(57)【要約】      （修正有）【課題】衝突物の多い海域で安全な航行を支援できる操船システム及び船舶を提供する。【解決手段】主機関の動力を減速逆転機により前進、中立又は後進の出力に切り換える船舶の航行を制御する。船舶の船体に障害物を検知する障害物検知装置が複数設けられており、船舶の航行方向側に障害物の存在を認識すると、減速逆転機の回転出力を反転させるとともに、障害物と船体との距離及び船舶の航行速度に応じた航行速度に切り換えて、船体を停止させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主機関の動力を減速逆転機により前進、中立又は後進の出力に切り換える船舶の航行を制御する操船システムにおいて、
前記船舶の船体に障害物を検知する障害物検知装置が設けられており、
前記船体に対する前記障害物の位置、前記船舶の航行方向、前記船舶の航行速度、及び前記障害物と前記船体との距離に基づき、前進、中立又は後進のいずれかに設定するとともに航行速度の維持又は切換を実行することを特徴とする操船システム。
【請求項２】
前記船舶の航行方向側に障害物の存在を認識すると、前記減速逆転機の回転出力を反転させるとともに、前記障害物と前記船体との距離及び前記船舶の航行速度に応じた航行速度に切り換えて、前記船体を停止させることを特徴とする請求項１に記載の操船システム。
【請求項３】
前記船舶の航行方向側の障害物と前記船体との距離が所定距離よりも遠い場合は、航行速度の遅い微速航行により前記減速逆転機の出力を反転させ、前記船体を停止させることを特徴とする請求項２に記載の操船システム。
【請求項４】
前記船舶の航行方向側の障害物と前記船体との距離が所定距離よりも近く、且つ、前記船舶の航行速度が所定速度よりも速い場合は、航行速度の速い通常航行により前記減速逆転機の出力を反転させ、前記船体を停止させることを特徴とする請求項２又は３に記載の操船システム。
【請求項５】
前記減速逆転機は、前記主機関の動力を通常航行における前進、中立又は後進の出力に切り換える前後進切換機構と、微速航行における前進、中立又は後進の出力を設定する微速航行機構とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の操船システム。
【請求項６】
衛星通信により前記船舶の船体位置を認識するＧＰＳユニットが更に設けられるとともに、予め設定された航路を参照して、前記ＧＰＳユニットで検知された船体位置における航行速度で前記船舶を航行させるよう、前記主機関及び前記減速逆転機を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の操船システム。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれかに記載の操船システムを備えたコントローラを前記船体に搭載していることを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、船舶の航行を支援する操船システム及び当該操船システムを備えた船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プレジャーボートといった船舶ではエンジンが高回転化している。この種の船舶でトローリング等の微速航行をする際は低回転を必要とするが、高回転型エンジンを低回転で駆動させると、ハンチングやエンジンストールを引き起こすおそれがある。このため、エンジンとプロペラ軸との間に設けた油圧クラッチをスリップ係合（半クラッチ係合）させることによって、エンジンを定回転に保持しながらプロペラを低回転させて微速航行を可能にしている（例えば特許文献１等参照）。
【０００３】
また、従来より、予め計画した航路に沿って船舶が自動で航行できるよう、ＧＰＳ（全地球測位システム）衛星からの電波を受信して自船位置を確認し、電子海図を参照して予定航路に応じて操船するオートパイロット技術が提供されている（例えば特許文献２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−０７８６３７号公報
【特許文献２】実開２００２−０９０１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２などによるオートパイロット技術により船舶を自動航行させる場合、岩礁の多い海峡や多くの船舶が行き交う港湾などにおいては、衝突物を回避して自動航行させるのは困難であり、操船者による手動航行が実行される。また、操船者による手動航行であっても、衝突物の多い海域において衝突物を回避して航行するには、操船者に熟練度が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明は、上記のような現状を検討して改善を施した操船システム及びこれを備えた船舶を提供することを技術的課題としている。
【０００７】
本願発明の操船システムは、主機関の動力を減速逆転機により前進、中立又は後進の出力に切り換える船舶の航行を制御する操船システムにおいて、前記船舶の船体に障害物を検知する障害物検知装置が複数設けられており、前記船体に対する前記障害物の位置、前記船舶の航行方向、前記船舶の航行速度、及び前記障害物と前記船体との距離に基づき、前進、中立又は後進のいずれかに設定するとともに航行速度の維持又は切換を実行するというものである。
【０００８】
上記操船システムにおいて、前記船舶の航行方向側に障害物の存在を認識すると、前記減速逆転機の回転出力を反転させるとともに、前記障害物と前記船体との距離及び前記船舶の航行速度に応じた航行速度に切り換えて、前記船体を停止させるものとしてもよい。
【０００９】
上記操船システムにおいて、前記船舶の航行方向側の障害物と前記船体との距離が所定距離よりも遠い場合は、航行速度の遅い微速航行により前記減速逆転機の出力を反転させ、前記船体を停止させるというものとしてもよい。
【００１０】
上記操船システムにおいて、前記船舶の航行方向側の障害物と前記船体との距離が所定距離よりも近く、且つ、前記船舶の航行速度が所定速度よりも速い場合は、航行速度の速い通常航行により前記減速逆転機の出力を反転させ、前記船体を停止させるものとしてもよい。
【００１１】
上記操船システムにおいて、前記減速逆転機は、前記主機関の動力を通常航行における前進、中立又は後進の出力に切り換える前後進切換機構と、微速航行における前進、中立又は後進の出力を設定する微速航行機構とを備えているものとしてもよい。
【００１２】
上記操船システムにおいて、衛星通信により前記船舶の船体位置を認識するＧＰＳユニットが更に設けられるとともに、予め設定された航路を参照して、前記ＧＰＳユニットで検知された船体位置における航行速度で前記船舶を航行させるよう、前記主機関及び前記減速逆転機を制御するものとしてもよい。
【００１３】
本願発明の船舶は、上記いずれかの操船システムを備えたコントローラを前記船体に搭載しているというものである。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明によると、手動航行又は自動航行を実行している際に、障害物を確認して船体の速度を停止させる衝突回避制御を実行することで、操船操作を支援できるため、障害物の多い海域や離発着の多い港湾であっても、障害物との衝突を確実に回避でき、操船者の操作容易性を向上できるだけでなく、事故のない自動航行が可能となる。
【００１５】
本願発明によると、障害物との距離に基づいて、停止させる航行速度を切り換えるように構成しているため、障害物との距離が遠い場合においては、船舶の航行状態と障害物との位置関係により最適な操船操作を実行できる。一方、障害物との距離が近い場合においては、急速に船体を停止させることで、障害物との衝突を緊急避難的に回避できるために、安全に航行できる。
【００１６】
本願発明によると、船舶の航行速度に基づいて、停止させる航行速度を切り換えるように構成しているため、航行速度が遅く、障害物にゆっくりと近づいている場合においては、船舶の航行状態と障害物との位置関係により最適な操船操作を実行できる。一方、航行速度が速く、障害物に急速に近づいている場合においては、急速に船体を停止させることで、障害物との衝突を緊急避難的に回避できるために、安全に航行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の操船システムを備えたプレジャーポートの概略側面図である。
【図２】減速逆転機の外観斜視図である。
【図３】減速逆転機の動力伝達系統を示すスケルトン図である。
【図４】プレジャーボートの機能ブロック図である。
【図５】船体におけるレーダユニットの設置位置を示す説明図である。
【図６】自動航行における航路の一例を示す説明図である。
【図７】第１実施形態の操船システムにおける衝突回避制御の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態の操船システムにおける衝突回避制御の動作を示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態の操船システムにおける衝突回避制御の動作を示すフローチャートである。
【図１０】別構成となる減速逆転機の動力伝達系統を示すスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本願発明を具体化した第１実施形態を図面（図１〜図７）に基づいて説明する。図１に示すように、船舶であるプレジャーボート１は、船体２と、船体２の上面中央側に配置したキャビン３と、船体２の船底後尾側に設けた舵４と、船体２の船底後尾側のうち舵４の前方に配置したプロペラ５とを備えている。キャビン３内は操縦部になっている。船体２の船底後尾側に、プロペラ５を回転させる推進軸６（プロペラ軸）を軸支している。推進軸６の突出端側にプロペラ５を取り付けている。
【００１９】
詳細な図示は省略するが、キャビン３内には、操舵によって船体２の進行方向を左右に変更させる操舵ハンドルと、船体２の進行方向を前進と後進とに切換操作する前後進操作具としての前後進レバー７（図４参照）と、船体２を微速航行させる微速航行操作具としてのトローリングレバー８（図４参照）と、後述するエンジン１０の出力回転数を設定保持する速度操作具としてのスロットルレバー９（図４参照）とを設けている。なお、各操作具としてはレバー式のものに限らず、ダイヤル式といった他の形態のものでもよい。
【００２０】
船体２内には、プロペラ５の駆動源である主機関としてのエンジン１０と、エンジン１０の回転動力を推進軸６経由でプロペラ５に伝達する減速逆転機１１とを設けている。エンジン１０から減速逆転機１１を経由して推進軸６に伝わった回転動力によって、プロペラ５が回転駆動する。
【００２１】
図２及び図３に示す如く、減速逆転機１１は、エンジン１０のフライホイル１２に連結される入力軸１３と、カップリング１４を介して推進軸６に連結される出力軸１５と、入力軸１３から出力軸１５に向けての前進方向の駆動力を継断する前進クラッチ１６と、入力軸１３から出力軸１５に向けての後進方向の駆動力を継断する後進クラッチ１７と、油圧ポンプ６１及び油圧モータ６２を有する油圧無段変速機（Hydro static transmission；「ＨＳＴ」）６０とを備えている。
【００２２】
入力軸１３と出力軸１５とは、減速逆転機１１のハウジング１９から突き出すように設けている。入力軸１３はハウジング１９の正面上部に回転可能に軸支している。出力軸１５はハウジング１９の背面下部に回転可能に軸支している（図２に出力軸１５側のみ示す）。前進クラッチ１６及び後進クラッチ１７を構成する前後進切換機構１８は、減速逆転機１１のハウジング１９内に収容している。ハウジング１９のうち出力軸１５の上方には、後述する油圧無段変速機６０を構成する油圧ポンプ６１及び油圧モータ６２を装着している。
【００２３】
前進クラッチ１６及び後進クラッチ１７は湿式多板形の油圧式摩擦クラッチである。前進クラッチ１６は、入力軸１３と平行状に延びる前進クラッチ軸２１上にあり、且つ、スチールプレートと摩擦板とを交互に配置した構造になっている。前進クラッチ１６は、スチールプレート付きの前進外ケース１６ａと、スチールプレートに圧接可能な摩擦板付きの前進内ハブ１６ｂと、作動油圧で圧接力を発生させる前進クラッチシリンダ１６ｃとを備えている。前進外ケース１６ａは前進クラッチ軸２１に固着している。前進内ハブ１６ｂは前進クラッチ軸２１に回転可能に被嵌している。前進内ハブ１６ｂの一端側を前進外ケース１６ａの内周側に差し入れている。前進内ハブ１６ｂの外周側に前進ギヤ２２を一体形成している。前進クラッチ軸２１に前進減速ギヤ２３を固着している。
【００２４】
後進クラッチ１７は、入力軸１３上にあり、且つ、前進クラッチ１６と同様にスチールプレートと摩擦板とを交互に配置した構造になっている。後進クラッチ１７は、スチールプレート付きの後進外ケース１７ａと、スチールプレートに圧接可能な摩擦板付きの後進内ハブ１７ｂと、作動油圧で圧接力（クラッチ圧）を発生させる後進クラッチシリンダ１７ｃとを備えている。後進外ケース１７ａは入力軸１３に固着している。後進内ハブ１７ｂは入力軸１３に回転可能に被嵌している。後進内ハブ１７ｂの一端側を後進外ケース１７ａの内周側に差し入れている。後進外ケース１７ａの外周側に中継ギヤ２４を一体形成している。後進内ハブ１７ｂの他端側に後進減速ギヤ２５を一体形成している。
【００２５】
中継ギヤ２４は、前進クラッチ１６の前進ギヤ２２と常時噛み合っている。前進減速ギヤ２３及び後進減速ギヤ２５は、出力軸１５のうち減速逆転機１１のハウジング１９内の部位に固着した減速出力ギヤ２６に常時噛み合っている。前進減速ギヤ２３、後進減速ギヤ２５及び減速出力ギヤ２６は、固定減速比の減速ギヤ機構を構成している。出力軸１５の回転動力は、各減速ギヤ２３，２５と減速出力ギヤ２６との間で固定減速比に減速される。
【００２６】
減速逆転機１１は、出力軸１５を低回転させる微速航行用の駆動源として、油圧無段変速機６０を備える。油圧無段変速機６０は、可変容量形の油圧ポンプ６１と定容量形の油圧モータ６２とを油圧閉回路６３によって流体的に接続したものである。そして、油圧ポンプ６１の斜板角を変更することにより、油圧ポンプ６１から吐出される作動油の流れと流量を変更することで、前進（油圧モータ６２の正転）、後進（油圧モータ６２の逆転）及び中立状態に切り換えると共に、油圧モータ６２のモータ回転数すなわちプロペラ５回転数を調整できる。詳細な図示は省略するが、油圧閉回路６３にチェック弁を介してチャージ油路を接続し、チャージ油路から油圧閉回路６３内に作動油を補充するように構成している。なお、油圧モータ６２を可変容量形にしてもよい。
【００２７】
入力軸１３は、入力側増速ギヤ５２が固着された中継軸５１と、中継クラッチ５０を介して継断可能に連結している。油圧ポンプ６１のポンプ入力軸６４に、出力側増速ギヤ５３が固着されており、出力側増速ギヤ５３が入力側増速ギヤ５２と噛合することで、中継クラッチ５０が接続されたとき、入力軸１３からの回転動力が、中継軸５１、入力側増速ギヤ５２及び出力側増速ギヤ５３を介して油圧ポンプ６１に伝達される。
【００２８】
油圧モータ６２のモータ出力軸６５の先端側にはＨＳＴ入力側ギヤ６７を固着している。前進クラッチ軸２１は、湿式多板形の油圧式摩擦クラッチであるＨＳＴクラッチ６６を介して、ＨＳＴ入力側ギヤ６８と継断可能に接続されている。ＨＳＴクラッチ６６は、前進クラッチ軸２１上にあり、且つ、スチールプレートと摩擦板とを交互に配置した構造になっている。油圧無段変速機６０及びＨＳＴクラッチ６６によって、微速航行における前進、中立又は後進の出力を設定する微速航行機構が構成されている。
【００２９】
ＨＳＴクラッチ６６は、スチールプレート付きのＨＳＴ外ケース６６ａと、スチールプレートに圧接可能な摩擦板付きのＨＳＴ内ハブ６６ｂと、作動油圧で圧接力を発生させるＨＳＴクラッチシリンダ６６ｃとを備えている。ＨＳＴ外ケース６６ａは前進クラッチ軸２１に固着している。ＨＳＴ内ハブ６６ｂは前進クラッチ軸２１に回転可能に被嵌している。ＨＳＴ内ハブ６６ｂの一端側をＨＳＴ外ケース６６ａの内周側に差し入れている。ＨＳＴ内ハブ６６ｂの外周側にＨＳＴ入力側ギヤ６８を一体形成し、ＨＳＴ入力側ギヤ６８がＨＳＴ入力側ギヤ６７と噛合している。
【００３０】
キャビン３内にある前後進レバー７を前後進又は中立操作すると、作動油の供給先が前進クラッチ１６（前進クラッチシリンダ１６ｃ）、後進クラッチ１７（後進クラッチシリンダ１７ｃ）又は中立のいずれかに切り換えられる。前後進レバー７を中立操作して前進クラッチ１６と後進クラッチ１７との両方を動力遮断状態にした場合、エンジン１０の回転動力を出力軸１５に伝達しない中立状態となる。
【００３１】
前後進レバー７を前進操作して前進クラッチ１６を動力接続状態にした場合（作動油圧で前進外ケース１６ａのスチールプレート及び前進内ハブ１６ｂの摩擦板を互いに圧接させた場合）、後進クラッチ１７は動力遮断状態であるから、エンジン１０の回転動力が、入力軸１３の中継ギヤ２４から前進ギヤ２２、前進クラッチ１６及び前進減速ギヤ２３を介して減速出力ギヤ２６に伝達される。その結果、船舶１は、エンジン１０の回転動力を前進方向の出力として出力軸１５に伝達する前進状態となる。通常航行時における船舶１の前進航行速度の調節はキャビン３内のスロットルレバー９によって行われる。
【００３２】
前後進レバー７を後進操作して後進クラッチ１７を動力接続状態にした場合、前進クラッチ１６は動力遮断状態であるから、エンジン１０の回転動力が、入力軸１３から後進クラッチ１７及び後進減速ギヤ２５を介して減速出力ギヤ２６に伝達される。その結果、船舶１は、エンジン１０の回転動力を後進方向の出力として出力軸１５に伝達する後進状態となる。通常航行時における船舶１の後進航行速度の調節もスロットルレバー９によって行われる。
【００３３】
前進クラッチ１６及び後進クラッチ１７のいずれかが接続状態にある場合、少なくともＨＳＴクラッチ６６が動力遮断状態となっており、油圧無段変速機６０における油圧モータ６２からの動力が出力軸１５に伝達されない。このとき、中継クラッチ５０をも動力遮断状態として、入力軸１３と中継軸５１とを非連結状態とすることで、油圧無段変速機６０における油圧ポンプ６１への動力伝達を遮断するものとしてもよい。これにより、通常航行時において、油圧無段変速機６０を介した動力が不要となる場合に、エンジン１０にかかる負荷を低減して、燃費を向上できる。
【００３４】
キャビン３内にあるトローリングレバー８の前後進操作によって、中継クラッチ５０及びＨＳＴクラッチ６６を動力接続状態にすると共に、アクチュエータ等の斜板制御部５５（図４参照）を介して油圧ポンプ６１の斜板角が変更調節される。油圧ポンプ６１の斜板角を変更調節することによって、油圧モータ６２の回転数又は回転方向がそれぞれ変更され、出力軸１５ひいてはプロペラ５が正逆の低回転で駆動する。また、トローリングレバー８の中立操作によって、ＨＳＴクラッチ６６を動力遮断状態にすると共に、斜板制御部５５を介して油圧ポンプ６１の斜板角をゼロにして油圧モータ６２の出力を停止させ、出力軸１５ひいてはプロペラ５への動力伝達を停止する。
【００３５】
前後進レバー７を中立操作して前進クラッチ１６及び後進クラッチ１７の両方を動力遮断状態にした場合にトローリングレバー８を前後進操作すれば、中継クラッチ５０及びＨＳＴクラッチ６６が動力接続状態に切り換わるように構成している。すなわち、前後進切換機構１８が中立の場合に、中継クラッチ５０及びＨＳＴクラッチ６６が動力接続状態になるのを許容するように構成している。また、前後進レバー７を前後進操作して前進クラッチ１６又は後進クラッチ１７のいずれかを動力接続状態にした場合は、トローリングレバー８を前後進操作しても、少なくともＨＳＴクラッチ６６が動力接続状態に切り換わらないように構成している。すなわち、前後進切換機構１８が中立以外の場合は、少なくともＨＳＴクラッチ６６を動力遮断状態にするように構成している。
【００３６】
前後進レバー７が中立の状態でトローリングレバー８を前後進操作すると、中継クラッチ５０及びＨＳＴクラッチ６６が動力接続状態になる。そのため、エンジン１０からの回転動力が、中継クラッチ５０を介して中継軸５１に伝達され、入力側増速ギヤ５２及び出力側増速ギヤ５３の共動により、油圧ポンプ６１のポンプ入力軸６４が回転する。このとき、トローリングレバー８の操作量に応じた斜板制御部５５の作動によって油圧ポンプ６１の斜板角が調節され、油圧モータ６２の回転数制御又は正逆転切換が実行される。
【００３７】
油圧モータ６２の回転動力は、ＨＳＴ入力側ギヤ６７及びＨＳＴ出力側ギヤ６８を介して、ＨＳＴクラッチ６６のＨＳＴ内ハブ６６ｂに伝達される。このとき、ＨＳＴクラッチ６６が接続状態となっているため、ＨＳＴ外ケース６６ａと共に前進クラッチ軸２１がトローリングクラッチ軸として作用して正逆転する。そして、前進クラッチ軸２１の前進減速ギヤ２３が、トロ−リングクラッチギヤとして作用し、油圧モータ６２から前進クラッチ軸２１に伝達された回転動力が減速出力ギヤ２６に伝達される。その結果、船舶１は、油圧モータ６２の回転動力を前進又は後進方向の低回転出力として出力軸１５、推進軸６ひいてはプロペラ５に伝達する前進又は後進微速航行状態となる。
【００３８】
図４に示すように、船舶１は、主としてエンジン１０や減速逆転機１１の作動全般の制御を司るコントローラ４０を備える。コントローラ４０は、詳細な図示は省略するが、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵのほか、制御プログラムやデータを記憶させるためのＲＯＭ、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるためのＲＡＭ、及び通信インターフェイス等を備えている。
【００３９】
コントローラ４０の入力側には、前後進レバー７の操作位置を検出する前後進ポテンショ４１、トローリングレバー８の操作位置を検出するトローリングポテンショ４２、スロットルレバー９の操作位置を検出するスロットルポテンショ４３、及び出力軸１５の出力回転数を検出する回転検出センサ４４、船首や船側や船尾などの船体２外周に設置されている複数のレーダユニット４５、及び、ＧＰＳ（全地球測位システム）衛星からの電波を受信して船体２位置を測位するＧＰＳユニット４６が電気的に接続されている。コントローラ４０の出力側には、減速逆転機１１における前進クラッチ１６、後進クラッチ１７、中継クラッチ５０、及びＨＳＴクラッチ６６と、油圧無段変速機６０における油圧ポンプ６１の斜板角を変更する斜板制御部５５と電気的に接続されている。
【００４０】
操船システムを有するコントローラ４０は、キーボードやマウスや操作ボタンなどの入力インターフェイス４７、及びディスプレイなどの出力インターフェイス４８と電気的に接続されている。操船者は、入力インターフェイス４７を操作して、コントローラ４０に船舶１の航路Ｒを入力することができるとともに、出力インターフェイス４８の表示画面により航路Ｒと共に船体２位置や航行速度や船首の向きを把握できる。また、コントローラ４０は、パーソナルコンピュータや外部メモリといった外部機器４９と通信可能に構成されており、外部機器４９を通じて、コントローラ４０に船舶１の航路Ｒの入力が可能とされている。
【００４１】
レーダユニット４５は、図５に示すように、障害物検知装置として、船舶１の船首、船側、船尾といった船体２外周部分に設置されており、船体２外側に発信したレーダの反射波を受けて、船体２と障害物７０との距離だけでなく、障害物７０に対して接近する速度を測定する。このレーダユニット４５として、例えば、ミリ波レーダユニットを用いることで、悪天候などにおいても外環境からの影響が受け難いだけでなく、ドップラシフトが大きいことで障害物７０との相対速度を高精度で測定できる。
【００４２】
コントローラ４０は、入力インターフェイス４７により手動航行が選択されている場合は、上述した各レバー７〜９それぞれの操作による各ポテンショ４２〜４４の出力信号に従い、前進クラッチ１６、後進クラッチ１７、エンジン１０の燃料噴射量、中継クラッチ５０、及びＨＳＴクラッチ６６それぞれの継断、及び油圧ポンプ６１における斜板角などを制御して、船体２の前後進及び航行速度を制御する。なお、不図示ではあるが、コントローラ４０は、操舵ハンドルの操舵角度を受け、操舵角度に応じて舵４の角度を振ることで、操舵ハンドルの操作量に合わせて船体２の航行方向を調整する。
【００４３】
また、コントローラ４０は、入力インターフェイス４７により自動航行が選択されている場合は、予め入力された航路Ｒにより設定された航行速度で航行するように、予め記憶している電子海図とＧＰＳユニット４６からの測位情報から船体２位置を把握し、前進クラッチ１６、後進クラッチ１７、エンジン１０の燃料噴射量、中継クラッチ５０、及びＨＳＴクラッチ６６それぞれの継断、及び油圧ポンプ６１における斜板角などを制御して、船体２の前後進及び航行速度を制御する。同様に、不図示ではあるが、コントローラ４０は、航路Ｒより船体２位置に応じた航行方向を確認して、舵４の向きを制御することで、設定された航路Ｒ上を航行するように船体２の航行方向を調整する。
【００４４】
コントローラ４０は、図６に示す航路Ｒに従って自動航行を実行している場合、ＧＰＳユニット４６からの測位情報より、通常航行で設定された通常航行用航路Ｒ１上に船体２位置があることを確認すると、少なくともＨＳＴクラッチ６６を遮断状態とする。そして、コントローラ４０は、通常航行用航路Ｒ１における船体２位置で設定された船舶１の航行方向と航行速度にあわせて、前進クラッチ１６及び後進クラッチ１７のいずれかを接続状態とするとともに、エンジン１０の燃料噴射量を調整してエンジン１０の回転速度を設定する。このとき、コントローラ４０は、斜板制御部５５により油圧ポンプ６１の斜板角を中立とする。
【００４５】
また、コントローラ４０は、ＧＰＳユニット４６からの測位情報より、微速航行で設定された微速航行用航路Ｒ２上に船体２位置があることを確認すると、前進クラッチ１６及び後進クラッチ１７を共に遮断状態とする一方で、中継クラッチ５０及びＨＳＴクラッチ６６を共に接続状態とする。そして、コントローラ４０は、微速航行用航路Ｒ２における船体２位置で設定された船舶１の航行方向と航行速度にあわせて、斜板制御部５５を通じて、油圧ポンプ６１の斜板角を設定する。
【００４６】
コントローラ４０は、船体２周辺に存在する障害物７０との衝突を回避するための衝突回避制御を実行する。このとき、コントローラ４０は、船舶１の航行方向側に障害物７０の存在を認識すると、船舶１の航行方向（減速逆転機１１の回転出力）を反転させるとともに、障害物７０と船体２との距離及び船舶１の航行速度に応じた航行速度に切り換えて、船体２を停止させる。コントローラ４０は、手動航行又は自動航行を実行している際に、衝突回避制御により操船操作を支援できるため、障害物７０の多い海域や離発着の多い港湾であっても、障害物７０との衝突を確実に回避でき、操船者の操作容易性を向上できるだけでなく、事故のない自動航行が可能となる。
【００４７】
また、船体２と障害物７０との位置関係、障害物７０との距離、航行方向、及び航行速度に基づいて、前進、後進、及び中立の動作状態だけでなく、通常航行又は微速航行における航行速度を設定できる。そのため、例えば、微速航行を切り換えて船体２位置を定点位置に維持する場合において、漂流物などの障害物７０が船体２周辺に出現した際に、障害物７０との衝突を最低限に抑えながら、船体２位置を定点位置に維持させることができる。
【００４８】
このとき、コントローラ４０は、船舶１の航行方向側の障害物７０と船体２との距離が所定距離Ｄｔｈよりも遠い場合は、航行速度の遅い微速航行により減速逆転機１１の出力を反転させ、船体２を停止させる。また、コントローラ４０は、船舶１の航行方向側の障害物７０と船体２との距離が所定距離Ｄｔｈよりも近く、且つ、船舶１の航行速度が所定速度Ｖｔｈよりも速い場合は、航行速度の速い通常航行により減速逆転機１１の出力を反転させ、船体２を停止させる。
【００４９】
コントローラ４０は、障害物７０との距離に基づいて、停止させる航行速度を切り換えるように構成しているため、障害物７０との距離が遠い場合においては、船舶１の航行状態と障害物７０との位置関係により最適な操船操作を実行できる。一方、障害物７０との距離が近い場合においては、急速に船体２を停止させることで、障害物７０との衝突を緊急避難的に回避できるために、安全に航行できる。
【００５０】
また、コントローラ４０は、船舶１の航行速度に基づいて、停止させる航行速度を切り換えるように構成しているため、航行速度が遅く、障害物７０にゆっくりと近づいている場合においては、船舶１の航行状態と障害物７０との位置関係により最適な操船操作を実行できる。一方、航行速度が速く、障害物７０に急速に近づいている場合においては、急速に船体２を停止させることで、障害物７０との衝突を緊急避難的に回避できるために、安全に航行できる。
【００５１】
コントローラ４０は、図７のフローチャートに示す如く、レーダユニット４５からの信号により障害物７０を確認すると（ＳＴＥＰ１でＹｅｓ）、船舶１の航行方向が前進方向であり（ＳＴＥＰ２でＹｅｓ）、障害物７０が船体２の前方側（船体２の前方位置又は左右側方の前側位置）に位置しているときに（ＳＴＥＰ３でＹｅｓ）、障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈより遠い場合は（ＳＴＥＰ４でＮｏ）、船舶１の航行方向を後進方向に反転させるとともに、微速航行により船体２を停止させる（ＳＴＥＰ５）。すなわち、船舶１の前進速度に関係なく、船体２に遠い障害物７０に近づいている場合には、船舶１の後進航行を微速航行により制御するよう、減速逆転機１１に対して、中継クラッチ５０及びＨＳＴクラッチ６６を接続するとともに油圧ポンプ６１の斜板角度を設定して、船体２を停止させる（微速後進停止）。このとき、障害物７０との距離が短いほど船舶１の後進速度を速くするように設定するものとしてもよい。そして、船体２が停止すると、コントローラ４０は、前進クラッチ１６、後進クラッチ１７、中継クラッチ５０、及びＨＳＴクラッチ６６それぞれを切断状態として、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。
【００５２】
また、コントローラ４０は、船舶１の前進航行中に、船体２の前方側に位置する障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈ以下となる場合は（ＳＴＥＰ４でＹｅｓ）、船舶１の航行速度に基づいて、船舶１の後進速度を設定する（ＳＴＥＰ５〜７）。このとき、船舶１の航行速度が所定速度Ｖｔｈより遅い場合は（ＳＴＥＰ６でＮｏ）、船舶１の航行方向を後進方向に反転させるとともに、微速航行により船体２を停止させる（ＳＴＥＰ５）。一方、船舶１の航行速度が所定速度Ｖｔｈ以上となる場合は（ＳＴＥＰ６でＹｅｓ）、船舶１の航行方向を後進方向に反転させるとともに、通常航行により船体２を停止させる（ＳＴＥＰ７）。
【００５３】
すなわち、船舶１の前進速度が速く、船体２に近い障害物７０に速く近づいている場合に、船舶１の後進航行を通常航行により制御するよう、減速逆転機１１に対して、後進クラッチ１７を接続するとともにエンジン１０の出力回転数を設定して、船体２を停止させる（通常後進停止）。一方、船舶１の前進速度が遅い場合には、船舶１の後進航行を微速航行により制御するよう、減速逆転機１１に対して、中継クラッチ５０及びＨＳＴクラッチ６６を接続するとともに油圧ポンプ６１の斜板角度を設定して、船体２を停止させる（微速後進停止）。このとき、障害物７０との距離が短いほど船舶１の後進速度を速くするように設定するものとしてもよい。また、通常航行により船体２を停止させる場合においては、障害物７０との距離に長短に関わらず、最高速度による後進航行（全速後進）により船体２を停止させるものとしてもよい。そして、船体２が停止すると、コントローラ４０は、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。
【００５４】
更に、コントローラ４０は、船舶１の後進航行中に（ＳＴＥＰ２でＮｏ）、障害物７０が船体２の後方側（船体２の後方位置又は左右側方の後側位置）に位置しているときに（ＳＴＥＰ９でＹｅｓ）、障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈより遠い場合は（ＳＴＥＰ１０でＮｏ）、船舶１の航行方向を前進方向に反転させるとともに、微速航行により船体２を停止させる（ＳＴＥＰ１１）。すなわち、船舶１の後進速度に関係なく、船体２から遠い障害物７０に近づいている場合には、船舶１の前進航行を微速航行により制御して船体２を停止させる（微速前進停止）。このとき、障害物７０との距離が短いほど船舶１の前進速度を速くするように設定するものとしてもよい。そして、船体２が停止すると、コントローラ４０は、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。
【００５５】
また、コントローラ４０は、船舶１の後進航行中に、船体２の後方側に位置する障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈ以下となる場合は（ＳＴＥＰ１０でＹｅｓ）、船舶１の航行速度に基づいて、船舶１の前進速度を設定する（ＳＴＥＰ１１〜１３）。このとき、船舶１の航行速度が所定速度Ｖｔｈより遅い場合は（ＳＴＥＰ１２でＮｏ）、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。これにより、障害物７０が船体２の船尾側に近い場合には、船底後尾側のプロペラ５の回転を停止して、障害物７０のプロペラ５に対する巻き込みを防止できる。一方、船舶１の航行速度が所定速度Ｖｔｈ以上となる場合は（ＳＴＥＰ１２でＹｅｓ）、船舶１の航行方向を前進方向に反転させるとともに、通常航行により船体２を停止させる（ＳＴＥＰ１３）。
【００５６】
すなわち、船舶１の後進速度が速く、船体２に近い障害物７０に速く近づいている場合に、船舶１の前進航行を通常航行により制御するよう、減速逆転機１１に対して、前進クラッチ１６を接続するとともにエンジン１０の出力回転数を設定して、船体２を停止させる（通常前進停止）。このとき、障害物７０との距離が短いほど船舶１の前進速度を速くするように設定するものとしてもよいし、障害物７０との距離に長短に関わらず、最高速度による前進航行（全速前進）により船体２を停止させるものとしてもよい。そして、船体２が停止すると、コントローラ４０は、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。
【００５７】
また、コントローラ４０は、船舶１の前進航行中に、船体２の後方側に障害物７０が位置する場合に（ＳＴＥＰ３でＮｏ）、障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈ以下となるとき（ＳＴＥＰ１４でＹｅｓ）、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。これにより、障害物７０が船体２の船尾側に近い場合には、船底後尾側のプロペラ５の回転を停止して、障害物７０のプロペラ５に対する巻き込みを防止できる。一方、船舶１の前進航行中に、船体２の後方側の障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈより長い場合（ＳＴＥＰ１４でＮｏ）、又は、船舶１の後進航行中に、船体２の前方側に障害物７０を確認した場合は（ＳＴＥＰ９でＮｏ）、コントローラ４０は、船舶１における現状の航行状態を維持させる。
【００５８】
なお、コントローラ４０は、ＳＴＥＰ５における微速後進停止状態、ＳＴＥＰ７における通常後進停止状態、ＳＴＥＰ１１における微速前進停止状態、又はＳＴＥＰ１３における通常前進停止状態に移行する場合、船舶１の航行方向に障害物７０があることを示す警告を、出力インターフェイス４８により報知させる。このとき、コントローラ４０は、移行する動作状態を出力インターフェイス４８に報知させるものとしてもよく、また、障害物７０との距離及び相対速度を出力インターフェイス４８に表示させるものとしてもよい。また、コントローラ４０は、ＳＴＥＰ１で障害物７０を確認した際に、船舶１の航行方向及び航行速度と、船体２に対する障害物７０の距離、相対位置、及び相対速度とを表示し、操船者に障害物７０との衝突可能性を可視化させるものとしてもよい。
【００５９】
次に、図８のフローチャートを参照して、第２実施形態となる船舶１の操船システムにおける衝突回避制御について、以下に説明する。図８に示す如く、本実施形態においては、コントローラ４０は、船舶１の後進航行中、船体２の後方側に位置する障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈ以下となる場合に（ＳＴＥＰ１０でＹｅｓ）、船舶１の航行速度が所定速度Ｖｔｈより遅いと（ＳＴＥＰ１２でＮｏ）、船舶１の航行方向を前進方向に反転させるとともに、微速航行により船体２を停止させる（ＳＴＥＰ１１）。
【００６０】
すなわち、船舶１の後進速度が遅く、船体２に近い障害物７０にゆっくりと近づいている場合に、船舶１の前進航行を微速航行により制御して船体２を停止させる（微速前進停止）。このとき、障害物７０との距離が短いほど船舶１の前進速度を速くするように設定するものとしてもよい。そして、船体２が停止すると、コントローラ４０は、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。
【００６１】
また、コントローラ４０は、船舶１の前進航行中に、船体２の後方側に障害物７０が位置する場合に（ＳＴＥＰ３でＮｏ）、又は、船舶１の後進航行中に、船体２の前方側に障害物７０が位置する場合に（ＳＴＥＰ９でＮｏ）、障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈ以下となるとき（ＳＴＥＰ１４でＹｅｓ）、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。すなわち、船舶１の航行方向と逆側に障害物７０がある場合に、障害物７０との所定距離Ｄｔｈが近くなっているときに、減速逆転機１１を中立状態として、船舶１を惰性航行させる。
【００６２】
次に、図９のフローチャートを参照して、第３実施形態となる船舶１の操船システムにおける衝突回避制御について、以下に説明する。図９に示す如く、本実施形態においては、コントローラ４０は、船舶１の後進航行中、船体２の後方側に位置する障害物７０との距離が所定距離Ｄｔｈ以下となる場合に（ＳＴＥＰ１０でＹｅｓ）、減速逆転機１１を中立状態とする（ＳＴＥＰ８）。すなわち、船舶１の後進速度に関係なく、船体２に近い障害物７０に近づいている場合には、減速逆転機１１を中立状態として、船舶１を惰性航行させる。
【００６３】
なお、本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、例えば、図１０に示す如く、油圧無段変速機６０の代わりに電動モータ８０を微速航行用の駆動源として用いる等、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  プレジャーボート（船舶）
２  船体
５  プロペラ
７  前後進レバー
８  トローリングレバー
９  スロットルレバー
１０  エンジン（主機関）
１１  減速逆転機
１５  出力軸
１６  前進クラッチ
１７  後進クラッチ
１８  前後進切換機構
４０  コントローラ
４１  前後進ポテンショ
４２  トローリングポテンショ
４３  スロットルポテンショ
４４  回転検出センサ
４５  レーダユニット
４６  ＧＰＳユニット
４７  入力インターフェイス
４８  出力インターフェイス
４９  外部機器
５０  中継クラッチ
５５  斜板制御部
６０  油圧無段変速機
６１  油圧ポンプ
６２  油圧モータ
６６  ＨＳＴクラッチ
８０  電動モータ
【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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【図９】
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【図１０】
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