(57)【要約】  【課題】停泊時の船舶の操作をより容易にすることができる操船支援装置を提供する。  【解決手段】船体２の後部左舷側および後部右舷側に船外機１１および１２がそれぞれ取り付けられている。船外機１１，１２は、それぞれ推進ユニットと舵取り機構とを有している。航走制御装置２０は、推進ユニットの出力および舵取り機構の操舵角を制御する。停泊操船支援開始ボタン１５を操作すると、十字ボタン１６によって、船舶１を前後左右に横移動させることができる。このとき、外乱による影響を排除するように船外機１１，１２の推進力が定められる。また、船舶１の回頭が生じないように操舵角が定められる。【選択図】        図１
2005200004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機、ならびに前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構を備えた船舶の停泊時の操船を支援するための操船支援装置であって、
前記船舶の位置を検出する位置検出手段と、
停泊時操船の支援開始を指示するための操船支援開始指示手段と、
この操船支援開始指示手段によって操船支援開始が指示されたことに応答して前記位置検出手段が検出する船舶の位置を操船支援開始位置として記憶する操船支援開始位置記憶手段と、
前記操船支援開始指示手段によって操船支援開始が指示されたことに応答して、前記船舶の旋回角速度が零となるように、前記一対の舵取り機構の操舵角を制御する操舵制御手段と、
前記操船支援開始指示手段によって操船支援開始が指示されたことに応答して、前記船体の船首および船尾を通る中心線に沿うｘ軸方向に関する前記船舶の位置、および前記中心線に直交するｙ軸方向に関する前記船舶の位置の少なくともいずれか一方が前記操船支援開始位置記憶手段に記憶された操船支援開始位置に等しく保持されるように、前記位置検出手段によって検出される船舶の位置に基づいて、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する目標推進力算出手段と、
この目標推進力算出手段によって算出された目標推進力を達成すべく、前記一対の推進機を制御する推進力制御手段とを含むことを特徴とする操船支援装置。
【請求項２】
前記目標推進力算出手段は、
前記操船支援開始位置記憶手段に記憶された操船支援開始位置と前記位置検出手段によって検出される船舶の位置との偏差に基づいて、前記船体の船首方向に対する前記船舶の目標移動角度と、前記一対の推進機によって船体に与えるべき目標合成推進力とを算出する目標制御値算出手段と、
この目標制御値算出手段によって算出された前記目標移動角度および目標合成推進力に基づいて、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する個別目標推進力算出手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の操船支援装置。
【請求項３】
前記ｘ軸方向に沿う一方方向である＋ｘ方向、前記ｘ軸方向に沿う他方方向である−ｘ方向、前記ｙ軸方向に沿う一方方向である＋ｙ方向、および前記ｙ軸方向に沿う他方方向である−ｙ方向から選択した１つの方向を前記船舶の目標移動方向として入力する目標移動方向入力手段をさらに含み、
前記目標推進力算出手段は、前記目標移動方向入力手段によって入力される目標移動方向が＋ｘ方向または−ｘ方向のときには前記ｙ軸方向に関する前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持し、前記目標移動方向入力手段によって入力される目標移動方向が＋ｙ方向または−ｙ方向のときには前記ｘ軸方向に関する前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持するように、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の操船支援装置。
【請求項４】
前記目標推進力算出手段は、前記目標移動方向入力手段からの入力がないときには、前記ｘ軸およびｙ軸の両方に関して前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持するように前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するものであることを特徴とする請求項３記載の操船支援装置。
【請求項５】
前記船舶が着岸状態かどうかを検出するための着岸状態検出手段をさらに含み、
前記目標推進力算出手段は、前記着岸状態検出手段が着岸状態を検出しているときに、その着岸状態を維持するように前記一対の推進機の目標推進力を算出する着岸維持用目標推進力算出手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の操船支援装置。
【請求項６】
船体の後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機、ならびに前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構を備えた船舶の係留時の操船を支援するための操船支援装置であって、
前記船舶が着岸状態かどうかを検出するための着岸状態検出手段と、
前記着岸状態検出手段が着岸状態を検出しているときに、その着岸状態を維持するように前記一対の舵取り機構および前記一対の推進機を制御する着岸状態維持制御手段とを含むことを特徴とする操船支援装置。
【請求項７】
前記着岸状態維持制御手段は、前記船舶の旋回角速度が零となるように前記一対の舵取り機構の操舵角を制御する操舵制御手段と、
前記着岸状態検出手段によって検出されている着岸状態を維持するために前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する目標推進力算出手段と、
この目標推進力算出手段によって算出された目標推進力を達成すべく、前記一対の推進機を制御する推進力制御手段とを含むことを特徴とする請求項６記載の操船支援装置。
【請求項８】
前記船体の旋回角速度を検出する角速度検出手段をさらに含み、
前記操舵制御手段は、前記角速度検出手段によって検出される旋回角速度が零になるように前記一対の舵取り機構の目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の操船支援装置。
【請求項９】
船体と、
この船体後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機と、
前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構と、
請求項１ないし８のいずれかに記載の操船支援装置とを含むことを特徴とする船舶。
【請求項１０】
船体の後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機、ならびに前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構を備えた船舶の停泊時の操船を支援するための操船支援方法であって、
停泊時の操船の支援を開始する船舶の位置を操船支援開始位置として操船支援開始位置記憶手段に記憶するステップと、
前記船舶の旋回角速度が零となるように、前記一対の舵取り機構の操舵角を制御するステップと、
前記船体の船首および船尾を通る中心線に沿うｘ軸方向に関する前記船舶の位置、および前記中心線に直交するｙ軸方向に関する前記船舶の位置の少なくともいずれか一方が前記操船支援開始位置記憶手段に記憶された操船支援開始位置に等しく保持されるように、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する目標推進力算出ステップと、
前記算出された目標推進力を達成すべく、前記一対の推進機を制御するステップとを含むことを特徴とする操船支援方法。
【請求項１１】
前記目標推進力算出ステップは、前記操船支援開始位置記憶手段に記憶された操船支援開始位置と前記船舶の位置との偏差に基づいて、前記船体の船首方向に対する前記船舶の目標移動角度と、前記一対の推進機によって船体に与えるべき目標合成推進力とを算出する目標制御値算出ステップと、
この算出された前記目標移動角度および目標合成推進力に基づいて、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するステップとを含むことを特徴とする請求項１０記載の操船支援方法。
【請求項１２】
前記船舶は、前記ｘ軸方向に沿う一方方向である＋ｘ方向、前記ｘ軸方向に沿う他方方向である−ｘ方向、前記ｙ軸方向に沿う一方方向である＋ｙ方向、および前記ｙ軸方向に沿う他方方向である−ｙ方向から選択した１つの方向を前記船舶の目標移動方向として入力する目標移動方向入力手段をさらに含み、
前記目標推進力算出ステップは、前記目標移動方向入力手段によって入力される目標移動方向が＋ｘ方向または−ｘ方向のときには前記ｙ軸方向に関する前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持し、前記目標移動方向入力手段によって入力される目標移動方向が＋ｙ方向または−ｙ方向のときには前記ｘ軸方向に関する前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持するように、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１０または１１記載の操船支援方法。
【請求項１３】
前記目標推進力算出ステップは、前記目標移動方向入力手段からの入力がないときには、前記ｘ軸およびｙ軸の両方に関して前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持するように前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の操船支援方法。
【請求項１４】
前記船舶が着岸状態かどうかを検出するステップをさらに含み、
前記目標推進力算出ステップは、前記船舶の着岸状態が検出されているときに、その着岸状態を維持するように前記一対の推進機の目標推進力を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の操船支援方法。
【請求項１５】
船体の後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機、ならびに前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構を備えた船舶の係留時の操船を支援するための操船支援方法であって、
前記船舶が着岸状態かどうかを検出するステップと、
前記船舶の着岸状態が検出されているときに、その着岸状態を維持するように前記一対の舵取り機構および前記一対の推進機を制御する着岸状態維持ステップとを含むことを特徴とする操船支援方法。
【請求項１６】
前記着岸状態維持ステップは、
前記船舶の旋回角速度が零となるように前記一対の舵取り機構の操舵角を制御するステップと、
前記検出されている着岸状態を維持するために前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する目標推進力算出ステップと、
この算出された目標推進力を達成すべく、前記一対の推進機を制御するステップとを含むことを特徴とする請求項１５記載の操船支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船体の後部に少なくとも一対の推進機を備えた船舶に適用される操船支援装置およびそれを備えた船舶、ならびに操船支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶を離岸または着岸させるとき、たとえば、船体の角速度（回頭速度）を一定（たとえば零）に保持した状態で、船体を横方向に移動させる横移動操船が行われる。この横移動操船のために、大型の船舶には、船体の船首部を含む複数の箇所にサイドスラスタと呼ばれる小型推進機が装備されている。サイドスラスタは、船体の左右方向への推進力を発生する。そこで、離岸時または着岸時には、サイドスラスタを作動させることにより、船体を横方向に平行移動させることができる。
【０００３】
しかし、クルーザのような小型船舶にサイドスラスタが装備される例はほとんどない。これは、コストアップ、取り付け位置確保のための船体の形状変更、航走時の抵抗増大による燃費の悪化などのデメリットが大きいからである。
クルーザやボートのようなレジャー用船舶の操船者は、熟練していない初心者である場合が多い。ところが、サイドスラスタを装備していない小型船舶の横移動操船は難度が高く、熟練を要する。
【０００４】
そこで、たとえば、下記特許文献１には、船尾に左右一対の推進機を装備した船舶の横移動操船を容易にするための船舶操縦装置が開示されている。この特許文献１には、左右の推進機の方向を連動させる機構と、左右の推進機のエンジンに対応したスロットルを連動させる機構とが開示されている。より具体的には、左右の推進機を船体の中心方向に向け、左右の推進機の一方から前進方向、他方から後進方向の推進力を発生させる操作を補助するための機構についての開示がある。
【特許文献１】特許２８１００８７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、船体を所望の方向に横移動させるために必要となる左右の推進機の推進力の方向および大きさが算出されるようになっているわけではない。そのため、船舶を横方向に平行移動させるには、最終的には操船者の勘による操作が必要であり、やはり或る程度の熟練を要する。
また、小型船舶は、大型船舶に比較して外乱の影響を受けやすいという問題もある。具体的には、乗船人数、乗船者の位置、貨物の重量およびその配置といった静的な外乱により、船舶が旋回するときの瞬間中心（瞬間回転中心）が容易に変動する。また、水上での波や風といった動的な外乱によっても、瞬間中心が変動する。
【０００６】
ところが、特許文献１の先行技術は、瞬間中心が不変であることを前提としていて、前述のような外乱については全く考慮されていない。したがって、特許文献１の開示技術を用いても、現実には、接岸時や離岸時の操船には相当な熟練を要する。
船舶を水上の一定位置に保持する定点保持動作の場合も同様であり、外乱に抗して船舶を定点保持するための操船は初心者には不可能な高難度の操船技術を要する。
【０００７】
このように、一般に、船舶を一定の位置に停泊させる際の操船（たとえば、着岸および定点保持）や、停泊位置から安全に離れていくための操船（たとえば、離岸）のように、停泊時の船舶の操作には、高度の操船技術が必要である。
そこで、この発明の目的は、停泊時の船舶の操作をより容易にすることができる操船支援装置および船舶を提供することである。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、停泊時の船舶の操作をより容易にすることができる操船支援方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１の操船支援装置は、船体の後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機、ならびに前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構を備えた船舶の停泊時の操船を支援するための装置である。この装置は、前記船舶の位置を検出する位置検出手段と、停泊時操船の支援開始を指示するための操船支援開始指示手段と、この操船支援開始指示手段によって操船支援開始が指示されたことに応答して前記位置検出手段が検出する船舶の位置を操船支援開始位置として記憶する操船支援開始位置記憶手段と、前記操船支援開始指示手段によって操船支援開始が指示されたことに応答して、前記船舶の旋回角速度が零となるように、前記一対の舵取り機構の操舵角を制御する操舵制御手段と、前記操船支援開始指示手段によって操船支援開始が指示されたことに応答して、前記船体の船首および船尾を通る中心線に沿うｘ軸方向に関する前記船舶の位置、および前記中心線に直交するｙ軸方向に関する前記船舶の位置の少なくともいずれか一方が前記操船支援開始位置記憶手段に記憶された操船支援開始位置に等しく保持されるように、前記位置検出手段によって検出される船舶の位置に基づいて、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する目標推進力算出手段と、この目標推進力算出手段によって算出された目標推進力を達成すべく、前記一対の推進機を制御する推進力制御手段とを含む。
【００１０】
この構成によれば、船舶が回頭しないように旋回角速度が零に保持される一方で、船舶のｘ軸方向位置およびｙ軸方向位置の少なくともいずれか一方が操船支援開始位置に等しくなるように一対の推進機の推進力が制御される。これにより、ｙ軸方向位置を保持するようにすれば、船舶を、回頭を生じさせることなく、外乱の影響を排除しつつ、前後に横移動させることができる。また、ｘ軸方向位置を保持するようにすれば、船舶を、回頭を生じさせることなく、外乱の影響を排除しつつ、左右に横移動させることができる。さらに、ｘ軸方向位置およびｙ軸方向位置の両方を保持すれば、船舶を水上の定点に保持させることができる。このようにして、回頭を制限した状態で、船舶を前後左右に横移動させたり、定点に保持させたりすることができるから、船舶を対象物（たとえば、桟橋、岸壁、他の船舶）に着岸させたり、水上の一定位置に保持させたり、船舶を離岸させたりといった、停泊時の操船を、熟練を要することなく容易に行えるようになる。
【００１１】
すなわち、たとえば、離岸時および着岸時の操船を初心者でも容易に行える。また、船舶を使用しての魚釣りのときに、微小距離だけ移動してポイントを変えたい場合（いわゆるトローリング）や、潮の流れや風に抗して一定場所に船舶を停留させたい場合にも、船体の方位を容易に保持することができる。こうして、船舶の操船を容易にすることができる。
【００１２】
船体の瞬間中心（瞬間回転中心）が一定であるとみなせる場合には、舵取り機構の操舵角を、目標角速度に応じた一定値とすればよい。具体的には、一対の推進機が発生する推進力の方向を含む直線である作用線が瞬間中心で交わるように一対の舵取り機構の操舵角を定めればよい。この場合の操舵角は、船体および推進機に関する幾何学的情報に基づいて定めることができる。幾何学的情報とは、たとえば、瞬間中心に対する一対の推進機の相対位置を含む。この場合の相対位置は、船体の船首および船尾を通る中心線に対する推進機の位置（中心線と推進力発生位置との距離）、および一対の推進機の推進力発生位置間の中間点から瞬間中心までの距離によって与えられてもよい。
【００１３】
瞬間中心は、たとえば、船体の中心線上にある。たとえば、一対の推進機は、中心線に対して左右対称な位置で推進力を発生する。この場合、一対の舵取り機構の操舵角は、中心線に対して対称な値に定められてもよい。
船舶は、クルーザ、釣り船、ウォータージェット、水上滑走艇（watercraft）のような比較的小型のものであってもよい。
【００１４】
推進機は、船外機（アウトボードモータ）、船内外機（スターンドライブ。インボードモータ・アウトボードドライブ）、船内機（インボードモータ）、ウォータージェットドライブのいずれの形態であってもよい。船外機は、原動機および推進力発生部材（プロペラ）を含む推進ユニットを船外に有し、さらに、推進ユニット全体を船体に対して水平方向に回動させる舵取り機構が付設されたものである。船内外機は、原動機が船内に配置され、推進力発生部材および舵切り機構を含むドライブユニットが船外に配置されたものである。船内機は、原動機およびドライブユニットがいずれも船体に内蔵され、ドライブユニットからプロペラシャフトが船外に延び出た形態を有する。この場合、舵取り機構は別途設けられる。ウォータージェットドライブは、船底から吸い込んだ水をポンプで加速し、船尾の噴射ノズルから噴射することで推進力を得るものである。この場合、舵取り機構は、噴射ノズルと、この噴射ノズルを水平面に沿って回動させる機構とで構成される。
【００１５】
推進機が原動機、とくにエンジンを備える場合には、推進力制御手段は、目標推進力に応じてエンジンのスロットル開度を制御するものであってもよい。より具体的には、推進力制御手段は、目標推進力に対応した目標エンジン回転速度を算出する目標エンジン回転速度算出手段と、算出された目標回転速度が達成されるようにスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段とを含んでいてもよい。
【００１６】
前記原動機は、エンジン（内燃機関）、電動モータ、その他の原動機であってもよい。
前記目標推進力算出手段は、好ましくは、前記操船支援開始位置記憶手段に記憶された操船支援開始位置と前記位置検出手段によって検出される船舶の位置との偏差に基づいて、前記船体の船首方向に対する前記船舶の目標移動角度と、前記一対の推進機によって船体に与えるべき目標合成推進力とを算出する目標制御値算出手段と、この目標制御値算出手段によって算出された前記目標移動角度および目標合成推進力に基づいて、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する個別目標推進力算出手段とを含む。
【００１７】
この構成により、操船支援開始位置と船舶の現在位置との偏差に応じて目標移動角度および目標合成推進力が算出され、これらが、一対の推進機の推進力を制御することによって実現される。こうして、船舶の停泊時の操船を支援することができる。
前記操船支援装置は、前記ｘ軸方向に沿う一方方向である＋ｘ方向、前記ｘ軸方向に沿う他方方向である−ｘ方向、前記ｙ軸方向に沿う一方方向である＋ｙ方向、および前記ｙ軸方向に沿う他方方向である−ｙ方向から選択した１つの方向を前記船舶の目標移動方向として入力する目標移動方向入力手段をさらに含むことが好ましい。この場合に、前記目標推進力算出手段は、前記目標移動方向入力手段によって入力される目標移動方向が＋ｘ方向または−ｘ方向のときには前記ｙ軸方向に関する前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持し、前記目標移動方向入力手段によって入力される目標移動方向が＋ｙ方向または−ｙ方向のときには前記ｘ軸方向に関する前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持するように、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するものであることが好ましい。
【００１８】
これにより、目標移動方向入力手段からの入力によって、ｘ軸方向に沿う前後方向と、ｙ軸方向に沿う左右方向とに船舶を横移動させることができる。そして、移動方向が４方向に限定されているので、操作がより容易になる。
前記目標推進力算出手段は、前記目標移動方向入力手段からの入力がないときには、前記ｘ軸およびｙ軸の両方に関して前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持するように前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するものであることが好ましい。これにより、外乱の影響を排除して、水上で、船舶を定点に保持することができる。
【００１９】
前記操船支援装置は、前記船舶が着岸状態かどうかを検出するための着岸状態検出手段をさらに含むことが好ましい。この場合に、前記目標推進力算出手段は、前記着岸状態検出手段が着岸状態を検出しているときに、その着岸状態を維持するように前記一対の推進機の目標推進力を算出する着岸維持用目標推進力算出手段を含むことが好ましい。着岸状態とは、船舶が着岸対象物（桟橋、岸壁、他の船舶など）に対して接触または極近接している状態を意味する。  この構成によれば、着岸状態を維持するように目標推進力が定められるので、係留時の操船が容易になる。すなわち、桟橋、岸壁および他の船舶等の着岸対象物に対して船舶を係留する場合に、この着岸対象物との着岸状態が維持されるから、着岸対象物との間で乗員が乗り移ったり、貨物を運んだりする作業を安全に行える。また、着岸状態が保持されるので、船舶が着岸対象物から離れていったりすることがない。したがって、乗員は、着岸対象物へと安全に移動して、容易に、ロープを用いた係留作業を行うことができる。
【００２０】
また、離岸する際にも、同様にして、着岸対象との着岸状態を保持しておけば、作業者は、ロープによる係留を解いた後に、安全に、船舶へと乗り込むことができる。
この発明の第２の操船支援装置は、船体の後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機、ならびに前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構を備えた船舶の係留時の操船を支援するための装置である。この装置は、前記船舶が着岸状態かどうかを検出するための着岸状態検出手段と、前記着岸状態検出手段が着岸状態を検出しているときに、その着岸状態を維持するように前記一対の舵取り機構および前記一対の推進機を制御する着岸状態維持制御手段とを含む。
【００２１】
この構成により、船舶の着岸状態を保持できるから、着岸対象物に対して船舶を係留状態とすることができる。この状態では、着岸対象物側との間で人が安全に行き来することができ、また、着岸対象物側との間で貨物の運搬を安全に行うことができる。また、着岸状態を保持しておいて、ロープを用いた係留を行えば、安全に係留作業を行うことができる。係留を解くときにも同様に、船舶の着岸状態を保持しておくことにより、ロープを解いた後に、乗員が安全に船舶側へと移動することができる。
【００２２】
前記着岸状態維持制御手段は、前記船舶の旋回角速度が零となるように前記一対の舵取り機構の操舵角を制御する操舵制御手段と、前記着岸状態検出手段によって検出されている着岸状態を維持するために前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する目標推進力算出手段と、この目標推進力算出手段によって算出された目標推進力を達成すべく、前記一対の推進機を制御する推進力制御手段とを含むことが好ましい。この構成により、船舶の回頭を生じさせることなく、船舶の着岸状態を維持できる。したがって、船舶と着岸対象物との間の行き来等をより安全に行える。
【００２３】
前記第１および第２の発明に係る操船支援装置は、前記船体の旋回角速度を検出する角速度検出手段をさらに含むことが好ましい。そして  前記操舵制御手段は、前記角速度検出手段によって検出される旋回角速度が零になるように前記一対の舵取り機構の目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段を含むことが好ましい。
この構成によれば、船体の瞬間中心が変動する場合であっても、目標角速度を維持しつつ、所望の方向に船体を移動させることができる。したがって、船体上の荷重の変動や、波風の影響などに起因する外乱によらずに、船舶を容易に前後左右に移動させることができる。
【００２４】
前記目標推進力算出手段は、この場合、目標操舵角算出手段が算出する目標操舵角を舵取り機構の操舵角とみなして用い、目標推進力を算出してもよい。また、前記一対の舵取り機構の少なくとも一方の操舵角を検出する操舵角検出手段を設けてもよい。すなわち、目標推進力算出手段は、操舵角検出手段が検出する操舵角に基づいて目標推進力を算出してもよい。
【００２５】
前記目標操舵角算出手段は、前記一対の推進機が発生する推進力の方向を含む直線である作用線が、前記船体の船首および船尾を通る中心線上で交わるように、前記一対の舵取り機構の目標操舵角を算出するものであってもよい。この構成により、左右の舵取り機構の操舵角を中心線に対して対称に設定できるので、操舵角の制御が容易になる。
また、前記目標操舵角算出手段は、作用線の交点である作用点を前記中心線外に定めるときには、前記一対の舵取り機構のうちの一方の目標操舵角を操舵角補正値ψ（ψ＞０）に定数φCを加算した値に定め、その他方の目標操舵角を前記操舵角補正値ψから前記定数φCを減算した値に定めるものであることが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、操舵角補正値ψを求めることによって、一対の舵取り機構の目標操舵角を定めることができるので、制御演算が簡単になる。操舵角補正値ψ＝０のとき、前記作用点は、船体の中心線上に位置する。
前記作用点が、推進機に対して船首側の遠い位置にあるとき、船体を左右方向に移動させるには、推進機から非常に大きな推進力を発生させなければならない。しかし、推進機が発生することができる推進力には限界がある。そこで、作用点を中心線の所定範囲で設定しても所望の方向への推進力を得にくい場合に、零以外の操舵角補正値を設定し、中心線外に作用点を設定することにより、所望の推進力が得やすくなる。
【００２７】
この発明の船舶は、船体と、この船体後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機と、前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構と、前述の操船支援装置とを含む。
この船舶では、停泊時の操船や、係留時の操船を、熟練を要することなく容易に行うことができる。
【００２８】
この発明の第１の航走制御方法は、船体の後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機、ならびに前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構を備えた船舶の停泊時の操船を支援するための方法である。この方法は、停泊時の操船の支援を開始する船舶の位置を操船支援開始位置として操船支援開始位置記憶手段に記憶するステップと、前記船舶の旋回角速度が零となるように、前記一対の舵取り機構の操舵角を制御するステップと、前記船体の船首および船尾を通る中心線に沿うｘ軸方向に関する前記船舶の位置、および前記中心線に直交するｙ軸方向に関する前記船舶の位置の少なくともいずれか一方が前記操船支援開始位置記憶手段に記憶された操船支援開始位置に等しく保持されるように、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する目標推進力算出ステップと、前記算出された目標推進力を達成すべく、前記一対の推進機を制御するステップとを含む。
【００２９】
この方法により、船舶の回頭を生じさせることなく、外乱に抗して、船舶を前後左右に移動させたり定点保持させたりすることができる。これにより、停泊時の操船が容易になる。
前記目標推進力算出ステップは、前記操船支援開始位置記憶手段に記憶された操船支援開始位置と前記船舶の位置との偏差に基づいて、前記船体の船首方向に対する前記船舶の目標移動角度と、前記一対の推進機によって船体に与えるべき目標合成推進力とを算出する目標制御値算出ステップと、この算出された前記目標移動角度および目標合成推進力に基づいて、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するステップとを含むことが好ましい。
【００３０】
また、前記船舶が、前記ｘ軸方向に沿う一方方向である＋ｘ方向、前記ｘ軸方向に沿う他方方向である−ｘ方向、前記ｙ軸方向に沿う一方方向である＋ｙ方向、および前記ｙ軸方向に沿う他方方向である−ｙ方向から選択した１つの方向を前記船舶の目標移動方向として入力する目標移動方向入力手段をさらに含む場合には、前記目標推進力算出ステップは、前記目標移動方向入力手段によって入力される目標移動方向が＋ｘ方向または−ｘ方向のときには前記ｙ軸方向に関する前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持し、前記目標移動方向入力手段によって入力される目標移動方向が＋ｙ方向または−ｙ方向のときには前記ｘ軸方向に関する前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持するように、前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するステップを含むことが好ましい。これにより、船舶を前後左右に容易に移動させることができる。
【００３１】
前記目標推進力算出ステップは、前記目標移動方向入力手段からの入力がないときには、前記ｘ軸およびｙ軸の両方に関して前記船舶の位置を前記操船支援開始位置に等しく保持するように前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出するステップを含むことが好ましい。これにより、船舶を、水上の定点に保持できる。
前記方法は、前記船舶が着岸状態かどうかを検出するステップをさらに含むことが好ましい。この場合に、前記目標推進力算出ステップは、前記船舶の着岸状態が検出されているときに、その着岸状態を維持するように前記一対の推進機の目標推進力を算出するステップを含むことが好ましい。これにより、推進機の制御によって、船舶を係留状態とすることができる。
【００３２】
この発明の第２の操船支援方法は、船体の後部左舷側および後部右舷側においてそれぞれ推進力を発生する一対の推進機、ならびに前記船体に対して前記一対の推進機による推進力の発生方向がなす角度である操舵角をそれぞれ変化させる一対の舵取り機構を備えた船舶の係留時の操船を支援するための操船支援方法であって、前記船舶が着岸状態かどうかを検出するステップと、前記船舶の着岸状態が検出されているときに、その着岸状態を維持するように前記一対の舵取り機構および前記一対の推進機を制御する着岸状態維持ステップとを含む。この方法により、推進機の制御によって、船舶を係留状態に保持できる。
【００３３】
前記着岸状態維持ステップは、前記船舶の旋回角速度が零となるように前記一対の舵取り機構の操舵角を制御するステップと、前記検出されている着岸状態を維持するために前記一対の推進機からそれぞれ発生させるべき目標推進力を算出する目標推進力算出ステップと、この算出された目標推進力を達成すべく、前記一対の推進機を制御するステップとを含むことが好ましい。これにより、船舶を、回頭を生じさせることなく、係留状態としておくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る船舶１の構成を説明するための概念図である。この船舶１は、クルーザやボートのような比較的小型の船舶であり、船体２の船尾（トランサム）３に、一対の船外機１１，１２が取り付けられている。この一対の船外機１１，１２は、船体２の船尾３および船首４を通る中心線５に対して、左右対称な位置に取り付けられている。すなわち、一方の船外機１１は、船体２の左舷後部に取り付けられており、他方の船外機１２は、船体２の右舷後部に取り付けられている。そこで、以下では、これらの船外機を区別するときには、それぞれ、「左舷船外機１１」、「右舷船外機１２」と呼ぶ。左舷船外機１１および右舷船外機１２には、それぞれ、電子制御ユニット１３，１４（以下、「船外機ＥＣＵ１３」、「船外機ＥＣＵ１４」という。）が内蔵されている。
【００３５】
船舶１のデッキ部には、操船のための操作卓６が設けられている。操作卓６には、たとえば、舵取り操作のためのステアリング操作部７と、船外機１１，１２の出力を操作するためのスロットル操作部８とが備えられている。操作卓６には、さらに、停泊時の操船の支援のための制御を開始させるための停泊操船支援開始ボタン１５と、船舶１を前後左右の４方向に微速移動させるための移動方向入力部としての十字ボタン１６と、着岸状態の船舶１の係留を支援するための制御を開始させるための係留支援開始ボタン１７とが備えられている。
【００３６】
「停泊時の操船」とは、岸壁、桟橋および他の船舶などの着岸対象物に対して船舶１を着岸させる着岸操船、着岸対象物から船舶１を離岸させる離岸操船、水上の定位置に船舶１を保持する定点保持操船を含む。
ステアリング操作部７は、操作部材としてのステアリングホイール７ａを備える。また、スロットル操作部８は、左舷船外機１１および右舷船外機１２にそれぞれに対応したスロットルレバー８ａ，８ｂを備えている。さらに、十字ボタン１６は、前方への移動を指示するための前方移動ボタン１６Ａ、後方への移動を指示するための後方移動ボタン１６Ｂ、左方向への移動を指示するための左方移動ボタン１６Ｃ、および右方向への移動を指示するための右方移動ボタン１６Ｄとを備えている。
【００３７】
操作卓６に備えられた上記の操作部７，８の操作量は、たとえば、船体２内に配置されたＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク。以下「船内ＬＡＮ」という。）を介して、電気信号として航走制御装置２０に入力されるようになっている。同様に、停泊操船支援開始ボタン１５、十字ボタン１６および係留支援開始ボタン１７の出力信号も、前記船内ＬＡＮを介して航走制御装置２０に入力されるようになっている。この航走制御装置２０は、マイクロコンピュータを含む電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、推進力を制御する推進力制御装置としての機能と、舵取り制御のための操舵制御装置としての機能とを有している。この航走制御装置２０には、さらに、船体２の角速度（ヨーレート。回頭速度）を検出するためのヨーレートセンサ９（角速度検出手段）が出力する角速度信号と、船舶１の位置を検出する位置検出手段としてのＧＰＳ（Global Positioning System）装置１０が出力する位置信号とが、前記船内ＬＡＮを介して入力されるようになっている。
【００３８】
船体２の外周部には、桟橋や他の船舶などの着岸対象物と接触（接岸）する可能性のある複数の部位に、着岸状態を検出する着岸センサ１８がそれぞれ配置されている。着岸センサ１８は、着岸対象物との接触を検出するリミットスイッチや圧力センサのような接触センサであってもよく、着岸対象物との距離を検出する超音波センサのような測距センサであってもよい。この複数の着岸センサ１８の出力信号もまた、前記船内ＬＡＮを介して、航走制御装置２０に入力されるようになっている。
【００３９】
航走制御装置２０は、さらに、船外機ＥＣＵ１３，１４との間で前記船内ＬＡＮを介して通信を行う。より具体的には、航走制御装置２０は、船外機ＥＣＵ１３，１４から、船外機１１，１２に備えられたエンジンの回転数（回転速度）ＮＬ，ＮＲと、船外機１１，１２の向きである操舵角φＬ，φＲを取得する。また、航走制御装置２０は、船外機ＥＣＵ１３，１４に対して、目標操舵角φＬt，φＲt（添え字「ｔ」は目標値を表す。以下同じ。）、目標スロットル開度、目標シフト位置（前進、ニュートラル、後進）、目標トリム角を表すデータを与えるようになっている。
【００４０】
航走制御装置２０は、この実施形態では、ステアリング操作部７およびスロットル操作部８の操作に応じて船外機１１，１２を制御する通常航走モードと、十字ボタン１６の操作に応じて船外機１１，１２を制御する停泊操船支援モードと、係留状態を保持するための係留支援モードとに、制御モードが切り換わるようになっている。航走制御装置２０は、通常は、通常航走モードとなっている。
【００４１】
通常航走モードでは、航走制御装置２０は、ステアリングホイール７ａの操作に応じて、船外機１１，１２の操舵角φＬ，φＲを互いに等しい値に制御する。すなわち、船外機１１，１２は、互いに平行な方向に推進力を発生する。また、通常航走モードにおいて、航走制御装置２０は、スロットルレバー８ａ，８ｂの操作量および操作方向に応じて、船外機１１，１２に対する目標スロットル開度および目標シフト位置を定める。スロットルレバー８ａ，８ｂは、それぞれ前方および後方へと傾倒させることができるようになっている。操船者がスロットルレバー８ａを中立位置から前方へ一定量だけ倒すと、航走制御装置２０は、左舷船外機１１の目標シフト位置を前進位置とする。操船者がスロットルレバー８ａをさらに前方に倒していくと、航走制御装置２０は、その操作量に応じて、左舷船外機１１の目標スロットル開度を設定する。一方、操船者がスロットルレバー８ａを後方に一定量だけ倒すと、航走制御装置２０は、左舷船外機１１の目標シフト位置を後進位置とする。操船者がスロットルレバー８ａをさらに後方に倒していくと、航走制御装置２０は、その操作量に応じて、左舷船外機１１の目標スロットル開度を設定する。同様に、航走制御装置２０は、スロットルレバー８ｂの操作に応じて、右舷船外機１２の目標シフト位置および目標スロットル開度を設定する。
【００４２】
スロットルレバー８ａ，８ｂの各頭部は、互いに近接する方向に折り曲げられて、ほぼ水平な把持部を形成している。これにより、操船者は、スロットルレバー８ａ，８ｂを両方同時に操作して、左右の船外機１１，１２のスロットル開度を実質的に等しく保ちながら、船外機１１，１２の出力を制御できる。
操船者が停泊操船支援開始ボタン１５を操作すると、航走制御装置２０の制御モードは、停泊操船支援モードとなる。この停泊操船支援モードでは、航走制御装置２０は、十字ボタン１６の操作に応じて、左右の船外機１１，１２の目標操舵角φＬt，φＲt、目標シフト位置、目標スロットル開度を設定する。
【００４３】
停泊操船支援モードでは、図２に示すように、船舶１の移動方向が、前進方向（＋ｘ方向）、後退方向（−ｘ方向）、左方向（＋ｙ方向）および右方向（−ｙ方向）の４方向に制限される。すなわち、船舶１は船首方向を保持した状態に制御され、十字ボタン１６の前方移動ボタン１６Ａが操作されている間は前方に移動し、後方移動ボタン１６Ｂが操作されている間は後方に移動し、左方移動ボタン１６Ｃが操作されている間は左方向に移動し、右方移動ボタン１６Ｄが操作されている間は右方向に移動する。いずれの場合も、水上での風や波などの外乱に抗して、船舶１の移動方向が保持される。また、ボタン１６Ａ〜１６Ｄのいずれも操作されていないときには、外乱に抗して、船舶１を一定の位置に保持するための定点保持制御が行われる。
【００４４】
一方、操船者が係留支援開始ボタン１７を操作すると、航走制御装置２０の制御モードは、係留支援モードとなる。この係留支援モードでは、航走制御装置２０は、着岸センサ１８によって検出されている着岸状態が保持されるように、左右の船外機１１，１２の目標操舵角φＬt，φＲt、目標シフト位置、目標スロットル開度を設定する。
図３Ａ〜図３Ｄは、係留支援モードの使用例を示す図である。
【００４５】
図３Ａは、着岸対象物としての桟橋１５０に対して、左舷部１Ｌを対向させた状態で船舶１を係留する場合の例を示す。この場合、船舶１の左舷部１Ｌに設けられた２個の着岸センサ１８（黒丸で示す。）によって、着岸が検出されている。したがって、この２個の着岸センサ１８が着岸を検出している状態（着岸状態）を保持するように、船舶１を左方向に真横移動させるための推進力が船外機１１，１２によって発生させられる。これにより、船舶１は、その左舷部１Ｌが桟橋１５０に接するように、この桟橋１５０に対して押し付けられることになる。したがって、船舶１が桟橋１５０から離れていくことがないので、操船者その他の乗船者は、船舶１から桟橋１５０へと安全に乗り移ることができ、さらに、ロープを用いて船舶１を桟橋１５０に係留する作業を容易に行うことができる。
【００４６】
図３Ｂは、桟橋１５０に対して、船首４を対向させた状態で船舶１を係留する場合の例を示す。この例では、船首４に設けられた１個の着岸センサ１８（黒丸で示す。）によって着岸が検出されている。そこで、この１個の着岸センサ１８が着岸を検出している状態（着岸状態）を保持するように、船舶１を前方に移動させるための推進力が船外機１１，１２によって発生させられる。これにより、船舶１は、その船首４が桟橋１５０へと押し付けられる。したがって、操船者その他の乗員は、船首４側から容易に桟橋１５０へと乗り移り、ロープを用いて船舶１を桟橋１５に係留することができる。
【００４７】
たとえば、着岸対象物がタグボートのような大型船舶の場合にも、同様な動作によって、船舶１を当該大型船舶に押しつけることができ、船舶１と大型船舶との間で乗員が安全に行き来することができ、また、貨物を授受したりすることができる。
いずれの場合にも、係留支援モードでの制御を継続すれば、着岸対象物に船舶１が押しつけられた状態が保持されるから、ロープを用いた通常の係留作業は省かれても差し支えない。
【００４８】
図３Ｃおよび図３Ｄは、同程度の大きさの船舶１，１Ａ同士を互いの相手方に対して係留する様子を示している。船舶１，１Ａがいずれも同様な構成を有している場合に、船舶１および１Ａの両方で係留支援モードによる制御を実行することで、船舶１，１Ａを互いに押し付け合わせることができる。図３Ｃは、船首４に近い位置で船舶１の右舷と船舶１Ａの左舷とを接触させ、互いに相手方へと押しつける推進力が船外機１１，１２から発生されている例を示す。また、図３Ｄは、船舶１，１Ａをほぼ平行な状態として、船舶１の右舷と船舶１Ａの左舷とを接触させ、互いに相手方へと押しつける推進力を船外機１１，１２から発生させている例を示す。
【００４９】
このように、船舶１，１Ａを互いに相手方に対して係留した状態で、船舶１，１Ａ間で乗員が行き来したり、貨物をやりとりしたりすることができる。図３Ｃおよび図３Ｄのいずれの係留状態とするかは、船舶１，１Ａの構成や、貨物の位置等に応じて適宜選択される。
図３Ｃおよび図３Ｄのいずれの場合にも、係留支援モードによる制御を継続して船舶１，１Ａを互いに係留しておくこともでき、また、係留支援モードを使用して船舶１，１Ａを互いに相手方に押しつけている状態で、ロープを用いた通常の係留を行ってもよい。ロープを用いた通常の係留の後には、係留支援モードによる船外機１１，１２の制御を終了しても差し支えない。
【００５０】
船舶１をロープを用いて係留している状態で、その係留状態を解除するときにも、係留支援モードを用いることが好ましい。これにより、船外機１１，１２からの推進力によって着岸状態を確実に保持しつつ、ロープによる係留を解くことができ、作業を終えた乗員は安全に船舶１に乗り込むことができる。
図４は、船外機１１，１２の共通の構成を説明するための図解的な断面図である。船外機１１，１２は、推進機としての推進ユニット３０と、この推進ユニット３０を船体２に取り付ける取り付け機構３１とを有している。取り付け機構３１は、船体２の後尾板に着脱自在に固定されるクランプブラケット３２と、このクランプブラケット３２に水平回動軸としてのチルト軸３３を中心に回動自在に結合されたスイベルブラケット３４とを備えている。推進ユニット３０は、スイベルブラケット３４に、操舵軸３５まわりに回動自在に取り付けられている。これにより、推進ユニット３０を操舵軸３５まわりに回動させることによって、操舵角（船体２の中心線に対して推進力の方向がなす方位角）を変化させることができる。また、スイベルブラケット３４をチルト軸３３をまわりに回動させることによって、推進ユニット３０のトリム角（水平面に対して推進力の方向がなす角）を変化させることができる。
【００５１】
推進ユニット３０のハウジングは、トップカウリング３６とアッパケース３７とロアケース３８とで構成されている。トップカウリング３６内には、駆動源となるエンジン３９がそのクランク軸の軸線が上下方向となるように設置されている。エンジン３９のクランク軸下端に連結される動力伝達用のドライブシャフト４１は、上下方向にアッパケース３７内を通ってロアケース３８内にまで延びている。
【００５２】
ロアケース３８の下部後側には、推進力発生部材となるプロペラ４０が回転自在に装着されている。ロアケース３８内には、プロペラ４０の回転軸であるプロペラシャフト４２が水平方向に通されている。このプロペラシャフト４２には、ドライブシャフト４１の回転が、クラッチ機構としてのシフト機構４３を介して伝達されるようになっている。
シフト機構４３は、ドライブシャフト４１の下端に固定されたベベルギヤからなる駆動ギヤ４３ａと、プロペラシャフト４２上に回動自在に配置されたベベルギヤからなる前進ギヤ４３ｂと、同じくプロペラシャフト４２上に回動自在に配置されたベベルギヤからなる後進ギヤ４３ｃと、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃの間に配置されたドッグクラッチ４３ｄとを有している。
【００５３】
前進ギヤ４３ｂは前方側から駆動ギヤ４３ａに噛合しており、後進ギヤ４３ｃは後方側から駆動ギヤ４３ａに噛合している。そのため、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃは互いに反対方向に回転されることになる。
一方、ドッグクラッチ４３ｄは、プロペラシャフト４２にスプライン結合されている。すなわち、ドッグクラッチ４３ｄは、プロペラシャフト４２に対してその軸方向に摺動自在であるが、プロペラシャフト４２に対する相対回動はできず、このプロペラシャフト４２とともに回転する。
【００５４】
ドッグクラッチ４３ｄは、ドライブシャフト４１と平行に上下方向に延びるシフトロッド４４の軸周りの回動によって、プロペラシャフト４２上で摺動される。これにより、ドッグクラッチ４３ｄは、前進ギヤ４３ｂと結合した前進位置と、後進ギヤ４３ｃと結合した後進位置と、前進ギヤ４３ｂおよび後進ギヤ４３ｃのいずれとも結合されないニュートラル位置とのいずれかのシフト位置に制御される。
【００５５】
ドッグクラッチ４３ｄが前進位置にあるとき、前進ギヤ４３ｂの回転がドッグクラッチ４３ｄを介して実質的に滑りのない状態でプロペラシャフト４２に伝達される。これにより、プロペラ４０は、一方向（前進方向）に回転し、船体２を前進させる方向の推進力を発生する。一方、ドッグクラッチ４３ｄが後進位置にあるとき、後進ギヤ４３ｃの回転がドッグクラッチ４３ｄを介して実質的に滑りのない状態でプロペラシャフト４２に伝達される。後進ギヤ４３ｃは、前進ギヤ４３ｂとは反対方向に回転するため、プロペラ４０は、反対方向（後進方向）に回転し、船体２を後進させる方向の推進力を発生する。ドッグクラッチ４３ｄがニュートラル位置にあるとき、ドライブシャフト４１の回転はプロペラシャフト４２に伝達されない。すなわち、エンジン３９とプロペラ４０との間の駆動力伝達経路が遮断されるので、いずれの方向の推進力も生じない。
【００５６】
エンジン３９に関連して、このエンジン３９を始動させるためのスタータモータ４５が配置されている。スタータモータ４５は、船外機ＥＣＵ１３，１４によって制御される。また、エンジン３９のスロットルバルブ４６を作動させてスロットル開度を変化させ、エンジン３９の吸入空気量を変化させるためのスロットルアクチュエータ５１が備えられている。このスロットルアクチュエータ５１は、電動モータからなっていてもよい。このスロットルアクチュエータ５１の動作は、船外機ＥＣＵ１３，１４によって制御される。エンジン３９には、さらに、クランク軸の回転を検出することによってエンジン３９の回転数ＮＬ，ＮＲを検出するためのエンジン回転検出部４８が備えられている。
【００５７】
また、シフトロッド４４に関連して、ドッグクラッチ４３ｄのシフト位置を変化させるためのシフトアクチュエータ５２（クラッチ作動装置）が設けられている。このシフトアクチュエータ５２は、たとえば、電動モータからなり、船外機ＥＣＵ１３，１４によって動作制御される。
さらに、推進ユニット３０に固定された操舵ロッド４７には、たとえば、液圧シリンダを含み、船外機ＥＣＵ１３，１４によって制御される操舵アクチュエータ５３が結合されている。この操舵アクチュエータ５３を駆動することによって、推進ユニット３０を操舵軸３５まわりに回動させることができ、舵取り操作を行うことができる。このように、操舵アクチュエータ５３、操舵ロッド４７および操舵軸３５を含む舵取り機構５０が形成されている。この舵取り機構５０には、操舵角φＬ，φＲを検出するための操舵角センサ４９が備えられている。
【００５８】
また、クランプブラケット３２とスイベルブラケット３４との間には、たとえば液圧シリンダを含み、船外機ＥＣＵ１３，１４によって制御されるトリムアクチュエータ（チルトトリムアクチュエータ）５４が設けられている。このトリムアクチュエータ５４は、チルト軸３３まわりにスイベルブラケット３４を回動させることにより、推進ユニット３０をチルト軸３３まわりに回動させる。これにより、推進ユニット３０のトリム角が変化する。
【００５９】
図５は、前記船舶１の航走制御に関する構成（操船支援装置）を示すブロック図である。航走制御装置２０は、左右の船外機１１，１２のスロットルアクチュエータ５１の制御のための目標スロットル開度指令値を発生するスロットル制御部２１と、船外機１１，１２のシフトアクチュエータ５２の制御のための目標シフト位置指令値を発生するシフト制御部２２（クラッチ制御手段）と、船外機１１，１２の操舵アクチュエータ５３の制御のための目標操舵角φＬt，φＲtを生成する操舵制御部２３と、船外機１１，１２のトリムアクチュエータ５４の制御のための目標トリム角指令値を生成するトリム角制御部２４とを備えている。これらの制御部２１〜２４の機能は、航走制御装置２０に備えられたマイクロコンピュータが所定のソフトウェア処理を実行することによって実現されるようになっていてもよい。
【００６０】
制御部２１〜２４が生成する各指令値は、インタフェース部（Ｉ／Ｆ）２５を介して、船外機ＥＣＵ１３，１４に与えられる。船外機ＥＣＵ１３，１４は、与えられた指令信号に基づいて、アクチュエータ５１〜５４を制御する。
船外機ＥＣＵ１３，１４は、エンジン回転検出部４８によって検出されるエンジン回転数ＮＬ，ＮＲと、操舵角センサ４９によって検出される操舵角φＬ，φＲとを、インタフェース部２５を介して、航走制御装置２０に与える。エンジン回転数ＮＬ，ＮＲは、スロットル制御部２１に与えられ、操舵角φＬ，φＲは、操舵制御部２３に与えられる。この操舵角φＬ，φＲのデータは、操舵制御部２３からスロットル制御部２１にも与えられるようになっていてもよい。操舵角φＬ，φＲの代わりに、目標操舵角φＬt，φＲtのデータを、操舵制御部２３からスロットル制御部２１に与えるようにしてもよい。
【００６１】
一方、航走制御装置２０には、ステアリング操作部７、スロットル操作部８、ヨーレートセンサ９、ＧＰＳ装置１０、停泊操船支援開始ボタン１５、十字ボタン１６、係留支援開始ボタン１７および着岸センサ１８からの信号が、インタフェース部（Ｉ／Ｆ）２６を介して入力されるようになっている。ステアリング操作部７からの入力信号は、目標操舵角φＬt，φＬtを算出するために操舵制御部２３に入力される。また、スロットル操作部８からの入力信号は、目標推進力の大きさを表す信号がスロットル制御部２１に入力されるほか、推進力の方向を表す信号がシフト制御部２２に入力されるようになっている。ヨーレートセンサ９が検出する角速度ωは、操舵制御部２３に入力される。
【００６２】
ＧＰＳ装置１０、停泊操船支援開始ボタン１５、十字ボタン１６、係留支援開始ボタン１７および着岸センサ１８の出力信号は、停泊操船支援制御部２７に入力されるようになっている。
この停泊操船支援制御部２７は、停泊操船支援開始ボタン１５の操作が検出されると、航走制御装置２０の制御モードを停泊操船支援モードとする。停泊操船支援制御部２７は、停泊操船支援モード時には、ＧＰＳ装置１０および十字ボタン１６からの入力に応じて、左右の船外機１１，１２によって発生させるべき目標合成推進力ＴＧtと、船舶１の目標移動角度θtとを算出して、スロットル制御部２１に与える。それとともに、停泊操船支援制御部２７は、停泊操船支援モード時には、船舶１の目標角速度（目標回頭速度）ωtを零に設定して、操舵制御部２３に入力する。
【００６３】
また、停泊操船支援制御部２７は、係留支援開始ボタン１７の操作が検出されると、航走制御装置２０の制御モードを係留支援モードとする。この係留支援モードでは、停泊操船支援制御部２７は、着岸センサ１８の出力信号に基づいて、その時点の着岸状態を維持するように、左右の船外機１１，１２によって発生させるべき目標合成推進力ＴＧtと、船舶１の目標移動角度θtとを算出して、スロットル制御部２１に与える。それとともに、停泊操船支援制御部２７は、係留支援モード時には、船舶１の目標角速度（目標回頭速度）ωtを零に設定して、操舵制御部２３に入力する。
【００６４】
停泊操船支援制御部２７は、停泊操船支援モード中に、ステアリングホイール７ａの操作、またはスロットルレバー８ａもしくは８ｂの操作が検出されると、停泊操船支援モードを解除して、航走制御装置２０の制御モードを通常航走モードとする。また、停泊操船支援制御部２７は、停泊操船支援モード中に係留支援開始ボタン１７の操作が検出されると、停泊操船支援モードを解除して、航走制御装置２０の制御モードを係留支援モードとする。
【００６５】
また、停泊操船支援制御部２７は、係留支援モード中に、ステアリングホイール７ａの操作、またはスロットルレバー８ａもしくは８ｂの操作が検出されると、係留支援モードを解除して、航走制御装置２０の制御モードを通常航走モードとする。さらに、停泊操船支援制御部２７は、係留支援モード中に、停泊操船支援開始ボタン１５の操作が検出されると、係留支援モードを解除して、航走制御装置２０の制御モードを停泊操船支援モードに切り換える。
【００６６】
シフト制御部２２には、スロットル制御部２１からの間欠シフト指令信号も与えられるようになっている。間欠シフト指令信号は、目標推進力に対応するエンジン回転数がエンジン３９のアイドル回転数（下限回転数。たとえば、７００ｒｐｍ）よりも低い場合に、ドッグクラッチ４３ｄを前進位置または後進位置とニュートラル位置との間で交互に切り換える間欠シフト動作を行わせるための信号である。この間欠シフト動作により、アイドル回転数よりも低いエンジン回転数に対応した推進力の発生が可能になる。この動作の詳細については後述する。
【００６７】
図６は、船舶１を船首方向を保持しつつ（すなわち、角速度ω＝０の状態で）航走させる場合の原理について説明するための図である。船体２の中心線５が船尾３と交わる位置を原点Ｏとし、中心線５に沿って船首４側にｘ軸をとり、原点Ｏから船尾３（トランサム）に沿って左舷側に向かってｙ軸をとる。原点Ｏは、船外機１１，１２に備えられた一対の推進ユニット３０による推進力発生点の中間点である。
【００６８】
停泊操船支援モードまたは係留支援モードにおいて、操舵制御部２３は、左右の船外機１１，１２が発生する推進力ベクトルＴＬ，ＴＲの延長線である作用線（破線で示す。）がｘ軸上の所定範囲内で交わり、かつ、目標角速度ωt（＝０）が達成されるように、左右の船外機１１，１２の目標操舵角φＬt，φＲtを設定する。このとき、トリム角制御部２４は、船外機１１，１２の推進ユニット３０が発生する推進力の水平方向成分を揃えるために、左右の船外機１１，１２のトリム角を互いに等しい値に制御する。
【００６９】
推進力ベクトルＴＬ，ＴＲの作用線の交点を作用点Ｆ＝（ａ，０）（ただし、ａ＞０）と表し、左右の船外機１１，１２が中心線５に対して対称な位置（０，ｂ），（０，−ｂ）（ただし、ｂは定数であり、ｂ＞０。）でそれぞれ推進力を発生するものとする。この場合、右舷船外機１２の操舵角φＲ＝φとすると、左舷船外機１１の操舵角φＬは、φＬ＝−φと表される。φ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａ）である。
【００７０】
作用点Ｆにおいて推進力ベクトルＴＬ，ＴＲを合成した合成ベクトルをＴＧで表す。この合成ベクトルＴＧの方向（ｘ軸に対して移動角度θをなす方向）は、合成された推進力の方向（船体２の移動方向）を表し、合成ベクトルＴＧの大きさは合成された推進力の大きさを表す。したがって、停泊操船支援制御部２７から与えられる船体２の目標移動角度θtに合成ベクトルＴＧの方向を合致させ、かつ、停泊操船支援制御部２７から与えられる目標合成推進力に合成ベクトルＴＧの大きさ｜ＴＧ｜を合致させればよい。換言すれば、このような合成ベクトルＴＧが得られるように、左右の船外機１１，１２の目標推進力ベクトルＴＬt，ＴＲtを定めればよい。
【００７１】
作用点Ｆが船体２の瞬間中心Ｇと一致する場合に、船体２の角速度ω（瞬間中心Ｇまわりの角速度）は零となり、船首４の方位を一定に保持しつつ、船体２を横方向移動（平行移動）させることができる。
より具体的には、図７に示すように、作用点Ｆが瞬間中心Ｇに一致するように操舵角φＲ＝φ、φＬ＝−φ（ただし、φ≧０）と定めるとともに、左舷船外機１１からは後進方向への推進力を発生させ、右舷船外機１２からは前進方向への推進力を発生させて、｜ＴＬ｜＝｜ＴＲ｜とする。このとき、船体２は船首４の方位を一定に保持したままで、船首４の方向に対して垂直に左側へ平行移動する。
【００７２】
この実施形態では、ヨーレートセンサ９によって検出される角速度ωが、目標角速度ωt（＝０）に等しくなるように、操舵角φＬ，φＲが制御される。この場合に、角速度ω＝０のとき、瞬間中心Ｇが中心線５上にあれば、作用点Ｆが瞬間中心Ｇと一致することになる。角速度ω≠０のときには、瞬間中心Ｇが中心線５上にあっても、作用点Ｆと瞬間中心Ｇとは一致しない。
【００７３】
図８は、操舵角φＬ，φＲのより具体的な制御を説明するための図解図である。瞬間中心Ｇは、中心線５上にあるとは限らない。たとえば、小型の船舶１では、船体２上で乗員が移動したり、船体２に装備した水槽に、水揚げした魚を積載していったりすることにより、瞬間中心Ｇは容易に移動し、その位置は中心線５上に制限されるわけではない。
しかし、瞬間中心Ｇが中心線５上にない場合であっても、中心線５上に作用点Ｆを位置させつつ、所望の横移動操船が可能である。具体的には、瞬間中心Ｇを通り、目標移動角度θtの方向に沿う直線６０を引いたときに、この直線６０と中心線５との交点に作用点Ｆを位置させる。そして、この作用点Ｆから、直線６０に沿う合成推進力ベクトルＴＧが得られるように、左右の船外機１１，１２の推進力ベクトルＴＬ，ＴＲの大きさを定めればよい。これにより、角速度ω＝０に保持しつつ、船体２を平行移動させることができる。
【００７４】
左右の船外機１１，１２の推進ユニット３０は、操舵軸３５まわりの制限角度範囲内での回動させることができるに過ぎない。そのため、作用点Ｆは、実際には、中心線５上で所定の下限値（ａmin，０）よりも原点Ｏの近くに位置させることはできない。また、中心線５上で所定の上限値（ａmax，０）よりも遠くに作用点Ｆを位置させ、かつ、横方向への所望の合成ベクトルＴＧを得ようとすると、左右の船外機１１，１２から、極めて大きな推進力を発生させなければならない。したがって、中心線５上における作用点Ｆの位置は、操舵角による制限およびエンジン３９の出力による制限のために、（ａmin，０）と（ａmax，０）の範囲Δｘ内に制限される。
【００７５】
この制限のために、作用点Ｆを中心線５上に配置する限り、たとえば、瞬間中心Ｇが図８に示す位置（ａ′，ｃ）にあるとき、この瞬間中心Ｇから図８において斜線を付して示す範囲へと向かう平行移動を実現することができない。つまり、角速度ω＝０を実現することができず、船体２に回転モーメントが与えられてしまう。
そこで、この実施形態では、図９に示すように、操舵角φＲを減少させていって、所定の切換え基準舵角φSに達したときには、中心線５外に作用点Ｆを設定する。所定の切換え基準舵角φSに達したときとは、作用点Ｆが（ａmax，０）に達しても角速度ω＝ωt（＝０）とすることができない場合である。この場合、角速度ω＝０となるように操舵角φＬ，φＲを制御すると、瞬間中心Ｇを通り、目標移動角度θに沿う直線６２上に作用点Ｆが位置することになる。そして、所望の大きさおよび方向の合成ベクトルＴＧが得られるように、左右の船外機１１，１２の出力（推進力）が制御される。
【００７６】
一般には、瞬間中心Ｇは、船体２内のいずれかの位置にあるから、船体２の左右方向の幅程度の所定範囲Δｙ内で作用点を定められれば十分である。この所定範囲Δｙ内に作用点Ｆを定めても目標角速度ωtを達成できないときには、たとえば、アラームを発生して、操船者にそのことを報知するようにしてもよい。
操舵角φＲを大きくしていって、作用点Ｆが中心線５上で（ａmin，０）に達してもなお目標角速度ωtを達成できないときも同様に、アラームを発生して、操船者にそのことを報知することが好ましい。
【００７７】
制御を簡単にするために、図９に示された状況のとき、左右の船外機１１，１２の操舵角φＬ，φＲは、次の式によって算出される。
φＬ＝ψ−φS
φＲ＝ψ＋φS            （ψは操舵角補正値）
このように操舵角φＬ，φＲを定めることとしておけば、目標角速度ωtを達成できる操舵角補正値ψを定めればよいことになるから、制御演算が簡単になる。ただし、φSは、作用点Ｆが中心線５上の点（ａmax，０）にあるときの操舵角である切換え基準舵角であり、φS＝ｔａｎ-1（ｂ／ａmax）である。
【００７８】
次に、図６を参照して、左右の船外機１１，１２から発生させるべき推進力｜ＴＬ｜，｜ＴＲ｜の具体的な算出方法について説明する。
目標合成推進力の大きさ｜ＴＧt｜を実現する右舷船外機１２の目標推進力ベクトルＴＲtの大きさ｜ＴＲt｜が、左舷船外機１１の目標推進力ベクトルＴＬtの大きさ｜ＴＬt｜にスカラー量である下記第(1)式の係数ｋを乗じることによって与えられるものとする（下記第(1)式）。
【００７９】
｜ＴＬt｜＝ｋ｜ＴＲt｜                                  ……(1)
ただし、停泊操船支援モードおよび係留支援モードにおいて、φt＝φＲt＝−φＬt（φtは目標操舵角基本値）となるように、左右の船外機１１，１２の目標操舵角φＲt，φＬtが設定されるものとする。
一方、左右の船外機１１，１２の目標推進力ベクトルＴＬt，ＴＲtを合成することによって、目標合成推進力ベクトルＴＧtが得られる場合に、目標合成推進力ベクトルＴＧtのｘ方向成分ＴＧtｘおよびｙ方向成分ＴＧtｙについて、次式が成り立つ。
【００８０】
ＴＧtｘ＝｜ＴＧt｜cosθt＝｜ＴＲt｜cosφt＋｜ＴＬt｜cosφt    ……(2)
ＴＧtｙ＝｜ＴＧt｜sinθt＝｜ＴＲt｜sinφt−｜ＴＬt｜sinφt    ……(3)
これより、｜ＴＲt｜は次式で表すことができる。
【００８１】
【数１】
2005200004.tif 000003
【００８２】
一方、上記第(2)式および第(3)式から、次の関係が得られる。
【００８３】
【数２】
2005200004.tif 000004
【００８４】
この第(5)式に前記第(1)式を代入して整理すると、次式が得られる。
【００８５】
【数３】
2005200004.tif 000005
【００８６】
これをｋについて解くことにより、次式が得られる。
ｋ＝（ｔａｎφt−ｔａｎθt）／（ｔａｎφt＋ｔａｎθt）  ……(7)
したがって、目標操舵角基本値φt（＝φＲt）および目標移動角度θtから、前記第(7)式によって係数ｋが得られ、この係数ｋ、目標操舵角基本値φt、目標移動角度θtおよび目標合成推進力｜ＴＧt｜に基づいて、前記第(4)式によって、右舷船外機１２の目標推進力｜ＴＲt｜が得られる。さらに、前記第(1)式により、左舷船外機１２の目標推進力｜ＴＬt｜が求まる。
【００８７】
そこで、目標操舵角基本値φt（右舷船外機１２の操舵角センサ４９による検出値でもよい。）、目標移動角度θtおよび目標合成推進力｜ＴＧt｜を入力として、マイクロコンピュータによる演算処理によって、左右の船外機１１，１２の目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜を求めることができる。
ただし、前記第(4)式は、θt＝−π／４，３π／４（rad）のときに０／０となって計算できなくなる。そこで、後述の実施形態では、０から２πまでの範囲でπ／３６刻みの目標移動角度θtについて、様々な目標操舵角基本値φtおよび目標合成推進力｜ＴＧt｜に対する前記目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜が予め算出され、その算出結果をマップとして保持して、推進力の制御に用いるようにしている。
【００８８】
図９のように、作用点Ｆが中心線５からずれると、φＬ＝−φＲ＝−φなる関係が崩れる。しかし、この場合でも、前記マップの適用が可能である。これは、φＬt＝ψt−φS，φＲt＝ψt＋φSとして操舵角目標値φＬt，φＲtが定められるからである。より具体的には、目標操舵角基本値φtを操舵角入力値φＲt−ψt（または、φt←φＲ−ψt）に置き換え、かつ、目標移動角度θtを目標移動角度入力値θt−ψtに置き換えて、前記マップを適用すればよい。
【００８９】
図１０は、停泊操船支援制御部２７の機能的な構成を説明するためのブロック図である。停泊操船支援制御部２７は、停泊操船支援開始ボタン１５の操作を検出する停泊操船支援開始検出部１６１と、ＧＰＳ装置１０が出力する船舶１の絶対位置座標（Ｘ，Ｙ）を、船舶１における上記ｘ軸およびｙ軸によって定義される相対位置座標（ｘ，ｙ）に変換する座標変換部１６２と、停泊操船支援開始検出部１６１が停泊操船支援開始ボタン１５の操作を検出したことに応答して座標変換部１６２が生成する位置座標（ｘ0，ｙ0）を停泊操船支援開始位置座標として記憶する操船支援開始位置記憶部１６３とを備えている。
【００９０】
なお、相対位置座標（ｘ，ｙ）は、所定の時点、たとえば、停泊操船支援開始ボタン１５の操作が検出されたときのｘ軸およびｙ軸の交点を原点Ｏとした座標であり、停泊操船支援モードによる制御中はその原点Ｏを不動に設定した座標であるものとする。
停泊操船支援制御部２７は、さらに、目標合成推進力の大きさ｜ＴＧt｜および目標移動角度θtを制御目標値として生成する目標制御値算出部１６４を備えている。この目標制御値算出部１６４には、操船支援開始位置記憶部１６３から停泊操船支援開始位置座標（ｘ0，ｙ0）が与えられ、座標変換部１６２から船舶１の現在位置座標（ｘ，ｙ）が与えられるようになっている。
【００９１】
さらに、停泊操船支援制御部２７には、複数の着岸センサ１８の出力信号に基づいて船舶１の着岸状態を検出する着岸状態検出部１６５が備えられている。この着岸状態検出部１６５は、着岸状態を表す着岸情報を生成して、目標制御値算出部１６４に与えるようになっている。
また、停泊操船支援制御部２７には、係留支援開始ボタン１７の操作を検出する係留支援開始検出部１６６が備えられている。この係留支援開始検出部１６６の検出結果は、目標制御値算出部１６４に与えられるようになっている。前述の停泊操船支援開始検出部１６１の検出結果も、目標制御値算出部１６４に与えられるようになっている。この目標制御値算出部１６４には、さらに、十字ボタン１６の出力が与えられるようになっている。
【００９２】
目標制御値算出部１６４は、停泊操船支援開始ボタン１５が押されて停泊操船支援モードとなると、停泊操船支援開始位置座標（ｘ0，ｙ0）および船舶１の現在位置座標（ｘ，ｙ）ならびに十字ボタン１６の出力に基づいて、目標合成推進力｜ＴＧt｜および目標移動角度θtを生成する。一方、目標制御値算出部１６４は、係留支援開始ボタン１７が押されて係留支援モードとなると、着岸状態検出部１６５からの着岸情報によって表される着岸状態を保持するように、目標合成推進力｜ＴＧt｜および目標移動角度θtを算出する。
【００９３】
図１１は、停泊操船支援モード時における停泊操船支援制御部２７の動作を説明するためのフローチャートである。停泊操船支援開始ボタン１５が操作されると、停泊操船支援モードによる制御が開始される。停泊操船支援モードでは、まず、ＧＰＳ装置１０が出力する絶対位置座標が座標変換部１６２によって相対位置座標に変換され、この相対位置座標が停泊操船支援開始位置座標（ｘ0，ｙ0）として、操船支援開始位置記憶部１６３に記憶される（ステップＳ１００）。
【００９４】
一方、目標制御値算出部１６４は、十字ボタン１６の操作状態を検出する（ステップＳ１０２）。
十字ボタン１６の操作が検出されなければ、処理は、ステップＳ１０４に分岐する。すなわち、ｘ軸方向に関して、基準ｘ座標ｘ0に対する現在位置ｘ座標（相対位置座標）ｘの偏差Δｘ＝ｘ−ｘ0（以下「ｘ方向偏差Δｘ」という。）が求められ、ｙ軸方向に関して、基準ｙ座標ｙ0に対する現在位置ｙ座標（相対位置座標）ｙの偏差Δｙ＝ｙ−ｙ0（以下「ｙ方向偏差Δｙ」という。）が求められる。
【００９５】
そして、目標合成推進力ＴＧtのｘ方向成分の大きさ｜ＴＧtｘ｜およびｙ方向成分の大きさ｜ＴＧtｙ｜が、それぞれ、次式によって算出される（ステップＳ１０６）。
｜ＴＧtｘ｜＝ｋx｜Δｘ｜        ……  (8)
｜ＴＧtｙ｜＝ｋy｜Δｙ｜        ……  (9)
ただし、ｋx，ｋyは比例定数であり、ｋx＞０，ｋy＞０である。
【００９６】
すなわち、ｘ方向成分の大きさ｜ＴＧtｘ｜は、ｘ方向偏差の大きさ｜Δｘ｜に比例する値（比例定数はｋx＞０）に設定され、ｙ方向成分の大きさ｜ＴＧtｙ｜は、ｙ方向偏差の大きさ｜Δｙ｜に比例する値（比例定数はｋy＞０）に設定される。
これらに基づいて、合成目標推進力｜ＴＧｔ｜が、下記式(10)のように、ｘ方向成分ベクトルＴＧtｘとｙ方向成分ベクトルＴＧtｙの合成ベクトルの大きさとして求められる（ステップＳ１１６）。ｘ方向成分ベクトルＴＧtｘとｙ方向成分ベクトルＴＧtｙの方向は、ｘ方向偏差Δｘおよびｙ方向偏差Δｙの符号にそれぞれ従う。
【００９７】
｜ＴＧt｜＝｜ＴＧtｘ＋ＴＧtｙ｜      ……  (10)
さらに、目標移動方向θtは、ｘ方向成分ベクトルＴＧtｘのｘ方向成分とｙ方向成分ベクトルＴＧtｙのｙ方向成分との比に基づいて、下記式(11)によって求められる（ステップＳ１１６）。
θt＝ｔａｎ-1（ＴＧtｘ／ＴＧtｙ）  ……  (11)
この目標移動方向θtは、ｘ方向偏差Δｘおよびｙ方向偏差Δｙを打ち消して、船舶１を停泊操船支援開始位置（ｘ0，ｙ0）に戻す方向となる。
【００９８】
その後、停泊操船支援モードによる制御を終了するかどうかが判断される（ステップＳ１１８）。この判断は、ステアリングホイール７ａ、スロットルレバー８ａ，８ｂまたは係留支援開始ボタン１７のいずれかの操作が検出されると肯定され、いずれの操作も検出されなければ否定される。
左方移動ボタン１６Ｃまたは右方移動ボタン１６Ｄの操作によって、ｙ軸に沿う方向への移動が指示されると、処理は、ステップＳ１０８に分岐する。すなわち、ｘ方向偏差Δｘが求められる（ステップＳ１０８）。
【００９９】
そして、目標合成推進力ＴＧtのｘ方向成分の大きさ｜ＴＧtｘ｜およびｙ方向成分の大きさ｜ＴＧtｙ｜が、次式によって算出される（ステップＳ１１０）。
｜ＴＧtｘ｜＝ｋx｜Δｘ｜      ……  (12)
｜ＴＧtｙ｜＝Ｃy              ……  (13)
すなわち、ｘ方向成分の大きさ｜ＴＧtｘ｜は、ｘ方向偏差の大きさ｜Δｘ｜に比例する値に設定され、ｙ方向成分の大きさ｜ＴＧtｙ｜は、微小な定数Ｃｙ（＞０）に設定される。
【０１００】
また、基準ｙ座標ｙ0は、現在位置ｙ座標ｙに更新される（ステップＳ１１０）。これは、左方移動ボタン１６Ｃまたは右方移動ボタン１６Ｄの操作が解除されて、ステップＳ１０２からステップＳ１０４に分岐したときに、停泊操船支援開始位置に船舶１が戻されることを防ぐためである。
この後は、ステップＳ１１６からの処理が行われる。この場合、ｘ方向成分ベクトルＴＧtｘの符号はｘ方向偏差Δｘの符号に従う。また、ｙ方向成分ベクトルＴＧtｙの符号は、左方移動ボタン１６Ｄが操作されている場合には正とされ、右方移動ボタン１６Ｃが操作されている場合には負とされる。
【０１０１】
このようにして、合成推進力ベクトルＴＧtの方向を表す目標移動方向θtは、ｘ方向偏差Δｘを打ち消すとともに、船舶１をｙ軸に沿って移動させる値となる。
前方移動ボタン１６Ａまたは後方移動ボタン１６Ｂの操作によって、ｘ軸に沿う方向への移動が指示されると、処理は、ステップＳ１１２に分岐する。すなわち、ｙ方向偏差Δｙが求められる。そして、目標合成推進力ＴＧtのｘ方向成分の大きさ｜ＴＧtｘ｜およびｙ方向成分の大きさ｜ＴＧtｙ｜が、次式によって算出される（ステップＳ１１４）。
【０１０２】
｜ＴＧtｘ｜＝Ｃｘ                ……  （14)
｜ＴＧtｙ｜＝ｋy｜Δｙ｜          ……  (15)
すなわち、ｘ方向成分の大きさ｜ＴＧtｘ｜は、微小な定数Ｃx（＞０）に設定され、ｙ方向成分の大きさ｜ＴＧtｙ｜は、ｙ方向偏差｜Δｙ｜に比例する値（比例定数ｋy）に設定される。
【０１０３】
また、基準ｘ座標ｘ0は、現在位置ｘ座標ｘに更新される（ステップＳ１１４）。これは、前方移動ボタン１６Ａまたは後方移動ボタン１６Ｂの操作が解除されて、ステップＳ１０２からステップＳ１０４に分岐したときに、停泊操船支援開始位置に船舶１が戻されることを防ぐためである。
この後は、ステップＳ１１６からの処理が行われる。この場合、ｙ方向成分ベクトルＴＧtｙの符号はｙ方向偏差Δｙの符号に従う。また、ｘ方向成分ベクトルＴＧtｘの符号は、前方移動ボタン１６Ａが操作されている場合には正とされ、後方移動ボタン１６Ｂが操作されている場合には負とされる。
【０１０４】
このようにして、合成推進力ベクトルＴＧtの方向を表す目標移動方向θtは、ｙ方向偏差Δｙを打ち消すとともに、船舶１をｘ軸に沿って移動させる値となる。
こうして、停泊操船支援モードでは、十字ボタン１６のいずれもが操作されなければ、外乱の影響を排除して、船舶１を停泊操船支援開始位置に保持する定点保持動作が行われる。また、前方移動ボタン１６Ａまたは後方移動ボタン１６Ｂが操作されれば、外乱によるｙ方向移動を打ち消しながら、船舶１をｘ方向に移動させることができる。さらに、左方移動ボタン１６Ｃまたは右方移動ボタン１６Ｄが操作されれば、外乱によるｘ方向移動を打ち消しながら、船舶１をｙ方向に移動させることができる。この間、船舶１の角速度ωは零に保持されるから、回頭が生じることがなく、船首方向を保持できる。
【０１０５】
したがって、操船者は、ステアリングホイール７ａやスロットルレバー８ａ，８ｂの操作によって、停泊位置付近まで船舶１を導き、船首方向を所望の方向（たとえば、桟橋に平行な方向）としたうえで、停泊操船支援開始ボタン１５を操作する。その後は、操船者は、十字ボタン１６の操作によって、船首方向を保持しながら、船舶１を前後左右に移動させて、所望の位置で船舶１を停泊させることができる。
【０１０６】
停泊操船支援モードは、桟橋等から離岸するときにも有用であり、十字ボタン１６の操作によって、船首方向を一定に保持したままで、船舶１を離岸させることができる。
図１２は、係留支援モード時における停泊操船支援制御部２７の動作（着岸状態維持制御手段としての動作）を説明するためのフローチャートである。係留支援開始ボタン１７の操作が検出されると、目標制御値算出部１６４は、着岸状態検出部１６５から着岸情報を取得する（ステップＳ４００）。これにより、目標制御値算出部１６４は、その着岸情報によって表される着岸状態が保持されるように、合成推進力ベクトルＴＧtを定める。すなわち、合成推進力ベクトルＴＧtの大きさ｜ＴＧt｜を微小な定数Ｃ（着岸維持用目標推進力）とし、その方向を表す目標移動方向θtを、着岸位置方向（船舶１の中心から接岸位置に向かう方向）に定める（ステップＳ４０２）。
【０１０７】
これにより、着岸状態を保持する推進力が左右の船外機１１，１２から発生され、船舶１を桟橋や他の船舶の着岸対象物に微少な力で押しつける係留支援動作が行われる。このとき、操舵制御部２３による船外機１１，１２の操舵角の制御によって、船舶１は角速度が零の状態に保持される。
ステップＳ４０４では、係留支援モードによる操作を終了するかどうかが判断される。この判断は、ステアリングホイール７ａ、スロットルレバー８ａ，８ｂまたは停泊操船支援開始ボタン１５のいずれかの操作が検出されると肯定され、いずれの操作も検出されなければ否定される。
【０１０８】
桟橋や他の船舶などの着岸対象物に船舶１を接触（着岸）させるときには、操船者は、ステアリングホイール７ａ等を用いた通常の操船によって、船舶１を着岸対象物に十分に近づけてその船首方向を所望の方向とした後に、停泊操船支援開始ボタン１５を操作する。この状態で、操船者は、十字ボタン１６を操作して着岸対象物に近づくように船舶１を前後左右に平行移動させる。そして、着岸対象物に接触した後、操船者は、係留支援開始ボタン１７を操作する。これにより、船舶１は、その着岸対象物に押しつけられた状態に保持される。その後は、必要に応じて、ロープを用いた通常の係留作業を行えばよい。
【０１０９】
一方、桟橋や他の船舶などの離岸対象物に着岸している船舶１を離岸させるときには、操船者は、たとえば、まず、係留支援開始ボタン１７を操作する。これにより、船舶１は、離岸対象物に押しつけられた状態となる。この状態で、船舶１を離岸対象物に係留しているロープ等を取り外す作業を安全に行うことができる。その後、停泊開始支援ボタン１７を操作すれば、操船者は、十字ボタン１６の操作によって、船首方向を保持しつつ、船舶１を離岸対象物からスムーズに離岸させることができる。離岸対象物から十分に離れた後は、操船者は、ステアリングホイール７ａおよびスロットルレバー８ａ，８ｂを用いた通常の操船に切り換えて、船舶１を航走させることができる。
【０１１０】
なお、停泊操船支援モードから係留支援モードへの移行を自動化することもできる。すなわち、停泊操船支援モードによる操船を行っている過程で着岸センサ１８が着岸対象物との接触（または極近接）を検出したことに応答して、停泊操船支援制御部２７の働きによって、係留支援開始ボタン１７の操作を待つことなく、自動で、係留支援モードに切り換えるようにしてもよい。
【０１１１】
図１３は、スロットル制御部２１およびシフト制御部２２の機能的な構成を説明するためのブロック図であり、とくに、停泊操船支援モードおよび係留支援モードのときの制御に関する構成が示されている。スロットル制御部２１は、左右の船外機１１，１２のエンジン３９の目標エンジン回転数｜ＮＬt｜および｜ＮＲt｜を算出する目標エンジン回転数算出モジュール７０（個別目標推進力算出手段）と、算出された目標エンジン回転数｜ＮＬt｜および｜ＮＲt｜に基づいて船外機１１，１２のエンジン３９の各目標スロットル開度を算出するスロットル開度算出モジュール８０（推進力制御手段）とを備えている。
【０１１２】
目標エンジン回転数算出モジュール７０は、操舵制御部２３から右舷船外機１２の操舵角φＲ（目標操舵角φＲtでもよい。）および前記目標操舵角補正値ψtを得て、マップ検索用の操舵角入力値φＲ−ψt（またはφＲt−ψt）を算出する操舵角入力値算出部７１と、停泊操船支援制御部２７からの目標移動角度θtと前記目標操舵角補正値ψtとに基づいてマップ検索用の目標移動角度入力値θt−ψtを算出する目標移動角度入力値算出部７２とを備えている。さらに、目標エンジン回転数算出モジュール７０は、左舷船外機１１の目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜を算出する目標推進力算出部７４と、この目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜に対応する左右の船外機１１，１２の目標エンジン回転数ＮＬt、ＮＲt（推進力の発生方向を表す符号付きの値）を生成する推進力−回転数変換テーブル７５と、目標エンジン回転数の絶対値｜ＮＬt｜，｜ＮＲt｜を求め、これらを所定の下限回転数（たとえば、エンジン３９のアイドル回転数に等しい。）と比較する下限回転数判定部７６とを備えている。
【０１１３】
目標推進力算出部７４は、操舵角入力値φＲ−ψt（またはφＲt−ψt）、目標移動角度入力値θt−ψtおよび停泊操船支援制御部２７から与えられる目標合成推進力｜ＴＧt｜を入力として、前記目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜を出力する前述のマップからなる。
目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜は、そのままでは、エンジン３９の制御に適さないので、エンジン３９の特性に従って、推進力−回転数変換テーブル７５において、目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲtに変換される。目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲtの符号は、目標移動角度θtに応じて定められる。具体的には、０≦θt≦πであれば、左舷船外機１１の目標回転速度ＮＬtには後進を表す負符号が付与され、右舷船外機１２の目標回転速度ＮＲtには前進を表す正符号が付与される。一方、π＜θt＜２π（または−π＜θt＜０）であれば、左舷船外機１１の目標回転速度ＮＬtには前進を表す正符号が付与され、右舷船外機１２の目標回転速度ＮＲtには後進を表す負符号が付与される。求められた目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲtは、回転速度比較手段としての下限回転数判定部７６に与えられるほか、シフト制御部２２にも入力される。
【０１１４】
下限回転数判定部７６は、目標エンジン回転数の絶対値｜ＮＬt｜，｜ＮＲt｜が下限回転数ＮLL（＝アイドル回転数）未満かどうかを判定し、その判定結果をシフト制御部２２に与える。また、目標エンジン回転数の絶対値｜ＮＬt｜，｜ＮＲt｜は、スロットル開度算出モジュール８０に与えられる。ただし、左舷船外機１１の目標エンジン回転数｜ＮＬt｜が下限回転数ＮLL未満である場合は、下限回転数判定部７６は、目標エンジン回転数｜ＮＬt｜に下限回転数ＮLLを代入する。同様に、右舷船外機１２の目標エンジン回転数｜ＮＲt｜が下限回転数ＮLL未満である場合には、下限回転数判定部７６は、目標エンジン回転数｜ＮＲt｜に下限回転数ＮLLを代入される。
【０１１５】
スロットル開度算出モジュール８０は、左舷ＰＩ（比例積分）制御モジュール８１と、右舷ＰＩ制御モジュール８２とを有し、これらは同じ構成を有している。左舷ＰＩ制御モジュール８１には、下限回転数判定部７６から左舷船外機１１の目標エンジン回転数｜ＮＬt｜が入力されるとともに、左舷船外機１１の船外機ＥＣＵ１３から現在のエンジン回転数ＮＬ（≧０）が入力されるようになっている。これらの偏差εＬ＝｜ＮＬt｜−ＮＬが偏差演算部８３によって算出される。偏差演算部８３が出力する偏差εＬは、比例ゲイン乗算部８４に与えられるとともに、積分部８５において離散積分処理を受ける。この積分部８５による積分結果は、積分ゲイン乗算部８６に与えられる。比例ゲイン乗算部８４は、偏差εＬに対して比例ゲインｋｐを乗じた値を出力し、積分ゲイン乗算部８６は偏差εＬの積分値に積分ゲインｋｉを乗じた値を出力する。これらが、加算部８７によって加算されることにより、左舷船外機１１のエンジン３９に対する目標スロットル開度が得られる。この目標スロットル開度は、左舷船外機１１の船外機ＥＣＵ１３に与えられる。このように、左舷ＰＩ制御モジュール８１は、いわゆるＰＩ（比例積分）制御を実行する。
【０１１６】
右舷ＰＩ制御モジュール８２も同様に構成されている。すなわち、右舷ＰＩ制御モジュール８２は、右舷船外機１２のための目標エンジン回転数｜ＮＲt｜と現在のエンジン回転数ＮＲ（≧０）との偏差εＲに対してＰＩ（比例積分）制御を実行して、右舷船外機１２のエンジン３９に対する目標スロットル開度を出力する。この目標スロットル開度は、右舷船外機１２の船外機ＥＣＵ１４に与えられる。
【０１１７】
シフト制御部２２は、左舷シフト制御モジュール９１と、右舷シフト制御モジュール９２とを有し、これらは同様に構成されている。これらのシフト制御モジュール９１，９２は、推進力−回転数変換テーブル７５から与えられる目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲtに基づいて船外機１１，１２のシフト機構４３（より具体的にはドッグクラッチ４３ｄ）のシフト位置を、前進位置、後進位置またはニュートラル位置に制御するためのシフト制御信号をそれぞれ生成するものである。これらのシフト制御モジュール９１，９２は、目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲtが下限回転数ＮLL未満のときには、シフト機構４３のシフト位置をニュートラル位置と前進位置または後進位置とに交互に周期的に切り換え、エンジン３９とプロペラ４０との間を間欠的に結合する間欠シフト制御（間欠結合制御）を実行する。
【０１１８】
以下、この間欠シフト制御を「ＰＷＭ制御」（パルス幅変調制御）という。また、ＰＷＭ制御の周期Ｓ中において、シフト位置が前進位置または後進位置とされることによって、エンジン３９の回転がプロペラシャフト４２に伝達される時間を「シフトイン時間」という。ＰＷＭ周期Ｓ中において、シフトイン時間Ｓinを除く時間（Ｓ−Ｓin）は、シフト位置がニュートラル位置とされる「ニュートラル時間」である。
【０１１９】
左舷シフト制御モジュール９１は、推進力−回転数変換テーブル７５から与えられる左舷船外機１１の目標エンジン回転数ＮＬtの符号に基づいてシフト機構４３のシフト位置（前進位置、後進位置またはニュートラル位置）を出力するシフトルールテーブル９３を備えている。また、左舷シフト制御モジュール９１は、推進力−回転数変換テーブル７５から与えられる目標エンジン回転数ＮＬtの絶対値｜ＮＬt｜に基づいてシフトイン時間Ｓinを算出するシフトイン時間算出部９４（結合維持時間算出手段）を備えている。さらに、左舷シフト制御モジュール９１は、シフトルールテーブル９３およびシフトイン時間算出部９４の出力に基づいて、左舷船外機１１のシフト機構４３のシフト位置信号を生成するシフト位置出力部９５（間欠結合制御手段）を備えている。
【０１２０】
シフトルールテーブル９３は、目標エンジン回転数ＮＬtの符号が正のとき、前進位置を表す信号を出力し、その符号が負のとき後進位置を表す信号を出力する。また、目標エンジン回転数ＮＬtの絶対値が、実質的に零とみなすことができる場合（たとえば、１００ｒｐｍ以下）のときに、ニュートラル位置を表す信号を出力する。
シフトイン時間算出部９４は、下限回転数判定部７６が、目標エンジン回転数ＮＬtが下限回転数ＮLL以上であると判定していれば、Ｓin＝Ｓとする。この場合、ＰＷＭ制御は行われず、シフト機構４３のシフト位置は、シフトルールテーブル９３が生成したシフト位置に保持される。一方、下限回転数判定部７６が、目標エンジン回転数ＮＬtが下限回転数ＮLL未満であると判定している場合には、シフトイン時間算出部９４は、ＰＷＭ制御のデューティ比ＤをＤ＝ＮＬt／ＮLLとし、シフトイン時間Ｓin＝Ｓ・Ｄに設定する。
【０１２１】
シフト位置出力部９５は、ＰＷＭ周期Ｓを周期としてシフト位置信号を出力する。より具体的には、シフト位置出力部９５は、ＰＷＭ周期Ｓ中において、シフトイン時間算出部９４が算出したシフトイン時間Ｓinに渡って、シフトルールテーブル９３の出力に従うシフト位置信号を継続して生成し、残余のニートラル時間には、シフトルールテーブル９３の出力によらずに、ニートラル位置を表すシフト位置信号を生成する。むろん、シフトイン時間Ｓin＝Ｓであれば、終始、シフトルールテーブル９３の出力に従うシフト位置信号が出力されることになる。
【０１２２】
右舷シフト制御モジュール９２も同様に構成されていて、右舷船外機１２に対応した目標エンジン回転数ＮＲt、およびその絶対値に対する下限回転数判定部７６の判定結果に対して、同様の動作を実行して、右舷船外機１２のシフト機構４３のシフト位置を制御する。
船外機１１，１２のエンジン３９は、その性質上、下限回転数ＮLL未満で作動させることはできないから、下限回転数ＮLL未満の出力は得られない。そこで、この実施形態では、下限回転数ＮLL未満の絶対値を有する目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲtが設定されたときには、エンジン３９を下限回転数ＮLLで作動させる一方で、エンジン３９の回転が、目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲtに応じたデューティ比Ｄで間欠的にプロペラ４０に伝達される。これにより、アイドル回転数ＮLL未満の回転数に相当する推進力を得ることができるようになっている。
【０１２３】
シフト制御部２２には、さらに、停泊操船支援モードおよび係留支援モード中に、左右の船外機１１，１２のエンジン３９が停止しているかどうかを判定するためのエンジン状態判定部９０（原動機状態判定手段）が備えられている。このエンジン状態判定部９０は、船外機ＥＣＵ１３，１４から、左右の船外機１１，１２のエンジン３９の回転数ＮＬ，ＮＲを取得する。そして、エンジン状態判定部９０は、エンジン回転数ＮＬ，ＮＲが実質的に零かどうかに基づき、エンジン３９が動作中かどうかを判定する。もしも、停泊操船支援モードまたは係留支援モードモード中にいずれかの船外機のエンジン３９が停止状態となると、このことを表す信号がシフト位置出力部９５に与えられる。これに応答して、シフト位置出力部９５は、全ての船外機１１，１２のシフト機構４３のシフト位置をニュートラルに制御する。
【０１２４】
また、エンジン状態判定部９０は、エンジン３９の再始動を制御する再始動制御手段としての機能も有している。すなわち、エンジン状態判定部９０は、停泊操船支援モードまたは係留支援モード中にいずれかの船外機１１，１２のエンジン３９が停止状態に陥ったと判断すると、当該船外機１１，１２の船外機ＥＣＵ１３，１４に対して、エンジン３９の再始動を要求する。これに応答して、船外機ＥＣＵ１３，１４は、スタータモータ４５を作動させる。
【０１２５】
エンジン状態判定部９０は、エンジン回転数ＮＬ，ＮＲを監視して、エンジン３９が再始動したかどうかを判断する。停止状態のエンジン３９が再始動して、全ての船外機１１，１２のエンジン３９が動作状態となると、そのことを表す信号がシフト位置出力部９５に与えられる。これに応答してシフト位置出力部９５は、シフトルールテーブル９３およびシフトイン時間算出部９４の出力に応じて、シフト機構４３を制御する状態に復帰する。
【０１２６】
図１４は、左舷シフト制御モジュール９１および右舷シフト制御モジュール９２によるＰＷＭ動作を説明するためのタイミングチャートである。実線は、左舷シフト制御モジュール９１によって制御される左舷船外機１１のシフト機構４３のシフト位置の変化を表す。破線は、右舷シフト制御モジュール９２によって制御される右舷船外機１２のシフト機構４３のシフト位置の変化を表す。
【０１２７】
左右の船外機１１，１２の目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲtの絶対値がいずれも下限回転数（アイドル回転数）ＮLL未満の場合を想定する。このとき、左舷シフト制御モジュール９１および右舷シフト制御モジュール９２にそれぞれ備えられたシフトイン時間算出部９４は、それぞれシフトイン時間Ｓin#L，Ｓin#Rを算出する。したがって、左舷船外機１１では、ＰＷＭ周期Ｓ中のシフトイン時間Ｓin#Lに渡って、ドッグクラッチ４３ｄが前進位置または後進位置にシフトインし、残余の時間（Ｓ−Ｓin#L）には、ドッグクラッチ４３ｄはニュートラル位置となる。同様に、右舷船外機１２では、ＰＷＭ周期Ｓ中のシフトイン時間Ｓin#Rに渡って、ドッグクラッチ４３ｄが前進位置または後進位置にシフトインし、残余の時間（Ｓ−Ｓin#R）には、ドッグクラッチ４３ｄはニュートラル位置となる。シフトイン時間Ｓin#L，Ｓin#R中には、下限回転数ＮLLで回転しているエンジン３９の回転がプロペラ４０に伝達される。
【０１２８】
この実施形態では、左舷シフト制御モジュール９１および右舷シフト制御モジュール９２にそれぞれ備えられたシフト位置出力部９５は、ＰＷＭシフト制御を互いに同期させる。すなわち、図１４に示されているように、各ＰＷＭ周期において、シフトインタイミングを同期させるようになっている。これにより、ＰＷＭ制御時における乗り心地を改善できる。むろん、ＰＷＭシフト制御を同期させなくとも、各船外機１１，１２から必要な推進力を発生させることができるが、左右の船外機１１，１２におけるシフトインタイミングのずれに起因して、乗り心地が悪くなる。
【０１２９】
図１５は、操舵制御部２３の機能的な構成を示すブロック図であり、とくに、停泊操船支援モードおよび係留支援モードのときの制御に関する構成が示されている。操舵制御部２３は、作用点Ｆが中心線５上にあるときの目標操舵角φＲt，φＬtを演算する第１目標操舵角演算部１０１（目標操舵角算出手段）と、作用点Ｆが中心線５外にあるときの目標操舵角φＲt，φＬtを演算するための第２目標操舵角演算部１０２（目標操舵角算出手段）と、これらの出力のいずれかを選択して出力するセレクタ１０３と、このセレクタ１０３の切り換えを制御するための比較部１０４とを備えている。
【０１３０】
比較部１０４は、第１目標操舵角演算部１０１が演算する右舷船外機１２の目標操舵角φＲtと、前記切換え基準舵角φS（＝ｔａｎ-1（ｂ／ａmax））とを比較する。すなわち、比較部１０４は、第１目標操舵角演算部１０１が演算する右舷船外機１２の目標操舵角φＲtが切換え基準舵角φS以上であれば、セレクタ１０３に、第１目標操舵角演算部１０１の出力を選択させる。一方、第１目標操舵角演算部１０１が演算する右舷船外機１２の目標操舵角φＲtが切換え基準舵角φS未満であるときは、比較部１０４は、セレクタ１０３に、第２目標操舵角演算部１０２の出力を選択させる。
【０１３１】
第１目標操舵角演算部１０１は、ヨーレートセンサ９によって検出される角速度ωと、停泊操船支援制御部２７から与えられる目標角速度ωtとを入力としたＰＩ（比例積分）制御モジュールで構成されている。すなわち、第１目標操舵角演算部１０１は、ＰＩ制御によって、角速度ωを目標角速度ωt（＝０）に一致させるように動作する。より具体的には、第１目標操舵角演算部１０１は、角速度ωと目標角速度ωtとの偏差εωを演算する偏差演算部１０６と、この偏差演算部１０６の出力εωに対して比例ゲインｋω1を乗じる比例ゲイン乗算部１０７と、偏差演算部１０６が出力する偏差εωを積分する積分部１０８と、この積分部１０８の出力に対して積分ゲインｋθ1を乗じる積分ゲイン乗算部１０９と、比例ゲイン乗算部１０７および積分ゲイン乗算部１０９の出力を加算して操舵角偏差Δφを生成する第１加算部１１０とを備えている。これらが、操舵角偏差演算手段を構成している。
【０１３２】
さらに、第１目標操舵角演算部１０１は、基本目標操舵角としての初期目標操舵角φｉを記憶するメモリ１１１（基本目標操舵角記憶手段）と、このメモリ１１１に記憶された初期目標操舵角φｉを前記第１加算部１１０が生成する操舵角偏差Δφに加算して目標操舵角基本値φt（＝φｉ＋Δφ）を求める第２加算部１１２（加算手段）とを備えている。この目標操舵角基本値φtは、そのまま右舷船外機１２のための目標操舵角φＲtとして用いられる。また、目標操舵角基本値φtの符号を反転部１１３で反転した値−φtが左舷船外機１１のための目標操舵角φＬtとされる。
【０１３３】
メモリ１１１は、不発性の書き換え可能なメモリ、たとえばフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去・書き込み可能な読出し専用メモリ）で構成されている。このメモリ１１１には、たとえば、ディラーからユーザーへの船舶１の受け渡しに先だって、たとえば、専用の入力装置を用いて、初期目標操舵角φｉが書き込まれている。このときの初期目標操舵角φｉは、たとえば、船体２および船外機１１，１２の種類に応じて定まる設計上の瞬間中心Ｇｉ（ａi，０）に基づいて、φｉ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａi）とされる。瞬間中心Ｇｉ（ａi，０）は、テスト航走を行って実測により求めることとしてもよい。
【０１３４】
メモリ１１１には、初期目標操舵角φｉに対応するパラメータａi，ｂを初期目標操舵角情報として格納することとしてもよい。この場合、初期目標操舵角φｉは、φｉ＝ｔａｎ-1（ｂ／ａi）の演算によって求められることになる。
この実施形態では、船舶１の荷重の変化等に依存する瞬間中心Ｇの変動を学習する学習機能が付加されている。すなわち、メモリ１１１における初期目標操舵角φｉを更新する書込み処理部１１４が設けられている。この書込み処理部１１４は、船外機１１，１２を駆動停止して航走制御を停止するときや、停泊操船支援モードまたは係留支援モードモードから通常航走モードに切り換わるときに、第２加算部１１２が生成している目標操舵角基本値φtを、新たな初期目標操舵角φｉとしてメモリ１１１に書き込む。
【０１３５】
第２目標操舵角演算部１０２も、ヨーレートセンサ９によって検出される角速度ωと、停泊操船支援制御部２７から与えられる目標角速度ωtとを入力としたＰＩ（比例積分）制御モジュールで構成されている。すなわち、第２目標操舵角演算部１０２は、ＰＩ制御によって、角速度ωを目標角速度ωtに一致させるように動作する。具体的には、第２目標操舵角演算部１０２は、角速度ωと目標角速度ωtとの偏差εωを演算する偏差演算部１１６と、この偏差演算部１１６の出力εωに対して比例ゲインｋω2を乗じる比例ゲイン乗算部１１７と、偏差演算部１１６が出力する偏差εωを積分する積分部１１８と、この積分部１１８の出力に対して積分ゲインｋθ2を乗じる積分ゲイン乗算部１１９と、比例ゲイン乗算部１１７および積分ゲイン乗算部１１９の出力を加算して目標操舵角補正値ψtを生成する第１加算部１２０とを備えている。さらに、第２目標操舵角演算部１０２は、切換え基準舵角φSを記憶するメモリ１２１と、このメモリ１２１に記憶された切換え基準舵角φSを前記第１加算部１２０が生成する目標操舵角補正値ψtに加算して右舷船外機１２のための目標操舵角φＲt（＝φS＋ψt）を求める第２加算部１２２と、切換え基準舵角φSの符号を反転した値−φSを生成する反転部１２３と、この反転部１２３が生成する値−φSに目標操舵角補正値ψtを加算して左舷船外機１１のための目標操舵角φＬt（＝−φS＋ψt）を生成する第３加算部１２４とを備えている。メモリ１２１が生成する切換え基準舵角φSは、前記比較部１０４にも与えられるようになっている。
【０１３６】
また、セレクタ１０３は、第１加算部１２０から生成される目標操舵角補正値ψtと、零とを切り換えて出力することができるようになっている。
このような構成によって、中心線５上の所定範囲Δｘ（ｘ＝ａmin〜ａmaxの範囲。図９参照）内で作用点Ｆを移動させて目標角速度ωtが達成できる状態では、第１目標操舵角演算部１０１が生成する目標操舵角φＬt，φＲtがセレクタ１０３によって選択され、船外機ＥＣＵ１３，１４に与えられる。このとき、左右の船外機１１，１２の目標操舵角φＬt，φＲtの間には、φＬt＝−φＲtなる関係が成立する。また、セレクタ１０３は、スロットル制御部２１の演算に用いられるψtの値として、ψt＝０を出力する。
【０１３７】
一方、中心線５上の所定範囲Δｘ内で作用点Ｆを移動させても目標角速度ωtを達成できず、作用点Ｆが当該範囲Δｘの端点（ａmax，０）に達すると、φＲt＜φSとなり、セレクタ１０３は、第２目標操舵角演算部１０２の出力を選択する。これにより、作用点Ｆが中心線５外へと移動するように、切換基準舵角φSを基準とした目標操舵角φＬt，φＲtが左右の船外機１１，１２に対して設定される。また、セレクタ１０３は、スロットル制御部２１の演算に用いられるψtの値として、第１加算部１２０が生成する値を出力する。
【０１３８】
図１６は、スロットル制御部２１によるスロットル制御を説明するためのフローチャートである。目標エンジン回転数算出モジュール７０は、操舵制御部２３から、右舷目標操舵角φＲt（または実際に検出した操舵角φＲ）および目標操舵角補正値ψtを取得し、さらに、停泊操船支援制御部２７から目標移動角度θtおよび目標推進力｜ＴＧt｜を取得する（ステップＳ１０）。
【０１３９】
これらに基づき、主として目標推進力算出部７４の働きにより、左右の船外機１１，１２の目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜が算出される（ステップＳ１１）。さらに、推進力−回転数変換テーブル７５により、目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜および目標移動角度θに応じた目標エンジン回転数ＮＬt，ＮＲt（絶対値が下限回転数ＮLL未満のときには下限回転数となる。）が求められる（ステップＳ１２）。そして、これに基づいて、主としてスロットル開度算出モジュール８０の働きにより、スロットル開度指令が生成され、船外機ＥＣＵ１３，１４に供給される（ステップＳ１３）。これに応じて、船外機ＥＣＵ１３，１４は、与えられたスロットル開度指令に従って、各スロットルアクチュエータ５２を制御する（ステップＳ１４）。こうして、船外機１１，１２のエンジン３９のスロットル開度が制御され、その結果、それらのエンジン回転数が制御される。これにより、左右の船外機１１，１２は、それぞれ目標推進力｜ＴＬt｜，｜ＴＲt｜を発生する。
【０１４０】
スロットル制御部２１は、さらに、停泊操船支援モードまたは係留支援モードの制御を継続するかどうかを判断する（ステップＳ１５）。ステアリング操作部７またはスロットル操作部８からの有意な入力が検出された場合には、停泊操船支援モードまたは係留支援モードから通常航走モードへ復帰すべきものとして、ステップＳ１０〜Ｓ１４の制御を終了する。停泊操船支援モードまたは係留支援モードの制御を継続する場合には、ステップＳ１０からの処理が繰り返される。
【０１４１】
図１７は、左舷船外機１１のシフト機構４３に関する制御内容を説明するためのフローチャートである。推進力−回転数変換テーブル７５によって目標エンジン回転数ＮＬtが算出されると（ステップＳ２０）、下限回転数判定部７６により、その絶対値と下限回転数ＮLLとが比較される（ステップＳ２１）。目標エンジン回転数ＮＬtが下限回転数ＮLL未満のときは、シフト制御部２２のシフトイン時間算出部９４は、デューティ比Ｄ＝ＮＬt／ＮLLとし、下限回転数判定部７６は、目標エンジン回転数ＮＬtの絶対値を下限回転数ＮLLとして、スロットル開度算出モジュール８０（左舷ＰＩ制御モジュール８１）に入力する（ステップＳ２２Ａ）。
【０１４２】
さらに、シフトイン時間算出部９４は、シフトイン時間Ｓin＝Ｓ・Ｄを算出する（ステップＳ２３）。また、シフトルールテーブル９３により、目標エンジン回転数ＮＬtに応じたシフト位置が設定される（ステップＳ２３）。これらに基づいて、シフト位置出力部９５から、シフト位置指令が出力されることになる（ステップＳ２４）。このシフト位置指令に基づいて、船外機ＥＣＵ１３は、シフトアクチュエータ５２を制御する。
【０１４３】
目標エンジン回転数ＮＬtが下限回転数ＮLL以上のときは（ステップＳ２１）、シフトイン時間算出部９４は、デューティ比Ｄ＝１とし、下限回転数判定部７６は、目標エンジン回転数ＮＬtをそのままスロットル開度算出モジュール８０（左舷ＰＩ制御モジュール８１）に入力する（ステップＳ２２Ｂ）。この後は、ステップＳ２３からの処理が行われる。
【０１４４】
ステップＳ２５における判断は、図１６のステップＳ１５における判断と同様であり、スロットル制御部２１によって行われる。
また、右舷船外機１２のシフト機構４３に関する制御も同様にして行われる。
図１８は、操舵制御部２３による停泊操船支援モードおよび係留支援モード時の制御動作を説明するためのフローチャートである。操舵制御部２３は、ヨーレートセンサ９が検出する角速度ωと、停泊操船支援制御部２７から入力される目標角速度ωt（＝０）とを取得する（ステップＳ３０Ａ）。第１目標操舵角演算部１０１は、ＰＩ制御によって、目標操舵角基本値φt＝φｉ＋Δφを求める（ステップＳ３０Ｂ）。そして、左右の船外機１１，１２の目標操舵角φＬt＝−φt、φＲt＝φtを求め、セレクタ１０３へと入力する（ステップＳ３１）。
【０１４５】
一方、比較部１０４では、目標操舵角基本値φtと切換え基準舵角φS（＝tan-1(b/amax)とが大小比較される（ステップＳ３２）。φt≧φSなら、セレクタ１０３は第１目標操舵角演算部１０１の出力を選択するように制御される（ステップＳ３３）。そして、操舵制御部２３は、第２目標操舵角演算部１０２側の積分部１１８の積分値を零にリセットする（ステップＳ３４）。また、φt＜φSなら、セレクタ１０３は、第２目標操舵角演算部１０２の出力を選択するように制御される（ステップＳ３５）。第２目標操舵角演算部１０２は、ＰＩ制御によって、目標操舵角補正値ψtを算出し（ステップＳ３６）、さらに、これに基づいて、左右の船外機１１，１２の目標操舵角φＬt＝ψt−φS、φＲt＝ψt＋φSを算出する（ステップＳ３７）。
【０１４６】
セレクタ１０３で選択された左右の船外機１１，１２の目標操舵角φＬt，φＲtは、船外機ＥＣＵ１３，１４へと出力される（ステップＳ３８）。したがって、船外機ＥＣＵ１３，１４は、与えられた目標操舵角φＬt，φＲtに基づいて、左右の船外機１１，１２の操舵アクチュエータ５３を制御することになる。その後、操舵制御部２３は、停泊操船支援モードまたは係留支援モードによる制御を終了すべきかどうかを判断する（ステップＳ３９）。この判断は、図１６のステップＳ１５においてスロットル制御部２１によって行われる判断と同様である。停泊操船支援モードまたは係留支援モードによる制御を継続すべきときには、ステップＳ３０Ａからの制御が繰り返される。
【０１４７】
図１９は、シフト制御部２２に備えられたエンジン状態判定部９０が停泊操船支援モードまたは係留支援モード時に実行する船外機１１，１２の停止監視処理を説明するためのフローチャートである。エンジン状態判定部９０は、船外機ＥＣＵ１３，１４から与えられるエンジン回転数ＮＬ，ＮＲを監視し、少なくとも１つの船外機１１，１２のエンジン３９が停止したかどうかを判断する（ステップＳ４０）。いずれの船外機１１，１２のエンジン３９も運転状態であれば、シフト位置出力部９５によるシフト機構４３の制御を継続させる（ステップＳ４１）。
【０１４８】
一方、いずれかの船外機１１，１２のエンジン３９の停止状態が検出されると、シフト位置出力部９５に対して、全ての船外機１１，１２のシフト機構４３のシフト位置をニュートラル位置とするための指令を与える（ステップＳ４２）。これにより、いずれの船外機１１，１２からも推進力が生じない状態となる。次いで、エンジン状態判定部９０は、エンジン３９が停止した船外機１１，１２の船外機ＥＣＵ１３，１４に対して、再始動指令を与える（ステップＳ４３）。これにより、その船外機１１，１２では、スタータモータ４５が作動させられ、エンジン３９の再始動が行われる。
【０１４９】
その後、エンジン状態判定部９０は、制御を終了するかどうかを判断する（ステップＳ４４）。この判断は、図１６のステップＳ１５においてスロットル制御部２１によって行われる判断と同様である。停泊操船支援モードまたは係留支援モードによる制御を継続すべきときには、ステップＳ４０からの制御が繰り返される。
図２０は、この発明の第２の実施形態を説明するためのブロック図であり、図１３の目標エンジン回転数算出モジュール７０に代えて用いることができる回転数算出モジュール１３０の構成が示されている。この図２０において、図１３に示された各部と同等の機能部分には、同一の参照符号を付して示す。また、前述の図１〜図１９を併せて参照する。
【０１５０】
この実施形態では、停泊操船支援制御部２７から与えられる目標合成推進力｜ＴＧt｜に応じて、推進力−回転数変換テーブル１３１（第１回転速度設定手段）により、左舷船外機１１の目標エンジン回転数ＮＬtが求められる。この目標エンジン回転数ＮＬtは、エンジン回転数演算部１３２（第２回転速度設定手段）に与えられる。エンジン回転数演算部１３２には、さらに、右舷船外機１２の目標操舵角φＲt（検出した操舵角φＲでもよい。）、目標操舵角補正値ψt、および目標移動角度θtが与えられる。これらに基づいて、エンジン回転数演算部１３２は、目標移動角度θtに向かって船体２を移動させる合成推進力が得られるように、右舷船外機１２のエンジン３９のための目標エンジン回転数ＮＲtを求める。
【０１５１】
目標エンジン回転数ＮＬtは、目標合成推進力｜ＴＧt｜に相当する推進力が船外機１１から発生される値である必要はない。むしろ、目標エンジン回転数ＮＬtは、目標合成推進力｜ＴＧt｜に対応する値よりも小さな値であることが好ましい。これは、停泊時や係留時の横移動操船時には、船外機１１，１２が発生する推進力の方向と、船体２の移動方向とが大きく異なるため、合成推進力｜ＴＧ｜が小さいにも拘わらず、船外機１１，１２のエンジン３９が高回転で運転されることになる。そのため、横移動操船時には、操船者や乗員は、大きなエンジン音により、不快感や違和感を持つおそれがある。
【０１５２】
この実施形態では、停泊操船支援制御部２７が生成する目標合成推進力を左舷船外機１１のエンジン回転数に対応付けることができる。これにより、大きなエンジン音に起因する操船者の違和感や乗船者の不快感を緩和することができる。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、船体２の瞬間中心Ｇが変動することを前提としているが、瞬間中心Ｇが実質的に不変であるとみなすことができる場合には、構成および制御内容をより簡単にすることができる。具体的には、停泊操船支援モードまたは係留支援モード時における目標操舵角基本値φtは、瞬間中心Ｇと船外機１１，１２の推進力発生位置との幾何学的関係によって定まる一定値（作用点Ｆが瞬間中心Ｇに一致する値）とすることができる。この場合には、構成および制御内容がより一層簡単になる。
【０１５３】
また、上記の実施形態では、エンジン３９の出力を制御することによって推進力を制御しているが、たとえば、プロペラの取り付け角度（ピッチ）を制御可能な可変ピッチプロペラを備えた推進機を用いて推進力を制御することもできる。この場合には、目標推進力に応じて、変ピッチプロペラの目標ピッチを算出し、可変ピッチプロペラのピッチを当該目標ピッチに制御すればよい。
【０１５４】
また、前述の実施形態では、一対の船外機１１，１２が設けられた例について説明したが、たとえば、さらに、船体２の中心線５上に第３の船外機を設けてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】この発明の一実施形態に係る船舶の構成を説明するための概念図である。
【図２】停泊操船支援モードにおける船舶の移動方向を示す図解図である。
【図３Ａ】係留支援モードの使用例を示す図解図である。
【図３Ｂ】係留支援モードの他の使用例を示す図解図である。
【図３Ｃ】係留支援モードのさらに他の使用例を示す図解図である。
【図３Ｄ】係留支援モードのさらに他の使用例を示す図解図である。
【図４】船外機の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図５】前記船舶の航走制御に関する構成（操船支援装置）を示すブロック図である。
【図６】船首方向を保持しつつ船舶を航走させる場合の原理について説明するための図である。
【図７】船舶の中心線に対して直交する水平方向に船舶を移動させる場合の原理を説明するための図である。
【図８】操舵制御の具体的な内容を説明するための図解図である。
【図９】中心線外に作用点を定める場合の原理を説明するための図解図である。
【図１０】停泊操船支援制御部の機能的な構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】停泊操船支援モード時における停泊操船支援制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】係留支援モード時における停泊操船支援制御部の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】スロットル制御部およびシフト制御部の機能的な構成を説明するためのブロック図であり、とくに、停泊操船支援モードおよび係留支援モードモードのときの制御に関する構成を示す。
【図１４】左舷シフト制御モジュールおよび右舷シフト制御モジュールによるＰＷＭ動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】操舵制御部の機能的な構成を示すブロック図であり、とくに、停泊操船支援モードおよび係留支援モードのときの制御に関する構成を示す。
【図１６】スロットル制御を説明するためのフローチャートである。
【図１７】左舷船外機のシフト機構に関する制御内容を説明するためのフローチャートである。
【図１８】操舵制御部による停泊操船支援モードおよび係留支援モード時の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図１９】船外機の停止監視処理を説明するためのフローチャートである。
【図２０】この発明の第２の実施形態を説明するためのブロック図であり、図１３の目標エンジン回転数算出モジュールに代えて用いることができる回転数算出モジュールの構成が示されている。
【符号の説明】
【０１５６】
１      船舶
２      船体
３      船尾
４      船首
５      中心線
６      操作卓
７      ステアリング操作部
７ａ    ステアリングホイール
８      スロットル操作部
８ａ    スロットルレバー
８ｂ    スロットルレバー
９      ヨーレートセンサ
１０      ＧＰＳ装置
１１      左舷船外機
１２      右舷船外機
１３      船外機ＥＣＵ
１４      船外機ＥＣＵ
１５      停泊操船支援開始ボタン
１６      十字ボタン
１６Ａ    前方移動ボタン
１６Ｂ    後方移動ボタン
１６Ｃ    左方移動ボタン
１６Ｄ    右方移動ボタン
１７      係留支援開始ボタン
１８      着岸センサ
２０      航走制御装置
２１      スロットル制御部
２２      シフト制御部
２３      操舵制御部
２４      トリム角制御部
２５      インタフェース部
２６      インタフェース部
２７      停泊操船支援制御部
３０      推進ユニット
３１      取り付け機構
３２      クランプブラケット
３３      チルト軸
３４      スイベルブラケット
３５      操舵軸
３６      トップカウリング
３７      アッパケース
３８      ロアケース
３９      エンジン
４０      プロペラ
４１      ドライブシャフト
４２      プロペラシャフト
４３      シフト機構
４３ａ    駆動ギヤ
４３ｂ    前進ギヤ
４３ｃ    後進ギヤ
４３ｄ    ドッグクラッチ
４４      シフトロッド
４５      スタータモータ
４６      スロットルバルブ
４７      操舵ロッド
４８      エンジン回転検出部
４９      操舵角センサ
５０      舵取り機構
５１      スロットルアクチュエータ
５２      シフトアクチュエータ
５３      操舵アクチュエータ
５４      トリムアクチュエータ
６０      直線
６２      直線
７０      目標エンジン回転数算出モジュール
７１      操舵角入力値算出部
７２      目標移動角度入力値算出部
７４      目標推進力算出部
７５      推進力−回転数変換テーブル
７６      下限回転数判定部
８０      スロットル開度算出モジュール
８１      左舷ＰＩ制御モジュール
８２      右舷ＰＩ制御モジュール
８３      偏差演算部
８４      比例ゲイン乗算部
８５      積分部
８６      積分ゲイン乗算部
８７      加算部
９０      エンジン状態判定部
９１      左舷シフト制御モジュール
９２      右舷シフト制御モジュール
９３      シフトルールテーブル
９４      シフトイン時間算出部
９５      シフト位置出力部
１０１    第１目標操舵角演算部
１０２    第２目標操舵角演算部
１０３    セレクタ
１０４    比較部
１０６    偏差演算部
１０７    比例ゲイン乗算部
１０８    積分部
１０９    積分ゲイン乗算部
１１０    加算部
１１１    メモリ
１１２    加算部
１１３    反転部
１１４    書込み処理部
１１６    偏差演算部
１１７    比例ゲイン乗算部
１１８    積分部
１１９    積分ゲイン乗算部
１２０    加算部
１２１    メモリ
１２２    加算部
１２３    反転部
１２４    加算部
１３０    回転数算出モジュール
１３１    推進力−回転数変換テーブル
１３２    エンジン回転数演算部
１５０    桟橋
１６１    停泊操船支援開始検出部
１６２    座標変換部
１６３    操船支援開始位置記憶部
１６４    目標制御値算出部
１６５    着岸状態検出部
１６６    係留支援開始検出部
Ｆ        作用点
Ｇ        瞬間中心
【図１】
2005200004.tif 000006
【図２】
2005200004.tif 000007
【図３Ａ】
2005200004.tif 000008
【図３Ｂ】
2005200004.tif 000009
【図３Ｃ】
2005200004.tif 000010
【図３Ｄ】
2005200004.tif 000011
【図４】
2005200004.tif 000012
【図５】
2005200004.tif 000013
【図６】
2005200004.tif 000014
【図７】
2005200004.tif 000015
【図８】
2005200004.tif 000016
【図９】
2005200004.tif 000017
【図１０】
2005200004.tif 000018
【図１１】
2005200004.tif 000019
【図１２】
2005200004.tif 000020
【図１３】
2005200004.tif 000021
【図１４】
2005200004.tif 000022
【図１５】
2005200004.tif 000023
【図１６】
2005200004.tif 000024
【図１７】
2005200004.tif 000025
【図１８】
2005200004.tif 000026
【図１９】
2005200004.tif 000027
【図２０】
2005200004.tif 000028