(57)【要約】【課題】風や潮流等の外乱の中でも十分な操舵力を発生させることできる操縦性の良好な船舶を提供することである。【解決手段】水面に浮く複数の船体１０と、複数の船体１０に支持される被支持体３０と、複数の船体１０と被支持体３０を接続する、船体方向変更部５０と、推進装置７０と、を備え、自船の位置を定点に保持させる動作を定点保持動作とし、定点保持動作させずに自船の位置を移動させる動作を航行動作として、船体方向変更部５０は、船体１０の船体船首方向ＤＦを変更可能であり、複数の船体１０のうちの一部または全部を操舵用船体１０Ｓとし、操舵用船体１０Ｓとされない船体１０を非操舵用船体１０ＮＳとして、定点保持動作および／または航行動作を行う場合に、自船の進路を保持または変化させるように、操舵用船体１０Ｓの船体船首方向ＤＦを船舶船首方向ＨＤに対して変化させる、船体操舵動作を行う。【選択図】図５
2020093762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮く複数の船体と、
前記複数の船体に支持される被支持体と、
前記複数の船体と前記被支持体を接続する、船体方向変更部と、
推進装置と、
を備え、
自船の前部が向く方向を船舶船首方向とし、
前記各船体の船首尾線を船首側に延ばした方向を前記各船体のそれぞれの船体船首方向とし、
自船の位置を定点に保持させる動作を定点保持動作とし、
前記定点保持動作させずに自船の位置を移動させる動作を航行動作として、
前記船体方向変更部は、前記船体の船体船首方向を変更可能であり、
前記複数の船体のうちの一部または全部を操舵用船体とし、
前記操舵用船体とされない前記船体を非操舵用船体として、
前記定点保持動作および／または前記航行動作を行う場合に、自船の進路を保持または変化させるように、前記操舵用船体の船体船首方向を前記船舶船首方向に対して変化させる、船体操舵動作を行う、
船舶。
【請求項２】
前記操舵用船体は、自船の進行方向に対して前側に配置される前記船体、および、前記前側に配置される前記船体よりも後側に配置される前記船体を含み、
前記前側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向、および／または、前記後側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向を前記船舶船首方向に対して変化させることにより、前記船体操舵動作を行う、
請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記前側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向、および、前記後側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向を互いに逆位相に変化させることにより、前記船体操舵動作を行う、
請求項２に記載の船舶。
【請求項４】
前記操舵用船体および前記非操舵用船体を、相互に切り替え可能である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項５】
自船が受けている風の風速を検出する風速検出部と、
前記風速検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における風速を算出する風速算出部と、
前記風速算出部によって算出された風速に基づいて、前記船体操舵動作を実行するか否かを判定する船体操舵動作判定部と、
をさらに備える、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項６】
前記船体操舵動作を実行せずに推力の配分によって前記航行動作を行う運転モードを第１航行モードとし、
前記船体操舵動作を実行しながら前記航行動作を行う運転モードを第２航行モードとして、
前記船体操舵動作判定部は、前記風速算出部によって算出された風速に基づいて、前記第１航行モードおよび前記第２航行モードのうち、実行する運転モードを判定する、
請求項５に記載の船舶。
【請求項７】
前記船体操舵動作を実行せずに推力の配分によって前記航行動作を行う運転モードを第１航行モードとし、
前記船体操舵動作を実行しながら前記航行動作を行う運転モードを第２航行モードとして、
前記第１航行モードおよび前記第２航行モードを相互に切り換え可能である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項８】
前記定点保持動作を行う場合において、
前記非操舵用船体の前記船体船首方向を、自船の位置における水の流向に基づいて変化させる、潮流対応動作を行う、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項９】
前記潮流対応動作において、
前記船体方向変更部は、前記非操舵用船体の前記船体船首方向を、自船の位置における水の流向に対して平行になるように変化させる、
請求項８に記載の船舶。
【請求項１０】
自船の対水速度を検出する対水速度検出部と、
自船の対地速度を検出する対地速度検出部と、
前記対水速度検出部の検出結果、および前記対地速度検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における水の流向を算出する流向算出部と、
をさらに備え、
前記潮流対応動作における、前記非操舵用船体の前記船体船首方向は、前記流向算出部によって算出された水の流向に基づいて決定される、
請求項８または請求項９に記載の船舶。
【請求項１１】
前記対水速度検出部の検出結果、および前記対地速度検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における水の流速を算出する流速算出部と、
前記流速算出部によって算出された水の流速に基づいて、前記潮流対応動作を実行するか否かを判定する潮流対応動作判定部と、
をさらに備える、
請求項１０に記載の船舶。
【請求項１２】
推力の配分により前記定点保持動作を行う運転モードを、第１定点保持モードとし、
前記船体操舵動作および前記潮流対応動作を行いつつ、前記定点保持動作を行う運転モードを、第２定点保持モードとして、
潮流対応動作判定部は、前記流速算出部によって算出された水の流速に基づいて、第１定点保持モードおよび第２定点保持モードのうち、実行する運転モードを判定する、
請求項１１に記載の船舶。
【請求項１３】
自船を旋回させながら前記定点保持動作および／または前記航行動作を実行する、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の船体を備え、船体の向きを変化させることで操舵力を発生させる船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願の出願人は、複数の船体を備え、自船の位置を定点に保持する定点保持動作を行う船舶を提案している（特許文献１参照）。特許文献１に記載の船舶は、定点保持動作を行う際には、複数の船体の船体船首方向を非平行とし、推進装置の推力を配分することによって操舵力（回頭モーメント）を発生させている。
【０００３】
特許文献１に記載の船舶は、複数の船体を非平行に配置することにより、船舶の抵抗を増大させて水に対するブレーキ効果を生じさせている。ブレーキ効果によって船舶は風に流されにくくなり、定点保持動作を容易に行うことができる。また、定点保持動作に要するエネルギー消費量を抑制することができる。
【０００４】
また、特許文献１に記載の船舶は、定点保持動作を行わずに、自船の位置を移動させる航行動作を行う場合には、船体が受ける抵抗を減少させるように複数の船体を平行に配置するとともに、推進装置の推力を配分することによって操舵力（回頭モーメント）を発生させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６３３２８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、船舶が受ける風等の外乱が大きくなると、定点保持動作および航行動作を実行する際に、船舶の位置や進路を保持または変更するために大きな操舵力が必要になる場合がある。このような状況において、推力の配分では十分な操舵力が得られず、船舶の操縦性が低下する場合があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載の船舶は、ブレーキ効果によって風に流されにくくなり、定点保持動作を容易に行うことができるが、潮流などの水の流れに対しては、ブレーキ効果によって水の流れの影響を受けやすくなり、却って定点保持動作が困難になる場合があった。
【０００８】
本発明の目的は、風や潮流等の外乱の中でも十分な操舵力を発生させることできる操縦性の良好な船舶を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の船舶は、
水面に浮く複数の船体と、
前記複数の船体に支持される被支持体と、
前記複数の船体と前記被支持体を接続する、船体方向変更部と、
推進装置と、
を備え、
自船の前部が向く方向を船舶船首方向とし、
前記各船体の船首尾線を船首側に延ばした方向を前記各船体のそれぞれの船体船首方向とし、
自船の位置を定点に保持させる動作を定点保持動作とし、
前記定点保持動作させずに自船の位置を移動させる動作を航行動作として、
前記船体方向変更部は、前記船体の船体船首方向を変更可能であり、
前記複数の船体のうちの一部または全部を操舵用船体とし、
前記操舵用船体とされない前記船体を非操舵用船体として、
前記定点保持動作および／または前記航行動作を行う場合に、自船の進路を保持または変化させるように、前記操舵用船体の船体船首方向を前記船舶船首方向に対して変化させる、船体操舵動作を行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の船舶によれば、風等の外乱の中でも自船の進路を保持または変化させるのに十分な操舵力を発生させることができ、操縦性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、船舶が平行配置となった状態の一例を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ―Ａ線における側面断面図である。
【図３】図３は、第１船体の船体船首方向の変更動作を説明する平面図である。
【図４】図４は、第１定点保持モードにおいて、船舶が非平行配置となった状態の一例を示す平面図である。
【図５】図５は、第２航行モードにおいて、船舶が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。
【図６】図６は、第２航行モードにおいて、船舶が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。
【図７】図７は、第２定点保持モードにおいて、船舶が船体操舵動作および潮流対応動作を行っている状態の一例を示す平面図である。
【図８】図８は、運転モードと各船体の姿勢、動作等との関係を示す図である。
【図９】図９は、風・潮流による外乱と運転モードとの関係を示す図である。
【図１０】図１０は、船舶制御システムの構成を示す概略図である。
【図１１】図１１は、船舶の対地速度および対水速度と、潮流の流向および流速との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、第１航行モードで目標位置に向けて移動する船舶の平面図である。
【図１３】図１３は、第２航行モードで目標位置に向けて移動する船舶の平面図である。
【図１４】図１４は、第１定点保持モードで自船の位置を目標位置に保持する定点保持動作を行う船舶の平面図である。
【図１５】図１５は、第２定点保持モードで自船の位置を目標位置に保持する定点保持動作を行う船舶の平面図である。
【図１６】図１６は、運転モード判定のフローを示す図である。
【図１７】図１７は、第１航行モードにおいて、船舶が平行配置となった状態の一例を示す平面図である。
【図１８】図１８は、第２航行モードにおいて、船舶が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。
【図１９】図１９は、第２航行モードにおいて、船舶が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。
【図２０】図２０は、船舶が潮流対応動作を行う状態の一例を示している。
【図２１】図２１は、船舶が旋回しながら目標位置に向かって移動する状態を示す平面図である。
【図２２】図２２は、３体の船体を有する船舶を示す平面図である。
【図２３】図２３は、３体の船体を有する船舶を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態にかかる船舶は、
水面に浮く複数の船体と、
前記複数の船体に支持される被支持体と、
前記複数の船体と前記被支持体を接続する、船体方向変更部と、
推進装置と、
を備え、
自船の前部が向く方向を船舶船首方向とし、
前記各船体の船首尾線を船首側に延ばした方向を前記各船体のそれぞれの船体船首方向とし、
自船の位置を定点に保持させる動作を定点保持動作とし、
前記定点保持動作させずに自船の位置を移動させる動作を航行動作として、
前記船体方向変更部は、前記船体の船体船首方向を変更可能であり、
前記複数の船体のうちの一部または全部を操舵用船体とし、
前記操舵用船体とされない前記船体を非操舵用船体として、
前記定点保持動作および／または前記航行動作を行う場合に、自船の進路を保持または変化させるように、前記操舵用船体の船体船首方向を前記船舶船首方向に対して変化させる、船体操舵動作を行う（第１の構成）。
【００１３】
上記構成によれば、定点保持動作および／または前記航行動作を行う場合に、船体操舵動作を行い、自船の進路を保持または変化させるように、操舵用船体の船体船首方向を船舶船首方向に対して変化させる。操舵用船体が受ける水流の方向を変化させることにより、操舵力を発生させることができるため、風等の外乱の中でも自船の進路を保持または変化させるのに十分な操舵力を発生させることができ、操縦性を良好にすることができる。
【００１４】
上記第１の構成において、
前記操舵用船体は、自船の進行方向に対して前側に配置される前記船体、および、前記前側に配置される前記船体よりも後側に配置される前記船体を含み、
前記前側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向、および／または、前記後側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向を前記船舶船首方向に対して変化させることにより、前記船体操舵動作を行うようにしてもよい（第２の構成）。
【００１５】
上記構成によれば、前側に配置される操舵用船体の船体船首方向、および／または、後側に配置される操舵用船体の船体船首方向を船舶船首方向に対して変化させることにより、船体操舵動作を行う。このため、状況に応じた適切な操舵力を得ることができる。
【００１６】
上記第２の構成において、
前記前側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向、および、前記後側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向を互いに逆位相に変化させることにより、前記船体操舵動作を行うようにしてもよい（第３の構成）。
【００１７】
上記構成によれば、前側に配置される操舵用船体の船体船首方向、および、後側に配置される操舵用船体の船体船首方向を互いに逆位相に変化させる。このため、大きな操舵力を発生させることができる。
【００１８】
上記第１から第３の構成において、
前記操舵用船体および前記非操舵用船体を、相互に切り替え可能としてもよい（第４の構成）。
【００１９】
上記構成によれば、操舵用船体および非操舵用船体を、相互に切り替え可能である。このため、操舵用船体および非操舵用船体を状況に応じて切り換えることにより、エネルギー消費量を抑制しながら、状況に応じた適切な操舵力を得ることができる。
【００２０】
上記第１から第４の構成において、
自船が受けている風の風速を検出する風速検出部と、
前記風速検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における風速を算出する風速算出部と、
前記風速算出部によって算出された風速に基づいて、前記船体操舵動作を実行するか否かを判定する船体操舵動作判定部と、
をさらに備えてもよい（第５の構成）。
【００２１】
上記構成によれば、船体操舵動作判定部は、風速算出部によって算出された風速に基づいて、船体操舵動作を実行するか否かを判定する。このため、風の状況に応じた適切な操舵力を得ることができる。
【００２２】
上記第５の構成において、
前記船体操舵動作を実行せずに推力の配分によって前記航行動作を行う運転モードを第１航行モードとし、
前記船体操舵動作を実行しながら前記航行動作を行う運転モードを第２航行モードとして、
前記船体操舵動作判定部は、前記風速算出部によって算出された風速に基づいて、前記第１航行モードおよび前記第２航行モードのうち、実行する運転モードを判定するようにしてもよい（第６の構成）。
【００２３】
上記構成によれば、船体操舵動作判定部は、風速算出部によって算出された風速に基づいて、第１航行モードおよび第２航行モードのうち、実行する運転モードを判定する。このため、風の状況に応じた適切な運転モードで船舶を航行させることができる。
【００２４】
上記第１から第４の構成において、
前記船体操舵動作を実行せずに推力の配分によって前記航行動作を行う運転モードを第１航行モードとし、
前記船体操舵動作を実行しながら前記航行動作を行う運転モードを第２航行モードとして、
前記第１航行モードおよび前記第２航行モードを相互に切り換え可能としてもよい（第７の構成）。
【００２５】
上記構成によれば、第１航行モードおよび第２航行モードを相互に切り換え可能であるため、状況に応じた適切な運転モードで船舶を航行させることができる。
【００２６】
上記第１から第７の構成において、
前記定点保持動作を行う場合において、
前記非操舵用船体の前記船体船首方向を、自船の位置における水の流向に基づいて変化させる、潮流対応動作を行うようにしてもよい（第８の構成）。
【００２７】
上記構成によれば、船舶は、定点保持動作を行う場合において、非操舵用船体の船体船首方向を自船の位置における水の流向に基づいて変化させる、潮流対応動作を行う。このため、非操舵用船体を潮流などの水の流れの影響を受けにくい姿勢にすることができ、水の流れがある場合における操縦性を良好にすることができる。
【００２８】
上記第８の構成において、
前記潮流対応動作において、
前記船体方向変更部は、前記非操舵用船体の前記船体船首方向を、自船の位置における水の流向に対して平行になるように変化させるようにしてもよい（第９の構成）。
【００２９】
上記構成によれば、潮流対応動作において、非操舵用船体の船体船首方向は、自船の位置における水の流向に対して平行とされる。このため、非操舵用船体を潮流などの水の流れの影響を受けにくい姿勢にすることができ、水の流れがある場合における操縦性を良好にすることができる。
【００３０】
上記第８または第９の構成において、
自船の対水速度を検出する対水速度検出部と、
自船の対地速度を検出する対地速度検出部と、
前記対水速度検出部の検出結果、および前記対地速度検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における水の流向を算出する流向算出部と、
をさらに備え、
前記潮流対応動作における、前記非操舵用船体の前記船体船首方向は、前記流向算出部によって算出された水の流向に基づいて決定されるようにしてもよい（第１０の構成）。
【００３１】
上記構成によれば、潮流対応動作における、非操舵用船体の船体船首方向は、流向算出部によって算出された水の流向に基づいて決定される、このため、非操舵用船体を水の流れの影響を受けにくい姿勢にすることができ、水の流れがある場合における操縦性を良好にすることができる。
【００３２】
上記第１０の構成において、
前記対水速度検出部の検出結果、および前記対地速度検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における水の流速を算出する流速算出部と、
前記流速算出部によって算出された水の流速に基づいて、前記潮流対応動作を実行するか否かを判定する潮流対応動作判定部と、
をさらに備えてもよい（第１１の構成）。
【００３３】
上記構成によれば、潮流対応動作判定部は、流速算出部によって算出された水の流速に基づいて、潮流対応動作を実行するか否かを判定する。このため、水の流れの状況に応じた適切な操舵力を得ることができる。
【００３４】
上記第１１の構成において、
推力の配分により前記定点保持動作を行う運転モードを、第１定点保持モードとし、
前記船体操舵動作および前記潮流対応動作を行いつつ、前記定点保持動作を行う運転モードを、第２定点保持モードとして、
潮流対応動作判定部は、前記流速算出部によって算出された水の流速に基づいて、第１定点保持モードおよび第２定点保持モードのうち、実行する運転モードを判定するようにしてもよい（第１２の構成）。
【００３５】
上記構成によれば、潮流対応動作判定部は、前記流速算出部によって算出された水の流速に基づいて、第１定点保持モードおよび第２定点保持モードのうち、実行する運転モードを判定する。このため、水の流れの状況に応じた適切な運転モードで定点保持動作を行うことができる。
【００３６】
上記第１から第１２の構成において、
自船を旋回させながら前記定点保持動作および／または前記航行動作を実行するようにしてもよい（第１３の構成）。
【００３７】
上記構成によれば、潮流や風等の外乱が大きい場合に、自船を旋回させるように移動しながら、定点保持動作および／または航行動作を実行することで、外乱の影響を受けにくくすることができる。
【００３８】
［実施形態１］
以下、図面を参照し、本発明の実施形態１に係る船舶１００を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【００３９】
本実施形態にかかる船舶１００は、自動運転を行いながら、例えば海洋や湖沼において水中環境調査等の作業を実行する船舶である。船舶１００は、自動運転によって定点保持動作および航行動作を行うことができる。定点保持動作は、自船の位置を定点に保持させる動作である。航行動作は、定点保持動作させずに自船の位置を移動させる動作である。
【００４０】
船舶１００は、定点保持動作および航行動作を行う複数の運転モードを有している。定点保持動作を行う運転モードとして第１定点保持モードおよび第２定点保持モードを有している。航行動作を行う運転モードとして第１航行モードおよび第２航行モードを有している。第１定点保持モードと第２定点保持モードの切り替え、および、第１航行モードと第２航行モードの切り替えは、潮流・風等の外乱に対応するように行われる。
【００４１】
本実施形態の船舶１００は、操舵装置を備えておらず、第１定点保持モードおよび第１航行モードでは、各船体１０の推進装置７０による推力の配分によって操舵力（回頭モーメント）を発生させ、船舶１００の移動方向を制御する。
【００４２】
また、本実施形態の船舶１００は、潮流・風等の外乱に対応させるため、第２航行モードでは、船体操舵動作を実行させ、第２定点保持モードでは、船体操舵動作および潮流対応動作を実行させる。船体操舵動作は、船体の方向を変化させることによって操舵力（回頭モーメント）を発生させる動作である。潮流対応動作は、潮流の流向に合わせて船体の方向を変化させる動作である。
【００４３】
船舶１００は、各運転モードを切り替えながら、複数の目標位置に順次移動し、各目標位置で定点保持を行うように水中環境調査等の作業を実行する。
【００４４】
［全体構成］
まず、船舶１００の全体構成について説明する。図１は、船舶１００が平行配置ＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図１に示すように、船舶１００は、４体の船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、第４船体１０４）、被支持体３０、船体方向変更部５０、推進装置７０、および制御部１８０を備えている。以下の説明において、第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、および第４船体１０４を区別せずに説明する場合には、単に船体１０という場合がある。
【００４５】
本実施形態では、各船体１０の向きは固定されておらず、運転モードに対応させて各船体１０の姿勢を変更することが可能である。各船体１０の姿勢が変化するため、船舶１００の前後左右と、各船体１０の前後左右の関係は一定ではない。そこで船舶１００と各船体１０のそれぞれの向きを区別するため、以下のように定義する。
【００４６】
船舶１００の前部は、各船体１０の向きに関わらず、第１船体１０１および第２船体１０２が配置されている側とし、船舶１００の前方を矢印Ｆで示す。船舶１００の後部は、第３船体１０３および第４船体１０４が配置されている側とし、船舶１００の後方を矢印Ｂで示す。船舶１００の左部は、第１船体１０１および第４船体１０４が配置されている側とし、船舶１００の左方を矢印Ｌで示す。船舶１００の右部は、第２船体１０２および第３船体１０３が配置されている側とし、船舶１００の右方を矢印Ｒで示す。また、特に船舶１００の前部が向く方向を船舶船首方向（ヘディング）ＨＤとし、矢印ＨＤで示す。船舶船首方向ＨＤは、船舶１００の前方Ｆと一致している。被支持体３０には、船舶船首方向ＨＤを示す三角形の表示３０ＢＡを付している。また、船舶１００の上方を矢印Ｕ、船舶１００の下方を矢印Ｄで示す。
【００４７】
また、船舶１００の進行方向に対する前方を矢印ＴＦ、船舶１００の進行方向に対する後方を矢印ＴＢ、船舶１００の進行方向に対する右方を矢印ＴＲ、船舶１００の進行方向に対する左方を矢印ＴＬでそれぞれ示す。
【００４８】
船舶１００は、運転モードによっては船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌ、斜め方向に直進および旋回が可能である。このため、船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌと、船舶１００の進行方向の前方ＴＦ、後方ＴＢ、右方ＴＲ、左方ＴＬは、必ずしも一致しない。
【００４９】
各船体１０には船首尾方向を示す仮想の船首尾線ＣＬが示されている。各船体１０の船首尾線ＣＬを船首１０Ｆ側に延ばした方向を船体船首方向ＤＦとし、船体船首方向ＤＦと反対の方向を船体船尾方向ＤＢとする。各船体１０の船首１０Ｆには、船首１０Ｆの向きを示す略三角形の表示１０ＦＡを付している。
【００５０】
本実施形態では、各船体１０は、同一の船型を有している。各船体１０の船型は排水量型であり、船首尾線ＣＬに対して対称である。船幅は、船首尾線ＣＬの中央部Ｗにおいて最も広くなっている。船首尾線ＣＬの長さは、船幅に対して長く、各船体１０は平面視で長細い船型を有している。水面位置における船首尾線ＣＬ方向の長さをＬＷとし、水面位置における船幅方向の長さをＢＷとして、ＢＷ／ＬＷは、１．０以下であればよく、０．５以下であれば好ましい。本実施形態では、ＢＷ／ＬＷは約０．２５である。船首１０Ｆ側と船尾１０Ｂ側の船型は、中央部Ｗに対して略対称であり、船幅は、中央部Ｗから船首１０Ｆおよび船尾１０Ｂに向かうにしたがって漸次細くなっている。このため、各船体１０が船体船首方向ＤＦまたは船体船尾方向ＤＢに移動する場合に流体から受ける抵抗は、比較的小さい。一方、船首尾線ＣＬに交差する方向（斜め方向や横方向）に移動する場合に流体から受ける抵抗は、船体船首方向ＤＦおよび船体船尾方向ＤＢに移動する場合に受ける抵抗よりも大きい。
【００５１】
被支持体３０は、各船体１０によって支持されている。被支持体３０は、被支持体本体３１およびアーム３３を有している。
【００５２】
被支持体本体３１は、被支持体３０の基体をなす部分である。被支持体本体３１の中央部には、上下方向に貫通する作業口３２が形成されている。作業口３２は、例えば、水中環境調査等で用いる機器を昇降させる場合に用いられる。被支持体本体３１の内部には、収容空間が構成されている。収容空間には、制御部１８０、および電源装置（図示せず）等が収容されている。被支持体本体３１の上面には、現在位置情報取得部１９０が設けられている。現在位置情報取得部１９０は、ＧＰＳセンサ１９１、方位センサ１９２、風向・風速センサ１９３、潮流センサ１９５を有している（図１０参照）。
【００５３】
アーム３３は、各船体１０に対応して設けられている。アーム３３は、各船体１０に設けられている支持軸５１を保持して、各船体１０と被支持体本体３１を接続している。
【００５４】
船体方向変更部５０は、各船体１０の船体船首方向ＤＦを、船舶船首方向ＨＤおよび他の船体船首方向ＤＦに対して変更可能に構成されている。各船体１０はそれぞれ船体船首方向ＤＦを水平方向に全方位（３６０度）に変更可能である（図３参照）。船体方向変更部５０には支持軸５１が上下方向に立設されている。各船体１０は、支持軸５１を介して被支持体３０に接続されている。船舶１００の前部側と後部側における各支持軸５１の間隔、船舶１００の右部側と左部側における各支持軸５１の間隔は、各船体１０の船体船首方向ＤＦを変化させた場合に、各船体１０が相互に干渉しないように設定されている。船体方向変更部５０の動作は、制御部１８０によって制御されている。船体方向変更部５０の具体的な構成については後述する。
【００５５】
推進装置７０は、各船体１０に配置されており、各船体１０の推進力を発生させる。推進装置７０は、プロペラ軸７１、プロペラ７２、およびモータ７３を有している。
【００５６】
プロペラ７２は、各船体１０の船尾１０Ｂに配置されており、プロペラ軸７１の端部に取付けられている。
【００５７】
モータ７３は、プロペラ軸７１に接続されており、プロペラ７２を回転させて推力を発生させる。モータ７３の回転数を変化させることで、各船体１０の推力の大きさを変化させる。モータ７３の回転方向を正逆に変化させることで、各船体１０の推力を船体船首方向ＤＦまたは船体船尾方向ＤＢに切り換える。各船体１０のモータ７３を駆動させる電力は、被支持体３０に搭載された電源装置（図示せず）から供給される。推進装置７０の動作は、制御部１８０によって制御されている。
【００５８】
制御部１８０は、船舶１００の自動運転を制御する船舶制御システム２００を構成する（図１０参照）。制御部１８０は、船舶１００の自動運転を制御するため、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０、および推進装置７０の動作を制御する。制御部１８０の具体的な構成については後述する。
【００５９】
図２は、図１のＡ―Ａ線における側面断面図である。図２では、第１船体１０１および第４船体１０４の内部と、被支持体３０が見えている。各船体１０の内部には、主に船体方向変更部５０、および推進装置７０が設けられている。
【００６０】
船体方向変更部５０は、支持軸５１、軸受け部５３、およびモータ５５を有している。軸受け部５３は、船体１０の内部に固定されている。支持軸５１は、下部が軸受け部５３によって回転可能に支持されており、上部は被支持体３０のアーム３３に固定されている。このため、船体１０は、支持軸５１およびアーム３３に対して回転可能である。
【００６１】
モータ５５は、軸受け部５３とともに船体１０の内部に固定されている。モータ５５の回転軸５５１には第１ギヤ５７１が取り付けられている。支持軸５１の下部には、第２ギヤ５７２が取り付けられている。第１ギヤ５７１と第２ギヤ５７２は噛み合わされており、モータ５５の回転軸５５１の回転力が支持軸５１に伝達されるように構成されている。モータ５５の回転軸５５１を回転させると、その回転力により、軸受け部５３、モータ５５および船体１０が支持軸５１を中心として回転する。
【００６２】
モータ５５は、例えばサーボモータやステッピングモータであり、回転軸５５１の回転角度を制御可能である。回転軸５５１の回転角度を制御して、支持軸５１回りの回転角度を制御することにより、船体１０の姿勢（船体船首方向ＤＦの方向）を制御することができる。各船体１０のモータ５５を駆動させる電力は、被支持体３０に搭載された電源装置（図示せず）から供給される。
【００６３】
図３は、第１船体１０１の船体船首方向ＤＦの変更動作を説明する平面図である。船体船首方向ＤＦの変更動作について、第１船体１０１を例に挙げて説明する。
【００６４】
図３では、第１船体１０１が姿勢１０１ＰＡから姿勢１０１ＮＰＡに変化する状態を示している。姿勢１０１ＰＡは、図１に示した平行配置ＰＡにおける第１船体１０１の姿勢である。姿勢１０１ＮＰＡは、図４に示した非平行配置ＮＰＡにおける第１船体１０１の姿勢である。変更前の状態である姿勢１０１ＰＡでは、船体船首方向ＤＦが船舶船首方向ＨＤと平行になっている。変更後の状態である姿勢１０１ＮＰＡでは、船体船首方向ＤＦが船舶１００の中心（平面視で被支持体３０の中心）ＳＱＣ方向を向いている。
【００６５】
姿勢１０１ＰＡから姿勢１０１ＮＰＡへの変更では、船体船首方向ＤＦは、支持軸５１を中心に右回りに角度θ１＝１３５度変更されている。この船体船首方向ＤＦの変更は、第１船体１０１に設けられた船体方向変更部５０を制御部１８０で制御することによって実行される。第１船体１０１と同様に、第２船体１０２、第３船体１０３、および第４船体１０４についても各船体１０に設けられた船体方向変更部５０を制御部１８０で制御することによって船体船首方向ＤＦの変更が実行される。なお、船体方向変更部５０の動作は、図３に示した動作に限定されない。船体船首方向ＤＦの変更角度θ１は、任意の角度に設定することが可能である。
【００６６】
次に、各船体１０が各運転モードにおいてとりうる配置および動作について説明する。図１は、第１航行モードにおいて、船舶１００が平行配置ＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図４は、第１定点保持モードにおいて、船舶１００が非平行配置ＮＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図５および図６は、第２航行モードにおいて、船舶１００が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。図７は、第２定点保持モードにおいて、船舶１００が船体操舵動作および潮流対応動作を行っている状態の一例を示す平面図である。
【００６７】
図１に示すように、平行配置ＰＡは、各船体１０の船体船首方向ＤＦが相互に平行となるように配置された状態である。平行配置ＰＡは、主に、風による外乱が基準未満の状態において、船舶１００が航行動作を行う場合の姿勢である（第１航行モード）。図１の平行配置ＰＡの状態において、船舶１００が各船体１０の船体船首方向ＤＦに移動する場合には、船舶１００が受ける抵抗は非平行配置ＮＰＡの状態よりも小さい。この状態で各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、船舶１００の前方Ｆおよび後方Ｂへの推進力と、右方Ｒおよび左方Ｌへの操舵力（回頭モーメント）を発生させる。このため、船舶１００は、前方Ｆおよび後方Ｂへの移動と、右方Ｒおよび左方への旋回を行うこと可能である。
【００６８】
平行配置ＰＡは、図１に示す配置に限定されない。図１では、各船体船首方向ＤＦと船舶船首方向ＨＤが平行であるが、各船体船首方向ＤＦが相互に平行になっていればよく、必ずしも各船体船首方向ＤＦと船舶船首方向ＨＤとが平行でなくてもよい。
【００６９】
図４に示すように、非平行配置ＮＰＡは、各船体１０の船体船首方向ＤＦが他の船体船首方向ＤＦに対して非平行とされた状態である。図４では、各船体１０は、船首尾線ＣＬが平面視で略Ｘ字状となるように配置されている。各船体１０の船体船首方向ＤＦは、船舶の中心ＳＱＣを向いており、各船体１０の船体船尾方向ＤＢは、船舶の中心ＳＱＣから放射状に外方に向いている。
【００７０】
非平行配置ＮＰＡは、主に、潮流による外乱が基準未満の状態において、船舶１００が定点保持動作を行う場合の姿勢である（第１定点保持モード）。非平行配置ＮＰＡの状態では、船舶１００は、どの方向に移動する場合においても抵抗が大きくなっており、風による外乱がある場合でも定点から移動しにくくなるブレーキ効果を生じさせる。この状態で各船体１０の推進装置７０による推力の配分を制御することにより、船舶１００の移動方向を船舶１００の前方Ｆ、後方Ｂ、右方Ｒ、左方Ｌ、および斜め方向を含む水平方向に全方位（３６０度）に自在に制御すること可能である。
【００７１】
非平行配置ＮＰＡは、図４に示す配置に限定されない。非平行配置ＮＰＡは、各船体１０が受ける抵抗の総和を増大させてブレーキ効果が得られるように、少なくともいずれか１体の船体１０の船体船首方向ＤＦが、少なくとも他の１体の船体１０の船体船首方向ＤＦに対して非平行とされていればよい。
【００７２】
図５および図６は、船舶１００が船体操舵動作を行う状態の一例を示している。船体操舵動作は、主に、風や潮流による外乱が基準以上の状態において、船舶１００が定点保持動作および／または航行動作を行う際に実行される動作である（第２定点保持モード、第２航行モード）。船体操舵動作では、複数の船体１０のうちの一部または全部が操舵用船体１０Ｓとされる。操舵用船体１０Ｓは、船体船首方向ＤＦを船舶船首方向ＨＤに対して変化させることで操舵力（回頭モーメント）を発生させ、船舶１００の進路を保持または変化させる。操舵力の大きさは、操舵用船体１０Ｓとして設定される船体１０の位置、台数、船体船首方向ＤＦを変化させる角度等によって変化させることができ、操舵力の方向は、操舵用船体１０Ｓとして設定される船体１０の位置、船体船首方向ＤＦを変化させる方向等によって変化させることができる。
【００７３】
図５に示す船舶１００では、進行方向を矢印ＴＤ１で示しており、船舶１００の進行方向ＴＤ１に対して前方ＴＦ（進行方向ＴＤ１に対して前側）に配置される船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２）のうち、第１船体１０１を操舵用船体１０Ｓとしている。操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１）の船体船首方向ＤＦを進行方向ＴＤ１に対して左方ＴＬに向けて変化させていることにより、第１船体１０１は、船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させている。
【００７４】
図６に示す船舶１００では、進行方向を矢印ＴＤ２で示しており、船舶１００の進行方向ＴＤ２に対して前方ＴＦ（進行方向ＴＤ２に対して前側）に配置される船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２）、および、船舶１００の進行方向ＴＤ２に対して後方ＴＢ（進行方向ＴＤ２に対して後側）に配置される船体（第３船体１０３、第４船体１０４）を操舵用船体１０Ｓとしている。
【００７５】
図６に示した船舶１００では、進行方向ＴＤ２に対して前側に配置される操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１、第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦを左方ＴＬに向けて変化させることによって船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させており、また、進行方向ＴＤ２に対して後側に配置される操舵用船体１０Ｓ（第３船体１０３、第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦを右方ＴＲに向けて変化させることによって船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させている。つまり、図６に示した船舶１００では、前方ＴＦに配置される操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１、第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦ、および、後方ＴＢに配置される操舵用船体１０Ｓ（第３船体１０３、第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦを互いに逆位相に変化させている。このため、図６に示した船舶１００は、図５に示した船舶１００よりも大きな操舵力（回頭モーメント）を発生させている。
【００７６】
船舶１００の船体１０のうち、操舵用船体１０Ｓとされない船体１０は、非操舵用船体１０ＮＳとして設定される。図５の状態では、第２船体１０２、第３船体１０３、および第４船体１０４が非操舵用船体１０ＮＳとされている。図６の状態では、全ての船体１０が操舵用船体１０Ｓとされているため、非操舵用船体１０ＮＳは設定されていない。船舶１００が船体操舵動作のみを行う場合には、非操舵用船体１０ＮＳの船体船首方向ＤＦは変化させず、例えば、図５に示すように、船舶１００の進行方向ＴＤ１や船舶船首方向ＨＤに対して平行な状態を維持する。図５および図６に示したように、操舵用船体１０Ｓおよび非操舵用船体１０ＮＳは、相互に切り替えて設定することが可能である。
【００７７】
なお、船体操舵動作を行う場合は、各船体１０の推進装置７０の推力は、操舵のために配分を制御する必要はないが、操舵力を発生させるように推力を配分してもよい。
【００７８】
図７は、船舶１００が潮流対応動作を行う状態の一例を示している。潮流対応動作は、主に、潮流等の水の流れによる外乱が基準以上の状態において、船舶１００が定点保持動作を行う際に、船体操舵動作と組み合わせて実行される動作である（第２定点保持モード）。潮流対応動作は、非操舵用船体１０ＮＳの船体船首方向ＤＦを、自船の位置における潮流の流向に基づいて変化させることで、潮流による抵抗を低減させる動作である。
【００７９】
図７では、潮流の流向を矢印ＷＦＤで示しており、船舶１００の進行方向を矢印ＴＤ３で示している。船舶１００の進行方向ＴＤ３に対して前方ＴＦ（進行方向ＴＤ３に対して前側）に配置される船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２）を操舵用船体１０Ｓとしている。操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１、第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦを進行方向ＴＤ３に対して左方ＴＬに向けて変化させていることにより、操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１、第２船体１０２）は、船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させている。
【００８０】
船舶１００の船体１０のうち、非操舵用船体１０ＮＳとされた第３船体１０３および第４船体１０４は、潮流対応動作を行っている。潮流対応動作において、船体方向変更部５０は、非操舵用船体１０ＮＳ（第３船体１０３、第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦを、自船の位置における水の流向ＷＦＤに対して平行になるように変化させている。
【００８１】
船体操舵動作および潮流対応動作における船体１０の制御については後に詳細に説明する。
【００８２】
次に、船舶１００の各運転モードについて説明する。図８は、運転モードと各船体１０の姿勢、動作等との関係を示す図である。
【００８３】
図８に示すように、船舶１００は、定点保持動作を行う運転モードとして第１定点保持モードおよび第２定点保持モードを有している。また、船舶１００は、航行動作を行う運転モードとして第１航行モードおよび第２航行モードを有している。
【００８４】
第１定点保持モードは、潮流による外乱が基準未満の状態において、定点保持動作を行う運転モードである。第１定点保持モードでは、船舶１００は、非平行配置ＮＰＡの状態において、各船体１０の推進装置７０の推力を配分して操舵と推進を行うことにより、定点保持動作を実行する。第１定点保持モードでは、船舶１００は、船体操舵動作および潮流対応動作は実行しない。
【００８５】
第２定点保持モードは、潮流による外乱が基準以上の状態において、定点保持動作を行う運転モードである。第２定点保持モードでは、船舶１００は、船体操舵動作により操舵用船体１０Ｓの船体船首方向ＤＦを変化させて操舵を行うとともに、各船体１０の推進装置７０の推力を配分して推進を行うことにより、定点保持動作を実行する。第２定点保持モードでは、船舶１００は、潮流対応動作も合わせて実行する。
【００８６】
第１航行モードは、風による外乱が基準未満の状態において、航行動作を行う運転モードである。第１航行モードでは、船舶１００は、平行配置ＰＡの状態において、各船体１０の推進装置７０の推力を配分して操舵と推進を行うことにより、航行動作を実行する。第１航行モードでは、船舶１００は、船体操舵動作および潮流対応動作は実行しない。
【００８７】
第２航行モードは、風による外乱が基準以上の状態において、航行動作を行う運転モードである。第２航行モードでは、船舶１００は、船体操舵動作により操舵用船体１０Ｓの船体船首方向ＤＦを変化させて操舵を行うとともに、各船体１０の推進装置７０の推力を配分して推進を行うことにより、航行動作を実行する。第２航行モードでは、船舶１００は、潮流対応動作は実行しない。
【００８８】
図９は、風・潮流による外乱と運転モードとの関係を示す図である。図９に示すように、船舶１００は、定点保持動作および航行動作を行うそれぞれの場合において、風・潮流による外乱が基準以上であるか、基準未満であるかに応じて運転モードを切り換える。
【００８９】
具体的には、船舶１００は、定点保持動作を行う場合、潮流の流速ＷＦＶが基準流速ＰＷＦＶ未満であるか基準流速ＰＷＦＶ以上であるかによって第１定点保持モードと第２定点保持モードを切り換える。定点保持動作を行う場合において、潮流の流速ＷＦＶが基準流速ＰＷＦＶ未満である場合には、風速ＷＶの大小に関わらず、第１定点保持モードに切り換える。一方、潮流の流速ＷＦＶが基準流速ＰＷＦＶ以上である場合には、風速ＷＶの大小に関わらず、第２定点保持モードに切り換える。第２定点保持モードに切り換えることにより、船舶１００は船体操舵動作および潮流対応動作を行い、潮流による外乱の影響を受けにくくして操縦性を向上させる。
【００９０】
また、船舶１００は、航行動作を行う場合、風速ＷＶが基準風速ＰＷＶ未満であるか基準風速ＰＷＶ以上であるかによって第１航行モードと第２航行モードを切り換える。航行動作を行う場合において、風速ＷＶが基準風速ＰＷＶ未満である場合には、潮流の流速ＷＦＶに関わらず、第１航行モードに切り換える。一方、風速ＷＶが基準風速ＰＷＶ以上である場合には、潮流の流速ＷＦＶに関わらず、第２航行モードに切り換える。第２航行モードに切り換えることにより、船舶１００は船体操舵動作を行い、風による外乱の影響を受けにくくして操縦性を向上させる。
【００９１】
図１０は、船舶制御システム２００の構成を示す概略図である。船舶制御システム２００は、船舶１００の自動運転を制御するシステムである。図１０では、船舶制御システム２００のうち、主に船舶１００の移動を制御するための構成を示している。船舶制御システム２００は、制御部１８０、現在位置情報取得部１９０、各船体１０に設けられている船体方向変更部５０および推進装置７０を備えている。
【００９２】
現在位置情報取得部１９０は、ＧＰＳセンサ１９１、方位センサ１９２、風向・風速センサ１９３、および潮流センサ１９５を有している。
【００９３】
ＧＰＳセンサ１９１は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳセンサ１９１で受信されたＧＰＳ信号は、制御部１８０に入力される。
【００９４】
方位センサ１９２は、船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位を検出する。方位センサ１９２からの検出信号は、制御部１８０に入力される。
【００９５】
風向・風速センサ１９３は、船舶１００が受けている風（見かけの風）の風向および風速を検出する。風向・風速センサ１９３からの検出信号は、制御部１８０に入力される。
【００９６】
潮流センサ１９５は、船舶１００が受けている水の流れ（見かけの水の流れ）の流向（見かけの流向）および流速（見かけの流速）を検出する。潮流センサ１９５からの検出信号は、制御部１８０に入力される。
【００９７】
制御部１８０には、各船体１０に設けられている船体方向変更部５０および推進装置７０が接続されている。制御部１８０は、各船体１０の船体方向変更部５０および推進装置７０を制御することにより、船舶１００の自動運転を制御する。
【００９８】
制御部１８０は、メモリ１８１、現在位置情報算出部１８２、第１運転モード判定部１８３、第２運転モード判定部１８４、船体方向制御部１８５、および推進装置制御部１８７を備えている。
【００９９】
メモリ１８１は、船舶１００の自動運転に関するデータを記憶している。メモリ１８１には、経路データＤＥ１、第１運転モード判定基準データＤＥ２、第２運転モード判定基準データＤＥ３、船体方向制御データＤＥ４、および推力配分データＤＥ５が保存されている。
【０１００】
経路データＤＥ１には、例えば、水中環境調査等を行う複数の調査位置（目標位置）ＴＰ１〜ＴＰＮに関する位置データ、および複数の目標位置ＴＰ１〜ＴＰＮまで所定の順序で航行するための経路に関するデータ等が記録されている。
【０１０１】
第１運転モード判定基準データＤＥ２には、運転モードを航行モード（第１航行モード、第２航行モード）とするか、定点保持モード（第１定点保持モード、第２定点保持モード）とするかを判定するための判定基準が記録されている。本実施形態では、第１運転モード判定基準データＤＥ２には、現在位置から目標位置までの距離に基づいて、航行モードとするか定点保持モードとするかを判定するための判定基準が記録されている。
【０１０２】
具体的には、現在位置から目標位置までの距離が所定の基準距離ＰＤ以上である場合には、運転モードを航行モード（第１航行モード、第２航行モード）とし、現在位置から目標位置までの距離が所定の基準距離ＰＤ未満である場合には、運転モードを定点保持モード（第１定点保持モード、第２定点保持モード）とする判定基準が記録されている。また、船舶１００が目標位置に到達した場合、すなわち、現在位置から目標位置までの距離が０になった場合には、定点保持モードのままその位置を保持し続けるようにする判定基準も記録されている。
【０１０３】
第２運転モード判定基準データＤＥ３には、航行モードにおいて第１航行モードと第２航行モードのいずれにするか、および、定点保持モードにおいて第１定点保持モードと第２定点保持モードのいずれにするか、それぞれ判定するための判定基準が記録されている。本実施形態では、第２運転モード判定基準データＤＥ３には、現在位置における潮流の流速ＷＦＶ、および風速ＷＶに基づいて、運転モードを判定するための判定基準が記録されている。
【０１０４】
具体的には、航行モードにおいて、現在位置における風速ＷＶが所定の基準風速ＰＷＶ未満である場合には、潮流の流速ＷＦＶに関わらず、運転モードを第１航行モードとし、現在位置における風速ＷＶが所定の基準風速ＰＷＶ以上である場合には、潮流の流速ＷＦＶに関わらず、運転モードを第２航行モードとする判定基準が記録されている。
【０１０５】
また、定点保持モードにおいて、現在位置における潮流の流速ＷＦＶが所定の基準流速ＰＷＦＶ未満である場合には、風速ＷＶに関わらず、運転モードを第１定点保持モードとし、現在位置における潮流の流速ＷＦＶが所定の基準流速ＰＷＦＶ以上である場合には、風速ＷＶに関わらず、運転モードを第２定点保持モードとする判定基準が記録されている。
【０１０６】
船体方向制御データＤＥ４には、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作に関するデータが記録されている。具体的には、各運転モード（第１航行モード、第２航行モード、第１定点保持モード、第２定点保持モード）に適合した各船体１０の姿勢をとるための設定と、各船体１０の船体船首方向ＤＦを変化させるための船体方向変更部５０の動作に関するデータが記録されている。
【０１０７】
本実施形態では、第１航行モードでは各船体１０が平行配置ＰＡ（図１参照）をとるように設定されている。そして、各船体１０が平行配置ＰＡをとるために、各船体船首方向ＤＦと、船舶１００の船舶船首方向ＨＤとがなす角度が、各船体１０とも０度となるように船体方向変更部５０の動作データが設定されている。
【０１０８】
第１定点保持モードでは各船体１０が非平行配置ＮＰＡ（図４参照）の状態となるように設定されている。そして、各船体１０が非平行配置ＮＰＡの状態となるために、各船体１０の船体船首方向ＤＦと、船舶１００の船舶船首方向ＨＤとがなす角度が、船体１０ごとに所定の角度となるように船体方向変更部５０の動作データが設定されている。
【０１０９】
第２航行モードでは、各船体１０のうち、操舵用船体１０Ｓとされる船体１０と、非操舵用船体１０ＮＳとされる船体１０とがそれぞれ選択されるように設定されている。操舵用船体１０Ｓとされる船体１０は、現在位置から目標位置に向かう方位、および、当該方位と船舶船首方向ＨＤとがなす角度（変針角度）の大きさに応じて選択されるように設定されている。例えば、変針角度が所定の基準変針角度未満である場合、船舶１００の進行方向に対して前方ＴＦに配置される船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２）のうち、目標位置側にある船体１０（第１船体１０１）が操舵用船体１０Ｓとして選択されるように設定される（図５参照）。また、変針角度が所定の基準変針角度以上である場合、例えば、船舶１００の進行方向に対して前方ＴＦに配置される船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２）、および後方ＴＢに配置される船体（第３船体１０３、第４船体１０４）が操舵用船体１０Ｓとして選択されるように設定されている（図６参照）。
【０１１０】
そして、変針角度に応じて、操舵用船体１０Ｓの船体船首方向ＤＦと、船舶１００の船舶船首方向ＨＤとがなす角度が、操舵用船体１０Ｓごとに所定の角度となるように船体方向変更部５０の動作データが設定されている。
【０１１１】
また、非操舵用船体１０ＮＳについては、非操舵用船体１０ＮＳの船体船首方向ＤＦと、船舶１００の船舶船首方向ＨＤとがなす角度が０度となるように船体方向変更部５０の動作データが設定されている。
【０１１２】
第２定点保持モードでは、各船体１０のうち、操舵用船体１０Ｓとされる船体１０と、非操舵用船体１０ＮＳとして潮流対応動作させる船体１０とがそれぞれ選択されるように設定されている。操舵用船体１０Ｓとされる船体１０は、例えば、船舶１００の進行方向に対して前方に配置される船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２）が選択されるように設定され（図７参照）、非操舵用船体１０ＮＳとして潮流対応動作させる船体１０は、船舶１００の進行方向に対して後方に配置される船体（第３船体１０３、第４船体１０４）が選択されるように設定されている（図７参照）。
【０１１３】
そして、現在位置から目標位置に向かう方位、および、当該方位と船舶船首方向ＨＤとがなす角度（変針角度）に応じて、操舵用船体１０Ｓの船体船首方向ＤＦと、船舶１００の船舶船首方向ＨＤとがなす角度が、操舵用船体１０Ｓごとに所定の角度となるように船体方向変更部５０の動作データが設定されている。
【０１１４】
また、非操舵用船体１０ＮＳについては、非操舵用船体１０ＮＳの船体船首方向ＤＦは、後述の現在位置情報算出部１８２で算出される潮流の流向ＷＦＤに対して平行になるように、船体方向変更部５０の動作データが設定されている。
【０１１５】
推力配分データＤＥ５には、各運転モード（第１航行モード、第２航行モード、第１定点保持モード、第２定点保持モード）における、推進装置７０の推力の配分に関するデータが記録されている。
【０１１６】
本実施形態では、第１航行モードでは船舶１００は平行配置ＰＡをとるため、平行配置ＰＡにおける船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位と、現在位置から目標位置までの方位との関係に応じて、各推進装置７０に出力させる推力の配分に関するデータが記録されている。各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、船舶１００の前方Ｆおよび後方Ｂへの推進力と、船舶１００の右方Ｒおよび左方Ｌへの操舵力（回頭モーメント）を発生させるように推進装置７０の動作データが設定されている。
【０１１７】
第１定点保持モードでは船舶１００は、非平行配置ＮＰＡをとるため、非平行配置ＮＰＡにおける船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位と、現在位置から目標位置までの方位との関係に応じて、各推進装置７０に出力させる推力の配分に関するデータが記録されている。各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、船舶１００の移動方向を前方Ｆ、後方Ｂ、左方Ｌ、右方Ｒ、および斜め方向を含む水平方向に全方位（３６０度）に自在に制御するように、推進装置７０の動作データが設定されている。
【０１１８】
第２航行モード、および第２定点保持モードでは、操舵用船体１０Ｓとして設定された船体１０の船体船首方向ＤＦが変更されることで、右方Ｒおよび左方Ｌへの操舵力（回頭モーメント）を発生させるため、推力の配分によって操舵力（回頭モーメント）を発生させる必要はない。このため、各推進装置７０に均等に推力を出力させるデータが記録されている。なお、第２航行モード、および第２定点保持モードでは、各船体１０の推進装置７０の推力は、操舵のために配分を制御する必要はないが、操舵力を発生させるように推力を配分してもよい。
【０１１９】
現在位置情報算出部１８２は、現在位置情報取得部１９０からの検出信号に基づいて、現在位置における位置情報、移動速度、潮流、および風に関する情報を算出する。
【０１２０】
具体的には、現在位置情報算出部１８２は、ＧＰＳセンサ１９１からのＧＰＳ信号に基づいて、船舶１００の現在位置の座標（現在位置ＧＰＳ座標）、および船舶１００の対地速度ＳＧＶを算出し、潮流センサ１９５からの検出信号に基づいて、船舶１００が受けている見かけの水の流れの速度、すなわち、対水速度ＳＷＶを算出する。そして、現在位置情報算出部１８２は、船舶１００の対地速度ＳＧＶ、および対水速度ＳＷＶに基づいて、船舶１００の現在位置における潮流の流向ＷＦＤおよび流速ＷＦＶを算出する。潮流の流向ＷＦＤおよび流速ＷＦＶの算出については図１１を用いて説明する。
【０１２１】
図１１は、船舶１００の対地速度ＳＧＶおよび対水速度ＳＷＶと、潮流の流向ＷＦＤおよび流速ＷＦＶとの関係を示す図である。対地速度ＳＧＶおよび対水速度ＳＷＶは、速度ベクトルとして示している。図１１に示すように、船舶１００が対地でＰ１からＰ２の方向へ対地速度ＳＧＶで移動したとし、このとき、船舶１００が対水でＰ１からＰ３の方向へ対水速度ＳＷＶで移動したとする。Ｐ１からＰ２の方向への対地速度ＳＧＶは、ＧＰＳセンサ１９１からのＧＰＳ信号に基づいて算出することができる。また、Ｐ１からＰ３の方向への対水速度ＳＷＶは、潮流センサ１９５からの検出信号に基づいて算出することができる。
【０１２２】
船舶１００の対地速度ＳＧＶおよび対水速度ＳＷＶを比較して、対地速度ＳＧＶと対水速度ＳＷＶが一致する場合は、潮流の流速ＷＦＶ＝０となる。一方、図１１に示すように、対地速度ＳＧＶと対水速度ＳＷＶが一致しない場合は、対地速度ＳＧＶと対水速度ＳＷＶの差異が、潮流の流向ＷＦＤおよび流速ＷＦＶとして求められる。
【０１２３】
図１０に戻って、現在位置情報算出部１８２は、方位センサ１９２からの検出信号に基づいて、船舶１００の船舶船首方向ＨＤの方位を算出し、風向・風速センサ１９３からの検出信号に基づいて、船舶１００が受けている風の風向および風速を算出する。また、現在位置情報算出部１８２は、メモリ１８１に記憶されている経路データＤＥ１に記録された目標位置および経路に関するデータを参照して、目標位置までの距離、および船舶１００の船舶船首方向ＨＤに対する目標位置の方位を算出する。
【０１２４】
第１運転モード判定部１８３は、メモリ１８１に記憶されている第１運転モード判定基準データＤＥ２を参照して、目標位置までの移動に適合した運転モード（航行モードまたは定点保持モード）を判定する。本実施形態では、第１運転モード判定基準データＤＥ２、および、現在位置情報算出部１８２で算出された目標位置までの距離を参照して、現在位置から目標位置までの距離が所定の基準距離ＰＤ以上の場合には、運転モードを航行モードと判定し、現在位置から目標位置までの距離が所定の基準距離ＰＤ未満の場合には、運転モードを定点保持モードと判定する。また、現在位置から目標位置までの距離が０の場合には、船舶１００が目標位置に到達しているとし、運転モードを定点保持モードとしたまま、その位置を保持し続けるようにすると判定する。
【０１２５】
第２運転モード判定部１８４は、メモリ１８１に記憶されている第２運転モード判定基準データＤＥ３を参照して、現在位置における潮流の流速ＷＦＶおよび風速ＷＶに基づいて、外乱の状態に適合した運転モード（第１航行モードまたは第２航行モード、第１定点保持モードまたは第２定点保持モード）を判定する。
【０１２６】
本実施形態では、航行モードにおいて、現在位置における風速ＷＶが所定の基準風速ＰＷＶ未満である場合には、運転モードを第１航行モードと判定し、現在位置における風速ＷＶが所定の基準風速ＰＷＶ以上である場合には、運転モードを第２航行モードと判定する。
【０１２７】
また、定点保持モードにおいて、現在位置における潮流の流速ＷＦＶが所定の基準流速ＰＷＦＶ未満である場合には、運転モードを第１定点保持モードと判定し、現在位置における潮流の流速ＷＦＶが所定の基準流速ＰＷＦＶ以上である場合には、運転モードを第２定点保持モードと判定する。
【０１２８】
船体方向制御部１８５は、メモリ１８１に記憶されている船体方向制御データＤＥ４を参照し、第１運転モード判定部１８３および第２運転モード判定部１８４で判定された各運転モード（第１航行モード、第２航行モード、第１定点保持モード、第２定点保持モード）に対応させて、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。
【０１２９】
推進装置制御部１８７は、メモリ１８１に記憶されている推力配分データＤＥ５を参照し、第１運転モード判定部１８３および第２運転モード判定部１８４で判定された各運転モード（第１航行モード、第２航行モード、第１定点保持モード、第２定点保持モード）に対応させて、各船体１０に設けられた推進装置７０の動作を制御する。
【０１３０】
［動作］
次に、船舶１００の動作について説明する。図１２は、第１航行モードで目標位置ＴＰ１に向けて移動する船舶１００の平面図である。図１３は、第２航行モードで目標位置ＴＰ１に向けて移動する船舶１００の平面図である。図１４は、第１定点保持モードで自船の位置を目標位置ＴＰ１に保持する定点保持動作を行う船舶１００の平面図である。図１５は、第２定点保持モードで自船の位置を目標位置ＴＰ１に保持する定点保持動作を行う船舶１００の平面図である。
【０１３１】
以下の説明では、船舶１００が自動運転によって目標位置ＴＰ１まで移動し、目標位置ＴＰ１付近に到達後には、自船の位置を目標位置ＴＰ１付近に保持して定点保持動作を行いながら、目標位置ＴＰ１付近において水質調査や水中撮影等を行う場合について説明する。なお、以下では、主に船舶１００の移動について説明し、水質調査や水中撮影等の内容の説明については省略する。
【０１３２】
図１２から図１５に示すように、目標位置ＴＰ１の周囲には、基準距離ＰＤを半径とする仮想のエリアＲＡが示されている。基準距離ＰＤは、第１運転モード判定基準データＤＥ２に記録された、運転モードを航行モード（第１航行モード、第２航行モード）とするか、定点保持モード（第１定点保持モード、第２定点保持モード）とするかを判定するための判定基準である。
【０１３３】
船舶１００の現在位置付近では、風向ＷＤ・風速ＷＶの風が吹いており、流向ＷＦＤ・流速ＷＦＶの潮流が流れているものとする。
【０１３４】
図１２に示す状態では、船舶１００はエリアＲＡの外側において目標位置ＴＰ１に向けて移動している。現在位置情報算出部１８２は、現在位置情報取得部１９０からの検出信号に基づいて、現在位置における位置情報（現在位置ＧＰＳ座標、対地速度ＳＧＶ、対水速度ＳＷＶ、潮流の流向ＷＦＤ・流速ＷＦＶ、風の風向ＷＤ・風速ＷＶ）等を算出する。また、現在位置情報算出部１８２は、メモリ１８１に記憶されている経路データＤＥ１に記録された目標位置ＴＰ１および経路に関するデータを参照して、目標位置ＴＰ１までの距離、および船舶１００の船舶船首方向ＨＤに対する目標位置ＴＰ１の方位を算出する。
【０１３５】
第１運転モード判定部１８３は、第１運転モード判定基準データＤＥ２、および、現在位置情報算出部１８２で算出された目標位置ＴＰ１までの距離を参照して、現在位置から目標位置ＴＰ１までの距離が所定の基準距離ＰＤ以上であると判定し、運転モードを航行モード（第１航行モード、第２航行モード）と判定する。
【０１３６】
次に第２運転モード判定部１８４は、第２運転モード判定基準データＤＥ３を参照して、現在位置における風速ＷＶに基づいて、航行モードについて第１航行モードと第２航行モードのいずれにするかを判定する。現在位置における風速ＷＶが所定の基準風速ＰＷＶ未満である場合には、潮流の流速ＷＦＶに関わらず、運転モードを第１航行モードと判定する。
【０１３７】
運転モードが第１航行モードと判定されると、船体方向制御部１８５は、各船体１０が第１航行モードに対応した平行配置ＰＡをとるように、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。
【０１３８】
また、運転モードが第１航行モードと判定されると、推進装置制御部１８７は、推力配分データＤＥ５を参照して、各船体１０に設けられた推進装置７０の動作を制御する。図１２の状態では、目標位置ＴＰ１は、船舶１００を船舶船首方向ＨＤに対して角度θ２の方位に位置している。この場合、推進装置制御部１８７は、推力配分データＤＥ５を参照して、船舶１００が船舶船首方向ＨＤに対して角度θ２の方位に移動するように、各船体１０に設けられた推進装置７０の動作を制御する。
【０１３９】
一方、現在位置における風速ＷＶが所定の基準風速ＰＷＶ以上である場合には、図１３に示すように、第２運転モード判定部１８４は、潮流の流速ＷＦＶに関わらず、運転モードを第２航行モードと判定する。
【０１４０】
運転モードが第２航行モードと判定されると、船体方向制御部１８５は、船体方向制御データＤＥ４を参照し、第２航行モードに対応させて、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。
【０１４１】
図１３では、第１船体１０１が操舵用船体１０Ｓとして選択されており、船体方向制御部１８５は、船体方向制御データＤＥ４を参照し、船舶１００が目標位置ＴＰ１に向けて移動するように、第１船体１０１に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。
【０１４２】
図１４に示す状態では、船舶１００はエリアＲＡに到達した状態で目標位置ＴＰ１に向けて移動している。現在位置情報算出部１８２は、現在位置情報取得部１９０からの検出信号に基づいて、現在位置における位置情報（現在位置ＧＰＳ座標、対地速度ＳＧＶ、対水速度ＳＷＶ、潮流の流向ＷＦＤ・流速ＷＦＶ、風の風向ＷＤ・風速ＷＶ）等を算出する。また、現在位置情報算出部１８２は、メモリ１８１に記憶されている経路データＤＥ１に記録された目標位置ＴＰ１および経路に関するデータを参照して、目標位置ＴＰ１までの距離、および船舶１００の船舶船首方向ＨＤに対する目標位置ＴＰ１の方位を算出する。
【０１４３】
図１４では、第１運転モード判定部１８３は、第１運転モード判定基準データＤＥ２、および、現在位置情報算出部１８２で算出された目標位置ＴＰ１までの距離を参照して、現在位置から目標位置ＴＰ１までの距離が所定の基準距離ＰＤ未満であると判定し、運転モードを定点保持モード（第１定点保持モード、第２定点保持モード）と判定する。
【０１４４】
次に第２運転モード判定部１８４は、第２運転モード判定基準データＤＥ３を参照して、現在位置における潮流の流速ＷＦＶに基づいて、定点保持モードについて第１定点保持モードと第２定点保持モードのいずれにするかを判定する。現在位置における潮流の流速ＷＦＶが所定の基準流速ＰＷＦＶ未満である場合には、風速ＷＶに関わらず、運転モードを第１定点保持モードと判定する。
【０１４５】
運転モードが第１定点保持モードと判定されると、船体方向制御部１８５は、各船体１０が第１定点保持モードに対応した非平行配置ＮＰＡをとるように、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。各船体１０が非平行配置ＮＰＡをとることにより、ブレーキ効果が得られることになり、風による外乱がある状態でも、定点保持動作を容易に行うことができる。
【０１４６】
また、運転モードが第１定点保持モードと判定されると、推進装置制御部１８７は、推力配分データＤＥ５を参照して、各船体１０に設けられた推進装置７０の動作を制御する。図１４の状態では、目標位置ＴＰ１は、船舶１００を船舶船首方向ＨＤに対して角度θ３の方位に位置している。この場合、推進装置制御部１８７は、推力配分データＤＥ５を参照して、船舶１００が船舶船首方向ＨＤに対して角度θ３の方位に移動するように、各船体１０に設けられた推進装置７０の動作を制御する。
【０１４７】
図１４の状態から船舶１００がさらに目標位置ＴＰ１に向けて移動し、目標位置ＴＰ１に到達した場合、現在位置情報算出部１８２は、目標位置ＴＰ１までの距離が０であると算出する。
【０１４８】
第１運転モード判定部１８３は、現在位置情報算出部１８２で算出された現在位置から目標位置ＴＰ１までの距離が０の場合には、船舶１００が目標位置ＴＰ１に到達したとして、運転モードを第１定点保持モードとしたままその位置を保持し続けるようにすると判定する。船体方向制御部１８５は、各船体１０が第１定点保持モードに対応した非平行配置ＮＰＡを続けるように、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。非平行配置ＮＰＡが継続されることにより、ブレーキ効果が得られ、船舶１００を目標位置ＴＰ１に保持しやすくなる。
【０１４９】
一方、現在位置における潮流の流速ＷＦＶが所定の基準流速ＰＷＦＶ以上である場合には、図１５に示すように、第２運転モード判定部１８４は、風速ＷＶに関わらず、運転モードを第２定点保持モードと判定する。
【０１５０】
運転モードが第２定点保持モードと判定されると、船体方向制御部１８５は、船体方向制御データＤＥ４を参照し、第２定点保持モードに対応させて、各船体１０に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。
【０１５１】
図１５では、第１船体１０１、第２船体１０２が操舵用船体１０Ｓとして選択されており、第３船体１０３、第４船体１０４が潮流対応動作を実行させる非操舵用船体１０ＮＳとして選択されている。船体方向制御部１８５は、船体方向制御データＤＥ４を参照し、船舶１００が目標位置ＴＰ１に向けて移動するように、第１船体１０１および第２船体１０２に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御する。
【０１５２】
また、船体方向制御部１８５は、船体方向制御データＤＥ４を参照し、非操舵用船体１０ＮＳ（第３船体１０３、第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦが現在位置情報算出部１８２で算出される潮流の流向ＷＦＤに対して平行になるように、第３船体１０３および第４船体１０４に設けられた船体方向変更部５０の動作を制御して潮流対応動作を実行する。潮流対応動作を実行することにより、潮流から受ける抵抗を低減させることができ、潮流による外乱がある状態でも、定点保持動作を容易に行うことができる。
【０１５３】
［運転モード判定フロー］
図１６は、運転モードを判定するフローを示す図である。図１６では、船舶制御システム２００の制御のうち、運転モードを判定するためのフローを示している。
【０１５４】
図１６に示すような運転モード判定フローがスタートすると（スタート）、まず、ステップＳＡ１で、現在位置情報算出部１８２は、現在位置情報取得部１９０からの検出信号に基づいて、現在位置における位置情報（現在位置ＧＰＳ座標、対地速度ＳＧＶ、対水速度ＳＷＶ、潮流の流向ＷＦＤ・流速ＷＦＶ、風の風向ＷＤ・風速ＷＶ）等を算出する。
【０１５５】
また、ステップＳＡ２で、現在位置情報算出部１８２は、メモリ１８１に記憶されている経路データＤＥ１に記録された目標位置ＴＰ１および経路に関するデータを参照して、目標位置ＴＰ１までの距離を算出する。
【０１５６】
ステップＳＡ３では、第１運転モード判定部１８３は、第１運転モード判定基準データＤＥ２、および、現在位置情報算出部１８２で算出された目標位置ＴＰ１までの距離を参照して、現在位置から目標位置ＴＰ１までの距離が所定の基準距離ＰＤ以上であるかどうかを判定する。
【０１５７】
ステップＳＡ３で、現在位置から目標位置ＴＰ１までの距離が所定の基準距離ＰＤ以上であると判定された場合は（ステップＳＡ３でＹｅｓ）、ステップＳＡ４に進み、運転モードを航行モード（第１航行モードまたは第２航行モード）と判定し、ステップＳＡ５に進む。
【０１５８】
ステップＳＡ３で、現在位置から目標位置ＴＰ１までの距離が所定の基準距離ＰＤ未満であると判定された場合は（ステップＳＡ３でＮｏ）、ステップＳＡ８に進み、運転モードを定点保持モード（第１定点保持モードまたは第２定点保持モード）と判定し、ステップＳＡ９に進む。
【０１５９】
ステップＳＡ５では、第２運転モード判定部１８４は、第２運転モード判定基準データＤＥ３、および、現在位置情報算出部１８２で算出された現在位置における風速ＷＶを参照して、現在位置における風速ＷＶが基準風速ＰＷＶ以上であるかどうかを判定する。
【０１６０】
ステップＳＡ５で、現在位置における風速ＷＶが基準風速ＰＷＶ未満であると判定された場合は（ステップＳＡ５でＮｏ）、ステップＳＡ６に進み、運転モードを第１航行モードと判定し、フローを終了する（エンド）。
【０１６１】
ステップＳＡ５で、現在位置における風速ＷＶが基準風速ＰＷＶ以上であると判定された場合は（ステップＳＡ５でＹｅｓ）、ステップＳＡ７に進み、運転モードを第２航行モードと判定し、フローを終了する（エンド）。
【０１６２】
ステップＳＡ９では、第２運転モード判定部１８４は、第２運転モード判定基準データＤＥ３、および、現在位置情報算出部１８２で算出された現在位置における潮流の流速ＷＦＶを参照して、現在位置における潮流の流速ＷＦＶが基準流速ＰＷＦＶ以上であるかどうかを判定する。
【０１６３】
ステップＳＡ９で、現在位置における潮流の流速ＷＦＶが基準流速ＰＷＦＶ未満であると判定された場合は（ステップＳＡ９でＮｏ）、ステップＳＡ１０に進み、運転モードを第１定点保持モードと判定し、フローを終了する（エンド）。
【０１６４】
ステップＳＡ９で、現在位置における潮流の流速ＷＦＶが基準流速ＰＷＦＶ以上であると判定された場合は（ステップＳＡ９でＹｅｓ）、ステップＳＡ１１に進み、運転モードを第２定点保持モードと判定し、フローを終了する（エンド）。
【０１６５】
本実施形態の船舶１００によれば、第２定点保持モード、および第２航行モードにおいて、船体操舵動作を行い、船舶１００の進路を保持または変化させるように、操舵用船体１０Ｓの船体船首方向ＤＦを船舶船首方向ＨＤに対して変化させる。操舵用船体１０Ｓが受ける水流の方向を変化させることにより、操舵力を発生させることができるため、風等の外乱の中でも船舶１００の進路を保持または変化させるのに十分な操舵力を発生させることができ、操縦性を良好にすることができる。
【０１６６】
［実施形態２］
実施形態２では、船舶１００の各船体１０が各運転モードにおいてとりうる配置および動作が実施形態１と異なっている。船舶１００の構成は実施形態１の船舶１００と同様である。図１７は、第１航行モードにおいて、船舶１００が平行配置ＰＡとなった状態の一例を示す平面図である。図１８および図１９は、第２航行モードにおいて、船舶１００が船体操舵動作を行っている状態の一例を示す平面図である。図２０は、第２定点保持モードにおいて、船舶１００が船体操舵動作および潮流対応動作を行っている状態の一例を示す平面図である。
【０１６７】
図１７に示した平行配置ＰＡは、第１航行モードにおいて船舶１００が航行動作を行う場合の姿勢である。船舶１００の進行方向ＴＤ４に対して前方（前側）ＴＦに第１船体１０１を配置し、第１船体１０１の後方（後側）ＴＢに第２船体１０２および第４船体１０４を並列に配置し、第２船体１０２および第４船体１０４のさらに後方（後側）ＴＢに第３船体１０３を配置する姿勢になっている。各船体１０の船体船首方向ＤＦは、船舶船首方向ＨＤとは異なる方向に向いているが、各船体１０の船体船首方向ＤＦは、相互に平行となるように配置されている。この状態で各船体１０の推進装置７０の推力の配分を制御することにより、進行方向ＴＤ４に対して前方ＴＦおよび後方ＴＢへの推進力と、右方ＴＲおよび左方ＴＬへの操舵力（回頭モーメント）を発生させる。このため、船舶１００は、前方ＴＦおよび後方ＴＢへの移動と、右方Ｒおよび左方Ｌへの旋回を行うこと可能である。
【０１６８】
図１８および図１９は、船舶１００が船体操舵動作を行う状態の一例を示している。図１８に示す船舶１００では、進行方向を矢印ＴＤ５で示しており、図１７と同様に、船舶１００の進行方向ＴＤ５に対して前方（前側）ＴＦに第１船体１０１を配置し、第１船体１０１の後方（後側）ＴＢに第２船体１０２および第４船体１０４を並列に配置し、第２船体１０２および第４船体１０４のさらに後方（後側）ＴＢに第３船体１０３を配置する姿勢になっている。
【０１６９】
そして、船舶１００の進行方向ＴＤ５に対して後方ＴＢに配置される第３船体１０３を操舵用船体１０Ｓとしている。操舵用船体１０Ｓ（第３船体１０３）の船体船首方向ＤＦを進行方向ＴＤ５に対して右方ＴＲに向けて変化させていることにより、第１船体１０１は、船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させている。操舵用船体１０Ｓは、船体船首方向ＤＦを船舶船首方向ＨＤに対して変化させることで操舵力（回頭モーメント）を発生させ、船舶１００の進路を保持または変化させる。操舵力の大きさおよび方向は、操舵用船体１０Ｓとされる船体１０の位置、台数、船体船首方向ＤＦを変化させる角度および方向によって変化させることができる。
【０１７０】
図１９に示す船舶１００では、進行方向を矢印ＴＤ６で示しており、図１７と同様に、船舶１００の進行方向ＴＤ６に対して前方（前側）ＴＦに第１船体１０１を配置し、第１船体１０１の後方（後側）ＴＢに第２船体１０２および第４船体１０４を並列に配置し、第２船体１０２および第４船体１０４のさらに後方（後側）ＴＢに第３船体１０３を配置する姿勢になっている。
【０１７１】
そして、船舶１００の進行方向ＴＤ６に対して前方ＴＦに配置される船体１０（第１船体１０１）、および、船舶１００の進行方向ＴＤ６に対して後方ＴＢに配置される船体（第３船体１０３）を操舵用船体１０Ｓとしている。
【０１７２】
図１９に示した船舶１００では、進行方向ＴＤ６に対して前側に配置される操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１）の船体船首方向ＤＦを左方ＴＬに向けて変化させることによって船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させており、また、進行方向ＴＤ６に対して後側に配置される操舵用船体１０Ｓ（第３船体１０３）の船体船首方向ＤＦを右方ＴＲに向けて変化させることによって船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させている。つまり、図１９に示した船舶１００では、前方ＴＦに配置される操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１）の船体船首方向ＤＦ、および、後方ＴＢに配置される操舵用船体１０Ｓ（第３船体１０３）の船体船首方向ＤＦを互いに逆位相に変化させている。このため、図１９に示した船舶１００は、図１８に示した船舶１００よりも大きな操舵力（回頭モーメント）を発生させている。
【０１７３】
船舶１００の船体１０のうち、操舵用船体１０Ｓとされない船体１０は、非操舵用船体１０ＮＳとされる。図１８の状態では、第１船体１０１、第２船体１０２、および第４船体１０４が非操舵用船体１０ＮＳとされている。図１９の状態では、第２船体１０２および第４船体１０４が非操舵用船体１０ＮＳとされている。船舶１００が船体操舵動作のみを行う場合には、非操舵用船体１０ＮＳの船体船首方向ＤＦは変化させず、例えば、図１８および図１９に示すように、船舶１００の進行方向ＴＤ５や進行方向ＴＤ６に対して平行な状態を維持する。図１８および図１９に示したように、操舵用船体１０Ｓおよび非操舵用船体１０ＮＳは、相互に切り替えて設定することが可能である。
【０１７４】
なお、船体操舵動作を行う場合は、各船体１０の推進装置７０の推力は、操舵のために配分を制御する必要はないが、操舵力を発生させるように推力を配分してもよい。
【０１７５】
図２０は、船舶１００が潮流対応動作を行う状態の一例を示している。図２０に示す船舶１００では、進行方向を矢印ＴＤ７で示しており、図１７と同様に、船舶１００の進行方向ＴＤ７に対して前方（前側）ＴＦに第１船体１０１を配置し、第１船体１０１の後方（後側）ＴＢに第２船体１０２および第４船体１０４を並列に配置し、第２船体１０２および第４船体１０４のさらに後方（後側）ＴＢに第３船体１０３を配置する姿勢になっている。
【０１７６】
そして、船舶１００の進行方向ＴＤ７に対して前方ＴＦ（進行方向ＴＤ３に対して前側）に配置される船体１０（第１船体１０１）を操舵用船体１０Ｓとしている。操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１）の船体船首方向ＤＦを進行方向ＴＤ７に対して左方ＴＬに向けて変化させていることにより、操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１）は、船舶１００を左方ＴＬに旋回させる操舵力（回頭モーメント）を発生させている。
【０１７７】
船舶１００の船体１０のうち、非操舵用船体１０ＮＳとされた第２船体１０２、第３船体１０３および第４船体１０４は、潮流対応動作を行っている。潮流対応動作において、船体方向変更部５０は、非操舵用船体１０ＮＳ（第２船体１０２、第３船体１０３、第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦを、自船の位置における水の流向ＷＦＤに対して平行になるように変化させている。
【０１７８】
［実施形態３］
実施形態３では、船舶１００の各船体１０が各運転モードにおいてとりうる配置および動作が実施形態１と異なっている。船舶１００の構成は実施形態１の船舶１００と同様である。図２１は、船舶１００が旋回しながら目標位置ＴＰ１に向かって移動する状態を示す平面図である。
【０１７９】
図２１に示す船舶１００では、旋回しながら進んでいく進行方向を矢印ＴＤ８で示している。船舶１００の進行方向ＴＤ８に対して前方ＴＦに配置される船体１０（第１船体１０１、第２船体１０２）、および、船舶１００の進行方向ＴＤ２に対して後方ＴＢに配置される船体（第３船体１０３、第４船体１０４）を操舵用船体１０Ｓとしている。
【０１８０】
図２１に示した船舶１００では、前方ＴＦに配置される操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１、第２船体１０２）の船体船首方向ＤＦ、および、後方ＴＢに配置される操舵用船体１０Ｓ（第３船体１０３、第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦを互いに逆位相に変化させて大きな操舵力（回頭モーメント）を発生させている。また、操舵用船体１０Ｓ（第１船体１０１、第２船体１０２、第３船体１０３、第４船体１０４）の船体船首方向ＤＦを変化させることにより、船舶１００が旋回しながら、徐々に目標位置ＴＰ１に接近するようにしている。
【０１８１】
船舶１００は、旋回しながら航行動作、および／または、定点保持動作を行うことにより、目標位置ＴＰ１の近くにおいて、速度を上げて移動させることができるため、風や潮流の影響を受けにくくすることができる。
【０１８２】
［変形例］
本発明に係る船舶は、上記説明した本実施形態に限定されない。
【０１８３】
本実施形態の船舶は、自動運転を行うとしたが、外部から無線通信等によって制御されてもよい。また、一部または全部の運転をオペレータによる操縦としてもよい。例えば、オペレータが定点保持動作の操作を行ってもよい。
【０１８４】
本実施形態では、各船体１０に船体方向変更部５０を設けて船体船首方向ＤＦを変更できるようにしたが、複数の船体のうちの一部の船体１０に船体方向変更部５０を設けて船体船首方向ＤＦを変更できるようにしてもよい。例えば、４体の船体１０のうち、２体の船体船首方向ＤＦを変更可能とし、残りの２体の船体船首方向ＤＦを固定としてもよい。
【０１８５】
本実施形態では、第１航行モードと第２航行モードの切り替えは、風速に基づいて行うこととしたが、これに限定されない。例えば、船舶１００が障害物を検知して、障害物を即座に回避する必要が生じた場合など、大きな操舵力が必要になった場合に、第１航行モードから第２航行モードに切り換えるようにしてもよい。
【０１８６】
本実施形態では、船舶は４体の船体を有する構成としたが、２体、３体、または５体以上の船体１０を有する構成としてもよい。図２２および図２３は、３体の船体１０を有する船舶１００Ａを示す平面図である。
【０１８７】
図２２Ａは、第１航行モードにおける平行配置ＰＡの状態、図２２Ｂは、第１定点保持モードにおける非平行配置ＮＰＡの状態である。図２２Ｂに示すように、３体の船体１０の場合、非平行配置ＮＰＡの状態では、平面視で略Ｙ字状に配置されるようにしてもよい。
【０１８８】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、第２航行モードにおいて、船舶１００が船体操舵動作を行っている状態の一例を示している。図２２Ａでは、操舵用船体１０Ｓとして第１船体１０１が設定されており、非操舵用船体１０ＮＳとして第２船体１０２および第３船体１０３が設定されている。図２３Ｂでは、操舵用船体１０Ｓとして第１船体１０１、第２船体１０２および第３船体１０３が設定されている。
【０１８９】
また、本実施形態では、各船体１０に推進装置７０を設けたが、一部の船体１０に推進装置７０を設けるようにしてもよい。推進装置は、ポッド推進器であってもよい。また、異なる種類の推進装置を各船体１０に配置してもよい。
【０１９０】
各船体１０の船型は、排水量型の船型としたが、これに限定されない。複数の船体１０の船型は、全て同じでなくてもよい。たとえば、直方体や円柱状の浮体を組み合わせてもよい。
【０１９１】
本実施形態では、被支持体３０は、平面視で、各船体１０に囲まれた領域（各船体１０の外縁部を含める閉じた領域）の内側に配置している。安定性の面から、被支持体３０は各船体１０に囲まれた領域内に配置されることが好ましいが、配置される位置は限定されない。例えば、被支持体３０の一部が各船体１０に囲まれた領域の外部に配置されていてもよい。また、被支持体３０は、全体が水面上にある場合に限定されず、一部または全部が水中にあってもよい。
【０１９２】
本実施形態では、水中環境調査を自動運転で行う小型の船舶について説明したが、大きさは限定されるものではない。例えば、作業員が搭乗して各種作業を行うことができる大きさや設備を備えた船舶であってもよい。また、水中環境調査を行う位置に運搬し、定点保持動作のみを行って、水中環境調査等を行うようにしてもよい。
【０１９３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。  
【符号の説明】
【０１９４】
１００    船舶
１０      船体
３０      被支持体
５０      船体方向変更部
７０      推進装置
１８０    制御部
ＨＤ      船舶船首方向
ＤＦ      船体船首方向
１０Ｓ    操舵用船体
１０ＮＳ  非操舵用船体
【図１】
2020093762.tif 000003
【図２】
2020093762.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月7日(2020.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮く複数の船体と、
前記複数の船体の浮力によって上下方向に支持される被支持体と、
前記複数の船体と前記被支持体を接続する、船体方向変更部と、
推進装置と、
を備え、
自船の前部が向く方向を船舶船首方向とし、
前記各船体の船首尾線を船首側に延ばした方向を前記各船体のそれぞれの船体船首方向とし、
自船の位置を定点に保持させる動作を定点保持動作とし、
前記定点保持動作させずに自船の位置を移動させる動作を航行動作として、
前記船体方向変更部は、駆動力によって、前記船体の船体船首方向を変更可能であり、
前記複数の船体のうちの一部または全部を操舵用船体とし、
前記操舵用船体とされない前記船体を非操舵用船体として、
前記定点保持動作および／または前記航行動作を行う場合に、前記船体方向変更部によって前記操舵用船体の船体船首方向を前記船舶船首方向に対して変化させることにより、自船の進路を保持または変化させる操舵力を発生させる、船体操舵動作を行う、
船舶。
【請求項２】
前記操舵用船体は、自船の進行方向に対して前側に配置される前記船体、および、前記前側に配置される前記船体よりも後側に配置される前記船体を含み、
前記前側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向、および／または、前記後側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向を前記船舶船首方向に対して変化させることにより、前記船体操舵動作を行う、
請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記前側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向、および、前記後側に配置される前記操舵用船体の船体船首方向を互いに逆位相に変化させることにより、前記船体操舵動作を行う、
請求項２に記載の船舶。
【請求項４】
前記操舵用船体および前記非操舵用船体を、相互に切り替え可能である、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項５】
自船が受けている風の風速を検出する風速検出部と、
前記風速検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における風速を算出する風速算出部と、
前記風速算出部によって算出された風速に基づいて、前記船体操舵動作を実行するか否かを判定する船体操舵動作判定部と、
をさらに備える、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項６】
前記船体操舵動作を実行せずに推力の配分によって前記航行動作を行う運転モードを第１航行モードとし、
前記船体操舵動作を実行しながら前記航行動作を行う運転モードを第２航行モードとして、
前記船体操舵動作判定部は、前記風速算出部によって算出された風速に基づいて、前記第１航行モードおよび前記第２航行モードのうち、実行する運転モードを判定する、
請求項５に記載の船舶。
【請求項７】
前記船体操舵動作を実行せずに推力の配分によって前記航行動作を行う運転モードを第１航行モードとし、
前記船体操舵動作を実行しながら前記航行動作を行う運転モードを第２航行モードとして、
前記第１航行モードおよび前記第２航行モードを相互に切り換え可能である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項８】
前記定点保持動作を行う場合において、
前記非操舵用船体の前記船体船首方向を、自船の位置における水の流向に基づいて変化させる、潮流対応動作を行う、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の船舶。
【請求項９】
前記潮流対応動作において、
前記船体方向変更部は、前記非操舵用船体の前記船体船首方向を、自船の位置における水の流向に対して平行になるように変化させる、
請求項８に記載の船舶。
【請求項１０】
自船の対水速度を検出する対水速度検出部と、
自船の対地速度を検出する対地速度検出部と、
前記対水速度検出部の検出結果、および前記対地速度検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における水の流向を算出する流向算出部と、
をさらに備え、
前記潮流対応動作における、前記非操舵用船体の前記船体船首方向は、前記流向算出部によって算出された水の流向に基づいて決定される、
請求項８または請求項９に記載の船舶。
【請求項１１】
前記対水速度検出部の検出結果、および前記対地速度検出部の検出結果に基づいて、自船の位置における水の流速を算出する流速算出部と、
前記流速算出部によって算出された水の流速に基づいて、前記潮流対応動作を実行するか否かを判定する潮流対応動作判定部と、
をさらに備える、
請求項１０に記載の船舶。
【請求項１２】
推力の配分により前記定点保持動作を行う運転モードを、第１定点保持モードとし、
前記船体操舵動作および前記潮流対応動作を行いつつ、前記定点保持動作を行う運転モードを、第２定点保持モードとして、
潮流対応動作判定部は、前記流速算出部によって算出された水の流速に基づいて、第１定点保持モードおよび第２定点保持モードのうち、実行する運転モードを判定する、
請求項１１に記載の船舶。
【請求項１３】
自船を旋回させながら前記定点保持動作および／または前記航行動作を実行する、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の船舶。