JP2007091115A - 小型船舶 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ハンドル7と、該ハンドル7の操舵角を検出する操舵角センサ9と、船尾に取付けられた複数の船舶推進機3a,3bと、各船舶推進器に連結された電動舵切り装置15と、前記各船舶推進機3a,3bの出力を制御する制御装置12とを備えた小型船舶において、前記制御装置12は、前記操舵角及び船の走行状態に応じて、前記各船舶推進機3a,3bの出力、トリム角度又はプロペラの高さを調整し、船舶推進機全体での推力及びその方向を制御する。
【選択図】 図1
Description
(A)の場合、船体1の船尾板2に取付けられた2機の船外機3a,3bの各出力に応じた推力Fにより、旋回中心に対し回転モーメントM1,M2が作用する。この回転モーメントM1,M2は回転中心に対し、船体1を同じ方向に旋回させるように作用する。
一方、2機掛け推進機において、各推進機の推進力の方向と強さを任意に設定できるようにした船舶用操縦装置が特許文献2に開示されている。この特許文献2の操縦装置は、ハンドルの他にジョイスティック等の全方向性指示器を備え、ジョイスティックにより指示された方向に応じて2機の推進機の操舵角をそれぞれ変えるとともにそれぞれの推力を変えて旋回動作させるものである。
しかし、この特許文献2の操縦装置では、ハンドルの他にジョイスティックを必要とし構造が複雑になる。また、各推進機の転舵方向、すなわち水平面内における推進機の推力の方向をそれぞれ変えるため、旋回半径や速度などによっては、各推進機の推力がキャンセルしあって、大きなエネルギーロスを生じる場合がある。
請求項5の発明は、請求項3の発明において、前記所定の角度は、中央に戻した転舵角であることを特徴とする。
請求項4の発明によれば、電動舵切り装置が故障したとき、故障を検出したときの状態のまま舵を動かすことなく旋回や方向変更操作することができるため、舵切り装置が故障しても目的地に向けて確実に走行することができる。
船体1の船尾板2に2機の船外機3a,3bがそれぞれクランプブラケット4を介して取付けられる。各船外機3a,3bは、スイベル軸(鉛直軸)6廻りに回転可能である。スイベル軸6の上端部にステアリングブラケット5が固定される。ステアリングブラケット5の前端部に電動モータ式の舵切り装置15(図3参照)が連結される。舵切り装置15の電動モータが矢印Aのようにスライドすることにより、ステアリングブラケット5を介して船外機3a,3bが転舵角に応じてスイベル軸6廻りに回転する。各船外機3a,3b及び舵切り装置15は、それぞれコントローラ11を介して制御装置(ECU)12に連結され、制御装置12により船外機のエンジン出力制御及び舵切り装置15の転舵角制御が行われる。
船外機3a,3bは、それぞれチルトシリンダ(図示しない)によりチルト軸廻りに回転可能であり、上陸時などにほぼ水平位置まで回転して引き上げられる。また、船外機3a,3bはそれぞれトリムシリンダ(図示しない)により上記チルト軸廻りに回転可能であり、航行中に船外機のトリム角を調整してプロペラの推力方向を鉛直面内で上下に回動して調整することができる(後述の図9参照)。
また、船外機3a,3bは、それぞれクランプブラケット4を介して船尾のトランサム(図示しない)に取付けられ、航行中に上下方向の位置が調整可能である(後述の図10参照)。
ハンドル7の回転操作角度は操舵角センサ9で検出され、操舵角データが制御装置12に入力される。制御装置12には、前述の走行状態検出データが入力される。制御装置12は、操舵角や走行状態データに応じてハンドルへの反力の目標トルクを算出し、反力モータ14を駆動してハンドル7に反力を付与する。
各船外機3a,3bはトランサム27を介して船尾板2に取付けられ、後述(図10)のように、各船外機の高さ位置が調整可能であり、プロペラ軸25とともにプロペラ26の高さ位置を変えることができる。
各船外機3a,3bにはトリムシリンダ28が備わり、トリム動作可能である。トリム動作により、後述(図9)のように、プロペラ軸25の上下方向の傾きを変えることができる。
本発明では、各船外機の出力調整又はトリム角調整又はプロペラの高さ位置調整により、舵切り装置15による転舵動作をさせることなく、船の走行方向を制御することができる。
舵切り装置15を構成する電動モータ20は、DD(Direct Drive)型モータであり、ネジ棒19に装着され、このネジ棒19に沿って摺動する。ネジ棒19の両端は支持部材22により船尾板(図示しない)に固定される。23はクランプブラケットのクランプ部分であり、24はチルト軸である。船外機3a,3b(図1)のスイベル軸6にステアリングブラケット5が固定され、このステアリングブラケット5の前端部5aに、連結ブラケット21を介して電動モータ20が連結される。
(A)は、前述の図8(A)と同様に転舵角が大きい場合であり、図8(A)に比べ旋回方向内側の船外機3aの出力に応じた推力Faを小さくし、外側の船外機3bの推力Fbを大きくしている。これにより、合計の推力を低下させることなく保持するとともに、旋回中心廻りの回転モーメントを大きくして小回りな旋回動作をさせることができる。
ステップS1:
制御装置12(図1、図2)による旋回動作制御が推力モードで行うか否かを判定する。推力モードは、予め設定されたプログラムにしたがって、複数の船外機に対しそれぞれ出力を調整して推力差を設け、この推力差により旋回する制御方法である。推力モードか否かは、推力モードオン・オフスイッチの状態で判断する。推力モードオン・オフスイッチは、例えば操縦席のアクセルレバーの近傍に備わる。この推力モードオン・オフスイッチによる判断に代えて、速度を検出し、低速時には自動的に推力モードとなるように設定してもよい。
推力モードではない場合に、通常のハンドル操作とアクセルレバー操作により旋回動作する転舵制御モードで各船外機を制御する。
推力モードの場合に、ハンドル操作によるハンドル回転操作角を操舵角センサ(図2)により検出する。これにより操船者の旋回しようとする意思が検出される。
現時点でのアクセル状態を検出する。これは、アクセルレバーの位置又はスロットルバルブの開度を検出することにより検出できる。
走行状態検出手段16(図2)により速度等の走行状態を検出する。
上記ステップS3〜S5で検出した操舵角、アクセル状態及び走行状態に応じて、各船外機の推力を設定する。これにより、走行状態に応じて、効率よく旋回できるように各船外機の出力が調整され、推力差が設定される。この場合、ハンドルの操舵角とともに特にアクセル状態を考慮して出力を調整し推力差を設定することが好ましい。また、操舵角に応じてその操舵角に対応する適度なヨーレート範囲を設定し、このヨーレート範囲内となるように出力を調整し推力差を設定することが好ましい。また、速度に応じて安定して効率よく旋回できるように、速度を考慮して推力差を設定することが好ましい(図6参照)。推力差を設定するときの各船外機の出力は、大きさだけでなく、前進後進のシフト方向も調整される。
さらにこの推力差は、各船外機のトリム角度及び/又はプロペラの高さを調整することにより変えることができる。トリム角度調整により、船体に対する各船外機の推力の作用方向が、鉛直面内で上下方向に変化して調整される(図9参照)。
プロペラの高さ調整により、船体に対する各船外機推力の作用点の上下方向の位置が調整される(図10参照)。
設定した推力差になるように、各船外機の出力を調整する。出力は、各船外機のスロットル開度、点火時期、燃料噴射(インジェクタの噴射タイミング及び噴射量等のデューティ制御)あるいはシフトのうちいずれか1つあるいは複数を用いて制御される。
さらに、前述のように、各船外機のトリム角度及び/又はプロペラの高さを調整することにより、推力差が制御される(図11参照)。
図示したように、操舵角αに応じて推力差が設定される。操舵角αが0〜α1までの極小さい間は、推力差はもたせない。操舵角αがα1〜α2までの間では、操舵角に比例して推力差をもたせる。操舵角がα2以上になると推力差は一定に設定する。
また、速度が小さいほど推力差を大きくする。速度が小さいほど旋回半径を小さくして急旋回しても安定した旋回動作ができるからである。
このフローは、前述の図5のフローにおける推力モード判定ステップS1のYesの後に故障モード判定ステップT1を加えたものである。ステップT1で舵切り装置が故障か否かを判別する。故障の判別は、舵切り装置に設けた電動モータの位置センサによる検出値とモータの回転位置センサによる検出値が大きくずれている場合や、異常な検出値を示した場合、あるいは舵切り装置に設けた荷重センサが異常な値を示した場合などに故障と判別する。故障でなければそのまま前述のステップS4に進む。故障の場合にはステップT2に進む。
図9は、トリム角調整の説明図である。
(A)は、船外機3の基準軸(例えばクランク軸芯)Cが垂直方向であって、トリム角がゼロの状態を示す。この状態では、プロペラ26のプロペラ軸25は水平であって、船体1に対するプロペラ26による推力Fの方向は、水平方向前方である。
(B)は、上記(A)の状態からトリムアップして、基準軸Cを垂直方向からθだけ前傾したトリム角θの状態を示す。この状態では、プロペラ軸25は基準軸Cを含む鉛直面内でトリム角θだけ下方に傾く。したがって、船体1に対するプロペラ26による推力Fの方向は、θだけ下方に傾く。これにより、船体1に対し、船首が上に持ち上がるモーメントが作用する(矢印B)。
図10は、プロペラの高さ調整の説明図である。
船外機3は、クランプブラケット4を介してトランサム27に取付けられる。トランサム27は船外機3とともに船体1に対し上下に移動可能である。(A)及び(B)はそれぞれトランサム27の上昇位置及び下降位置を示す。これにより、プロペラ軸25の上下位置が調整可能になり、船体1に対するプロペラ26の推力Fの作用点の上下位置が変わる。プロペラ26の位置を下げることにより、(B)に示すように、船首が上に持ち上がるようなモーメントが作用する(矢印B)。
図11は、船底の接水面の説明図である。
(A)は、両船外機3a,3bが、同じトリム角且つ同じプロペラ高さの状態を示す。この場合には、斜線で示す接水面は左右均等である。
(B)は、一方の船外機3bをトリムアップした状態(図9(B))又はプロペラの高さを下げた状態(図10(B))を示す。この状態では、船外機3b側の接水面積が小さくなり、その分だけ接水抵抗が減少し、船体1に対し矢印Dのような旋回モーメントが作用する。
このように、トリム角又はプロペラ高さを調整することにより、船外機を転舵動作させることなく、旋回することができる。
Claims (5)
- ハンドルと、該ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサと、船尾に取付けられた複数の船舶推進機と、各船舶推進器に連結された電動舵切り装置と、前記各船舶推進機の出力を制御する制御装置とを備えた小型船舶において、
前記制御装置は、前記操舵角及び船の走行状態に応じて、前記各船舶推進機の出力、トリム角度又はプロペラの高さを調整し、船舶推進機全体での推力及びその方向を制御することを特徴とする小型船舶。 - 前記各船舶推進機の出力は、スロットル開度、点火時期、燃料噴射及びシフトのうち少なくとも1つを用いて調整されることを特徴とする請求項1に記載の小型船舶。
- 前記電動舵切り装置の故障時に、転舵角を所定の角度で固定し、操舵角に応じて各船舶推進機の出力を調整してその出力差により走行方向を制御することを特徴とする請求項1に記載の小型船舶。
- 前記所定の角度は、故障時の転舵角であることを特徴とする請求項3に記載の小型船舶。
- 前記所定の角度は、中央に戻した転舵角であることを特徴とする請求項3に記載の小型船舶。
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