証事象を蓄積することで、結果として衝突リスク判定部の判定精度を高めることができる。 In addition, in the collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship of the present invention, the warning verification device of the land-based maneuvering device determines whether the warning issued by the ship is correct based on radar information from the ship's radar device and satellite images of the set alert area, making it possible to quickly determine the validity of the judgment of an event in which the collision risk judgment unit judges that a collision will occur, and by accumulating warning verification events, the judgment accuracy of the collision risk judgment unit can be improved.

また、設定警戒海域の衛星画像が遠赤外線画像であるで、現場海域の昼夜、天候等の環境の影響を受けることなく、現況確認を行うことができる。 In addition, since the satellite images of the designated alert area are far-infrared images, the current situation can be confirmed without being affected by the environmental factors of the area, such as day/night and weather.

また、陸上操船装置の航行安全判定部において、レーダ画像の水平的な情報と、それとは異なる衛星画像の上方からの情報との二元的な情報に基づいて、他船による本船妨害ゾーンと本船安全ゾーンを判断することで、迅速に本船を本船安全ゾーンに導くことができる。 In addition, the navigation safety judgment section of the land-based ship-steering device can quickly guide the ship to the ship's safety zone by determining the ship's interference zone and the ship's safety zone based on dual information, namely horizontal information from radar images and different information from above from satellite images.

また、航行安全判定部が人口知能を備えたコンピュータからなることで、衝突リスク判定部が衝突すると判断した事象や警報検証事象を学習し、蓄積して、より迅速に、より確実な本船安全ゾーンを導き出すことができる。 In addition, because the navigation safety assessment unit is made up of a computer equipped with artificial intelligence, it can learn and accumulate events that the collision risk assessment unit judges to be collisions and warning verification events, enabling it to more quickly and reliably derive a ship safety zone.

また、警報装置が注意喚起信号装置により海上衝突予防法第36条に規定する注意喚起信号を発するので、現場海域の他の船舶に十分な注意喚起を行える。 In addition, the warning device will emit a warning signal as stipulated in Article 36 of the Act on Prevention of Collisions at Sea, providing sufficient warning to other vessels in the area.

本発明の実施の形態における緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船の推力システムおよび自動制御装置を示す模式図FIG. 1 is a schematic diagram showing a thrust system and an automatic control device of an automatic navigation single-propeller, twin-rudder ship equipped with an emergency control function according to an embodiment of the present invention. 同実施の形態における緊急制御機能を備えた自動航行一軸二舵船の操船スタンドを示す模式図FIG. 2 is a schematic diagram showing a steering stand of an automatic navigation single-propeller, dual-rudder ship equipped with an emergency control function according to the embodiment. 同実施の形態における操船スタンドの構成を示す模式図FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a ship steering stand according to the embodiment; 同実施の形態における緊急制御装置を示す模式図FIG. 2 is a schematic diagram showing an emergency control device according to the embodiment; 同実施の形態における陸上操船支援センターを示す模式図FIG. 2 is a schematic diagram showing a land-based ship-handling support center according to the embodiment; 同実施の形態における高揚力舵の可動範囲を示す平面図FIG. 4 is a plan view showing a movable range of the high-lift rudder in the embodiment. 同実施の形態における推進器および高揚力舵を示し、推力システム100の船尾部の構成を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a propulsion device and a high-lift rudder in the embodiment, illustrating the configuration of a stern portion of the thrust system 100. 舵の組み合せ舵角と旋回方向を示す模式図Schematic diagram showing rudder combination angle and turning direction

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る自動航行一軸二舵船の避航操船システムは、自動航行一軸二舵船Aと本船の安全航行を監視サポートする陸上操船支援センターBからなる。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The collision avoidance maneuvering system for an autonavigation single-propeller, dual-rudder ship according to the present invention comprises an autonavigation single-propeller, dual-rudder ship A and a land-based ship-maneuvering support center B that monitors and supports the safe navigation of the ship.

自動航行一軸二舵船Aは、図1から図8に示すように、推力システム100と推力システム100を制御する操船システム200を備えている。 As shown in Figures 1 to 8, the autonavigation single-propeller, dual-rudder vessel A is equipped with a thrust system 100 and a maneuvering system 200 that controls the thrust system 100.

図7に示すように、推力システム100は、船体110の船尾に配置した1基1軸のプロペラからなるプロペラ推進器101と、プロペラの後方に配置した2枚の高揚力舵102、103を配したものである。 As shown in FIG. 7, the thrust system 100 is composed of a propeller propeller 101 consisting of a single propeller arranged at the stern of the hull 110, and two high-lift rudders 102, 103 arranged behind the propeller.

図6に示すように、高揚力舵102、103は、プロペラの軸心方向に沿った断面形状が高揚力の断面輪郭の舵ブレードを有する舵である。高揚力の舵ブレードには種々の形状のものがあるが、本実施の形態の高揚力舵102、103の舵ブレードは以下の形状をなす。すなわち、水平断面の輪郭において前方へ半円形状に突出させた前縁部102a、103aと、前縁部102a、103aに連続して流線型に幅を増大させた後に最小幅部102b、103bに向けて徐々に幅を減少させた中間部102c、103cと、中間部102c、103cに連続して所定幅の後方端102d、103dに向けて徐々に幅を増大させた魚尾後縁部102e、103eからなる形状を有している。 As shown in FIG. 6, the high-lift rudders 102 and 103 are rudders with rudder blades whose cross-sectional shape along the axial direction of the propeller is a high-lift profile. There are various shapes of high-lift rudder blades, but the rudder blades of the high-lift rudders 102 and 103 of this embodiment have the following shape. That is, in the horizontal cross-sectional profile, they have a shape consisting of leading edge portions 102a and 103a that protrude forward in a semicircular shape, intermediate portions 102c and 103c whose width increases streamlined from the leading edge portions 102a and 103a and then gradually decreases toward the minimum width portions 102b and 103b, and fishtail trailing edge portions 102e and 103e whose width gradually increases from the intermediate portions 102c and 103c toward the rear ends 102d and 103d of a predetermined width.

各高揚力舵102、103は、それぞれ、アウトボード(外、舷側)へ105°、インボード(内舷側)へ35°転舵可能に構成されている。そして、1基1軸の推進器(プロペラ)をプロペラ前進回転のままで、1対2枚の高揚力舵102、103をそれぞれ独立して種々の角度に作動させ、両舷の高揚力舵102、103を舵角の組合せを変えることによって、プロペラ後流を目的とする望ましい方向に分配し、それぞれの方向の推力を自在に変えることができる。従って、それぞれの方向の推力の合成推力を自在に変えることができ、プロペラ後流を制御して船尾回りの推力を360°全方向にわたって制御することで、船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等の操船を行わせ、船の運動を自由に制御することができる。 Each high-lift rudders 102, 103 is configured to be able to steer 105° outboard (outside, ship's side) and 35° inboard (inner ship's side). Then, while the single shaft propeller (propeller) rotates forward, the pair of two high-lift rudders 102, 103 can be operated independently at various angles, and by changing the combination of rudder angles of the high-lift rudders 102, 103 on both sides, the propeller wake can be distributed in the desired direction, and the thrust in each direction can be freely changed. Therefore, the composite thrust of the thrust in each direction can be freely changed, and by controlling the propeller wake and controlling the thrust around the stern in all directions 360°, the ship can be steered forward and backward, stopped, turned forward, turned backward, etc., and the movement of the ship can be freely controlled.

図1に示すように、推力システム100は、高揚力舵102、103を駆動するロータリーベーン舵取機104、105と、ロータリーベーン舵取機104、105を制御する舵制御装置(サーボアンプ)106、107と、船体110の船首側に配置した船首スラスター108および船首スラスター108を制御するスラスター制御装置109を有している。 As shown in FIG. 1, the thrust system 100 includes rotary vane steering gears 104, 105 that drive high-lift rudders 102, 103, rudder control devices (servo amplifiers) 106, 107 that control the rotary vane steering gears 104, 105, a bow thruster 108 arranged on the bow side of the hull 110, and a thruster control device 109 that controls the bow thruster 108.

また、ロータリーベーン舵取機104、105のそれぞれには、ポンプユニット151、152と舵角発信器153、154とフィードバックユニット155、156が接続しており、フィードバックユニット155、156が舵制御装置106、107に接続している。 In addition, pump units 151, 152, rudder angle transmitters 153, 154, and feedback units 155, 156 are connected to the rotary vane steering gears 104, 105, respectively, and the feedback units 155, 156 are connected to the rudder control devices 106, 107.

図3に示すように、操船システム200は、制御装置206として、2枚の高揚力舵102、103の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御し、無人で自律的に自動操船する場合(モード)の自動制御装置201、有人で2枚の高揚力舵102、103の舵角を組み合わせて操船する場合(モード)の有人制御装置202、遠隔操作により操船する船上遠隔制御装置204、自動制御装置201と船上遠隔制御装置204の切り替えを制御する船上操船切替装置205を備えている。また、制御装置206の自動制御装置201から独立して2枚の高揚力舵102、103の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する場合(モード)の緊急制御装置203を有し、さらには、船舶レーダ装置271および送受信アンテナ装置272が接続されている。 As shown in FIG. 3, the ship steering system 200 includes, as the control device 206, an automatic control device 201 for controlling the direction of ship motion by combining the rudder angles of the two high-lift rudders 102, 103 and autonomously steering the ship (mode), a manned control device 202 for manning the ship by combining the rudder angles of the two high-lift rudders 102, 103 (mode), an onboard remote control device 204 for remotely steering the ship, and an onboard ship steering switching device 205 for controlling switching between the automatic control device 201 and the onboard remote control device 204. In addition, the control device 206 has an emergency control device 203 for controlling the direction of ship motion by combining the rudder angles of the two high-lift rudders 102, 103 independently of the automatic control device 201, and further has a ship radar device 271 and a transmitting/receiving antenna device 272 connected.

自動制御装置201は、操船スタンド250に格納されており、ジャイロコンパス251、GPSコンパス(図示省略)を用いたオートパイロットで操縦するものであり、送受信アンテナ装置272を介して交信する無線通信により遠隔地から目的地、航路、船速等々の航行に必要な情報を操船指令として受け取り、船舶レーダ装置271で周囲の船舶や障害物を検知しつつ自律的に自動操船する自動航行操船部253と、無線通信による操船指令を受け取る操船指令受信部265を有している。 The automatic control device 201 is stored in the steering stand 250 and is operated by an autopilot using a gyrocompass 251 and a GPS compass (not shown). It has an automatic navigation steering unit 253 that receives information necessary for navigation such as destination, route, ship speed, etc. as steering commands from a remote location via wireless communication transmitted through a transmitting/receiving antenna device 272, detects surrounding ships and obstacles using a ship radar device 271, and autonomously steers the ship automatically, and a steering command receiving unit 265 that receives steering commands via wireless communication.

有人制御装置202は、ジャイロコンパス251のジャイロ方位を表示するジャイロ方位表示部252と、ジョイスティックレバー254により操船するジョイスティック操船部255と、モード切替スイッチ260により自動制御装置201と有人制御装置202の切替を行うモード切替部261と、画面にタッチパネルを配した本船ディスプレイ装置262と、本船ディスプレイ装置262に映す画像を制御する画像制御部263を有している。 The manned control device 202 has a gyro direction display unit 252 that displays the gyro direction of the gyro compass 251, a joystick steering unit 255 that steers the ship using a joystick lever 254, a mode switching unit 261 that switches between the automatic control device 201 and the manned control device 202 using a mode switching switch 260, a ship display device 262 with a touch panel on the screen, and an image control unit 263 that controls the image displayed on the ship display device 262.

画像制御部263は、ジャイロ方位を映すジャイロ方位表示画像267と、ジャイロ方位表示部252をモニター画面上でタッチ操作するための方位表示部操作画像268と、自動航行操船部253をモニター画面上でタッチ操作するためのオート操船操作画像269を選択的に表示し、あるいは同時に表示する。 The image control unit 263 selectively displays or simultaneously displays a gyro orientation display image 267 that shows the gyro orientation, an orientation display unit operation image 268 for touch-operating the gyro orientation display unit 252 on the monitor screen, and an auto-ship steering operation image 269 for touch-operating the automatic navigation steering unit 253 on the monitor screen.

ジョイスティック操作部255は、ジョイスティックレバー254がX-Y方向の何れの方向へも操作可能に構成されており、ジョイスティックレバー254の傾倒方向で船体の指令運動方向を制御し、傾倒方向における傾倒角度で船首尾方向指令速度および船体横方向指令速度を制御するものである。 The joystick operation unit 255 is configured so that the joystick lever 254 can be operated in either the X-Y direction, and the tilt direction of the joystick lever 254 controls the commanded direction of the hull movement, and the tilt angle in the tilt direction controls the commanded speed in the bow-stern direction and the commanded speed in the hull lateral direction.

ジョイスティック操船部255は、両舷の高揚力舵102、103の舵角をそれぞれジョイスティックレバー254の傾倒方向に応じて設定した舵角に制御し、かつ両舷の高揚力舵102、103の舵角を組合せることで、プロペラ後流の推力を目的方向に向けて変向し、双方のロータリーベーン舵取機104、105により両舷の高揚力舵102、103のそれぞれの舵角を外舷側へ105°、内舷側へ35°の範囲で制御する。詳細は後述する。 The joystick steering unit 255 controls the rudder angles of the high-lift rudders 102, 103 on both sides to rudder angles set according to the tilt direction of the joystick lever 254, and by combining the rudder angles of the high-lift rudders 102, 103 on both sides, the thrust of the propeller wake is redirected toward the desired direction, and the rotary vane steering gears 104, 105 control the rudder angles of the high-lift rudders 102, 103 on both sides within a range of 105° outboard and 35° inboard. Details will be described later.

自動航行操船部253は、ジャイロコンパス251、GPSコンパス、電子海図システムにより自船の現在位置情報、誘導経路情報、停船保持位置情報に基づいて、自船を無線通信による操船指令で受けた設定針路に誘導制御するものである。 The automatic navigation and steering unit 253 guides and controls the ship to a set course received by steering commands via wireless communication based on the ship's current position information, guidance route information, and stationary holding position information provided by the gyrocompass 251, GPS compass, and electronic chart system.

図4に示すように、緊急制御装置203は、衝突リスク判定部301と警報装置302と緊急操船部303と現在位置情報発信部304を有している。 As shown in FIG. 4, the emergency control device 203 has a collision risk determination unit 301, an alarm device 302, an emergency maneuvering unit 303, and a current position information transmission unit 304.

衝突リスク判定部301は、ジャイロコンパス251、GPSコンパス、船舶レーダ装置271から得る自船情報と他船情報に基づいて自船が他船に衝突するか否かを判断し、衝突すると判断した場合に緊急指令を緊急操船部303に指令する。 The collision risk determination unit 301 determines whether the ship will collide with another ship based on the ship information and other ship information obtained from the gyrocompass 251, GPS compass, and ship radar device 271, and issues an emergency command to the emergency maneuvering unit 303 if it determines that a collision will occur.

警報装置302は、衝突リスク判定部301が衝突すると判断した場合に、陸上操船支援センターBへ警報を発報するとともに、現在位置情報発信部304により船舶自動識別装置を通して本船が異常操船状態である情報を発信する。さらに、警報装置302は、注意喚起信号装置305により海上衝突予防法第36条に規定する注意喚起信号、例えば発光信号、音響信号等を発する。 When the collision risk assessment unit 301 judges that a collision will occur, the warning device 302 issues a warning to the onshore ship-handling support center B, and also transmits information that the ship is in an abnormal maneuvering state via the Automatic Identification System from the current position information transmission unit 304. Furthermore, the warning device 302 emits a warning signal, such as a light signal or an acoustic signal, as stipulated in Article 36 of the Act on Prevention of Collisions at Sea by the attention signal device 305.

緊急操船部303は、緊急指令を受けて緊急停止操船を行って後に、船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う。 The emergency maneuvering unit 303 performs emergency stop maneuvering upon receiving an emergency command, and then performs hover maneuvering to keep the ship in place.

船上遠隔制御装置204は、陸上操船支援センターBから遠隔操船指令を受け取る遠隔操船指令受信部221と、遠隔操船指令受信部221で受信した遠隔操船指令を実行する遠隔操船部222を有している。 The on-board remote control device 204 has a remote ship-steering command receiving unit 221 that receives remote ship-steering commands from the land-based ship-steering support center B, and a remote ship-steering unit 222 that executes the remote ship-steering commands received by the remote ship-steering command receiving unit 221.

船上操船切替装置205は、陸上操船支援センターBから切替指令を受け取る切替指令受信部223と、切替指令受信部223で受信した切替指令を実行する切替操作部224を有している。 The on-board ship maneuvering switching device 205 has a switching command receiving unit 223 that receives switching commands from the on-shore ship maneuvering support center B, and a switching operation unit 224 that executes the switching commands received by the switching command receiving unit 223.

陸上操船支援センターBは、通信装置401と、陸上操船装置402を有している。陸上操船装置402は、通信装置401により本船から警報を受信すると船舶レーダ装置271のレーダ範囲を超える本船の現在船位付近の広域の設定警戒海域の衛星画像をセンターディスプレイ装置403に表示する衛星画像受信装置404と、通信装置401により本船の操船システム200の船上操船切替装置205に自動制御装置201と船上遠隔制御装置204との操舵権の切り替えを指示する陸上操船切替装置405と、本船の船上遠隔制御装置204を介して本船を遠隔操船する陸上遠隔制御装置406と、本船の船舶レーダ装置271のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて、本船が発信した警報が正しいか否かを判断する警報検証装置407と、本船の船舶レーダ装置271のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて他船による本船妨害ゾーンと本船安全ゾーンを判断する航行安全判定部408を有する。ここでは、航行安全判定部408は、人口知能いわゆるAIを備えたコンピュータからなる。 The on-shore ship maneuvering support center B has a communication device 401 and an on-shore ship maneuvering device 402. The land-based ship maneuvering device 402 has a satellite image receiving device 404 that displays satellite images of a wide area of a set alert area around the ship's current position, which exceeds the radar range of the ship radar device 271, on the center display device 403 when it receives an alert from the ship via the communication device 401, a land-based ship maneuvering switching device 405 that instructs the onboard ship maneuvering switching device 205 of the ship's maneuvering system 200 via the communication device 401 to switch steering control between the automatic control device 201 and the onboard remote control device 204, a land-based remote control device 406 that remotely maneuvers the ship via the onboard remote control device 204 of the ship, an alert verification device 407 that determines whether the alert issued by the ship is correct based on radar information from the ship's radar device 271 and satellite images of the set alert area, and a navigation safety judgment unit 408 that determines the ship interference zone by other ships and the ship safety zone based on radar information from the ship's radar device 271 and satellite images of the set alert area. Here, the navigation safety judgment unit 408 consists of a computer equipped with artificial intelligence, or AI.

設定警戒海域の衛星画像は遠赤外線画像であり、現場海域の昼夜、天候等の環境の影響を受けることなく、現況確認を行うことができる。 The satellite images of the designated alert area are far-infrared images, so the current situation can be confirmed without being affected by the environmental factors such as day/night and weather in the area.

陸上操船装置402は、陸上操船切替装置405により操舵権を船上遠隔制御装置204に切り替え、陸上遠隔制御装置406を介して本船を遠隔操船し、航行安全判定部408が示す本船安全ゾーンを本船に航行させる。 The onshore ship steering device 402 switches steering authority to the onboard remote control device 204 using the onshore ship steering switching device 405, remotely steers the ship via the onshore remote control device 406, and navigates the ship through the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit 408.

または、陸上操船装置402は、航行安全判定部408が示す本船安全ゾーンを本船に指示し、陸上操船切替装置405により操舵権を本船の自動制御部201に戻し、本船の自動制御部201により操船し、航行安全判定部408が示す本船安全ゾーンを本船に自動航行させる。 Alternatively, the onshore ship maneuvering device 402 instructs the ship to navigate the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit 408, and the onshore ship maneuvering switching device 405 returns steering control to the ship's automatic control unit 201, and the ship is steered by the ship's automatic control unit 201, causing the ship to automatically navigate through the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit 408.

高揚力舵102、103の基本的な舵角の組合せ、およびジョイスティックレバー254の状態と、その呼称及びプロペラ後流線と運動方向を、図8において説明する。 The basic combinations of rudder angles for the high-lift rudders 102 and 103, as well as the state of the joystick lever 254, their names, and the propeller wake streamline and direction of movement are explained in Figure 8.

図8中で、舵は水平断面で示してあり、その横あるいは下方に各々の舵の舵角を示している。舵角は右に取るのが正(+)、左に取るのが負(-)として表示し、これらの舵角の組み合わせに対する呼称を掲げている。プロペラ後流は、細い矢印線で、又、それによる船の推進方向を太い中抜き矢印線で画いている。 In Figure 8, the rudder is shown in horizontal cross section, with the rudder angle of each rudder shown to the side or below. Rudder angles to the right are shown as positive (+) and to the left as negative (-), and names for combinations of these rudder angles are given. The propeller wake is shown with a thin arrow, and the resulting propulsion direction of the ship is shown with a thick hollow arrow.

ちなみに、「TURN TO PORT」(前進左旋回)は左舷舵-35°、右舷舵-35°であり、「ROTATE TO PORT」(船首左回頭)は左舷舵-70°、右舷舵-35°であり、「STERN TO PORT」(船尾左旋回)は左舷舵-105°、右舷舵+45°から+75°であり、「ASTERN TO PORT」(後進左旋回)は左舷舵-105°、右舷舵+75°から+105°であり、「AHEAD」(前進)は左舷舵0°、右舷舵0°であり、「HOVERING」(その場停止)は左舷舵-75°、右舷舵+75°であり、「ASTERN」(後進)は左舷舵-105°、右舷舵+105°であり、「TURN TO STARD」(前進右旋回)は左舷舵+35°、右舷舵+35°であり、「ROTATE TO STARD」(船首右回頭)は左舷舵+35°、右舷舵+70°であり、「STERN TO STARD」(船尾右旋回)は左舷舵-45°から-75°、右舷舵+105°であり、「ASTERN TO STARD」(後進右旋回)は左舷舵-75°から-105°、右舷舵+105°である。 By the way, "TURN TO PORT" (forward left turn) is port rudder -35° and starboard rudder -35°, "ROTATE TO PORT" (bow turn left) is port rudder -70° and starboard rudder -35°, "STERN TO PORT" (stern left turn) is port rudder -105° and starboard rudder +45° to +75°, and "ASTERN TO "PORT" (turn astern) is port rudder -105°, starboard rudder +75° to +105°, "AHEAD" (forward) is port rudder 0°, starboard rudder 0°, "HOVERING" (stop in place) is port rudder -75°, starboard rudder +75°, "ASTERN" (astern) is port rudder -105°, starboard rudder +105°, "TURN TO STARD" (turn right ahead) is port rudder +35°, starboard rudder +35°, "ROTATE TO STARD" (turn bow to right) is port rudder +35°, starboard rudder +70°, "STERN TO "ASTARD" (turn astern to the right) is -45° to -75° port rudder and +105° starboard rudder, and "ASTERN TO STARD" (turn astern to the right) is -75° to -105° port rudder and +105° starboard rudder.

以下、上記構成における作用を説明する。
1.有人制御装置202による操縦モード
モード切替スイッチ260を操作して有人制御装置202のジョイスティックによる操縦モードを選択する。ジョイスティック操船部255は、ジョイスティックレバー254によって船体の指令運動方向、船首尾方向指令推力、船体横方向指令推力を指令する。
The operation of the above configuration will now be described.
1. Steering mode by manned control device 202 The mode change switch 260 is operated to select the steering mode by the joystick of the manned control device 202. The joystick steering unit 255 uses the joystick lever 254 to command the command direction of hull movement, command thrust in bow/stern direction, and command thrust in hull lateral direction.

この操船においては、プロペラ推進器101をプロペラ前進回転のままで、それぞれの高揚力舵、103をそれぞれ独立に種々の角度に作動させてプロペラ後流を制御し、船尾回りの推力を360゜全方向にわたって制御する。この制御によって船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等を行わせることにより操船における機動性を向上させることができる。 In this maneuvering, while the propeller thrusters 101 continue to rotate in forward direction, the high-lift rudders 103 are independently operated at various angles to control the propeller wake and control the thrust around the stern in all directions 360°. This control allows the ship to move forward or backward, stop, turn forward, turn backward, etc., improving maneuverability in maneuvering.

すなわち、両舷の舵の舵角の組合せを変えることによって、プロペラ後流を目的とする望ましい方向に向けてその方向に推力を変えることができる。ここに挙げた舵角の組み合わせは一例であり、目的とする推進方向及び推力を得るように、舵角の組み合わせを任意に変えることができる。 In other words, by changing the combination of rudder angles on both sides, it is possible to orient the propeller wake in a desired direction and change the thrust in that direction. The rudder angle combinations listed here are just an example, and the rudder angle combinations can be changed as desired to obtain the desired propulsion direction and thrust.

このように、操船においては推進器推力の反転(プロペラ逆転)が不要であり、主機関は常に前進回転のままであらゆる操船制御が行え、主機関の回転数を加減せずとも、両舵の舵角を加減して、そのときのプロペラ回転数に対応した前進最大速度から後進最大速度まで無段階にきめ細かく船速を制御することができる。
2.自動制御装置201による操縦モード
モード切替スイッチ260を操作して自動制御装置201による操縦モードを選択する。
In this way, there is no need to reverse the thrust of the propeller (reverse the propeller) during maneuvering, and all maneuvering control can be performed with the main engine always rotating in forward direction.By adjusting the rudder angle of both rudders, the ship speed can be controlled steplessly and precisely from the maximum forward speed corresponding to the propeller speed at that time, to the maximum reverse speed, without having to adjust the main engine speed.
2. Control mode by automatic control device 201 The mode changeover switch 260 is operated to select the control mode by automatic control device 201.

自動制御装置201は、無人で自律的に自動操船する。すなわち、自動制御装置201は、無線通信により遠隔地から目的地、航路、船速等の航行に必要な情報を操船指令として操船指令受信部265で受け取り、受け取った指令に基づいてGPSコンパスを用いたオートパイロットで操縦し、GPSコンパス、電子海図システムにより自船の現在位置情報、誘導経路情報、停船保持位置情報に基づいて、自船を無線通信による操船指令で受けた設定針路に誘導制御する。 The automatic control device 201 autonomously steers the ship without any crew. That is, the automatic control device 201 receives information necessary for navigation such as destination, route, ship speed, etc. from a remote location via wireless communication as steering commands using the steering command receiver 265, steers the ship using an autopilot that uses a GPS compass based on the received commands, and guides and controls the ship to the set course received in the steering commands via wireless communication based on the ship's current position information, guidance route information, and stationary holding position information from the GPS compass and electronic chart system.

この自動制御装置201による操船においても、有人制御装置202による操船と同様に、船体の指令運動方向、船首尾方向指令推力、船体横方向指令推力を指令する。 When maneuvering with this automatic control device 201, as with maneuvering with the manned control device 202, the command direction of hull movement, command thrust in bow-stern direction, and command thrust in lateral direction of the hull are commanded.

すなわち、プロペラ推進器101をプロペラ前進回転のままで、それぞれの高揚力舵102、103をそれぞれ独立に種々の角度に作動させてプロペラ後流を制御し、船尾回りの推力を360゜全方向にわたって制御する。この制御によって船の前後進、停止、前進旋回、後進旋回等を行わせる。
3.緊急制御装置203による操縦モード
緊急制御装置203は、自動制御装置201の誤作動により異常操船状態となったときに、あるいは相手船の誤操船が原因で異常接近するときにおいて、衝突リスクを判定する。
In other words, while the propeller thruster 101 continues to rotate forward, the high-lift rudders 102 and 103 are independently operated at various angles to control the propeller wake and control the thrust around the stern in all directions of 360°. This control allows the ship to move forward or backward, stop, turn forward, turn backward, etc.
3. Steering mode by emergency control device 203 The emergency control device 203 judges the collision risk when an abnormal ship steering state occurs due to a malfunction of the automatic control device 201, or when an abnormal approach occurs due to erroneous ship steering by the other ship.

すなわち、衝突リスク判定部301は、船舶レーダ装置271から得る自船情報と他船情報に基づいて自船が他船に衝突するか否かを判断する。自船情報は、自船の船位、自船の船速、自船の方位を含み、他船情報は、他船の船位、他船の船速、他船の方位を含む情報である。 That is, the collision risk determination unit 301 determines whether the ship will collide with another ship based on the ship information and other ship information obtained from the ship radar device 271. The ship information includes the ship's position, speed, and direction, and the other ship information includes the ship's position, speed, and direction.

衝突リスク判定部301が衝突すると判断した場合に、警報装置302は発報して操船者(乗船している場合に)に警報を発し、陸上操船支援センターBへ警報を発報するとともに、現在位置情報発信部304により船舶自動識別装置を通して本船が異常操船状態である情報を発信し、緊急指令を緊急操船部303に指令する。また、警報装置302が注意喚起信号装置305により海上衝突予防法第36条に規定する注意喚起信号を発するので、現場海域の他の船舶に十分な注意喚起を行える。 If the collision risk assessment unit 301 judges that a collision will occur, the warning device 302 issues a warning to the ship operator (if on board) and to the land-based ship-maneuvering support center B, while the current position information transmission unit 304 transmits information that the ship is in an abnormal maneuvering state via the Automatic Identification System, and issues an emergency command to the emergency ship-maneuvering unit 303. The warning device 302 also issues a warning signal as stipulated in Article 36 of the Act on Prevention of Collisions at Sea via the attention signal device 305, so that other ships in the area can be adequately alerted.

緊急操船部303は、緊急指令を受けて船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う。この際に、緊急操船部303は、ホバリング操船に先立って船舶の緊急停止操船を行う。このため、左舷舵の高揚力舵103を取舵方向(上から見て時計回りの方向)に、右舷舵の高揚力舵102を面舵方向(上から見て反時計回りの方向)に、それぞれハードオーバー(舵いっぱい)まで転舵させ、船に制動力を与えて停止させる。この両舵により非常に大きな制動力と後進力を発生させるので、プロペラ逆転による操船よりもはるかに短い時間、短い距離で船体を停止させることができる。 Upon receiving an emergency command, the emergency maneuvering unit 303 performs hover maneuvering to keep the ship in place. At this time, the emergency maneuvering unit 303 performs emergency stop maneuvering of the ship prior to hover maneuvering. For this purpose, the high-lift rudder 103 on the port side is turned hard over (to the full extent) in the starboard direction (counterclockwise when viewed from above), and the high-lift rudder 102 on the starboard side is turned hard over (to the full extent) to apply braking force to the ship and stop it. These two rudders generate very large braking and reverse forces, so the ship can be stopped in a much shorter time and distance than maneuvering by reversing the propeller.

次に、緊急操船部303は、船体をその場に留まらせるホバリング操船を行う。このため、左舷舵の高揚力舵103を取舵方向(上から見て時計回りの方向)に-75°、右舷舵の高揚力舵102を面舵方向(上から見て反時計回りの方向)に+75°に転舵させて、図7に示す「HOVERING」(その場停止)を行う。 Next, the emergency maneuvering unit 303 performs hovering maneuvering to keep the hull in place. To this end, the high-lift rudder 103 on the port side is turned -75° in the starboard direction (clockwise as seen from above) and the high-lift rudder 102 on the starboard side is turned +75° in the starboard direction (counterclockwise as seen from above), performing "HOVERING" (stopping in place) as shown in Figure 7.

このように、緊急制御装置203が、緊急操船部303によって船体をその場に留まらせるホバリング操船を行うことで、衝突を回避できる。 In this way, the emergency control device 203 can avoid a collision by using the emergency maneuvering unit 303 to perform hovering maneuvering to keep the hull in place.

陸上操船支援センターBの陸上操船装置402は、通信装置401により本船から警報を受信するとセンターディスプレイ装置403に船舶レーダ装置271のレーダ範囲を超える本船の現在船位付近の広域の設定警戒海域の衛星画像を表示する。この設定警戒海域の衛星画像が遠赤外線画像であるで、現場海域の昼夜、天候等の環境の影響を受けることなく、現況確認を行うことができる。 When the onshore ship maneuvering device 402 of the onshore ship maneuvering support center B receives an alarm from the ship via the communication device 401, it displays on the center display device 403 a satellite image of the wide area of the set alert area near the ship's current position, which is beyond the radar range of the ship radar device 271. Since the satellite image of the set alert area is a far-infrared image, the current situation can be confirmed without being affected by the environmental conditions of the onsite sea area, such as day/night and weather.

陸上操船切替装置405が通信装置401により本船の操船システム200の船上操船切替装置205に自動制御装置201と船上遠隔制御装置204との操舵権の切り替えを指示する。 The land-based ship steering switching device 405 instructs the on-board ship steering switching device 205 of the ship's ship steering system 200 via the communication device 401 to switch steering control between the automatic control device 201 and the on-board remote control device 204.

そして、陸上操船装置402による遠隔操船に先立って、警報検証装置407が本船の船舶レーダ装置271のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて、本船が発信した警報が正しいか否かを判断し、衝突の判断が正しい場合には、遠隔操船する。 Then, prior to remote maneuvering by the land-based maneuvering device 402, the warning verification device 407 determines whether the warning issued by the ship is correct based on radar information from the ship's radar device 271 and satellite images of the set alert area, and performs remote maneuvering if the collision judgment is correct.

AIを備えたコンピュータの航行安全判定部408が、本船の船舶レーダ装置271のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて他船による本船妨害ゾーンと本船安全ゾーンを判断する。 The AI-equipped computer's navigation safety judgment unit 408 judges the ship's interference zone and the ship's safety zone caused by other ships based on radar information from the ship's ship radar device 271 and satellite images of the set alert sea area.

そして、陸上操船装置402は、陸上操船切替装置405により船上操船切替装置に自動制御装置201と船上遠隔制御装置204との操舵権の切り替えを指示し、陸上遠隔制御装置406により船上遠隔制御装置204を介して本船を操船し、本船を航行安全判定部408が示す本船安全ゾーンにまで航行させた後に、本船を自動制御装置201による操船に復帰させる。 Then, the onshore ship steering device 402 instructs the onshore ship steering switching device 405 to switch steering control between the automatic control device 201 and the onboard remote control device 204, and steers the ship via the onboard remote control device 204 using the onshore remote control device 406, navigates the ship to the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit 408, and then returns the ship to steering by the automatic control device 201.

または、陸上操船装置402は、航行安全判定部408が示す本船安全ゾーンを本船に指示し、陸上操船切替装置405により操舵権を本船の自動制御部201に戻し、本船の自動制御部201により操船し、航行安全判定部408が示す本船安全ゾーンを本船に自動航行させる。 Alternatively, the onshore ship maneuvering device 402 instructs the ship to navigate the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit 408, and the onshore ship maneuvering switching device 405 returns steering control to the ship's automatic control unit 201, and the ship is steered by the ship's automatic control unit 201, causing the ship to automatically navigate through the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit 408.

また、衝突の判断が誤りである場合には、判断の誤りの原因を特定し、衝突リスク判定部に現事象は安全であるとの情報を送って本船を自動制御装置201による操船に復帰させる。 In addition, if the collision judgment is incorrect, the cause of the judgment error is identified, and information is sent to the collision risk judgment unit that the current event is safe, and the ship is returned to being controlled by the automatic control device 201.

上記の構成により、自動航行を行う機能を有する船舶が本来航行すべき航路から逸脱したり、船速が異常に速まったりした異常操船状態において、あるいは操船装置の誤作動により異常操船状態となった状態において、あるいは相手船の誤操船が原因で異常接近する状態において、衝突のリスクが生じた場合に、船舶をその場に留めることで衝突を回避できる。 The above configuration makes it possible to avoid collision by keeping the ship in place when a risk of collision occurs in the following cases: a ship with automatic navigation capability deviates from its intended route or its speed increases abnormally, or when the abnormal maneuvering state occurs due to a malfunction of the steering device, or when the other ship approaches abnormally due to incorrect maneuvering.

そして、陸上操船装置402において、船舶レーダ装置271のレーダ範囲を超える本船の現在船位付近の広域の設定警戒海域の衛星画像をセンターディスプレイ装置403に表示することで、レーダ画像の水平的な情報と、それとは異なる衛星画像の上方からの情報との二元的な情報に基づいて、衝突リスク判定部301が衝突すると判断した事象を確認し、判断の正当性を判定できる。 Then, in the land-based ship maneuvering device 402, by displaying on the center display device 403 a satellite image of the wide set alert area around the ship's current position, which exceeds the radar range of the ship radar device 271, the collision risk determination unit 301 can confirm the event that it has determined to be a collision based on the dual information of the horizontal information of the radar image and the different information from above of the satellite image, and can determine the validity of the determination.

また、陸上操船装置402の警報検証装置407が、本船の船舶レーダ装置271のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて、本船が発信した警報が正しいか否かを判断することで、衝突リスク判定部301が衝突すると判断した事象の判断の正当性を迅速に判定することができ、警報検証事象を蓄積することで、結果として衝突リスク判定部301の判定精度を高めることができる。 In addition, the warning verification device 407 of the land-based maneuvering device 402 determines whether the warning issued by the ship is correct based on radar information from the ship radar device 271 of the ship and satellite images of the set alert area, thereby quickly determining the validity of the judgment of an event that the collision risk judgment unit 301 has judged to be a collision, and by accumulating warning verification events, the judgment accuracy of the collision risk judgment unit 301 can be improved.

また、陸上操船装置402の航行安全判定部408において、レーダ画像の水平的な情報と、それとは異なる衛星画像の上方からの情報との二元的な情報に基づいて、他船による本船妨害ゾーンと本船安全ゾーンを判断することで、迅速に本船を本船安全ゾーンに導くことができる。 In addition, the navigation safety judgment unit 408 of the land-based ship maneuvering device 402 can quickly guide the ship to the ship safety zone by judging the ship interference zone and the ship safety zone caused by other ships based on dual information consisting of horizontal information from radar images and information from above from satellite images, which is different from the horizontal information.

また、航行安全判定部408が人口知能を備えたコンピュータからなることで、衝突リスク判定部301が衝突すると判断した事象や警報検証事象を学習し、蓄積して、より迅速に、より確実な本船安全ゾーンを導き出すことができる。 In addition, since the navigation safety judgment unit 408 is made up of a computer equipped with artificial intelligence, it can learn and accumulate events that the collision risk judgment unit 301 judges to be collisions and warning verification events, and can more quickly and reliably derive a ship safety zone.

100 推力システム
110 船体
101 プロペラ推進器
102、103 高揚力舵
104、105 ロータリーベーン舵取機
106、107 舵制御装置
108 船首スラスター
109 スラスター制御装置
151、152 ポンプユニット
153、154 舵角発信器
155、156 フィードバックユニット
200 操船システム
201 自動制御装置
202 有人制御装置
203 緊急制御装置
204 船上遠隔制御装置
205 船上操船切替装置
206 制御装置
221 遠隔操船指令受信部
222 遠隔操船部
223 切替指令受信部
224 切替操作部
250 操船スタンド
251 ジャイロコンパス
252 ジャイロ方位表示部
253 自動航行操船部
254 ジョイスティックレバー
255 ジョイスティック操船部
260 モード切替スイッチ
261 モード切替部
262 本船ディスプレイ装置
263 画像制御部
271 船舶レーダ装置
272 送受信アンテナ装置
301 衝突リスク判定部
302 警報装置
303 緊急操船部
304 現在位置情報発信部
305 注意喚起信号装置
401 通信装置
402 陸上操船装置
403 センターディスプレイ装置
404 衛星画像受信装置
405 陸上操船切替装置
406 陸上遠隔制御装置
407 警報検証装置
408 航行安全判定部
A 自動航行一軸二舵船
B 陸上操船支援センター
REFERENCE SIGNS LIST 100 Thrust system 110 Hull 101 Propeller thruster 102, 103 High-lift rudder 104, 105 Rotary vane steering gear 106, 107 Rudder control device 108 Bow thruster 109 Thruster control device 151, 152 Pump unit 153, 154 Rudder angle transmitter 155, 156 Feedback unit 200 Ship maneuvering system 201 Automatic control device 202 Manned control device 203 Emergency control device 204 On-board remote control device 205 On-board ship maneuvering switching device 206 Control device 221 Remote ship maneuvering command receiving unit 222 Remote ship maneuvering unit 223 Switching command receiving unit 224 Switching operation unit 250 Ship maneuvering stand 251 Gyro compass 252 Gyro direction display unit 253 Autonavigation maneuvering unit 254 Joystick lever 255 Joystick maneuvering unit 260 Mode changeover switch 261 Mode changeover unit 262 Ship display device 263 Image control unit 271 Ship radar device 272 Transmitting/receiving antenna device 301 Collision risk judgment unit 302 Warning device 303 Emergency maneuvering unit 304 Current position information transmission unit 305 Attention signal device 401 Communication device 402 Land maneuvering device 403 Center display device 404 Satellite image receiving device 405 Land maneuvering switching device 406 Land remote control device 407 Warning verification device 408 Navigation safety judgment unit A Autonavigation single-shaft, dual-rudder ship B Land maneuvering support center

Claims (8)

自動航行一軸二舵船である本船と本船の安全航行を監視サポートする陸上操船支援センターからなり、
本船は、船尾に配置した一基の推進プロペラと、推進プロペラの後方に配置した左右一対の高揚力舵と、各高揚力舵をそれぞれ駆動する一対のロータリーベーン舵取機と、2枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する制御装置と、制御装置から独立して2枚の高揚力舵の舵角を組み合わせて船体運動の方向を制御する緊急制御装置と、船舶レーダ装置と送受信アンテナ装置を備え、
制御装置は、自律的に自動操船する自動制御装置と、遠隔操作により操船する船上遠隔制御装置と、自動制御装置と船上遠隔制御装置の切り替えを制御する船上操船切替装置を有し、
緊急制御装置は、衝突リスク判定部と緊急操船部と警報装置を有し、
衝突リスク判定部は、船舶レーダ装置から得る自船情報と他船情報に基づいて自船が他船に衝突するか否かを判断し、衝突すると判断した場合に緊急指令を緊急操船部に指令し、
警報装置は、衝突リスク判定部が衝突すると判断した場合に、陸上操船支援センターへ警報を発報するとともに、船舶自動識別装置により本船が異常操船状態である情報を発信し、
緊急操船部は、緊急指令を受けて緊急停止操船を行って後に、船体をその場に留まらせるホバリング操船を行い、
陸上操船支援センターは、通信装置と、陸上操船装置を有し、
陸上操船装置は、通信装置により本船から警報を受信すると船舶レーダ装置のレーダ範囲を超える本船の現在船位付近の広域の設定警戒海域の衛星画像をセンターディスプレイ装置に表示する衛星画像受信装置と、通信装置により本船の制御装置の船上操船切替装置に自動制御装置と船上遠隔制御装置との操舵権の切り替えを指示する陸上操船切替装置と、本船の船上遠隔制御装置を介して本船を遠隔操船する陸上遠隔制御装置を有することを特徴とする自動航行一軸二舵船の避航操船システム。
It consists of the ship, which is an automatic navigation single-propeller, dual-rudder vessel, and a land-based ship-handling support center that monitors and supports the vessel's safe navigation.
The vessel is equipped with a single propeller located at the stern, a pair of high-lift rudders located aft of the propeller, a pair of rotary vane steering gears which drive each high-lift rudders, a control device which controls the direction of vessel motion by combining the rudder angles of the two high-lift rudders, an emergency control device which is independent of the control device and which controls the direction of vessel motion by combining the rudder angles of the two high-lift rudders, a marine radar device, and a transmitting/receiving antenna device.
The control device includes an automatic control device for autonomously and automatically steering the ship, an on-board remote control device for remotely steering the ship, and an on-board ship steering switching device for controlling switching between the automatic control device and the on-board remote control device,
The emergency control device has a collision risk determination unit, an emergency maneuvering unit, and an alarm device,
The collision risk determination unit determines whether or not the ship will collide with another ship based on the ship information and other ship information obtained from the ship radar device, and issues an emergency command to the emergency maneuvering unit when it is determined that a collision will occur.
When the collision risk assessment unit judges that a collision will occur, the warning device issues an alarm to the onshore ship-handling support center and transmits information that the ship is in an abnormal maneuvering state via the Automatic Identification System.
The emergency maneuvering department will receive an emergency command and then perform emergency stop maneuvers to keep the ship in place by hovering.
The onshore ship maneuvering support center has a communication device and an onshore ship maneuvering device,
The land-based ship steering device is a collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, twin-rudder ship, characterized in that it has a satellite image receiving device that displays satellite images of a wide, set alert area around the ship's current position, which exceeds the radar range of the ship's radar device, on a center display device when it receives an alarm from the ship via the communication device, a land-based ship steering switching device that instructs the onboard ship steering switching device of the ship's control device via the communication device to switch steering control between the automatic control device and the onboard remote control device, and a land-based remote control device that remotely steers the ship via the onboard remote control device of the ship.
陸上操船装置は、本船の船舶レーダ装置のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて、本船が発信した警報が正しいか否かを判断する警報検証装置を有することを特徴とする請求項1に記載の自動航行一軸二舵船の避航操船システム。 The collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship described in claim 1, characterized in that the land-based maneuvering device has an alarm verification device that determines whether an alarm issued by the ship is correct based on radar information from the ship's ship radar device and satellite images of the set alert area. 陸上操船装置は、本船の船舶レーダ装置のレーダ情報と設定警戒海域の衛星画像とに基づいて他船による本船妨害ゾーンと本船安全ゾーンを判断する航行安全判定部を有することを特徴とする請求項1に記載の自動航行一軸二舵船の避航操船システム。 The autonomous single-propeller, dual-rudder ship avoidance maneuvering system described in claim 1, characterized in that the land-based ship maneuvering device has a navigation safety determination unit that determines the ship's interference zone and the ship's safety zone caused by other ships based on radar information from the ship's ship radar device and satellite images of the set alert area. 陸上操船装置は、陸上操船切替装置により操舵権を船上遠隔制御装置に切り替え、陸上遠隔制御装置を介して本船を遠隔操船し、航行安全判定部が示す本船安全ゾーンを本船に航行させることを特徴とする請求項3に記載の自動航行一軸二舵船の避航操船システム。 The collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, dual-rudder ship described in claim 3, characterized in that the onshore maneuvering device switches steering authority to the onboard remote control device using a onshore maneuvering switching device, remotely steers the ship via the onshore remote control device, and navigates the ship through the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit. 陸上操船装置は、航行安全判定部が示す本船安全ゾーンを本船に指示し、陸上操船切替装置により操舵権を本船の自動制御部に戻し、本船の自動制御部により操船し、航行安全判定部が示す本船安全ゾーンを本船に自動航行させることを特徴とする請求項3に記載の自動航行一軸二舵船の避航操船システム。 The collision avoidance maneuvering system for an automatic navigation single-propeller, dual-rudder ship described in claim 3, characterized in that the land-based ship-steering device indicates to the ship the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit, returns steering control to the ship's automatic control unit by the land-based ship-steering switching device, and steers the ship using the ship's automatic control unit, automatically navigating the ship through the ship safety zone indicated by the navigation safety judgment unit. 航行安全判定部は、人口知能を備えたコンピュータからなることを特徴とする請求項3に記載の自動航行一軸二舵船の避航操船システム。 The collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, twin-rudder ship described in claim 3, characterized in that the navigation safety judgment unit is made up of a computer equipped with artificial intelligence. 設定警戒海域の衛星画像は、遠赤外線画像であることを特徴とする請求項1に記載の自動航行一軸二舵船の避航操船システム。 The collision avoidance maneuvering system for an autonomous single-propeller, twin-rudder ship described in claim 1, characterized in that the satellite image of the set alert area is a far-infrared image. 警報装置は、船舶自動識別装置により本船が異常操船状態である情報を発信するとともに、注意喚起信号装置により海上衝突予防法第36条に規定する注意喚起信号を発することを特徴とする請求項1に記載の自動航行一軸二舵船の避航操船システム。 The collision avoidance maneuvering system for an autonavigation single-propeller, twin-rudder ship described in claim 1, characterized in that the warning device transmits information that the ship is in an abnormal maneuvering state using an automatic identification system, and issues a warning signal as stipulated in Article 36 of the Act on Prevention of Collisions at Sea using a warning signal device.
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