(57)【要約】潜水ビークルのための船体取り付け装置が開示される。潜水装置は、拡大チャネル（３１５）、チャネル内に可動なように配置されたスライド部材（２８６）、およびこのスライド部材に取り付けられたマウンティングアセンブリ（２８２）を有する船体（３１２）を備える。マウンティングアセンブリは、第１位置と第２位置との間で選択的に係合可能な係合部材（２８４）を備える。この装置によって、幅広い種々の装置またはデバイス（例えば、曳航点アセンブリ、翼アセンブリ、尾部アセンブリ、推進ユニット、照射デバイス、画像化デバイス、機器、センサーなど）が、船体に調節可能に有利に取り付けられ得、そしてこの装置は、改善された調節可能性、保守性、一体性、信頼性、および全体的に改善された任務実行を提供する。
2005518306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜水ビークルであって、以下：
外面を有する船体であって、その中にチャネルが形成された、船体；
スライド部材であって、該スライド部材が、該チャネル内に配置され、そして該チャネルの少なくとも一部に沿って移動可能である、スライド部材；および
マウンティングアセンブリであって、該マウンティングアセンブリが、該スライド部材に取り付けられ、そして該スライド部材に結合される係合部材を備え、該係合部材が、該スライド部材が該チャネル内で可動である第１位置と、該スライド部材が該チャネル内の固定位置に固定される第２位置との間で可動である、マウンティングアセンブリ、
を備える、潜水ビークル。
【請求項２】
請求項１に記載のビークルであって、前記チャネルが、前記船体の外面内に一体的に形成される、ビークル。
【請求項３】
請求項１に記載のビークルであって、前記チャネルが、長手軸チャネルを備える、ビークル。
【請求項４】
請求項１に記載のビークルであって、前記チャネルが、周縁チャネルを備える、ビークル。
【請求項５】
請求項１に記載のビークルであって、前記スライド部材が、前記チャネルのロック表面と係合する係合表面を備える、ビークル。
【請求項６】
請求項１に記載のビークルであって、前記係合部材が、ネジ部材を含む、ビークル。
【請求項７】
請求項１に記載のビークルであって、前記マウンティングアセンブリに結合された曳航点アセンブリをさらに備える、ビークル。
【請求項８】
請求項１に記載のビークルであって、前記マウンティングアセンブリに取り付けられた翼をさらに備える、ビークル。
【請求項９】
請求項１に記載のビークルであって、前記マウンティングアセンブリに取り付けられた尾部アセンブリをさらに備える、ビークル。
【請求項１０】
請求項１に記載のビークルであって、該マウンティングアセンブリに取り付けられた推進ユニットをさらに備える、ビークル。
【請求項１１】
請求項１に記載のビークルであって、前記チャネルに取り付けられ、そして前記船体の前方に突出する支持体をさらに備える、ビークル。
【請求項１２】
請求項１に記載のビークルであって、前方ペイロードアセンブリをさらに備え、該前方ペイロードアセンブリが、前記チャネルに取り付けられそして前記船体の前方に突出する支持体をさらに備え、該前方ペイロードアセンブリが、画像化デバイスを備える、ビークル。
【請求項１３】
潜水装置であって、以下：
細長チャネルを備える船体；
スライド部材であって、該スライド部材が、該チャネル内に少なくとも部分的に配置され、そして該チャネルの少なくとも一部に沿って可動である、スライド部材；および
マウンティングアセンブリであって、該マウンティングアセンブリが、該スライド部材に取り付けられ、そして該スライド部材に結合される係合部材を備え、該係合部材が、該マウンティングアセンブリが該チャネルに沿って可動である第１位置と、該マウンティングアセンブリが、該チャネルに沿った固定位置で固定される第２位置との間で可動である、マウンティングアセンブリ、
を備える、潜水装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、前記船体が、潜水ビークルの実質的に囲まれた船体を備える、装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置であって、前記チャネルが、前記船体内に一体的に形成される、装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置であって、前記船体が、長手軸方向に沿って延び、そして前記チャネルが、長手軸に延びるチャネルを備える、装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の装置であって、前記船体が、周縁部分を有し、そして前記チャネルが、周縁に延びるチャネルを備える、装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の装置であって、前記マウンティングアセンブリに取り付けられた曳航点アセンブリをさらに備える、装置。
【請求項１９】
請求項１３に記載の装置であって、前記マウンティングアセンブリに取り付けられた推進ユニットをさらに備える、装置。
【請求項２０】
請求項１３に記載の装置であって、ペイロードアセンブリをさらに備え、該ペイロードアセンブリが、前記チャネルに取り付けられそして前記船体の前方に突出する支持体をさらに備え、該前方ペイロードアセンブリが、画像化デバイスを備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、２００１年７月３日に出願された、係属中の米国特許出願番号０９／８９８，７７７の一部継続出願であり、この米国特許出願は、１９９９年７月１９日に出願された、米国特許出願番号０９／３５７，５３７の継続出願であり、そして２００１年８月２１日に、米国特許第６，２７６，２９４号として発行された。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、潜水ビークルに関し、またはより具体的には、改善された調節可能性、維持性、一体性、信頼性、および全体的な改善された役割性能を有する、潜水ビークルに対する船体取り付けのための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
潜水ビークルは、現在、電話線およびパイプラインの点検、天然資源の探索、海洋生物の生物量調査の実行、水上艦艇または他の水中構造の船体の点検、ならびに難破船および沈没遺跡の捜索を含む、広範な種々の水中操作のために使用されている。潜水ビークルは、有人であっても無人であってもよく、そして広範な種々のペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）を保有し得る。さらに、潜水ビークルは、水上艦艇によって曳航され得るか、または自動移動のための推進ユニットを装備し得る。全体的に、潜水ビークルは、商業目的、生態学的目的、専門的目的、または娯楽目的のために広範な種々の水路測量を行う際に重要な道具である。
【０００４】
図１は、従来技術に従う曳航潜水ビークル１０および関連する支持装置を示す。この実施形態において、潜水ビークル１０は、流線形の円柱状本体１３を有する船体１２を備える。いくつかのフィン１４は、固定された操縦面として船体１２から半径方向に突出する。本体１３の前面（または船首）は、透明な窓１８によって覆われた開いた開口部１６を備える。本体１３は、実質的に取り囲まれた後面（または船尾）２０および尾部分２２を有し、この尾部分２２は後面２０に取り付けられ、かつ垂直方向の操舵フラップ２４および水平方向の操舵フラップ２６を有する。垂直方向の操舵フラップ２４および水平方向の操舵フラップ２６は、本体１３内部のペイロード領域２１内に配置された１対のアクチュエーター（示さず）によって作動される。アクチュエーターアーム２８は、船体１２の後面２０を通って延び、垂直方向の操舵フラップ２４および水平方向の操舵フラップ２６を作動させる。
【０００５】
船体１２はまた、この潜水ビークル１０を、水上艦艇のロープまたは曳航ケーブルに取り付けるために、本体１３の上部に位置する曳航点３０を備える。１対のランナー３２は、下部フィン１４に取り付けられ、この潜水ビークルが岩または海底上の他の物体にぶつかることから保護する。
【０００６】
潜水ビークル１０のための支持装置は、コントロールユニット３４を備え、これはアンビリカル３６によって潜水ビークル１０に接続される。動力は、このアンビリカル３６を介して潜水ビークル１０に送達され、そして垂直方向の操舵フラップ２４および水平方向の操舵フラップ２６を独立して作動させるために、コントローラ３４からのコントロール信号は、このアンビリカル３６を通ってアクチュエーターに伝達される。図１に示される実施形態においては、ビューイングバイザー３８は、アンビリカル３６によってペイロード区画２１内に位置するカメラに接続され、これは、水中の景色の画像をビューイングバイザー３８に伝達する。カメラコントロールボックス４０は、アンビリカル３６によってカメラに電気的に結合され、所望の場合、水上艦艇上の操縦者が画像を調節することを可能にする。
【０００７】
操作の際に、潜水ビークル１０は、目的の領域（例えば、パイプライン、可能性のある漁業領域、または可能性のある難破領域）にわたって、水上艦艇の後ろに曳航される。ビューイングバイザー３８を着用し、操縦者は、コントローラ３４を使用して垂直方向の操舵フラップ２４および水平方向の操舵フラップ２６の向きを調節することによって、潜水ビークルの移動を制御する。潜水ビークル１０の側方移動は、垂直方向の操舵フラップ２４を偏向させることによって制御され、この潜水ビークルを左右に回転させる（すなわち、「偏揺れ」）。潜水ビークル１０の深さは、水平方向の操舵フラップ２６を偏向させることによって制御され、この潜水ビークルの船首を上下にピッチさせる（すなわち「ピッチ」）。このように、操縦者は、海底上の目的の領域にわたって潜水ビークル１０の運航を制御し、点検または所望の情報の収集を実施し得る。
【０００８】
所望の結果は、従来技術のシステムを使用して達成されてきたが、潜水ビークル１０のいくつかの特徴は、改良の余地を残したままである。例えば、このビークル１０が、ある流れにおいて、特に、水上艦艇の進行方向を横切って流れる流れにおいて曳航されている場合、潜水ビークル１０は不安定になり得る。横流は、潜水ビークル１０を縦軸の周りに「回転」させる傾向があり、その結果ランナー３２はもはや保護のためにこの潜水ビークルの下に残らないかもしれない。潜水ビークル１０の回転はまた、ペイロード区画内に含まれるデータ収集装置を妨害するか、または使用不能にし得る。水上艦艇の進行方向に沿った（すなわち、自由流流れ方向に沿った）強力な流れはまた、ビークル１０の制御性を妨害し得る。
【０００９】
また、潜水ビークル１０が、操縦者によって水上艦艇の側面に対して側方に移動した位置に導かれる場合、望ましくない回転特性が経験される。すなわち、潜水ビークル１０が水上艦艇の左右に大きく振られる場合、曳航点３０に取り付けられたロープはこの曳航点を引張り、潜水ビークルを望ましくなく回転させる。
【００１０】
さらに、いくつかの操作条件下では、フィン１４ならびに垂直方向の操舵フラップ２４および水平方向の操舵フラップ２６の形状および配向は、所望の水力学的安定性および潜水ビークル１０の制御性を提供することができない。北大西洋および北太平洋の漁業おいて、および太平洋の南東部における一般に難破に関連するいくつかの領域において経験され得るような、荒海および高い流れにおいては、従来技術の潜水ビークルは、適切なまたは必要とされる安定性または操縦性特性（回転、ピッチ、および偏揺れ制御を含む）を提供することができない。
【００１１】
先行技術の潜水ビークル１０の別の欠点は、種々の外部デバイスが船体１２の本体１３に取り付けられる様式である。例えば、図９は、図１の潜水ビークル１０の船体１２の拡大部分等尺性図である。図９に示されるように、フィン１４の１つは、複数の溶接点５０によって本体１３に取り付けられ、そして曳航点３０は、さらなる溶接点５２によって本体１３に取り付けられる。また、種々の外部装置（例えば、光源、カメラ、機器など）を船体１２に取り付けるためのマウント５４は、複数の溶接点５１によって、本体１３に取り付けられるベース部材５６を備える。ネジ装置５８は、種々の外部装置が船体１２にマウントされることを可能にするためのベース部材５６に配置される。もちろん、他の先行技術のビークルにおいて、溶接点５０、５１、５２の数は、図９に示されるより、多いかまたは少なくあり得る。
【００１２】
溶接によって船体１２の本体１３にデバイスを取り付ける先行技術の方法は、いくつかの欠点を有する。例えば、溶接点５０、５１、５２は、特に海水環境において、錆に感受性であり、そして結果として、弱くなり得る。さらに、船体１２の本体１３にフィン１４および他のデバイスを溶接する先行技術の方法に関係する非常に高い温度は、溶接点５０、５１、５２に対して近位の船体１２の局所領域に、そりまたは他の変形を生じ得る。このような不具合は、外部装置が船体１２に位置付けられる精度を望ましくなく低下させ得るか、または特に、極圧に耐えるように設計される船体１２について、船体１２の強度および一体性をさらに低下させ得る。先行技術の取り付け方法のなお別の不利益は、一旦、デバイス（例えば、フィン１４または曳航点３０）が船体１２の本体１３に溶接されると、ビークル１０の修復または再構成のために除去することが困難になることである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（発明の要旨）
本発明は、潜水装置についての船体取り付けのための改善された方法および装置に関する。本発明の取り付け装置は、潜水装置（特に、潜水ビークル）の改善された調節可能性、保守性、一体性、信頼性、および全体的に改善された任務実行性を提供する。１つの実施形態において、本発明に従う潜水装置は、細長チャネルを有する船体を備える。スライド部材は、少なくとも部分的にチャネル内に配置され、そしてチャネルの少なくとも一部に沿って可動である。マウンティングアセンブリは、スライド部材に取り付けられ、そしてスライド部材に結合される係合部材を備え、この係合部材は、マウンティングアセンブリがチャネルに沿って可動である第１位置と、マウンティングアセンブリが、チャネルに沿った固定位置で固定される第２位置との間で選択的に係合される。この装置は、種々の装置またはデバイス（例えば、曳航点アセンブリ、翼アセンブリ、尾部アセンブリ、推進ユニット、照射デバイス、画像化デバイス、機器、センサーなど）が、船体に調節可能に取り付けられることを可能にする。
【００１４】
（発明の詳細な説明）
本発明は、例えば、水中ペイロード送達およびデータ収集における使用（商業的、生態学的、専門的または娯楽的な目的のための海洋観測を含む）のための弓形状の翼を有する潜水ビークルに関する。本発明の特定の実施形態の多くの特定の詳細は、以下の説明および図２〜８および図１０〜１８に記載されて、このような実施形態の徹底的な理解を提供する。しかし、当業者は、本発明はさらなる実施形態を有し得ること、または本発明は、以下の説明に記載されるいくらかの詳述なしで実施され得ることを理解する。
【００１５】
図２は、本発明に従う弓形状の翼を有する潜水ビークル１００の正面立面図を示す。この実施形態において、このビークル１００は、円柱形本体１３、および垂直から角度Ａでこの本体１３から外向きに突出している一対の弓形または「カモメ形」の翼１１４を備える、船体１２を有する（図２を参照のこと）。弓形状翼１１４は、典型的に、本体に約３０〜約７０°の角度の範囲で取り付けられ得、約５０°のＡの値が好ましい。各弓形状翼１１４は、部分的に湾曲した形状または弓形の形状を有し、ここで側方曲率半径Ｒ１は、翼の根部１２２から翼の先端部１２０まで変化する。この実施形態において、弓形状翼１１４の側方曲率半径Ｒ１は、本体１３からの距離が大きくなるにつれて増加し、そして前縁１１６またはビークル１００の頭部付近でより大きく、そして翼の後縁１１８に沿って小さくなる。一対のまっすぐな平面フィン１４は、本体１３から下向きに、かつ半径方向外向きに突出している。本体１３は、透明な窓１８によって覆われた頭部において開口部１６（図３を参照のこと）、防水され囲われた後部２０、および内部ペイロード区画２１を有する。船体１２はまた、本体１３の先端部分に沿って取り付けられた曳航点３０を有する。照明設備１２８は、各翼１１４の下面に取り付けられる。
【００１６】
図３は、弓形状翼１１４のさらなる特徴を示す、弓形状の翼を有する潜水ビークル１００の上面立面図（または「平面」図）である。この実施形態において、各弓形状翼１１４は、後方に後退された前縁１１６を有する。言い換えると、この前縁１１６は、本体１３から垂直方向に突出せず、むしろ、角度Ｂ（これは本体１３からの距離と共に変化する）で、このビークルの後部に向かって角度を付けられている。照明設備１２８は、各弓形状翼１１４の前縁１１６よりわずかに前に突出している。
【００１７】
図３においてさらに示されるように、各弓形状翼１１４はまた、角度Ｃ（これもまた本体１３からの距離と共に変化する）で、前方に後退された後縁１１８を有する。弓形状翼１１４の前縁１１６および後縁１１８は、滑らかに湾曲した翼の先端部１２０で、共に連結される。各弓形状翼１１４はまた、本体１３に取り付けられた翼の根部１１２を有する。各弓形状翼１１４の後縁１１８は、カットアウト領域１２４を規定するようにさらに成形され、そして翼の操舵フラップ１２６は、各弓形状翼１１４にヒンジで取り付けられ、そしてこのカットオフ領域１２４内に収容される。各翼の操舵フラップ１２６は、フルアップ（ｆｕｌｌ−ｕｐ）位置からフルダウン（ｆｕｌｌ−ｄｏｗｎ）位置の範囲で調節可能に撓み得る。
【００１８】
図３において示される実施形態において、平均約３２°の、本体付近の内側部分に沿った後退前縁１１６の角度Ｂは、前縁１１６の中間部分に沿って、平均約２７°まで減少し、再び、外側部分に沿って、平均約４５°まで増加し、次いで翼の先端部１２０において９０°まで増加し続けて、後縁１１８と滑らかに連結する。同様に、後退後縁１１８の角度Ｃは、本体付近の内側部分に沿って、平均約０°から変化し、後縁１１８の中間部分に沿って、平均約４７°まで増加し、次いで翼の先端部１２０において、９０°まで増加し続ける。しかし、前縁１１６および後縁１１８のそれぞれの角度ＢおよびＣの変化は、意図される操縦特性またはビークルの所望の外観に依存して、示される特定の実施形態から任意の数の可能な構成まで変えられ得ることが理解されるべきであり、例えば、角度ＢおよびＣを一定に保つことを包含する。
【００１９】
図４は、弓形状の翼を有する潜水ビークル１００の側面立面図であり、そして図５は、図３のライン５−５に沿ってとったビークル１００の部分断面図である。図５に示されるように、弓形状翼１１４は、長手軸曲率半径Ｒ２を有する断面形状１１５を有する。この実施形態において、長手軸曲率半径Ｒ２は、断面形状１１５の前縁１１６および後縁１１８付近でほぼ無限大である（すなわち、この翼は、前縁１１６および後縁１１８の付近で実質的に平面である）。中間部分に沿って、この断面形状１１５は、正の長手軸方向曲率半径Ｒ２を有し、次いで負の長手軸曲率半径Ｒ２を有し、そして断面形状１１５は、後縁１１８付近で平面になる。
【００２０】
弓形状の翼を有するビークル１００は、後縁１１８のカットアウト領域１２４の付近において、ほぼ平面の部分（すなわち、ほぼ無限大の側方曲率半径Ｒ１および長手軸曲率半径Ｒ２）を有するため、翼の操舵フラップ１２６は実質的に平面である。この構成により、好ましくは、翼の操舵フラップ１２６は、従来の直線型ヒンジの様式で、弓形状翼１１４にヒンジで取り付けられて、改良された翼の操舵フラップの性能のために乱流およびキャビテーションを減少し得る。
【００２１】
あるいは、カットアウト領域１２４付近の側方曲率半径Ｒ１は、有限であり得（すなわち、湾曲している）、そして翼の操舵フラップ１２６は、弓形状翼１１４の形状に沿って作製され、そしてあまり従来的ではない様式で翼に連結される。これは、例えば、各翼の操舵フラップ１２６を複数のセグメント（示されず）（各セグメントはそれぞれ、弓形状翼１１４にヒンジで取り付けられる）に分割することによって達成され得る。
【００２２】
弓形状翼１１４の多数の他の特徴は、図２〜５に示されるそれらの特定の構成とは異なり得る。上記のように、前縁１１６および後縁１１８のそれぞれの角度ＢおよびＣの変化は、示される特定の実施形態とは異なり得る。あるいは、この前縁１１６は、前方に後退され得るか、またはこの後縁１１８は後方に後退され得るか、またはこの前縁１１６および後縁１１８は、本体１３から垂直に突出し得る。さらに、弓形状翼１１４の側方曲率半径Ｒ１および長手軸曲率半径Ｒ２は、添付の図面に示される曲率とは異なり得、例えば、これらのパラメーターを一定に保つことを包含する。
【００２３】
図６は、各弓形状翼１１４の下面に取り付けられた翼フラップアクチュエーター１３０を示す、弓形状の翼を有する潜水ビークル１００の底面立面図である。アクチュエーターアーム１３２は、各アクチュエーター１３０からフルアップ位置とフルダウン位置との間で翼の操舵フラップ１２６を作動させるための各翼の操舵フラップ１２６まで伸長し、それによりビークルの深さの制御を提供する。このアクチュエーター１３０は、水圧駆動式アクチュエーターまたは電気駆動式アクチュエーター（例えば、Ｕｌｔｒａ  Ｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍａｔｔｉｔｕｃｋ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋから入手可能なＤｉｇｉｔリニアアクチュエーター）を含む任意の従来的な型であり得る。
【００２４】
船体１２はまた、本体１３の後部２０から伸長している剛性支持体１３５を有する尾部アセンブリ１３４を備える。垂直な尾部操舵フラップ１３６は、この剛性支持体１３５にヒンジで取り付けられ、そして最も左の位置から最も右の位置までの範囲でヒンジ的にかつ調節可能に撓み得る。図４に示されるビークル１００の側面立面図において最もよく示されるように、尾部フラップアクチュエーター１３８は、剛性支持体１３５に取り付けられる。コントロールアーム１４０は、この尾部フラップアクチュエーター１３８を、最も左の位置と最も右の位置との間で尾部操舵フラップ１３６を作動するための尾部操舵フラップ１３６に取り付け、それによりこのビークルの側方の制御または偏揺れ制御を提供する。
【００２５】
種々の広範な制御表面構成が、ビークル１００を制御するために利用されることは、注目され得る。例えば、翼操舵フラップ１２６は、ただ１つの翼フラップアクチュエーターが、ピッチ制御を提供するために両方の翼フラップを作動させるために必要とされるが、ビークルのいくつかの制御性（例えば、回転制御）が満たされ得るように一致して操作するために、適切な連結によって連接され得る。また、翼フラップは、カットアウト範囲１２４内に配置される必要はなく、そして翼の後縁に沿ってどこにでも再位置決めされ得る。これらの翼フラップは、排除され得るし、そしてビークルの他の位置に位置する１つ以上の制御表面によって置き換えられ得、尾部アセンブリ１３４（例えば、「エレベータ」）、または本体１３（例えば、「カナード」）、あるいは船体１２の他の位置から突出するものを含む。
【００２６】
同様に、垂直方向の尾部操舵フラップ１３６は、ビークルの船体上に再位置決めされてもよいし、または排除されて、そして所望の横（または「偏揺れ」）方向の制御を提供する適切な制御表面（ビークル上の翼または他の場所に取り付けられる垂直方向の制御表面の対を含む）で置き換えられてもよい。さらに、このビークルは、翼フラップおよび尾部フラップを「Ｖ−尾部」で置き換えることによって制御され得、このＶ−尾部は、所望のピッチ、偏揺れ、および回転制御を提供する２つの偏向可能な制御表面を有する。弓形状翼のビークルとともの使用のために適切な可能な制御表面の構成の徹底的ではない選択は、Ｋ．Ｄ．Ｗｏｏｄ教授の「Ａｅｒｏｓｐａｃｅ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｄｅｓｉｇｎ，Ｖｏｌｕｍｅ  Ｉ」、第２版、１−９：２２〜１−９：２３頁（Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ｏｆ  Ｂｏｕｌｄｅｒ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ出版）（本明細書中で参考として援用される）によって示される。
【００２７】
図７は、ロープ１５０を使用して、水上艦艇１５２の後方で曳航される弓形状翼の潜水ビークル１００の等尺図である。ビークル１００は、流体媒体を通して曳航されるので、弓形状翼１１４は、媒体を通るビークルの動きの安定性および制御性を増大させる。水上艦艇１５２上のオペレータまたはコントローラ（示されず）は、制御ユニットから翼および尾部フラップアクチュエーター１３０、１３８へ制御信号を転送することによってビークル１００のフライトを制御し得る。制御シグナルは、アンビリカル（図１）を介して、または転送アンテナによって送られるＲＦ信号によって、または音響信号によってでさえ、制御ユニットから電気的に転送される。オペレータは、適切な制御信号を翼フラップおよび尾部フラップアクチュエーター１３０、１３６に転送し、翼操舵フラップ１２６および尾部操舵フラップ１３６を偏向させ、それによって、水上艦艇の進行方向に対してビークルの深さおよび横方向の位置を制御する。このようにして、オペレータは、所望のフライト経路にわたって、弓形状翼の潜水ビークル１００を操縦する。
【００２８】
オペレータは、ビークルの操作を補助するための、ビークル上のカメラまたは他の航海装置（例えば、傾斜計、深さゲージ、ソナーなど）からの視覚画像または他のフィードバック信号を受け取り得る。さらに、コンピュータ、マイクロコンピュータ、または他のプログラム可能なデバイスは、ビークル（例えば、ペイロードコンパートメント内）に配置されて、コントローラまたは航行センサーからの入力信号をモニタし、そして適切なフィードバック信号を水上艦艇１５２上のコントローラに転送し、または制御シグナルをアクチュエーター１３０、１３８に転送して、各々翼フラップ偏向および尾部操舵フラップ偏向を制御する。それゆえ、オンボードコンピュータまた制御システムは、例えば、ビークルが最大深さを超えることを防ぐための、ビークルの姿勢を制御するための、または海面下の構造物との衝突を防ぐための、安全システムとして使用され得る。
【００２９】
弓形状翼の潜水ビークル１００は、直線的な翼または単純なフィンを有する先行技術の潜水ビークルに比べて、顕著に完全された安定性および操縦性を提供する。弓形状翼１１４は、ビークルに対するオペレータの制御を増加させ、特にビークルが、水上艦艇１５２の左または右に対して長距離誘導される場合、大海の海底（ｆｌｏｏｒ）にわたる所望の経路に沿ってビークルをフライトする能力を改善する。先行技術のビークルによって示される所望されない回転特性は、実質的に減少されるか、または排除される。同様に、強い横流れにおける弓形状翼のビークルの安定性および操縦性は、好ましくは、先行技術の潜水ビークルの特性より改善される。
【００３０】
弓形状翼の潜水ビークル１００の改善された流体力学的操縦性および安定性は、先行技術の潜水ビークルより優れたペイロード送達およびデータ取得特性を提供する。ビークルは、より安定であるので、種々のペイロードデバイス（カメラ、ソナー、マイクロホンなど）から得られたデータは、先行技術の潜水ビークルを使用して得られたデータより良質である。従って、弓形状翼の潜水ビークル１００は、漁業における海洋バイオマス探査、生態学的探査、水中マッピング探査または鉱物探査または難破船の探査、および多くの他の適用のような適用のための改善された海洋観測データを提供する。
【００３１】
上記のように、弓形状翼のビークル１００の形状は、図に示される形状とは異なり得ることが理解されるべきである。しかし、試験によって、添付の図に示されるような後退前縁および後退後縁１１４、１１６を有する形状は、所望のビークル安定性および操縦性特性を提供することが示唆される。特に、弓形状翼１１４の翼先端部から翼先端部までの距離として規定される翼幅ｗ（図６を参照のこと）に対して、距離Ｌは、弓形状翼１１４の前縁から後縁の最大距離として規定され、最適な特性は、比ｗ／Ｌが３／２にほぼ等しい場合に達成されている。
【００３２】
弓形状翼１１４は、船体１２から、本体１３の周囲の周りの任意の数の位置から、突き出し得る。例えば、弓形状翼は、図２に示される位置より高い位置または低い位置で本体１３に取り付け得る。しかし、所望の結果は、弓形状翼１１４の曲率が、翼先端部１２０が翼の根元１２２と本体１３との間の取り付け点と同じ「水平線（ｗａｔｅｒ  ｌｉｎｅ）」（すなわち、同じ垂直レベル）であるような場合、図２に示される配置を用いて達成されている。
【００３３】
図８は、本発明の代替の実施形態に従う弓形状翼の潜水ビークル２００を示す。この実施形態において、弓形状の潜水ビークル２００は、各フィン１４に取り付けられた推進ユニット２６０を備える。推進ユニット２６０は、任意の従来の型であり、電気的ユニットまたは水力（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ）ユニットを含み、そしてビークル２００が、水上艦艇によって曳航されることなく所望の経路に沿って推進されることを有利に可能にする。ビークル２００自体が、流体媒体中を推進するので、弓形状翼は、媒体中でのビークルの運動の安定性および制御性を増大させる。それによって、所望の安定性および操縦性の特徴は、自立動力付きのビークル２００において達成される。弓形状翼のビークル２００は、ビークル２００の回収または発進の目的のために、もしくは制御アクチュエーターへの制御信号の送信のために、水上艦艇に繋がれたままであり得るが、このビークル２００は、さもなければ水上艦艇から独立して自由に動く。
【００３４】
弓形状翼のビークル２００は、ヒンジ式に可動の（ｈｉｎｇａｂｌｅ）曳航点アセンブリ２７０をさらに備える。曳航点アセンブリ２７０は、ヒンジ２７４によって船体１２の本体１３に連結された曳航プレート２７２を有する。曳航プレート２７２は、そこに配置され、そして曳航プレート２７２の弓形状の前縁２７６に対して近位に位置決めされる弓形状のスロット２７４を備える。この弓形状のスロット２７４は、ビークルの発進または回収のための曳航ケーブルまたはロープのシャックル（示されず）を受容するように大きさ決めされる。しかし、曳航点アセンブリ２７０は、特に、図２〜７に示されるビークル１００のような曳航ビークル構成において有用である。
【００３５】
操作中、ヒンジ式に可動の曳航点アセンブリ２７０の曳航プレート２７２は、本体１３に対して、ヒンジ２７４の周りに旋回移動可能である。曳航プレート２７２は、一方の弓形状翼１１４に接触する完全な左側の位置から他方の弓形状翼１１４に接触する完全な右側の位置の範囲にわたって調節可能に旋回する。それによって、オペレータは、水上艦艇の側面に対して、ビークルを横方向に誘導するために、尾部操舵フラップ偏向を制御するので、曳航プレート２７２は、ヒンジ２７４の周りに旋回し、そして曳航ケーブルによって引き起こされるビークル２００の所望でない回転が減少または排除される。同様に、オペレータは、ビークルをより深くに潜航させるために、翼操縦フラップ偏向を調節するので、曳航ケーブルのシャックルは、弓形状のスロット２７４内をスライドする。このようにして、曳航ケーブルによって引き起こされるビークルの所望ではないノーズアップまたはノーズダウンピッチングは、減少または排除される。
【００３６】
曳航点アセンブリ２７０のいくつかの特徴は、図８に示される実施形態から変化され得る。例えば、曳航プレート２７２の大きさおよび形状は、広範な種々の適切なサイズおよび形状に改変され得る。同様に、弓形状のスロット２７４の長さおよび形状は、所望のように変化され得、円の１／４、半円、楕円、および放物線の形状を含む。特定の潜水ビークルのための曳航点アセンブリの最も適切な形状は、多くの要因（ビークルの予想されたフライト経路を含む）に依存し得る。曳航点アセンブリ２７０は、弓形状翼のビークル２００に対して図８に示されるが、これはまた、広範な種々の、弓形状翼を有さない従来の曳航されたまたは自立動力付きの潜水ビークルと共に使用するために適切である。
【００３７】
図１０は、本発明の別の実施形態による潜水装置ビークル３００の等尺性図である。この実施形態では、ビークル３００は、本体３１３（その中に配置された複数の長軸方向チャネル３１５）を備えた本体３１３を有する船体３１２を含む。図１１に最も良く示されるように、この複数のチャネル３１５は、本体３１３の外面内の複数の周縁位置に配置され、そしてこの実施形態では、本体３１３の全長に沿って長軸方向に延びている。このチャネル３１５は、機械加工または成形を含む、任意の従来様式で本体３１３中に形成され得る。
【００３８】
再び図１０を参照して、一対の弓状の翼３１４が、複数の翼取り付けアセンブリ３２０によって本体３１３に取り付けられている。同様に、尾部アセンブリ３２２が、尾部取り付けアセンブリ３２４によって本体３１３に取り付けられ、そして曳航点アセンブリ２８０が、曳航点取り付けアセンブリ２８１によって、本体３１３に取り付けられている。
【００３９】
図１２は、図１０の潜水装置ビークル３００の拡大した部分正面図である。図１２に示されるように、この実施形態では、各弓状の翼３１４は、２つの長軸方向チャネル３１５に沿って、翼取り付けアセンブリ３２０により本体３１３に取り付けられている。同様に、曳航点アセンブリ２８０および尾部アセンブリ３２２（図１０）は、本体３１３の頂部に沿って延びる１つの長軸方向チャネル３１５に沿って、個々の曳航点取り付けアンセブリおよび尾部取り付けアセンブリ２８１、３２４によって本体３１３に取り付けられている。以下により詳細に記載されるように、翼取り付けアセンブリ、尾部取り付けアセンブリ、および曳航点取り付けアセンブリ３２０、３２２、２８１は、それらの対応する長軸方向チャネル３１５に沿って調節可能に配置可能である。
【００４０】
図１３は、図１２の曳航点取り付けアセンブリ２８１の拡大された、部分正面図である。この実施形態では、曳航点取り付けアセンブリ２８１は、ベース２８２（それを通じて配置されるネジ部材２８４を有する）を含む。レールナット２８６は、チャネル３１５内にスライド可能に配置され、そして上記ネジ部材２８４とネジで係合する係合穴２８７を含む。図１４に示されるように、この実施形態では、レールナット２８６は、その中に配置された３つのネジ係合穴２８７を有し、３つまでのネジ部材２８４が用いられることを可能にする。ネジ部材２８４が締め付けられるとき、このレールナット２８６上の係合面２８８は、チャネル３１５の対向するロック表面３１６と係合するようにされ、このレールナット２８６を固定し、そしてそれ故、曳航点取り付けアセンブリ２８１をチャネル３１５中の位置に固定する。
【００４１】
この曳航点取り付けアセンブリ２８１は、曳航点アセンブリ２８０を、１つ以上のネジ部材２８４を単に緩めること、レールナット２８６をチャネル３１５に沿って軸方向にスライドすること、およびネジ部材２８４を再び締め付けることにより、潜水装置ビークル３００の長さに沿って軸方向に移動することを許容する。従って、この曳航点アセンブリ２８０は、潜水装置ビークル３００の重心を変動させるために容易に再配置され得る。例えば、種々の外部装置（例えば、光源、カメラ、機器など）が船体３１２に取り付けられるか、または取り外されるとき、曳航点アセンブリ２８０の位置は、チャネル３１５に沿って調節され得、ビークル３００の所望のピッチ特徴および整備特徴を維持する。曳航点取り付けアセンブリ２８１の軸位置は、１つ以上のネジ部材を単に緩めること、および締め付けることにより調節可能であるので、曳航点アセンブリ２８０の位置は、特に、船体にアセンブリを固定する溶接物またはその他の方法に依存するような先行技術アセンブリより容易かつ迅速に調節可能である。
【００４２】
本発明の取り付けアセンブリ２８１の別の利点は、修復が必要な場合、曳航点アセンブリ２８０は、容易に取り外され、そしてスペアパーツと交換され得ることにある。これは、ビークルの維持可能性を有利に改善し、そしてまた、ビビクル３００の修理所要時間を低減するかまたはなくする。
【００４３】
本発明の取り付けアセンブリ２８１のなお別の利点は、船体の本体の表面への溶接５２（図９）がなくされ得ることである。溶接５２は、錆びを受け易く、そして弱くなり得るので、本発明の取り付けアセンブリ２８１は、溶接に依存する先行技術の方法より長い寿命およびより大きな信頼性を示し得る。また、溶接にともなう極度に高い温度がないことにより、溶接プロセスの特定の所望されない悪影響（例えば、船体のゆがみまたはその他の変形）がなくされ得、これは、ビークルの強度、構造的一体性、信頼性、および使用可能寿命をさらに改善する。さらに、本発明の取り付けアセンブリは、曳航点アセンブリ２８０のような取り付けられたデバイスの位置の改善された制御および正確さを提供し得る。
【００４４】
同様に、尾部取り付けアセンブリ３２４は、図１２〜１４に示される曳航点取り付けアセンブリ２８１と同様の様式で構築され得る。従って、上記の改善された調製可能性、保守性、一体性、および全体の性能の利点はまた、尾部アセンブリ３２２について本発明の取り付けスキームを用いて実現され得る。さらに、尾部アセンブリ３２２は、必要に応じて本体３１３上で前後に移動され得、例えば、重心の位置、または尾部フラップ３３６のモーメントアームを含む、ビークルの特性を改変する。所望の強度および剛直性を提供するために、好ましい実施形態では、尾部アセンブリ３２２は、本体３１３の対向している最も上のチャネルおよび最も下のチャネル３１５に取り付けられた、一対の尾部取り付けアセンブリ３２４（図１０では１つだけが見える）により本体３１３に取り付けられる。
【００４５】
本発明の取り付けアセンブリ２８１、３２４は、例えば、フィン３１７、またはカメラ、光源、機器、または任意のその他の装備を含む、任意の外部デバイスを、本体３１３に実際に取り付けるために用いられ得る。さらに、本発明の取り付けアセンブリは、弓状の翼をもった潜水装置ビークルとの使用に制限されずに、上記の改善された調製可能性、保守性、一体性の利点が所望され得る、現存する潜水装置ビークル（例えば、図１）、表面ベッセル、または任意のタイプの装置（潜水装置タンク、シール可能ベッセル、ボート船体、またはその他の適切な装置を含む）のすべての様式に対して採用され得る。
【００４６】
図１５は、図１０の潜水装置ビークル３００の翼取り付けアセンブリ３２０の拡大部分等尺性分解図である。図１５に示されるように、この実施形態では、翼３１４は、複数（この場合６つ）の翼取り付けアセンブリ３２０によって、船体３１２の本体３１３に取り付けられる。各翼取り付けアンセブリ３２０は、翼３１４のベースを通じて延びる複数の穴３２２を含み、これらは、本体３１３のチャネル３１５中に配置される対応するレールナット２８６中の対応するネジ係合穴２８７（図１５では２つだけが見える）と整列される。図１５に示される２つのレールナット２８６は、本体３１３の端部を超えて延びるように、そして上記で論議されたように、例示の目的のために示されているが、これらは、それらの個々のチャネル３１５の長さに沿って任意の場所に位置決めされ得る。ネジ部材２８４（図１３）は、各穴３２２を通じて延び、そして対応する係合穴２８７とネジによって係合し、それによって翼３１４を本体３１３に固定する。
【００４７】
本発明の翼取り付けアセンブリ３２０は、上記の改善された調節可能性、保守性、一体性、および全体の性能の利点を、本体３１３への翼３１４の取り付けに提供する。また、本発明の取り付けアセンブリは、必要に応じて、例えば、重心の位置、翼の揚力中心の位置、または翼フラップのモーメントアームを含む、ビークルの水動力学的特性を改変するために、本体３１３上で前後に移動されることを可能にする（図１５中で矢印３２５によって示される）。
【００４８】
図１０〜１５に示される本発明の取り付けアセンブリの特定の特性の多くは、それらに描かれる実施形態から変動され得ることに注目すべきである。例えば、チャネル３１５およびレールナット２８６の特定の断面形状は、対応する取り付けアセンブリの位置を係合および固定する適切な表面を提供する、矩形、部分環状、またはその他の適切な形状を含む、任意の形状に変更され得る。同様に、レールナット２８６のサイズは、所望に応じて増加または減少され得るか、または、複数のレールナットは、単一の細長いレールナットによって置換され得る。
【００４９】
例えば、図１６は、本発明の代替の実施形態による、曳航点取り付けアセンブリ３８０の拡大部分正面図を示す。この実施形態では、曳航点アセンブリ３８０は、ベース３８２（これに沿って配置されたネジ部材３８４を有する）を含む取り付けアセンブリ３８１を含む。チャネル３８５は、本体３９３に任意の適切な方法によって固定される一対のアングル部材３８６によって本体上に形成される。図１６に示される実施形態では、アングル部材３８６は、溶接３８８によって本体３９３に固定されている。スライド部材３９０は、チャネル３８５内にスライド可能に配置され、そしてネジ部材３８４とネジによって係合される。ネジ部材３８４が締め付けられるとき、スライド部材３９０上の係合面３９２は、アングル部材３８６上のロック面３９４と摩擦により係合し、取り付けアセンブリ３８１を適所に固定する。代替の実施形態では、翼、尾部アセンブリ、または任意のその他の外部デバイスが、本体上に取り付けられ得る。
【００５０】
図１６に示される取り付けアセンブリ３８１は、船体の本体の小さな改変により、曳航点アセンブリの上記の改善された位置決め可能性および改善された修復可能性を有利に提供し得る。例えば、現存する潜水船体（（例えば、機械加工または一体成形により）一体的に形成されたチャネルを有する船体で置換することが不可能であり得る）現存する潜水装置ビークルのために、本発明の取り付けアセンブリの有益な特性のいくつかは、スライド部材のためのチャネルを形成するために現存する船体上に外部部材を取り付けることにより達成され得る。明らかに、取り付けのこの方法は、図１６に示される曳航点アセンブリ３８０に限定されず、そして翼、尾部アセンブリ、フィン、または任意のその他の外側デバイス（例えば、光源、カメラ、器具など）の取り付けに容易に拡張され得る。
【００５１】
図１７は、本発明のなお別の実施形態による潜水装置ビークル４００の等尺性図である。この実施形態では、ビークル４００は、複数のチャネル３１５、および前方ペイロードアセンブリ４４０を備えた本体３１３を有する船体４１２を含む。一対の推進ユニット２６０が、上記のタイプの対応する取り付けアセンブリによって（アセンブリ２８１、３２０、３２４、および３８１を参照）本体３１３に取り付けられている。この前方ペイロードアセンブリ４４０は、本体３１３の前方に推進し、本体３１３の種々の周縁ステーションでチャネル３１５にスライド可能に取り付けられている複数の支持部材４４２を含む。明瞭さを改善するために、図１７には３つの支持部材４４２のみが示されている。好ましい実施形態では、支持部材４４２は、本体３１３の全体周縁の周りに対称的に取り付けられており、改善されたバランスおよび水動力学的特性を提供する。
【００５２】
各支持部材４４２は、この支持部材４４２を通じて配置され、そして本体３１３のチャネル３１５内でスライド可能に係合されるスライド部材２８６中に延びる穴（図１５）により係合されるネジ部材２８４（図１３）を含む取り付けアセンブリにより本体３１３に取り付けられる。このスライド部材２８６は、図１５に描かれるように、本体３１３の前部を超えてチャネル３１５から突出し得る。前方ペイロードアセンブリ４４０は、例えば、照明デバイス４４４、イメージングデバイス４４６（例えば、カメラ、ビデオ、ソナー、またはレーダー装置）、マイクロホン、またはその他の所望のモニター、センサー、および装置を含む、任意の所望の計装またはペイロードを備え得る。
【００５３】
図１７に示すように、チャネル３１５（または図１６に示されるチャネル３８５）を備える本体３１３によって、有利に、潜水ビークル４００が、前方ペイロードアセンブリ４４０を容易かつ経済的に追加導入し（ｒｅｔｒｏｆｉｔ）得る。支持体４４２が本体３１３に容易に設置し得るかまたは本体３１３から容易に除去され得るので、潜水ビークルは、種々の任務を達成するために迅速に改変され得る。例えば、潜水ビークルは、前方ペイロードアセンブリ４４０を備えて、船船体、桟橋、架橋支持体などを検査するための側面で見る機器を備えるか、または海底、パイプライン、通信線などを検査するための下方で見る機器を備えるように迅速に改変され得る。あるいは、前方ペイロードアセンブリ４４０は、潜水ビークルを実質的に前方を見る構成に戻すために容易に除去され得る。従って、チャネルを備える本体を有するビークルは、可撓性、汎用性、有用性、および潜水ビークルの全体的な任務実行をさらに改善する。
【００５４】
本発明の取り付け方法が、周縁チャネルを用いて使用され得るか、または船体の本体の任意の他の方向で延びるチャネルを用いて使用され得ることに注意するべきである。例えば、図１８は、本発明の別の代替の実施形態に従う、潜水ビークル５００の翼取り付けアセンブリ５２０および装置取り付けアセンブリ５８０の拡大部分等尺性分解図である。この実施形態において、ビークル５００は、複数の周縁チャネル５１５を有する本体５１３を備える。図１８において、チャネル５１５は、本体５１３の周囲の周りに部分的に延びる。あるいは、チャネル５１５は、本体５１３の周りで全体的に延び得る。
【００５５】
この実施形態において、翼５１４は、複数の翼取り付けアセンブリ５２０によって、本体５１３に取り付けられる。各翼取り付けアセンブリ５２０は、ネジ部材２８４を備え、このネジ部材２８４は、翼５１４の穴５２２を通って配置され、そしてチャネル５１５のうちの１つにスライド可能に位置付けられるスライド部材５８６に係合される。同様に、装置取り付けアセンブリ５８０は、穴５８４を通って係合する対応するネジ部材２８４（図１３）によって、複数のスライド部材５８６に取り付けられるベース５８２を備える。
【００５６】
周縁チャネル５１５を備える本体５１３を有する潜水ビークル５００は、有利には、本体５１３の周囲の翼および種々の外部装置の位置の調節可能性を改善する。従って、本体５１３上の種々の周囲の位置の翼５１４の取り付けのための改善された調節可能性、保守性、一体性、および全体的な性能についての上記利点がある。また、装置取り付けアセンブリ５８０によって、任意タイプの外部装置（例えば、推進ユニット２６０、照射デバイス、画像化デバイス、機器、センサーなど）が、本体５１３上で調節可能に配置されることを可能にする。また、潜水ビークルの可撓性、汎用性、有用性、および全体的な任務実行を有意に向上させる。
【００５７】
本発明の特定の実施形態、または本発明の例を例示の目的で本明細書中に記載したが、種々の等価な改変は、当業者が理解するように、本発明の範囲内で可能である。本発明の、本明細書中に提供された教示は、他の弓形状翼の潜水ビークルに適用され得、上記および図に示される例示的な弓形状翼の潜水ビークルである必要はない。一般に、上記の特許請求の範囲において、使用される用語は、明細書および特許請求の範囲に開示される特定の実施形態に本発明を制限するように解釈されず、特許請求の範囲の広い範囲内で作用する全ての潜水ビークルを包含するように解釈されるべきである。従って、本発明は、先の開示によって制限されず、その範囲は、上記の特許請求の範囲によって決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、従来技術に従う、曳航潜水ビークルおよび関連の支持装置の等尺性図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に従う、弓形状の翼を有する潜水ビークルの正面立面図である。
【図３】図３は、図２の弓形状の翼を有する潜水ビークルの上面立面図である。
【図４】図４は、図２の弓形状の翼を有する潜水ビークルの側面立面図である。
【図５】図５は、図３のライン５−５に沿ってとった弓形状の翼を有する潜水ビークルの部分断面図である。
【図６】図６は、図２の弓形状の翼を有する潜水ビークルの底面立面図である。
【図７】図７は、表面導管によって曳航されている、図２の弓形状の翼を有する潜水ビークルの等尺性図である。
【図８】図８は、本発明に従う弓形状の翼を有する潜水ビークルの代替の実施形態の等尺性図である。
【図９】図９は、図１の先行技術の潜水ビークルの船体の拡大部分等尺性図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施形態に従う潜水ビークルの等尺性図である。
【図１１】図１１は、図１０の潜水ビークルの船体の本体部分の拡大等尺性図である。
【図１２】図１２は、図１０の潜水ビークルの拡大部分前面立面図である。
【図１３】図１３は、図１２の曳航点取り付けアセンブリの拡大部分前面立面図である。
【図１４】図１４は、図１３の曳航点アセンブリの拡大等尺性図である。
【図１５】図１５は、図１０の潜水ビークルの翼取り付けアセンブリのレールナットの拡大部分等尺性分解図である。
【図１６】図１６は、本発明の代替の実施形態に従う曳航点取り付けアセンブリの拡大部分前面立面図である。
【図１７】図１７は、本発明のなお別の実施形態に従う潜水ビークルの等尺性図である。
【図１８】図１８は、本発明の別の実施形態に従う潜水ビークルの翼取り付けアセンブリおよび装置取り付けアセンブリの拡大部分等尺性分解図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
2005518306.tif 000021
2005518306.tif 000022