(57)【要約】【課題】  通信バスおよび複数のヘルム装置を有する、海上船舶用の操舵装置が提供される。【解決手段】各ヘルム装置は、操舵機器２８．２，３０．２を含んでいる。さらに、各ヘルム装置は通信バス２２に接続されている。各ヘルム装置は、ヘルム装置の操舵機器２８．２，３０．２の増加運動および減少運動を示すヘルム信号を提供する。ヘルム信号は、通信バス２２を介して送信される。操舵装置は、アクチュエータを有する方向舵と、各ヘルム信号を受信し、ヘルム装置の操舵機器２８．２，３０．２の動きに応じて方向舵を操縦するためにアクチュエータに方向舵信号を提供する制御手段３６とをさらに含んでいる。制御手段３６は、通信バス２２に接続されている。各方向舵信号は、複数のヘルム装置が同時に操縦されるときに最も速く操縦される、ヘルム装置の１つからの各ヘルム信号から得られる。【選択図】  図２
2007091213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上船舶用の操舵装置であって、
複数のヘルム装置において、前記各ヘルム装置が操舵機器を含んでおり、前記各ヘルム装置の操舵機器の増分運動および減分運動を示すヘルム信号を提供する、複数のヘルム装置と、
操舵要素と、
操舵要素アクチュエータと、
各ヘルム装置の前記ヘルム信号に反応して、ヘルム装置の操舵機器の動きに応じて操舵要素を操縦するために操舵要素アクチュエータに操舵信号を提供する、操舵要素アクチュエータの制御手段とを備える操舵装置。
【請求項２】
操舵要素が方向舵であり、操舵要素アクチュエータが方向舵アクチュエータであり、操舵信号が方向舵信号である、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記操舵信号が、複数の前記ヘルム装置が同時に操縦されるときに最も速く操縦される前記ヘルム装置の１つからの前記ヘルム信号から得られる、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記方向舵信号が各ヘルム装置の前記ヘルム信号を集約することによって得られる、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項５】
通信バスをさらに含んでおり、制御手段および各ヘルム装置が通信バスに接続されており、各ヘルム装置が各ヘルム信号を通信バスに送信し、制御手段が通信バスからヘルム信号を受信する、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項６】
制御手段が、少なくとも１つのデータ処理手段、データ記憶手段、プログラマブル論理回路、および特定用途向け集積回路を含んでいる、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項７】
制御手段が、複数の前記ヘルム装置が同時に操縦されるときに最も速く操縦される前記ヘルム装置の１つから前記ヘルム信号からの前記操舵信号を得るための手段をさらに含んでいる、請求項６に記載の操舵装置。
【請求項８】
制御手段が、各ヘルム装置の前記ヘルム信号を集約することによって前記操舵信号を得るための手段をさらに含んでいる、請求項６に記載の操舵装置。
【請求項９】
前記各ヘルム装置が、
操舵機器に反応して、ヘルム信号を提供するエンコーダと、
少なくとも１つのデータ処理手段、データ記憶手段、プログラマブル論理回路、および特定用途向け集積回路と、
エンコーダからヘルム信号を受信し、ヘルム信号を通信バスに送信する手段とをさらに含んでいる、請求項５に記載の操舵装置。
【請求項１０】
通信バスが有線バスおよび無線バスの少なくとも１つである、請求項５に記載の操舵装置。
【請求項１１】
前記通信バスがローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）バス、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）バス、およびＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）バスの少なくとも１つである、請求項５に記載の操舵装置。
【請求項１２】
操舵機器が操舵輪である、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項１３】
各ヘルム装置が、操舵機器に反応してヘルム信号を提供するエンコーダをさらに含んでいる、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項１４】
前記各ヘルム装置が、複数のヘルム装置の２台以上が海上船舶の操縦を試みていることを示す衝突確認手段を含んでいる、請求項５に記載の操舵装置。
【請求項１５】
各ヘルム装置が制御手段に接続されている、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項１６】
操舵要素の位置を検出し、操舵要素の位置情報を制御手段に提供するセンサーをさらに含む、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項１７】
制御手段が各操舵機器の回転抵抗を制御する手段を含んでいる、請求項１６に記載の操舵装置。
【請求項１８】
各ヘルム装置が停止機構とセンサーとを有しており、停止機構は操舵要素が行程の限界に達すると作動され、停止機構が操舵機器に係合して、行程の限界に向かう回転運動に応じて、第１回転方向における操舵機器のさらなる回転を停止させ、操舵機器と停止機構の間に回転遊びが設けられており、それによって、センサーによる検出に従って操舵機器を一定限度回転することができ、停止機構が完全に係合しているときは、センサーが操舵機器が回転していることを検出すると、第１回転方向とは逆の第２回転方向において、前記遊びによって許容されるに従い、停止機構が操舵機器との係合から解除される、請求項１に記載の操舵装置。
【請求項１９】
それぞれが操縦装置を有する複数のヘルムと操舵要素とを有する、海上船舶を操縦する方法であって、前記各ヘルムは操舵機器を有しており、
操舵機器の増分運動および減分運動を示すヘルム信号を操舵機器から生成するステップと、
前記ヘルム信号から得られる操舵信号を生成するステップと、
海上船舶の操舵を実現するように操舵信号によって操舵要素を作動させるステップ、とを備える方法。
【請求項２０】
操舵信号が、複数の前記操舵機器が同時に操縦されるときに最も速く操縦される前記操舵機器の１つからの前記ヘルム信号から得られる、請求項１９に記載の操縦する方法。
【請求項２１】
操舵信号が各操舵機器の前記ヘルム信号を集約することによって得られる、請求項１９に記載の操縦する方法。
【請求項２２】
操舵要素の位置を表す位置信号を生成するステップと、
位置信号から操舵抵抗信号を生成するステップと、
操舵抵抗信号に基づいて操舵フィードバック抵抗を操舵機器に提供するステップとをさらに含む、請求項１９に記載の操縦する方法。
【請求項２３】
操舵フィードバック抵抗を提供するステップが、操舵抵抗信号を各ヘルムと同期させるステップを含む、請求項２２に記載の操縦する方法。
【請求項２４】
各操舵機器の操舵フィードバック抵抗を操舵抵抗信号に対して同期させるステップをさらに含む、請求項２２に記載の操縦する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵システム、特に海上船舶用の複数ワイヤ操舵ヘルムの操舵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の船舶操舵システムでは、機械的手段または油圧手段を利用して１つ以上のヘルムが１つ以上の方向舵に接続される。小型海上船舶では、従来からケーブルを用いてヘルムが方向舵に動作自在に接続されている。別法として、操舵輪の回転によって作動する手動油圧ポンプがヘルムに装備されている。ヘルムポンプは、油圧管によって方向舵に接続された油圧アクチュエータに接続されている。一部の船舶操舵システムは、自動車の油圧式パワーステアリングシステムと同様に、エンジン駆動の油圧ポンプを介して動力補助を提供する。これらのシステムでは、ケーブル式ヘルムまたは油圧式ヘルムが油圧補助シリンダーの弁を機械的に制御する。
【０００３】
いわゆるワイヤ操舵の操舵システムが船舶への適用に対して大きな利益をもたらす可能性があることが認められている。当該システムによって、コストの削減、信頼性の高い動作、高い操舵応答性、目的に適合した操舵快適性、および設置の容易さ、が実現される可能性がある。高性能ヘルムを使用すれば、元の相手先商標製品製造会社（ＯＥＭ）が、船の種類および操縦士に合わせて操舵の感覚および応答性を調整することができる。また、ワイヤ操舵の操舵システムは、ＣＡＮバスまたは類似の通信バスを備える最新の海上船舶に適しており、例えば、速度、負荷、および航行装置、自動操縦装置、または盗難防止装置からの電気的情報を利用することができる。
【０００４】
商業的に実現可能な海上船舶用のワイヤ操舵の操舵システムを提供するために、様々な試みがなされてきた。一例として、Ｂｕｃｋｌｅｙらに対して発行された、複数のヘルム用ＣＡＮバスを利用する米国特許第６，２７３，７７１号が挙げられる。また、Ｂｉｒｄらに対して発行された米国特許第５，１０７，４２４号もそうである。さらには、Ｆｏｒｄらに対して発行された米国特許番号第６，３１１，６３４号も挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの従来のシステムは、例えば複数ヘルム海上船舶におけるさらに伝統的な油圧操舵システムに完全に取って代わることはできなかった。このため、複数ヘルム海上船舶に特に適するように改良され、トラクター、フォークリフト、自動車などその他の操舵への適用にも利用可能なワイヤ操舵の操舵システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、海上船舶用の操舵装置が提供される。この操舵装置は、２台以上のヘルム装置を備えている。各ヘルム装置は、操舵機器を有している。ヘルム装置は、各操舵機器の増分運動および減分運動を示すヘルム信号を提供する。ヘルム装置は、操舵要素アクチュエータに接続されている操舵要素を操縦するために使用される。操舵要素アクチュエータは、操舵制御手段の制御の下で操舵要素を動かす。操舵制御手段は各ヘルム装置のヘルム信号に反応して、ヘルム装置の操舵機器の動きに従って操舵要素を操縦するために操舵信号を操舵要素アクチュエータに提供する。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、海上船舶用の操舵装置が提供される。この操舵装置は、２台以上のヘルム装置を備えている。各ヘルム装置は、操舵機器を有している。ヘルム装置は、各操舵機器の増分運動および減分運動を示すヘルム信号を提供する。ヘルム装置は、操舵要素アクチュエータに接続されている操舵要素を操縦するために使用される。操舵要素アクチュエータは、操舵制御手段の制御の下で操舵要素を動かす。操舵制御手段は各ヘルム装置のヘルム信号に反応して、ヘルム装置の操舵機器の動きに従って操舵要素を操縦するために操舵信号を操舵要素アクチュエータに提供する。操舵信号は、各ヘルム装置のヘルム信号を集約することによって得られる。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、海上船舶用の操舵装置が提供される。この操舵装置は、２台以上のヘルム装置を備えている。各ヘルム装置は、操舵機器を有している。ヘルム装置は、各操舵機器の増分運動および減分運動を示すヘルム信号を提供する。ヘルム装置は、操舵要素アクチュエータに接続されている操舵要素を操縦するために用いられる。操舵要素アクチュエータは、操舵制御手段の制御の下で操舵要素を動かす。操舵制御手段は各ヘルム装置のヘルム信号に反応して、ヘルム装置の操舵機器の動きに従って操舵要素を操縦するために操舵信号を操舵要素アクチュエータに提供する。操舵信号は、複数のヘルム装置が同時に操縦されるときに最も速く操縦される、ヘルム装置の１つからのヘルム信号から得られる。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、それぞれが１つの操舵機器を有する複数のヘルムと１つの操舵要素とを有する海上船舶を操縦する方法が提供される。この方法は、操舵機器からヘルム信号を生成するステップを有している。ヘルム信号は、操舵機器の増分運動および減分運動を示す。ヘルム信号から得られる操舵信号が生成される。操舵要素は、海上船舶の操舵を実現するように操舵信号によって作動される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明には、ヘルム設計を簡素化できるという利点がある。船舶内のすべてのヘルムを物理的に同じにすることができる。すなわち、マスターヘルムが不要であり、したがってマスターヘルムを構成するための特別なマスター設定ルーチンも不要である。これにより、ヘルム製造業者および造船業者の製造工程および発注工程が簡素化される。
【００１１】
有利なことに、本発明によれば海上船舶の制御を直観的且つ迅速に行うことができる。使用者は任意のヘルムの操舵輪を握って操縦を開始することができ、従来技術の複数ヘルムシステムのように転送制御ルーチンにログインしたり転送制御ルーチンを経由したりする必要はない。これにより、海上船舶の運転の安全性および利便性が向上する。
【００１２】
最も速く操縦されるヘルムが他のヘルムに優先して海上船舶の操縦を制御する、本発明の態様は、多くの利点を有している。速く操縦される方が優先されるという方式は、緊急の動きではほとんどの場合、操舵輪の回転速度が速くなる、ということを意味している。また、大人は子供よりも速くボートを回転させる傾向がある。さらに、有利なことに、速く操縦される方が優先されるという方式では、通常は振動または風が原因で生じる、作動していないヘルムのわずかな意図しない動きが無視される。
【００１３】
本発明は、添付図面を参照して例を用いて供された、本発明の好ましい実施形態からさらに容易に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照すると、複数のヘルムを有する従来の船舶操舵システムは油圧シリンダー１０と、参照文字１２および１４でそれぞれ一般的に示される第１油圧式ヘルムおよび第２油圧式ヘルムとを含んでいる。油圧シリンダー１０は、海上船舶を操縦するために方向舵を作動させる働きをする。第１油圧式ヘルム１２は、第２油圧式ヘルム１４に並列接続されている。
【００１５】
第１船舶操縦士が第１油圧式ヘルム１２を操縦すると、作動油のフロー１６が生成される。第２操縦士が同時に第２油圧式ヘルム１４を操縦すると、のフロー１８が生成される。油圧シリンダーのフロー２０は、フロー１６とフロー１８の合計に等しい。
【００１６】
第１操縦士が第２操縦士よりも速くヘルムを回転させると、フロー１６がフロー１８よりも多くなり、油圧シリンダー１０のフロー２０を支配する。
【００１７】
これが、従来の複数ヘルム油圧式船舶操舵システムの基本的な動作である。以下で説明するように、本発明の一実施形態は、ワイヤ操舵の船舶操舵システムにおいて斬新な方法で同等の複数ヘルム機能を提供する。
【００１８】
図２を参照すると、本発明の第１実施形態には、この例ではローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）である通信バス２２が存在する。他の実施形態においては、通信バス２２は、ＣＡＮ、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＵＳＢ、ＲＳ２３２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、無線Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇａｂｅｅなど、有線または無線の他の種類の通信バスであり得る。通信バス２２は、以下で示すように、複数ヘルムのワイヤ操舵の操舵システムにおける他の要素に対する通信バックボーン回線として使用される。
【００１９】
この実施形態においては、符号数字２４および２６で一般的に示されたワイヤ操舵ヘルムが通信バス２２に接続されている。他の実施形態においては、任意の数のワイヤ操舵ヘルムを通信バスに接続することができる。この例では、ワイヤ操舵ヘルム２４および２６はそれぞれ、操舵輪２８および３０と、ヘルム制御装置２９および３１を含んでいる。当業者にとって了解されるように、他の例において他の種類の操舵機器を使用することができる。
【００２０】
この例では方向舵３２である操舵要素が、方向舵アクチュエータ３４に接続されている。別の実施形態においては、船内／船外駆動装置または船外モーターなど他の操舵手段を方向舵に代わって使用することができる。方向舵３２は海上船舶の方向を変える働きをし、方向舵アクチュエータ３４は海上船舶に対する方向舵の向きを変える。方向舵アクチュエータ３４は、方向舵アクチュエータを制御するための方向舵アクチュエータ制御装置３６に接続されている。方向舵アクチュエータ３４は、方向舵アクチュエータに関する位置情報を提供するセンサー３３を備えている。方向舵アクチュエータ制御装置３６は、通信バス２２に接続されている。
【００２１】
図３を参照すると、ヘルム制御装置２９および３１はそれぞれ、エンコーダ５０、ヘルムプロセッサ５２、およびバストランシーバ５４を含んでいる。エンコーダは、接続５６によってヘルムプロセッサ５２に接続されている。ヘルムプロセッサ５２は、接続５８によってバストランシーバに接続されている。この例では接続５６および５８は電気接続であるが、無線接続など他の種類の接続も可能であり、これらの接続は本発明の範囲に収まるものとみなされる。
【００２２】
各エンコーダ５０は、その各操舵輪２８および３０に反応して、この例では、直交信号の形態のヘルム信号を、接続５６を介してヘルムプロセッサに提供する。ヘルム信号は、操舵輪２８および３０の動きの増分または減分を表す。当然のことながら、本明細書においてヘルム信号は論理信号であり、例えばデジタル電気信号またはデジタル無線信号など、複数ワイヤ操舵ヘルムシステムの様々な部品において異なる形態をとり得る。
【００２３】
ヘルムプロセッサ５２はこの例ではマイクロコントローラであり、データ処理手段およびデータ記憶手段を備えている。ヘルムプロセッサ５２は、制御プログラムのソフトウェア命令を記憶し実行する。他の実施形態においては、ヘルムプロセッサはマイクロプロセッサおよびメモリーを備えることができる。メモリーは、読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）や電気的消去書き込み可能ＲＯＭ（Ｅ２ＰＲＯＭ）などの不揮発性メモリーと、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）などの揮発性メモリーを備えることができる。
【００２４】
当業者にとって了解されるように、他の例においては、ヘルム制御装置２９および３１は、ヘルムプロセッサ５２の代わりにプログラム可能論理回路またはＡＳＩＣを含むことができる。
【００２５】
ヘルムプロセッサ５２の制御プログラムは、この例では直交信号の形態のヘルム信号をエンコーダから受信するための命令と、ヘルム信号を通信バス２２に送信するための命令とを含んでいる。
【００２６】
当業者によって了解されるように、バストランシーバ５４は、通信バス２２に送信するために、ヘルムプロセッサ５２からの信号を電気的に調整する。またバストランシーバは、ヘルムプロセッサ５２で受信するために、通信バスからの信号の状態も調整する。
【００２７】
図４を参照すると、方向舵アクチュエータ制御装置３６は、バストランシーバ７０、方向舵プロセッサ７２、および方向舵アクチュエータ３４用のモータードライバ７４を含んでいる。バストランシーバは、接続７６によって方向舵プロセッサに接続されている。方向舵プロセッサは、接続７８によってモータードライバ７４に接続され、接続８０によって方向舵アクチュエータ３４に接続されている。モータードライバは、接続８２によって方向舵アクチュエータ３４に接続されている。この例では接続７６、７８、８０、および８２は電気的接続であるが、他の種類の接続も可能である。モータードライバ７４は方向舵３２を駆動し、センサー３３は方向舵３２の位置フィードバック情報を、接続８０を介して提供する。
【００２８】
バストランシーバ７０の動作は、上記のバストランシーバ５４の動作と基本的に同様である。すなわち、このバストランシーバは、通信バス２２からの信号および方向舵プロセッサ７２からの信号の電気的状態を調整する。
【００２９】
方向舵プロセッサ７２はこの例ではマイクロコントローラであり、データ処理手段およびデータ記憶手段を備えている。方向舵プロセッサ７２は、制御プログラムのソフトウェア命令を記憶し実行する。他の実施形態においては、ヘルムプロセッサはマイクロプロセッサおよびメモリーを備えることができる。メモリーは、読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）や電気的消去書き込み可能ＲＯＭ（Ｅ２ＰＲＯＭ）などの不揮発性メモリーと、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）などの揮発性メモリーを備えることができる。
【００３０】
当業者にとって了解されるように、他の例においては、方向舵アクチュエータ制御装置３６は、方向舵プロセッサ７２の代わりにプログラム可能論理回路またはＡＳＩＣを含むことができる。
【００３１】
方向舵プロセッサ７２の制御プログラムは、バストランシーバ７０を介して通信バス２２から信号を受信するための命令と、符号数字８４で一般的に示されたモータードライバ信号の形態の方向舵信号を生成するための命令とを含んでいる。方向舵信号は論理信号であり、方向舵アクチュエータ３４を作動させるために使用される。
【００３２】
モータードライバ７４は、方向舵プロセッサ７２からの、モータードライバ信号８４の形態の方向舵信号を電気的に調整して、図２および図４で符号数字４２で示した、方向舵アクチュエータ３４用の方向舵信号に変換する。当然のことながら、本明細書において方向舵信号は論理信号であり、複数ワイヤ操舵ヘルムシステムの別の部分において異なる形態をとり得る。
【００３３】
再び図２を参照すると、方向舵３２は作動中、海上船舶が現在の方向を維持できるような既定の位置を有する。操舵輪２８および３０は、方向舵３２の既定の位置に対応する既定の位置を有している。操舵輪２８および３０のいずれかの、既定の位置から離れる、時計回りの動きまたは反時計回りの動きは、操舵増分とみなされ、既定の位置に向かう動きは操舵減分とみなされる。
【００３４】
ワイヤ操舵ヘルム２４および２６には、方向舵３２の絶対位置に関する情報は不要である。ヘルム２４よび２６は、操舵輪２８および３０の動きの増分の徴候を示し、回転抵抗を操舵輪に提供して操舵フィードバック抵抗をもたらすために制御装置３６からの操舵抵抗信号に応答するだけである。制御装置３６からの操舵抵抗信号は、方向舵３２の位置に関連している。
【００３５】
センサー３３は、方向舵３２の位置情報を方向舵アクチュエータ制御装置３６に提供する。方向舵アクチュエータ制御装置３６は、操舵輪２８および３０にそれぞれかかる操舵フィードバック抵抗を制御するために、通信バス２２を介して操舵抵抗信号をヘルム２４および２６に送信する。操舵フィードバック抵抗は、操舵輪を操縦する者が、特定の方向に操舵輪を回転させる際に感じる抵抗である。方向舵３２が最大操舵位置に近づくにつれて、操舵輪にかかる操舵フィードバック抵抗が、操舵方向において操縦者にとって増加すると感じられる。方向舵３２が最大操舵位置に達すると、操舵輪にかかる操舵フィードバック抵抗によって、操縦者は操舵輪を操舵方向にそれ以上操縦することができなくなる。
【００３６】
図８を参照すると、ヘルム制御装置２９は、停止機構９４の形態のブレーキ、駆動軸９６、および停止電子装置９８も有しており、ヘルム制御装置３１は、対応する要素を有している。停止機構９４は、参照により本明細書に援用した米国特許出願第１０／９２６，３２７号に記述されている停止機構に類似しており、この例では、複数のクラッチ板を有する多板クラッチと、電機子を備えるソレノイドの形態のアクチュエータとを含んでいる。電機子は、駆動軸９４のドラムの内部に電機子を接続するように圧入された軸を備えている。このため、電機子は駆動軸９６に固定して接続される。
【００３７】
方向舵３２が最大操舵位置、すなわち右舷または左舷一杯の位置に達すると、ヘルムプロセッサ５２が通信バス２２から操舵抵抗信号を受信し、それに応じて停止電子装置９８を介して停止信号を停止機構９４に加える。停止信号が、クラッチ板に力を加えるべくソレノイドを作動させ、クラッチ板間に摩擦が生じることによって駆動軸９６の回転が停止する。操舵機器２８と駆動軸９６の間には多少の遊びがあり、エンコーダ５０が操舵機器２８の動きを検出するため、ヘルムプロセッサ５２は最大操舵位置から離れる方向の操舵機器の動きを検出できる。その結果、ヘルムプロセッサが停止機構を解除でき、最大操舵位置から離れる方向への駆動軸の回転が可能になり、またそれによって操舵減分信号も提供される。
【００３８】
本発明の別の態様は、操舵輪２８および３０の即時同期である。例えば、操舵輪２８がエンドストップから４分の１、すなわち９０度回転していて、操縦者がエンドストップに向かって全回転の８分の１、操舵輪を回転させた場合、操舵輪は、エンドストップに達する前に８分の１回転が残っている。エンドストップは、操舵輪にかかる操舵フィードバック抵抗によって特定方向における操舵輪の回転が妨げられるときに生じ、方向舵３２の最大操舵位置に対応する。その操縦者が次に操舵輪３０に赴いて、操舵輪２８が回転されたのと同じ方向に操舵輪を回転させ始めると、操舵輪３０は、エンドストップに達する前に回転の８分の１まで回転することができる。これが可能である理由は、方向舵アクチュエータ制御装置３６がセンサー３３により方向舵の絶対位置を認識しており、そのため、制御装置３６がヘルム２４および２６に通知できるからである。
【００３９】
ワイヤ操舵ヘルム２４および２６と方向舵アクチュエータ制御装置３６は、累積操舵方式で動作することができる。再び図２を参照すると、第１操縦者が操舵輪２８を操縦することによって、操舵輪の増分または減分を表すヘルム信号３８をワイヤ操舵ヘルム２４が生成することになる。ヘルム信号３８は、通信バス２２に送られる。第１操縦者が操舵輪２８の位置を変更するたびに、ヘルム信号３８が生成され、通信バス２２に送られる。
【００４０】
同様に、第２操縦者が操舵輪３０を操縦することによって、ワイヤ操舵ヘルム２６がヘルム信号４０を生成することになり、この信号が通信バス２２に相応じて送られる。
【００４１】
ヘルム信号３８および４０は、操舵の増分または減分を表す符号付きの信号であり、この例では増分の場合に正であり、この例では減分の場合に負である。
【００４２】
ヘルム信号３８および４０は、通信バス２２に送られるたびに、方向舵アクチュエータ制御装置３６によって受信される。方向舵プロセッサ７２の制御プログラムは、ヘルム信号３８および４０の累積に等しい集約信号を提供するための命令を含んでいる。方向舵アクチュエータ制御装置３６はヘルム信号３８および４０を連続的に受信し、集約信号をヘルム信号値で連続的に更新する。
【００４３】
方向舵プロセッサ７２の制御プログラムは、集約ヘルム信号と前の方向舵信号との合計に等しい方向舵信号４２を定期的に生成する。方向舵信号４２が方向舵アクチュエータ３４に加えられることによって、方向舵３２が作動される。方向舵信号４２が生成された後、集約信号の値がゼロにリセットされ、前の方向舵信号がこの方向舵信号と同等とされる。方向舵信号４２の数式は、記号により次のように表される。
2007091213.tif 000003
ここで、θｎｅｗは方向舵信号、θｐｒｅｖｉｏｕｓは前の方向舵信号、Δθ３８はヘルム信号３８、Δθ４０はヘルム信号４０、
2007091213.tif 000004
は集約信号である。
【００４４】
この実施形態は、ワイヤ操舵ヘルム２４および２６を用いて、従来の複数ヘルム油圧式船舶操舵システムの動作をシミュレートしたものである。第１操縦者が第２操縦者よりも頻繁に操縦する場合、ワイヤ操舵ヘルム２６からのヘルム信号４０よりも、ワイヤ操舵ヘルム２４からのヘルム信号３８の方が多くなる。このため、集約信号においてヘルム信号３８が優勢となり、その結果、方向舵信号４２においても同様となる。第１操縦者が第２操縦者よりも速く操縦する場合、ワイヤ操舵ヘルム２６からのヘルム信号４０の絶対値よりも、ワイヤ操舵ヘルム２４からのヘルム信号３８の絶対値の方が大きくなる。このため、再び集約信号においてヘルム信号３８が優勢となり、その結果、方向舵信号４２においても同様となる。
【００４５】
通信バス２２があるため、さらにヘルムを船舶操舵システムに容易に追加できる。一般に、方向舵信号４２は、次のように定義される。
2007091213.tif 000005
ここで、Δθｉはヘルム信号であり、“ｉ”はヘルムに対する添え字である。
【００４６】
ヘルム信号３８および４０の累積に関する１つの問題は、方向舵信号４２が方向舵アクチュエータ３４に操縦を命じるのが速すぎることがあるということである。この問題は、方向舵アクチュエータ制御装置３６の制御プログラムによって、または方向舵アクチュエータ３４のサイズによって、操縦の最大速度を制限することで解決することができる。
【００４７】
この累積操舵方式には、ヘルム設計を簡素化できるという利点がある。すべてのヘルムを物理的に同じにすることができる。すなわち、マスターヘルムが不要であり、したがってマスターヘルムを構成するための特別なマスター設定ルーチンも不要である。これにより、ヘルム製造業者および造船業者の製造工程および発注工程が簡素化される。
【００４８】
有利なことに、この実施形態においては、海上船舶の制御を直観的且つ迅速に行うことができる。使用者は任意のヘルムの操舵輪を握って操縦を開始することができ、従来技術の複数ヘルムシステムのように転送制御ルーチンにログインしたり転送制御ルーチンを経由したりする必要はない。これにより、海上船舶の運転の安全性が向上する。
【００４９】
もうひとつの方法として、累積操舵の変形は「速く操縦される方が優先される」という方式がある。方向舵プロセッサ７２の制御プログラムが複数のヘルムからすべてのヘルム信号を集約するのではなく、方向舵プロセッサ７２の制御プログラムが、最も振幅が大きいヘルム信号を使用し、その他のヘルム信号は破棄される。この状況では、最も速く操舵輪を操縦する使用者がボートを制御することになる。
【００５０】
速く操縦される方が優先されるという方式における方向舵信号４２を表す数式は、次のようになる。
θｎｅｗ  ＝  θｐｒｅｖｉｏｕｓ  ＋  ｍａｘ（Δθ３８  ＋  Δθ４０）
ここで、θｎｅｗは方向舵信号、θｐｒｅｖｉｏｕｓは前の方向舵信号、Δθ３８はヘルム信号３８、Δθ４０はヘルム信号４０、ｍａｘ（Δθ３８  ＋  Δθ４０）は速い方のヘルム信号である。
【００５１】
速く操縦される方が優先されるという方式は、緊急の動きではほとんどの場合、操舵輪の回転速度が速くなる、ということを意味している。また、大人は子供よりも速くボートを回転させる傾向がある。さらに、有利なことに、速く操縦される方が優先されるという方式では、通常は振動または風が原因で生じる、作動していないヘルムのわずかな意図しない動きが無視される。
【００５２】
累積操舵方式、または速く操縦される方が優先されるという方式のいずれの場合でも、オプションの衝突確認表示が使用でき、複数のヘルムがボートの操舵を試みていることを使用者に警告する。これにより、操舵手の間の対話が促進され、ボートの操舵制御が調整される。
【００５３】
図５を参照すると、前述の実施形態と同様の部品を、末尾に「２」を付けた符号数字で示している、本発明の別の実施形態は、符号数字２４．２および２６．２で一般的に示されるヘルム装置を含んでいる。他の例では、任意の数のヘルム装置があり得る。また、方向舵３２．２、方向舵アクチュエータ３４．２、および方向舵アクチュエータを制御するための方向舵アクチュエータ制御装置３６．２も存在する。前述の実施形態と同様に、このヘルム装置を方向舵だけでなく他の種類の操舵要素とともに使用してもよい。
【００５４】
ヘルム装置２４．２は、電気的接続９０によって方向舵アクチュエータ制御装置３６．２に直接接続されている。ヘルム装置２４．２は、操舵機器２８．２およびヘルム制御装置２９．２を含んでいる。
【００５５】
ヘルム装置２６．２は、電気的接続９２によって方向舵アクチュエータ制御装置３６．２に直接接続されている。ヘルム装置２６．２は、操舵機器３０．２およびヘルム制御装置３１．２を含んでいる。
【００５６】
図６を参照すると、各ヘルム制御装置２９．２および３１．２はエンコーダ５０．２を含んでいる。各エンコーダ５０．２は、方向舵アクチュエータ制御装置３６．２に直接接続されている。各エンコーダ５０．２は操舵機器２８．２および３０．２の一つにに反応して、直交信号の形態のヘルム信号を提供する。
【００５７】
図７を参照すると、方向舵アクチュエータ制御装置３６．２は、方向舵プロセッサ７２．２、および方向舵アクチュエータ３４．２用のモータードライバ７４．２を含んでいる。方向舵プロセッサ７２．２はこの例においてマイクロコントローラであり、データ処理手段およびデータ記憶手段を備えている。方向舵プロセッサ７２．２は、電気的接続９０および９２に接続されている。
【００５８】
方向舵プロセッサ７２．２は、制御プログラムのソフトウェア命令を記憶し実行する。他の実施形態においては、方向舵プロセッサ７２．２はマイクロプロセッサおよびメモリーを備えることができる。メモリーは、読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）や電気的消去書き込み可能ＲＯＭ（Ｅ２ＰＲＯＭ）などの不揮発性メモリーと、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）などの揮発性メモリーを備えることができる。
【００５９】
当業者にとって了解されるように、他の例においては、方向舵アクチュエータ制御装置３６．２は、方向舵プロセッサ７２．２の代わりにプログラム可能論理回路またはＡＳＩＣを含むことができる。
【００６０】
方向舵プロセッサ７２．２の制御プログラムは、接続９０および９２から、この例では直交信号の形態のヘルム信号を受信するための命令と、一般に符号数字８４．２で示されるモータードライバ信号の形態の方向舵信号を生成するための命令とを含んでいる。モータードライバ７４．２は、方向舵プロセッサ７２．２からのモータードライバ信号８４．２の電気的状態を調整して、方向舵アクチュエータ３４．２用の方向舵信号４２．２に変換する。
【００６１】
この実施形態は、前述の実施形態と似た仕方で動作する、すなわち集約操舵方式、または速く操縦される方が優先されるという方式で動作するため、その動作を再び説明することはしない。
【００６２】
接続９０および９２が前述の実施形態の通信バス２２よりも単純であるため、この実施形態は前述の実施形態よりも費用効率が高いという利点がある。ただし、前述の実施形態には、堅牢性がより優れ、接続がより少なく、且つ機能がより高い、すなわち制御信号がヘルムと方向舵アクチュエータ制御装置３６の間および方向舵アクチュエータ制御装置と各ヘルム間を進める、という利点がある。
【００６３】
前述した詳細の多くは一例にすぎず、以下の請求項を参照して解釈されるべき本発明の範囲を制限するものではないことは、当業者にとって了解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】複数のヘルムを有する従来の油圧式船舶操舵装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による油圧式船舶操舵装置を示す簡略化したブロック図である。
【図３】図２の実施形態のヘルム装置を示す簡略化したブロック図である。
【図４】図２の実施形態の方向舵アクチュエータ制御装置を示す簡略化したブロック図である。
【図５】本発明の別の実施形態による別の油圧式船舶操舵装置を示す簡略化したブロック図である。
【図６】図５の実施形態のヘルム装置を示す簡略化したブロック図である。
【図７】図５の実施形態の方向舵アクチュエータ制御装置を示す簡略化したブロック図である。
【図８】１つのヘルムのみの停止機構およびエンコーダ機構と方向舵構成要素の詳細を示す、図２の実施形態の簡略化した部分ブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    油圧シリンダー
１２    第１油圧式ヘルム
１４    第２油圧式ヘルム
１６、１８、２０    フロー
２２    通信バス
２４    ワイヤ操舵ヘルム、ヘルム
２４．２    ヘルム装置
２６    ワイヤ操舵ヘルム、ヘルム
２６．２    ヘルム装置
２８    操舵輪、操舵機器
２８．２    操舵機器
２９、２９．２    ヘルム制御装置
３０    操舵輪
３０．２    操舵機器
３１、３１．２    ヘルム制御装置
３２、３２．２    方向舵
３３    センサー
３４、３４．２    方向舵アクチュエータ
３６    方向舵アクチュエータ制御装置、制御装置
３６．２    方向舵アクチュエータ制御装置
３８、４０    ヘルム信号
４２、４２．２    方向舵信号
５０、５０．２    エンコーダ
５２    ヘルムプロセッサ
５４    バストランシーバ
５６、５８    接続
７０    バストランシーバ
７２、７２．２    方向舵プロセッサ
７４、７４．２    モータードライバ
７６、７８、８０、８２    接続
８４、８４．２    モータードライバ信号
９０、９２    電気的接続、接続
９４    停止機構
９６    駆動軸
９８    停止電子装置
【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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【図８】
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