(57)【要約】【課題】  船舶の操舵装置において、外力の変化に対応する際の操舵者の労力および電力消費の無駄をなくし、効率化をはかる。【解決手段】  外力を検知する負荷センサの出力（Ｓ１）に基づいて、負荷変動量ΔＦを導出し（Ｓ５）、この負荷変動量ΔＦが、負荷センサの出力（Ｓ１）、走行状態（Ｓ２）、及び航行速度（Ｓ３）に基づいて算出された基準値ΔＦ０よりも大きいか否かを演算し（Ｓ６）、負荷センサの出力（Ｓ１）、走行状態（Ｓ２）、及び速度（Ｓ３）に基づいたパルス幅及び大きさを決定し、（Ｓ８）、ハンドルに反トルクとして付与する（Ｓ１０）。【選択図】図３
2006290323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶本体の外部に電動アクチュエータによって回動し航行方向を変化させる舵を設けた船舶において、
前記電動アクチュエータを介して前記舵と電気的に接続されて前記舵を操舵するステアリング系と、
前記舵に加わった外力を検知する外力検知手段と、
前記ステアリング系にトルクを付与する反トルクモータと、
前記外力検知手段の検知状態を監視し、前記外力の変動量が所定値以上となったことを検知したときに前記反トルクモータにパルス状のトルクを付与させる制御手段とを設けたことを特徴とする船舶の操舵装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記外力検知手段の検知した外力の大きさに基づいて前記反トルクモータが付与するトルクの大きさ及び継続時間を決定することを特徴とする請求項１に記載の船舶の操舵装置。
【請求項３】
船舶の航行速度を検知する速度検知手段と、船舶の走行状態を検知する走行状態検知手段とを備え、前記制御手段は、前記外力に加え、前記速度検知手段や前記走行状態検知手段の検知状態を監視し、前記航行速度および前記走行状態の検知結果に基づいて前記反トルクモータが付与するトルクの大きさ及び継続時間を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶の操舵装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記外力の変動量が、前記外力、前記速度及び前記走行状態より算出した基準値よりも大きいときに、前記反トルクモータにトルクを付与させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の船舶の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータを備えた船舶の操舵装置、操舵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の航行方向の制御においては、船舶本体の外部に進行用のプロペラなどを備えた船外機を設け、この船外機に設けられた舵と操舵用のステアリング装置とをモータなどの電動アクチュエータを介して電気的に接続する技術が知られている。そのような船舶の操舵装置として特許文献１に記載されたようなものがある。
【０００３】
この特許文献１には、「ステアリング装置は、ステアリング力を発生する電動モータを備えたパワーユニットと、このパワーユニットからのステアリング力を船外機本体へと伝達する伝達機構と、操作ハンドル部としてのステアリングホイールの操作回転角度等を検出するセンサと、電動モータを制御するコントローラとを有して構成されている。」旨記載されている。
【０００４】
これによれば、「ステアリングホイールが、船外機本体に機械的に連結されておらず、船体の航行条件如何によってステアリングホイールの操舵荷重が増大したり、操舵が困難になることなく、船外機自身の動力に依存しない電動モータによって航行条件に適したステアリング力を発生させることができる。」旨記載されている。すなわち、電動アクチュエータによって、船舶の速度や操舵者が操舵するステアリング装置の回転位置等の検出結果を基に制御手段が算出したトルクを船外機に付与し、船舶本体に対する船外機の向きを変え、船舶を操舵することができる。
【特許文献１】特許第２９５９０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発明においては、船舶に加わる波や風などによる外力の変化がステアリング装置に伝達されないため、操舵者が外力の変化に対し素早く適切に反応することが難しくなる虞がある。
【０００６】
また、そのような虞を防止すべく、舵に加わる外力を検知するセンサと、ステアリング装置にトルクを付与する反トルクモータと、センサの検出した外力をトルク値に変換する制御手段とを設け、反トルクモータが、ステアリング装置に外力に依存するトルクを伝達する構成をとれば、操舵者がステアリングホイールに加わる力によって外力の変化を検知できるようになるとも考えられる（たとえば、特願2004−065689号にて提案された技術）。しかしながら、船舶の航行ルートを戻すためには、反トルクモータがステアリング装置に付与するトルクと逆方向のトルクを操舵者がステアリング装置に与えなければならず、操舵者の労力は過大になり、反トルクモータも多大な電力を消費するという問題が生ずる。
【０００７】
さらに、反トルクモータの付与するトルクと操舵者が付与するトルクが均衡した、船舶の航行方向の変化に実質的に寄与しない時間が長く生じてしまい、エネルギー効率が悪くなるという問題が生ずる。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動アクチュエータを備えた船舶の操舵装置において、外力の変化に対応する際の操舵者の労力および電力消費の無駄をなくするとともに、操舵者の労力および電力利用の効率化をはかることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、船舶本体の外部に電動アクチュエータによって回動し航行方向を変化させる舵を設けた船舶において、前記電動アクチュエータを介して前記舵と電気的に接続されて前記舵を操舵するステアリング系と、前記舵に加わった外力を検知する外力検知手段と、前記ステアリング系にトルクを付与する反トルクモータと、前記外力検知手段の検知状態を監視し、前記外力の変動量が所定値以上となったことを検知したときに前記反トルクモータにパルス状のトルクを付与させる制御手段とを設けた船舶の操舵装置としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記制御手段は、前記外力検知手段の検知した外力の大きさに基づいて前記反トルクモータが付与するトルクの大きさ及び継続時間を決定することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、船舶の航行速度を検知する速度検知手段と、船舶の走行状態を検知する走行状態検知手段とを備え、前記制御手段は、前記外力に加え、前記速度検知手段や前記走行状態検知手段の検知状態を監視し、前記航行速度および前記走行状態の検知結果に基づいて前記反トルクモータが付与するトルクの大きさ及び継続時間を決定することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１つに記載の構成に加え、  前記制御手段は、前記外力の変動量が、前記外力、前記速度及び前記走行状態より算出した基準値よりも大きいときに、前記反トルクモータにトルクを付与させることを特徴とする船舶の操舵装置。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段は、外力検知手段が検知した外力に基づいて、反トルクモータがステアリング系にパルス状のトルクを付与するようにさせる。操舵者が操作するステアリング系には、短時間に、パルス状のトルクが付与され、実際に外力検出手段が外力を検知している間中、トルクが付与され続けるわけではない。そのため、操舵者は、ステアリング系で受ける手応えのトルクを、短時間だけ感知することができ、これに対応する操作のトルクを、短時間だけかければ操舵できる。従って、手応えのトルクを付与するために船舶に必要な電力、及び操作のトルクを付与するために操舵者に必要な労力について、無駄をなくして効率化をはかることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、外力検知手段の検知した外力の大きさに基づいて、反トルクモータがステアリング系に付与するトルクの大きさ及び継続時間を決定する。従って、より外力の大きさに基づいた量に近づけてトルクをステアリング系にかけることができ、航行コースを復帰させるためのステアリング操作が行いやすくなる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、制御手段は、外力検知手段だけでなく、速度検知手段及び走行状態検知手段に基づいて反トルクモータに付与するトルクの大きさや継続時間を決定できる。そのため、外力、速度、その他の走行状態という幅広い条件に基づいて、手応えのトルクを感知し、又、操作のトルクを付与することができ、ステアリング操作の確実性が増す。従って、航行コースを復帰させるためのステアリング操作が一層行いやすくなる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、制御手段は、所定時間内における外力の変化の値が考慮されて、反トルクモータにトルクを付与させる。そのため、航行コースに復帰させるべき必要なタイミングを認識することができる。従って、そのようなタイミングにおいてのみ、操舵者にステアリング操作を行わせることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の船舶の操舵装置を用いる船舶の平面概略図である。
【００１９】
船舶１は各種小型船舶であって、船舶本体１ａと、プロペラ１４（図２参照）によって船舶１に推進力を与えるとともに船舶１の進行方向を変える船外機３とを備えている。
【００２０】
船外機３の船外機本体３ａは、プロペラ１４（図２）を回転駆動するエンジン（図示せず）を内部に収納し、船舶本体１ａの後端部（図の右端）を形成する船尾板２にクランプブラケット４を介して取り付けられている。船外機本体３ａは、略中央部に設けられたスイベル軸６によって軸支されている。スイベル軸６には、細長い板状のステアリングブラケット５の一端部が固定され、ステアリングブラケット５の他端部５ａには舵取装置１５が連結される。この舵取装置１５は、たとえばＤＤ(Direct Drive)型電動モータ等の電動アクチュエータ（図示せず）と、船尾板２に平行に設けたネジ軸（図示せず）とを備える。電動アクチュエータ（図示せず）が駆動すると、ステアリングブラケット５の他端部５ａの位置を船尾板２に沿って（つまり船舶１の進行方向に対して左右方向に）平行移動し、このステアリングブラケット５の移動が船外機本体３ａに伝導し、船外機本体３ａがスイベル軸６を支点に回動して船外機３の向きが変わる。
【００２１】
船舶本体１ａの運転席前方には、ステアリング系の主要部であるステアリング装置７が設けられている。ステアリング系は、ステアリング軸８、ステアリングホイール７ａ、ステアリング装置７等を含め、広く舵取りに用いられる機構の概念をいう。ステアリング装置７のステアリングホイール７ａの中心部にはステアリング軸８の先端部が接合し、ステアリング軸８の末端部はステアリング制御部１３に挿入されて回動可能に支えられている。ステアリング制御部１３の内部において、ステアリング軸８の周囲にはステアリング操作角センサ９と反トルクモータ１１とが設けられている。ステアリング制御部１３は信号ケーブル１０ａを介してコントロールユニット１２に接続され、コントロールユニット１２は信号ケーブル１０ｂによって舵取装置１５に接続されている。
【００２２】
図２は、本実施形態の船舶の操舵装置３０の制御ブロック図である。
【００２３】
同図に示すとおり、船舶の操舵装置３０は、ステアリングホイール７ａとステアリング操作角センサ９とを備えるステアリング装置７、反トルクモータ１１、操舵トルク演算回路２１及び反トルク演算回路１７を備えるコントロールユニット１２、舵取装置１５に設けられた負荷センサ１６、メモリ１８、速度検知手段である速度センサ１９、走行状態検知手段であるエンジン回転数センサ２０を備えている。
【００２４】
ステアリング装置７のステアリング操作角センサ９は、ステアリング軸８（図１）の回転角よりステアリングホイール７ａの回転角を検知する。
【００２５】
コントロールユニット１２はＣＰＵ（中央演算装置）や主記憶装置、補助記憶装置等を備えた演算処理装置であり、実装されたプログラムに基づいて操舵装置３０全体の動作を制御する。
【００２６】
操舵トルク演算回路２１は、コントロールユニット１２のＣＰＵによって機能を実現し、ステアリング操作角センサ９が検知した角度信号よりステアリングホイール７ａの回転角を算出する。操舵トルク演算回路２１は、ステアリングホイール７ａの回転角を検出すると、その検出信号に基づいて舵取装置１５の操舵トルクを演算し、信号を舵取装置１５の電動アクチュエータモータ（図示せず）に供給して船外機本体３ａの向きを変える。
【００２７】
負荷センサ１６は、風や波Ｎ（図５参照）などが船外機本体３ａに作用する外力や、船外機本体３ａの回動の抵抗力として作用する外力（以下単に「外力」と称する。本明細書において同じ）を、舵取装置１５の操舵軸としてのスイベル軸６にかかるトルクとして検知する外力検知手段である。負荷センサ１６は、軸トルクを直接検出する軸トルクセンサであってもよいし、操舵装置３０の軸トルクが伝達される部分を歪みセンサのような検出手段で測定してもよい。
【００２８】
なお、負荷センサ１６が検知する回転トルクＴｒは、実際には、図２に示すとおり、水流などから船外機本体３ａが受ける外力Ｆに対応する負荷トルクＴβと、船外機本体３ａに設けられたプロペラ１４の回転などによって生ずるパドルラダー効果などの力Ｆ’に対応するＴｐとを合わせた合力Ｆ”に対応するものである。そのため、負荷トルクＴβは、反トルク演算回路１７の演算により、回転トルクＴｒからパドルラダー効果等に対応するトルクＴｐを差引いて、算出される（後述する図３のＳ４の説明参照。）。
【００２９】
速度センサ１９は、船舶１の航行速度を検知し、検知信号を反トルク演算回路１７に送る。
【００３０】
エンジン回転数センサ２０は、船舶１の走行状態の重要な指標であるエンジン回転数を検知し、検知結果を反トルク演算回路１７に送る。
【００３１】
メモリ１８は、データ記憶手段であり、たとえば船舶本体１ａ（図１）や船外機本体３ａの大きさ情報等、反トルク演算回路１７が供給された信号から船外機本体３ａが有する舵にかかる負荷トルクＴβの大きさを算出するために必要な船体情報を記憶する。
【００３２】
反トルク演算回路１７は、コントロールユニット１２のＣＰＵによって機能を実現し、負荷センサ１６、速度センサ１９、エンジン回転数センサ２０が検知した信号や、メモリ１８に蓄積された情報などを用いて、反トルクモータ１１がステアリングホイール７ａに付与するトルクの目標値である目標トルクτを算出する。
【００３３】
船舶１（図１）の航行中、操舵者によってステアリングホイール７ａが回転操作されると、ステアリング操作角センサ９はステアリングホイール７ａの回転角を検知し、ステアリング操作角センサ９がコントロールユニット１２の操舵トルク演算回路２１に検知角を信号として送信する。操舵トルク演算回路２１は検知した回転角の信号の供給を受け、ステアリングホイール７ａに加えられた操舵トルクを検出し、この操舵トルクを基に舵取装置１５の電動アクチュエータ（図示せず）の回転量を指令する指令信号を算出し供給する。図示しない電動アクチュエータは指令信号に従って駆動し、船外機本体３ａの向きを変化させる。
【００３４】
一方、負荷センサ１６が所定値以上の外力Ｆの負荷変動ΔＦを検知したときは、反トルク演算回路１７は、パルス状の目標トルクτの信号を反トルクモータ１１に供給する。
【００３５】
図３は、本実施形態において、船外機本体３ａが所定値以上の外力を受けた際の、反トルク演算回路１７の処理手順のフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて、ステアリングホイール７ａに対する手応え付与の手順を説明する。
【００３６】
船舶１が外力を受け船舶本体１ａが回頭する（図１参照）と、船舶本体１ａに対する船外機本体３ａの角度が変化し、船外機本体３ａの左右にかかる水圧が変化する。負荷センサ１６は、舵取装置１５のギア軸（図示せず）にかかる負荷にもとづいてこの水圧の変化により舵に加わる外力を検知し、この外力に基づいた回転トルクＴｒの検知信号をコントロールユニット１２の反トルク演算回路１７に供給する（Ｓ１）（外力取得工程）。
【００３７】
反トルク演算回路１７は、エンジン回転数センサ２０が検知したエンジン回転数の検知信号や、メモリ１８に記憶されたトリム角やプロペラ１４のサイズなどの情報の供給を受け（Ｓ２）（走行状態取得工程）、さらに速度センサ１９が検知した船舶１の航行速度を示す検知信号（Ｓ３）の供給を受ける（航行速度取得工程）。
【００３８】
反トルク演算回路１７は、メモリ１８に記憶された情報に基いて力Ｆ’に相当するトルクＴｐを算出し、合力Ｆ”に対応する回転トルクＴｒから、Ｆ’に対応するトルクＴｐを減算して負荷トルクＴβを求める。さらに、反トルク演算回路１７は、求めた負荷トルクＴβの値と、走行状態、速度情報などの値とを用い、所定の演算式によって基準値ΔＦ０を算出する（Ｓ４）。この基準値ΔＦ０は、ステアリングホイール７ａに手応えトルクＴαを与える必要があるときの外力の負荷変動の最低値などである。基準値ΔＦ０の算出において、負荷トルクＴβに加え、エンジン回転数を用いることにより、船舶１の航行位置を戻すためのステアリングホイール７ａの操作量を、航行状態に適した値として算出できる。
【００３９】
反トルク演算回路１７は、負荷センサ１６が検知した外力Ｆの負荷変動量ΔＦが、ΔＦ＝｜Ｆ（ｔ＋ｄｔ）−Ｆ（ｔ）｜の式に基づいて算出される（Ｓ５）。
【００４０】
反トルク演算回路１７は、変動値ΔＦが基準値ΔＦ０よりも大きいか否かを比較して判断し、（Ｓ６）（比較工程）、変動値ΔＦが基準値ΔＦ０より大きい場合には（ＹＥＳ）、負荷トルクＴβ、走行状態、航行速度の値に基づいて、所定の演算式に基づいて出力する信号の幅と大きさを決定し（Ｓ７）（決定工程）、目標トルクτの継続時間及び大きさを指定してパルス状のトルクとしてのハンドル反力トルクを出力する（Ｓ８）（指令工程）。目標トルクτの算出において、負荷トルクＴβに加え、走行状態、航行速度などを用いることにより、船舶１の航行位置を戻すために必要なステアリングホイール７ａの操作量に対応するトルク量を正確に算出することが可能になる。
【００４１】
目標トルクτは反トルクモータ１１に供給され、反トルクモータ１１は目標トルクτに基づいて駆動し手応えトルクＴαをステアリングホイール７ａに付与する。かかる処理は変動値ΔＦが基準値ΔＦ０以下になるまで（Ｓ６の（ＮＯ））繰り返される。
【００４２】
上記Ｓ８において出力される目標トルクτの信号はパルス信号であり、目標トルクτに基づいて出力される手応えトルクＴαもパルス状のトルクである。ここでいうパルス状のトルクとは、力がはたらく時間が、船外機３にかかる力Ｆ”よりも短時間であるトルクのことをいうものとし、たとえば、電動モータが微小時間の電力を供給されたときに微小時間出力されるトルクがこれに該当する。
【００４３】
本実施形態においては、目標トルクτは三角波のパルス信号によるものであり（図６（ｂ）参照）、手応えトルクＴαもパルス信号と同様のパルス状のトルクとなる。この手応えトルクＴαの大きさや時間は、船舶１に外力が加わったことを操舵者に感知させられるものであればどのようなものであってもよく、したがって、目標トルクτの大きさや継続時間なども、上記目的を達成できるものであればどのようなものであってもよい。ただし、操舵者の労力を過大にせず、反トルクモータ１１の電力を節減するためには、目標トルクτや手応えトルクＴαはあまり大きくならないことが望ましい。
【００４４】
次に、本発明の船舶の操舵装置３０を用いた船舶１の、実際の航行時における制御を説明する。
【００４５】
図４は、本実施形態における、船舶１に所定値以上の外力が加わった際の船舶１の制御手順を示すフローチャートである。図５は、本実施形態における、船舶１およびステアリングホイール７ａに加わる力の状態を示す概略図である。図６は、本実施形態の船舶１の操舵装置３０に加わる外力の大きさおよび向きの概略図であり、図７は、従来例の船舶の操舵装置に加わる外力の大きさおよび向きの概略図である。
【００４６】
以下、図７を対比に用いつつ、図４、図５、図６に基づいて、本実施形態の制御手順を説明する。
【００４７】
図５に示すように、航行中の船舶１が斜め前方（図の右前方）からきた波Ｎにぶつかり、水面の凹凸によって船舶本体１ａの左右の接水面積が変わった場合、船舶本体１ａの左右の水圧に差ができて、船舶本体１ａが水圧の大きい方に回頭する（図５の矢印Ａ）。そして、船舶本体１ａに対する船外機３の向きが変化し、船外機３にかかる水圧の変化によって負荷トルク（図５の矢印Ｂ）が発生する（Ｓ１０１（図４））。このときの本実施形態において発生する負荷トルクＴβを図６（ａ）に、従来例において発生する負荷トルクＴβを図７（ａ）に示す。
【００４８】
船舶１に設けられた負荷センサ１６は回転トルクを検知してコントロールユニット１２に送り、コントロールユニット１２は負荷トルクＴβと、この負荷トルクＴβに相応するステアリングホイール７ａの目標トルクτを算出する。コントロールユニット１２は、目標トルクτの値に基づいて反トルクモータ１１を駆動させ、ステアリングホイール７ａに手応えトルクＴαを与える（Ｓ１０２（図４））。このときの本実施形態の手応えトルクＴαを図６（ｂ）に、従来例の手応えトルクＴαを図７（ｂ）に示す。
【００４９】
反トルクモータ１１の駆動によりステアリングホイール７ａが一方向（図５の矢印Ｃ方向）に回転する（Ｓ１０３（図４））。操作角センサ９はステアリングホイール７ａの回転角αの検知信号をコントロールユニット１２に送り、コントロールユニット１２の操舵トルク演算回路２１は、操作角センサ９から供給された信号に基づいてステアリングホイール７ａの回転角αを算出し、この回転角αに相応する回転角β分だけ、対応する方向（図５の矢印Ｂ方向）に船外機３を回動させる（Ｓ１０４（図４））。
【００５０】
操舵者はステアリングホイール７ａの回転を感知し、ステアリングホイール７ａに手応えトルクＴαと逆方向（図１の矢印Ｃと反対方向）の操作トルクＴを与える。このときの操作トルクを図６（ｃ）に示し、従来例の操作トルクＴを図７（ｃ）に示す。操作トルクＴが付与され、ステアリングホイール７ａが逆に回転する（Ｓ１０５（図４））と、船外機３は逆方向（図５の矢印Ｂと逆方向）に回動し船舶１は元の航行コースに復帰する（Ｓ１０６（図４））。
【００５１】
図６の本実施形態と図７の従来例とを比較すると、従来例においては、ステアリングホイール７ａには負荷トルクＴβの値（図７の（ａ））に依存した手応えトルクＴαが付与され続けたのに対し、本実施形態においては、負荷トルクＴβに相当する外力Ｆの負荷変動量ΔＦが、基準値ΔＦ０よりも大きいと（図６の（ａ））、ステアリングホイール７ａにはパルス状の手応えトルクＴαが付与される（図６の（ｂ））点が相違する。その他、以下の点で相違する。
【００５２】
本実施形態において、Ｓ１０２（図４）においてステアリングホイール７ａに付与された手応えトルクＴαの大きさは従来例の手応えトルクＴαの大きさよりも小さい。したがって、本実施形態におけるステアリングホイール７ａの回転角α（Ｓ１０３（図４））は、従来例の回転角αよりも小さい値となる（図６の（ｄ）、図７の（ｄ））。これにより、反トルクモータ１１の消費する電力量が低減される。
【００５３】
本実施形態において、ステアリングホイール７ａの回転に伴って生ずる船外機３の回転角β（Ｓ１０４（図４））も、本実施形態においては、従来例の回転角βよりも小さい値となる。これにより、船舶１の元の航行コースからの逸脱量が少なくなり、コース復帰が容易になる。
【００５４】
船舶１の航行方向を元に戻すためには、操舵者は手応えトルクＴαと略同一のエネルギー量の操作トルクＴをステアリングホイール７ａに与えなければならない。したがって、Ｓ１０５（図４）において、従来例においては、ステアリングホイール７ａには、負荷トルクＴβとほぼ同一の、大きく、長時間にわたる操舵トルクＴαが与えられていたのに対し（図７の（ｃ））、本実施形態においては、手応えトルクＴαと略同一の、略パルス状の操作トルクＴが与えられればよいことになる（図６の（ｃ））。これにより、操作トルクＴとして付与しなければならないエネルギー量や付与し続ける時間が低減されることになり、操舵者がステアリングホイール７ａの操舵に要する労力が低減される。
【００５５】
なお、従来例においては手応えトルクＴαと操作トルクＴとが均衡する時間ｔｚが存在したが（図７の（ｄ）参照）、本実施形態においては、手応えトルクＴαも操作トルクＴもパルス状のエネルギーとして付与されるため、従来例における均衡する時間ｔｚに相当するものは存在しない（図６の（ｄ））。すなわち、反トルクモータ１１および操舵者の双方が、船舶１の航行方向の変更に実質的に寄与しないトルクをステアリングホイール７ａに長時間付与し続けるような事態は生じない。これにより、操舵者の労力や反トルクモータ１１の電力が浪費される事態をなくすことができる。
【００５６】
そして、本実施形態においては、ステアリングホイール７ａの回転角α（Ｓ１０３）や船外機３の回転角β（Ｓ１０４（図５））が従来例よりも小さくなった結果、船舶１の航行コース逸脱量も従来例よりも少なくなり、船舶１が元の航行コースに復帰（Ｓ１０６（図５））するために要する時間は従来例よりも短時間で済む。これにより、操舵者の操舵に要する負担を減らすとともに、船舶１の蛇行を減らし、航行コースをより正確にとることが可能になる。
【００５７】
以上示したとおり、本実施形態においては、ステアリングホイール７ａに対し反トルクモータ１１が付与する手応えトルクＴαをパルス状とすることにより、外力が変化した際に操舵者がステアリングホイール７ａに付加しなければならない操作トルクＴの量が減少し、操舵者の労力を減らし、航行時の疲労を減少させることができる。また、反トルクモータ１１の駆動量も減少し、電力消費量を減少させることができる。また、船舶１の航行方向の変更に実質的に寄与していないのに手応えトルクＴαと操作トルクＴがともにステアリングホイール７ａにかかる時間をなくし、操舵者の労力および反トルクモータ１１の電力の双方の効率的な利用を実現できる。
【００５８】
本実施形態においては、ステアリングホイール７ａに加えられる反トルクを、船速データを含めて演算するため、たとえば速度と反トルクの大きさを反比例の関係とし、速度が速くなるにつれて反トルクの大きさを小さくするような形で、走行速度に適した反トルクを与えることができ、船舶１の快適な乗り心地と操舵の安全性を高めることができる。
【００５９】
本実施形態において、船舶１は小型船舶としたが、これに限定されず、中型、大型の船舶であってもよい。
【００６０】
本実施形態において、基準値ΔＦ０や、手応えトルクＴαを発生させるための目標トルクτは、負荷トルクＴβ、走行状態、航行速度に基づいて算出したが、さらに他の条件を用いて算出してもよい。また、上記実施形態において、走行状態はエンジン回転数としたが、これに限定されず、たとえば、エンジンや冷却水の温度、燃料やオイルの残量など、走行状態を確認できる値であれば他のどのような値を用いてもよい。
【００６１】
実施形態において、目標トルクτおよび手応えトルクＴαは三角波のパルスとして形成したが、これに限定されず、矩形波や正弦波など、どのような形状のパルスとして形成してもよい。
【００６２】
本実施形態において、反トルク演算回路１７は、図３で示すように、外力取得行程（Ｓ１）、走行状態取得行程（Ｓ２）、速度取得行程（Ｓ３）の順序で、外力、走行状態、速度の情報を取得していたが、これに限定されない。すなわち、基準値ΔＦ０を導出するために、外力取得行程（Ｓ１）、走行状態取得行程（Ｓ２）、速度取得行程（Ｓ３）の順序を入れ換えて、情報の取得を行うことも可能である。
【００６３】
上記実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明が上記実施形態のみに限定されることを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態の船舶の操舵装置を用いる船舶の正面概略図である。
【図２】本実施形態の船舶の操舵装置の制御ブロック図である。
【図３】本実施形態において、船外機本体が所定値以上の外力を受けた際の、反トルク演算回路の処理手順のフローチャートである。
【図４】本実施形態における、船舶に所定値以上の外力が加わった際の船舶の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態における、船舶１およびステアリングホイール７ａに加わる力の状態を示す概略図である。
【図６】本実施形態の船舶の操舵装置に加わる外力の大きさおよび向きの概略図である。
【図７】従来例の船舶の操舵装置に加わる外力の大きさおよび向きの概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・・船舶
１ａ・・・船舶本体
３・・・・船外機
７・・・・ステアリング装置
９・・・・反トルクモータ
１２・・・コントロールユニット（制御手段）
１６・・・負荷センサ（外力検知手段）
１７・・・反トルク演算回路
１９・・・速度センサ（速度検知手段）
２０・・・エンジン回転数センサ（走行状態検知手段）
３０・・・操舵装置
【図１】
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【図２】
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【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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