航海計器とはなんなのか

航海計器とは、船舶が海上を安全かつ正確に航行するために使用する計器や機器の総称です。

船の現在位置、船首の向き、実際の進行方向、速度、水深、周囲の船舶や障害物、風や気圧などを確認し、目的地までの航路を決めたり、衝突や座礁を防いだりするために使用されます。

自動車でいうカーナビ、速度計、方位計、センサー、運転支援装置などに近い役割を持っています。

ただし、海上には陸上道路のような連続した車線や案内標識が少なく、船は風や波、潮流の影響を受けながら移動します。

そのため、安全な航海には、複数の航海計器を使って現在位置や周囲の状況を正確に把握することが欠かせません。

なお、「航海計器」「航海機器」「航海設備」という言葉の範囲は、使用される場面によって異なります。

磁気コンパスや船速計のように数値を測定する装置を航海計器と呼ぶ場合もあれば、レーダー、AIS、ECDIS、自動操舵装置などを含めて広い意味で航海計器と呼ぶ場合もあります。

航海計器の主な役割

船の現在位置を確認する

海上では、周囲に目印がない場所も多いため、自船が現在どこを航行しているのかを正確に把握する必要があります。

現在は、GPSをはじめとする衛星測位システムを利用して、船の緯度や経度を確認するのが一般的です。

測位情報は、電子海図表示情報システムやレーダーなどと組み合わせて使用されます。

ただし、衛星測位システムは、電波障害、アンテナや受信機の故障、反射波、妨害電波、偽信号などの影響を受ける可能性があります。

そのため、衛星測位情報だけに依存せず、レーダー、海図、測深機、目視などを使って自船位置を確認することが重要です。

船首の向きと実際の進行方向を確認する

船がどの方向を向いているかを確認するために、磁気コンパスやジャイロコンパスが使用されます。

ここで注意したいのは、船首が向いている方向と、実際に船が移動している方向が必ずしも同じではないという点です。

船が横から風や潮流を受けると、船首は北を向いていても、実際には北東方向へ流されながら進むことがあります。

船首が向いている方向は船首方位、地球表面上を実際に移動している方向は対地針路と呼ばれます。

安全な航海では、この両方を確認しながら進路を修正します。

船の速度を確認する

船がどれくらいの速度で進んでいるかを測定することも、航海計器の重要な役割です。

船舶の速度には、主に次の2種類があります。

• 周囲の海水に対する速度である対水速力
• 地球表面に対する実際の移動速度である対地速力

潮流がある場合、対水速力と対地速力は一致しません。

例えば、船が海水に対して10ノットで進み、同じ方向に2ノットの潮流が流れている場合、対地速力はおおよそ12ノットになります。

船舶の速度には、一般的にノットという単位が使用されます。

1ノットは1時間に1海里進む速度で、時速1.852キロメートルに相当します。

水深を確認する

船底付近から海底までの距離を確認し、浅瀬や暗礁への座礁を防ぎます。

特に港への入出港時、沿岸部、河川、狭い水路などでは、水深の確認が非常に重要です。

水深を確認する際は、単に測深機の数値を見るだけでなく、船の喫水、潮位、海図に記載された水深、測深機の表示基準などを総合的に確認する必要があります。

周囲の船や障害物を把握する

レーダーやAISなどを使用して、周囲を航行する船、陸地、防波堤、ブイなどを確認します。

夜間、濃霧、雨天など、目視による確認が難しい状況でも、航海計器を利用することで周囲の状況を把握しやすくなります。

ただし、小型船、木造船、漂流物などはレーダーに明確に映らないことがあります。

また、すべての船舶がAISを搭載しているわけではありません。

そのため、レーダーやAISを使用している場合でも、目視による見張りを続ける必要があります。

気象や海象を確認する

風向、風速、気圧、波、潮流などの情報は、航路や操船方法を決定するうえで重要です。

海上では天候が急変することがあり、風や波の影響によって船の進路や速度が大きく変化することもあります。

特に入出港や接岸、離岸の際には、風向や風速が操船判断に大きな影響を与えます。

主な航海計器の種類

GPS・GNSS受信機

GPSは、人工衛星から送信される信号を受信し、船の現在位置を測定するシステムです。

GPSはアメリカが運用する衛星測位システムの名称です。

現在は、GPSのほかにも、欧州のGalileo、ロシアのGLONASS、中国のBeiDouなど、複数の衛星測位システムがあります。

これらをまとめてGNSS、全球測位衛星システムと呼びます。

日本のみちびきはQZSSと呼ばれ、主にGPSと組み合わせて、日本やアジア・オセアニア地域における測位の安定性や精度を高めるために使用されます。

GPS・GNSS受信機では、主に次の情報を確認できます。

• 緯度と経度
• 対地速力
• 対地針路
• 目的地までの距離
• 到着予想時刻
• 航跡

GPS・GNSSが示す対地針路は、船が地球表面上を実際に移動している方向です。

船首が向いている方向である船首方位とは異なる場合があります。

また、GPS・GNSSは便利で高精度なシステムですが、電波妨害、偽信号、機器の故障、設定ミスなどによって誤った位置を表示する可能性があります。

そのため、レーダー、海図、目視、コンパスなどと併用することが重要です。

磁気コンパス

磁気コンパスは、地球の磁力を利用して方位を示す装置です。

一般的な方位磁針と同じ原理で、磁北を基準とした方向を表示します。

電源を必要としないため、電子機器や電源設備に異常が発生した場合でも使用できる重要な航海計器です。

一方で、船体に使用されている鉄や搭載されている電気機器などの磁気的な影響を受けることがあります。

磁気コンパスの表示には、地球上の位置によって生じる磁気偏差と、船体などの影響による自差が含まれます。

真北を基準とした正しい方位を求めるためには、これらの誤差を考慮して補正する必要があります。

ジャイロコンパス

ジャイロコンパスは、ジャイロの性質と地球の自転などを利用して、真北を基準とした船首方位を示す装置です。

磁気コンパスとは異なり、船体の鉄や磁気の影響を受けにくい点が特徴です。

大型船では、ジャイロコンパスから得られた方位情報が、レーダー、自動操舵装置、ECDIS、AISなどの機器に送られ、船内の航海システムで共有されます。

ただし、ジャイロコンパスにも誤差がまったくないわけではありません。

緯度、船速、旋回、加速度、機器の状態などによって誤差が生じる可能性があります。

また、電源が必要であり、起動後に表示が安定するまで一定の時間がかかる場合があります。

レーダー

レーダーは、周囲に電波を発射し、船舶や陸地などに反射して戻ってくる電波を受信することで、対象物の方向や距離を測定する装置です。

レーダー画面には、周辺の船舶、陸地、防波堤、ブイ、水面上に出ている岩や構造物などが反射映像として表示されます。

また、強い雨や雪、波浪による反射が映ることもあります。

レーダーの主な用途は次のとおりです。

• 周囲の船舶を発見する
• 他船との距離や方位を確認する
• 衝突の危険性を判断する
• 陸地や港の位置を確認する
• 夜間や濃霧の中で周囲を監視する
• レーダーを利用して自船位置を確認する

ただし、レーダーにすべての物体が明確に映るとは限りません。

小型船、木造船、漂流物、波間に隠れた物体などは、発見しにくい場合があります。

また、水中にある暗礁は、通常の航海用レーダーで直接確認することはできません。

水中の危険物については、海図や音響測深機などを利用して確認する必要があります。

ARPA

ARPAは、Automatic Radar Plotting Aidの略で、自動衝突予防援助装置などと呼ばれます。

レーダーで捉えた他船を自動的に追跡し、動きを計算する装置です。

ARPAでは、主に次の情報を確認できます。

• 他船の針路
• 他船の速力
• CPA
• TCPA
• 衝突の危険性

CPAは、自船と他船が最も接近すると予測される距離です。

TCPAは、最も接近するまでの予測時間です。

ただし、ARPAが算出する数値は、自船と他船が現在の針路と速力を維持することを前提とした予測です。

他船が変針や変速を行った場合や、レーダーによる追尾に誤差がある場合は、計算結果も変化します。

そのため、ARPAの情報だけで判断せず、目視、レーダー映像、AISなどと合わせて確認する必要があります。

AIS

AISは、Automatic Identification Systemの略で、日本語では船舶自動識別装置と呼ばれます。

無線通信を利用して、船舶同士や船舶と陸上局の間で情報を自動的に送受信するシステムです。

AISでは、主に次のような情報を確認できます。

• 船名
• MMSIなどの船舶識別情報
• 船舶の種類
• 現在位置
• 対地速力
• 対地針路
• 船首方位
• 船体の大きさ
• 喫水
• 目的地
• 到着予定時刻

AISの情報には、機器やセンサーから自動的に送信される情報と、乗組員が入力する情報があります。

現在位置、速力、針路などは自動的に更新されることが一般的ですが、目的地、到着予定時刻、喫水などは手入力される場合があります。

そのため、更新忘れや誤入力によって、実際とは異なる情報が表示される可能性があります。

また、すべての船舶にAISの搭載義務があるわけではありません。

AISを搭載していない小型船や漁船、プレジャーボートなども航行しています。

AISの電源が入っていない場合や、電波を受信できない場合もあるため、AIS画面に表示されていないからといって、周囲に船がいないとは限りません。

AISは便利な装置ですが、レーダーや目視と併用することが重要です。

ECDIS

ECDISは、Electronic Chart Display and Information Systemの略で、日本語では電子海図表示情報システムと呼ばれます。

電子海図上に、自船位置、予定航路、水深、海岸線、灯台、ブイ、航行区域などの情報を表示するシステムです。

AIS情報やレーダー映像を重ねて表示できる機種もあります。

ECDISには、主に次の機能があります。

• 航海計画の作成
• 自船位置の表示
• 航跡の記録
• 航路からの逸脱警報
• 浅瀬への接近警報
• 危険区域への接近警報
• AIS情報の表示
• レーダー映像の重畳表示

ただし、一般的な電子海図装置や市販のチャートプロッターが、すべて正式なECDISに該当するわけではありません。

正式なECDISとして法定の海図設備に使用するには、国際的な性能基準に適合した装置を使用し、公的な水路機関が発行するENCと呼ばれる航海用電子海図を利用する必要があります。

また、適切なバックアップ手段も必要です。

ECDISは高機能なシステムですが、海図データが更新されていなかったり、安全水深や安全等深線などの設定が誤っていたりすると、危険を正しく表示できない可能性があります。

警報が表示されているから安全なのではなく、船の喫水や航行区域に応じて、適切に設定されていることが重要です。

音響測深機

音響測深機は、船底付近に設置された送受波器から海底に向けて音波を発射し、音波が海底で反射して戻るまでの時間を利用して、水深を測定する装置です。

魚群探知機と似た原理を使用していますが、航海用の音響測深機は、主に船底下の水深を確認するために使用されます。

音響測深機が直接測定するのは、基本的には送受波器から海底までの距離です。

ただし、装置の設定によって、次のような数値として表示される場合があります。

• 送受波器から海底までの距離
• 船底から海底までの距離
• 水面から海底までの水深

装置のオフセット設定がどのようになっているかを理解していないと、水深を誤って判断する可能性があります。

また、海図に記載されている水深と測深機の数値を比較する際は、潮位、船の喫水、送受波器の位置、装置の設定などを考慮する必要があります。

船速計

船速計は、船の速度を測定する装置です。

船舶の速度は、対水速力と対地速力に分けて考えます。

対水速力は、周囲の海水に対して船がどれくらいの速さで進んでいるかを示します。

対地速力は、地球表面に対して船が実際にどれくらいの速さで移動しているかを示します。

対地速力は、GPS・GNSSなどを利用して測定されます。

対水速力は、電磁ログや音響式ログなどによって測定されます。

潮流がある場合は、対水速力と対地速力に差が生じます。

オートパイロット

オートパイロットは、日本語で自動操舵装置と呼ばれます。

設定した船首方位や航路を維持するために、自動的に舵を操作する装置です。

ジャイロコンパス、GPS・GNSS、航海計画などの情報を利用し、船が設定された方向や航路から外れると、自動的に舵を動かして修正します。

ただし、すべてのオートパイロットがGPS航路に沿って自動航行するわけではありません。

機種やシステム構成によって、船首方位を維持するだけのものや、設定された航跡に沿って進むものがあります。

また、一般的なオートパイロットは、周囲の船舶を自動的に判断して衝突を回避する装置ではありません。

オートパイロットを使用している場合でも、航海士による見張りや周囲の確認が必要です。

舵角指示器

舵角指示器は、舵が左右どちらに何度動いているかを示す計器です。

操舵室から出した命令どおりに、実際の舵が動いているかを確認するために使用されます。

舵角指示器が示すのは船首の向きではなく、あくまで舵の角度です。

回頭角速度計

回頭角速度計は、船がどの程度の速さで左右に旋回しているかを表示する計器です。

英語ではRate of Turn Indicatorと呼ばれます。

通常は、1分間当たりに何度の角速度で回頭しているかを、度毎分で表示します。

大型船は、舵を取ってから実際に船首の方向が変わるまでに時間がかかります。

そのため、現在どの程度の速さで旋回しているかを把握することは、港内や狭い水路での操船において重要です。

風向風速計

風向風速計は、船上で観測される風の方向と速さを測定する装置です。

風は、船の進路、速度、接岸、離岸などに大きな影響を与えます。

特に船体の側面積が大きい客船、フェリー、自動車運搬船などは、横風の影響を受けやすいため、風向と風速の確認が重要です。

船上で直接観測される風は、一般的に相対風または見掛けの風と呼ばれます。

相対風には、実際に吹いている風だけでなく、船が移動することによって生じる風の成分も含まれます。

一方、真風は、相対風に船の速力や進行方向などを加味して計算した風です。

装置によって、真風と相対風の両方を表示できる場合があります。

気圧計

気圧計は、大気圧を測定する計器です。

気圧の変化を観察することで、低気圧や悪天候の接近を判断するための材料になります。

気圧が急激に低下している場合は、天候が悪化する可能性があります。

ただし、気圧の数値だけで天候を判断するのではなく、天気図、気象予報、風向、風速、雲の状態などと合わせて確認する必要があります。

航海を支える通信設備

VHF無線電話

VHF無線電話は、船舶同士や船舶と海岸局、港湾施設などの間で通信するための無線設備です。

他船との航行意思の確認、港への入出港連絡、遭難や緊急時の通信などに使用されます。

厳密には航海計器ではなく、無線通信設備に分類されますが、安全な航海には欠かせない設備です。

NAVTEX受信機

NAVTEX受信機は、航行警報、気象警報、捜索救助情報などの海上安全情報を自動的に受信する装置です。

航行海域の危険情報や悪天候に関する情報を入手するために使用されます。

衛星通信装置

衛星通信装置は、人工衛星を利用して、陸上との通信や海上安全情報の受信を行う設備です。

船舶の位置によっては、陸上の携帯電話回線や一般的な無線通信が届かないため、長距離航海では衛星通信が重要な役割を持ちます。

航海計器と航海用具の違い

航海計器

航海計器は、位置、方位、速度、水深、風向、気圧などを測定または表示する装置を指します。

代表例には、次のようなものがあります。

• 磁気コンパス
• ジャイロコンパス
• 船速計
• 音響測深機
• 風向風速計
• 気圧計

航海機器

航海機器は、測定だけでなく、情報の処理、表示、記録、自動制御などを行う装置を含む広い言葉です。

代表例には、次のようなものがあります。

• レーダー
• ARPA
• GPS・GNSS
• AIS
• ECDIS
• オートパイロット

航海用具

航海用具は、電子機器に限らず、航海で使用する道具全般を指します。

代表例には、次のようなものがあります。

• 紙海図
• 三角定規
• ディバイダー
• 双眼鏡
• 六分儀
• ストップウォッチ

実際には、これらを明確に区別せず、広い意味で航海計器と呼ぶ場合もあります。

昔の航海計器

六分儀

六分儀は、水平線と太陽、月、星などの天体との角度を測定するための航海用具です。

測定した角度、正確な時刻、天測暦などを利用して、船の位置を計算します。

現在はGPS・GNSSが広く使用されていますが、航海教育や電子機器が使用できない場合の備えとして、六分儀や天文航法が扱われることがあります。

マリンクロノメーター

マリンクロノメーターは、船上でも正確な時刻を維持できる高精度な時計です。

かつては、船の経度を求めるために正確な時刻が必要だったことから、航海において非常に重要な役割を持っていました。

測程儀

測程儀は、船の速度や航行距離を測定するための道具です。

昔は、ログチップと呼ばれる抵抗体を海に流し、一定間隔に印や結び目を付けたロープが一定時間内にどれくらい繰り出されたかを測定して、船の速度を求めていました。

船舶の速度に使用されるノットという呼称は、この測定方法に由来するとされています。

航海計器を単独で信用してはいけない理由

航海計器を使用するうえで重要なのは、一つの計器だけを信用しないことです。

どれほど高性能な装置であっても、故障、設定ミス、入力ミス、電波障害、センサー異常などによって、誤った情報を表示する可能性があります。

例えば、GPS・GNSSの位置情報に異常が発生すると、その位置情報を使用している複数の装置に、同じ誤った情報が表示されることがあります。

影響を受ける可能性がある装置には、次のようなものがあります。

• ECDIS
• AIS
• レーダーの地図重畳表示
• 航路追従装置
• 到着予想時刻の計算

そのため、複数の画面を確認しているだけでは、十分な確認にならない場合があります。

安全な航海では、できるだけ異なる測定原理や情報源を使って確認することが重要です。

航海計器の主なクロスチェック方法

航海中には、次のような方法で情報を照合します。

• GPS・GNSSによる位置とレーダーによる位置を比較する
• レーダー映像と目視による他船の位置を比較する
• AIS情報とレーダーエコーを比較する
• ジャイロコンパスと磁気コンパスの方位を比較する
• 海図上の水深と音響測深機の値を比較する
• ECDIS上の位置と灯台、ブイ、岬などの目視情報を比較する
• 対地速力と対水速力の差から潮流の影響を確認する

このように、複数の情報源を使って情報の正しさを確認することを、クロスチェックと呼びます。

航海計器が重要な理由

船舶は、自動車のように急停止したり、短い距離で方向を変えたりすることができません。

特に大型船は、舵を操作してから船首の向きが変わるまでに時間がかかり、停止するまでにも長い距離が必要です。

また、海上では、風、波、潮流、視界不良などの影響を受けます。

航海計器は、次のような事故や危険を防ぐために使用されます。

• 船舶同士の衝突
• 浅瀬や暗礁への座礁
• 航路からの逸脱
• 防波堤や岸壁への接触
• 他船や障害物の見落とし
• 悪天候による事故
• 操船判断の遅れ
• 自船位置の誤認

航海計器は、単に船の位置や速度を表示するための装置ではありません。

船員や乗客の安全、積荷、船体、港湾施設、海洋環境を守るための重要な安全設備です。

航海計器に関するまとめ

航海計器とは、船舶が安全に目的地まで航行するために、位置、方位、速度、水深、周囲の船舶、障害物、気象などを確認する装置の総称です。

代表的な航海計器や航海機器には、次のものがあります。

• GPS・GNSS
• 磁気コンパス
• ジャイロコンパス
• レーダー
• ARPA
• AIS
• ECDIS
• 音響測深機
• 船速計
• オートパイロット
• 舵角指示器
• 回頭角速度計
• 風向風速計
• 気圧計

現代の船舶では、これらの機器がネットワークで接続され、船橋に情報が集約されています。

一方で、一つのセンサーやシステムに異常が発生すると、複数の装置に同じ誤情報が表示されることがあります。

そのため、どれほど航海機器が高度化しても、一つの情報だけに依存してはいけません。

目視、海図、レーダー、コンパス、測深機など、異なる方法で情報を照合し、総合的に判断することが、安全な航海の基本です。

以上、航海計器とはなんなのかについてでした。

最後までお読みいただき、ありがとうございました。