(57)【要約】【課題】簡易に展開及び回収することができる水中航走体、水中航走体の展開回収システム、及び水中航走体の展開回収方法を提供する。【解決手段】水中航走体１の本体部１Ａと浮体部１Ｂとを一体化した状態で水中航走体１を水中に展開し、水中航走体１の回収の際には、水中航走体１の本体部１Ａから通信機器３が搭載された浮体部１Ｂを分離して、浮体部１Ｂ及び本体部１Ａを索状体１Ｃによって接続した状態で浮体部１Ｂ及び通信機器３を水面に浮上させ、回収装置５０が接続された曳航装置２０を水面に浮かんだ浮体部１Ｂに接近させ、回収装置５０に索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを引っ掛けて、水中航走体１を回収装置５０に捕捉した状態とする。そして、水中航走体１を捕捉した状態の回収装置５０を曳船装置２０によって回収目標水域まで曳航することで、水中航走体１を回収する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、この本体部と分離可能な浮体部を有して構成された水中航走体であって、前記浮体部が、当該水中航走体の垂直尾翼の一部または全部であり、さらに前記浮体部に通信機器が搭載されており、水中において前記本体部と前記浮体部とを分離すると、前記本体部と前記浮体部とが索状体でつながれた状態で前記浮体部及び前記通信機器が水面に浮上して、前記通信機器が無線通信を行える状態となることを特徴とする水中航走体。
【請求項２】
前記通信機器が、前記浮体部の位置情報を取得する測位機器と、前記測位機器で取得した前記浮体部の位置情報を発信する発信機器とを有して構成された請求項１に記載の水中航走体。
【請求項３】
前記索状体が、前記本体部と前記浮体部との間で通電可能な通電用ケーブルを有して構成されている請求項１または２に記載の水中航走体。
【請求項４】
前記索状体が、前記本体部と前記浮体部との間でデータ通信可能な通信用ケーブルを有して構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の水中航走体。
【請求項５】
前記浮体部が密閉可能なバラストタンクを有して構成され、前記本体部又は前記浮体部に、前記バラストタンク内のバラスト水量を変更する注排水機構を備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の水中航走体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水中航走体を展開目標水域に展開する展開装置が接続可能な展開用曳航装置と、活動を終えた前記水中航走体を回収する回収装置が接続可能な回収用曳航装置とを有して構成された水中航走体の展開回収システムであって、
前記展開用曳航装置に搭載された展開用制御装置は、前記水中航走体を展開する際に、前記本体部と前記浮体部とが連結された状態の前記水中航走体を、前記展開用曳航装置に接続された前記展開装置に着脱可能に連結した状態で、前記展開用曳航装置によって前記展開装置を前記展開目標水域まで曳航する操舵制御を行うように構成され、
前記展開用制御装置又は前記水中航走体に搭載された制御機器は、前記展開目標水域において前記展開装置と前記水中航走体との連結を解除して、前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御を行うように構成されているとともに、
前記制御機器は、
前記水中航走体の回収の際には、前記本体部から前記浮体部を分離して前記浮体部及び前記本体部を前記索状体によって接続した状態で前記浮体部及び前記通信機器を水面に浮上させる制御と、水面に浮上した前記通信機器により前記浮体部の位置情報を発信する制御を行うとともに、
前記回収用曳航装置に搭載された回収用制御装置は、前記通信機器から発信された前記浮体部の位置情報を利用して、前記回収用曳航装置及び前記回収装置を水面に浮上した前記浮体部の近傍まで移動させる接近操舵制御と、前記回収装置に前記水中航走体の前記索状体又は前記浮体部を引掛かけて前記水中航走体を捕捉する捕捉操舵制御と、前記回収装置に前記水中航走体を捕捉した状態で前記回収用曳航装置及び前記回収装置を回収目標水域まで移動させる帰投操舵制御とを行うように構成されていることを特徴する水中航走体の展開回収システム。
【請求項７】
前記展開用曳航装置が無人航行船であり、前記展開用曳航装置に無線通信可能な通信装置が搭載され、前記通信装置と前記展開用制御装置とが通信可能に接続されており、前記通信装置及び前記展開用制御装置を介して、前記展開用曳航装置によって前記展開装置を前記展開目標水域まで曳航する操縦制御と、前記展開目標水域において前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御とを遠隔操作で行う構成となっている請求項６に記載の水中航走体の展開回収システム。
【請求項８】
前記展開用曳航装置が自律型無人航行船であり、前記展開用制御装置に予め前記展開目標水域の位置情報を入力しておくことにより、前記展開用曳航装置によって前記展開装置を前記展開目標水域まで曳航する操縦制御と、前記展開目標水域において前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御とを、前記制御装置が自律的に行うように構成されている請求項６に記載の水中航走体の展開回収システム。
【請求項９】
前記回収用曳航装置が無人航行船であり、前記回収用曳航装置に無線通信可能な通信装置が搭載され、前記通信装置及び前記回収用制御装置が通信可能に接続されており、前記通信装置及び前記回収用制御装置を介して、前記回収用曳航装置が遠隔操作可能な構成となっている請求項６〜８のいずれか１項に記載の水中航走体の展開回収システム。
【請求項１０】
前記回収用曳航装置が自律型無人航行船であり、前記回収用曳航装置に搭載されている前記回収用制御装置に予め回収する前記水中航走体を登録しておくことにより、登録された前記水中航走体を回収する前記接近操舵制御、前記捕捉操舵制御、及び前記帰投操舵制御を、前記回収用制御装置が自律的に行うように構成されている請求項６〜８のいずれか１項に記載の水中航走体の展開回収システム。
【請求項１１】
前記展開用曳航装置及び前記回収用曳航装置が、前記展開装置、前記展開用制御装置、前記回収装置、及び前記回収用制御装置を兼ね備えた同じ曳航装置で構成されている請求項６〜１０のいずれか１項に記載の水中航走体の展開回収システム。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水中航走体を展開目標水域に展開し、活動を終えた前記水中航走体を回収する水中航走体の展開回収方法であって、
展開用曳航装置に接続された展開装置に前記本体部と前記浮体部とを分離していない状態の前記水中航走体を着脱可能に連結した状態で、前記展開装置を前記展開用曳航装置によって前記展開目標水域まで曳航し、前記展開目標水域において前記展開装置と前記水中航走体との連結を解除して前記展開装置から前記水中航走体を切り離すことにより、前記水中航走体を水中に展開し、
前記水中航走体の回収の際に、前記水中航走体の前記本体部から前記浮体部を分離して、前記浮体部及び前記本体部を前記索状体によって接続した状態で前記浮体部及び前記通信機器を水面に浮上させ、前記通信機器により前記浮体部の位置情報を発信し、その発信された浮体部の位置情報を利用して、回収装置が接続された回収用曳航装置を水面に浮かんだ前記浮体部に接近させ、前記回収装置に前記水中航走体の前記索状体又は前記浮体部を引掛けることにより、前記水中航走体を前記回収装置に捕捉した状態とし、前記回収装置に前記水中航走体を捕捉した状態で前記回収用曳船装置及び前記回収装置を前記水中航走体の回収目標水域まで移動させることにより、前記水中航走体を回収することを特徴する水中航走体の展開回収方法。
【請求項１３】
前記展開用曳航装置による前記水中航走体の展開と、前記回収用曳航装置による前記水中航走体の回収を、前記展開装置及び前記回収装置を兼ね備えた同じ曳航装置で行う請求項１２に記載の水中航走体の展開回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中航走体、水中航走体の展開回収システム、及び水中航走体の展開回収方法に関し、より詳細には、簡易に展開及び回収することができる水中航走体、水中航走体の展開回収システム、及び水中航走体の展開回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底測量や海底の地形調査等を行う水中で活動する装置として、水中航走体が知られている。水中航走体は、オペレーターが遠隔操作する遠隔操作無人探査機（ＲＯＶ）や、自立型無人潜水機（ＡＵＶ）等様々な種類を有しており、科学分野や商業分野、軍用分野等で広く利用されている。
【０００３】
従来では、水中航走体の活動水域に支援母船を待機させ、支援母船に搭載されている音響装置と、水中航走体に搭載されている音響機器との間で水中における音響通信を行うことで、支援母船と水中航走体との相対位置情報を取得している。そして、活動を終えた水中航走体の回収を行う際には、音響通信によって取得した支援母船と水中航走体との相対位置情報を利用して、支援母船と水中航走体とを接近させ、支援母船に搭載したクレーンを使用して、水中航走体を水中から支援母船上に揚収するのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、水中における音響通信は、気中における電波による無線通信に比べて、使用できる周波数帯域が狭く、単位時間当たりに伝送できる情報量が少ない。また、音波は電波に比べて伝搬速度が遅く、水中における雑音の影響やドップラー効果の影響を受け易い。そのため、水中における音響通信では、支援母船と水中航走体との離間距離が遠い場合には、水中航走体の位置をタイムラグが少ない状態で精度よく特定することは難しい。
【０００５】
また、クレーンを用いて水中航走体を回収する方法では、支援母船にクレーンを設置するスペースと、水中航走体を収容するスペースが必要となる。また、水中航走体を回収する際には、水中に位置する水中航走体にクレーンの吊具を接続する作業や、クレーンによって水中航走体を船上に引き上げる作業を行う必要があり、その作業には乗組員が必要となる。そのため、従来では、水中航走体を利用して海底測量や海底の地形調査等を行う場合には、比較的大きな支援母船と多くの乗組員が必要とされていた。
【０００６】
そこで、小規模な船舶で水中航走体の回収を行える水中航走体の発射回収システムとして、船舶によって曳航する発射回収装置を備え、水中において発射回収装置（発射回収カゴ）に水中航走体を収容する発射回収システムが提案されている（特許文献１参照）。この発射回収システムでは、水中に沈めた発射回収カゴの位置及び姿勢を計測し、その計測された発射回収カゴの姿勢に合わせて水中航走体の姿勢を制御することにより、発射回収カゴに水中航走体を進入させて収容する。しかしながら、水中に沈められている発射回収装置は潮の流れやうねりの影響を受けるため不規則な動きをする。また、水中航走体も潮の流れやうねりの影響を受けるため、発射回収装置の姿勢の変化に合わせて水中航走体の姿勢を精度よく一致させることは非常に難しい。それ故、この発射回収システムで水中航走体を回収するには水中航走体に高度な制御が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−５４４５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易に展開及び回収することができる水中航走体、水中航走体の展開回収システム、及び水中航走体の展開回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するための本発明の水中航走体は、本体部と、この本体部と分離可能な浮体部を有して構成された水中航走体であって、前記浮体部が、当該水中航走体の垂直尾翼の一部または全部であり、さらに前記浮体部に通信機器が搭載されており、水中において前記本体部と前記浮体部とを分離すると、前記本体部と前記浮体部とが索状体でつながれた状態で前記浮体部及び前記通信機器が水面に浮上して、前記通信機器が無線通信を行える状態となることを特徴とする水中航走体とする。
【００１０】
この水中航走体によれば、水中航走体を水中へ展開する際や水中航走体を水中で活動させる際には、水中航走体の本体部と浮体部とを分離せずに連結した状態にすることで、水中航走体の性能を維持できる。水中航走体が水中での活動を終え、水中航走体の回収を行う際には、通信機器が搭載されている浮体部を本体部から分離して、浮体部とともに通信機器を水面に浮上させることで、水中航走体が通信機器によって電波による無線通信を行える状態にすることができる。そして、水中航走体の通信機器と無線通信を行うことで、水中航走体から遠く離れた地点においても、浮体部の位置をタイムラグが小さい状態で精度よく特定することが可能となる。
【００１１】
さらに、水中航走体は垂直尾翼が上側に位置した状態で活動するので、前記浮体部を水中航走体の垂直尾翼の一部または全部にすることで、本体部から垂直尾翼の一部または全部を切り離すだけで、浮体部である垂直尾翼を円滑に水面に浮上させることができる。また、垂直尾翼が本体部よりも上側に位置した状態で分離されるので、本体部から浮体部を分離した際に、浮体部が本体部に接触する可能性や索状体が本体部に絡まる可能性も低くなる。
【００１２】
さらに、水中航走体の本体部と浮体部とを分離すると、本体部と浮体部が索状体でつながれた状態で浮体部が水面に浮かんだ状態となるので、水面に浮かぶ水中航走体の浮体部を目印にして、回収用曳航装置（船舶や潜水艇）に接続された回収装置に水中航走体の浮体部又は索状体を引掛けることで、水中航走体を容易に捕捉することができる。そして、回収装置に水中航走体を捕捉した状態で、回収用曳航装置及び回収装置を回収目標水域まで移動させることで、水中航走体を回収用曳航装置上に揚収することなく、回収目標水域まで移送することができる。
【００１３】
このように、この水中航走体では、水中航走体の回収を行う回収用曳航装置にクレーンを設置するスペースや水中航走体を収容するスペースを設けることなく回収を行えるので、小規模な回収用曳航装置で多くの水中航走体を回収することが可能となる。
【００１４】
上記の水中航走体において、前記通信機器が、前記浮体部の位置情報を取得する測位機器と、前記測位機器で取得した前記浮体部の位置情報を発信する発信機器とを有して構成されると、通信機器を構成する測位機器及び発信機器によって、測位システムから取得した浮体部の位置情報を発信できるので、その発信される位置情報を受信することで、水中航走体から遠く離れた地点においても、浮体部の位置をタイムラグが小さい状態で精度よく特定することが可能となる。
【００１５】
上記の水中航走体において、前記索状体が、前記本体部と前記浮体部との間で通電可能な通電用ケーブルを有して構成されていると、水中航走体の本体部に搭載しているバッテリーから通電用ケーブルを介して浮体部に搭載されている通信機器に電力を供給することが可能となるので、浮体部にバッテリーを搭載する必要がなくなる、或いは、浮体部に搭載するバッテリーを小さくすることができる。また、浮体部に無線で電力を受電可能な受電機器を備える場合には、浮体部に搭載された受電装置から通電用ケーブルを介して本体部のバッテリーの充電を行うことも可能となる。
【００１６】
上記の水中航走体において、前記索状体が、前記本体部と前記浮体部との間でデータ通信可能な通信用ケーブルを有して構成されていると、水中航走体の本体部に蓄積されているデータを、通信用ケーブルを介して浮体部に搭載されている通信機器によって発信することが可能となる。
【００１７】
上記の水中航走体において、前記浮体部が密閉可能なバラストタンクを有して構成され、前記本体部又は前記浮体部に、前記バラストタンク内のバラスト水量を変更する注排水機構を備えている構成にすると、注排水機構によって浮体部のバラストタンク内のバラスト水量を変更することで、浮体部の比重を変更することが可能となる。これにより、本体部と浮体部とを連結している水中航走体の展開時や活動時には、浮体部のバラストタンク内のバラスト水量を多くして浮体部の比重を重くすることで、水中における水中航走体の姿勢制御を行い易くなる。一方、水中航走体を回収する際には、浮体部のバラストタンク内のバラスト水量を少なくして浮体部の比重を軽くすることで、浮体部が水面に浮上しやすい状態にすることができる。
【００１８】
上記のような目的を達成するための本発明の水中航走体の展開回収システムは、上記のいずれかに記載の水中航走体を展開目標水域に展開する展開装置が接続可能な展開用曳航装置と、活動を終えた前記水中航走体を回収する回収装置が接続可能な回収用曳航装置とを有して構成された水中航走体の展開回収システムであって、前記展開用曳航装置に搭載された展開用制御装置は、前記水中航走体を展開する際に、前記本体部と前記浮体部とが連結された状態の前記水中航走体を、前記展開用曳航装置に接続された前記展開装置に着脱可能に連結した状態で、前記展開用曳航装置によって前記展開装置を前記展開目標水域まで曳航する操舵制御を行うように構成され、前記展開用制御装置又は前記水中航走体に搭載された制御機器は、前記展開目標水域において前記展開装置と前記水中航走体との連結を解除して、前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御を行うように構成されているとともに、前記制御機器は、前記水中航走体の回収の際には、前記本体部から前記浮体部を分離して前記浮体部及び前記本体部を前記索状体によって接続した状態で前記浮体部及び前記通信機器を水面に浮上させる制御と、水面に浮上した前記通信機器により前記浮体部の位置情報を発信する制御を行うとともに、前記回収用曳航装置に搭載された回収用制御装置は、前記通信機器から発信された前記浮体部の位置情報を利用して、前記回収用曳航装置及び前記回収装置を水面に浮上した前記浮体部の近傍まで移動させる接近操舵制御と、前記回収装置に前記水中航走体の前記索状体又は前記浮体部を引掛かけて前記水中航走体を捕捉する捕捉操舵制御と、前記回収装置に前記水中航走体を捕捉した状態で前記回収用曳航装置及び前記回収装置を回収目標水域まで移動させる帰投操舵制御とを行うように構成されていることを特徴する。
【００１９】
この水中航走体の展開回収システムによれば、本体部と浮体部とが連結された状態の水中航走体を展開装置に連結し、展開用制御装置により、展開用曳航装置によって展開装置を展開目標水域まで曳航する操舵制御を行うことで、水中航走体を展開目標水域まで移送することができる。そして、展開用制御装置又は水中航走体に搭載された制御機器により、展開目標水域において展開装置と水中航走体との連結を解除して展開装置から水中航走体を切り離す制御を行うことで、水中航走体を展開目標水域に簡易に展開することができる。
【００２０】
水中航走体を回収する際には、水中航走体の制御機器により、水中航走体の通信機器が搭載されている浮体部を本体部から分離して浮体部とともに通信機器を水面に浮上させる制御と、水面に浮上した通信機器により浮体部の位置情報を発信する制御を行うことで、水中航走体から遠く離れた地点においても、浮体部の位置をタイムラグが小さい状態で精度よく特定することが可能となる。そして、通信機器から発信される浮体部の位置情報を利用して、回収用曳航装置の回収用制御装置により、回収用曳航装置及び回収装置を水面に浮上した浮体部の近傍まで移動させる接近操舵制御と、回収用曳航装置を操舵制御して回収装置に水面に浮かんでいる浮体部又は索状体を引掛けて水中航走体を捕捉する捕捉操舵制御を行うことで、水中航走体を容易に捕捉することができる。そして、回収装置に水中航走体を捕捉した状態で、回収用曳航装置の回収用制御装置により、回収用曳航装置及び前記回収装置を回収目標水域まで移動させる帰投操舵制御を行うことで、水中航走体を回収用曳航装置上に揚収することなく、水中航走体を回収目標水域まで移送することができる。
【００２１】
このように、この水中航走体の展開回収システムでは、水中航走体の展開を行う展開用曳航装置と、水中航走体の回収を行う回収用曳航装置に、クレーンを設置するスペースや水中航走体を収容するスペースを設ける必要がないため、小規模な展開用曳航装置及び回収用曳航装置で多くの水中航走体を展開回収することが可能となる。
【００２２】
上記の水中航走体の展開回収システムにおいて、前記展開用曳航装置が無人航行船であり、前記展開用曳航装置に無線通信可能な通信装置が搭載され、前記通信装置と前記展開用制御装置とが通信可能に接続されており、前記通信装置及び前記展開用制御装置を介して、前記展開用曳航装置によって前記展開装置を前記展開目標水域まで曳航する操縦制御と、前記展開目標水域において前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御とを遠隔操作で行う構成にすると、展開用曳航装置に乗組員を搭乗させる必要がなくなるため、水中航走体の展開に要する労力やコストを低減するには有利になる。
【００２３】
上記の水中航走体の展開回収システムにおいて、前記展開用曳航装置が自律型無人航行船であり、前記展開用制御装置に予め前記展開目標水域の位置情報を入力しておくことにより、前記展開用曳航装置によって前記展開装置を前記展開目標水域まで曳航する操縦制御と、前記展開目標水域において前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御とを、前記制御装置が自律的に行うように構成されていると、展開装置に水中航走体を装着し、展開用曳航装置の展開用制御装置に展開目標水域の位置情報を入力するだけで、水中航走体を自動で展開目標水域に展開することができるので、海底測量や海底の地形調査等を少ない人員で効率的に行うことが可能となる。
【００２４】
上記の水中航走体の展開回収システムにおいて、前記回収用曳航装置が無人航行船であり、前記回収用曳航装置に無線通信可能な通信装置が搭載され、前記通信装置及び前記回収用制御装置が通信可能に接続されており、前記通信装置及び前記回収用制御装置を介して、前記回収用曳航装置が遠隔操作可能な構成であると、回収用曳航装置に乗組員を搭乗させることなく、水中航走体を回収することが可能となるため、水中航走体の回収に要する労力やコストを低減するには有利になる。
【００２５】
上記の水中航走体の展開回収システムにおいて、前記回収用曳航装置が自律型無人航行船であり、前記回収用曳航装置に搭載されている前記回収用制御装置に予め回収する前記水中航走体を登録しておくことにより、登録された前記水中航走体を回収する前記接近操舵制御、前記捕捉操舵制御、及び前記帰投操舵制御を、前記回収用制御装置が自律的に行うように構成されていると、回収用曳航装置に搭載されている回収用制御装置に予め回収する水中航走体を登録するだけで、水中航走体を自動的に回収することができるので、海底測量や海底の地形調査等を少ない人員で効率的に行うには益々有利になる。
【００２６】
上記の水中航走体の展開回収システムにおいて、前記展開用曳航装置及び前記回収用曳航装置が、前記展開装置、前記展開用制御装置、前記回収装置、及び前記回収用制御装置を兼ね備えた同じ曳航装置で構成されていると、水中航走体の展開及び回収を同じ曳航装置で行えるので、海底測量や海底の地形調査等をより少ない設備で効率的に行うことができる。
【００２７】
上記のような目的を達成するための本発明の水中航走体の展開回収方法は、上記のいずれかに記載の水中航走体を展開目標水域に展開し、活動を終えた前記水中航走体を回収する水中航走体の展開回収方法であって、展開用曳航装置に接続された展開装置に前記本体部と前記浮体部とを分離していない状態の前記水中航走体を着脱可能に連結した状態で、前記展開装置を前記展開用曳航装置によって前記展開目標水域まで曳航し、前記展開目標水域において前記展開装置と前記水中航走体との連結を解除して前記展開装置から前記水中航走体を切り離すことにより、前記水中航走体を水中に展開し、前記水中航走体の回収の際に、前記水中航走体の前記本体部から前記浮体部を分離して、前記浮体部及び前記本体部を前記索状体によって接続した状態で前記浮体部及び前記通信機器を水面に浮上させ、前記通信機器により前記浮体部の位置情報を発信し、その発信された浮体部の位置情報を利用して、回収装置が接続された回収用曳航装置を水面に浮かんだ前記浮体部に接近させ、前記回収装置に前記水中航走体の前記索状体又は前記浮体部を引掛けることにより、前記水中航走体を前記回収装置に捕捉した状態とし、前記回収装置に前記水中航走体を捕捉した状態で前記回収用曳船装置及び前記回収装置を前記水中航走体の回収目標水域まで移動させることにより、前記水中航走体を回収することを特徴する。
【００２８】
この水中航走体の展開回収方法によれば、展開用曳航装置によって展開装置に連結された水中航走体を展開目標水域まで曳航し、展開目標水域において展開装置と水中航走体との連結を解除して展開装置から水中航走体を切り離すだけで、水中航走体を展開目標水域に簡易に展開することができる。
【００２９】
水中航走体を回収する際には、水中航走体の通信機器が搭載されている浮体部を本体部から分離して、浮体部とともに通信機器を水面に浮上させ、水面に浮上した通信機器により浮体部の位置情報を発信することで、水中航走体から遠く離れた地点においても、浮体部の位置をタイムラグが小さい状態で精度よく特定することができる。そして、通信機器から発信された浮体部の位置情報を利用して、回収用曳航装置及び回収装置を水面に浮上した浮体部の近傍まで移動させ、回収用曳航装置を操舵制御して回収装置に水面に浮かんでいる浮体部又は索状体を引掛けて捕捉することで、水中航走体を容易に捕捉することができる。そして、回収装置に水中航走体を捕捉した状態で、回収用曳航装置及び回収装置を回収目標水域まで移動させることで、水中航走体を曳航装置上に揚収することなく、回収目標水域まで移送することができる。
【００３０】
このように、この水中航走体の展開回収方法では、水中航走体の展開を行う展開用曳航装置と、水中航走体の回収を行う回収用曳航装置に、クレーンを設置するスペースや水中航走体を収容するスペースを設ける必要がないため、小規模な展開用曳航装置及び回収用曳航装置で多くの水中航走体を展開回収することが可能となる。
【００３１】
上記の水中航走体の展開回収方法において、前記展開用曳航装置による前記水中航走体の展開と、前記回収用曳航装置による前記水中航走体の回収を、前記展開装置及び前記回収装置を兼ね備えた同じ曳航装置で行う構成にすると、水中航走体の展開及び回収を同じ曳航装置で行えるので、海底測量や海底の地形調査等をより少ない設備で効率的に行うには有利になる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の水中航走体、水中航走体の展開回収システム、及び水中航走体の展開回収方法によれば、水中航走体を水中へ展開する際や水中航走体を水中で活動させる際には、水中航走体の本体部と浮体部とを連結した状態にすることで、水中航走体の性能を維持できる。水中航走体を展開する際には、水中航走体を連結した状態の展開装置を展開用曳航装置によって展開目標水域まで曳航し、展開目標水域において展開装置と水中航走体との連結を解除して展開装置から水中航走体を切り離すことで、水中航走体を展開目標水域に簡易に展開することができる。また、水中航走体の回収を行う際には、通信機器が搭載されている浮体部を本体部から分離して、浮体部とともに通信機器を水面に浮上させ、水中航走体の通信機器が気中における無線通信を行なえる状態になることで、水中航走体から遠く離れた地点においても、浮体部の位置をタイムラグが小さい状態で精度よく特定することが可能となる。さらに、本体部から浮体部を分離した後には、本体部と浮体部とが索状体でつながれた状態で、浮体部が水面に浮かんだ状態となるので、回収用曳航装置に接続されている回収装置に水面に浮かんでいる浮体部又は索状体を引掛けることで、水中航走体を容易に捕捉することができる。そして、回収装置に水中航走体を捕捉した状態で、回収用曳航装置及び回収装置を回収目標水域まで移動させることで、水中航走体を回収用曳航装置上に揚収することなく、回収目標水域まで移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る実施の形態の水中航走体を模式的に示す側面図である。
【図２】図１の水中航走体が本体部から浮体部を分離した状態を模式的に示す側面図である。
【図３】水中航走体を展開する展開装置と水中航走体を回収する回収装置が接続されている曳航装置を模式的に示す側面図である。
【図４】図３の展開装置、回収装置、及び曳航装置を模式的に示す平面図である。
【図５】展開装置に水中航走体を装着した状態を模式的に示す側面図である。
【図６】図５の展開装置付近を模式的に示す部分拡大側面図である。
【図７】水中航走体を装着した状態の展開装置を模式的に示す平面図である。
【図８】回収装置で水中航走体を捕捉した状態を模式的に示す側面図である。
【図９】回収装置で水中航走体を捕捉した状態を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施の形態の水中航走体、水中航走体の展開回収システム、及び水中航走体の展開回収方法を、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
本発明に係る実施の形態の水中航走体の展開回収システムは、展開装置を備えた展開用曳航装置と、回収装置を備えた回収用曳航装置を使用して、水中航走体の展開目標水域への展開、及び、活動を終えた水中航走体の回収を行うシステムである。展開用曳航装置及び回収用曳航装置はそれぞれ別々の曳航装置で構成することもできるが、この実施の形態では、展開用曳航装置及び回収用曳航装置を、展開装置及び回収装置を兼ね備えた同じ曳航装置で構成する場合を例示する。以下では、展開用曳航装置及び回収用曳航装置を曳航装置２０として説明する。
【００３６】
図中では、曳航装置２０の進行方向（前後方向）をＸ方向とし、Ｘ方向と水平面において直交する曳航装置２０の幅方向（左右方向）をＹ方向とし、鉛直方向（上下方向）をＺ方向としている。
【００３７】
図１に例示するように、水中航走体１は、海底測量や海底の地形調査等を行う水中で活動する装置であり、自律型無人潜水機（ＡＵＶ）や遠隔操作無人探査機（ＲＯＶ）などが例示できる。本発明に係る実施の形態の水中航走体１は、本体部１Ａと分離可能な浮体部１Ｂを有して構成され、浮体部１Ｂに通信機器３が搭載されている。
【００３８】
図２に例示するように、この水中航走体１は、水中において本体部１Ａと浮体部１Ｂとを分離すると、本体部１Ａと浮体部１Ｂとが索状体１Ｃでつながれた状態で浮体部１Ｂ及び通信機器３が水面に浮上して、通信機器３が無線通信を行える状態となる。
【００３９】
この実施の形態の通信機器３は、浮体部１Ｂの位置情報を取得する測位機器と、測位機器で取得した位置情報を発信する発信機器とを有して構成されている。通信機器３を構成する測位機器は例えば、全地球航法衛星システム（ＧＮＮＳ）等の衛星測位システムや、電波航法等の測位システムから浮体部１Ｂの位置情報（例えば、緯度経度等）を取得し、発信機器はその取得した浮体部１Ｂの位置情報を電波による無線通信で発信する。この通信機器３は、後に説明する曳航装置２０に搭載された通信装置２２と通信できる構成となっている。
【００４０】
水中航走体１は、水中航走体１の回収を行う以前（展開時及び水中における活動時）には、本体部１Ａから浮体部１Ｂを分離せずに、本体部１Ａと浮体部１Ｂとが連結された状態で活動する。一方、水中航走体１の回収を行う際には、水中航走体１に搭載された制御機器４により、本体部１Ａから浮体部１Ｂを分離して、浮体部１Ｂ及び本体部１Ａを索状体１Ｃで接続した状態で浮体部１Ｂ及び通信機器を水面に浮上させる制御が行われる。
【００４１】
この実施の形態で例示する水中航走体１の本体部１Ａは、図１及び図２に示すように、細長の略楕円体形状であり、水中航走体１の後部に垂直尾翼２と、水平尾翼を有している。水中航走体１の水平尾翼の後部には推進器が装備されていて、垂直尾翼２の上部に通信機器３が設置されている。この水中航走体１では、垂直尾翼２の一部が浮体部１Ｂを構成しており、本体部１Ａから浮体部１Ｂを分離して、浮体部１Ｂ及び通信機器３が水面に浮かぶと、通信機器３が電波による無線通信が行える状態となる。
【００４２】
この実施の形態の浮体部１Ｂの上部には、さらに、無線で電力を受電可能な受電機器６と、発光機器１２が設けられている。発光機器１２は、浮体部１Ｂが水面に浮上した際に、周辺領域の照度が設定値以下の場合（夜間や荒天時等で暗い場合）に作動して点灯する構成となっている。
【００４３】
さらに、この実施の形態の浮体部１Ｂは内部に密閉可能なバラストタンク９を有しており、本体部１Ａにバラストタンク９内のバラスト水量を変更する注排水機構１０が備えられている。なお、注排水機構１０を浮体部１Ｂに備えた構成にすることもできる。
【００４４】
この水中航走体１では、水中航走体１の回収を行う以前（展開時及び活動時）には、注排水機構１０によりバラストタンク９内にバラスト水ＢＷが貯水され、浮体部１Ｂの比重が重い状態に設定される。水中航走体１の回収を行う際には、注排水機構１０によりバラストタンク９内のバラスト水ＢＷの一部又は全部が排出されて、浮体部１Ｂの比重が軽くなった後に、制御機器４により、本体部１Ａから浮体部１Ｂを分離して浮体部１Ｂを水面に浮上させる制御が行われる。本体部１Ａから浮体部１Ｂを分離すると、浮体部１Ｂのバラストタンク９は密閉された状態となり、バラストタンク９内に水が進入しない状態となる。
【００４５】
さらに、この実施の形態では、浮体部１Ｂの下部に錘１１が設けられていて、浮体部１Ｂが水面に浮くと、錘１１が設けられている浮体部１Ｂの下部が下側に位置し、通信機器３が設けられている浮体部１Ｂの上部が上側に位置するように構成されている。
【００４６】
水中航走体１の本体部１Ａと浮体部１Ｂとを接続する索状体１Ｃとしては、ロープやケーブル等が例示できる。この実施の形態の索状体１Ｃは、本体部１Ａと浮体部１Ｂとの間で通電可能な通電用ケーブルと、本体部１Ａと浮体部１Ｂとの間でデータ通信可能な通信用ケーブルとを有して構成されている。索状体１Ｃを構成する通電用ケーブル及び通信用ケーブルは通信機器３、受電機器６、及び発光機器１２にそれぞれ接続されており、索状体１Ｃを介して本体部１Ａと浮体部１Ｂとの間で通電及びデータ通信を行える構成になっている。索状体１Ｃは、本体部１Ａと浮体部１Ｂとを連結している状態では、水中航走体１の内部に収容された状態となっている。
【００４７】
水中航走体１の本体部１Ａの上部には、音響機器５（トランスポンダ）と環状部材８が設けられている。環状部材８は、水中航走体１の本体部１Ａの前後方向に離間した２ヶ所（複数の場所）に設けられている。水中航走体１の前端部には、被係合部材７がＸ方向に突設されている。この被係合部材７の詳細については後述する。
【００４８】
なお、水中航走体１の形状や構造、本体部１Ａ又は浮体部１Ｂに設けられる付帯設備（推進器や、音響機器５等）の有無及び配置等はこの実施の形態の構成に限定されず他にも様々な構成にすることができる。この実施の形態では、垂直尾翼２の一部が浮体部１Ｂを構成する場合を例示しているが、垂直尾翼２の全部が浮体部１Ｂを構成することもできる。
【００４９】
次に、この水中航走体１の展開及び回収を行う展開装置３０、回収装置５０、及び曳航装置２０について説明する。図３及び図４に例示するように、この実施の形態では、曳航装置２０の後部に回収装置５０が接続されており、回収装置５０の後部に展開装置３０が接続されている。
【００５０】
図５及び図６に例示するように、展開装置３０は、水中航走体１を装着して水面に浮かんだ状態で曳航される展開用構造体３２と、展開用構造体３２を曳航装置２０に対して接続する接続機構３１とを備えている。展開用構造体３２は、水中航走体１を支持する支持フレーム３３を有して構成されていて、支持フレーム３３には、水中航走体１の一部又は全部を水没させた状態で水中航走体１を着脱可能に連結する着脱機構３４が設けられている。
【００５１】
図７に例示するように、この実施の形態の展開用構造体３２は、Ｙ方向に離間して配置されたＸ方向に延在する３つの支持フレーム３３と、隣り合う支持フレーム３３どうしを連結するＹ方向に延在する６つの連結フレーム４０とを組み合わせて形成されている。支持フレーム３３及び連結フレーム４０はそれぞれ、内部に空洞が設けられた細長の円柱形状のフレームで構成されている。支持フレーム３３及び連結フレーム４０にはそれぞれ複数箇所に連結部３３ａ、４０ａが設けられていて、支持フレーム３３の連結部３３ａと連結フレーム４０の連結部４０ａとが固定具によって着脱可能に接合されている。
【００５２】
図６に例示するように、この実施の形態の着脱機構３４は、水中航走体１の上部に設けられている環状部材８を引っ掛けるＬ字型のフック３５と、水中航走体１の前端部と係合する係合機構３６とで構成されている。フック３５及び係合機構３６はそれぞれ支持フレーム３３の下部に設けられている。フック３５は支持フレーム３３の中央にＸ方向に離間して２か所（複数の場所）に配置されていて、前方のＬ字型のフック３５よりもさらに前方に係合機構３６が配置されている。さらに、この実施の形態では、支持フレーム３３のＸ方向における前側のフック３５と係合機構３６との間の位置に、抑え部材３９が設けられている。抑え部材３９は、支持フレーム３３の下部から下方に突設されている。
【００５３】
図５及び図６に例示するように、水中航走体１は、推進方向がＸ方向となる向きで支持フレーム３３の下方に配置される。そして、支持フレーム３３に設けられているＬ字型のフック３５に水中航走体１に設けられている環状部材８を挿通させて引っ掛けるとともに、水中航走体１の前端部（被係合部材７）と支持フレーム３３に設けられた係合機構３６（係合部材３７）とを係合することで、支持フレーム３３に対して水中航走体１が固定された状態となる。水中航走体１の前端部と係合機構３６とを係合すると、抑え部材３９によって水中航走体１の前方上部が抑えられた状態となり、抑え部材３９によって水中航走体１の前方への移動と上方への移動が抑止された状態になる。
【００５４】
この実施の形態では、１つの支持フレーム３３に対してフック３５及び係合機構３６からなる着脱機構３４と抑え部材３９が１組ずつ設けられていて、１つの支持フレーム３３に対して１台の水中航走体１が固定される構成になっている。また、支持フレーム３３に水中航走体１が装着された状態で、水中航走体１の垂直尾翼２が支持フレーム３３の後端部よりも後方に配置され、垂直尾翼２の上部に設けられた通信機器３が水上に露出した状態となるように構成されている。支持フレーム３３どうしは連結フレーム４０によって、水中航走体１が装着された状態で、水中航走体１どうしが互いに離間しているように連結されている。
【００５５】
この実施の形態の係合機構３６は、水中航走体１の前端部に設けられた被係合部材７に係合する係合部材３７と、被係合部材７と係合部材３７との係合を解除する解除部材３８とを有して構成されている。この解除部材３８としては、通電によりピンを移動させるようなソレノイドアクチュエータ等が例示できる。被係合部材７と係合機構３６とを係合すると、解除部材３８への通電がない状態では被係合部材７と係合部材３７との係合状態が維持されて水中航走体１が支持フレーム３３に支持された状態が維持される。そして、解除部材３８に通電があると、被係合部材７と係合部材３７との係合状態が解除され、水中航走体１が支持フレーム３３から切り離される構成になっている。
【００５６】
なお、構造体３２を形成する支持フレーム３３及び連結フレーム４０の形状やサイズ、本数、配置等は、この実施の形態に限定されず、展開する水中航走体１のサイズや台数等に応じて他にも様々な構成にすることができる。また、必ずしも、水中航走体１、支持フレーム３３及び連結フレーム４０の形状やサイズを揃える必要はなく、曳航する水中航走体１に合わせて、それぞれに対応する支持フレーム３３及び連結フレーム４０を用いればよい。
【００５７】
この実施の形態では、支持フレーム３３及び連結フレーム４０を内部に空洞が設けられたフレームで構成しているが、支持フレーム３３及び連結フレーム４０は他の部材で構成することもできる。支持フレーム３３及び連結フレーム４０は複数の部材を組み合わせて形成することもできる。また、この実施の形態では、支持フレーム３３及び連結フレーム４０自身の浮力によって構造体３２が水面に浮かぶ構成としているが、構造体３２を浮力材（浮き）の浮力によって浮かせる構成にすることもできる。
【００５８】
展開用構造体３２を曳航装置２０に対して接続する接合機構３１は、ロープやフレーム等で構成される。この実施の形態では接合機構３１がロープで構成されており、展開用構造体３２のＹ方向に離間して配置されたＸ方向に延在する３本のロープによって、回収装置５０の回収用構造体５２の後部と展開用構造体３２の前部とが接続されている。支持フレーム３３に設けられている連結部３３ａと連結フレーム４０に設けられている連結部４０ａはそれぞれ、ロープを連結できる構成になっており、ロープの展開用構造体３２側の端部は、支持フレーム３３の連結部３３ａと連結フレーム４０の連結部４０ａにそれぞれ連結されている。なお、この実施の形態では、回収装置５０を介して曳航装置２０と展開装置３０とを間接的に接続しているが、接合機構３１によって曳航装置２０と展開装置３０とを直接接続する構成にすることもできる。
【００５９】
図８及び図９に例示するように、回収装置５０は、水面に浮かんだ状態で曳航される回収用構造体５２と、回収用構造体５２を曳航装置２０に接続する接続機構５１とを備えている。この実施の形態では、曳航装置２０の後ろ側に回収用構造体５２が配置され、回収用構造体５２の前部と曳航装置２０の後部とが接続機構５１によって接続されている。
【００６０】
回収用構造体５２は、水中航走体１が本体部１Ａから浮体部１Ｂを分離した状態において、水中航走体１の索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを引っ掛けることが可能な捕捉部５３を有して構成されている。この実施の形態の捕捉部５３は、索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを導入するゲート部５４と、ゲート部５４を通過した索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを拘束する袋小路部５６と、索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂをゲート部５４から袋小路部５６に誘導する誘導経路部５５とを有して構成されている。この実施の形態では、曳航装置２０の船尾部の左右両舷に捕捉部５３が設けられている。捕捉部５３を構成するゲート部５４は曳航装置２０の船側の外側に配置されており、ゲート部５４の後部に誘導経路部５５が配置され、誘導経路部５５の後部に袋小路部５６が配置されている。
【００６１】
この実施の形態の回収用構造体５２は、棒状のフレーム部材と浮力材（浮き）とを有して形成されている。ゲート部５４は、曳航装置２０の船側に沿って配置されたＸ方向に延在するフレーム部材と、そのフレーム部材のＹ方向外側に離間して配置されたＸ方向に延在するフレーム部材とで形成されている。ゲート部５４に索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを導入しやすいように、Ｙ方向外側に配置されているフレーム部材の前部はＹ方向外側に開くように屈曲した形状となっている。ゲート部５４の前端部のＹ方向の開口幅Ｗは、平面視における浮体部１Ｂの最大幅よりも大きく設定されている。
【００６２】
誘導経路部５５はゲート部５４を形成するフレーム部材と連続するフレーム部材で形成されている。袋小路部５６は、Ｘ方向に延在する２本のフレーム部材の後端部が閉鎖された袋小路状に形成されており、この２本のフレーム部材は誘導経路部５５を形成する２本のフレーム部材とそれぞれ連続するように形成されている。
【００６３】
曳航装置２０の左右両舷の捕捉部５３を形成するフレーム部材どうしは、補強部材によって互いに連結されていて、捕捉部を形成するフレーム部材や補強部材の各所に浮力材が設置されている。
【００６４】
この実施の形態では、曳航装置２０の船尾部と回収用構造体５２とが接続機構５１を構成するフレーム部材によって連結されていて、曳航装置２０に対して回収用構造体５２が固定されている。回収装置５０を曳航装置２０で曳航する際には、捕捉部５３（ゲート部５４、誘導経路部５５、及び袋小路部５６）を構成するフレーム部材は、水面付近に位置した状態で曳航される構成となっている。なお、接続機構５１はフレーム部材に限定されず、例えば、接続機構５１をロープで構成し、曳航装置２０と構造体５２とをロープで接続する構成にすることもできる。
【００６５】
曳航装置２０（展開用曳航装置及び回収用曳航装置）は船舶や潜水艇で構成される。この実施の形態の曳航装置２０は自律型無人航行船で構成されている。曳航装置２０には、展開用制御装置２１Ａ及び回収用制御装置２１Ｂが搭載されている。さらに、曳航装置２０には、無線通信が可能な通信装置２２が搭載されており、通信装置２２と展開用制御装置２１Ａ及び回収用制御装置２１Ｂはそれぞれ通信可能に接続されている。通信装置２２は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）等の測位システムから位置情報を取得できる構成となっている。この曳航装置２０には、さらに、浮体部１Ｂに搭載された通信機器３から発信される浮体部１Ｂの位置情報を受信する受信装置２４が搭載されていて、受信装置２４と回収用制御装置２１Ｂは通信可能に接続されている。
【００６６】
水中航走体１を展開させる際には、展開用制御装置２１Ａは、曳航装置２０によって展開装置３０を展開目標水域まで曳航する操縦制御を行うとともに、展開目標水域において展開装置３０と水中航走体１との連結を解除して、展開装置３０から水中航走体１を切り離す制御を行うように構成されている。この実施の形態では、展開用制御装置２１Ａに水中航走体１を展開する展開目標水域の位置情報を入力することで、展開用制御装置２１Ａが、展開装置３０を入力した展開目標水域まで曳航する操縦制御と、展開目標水域において展開装置３０から水中航走体１を切り離す制御とを自律的に行う構成になっている。なお、展開目標水域において展開装置３０から水中航走体１を切り離す制御を、水中航走体１の制御機器４によって行う構成にすることもできる。
【００６７】
水中航走体１の回収を行う際には、回収用制御装置２１Ｂは、曳航装置２０を操舵制御して、曳航装置２０及び回収装置５０を水面に浮上した浮体部１Ｂの近傍まで移動させる接近操舵制御と、回収用構造体５２（捕捉部５３）に水中航走体１の索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを引っ掛けて水中航走体１を捕捉する捕捉操舵制御と、回収用構造体５２に水中航走体１を捕捉した状態で曳航装置２０及び回収装置５０を回収目標水域まで移動させる帰投操舵制御と、を行う構成になっている。この実施の形態では、回収用制御装置２１に予め回収する水中航走体１を登録すると、回収用制御装置２１Ｂが、登録された水中航走体１を回収する接近操舵制御、捕捉操舵制御、及び帰投操舵制御を、自律的に行なうように構成されている。
【００６８】
この実施の形態の曳航装置２０には、さらに、回収装置５０及び浮体部１Ｂの相対位置を検知する位置検知装置２５と、回収装置５０に捕捉した水中航走体１を充電する充電装置２６と、回収装置５０に捕捉した水中航走体１が保有しているデータを取得するデータ取得装置２７とが搭載されている。曳航装置２０の船底などには、水中航走体１の音響機器５と音響通信可能な音響装置２３が設置されている。
【００６９】
位置検知装置２５としては、カメラ装置やレーザースキャナ等が例示できる。例えば、位置検知装置２５をカメラ装置で構成する場合には、カメラ装置で撮影した映像の解析を行うことによって、回収用構造体５２の捕捉部５３と浮体部１Ｂとの相対位置を求めることができる。この実施の形態では、回収用制御装置２１Ｂによる曳航装置２０の捕捉操舵制御が、位置検知装置２５によって検知する回収装置５０及び浮体部１Ｂの相対位置情報を利用して行われる構成となっている。なお、この実施の形態では、位置検知装置２５を構成するカメラ装置を曳航装置２０上に設置し、ゲート部５４と浮体部１Ｂとの相対位置を検知する構成としているが、位置検知装置２５は曳航装置２０に限らず、回収装置５０に設置することもできる。
【００７０】
充電装置２６は、構造体５２の捕捉部５３に水中航走体１の索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを引掛けた状態で、水中航走体１に搭載されている受電機器６に電線が直接接続されない状態、つまり、非接触で電力を供給できる構成になっている。即ち、充電装置２６と受電機器６との間で、電磁誘導方式、磁気共鳴方式、マイクロ波放電方式等による非接触電力伝送（ワイヤレス電力伝送、ワイヤレス給電）が行われる。
【００７１】
データ取得装置２７は、構造体５２の捕捉部５３に水中航走体１の索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを引掛けた状態で、水中航走体１に搭載されている通信機器３を介して水中航走体１の保有データを例えば無線ＬＡＮなどで取得できる構成になっている。
【００７２】
なお、展開用制御装置２１Ａと回収用制御装置２１Ｂは同一の制御装置で構成してもよい。また、通信装置２２、受信装置２４、及びデータ取得装置２７も、同一の装置で構成してもよい。
【００７３】
次に、水中航走体１を展開及び回収する方法を以下に説明する。
【００７４】
水中航走体１の展開を行う際には、展開装置３０の展開用構造体３２に水中航走体１を装着する。この実施の形態では、まず、支持フレーム３３の下方に水中航走体１を配置して、それぞれの支持フレーム３３の下部に設けられているＬ字型のフック３５に、水中航走体１の上部に設けられている環状部材８を引っ掛けた状態にする。そして、水中航走体１の前端部に設けられている被係合部材７を、支持フレーム３３の下部に設けられている係合機構３６に係合する。
【００７５】
具体的には、係合部材３７に設けられている係合穴に被係合部材７を挿入して、被係合部材７と係合部材３７とを係合した状態にする。以上により、支持フレーム３３に水中航走体１が固定され、水中航走体１が支持フレーム３３に支持された状態となる。水中航走体１は、水中に展開する前の段階では、電力消費を抑えたスリープモードに設定された状態となっていて通信機器３以外には極力電力を使用しない状態となっている。
【００７６】
次いで、接続機構３１により曳航装置２０に対して展開用構造体３２を接続した状態で、水中航走体１が装着された状態の展開用構造体３２を水面に浮かべる。すると、展開用構造体３２は水面に浮かんだ状態となり、展開用構造体３２の下部に固定されている水中航走体１の一部又は全部が水没した状態となる。この実施の形態では、水中航走体１の垂直尾翼２の上部に設けられた通信機器３は水面よりも上側に位置して通信可能な状態となり、水中航走体１のその他の部分は水没した状態となる。浮体部１Ｂ（垂直尾翼２）のバラストタンク９内のバラスト水量は、注排水機構１０によって水中航走体１が水中において活動する際の水量に設定される。以上により、展開時における曳航前のセッティングが完了する。
【００７７】
次いで、水中航走体１を展開する展開目標水域まで、曳航装置２０によって展開装置３０を曳航する。この実施の形態では、曳航装置２０の展開用制御装置２１Ａに展開目標水域の位置情報（例えば、緯度経度）を入力することで、展開用制御装置２１Ａが、通信機器３によって取得される位置情報を利用して、展開装置３０を展開目標水域まで曳航する操舵制御を自律的に行う。
【００７８】
水中航走体１は通信機器３が通信可能な状態で曳航されるので、水中航走体１の管理部（水中航走体１の管理者が待機する遠隔地）は、曳航装置２０が水中航走体１を曳航している間、通信機器３と通信することで、水中航走体１の位置情報等を取得することができる。
【００７９】
そして、曳航装置２０が展開目標水域に到着した後、展開目標水域において着脱機構３４による水中航走体１の連結を解除して、展開用構造体３２（支持フレーム３３）から水中航走体１を切り離すことにより、水中航走体１を水中に展開する。
【００８０】
この実施の形態では、曳航装置２０が予め入力された展開目標水域に到着すると、展開用制御装置２１により、通信装置２２を介して水中航走体１の通信機器３と通信することで、スリープモードに設定されていた水中航走体１を発進モードに切り替える制御が行われる。そして、水中航走体１が発進モードに切り替わると、曳航装置２０側又は水中航走体１側から解除部材３８に電気が流され、解除部材３８で発生する電磁力によって被係合部材７と係合部材３７との係合状態が解除され、水中航走体１と係合機構３６との連結が解除される構成となっている。
【００８１】
そして、係合機構３６による連結が解除された状態で、曳航装置２０が前進すると、支持フレーム３３に対して水中航走体１が相対的に後方にスライド移動することで、Ｌ字型のフック３５から水中航走体１の環状部材８が外れて、水中航走体１が展開用構造体３２（支持フレーム３３）から切り離された状態となり、水中航走体１が水中に展開される。以上により、水中航走体１の展開作業が完了する。
【００８２】
なお、複数の水中航走体１を曳航している場合には、分離された水中航走体１と連結されている水中航走体１とが衝突しないように、また、分離された水中航走体１どうしが衝突しないように、後ろ側に配置された水中航走体１から切り離し、この分離された水中航走体１が、連結されている水中航走体１と十分な距離離れた後に、次の水中航走体１を切り離すことが好ましい。
【００８３】
水中航走体１の回収を行う際には、回収用制御装置２１Ｂに回収する水中航走体１を登録する。回収する水中航走体１の登録は、水中航走体１の回収を行う直前で、通信装置２２を介して遠隔操作で入力してもよいし、予め回収用制御装置２１Ｂに入力しておいてもよい。
【００８４】
水中航走体１が活動（調査など）を終了し、水中航走体１を回収する際には、水中航走体１の制御機器４により、本体部１Ａから浮体部１Ｂを分離して、本体部１Ａ及び浮体部１Ｂを索状体１Ｃで接続した状態で浮体部１Ｂを水面に浮上させる制御が行われる。水中航走体１の浮体部１Ｂが水面に浮かぶと、浮体部１Ｂに搭載されている通信機器３を構成する測位機器により、浮体部１Ｂの位置情報が逐次取得されるとともに、その取得した浮体部１Ｂの位置情報が通信機器３を構成する発信機器によって無線で逐次発信される。さらに、浮体部１Ｂが浮上した周辺領域の照度が設定値以下の場合（夜間や荒天時）には、発光機器１２が作動して点灯した状態となる。
【００８５】
浮体部１Ｂに搭載された通信機器３から浮体部１Ｂの位置情報が発信されると、その浮体部１Ｂの位置情報を曳航装置２０に搭載されている受信装置２４が受信する。受信した位置情報が予め登録した水中航走体１の浮体部１Ｂの位置情報である場合には、その受信した浮体部１Ｂの位置情報に基づいて、曳航装置２０の回収用制御装置２１Ｂにより、曳航装置２０及び回収装置５０を水面に浮上した浮体部１Ｂの近傍まで移動させる接近操舵制御が行われる。この実施の形態では、受信装置２４で受信した浮体部１Ｂの位置情報と、通信装置２２で取得する曳航装置２０又は回収装置５０の位置情報とに基づいて、曳航装置２０の接近操舵制御が自律的に行われる。
【００８６】
曳航装置２０及び回収装置５０が、水面に浮上した浮体部１Ｂの近傍まで移動すると、位置検知装置２５によって回収用構造体５２の捕捉部５３と浮体部１Ｂとの相対位置情報が逐次検知され、その相対位置情報が逐次回収用制御装置２１Ｂに入力される。そして、曳航装置２０の回収用制御装置２１により、位置検知装置２５から入力される捕捉部５３と浮体部１Ｂとの相対位置情報に基づいて、回収用構造体５２の捕捉部５３に水中航走体１の索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを引掛かけて、水中航走体１を捕捉する捕捉操舵制御が行われる。
【００８７】
具体的には、この実施の形態では、ゲート部５４に索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂが進入するように、回収用制御装置２１Ｂによって曳航装置２０の推進装置及び舵が制御される。ゲート部５４に索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂが進入し、曳航装置２０がさらに前進すると、索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂは誘導経路部５５を経由して袋小路部５６に到達する。袋小路部５６に索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂが到達すると、水中航走体１の索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂが袋小路部５６を形成するフレーム部材に引掛かり、水中航走体１が構造体５２の捕捉部５３に捕捉された状態となる。
【００８８】
回収用構造体５２の捕捉部５３に索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂが引っ掛かり、水中航走体１が回収用構造体５２に捕捉された状態になると、曳航装置２０に搭載された充電装置２６から水中航走体１に搭載された受電機器６に電力が供給され、水中航走体１の充電が行われる。また、曳航装置２０に搭載されたデータ取得装置２７によって、水中航走体１の通信機器３を介して水中航走体１の保有データ（調査データ等）が取得され、その取得した保有データは、曳航装置２０の通信装置２２によって管理部（海洋調査等の担当者が待機する遠隔地）に無線で送信される。さらに、曳航装置２０に搭載された音響装置２３によって、水中航走体１に搭載された音響機器５を介して水中航走体１の本体部１Ａの位置情報等が逐次取得され、その取得したデータは、曳航装置２０の通信装置２２によって管理部に無線で逐次送信される。
【００８９】
曳航装置２０の回収用制御装置２１Ｂに複数の水中航走体１を登録した場合には、水中航走体１毎に回収用制御装置２１Ｂによる接近操舵制御及び捕捉操舵制御が順次行われることで、回収用構造体５２の捕捉部５３に複数の水中航走体１が捕捉された状態となる。回収用制御装置２１Ｂに登録した水中航走体１すべての捕捉が完了すると、曳航装置２０の回収用制御装置２１Ｂによって、捕捉部５３に水中航走体１を捕捉した状態で曳航装置２０及び回収装置５０を回収目標水域まで移動させる帰投操舵制御が行われる。以上により、水中航走体１の展開作業及び回収作業が完了する。なお、曳航装置２０が回収目標水域に到着した後には、回収用構造体５２の捕捉部５３から水中航走体１の索状体１Ｃ又は浮体部１Ｂを取り外し、索状体１Ｃを手繰り寄せることで水中航走体１の本体部１Ａを容易に陸上や船上に揚収することができる。
【００９０】
このように、本発明によれば、水中航走体１を展開する際には、本体部１Ａと浮体部１Ｂとが連結された状態の水中航走体１を展開装置３０に連結し、展開用制御装置２１Ａにより、曳航装置２０によって展開装置３０を展開目標水域まで曳航する操舵制御を行うことで、水中航走体１を展開目標水域まで移送することができる。そして、展開目標水域において展開装置３０と水中航走体１との連結を解除して展開装置３０から水中航走体１を切り離すことで、水中航走体１を展開目標水域に簡易に展開することができる。水中航走体１は、水中へ展開する際や水中航走体１を水中で活動させる際には、水中航走体１の本体部１Ａと浮体部１Ｂとを分離せずに連結した状態にすることで、水中航走体１の性能を維持できる。
【００９１】
水中航走体１を回収する際には、水中航走体１の制御機器４により、水中航走体１の通信機器３が搭載されている浮体部１Ｂを本体部１Ａから分離して浮体部１Ｂとともに通信機器３を水面に浮上させる制御と、水面に浮上した通信機器３により浮体部１Ｂの位置情報を発信する制御を行うことで、水中航走体１から遠く離れた地点においても、浮体部１Ｂの位置をタイムラグが小さい状態で精度よく特定することが可能となる。そして、通信機器３から発信される浮体部１Ｂの位置情報を利用して、回収用制御装置２１Ｂにより、曳航装置２０及び回収装置５０を水面に浮上した浮体部１Ｂの近傍まで移動させる接近操舵制御と、曳航装置２０を操舵制御して回収装置５０に水面に浮かんでいる浮体部１Ｂ又は索状体１Ｃを引掛けて水中航走体１を捕捉する捕捉操舵制御を行うことで、水中航走体１を容易に捕捉することができる。そして、回収装置５０に水中航走体１を捕捉した状態で、回収用制御装置２１Ｂにより、曳航装置２０及び回収装置５０を回収目標水域まで移動させる帰投操舵制御を行うことで、水中航走体１を曳航装置２０上に揚収することなく、水中航走体１を回収目標水域まで移送することができる。
【００９２】
さらに、水中航走体１は垂直尾翼２が上側に位置した状態で活動するので、浮体部１Ｂを水中航走体１の垂直尾翼２の一部又は全部にすることで、本体部１Ａから垂直尾翼２を切り離すだけで、浮体部１Ｂである垂直尾翼２を円滑に水面に浮上させることができる。また、垂直尾翼２が本体部１Ａよりも上側に位置した状態で分離されるので、本体部１Ａから浮体部１Ｂを分離した際に、浮体部１Ｂが本体部１Ａに接触する可能性や索状体１Ｃが本体部１Ａに絡まる可能性も低くなる。
【００９３】
このように、本発明では、水中航走体１の展開及び回収を行う曳航装置２０に、クレーンを設置するスペースや水中航走体１を収容するスペースを設ける必要がないため、小規模な曳航装置２０で多くの水中航走体１を展開回収することが可能となる。さらに、展開用制御装置２１Ａ及び回収用制御装置２１Ｂによる制御は比較的簡易な制御なので、遠隔操作や自律制御にすることが容易に可能であり、展開用制御装置２１Ａ及び回収用制御装置２１Ｂによる制御を遠隔操作や自律制御にすることで、無人の曳航装置２０で水中航走体１を展開回収することも可能となる。
【００９４】
この実施の形態のように、曳航装置２０が自律型無人航行船であり、展開用制御装置２１Ａに予め展開目標水域の位置情報を入力しておくことにより、展開用曳航装置２１Ａによって展開装置３０を展開目標水域まで曳航する操縦制御と、展開目標水域において展開装置３０から水中航走体１を切り離す制御とを、展開用制御装置２１Ａが自律的に行うように構成されていると、展開装置３０に水中航走体１を装着し、展開用制御装置２１Ａに展開目標水域の位置情報を入力するだけで、水中航走体１を自動で展開目標水域に展開することができるので、海底測量や海底の地形調査等を少ない人員で効率的に行うことが可能となる。
【００９５】
また、この実施の形態のように、曳航装置２０に搭載されている回収用制御装置２１Ｂに予め回収する水中航走体１を登録しておくことにより、登録された水中航走体１を回収する接近操舵制御、捕捉操舵制御、及び帰投操舵制御を、回収用制御装置２１Ｂが自律的に行うように構成されていると、回収用制御装置２１Ｂに予め回収する水中航走体１を登録するだけで、水中航走体１を自動的に回収することができるので、海底測量や海底の地形調査等を少ない人員で効率的に行うには益々有利になる。
【００９６】
このように、曳航装置２０を自律型無人航行船で構成すると、水中航走体１の展開及び回収を自動的に行えるので、海底測量や海底の地形調査等を行う際に、支援母船や乗組員（技術者）のスケジュールを抑える必要がなくなる。それ故、海底測量や海底の地形調査等をより行い易くなる。さらに、曳航装置２０に乗組員が搭乗するスペースを設ける必要がないため、曳航装置２０を小規模で簡素な構成にすることができる。また、曳航装置２０に乗組員が搭乗する必要がないため、人が立ち入ることが難しい水域においても水中航走体１を展開回収することが可能となる。
【００９７】
さらに、この実施の形態のように、水中航走体１の展開を行う展開用曳航装置と、水中航走体１の回収を行う回収用曳航装置が、展開装置３０、展開用制御装置２１Ａ、回収装置５０、及び回収用制御装置２１Ｂを兼ね備えた同じ曳航装置２０で構成されていると、水中航走体１の展開及び回収を同じ曳航装置２０で行えるので、海底測量や海底の地形調査等をより少ない設備で効率的に行うことができる。
【００９８】
上記で例示した実施の形態では、曳航装置２０を自律型無人航行船で構成し、展開用制御装置２１Ａ及び回収用制御装置２１Ｂによる制御が自律的に行われる場合を例示したが、曳航装置２０を無人航行船で構成し、展開用制御装置２１Ａ及び回収用制御装置２１Ｂによる制御を遠隔操作で行う構成にすることもできる。また、曳航装置２０を有人船で構成し、曳航装置２０に搭乗した乗組員が展開用制御装置２１Ａ及び回収用制御装置２１Ｂを操作する構成にすることもできる。
【００９９】
具体的には、例えば、水中航走体１の展開を行う曳航装置２０が無人航行船であり、曳航装置２０に通信装置２２が搭載され、通信装置２２と展開用制御装置２１Ａが通信可能に接続されており、通信装置２２及び展開用制御装置２１Ａを介して、展開用曳航装置２１Ａによって展開装置２０を展開目標水域まで曳航する操縦制御と、展開目標水域において展開装置２０から水中航走体を切り離す制御とを遠隔操作で行う構成にすると、曳航装置２０を自律型無人航行船で構成する場合に比して、展開用制御装置２１Ａの制御プログラムを簡易に構成できるというメリットがある。
【０１００】
また、例えば、水中航走体１の回収を行う曳航装置２０が無人航行船であり、曳航装置１０に無線通信可能な通信装置２２が搭載され、通信装置２２及び回収用制御装置２１Ｂが通信可能に接続されており、通信装置２２及び回収用制御装置２１Ｂを介して、曳航装置２０が遠隔操作可能な構成にすると、曳航装置２０を自律型無人航行船で構成する場合に比して、回収用制御装置２１Ｂの制御プログラムを簡易に構成できるというメリットがある。
【０１０１】
曳航装置２０が遠隔操作によって制御される無人航行船であると、曳航装置２０に乗組員を搭乗させる必要がないため、水中航走体１の展開及び回収に要する労力やコストを低減するには有利になる。また、曳航装置２０に乗組員が搭乗する必要がないため、人が立ち入ることが難しい水域においても水中航走体１を展開及び回収することが可能となる。
【０１０２】
なお、水中航走体１の展開及び回収を行うための制御の一部を自律制御とし、他の制御を遠隔操作で行う構成にすることもできる。例えば、水中航走体１の展開を行うための制御では、曳航装置２０によって展開装置３０を展開目標水域まで曳航する操舵制御は展開用制御装置２１Ａによる自律制御で行い、展開目標水域において展開装置３０と水中航走体１との連結を解除する切り離し制御は、通信装置２２及び展開用制御装置２１Ａを介して遠隔操作で行う構成にすることもできる。また、例えば、水中航走体１の回収を行うための制御では、接近操舵制御、捕捉操舵制御、及び帰投操舵制御の内、接近操舵制御及び帰投操舵制御を回収用制御装置２１による自律的な制御で行い、捕捉操舵制御を通信装置２２及び回収用制御装置２１Ｂを介して遠隔操作で行う構成にすることもできる。捕捉操舵制御を遠隔操作で行う場合には、位置検知装置２５をカメラ装置で構成し、遠隔操作を行うオペレーターがカメラ装置で撮影した映像をモニタで目視しながら曳航装置２０の操舵制御を行う構成にすると、オペレーターが捕捉操舵制御を直感的に行ない易くなる。
【０１０３】
曳航装置２０が有人船であり、水中航走体１の展開及び回収を行うための制御を乗組員が行う場合にも、展開装置３０及び回収装置５０を使用することで、少ない人員で水中航走体１を展開及び回収することが可能となる。それ故、有人船とした場合にも、曳航装置２０は比較的小規模な船舶又は潜水艇で構成することができ、海底測量や海底の地形調査等をより実施し易くなる。
【０１０４】
この実施の形態のように、通信機器３が、浮体部１Ｂの位置情報を取得する測位機器と、その測位機器で取得した浮体部１Ｂの位置情報を発信する発信機器とを有して構成されると、通信機器３を構成する測位機器及び発信機器によって、測位システムから取得した浮体部１Ｂの位置情報を発信できるので、その発信される位置情報を受信することで、水中航走体１から遠く離れた地点においても、浮体部１Ｂの位置をタイムラグが小さい状態で精度よく特定することが可能となる。
【０１０５】
索状体１Ｃが通電用ケーブルを有して構成されていると、水中航走体１の本体部１Ａに搭載しているバッテリーから通電用ケーブルを介して浮体部１Ｂに搭載されている通信機器３に電力を供給することが可能となるので、浮体部１Ｂにバッテリーを搭載する必要がなくなる、或いは、浮体部１Ｂに搭載するバッテリーを小さくすることができる。また、この実施の形態のように、浮体部１Ｂに無線で電力を受電可能な受電機器６を備えた構成にすると、浮体部１Ｂに搭載された受電装置６から通電用ケーブルを介して本体部１Ａのバッテリーの充電を行うことも可能となるので、水中航走体１の充電が切れて水中航走体１に搭載されている通信機器３や音響機器５等が使用できない状態になるリスクを低減することができる。また、曳航中に水中航走体１の充電を行うことで、回収後の水中航走体１の充電に要する時間を短縮することができるので、水中航走体１の運用の効率化を図るにも有利になる。
【０１０６】
索状体１Ｃが、本体部１Ａと浮体部１Ｂとの間でデータ通信可能な通信用ケーブルを有して構成されていると、水中航走体１の本体部１Ａに蓄積されているデータを、通信用ケーブルを介して浮体部１Ｂに搭載されている通信機器３によって発信することが可能となる。水中航走体１を回収装置５０に捕捉した段階で曳航装置２０に搭載されたデータ取得装置２７によって、水中航走体１が保有しているデータを速やかに取得することも可能となるので、海洋調査の効率化を図るには有利になる。
【０１０７】
浮体部１Ｂがバラストタンク９と注排水機構１０を備えた構成にすると、注排水機構１０によってバラストタンク９内のバラスト水量を変更することで、浮体部１Ｂの比重を変更することが可能となる。これにより、本体部１Ａと浮体部１Ｂとを連結している水中航走体１の展開時や活動時には、バラストタンク９内のバラスト水量を多くして浮体部１Ｂの比重を重くすることで、水中における水中航走体１の姿勢制御を行い易くなる。一方、水中航走体１を回収する際には、浮体部１Ｂのバラストタンク９内のバラスト水量を少なくして浮体部１Ｂの比重を軽くすることで、浮体部１Ｂが水面に浮上しやすい状態にすることができる。
【０１０８】
この実施の形態のように、浮体部１Ｂに発光機器１２を備えた構成にすると、水中航走体１を夜間や荒天時等に回収する場合にも、発光機器１２が点灯することで、位置検知装置２５によって浮体部１Ｂの位置を特定し易くなる。また、発光機器１２が点灯することで、浮体部１Ｂを目視しやすくなるので、他船が浮体部１Ｂに接触することを防ぐにも有利になる。
【０１０９】
なお、水中航走体１の展開及び回収を行う展開装置３０及び回収装置５０のそれぞれの構造（部材の形状や配置等）は、上記で例示した実施の形態に限定されず、他にも様々な構成にすることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  水中航走体
１Ａ  本体部
１Ｂ  浮体部
１Ｃ  索状体
２  垂直尾翼
３  通信機器
４  制御機器
５  音響機器
６  受電機器
７  被係合部材
８  環状部材
９  バラストタンク
１０  注排水機構
１１  錘
１２  発光機器
２０  曳航装置
２１Ａ  展開用制御装置
２１Ｂ  回収用制御装置
２２  通信装置
２３  音響装置
２４  受信装置
２５  位置検知装置
２６  充電装置
２７  データ取得装置
３０  展開装置
３１  接続機構
３２  展開用構造体
３３  支持フレーム
３３ａ  連結部
３４  着脱機構
３５  フック
３６  係合機構
３７  係合部材
３８  解除部材
３９  抑え部材
４０  連結フレーム
４０ａ  連結部
５０  回収装置
５１  接続機構
５２  回収用構造体
５３  捕捉部
５４  ゲート部
５５  誘導経路部
５６  袋小路部
ＷＬ  水面位置
【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】
2020059414.tif 000008
【図７】
2020059414.tif 000009
【図８】
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【図９】
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