(57)【要約】【課題】波浪の影響を低減でき、安全に水中航走体を接続できる水中航走体の接続システムを提供する。【解決手段】水中航走体の接続システムは、水中航走体に設けられた係合部材と、係合部材が係合可能な複数の被係合領域を備えた被係合部材と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中航走体に設けられた係合部材と、
前記係合部材が係合可能な複数の被係合領域を備えた被係合部材と、を有する、ことを特徴とする水中航走体の接続システム。
【請求項２】
前記被係合部材は、前記複数の被係合領域として複数の孔部を備えるネットである、ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体の接続システム。
【請求項３】
前記係合部材は、前記水中航走体の左右方向の少なくともいずれか一方に延出するフックである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の水中航走体の接続システム。
【請求項４】
前記複数の被係合領域が、水中において前記水中航走体の上下方向及び前後方向に展開して配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水中航走体の接続システム。
【請求項５】
前記被係合部材は、船舶に引かれる曳航索、または、該曳航索に接続された水中曳航体に設けられている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水中航走体の接続システム。
【請求項６】
前記船舶は、前記曳航索を巻き上げる巻上機を有する、ことを特徴とする請求項５に記載の水中航走体の接続システム。
【請求項７】
前記水中曳航体は、上下方向の運動を抑制する安定板を有する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の水中航走体の接続システム。
【請求項８】
前記被係合部材は、水中で浮遊する係留ブイの係留索に設けられている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水中航走体の接続システム。
【請求項９】
前記被係合部材に係合した前記水中航走体に対して電力を供給する給電装置を有する、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の水中航走体の接続システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中航走体の接続システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水中航走体を母船などに回収する場合、例えば、母船に設けた揚重機から吊索を吊り下げ、その先端に設けたフックを水中航走体に接続する必要がある。下記特許文献１には、母船に設けられた揚重機と、揚重機から吊り下げられ、先端にフックを有する吊索と、フックに接続され、フックをガイドするフックガイド索と、水中浮遊物に設けられ、一部にガイドネットを有するフックリード索を収容しているフックリード索ボビンと、水中浮遊物に設けられ、フックリード索ボビンから引き出されたフックリード索が係留された係留具と、母船上に設置され、フックリード索ボビンから引き出されたフックリード索のガイドネットに引っかける係留鉤が設けられた釣り糸を有する吊りロッドと、を備えた水中浮遊物揚収支援装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８５６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術では、水中航走体が水面に浮かんだ状態で、水中航走体の接続作業を行うため、波浪の影響を受けてしまう。また、この接続作業は、人手で行っており、特に荒天の場合などは注意が必要である。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、波浪の影響を低減でき、安全に水中航走体を接続できる水中航走体の接続システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００７】
第１の発明は、水中航走体の接続システムにおいて、水中航走体に設けられた係合部材と、上記係合部材が係合可能な複数の被係合領域を備えた被係合部材と、を有するという構成を採用する。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記被係合部材は、上記複数の被係合領域として複数の孔部を備えるネットであるという構成を採用する。
【０００９】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記係合部材は、上記水中航走体の左右方向の少なくともいずれか一方に延出するフックであるという構成を採用する。
【００１０】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記複数の被係合領域が、水中において上記水中航走体の上下方向及び前後方向に展開して配置されているという構成を採用する。
【００１１】
第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記被係合部材は、船舶に引かれる曳航索、または、該曳航索に接続された水中曳航体に設けられているという構成を採用する。
【００１２】
第６の発明は、上記第５の発明において、上記船舶は、上記曳航索を巻き上げる巻上機を有するという構成を採用する。
【００１３】
第７の発明は、上記第５または第６の発明において、上記水中曳航体は、上下方向の運動を抑制する安定板を有するという構成を採用する。
【００１４】
第８の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記被係合部材は、水中で浮遊する係留ブイの係留索に設けられているという構成を採用する。
【００１５】
第９の発明は、上記第１〜第８いずれかの発明において、上記被係合部材に係合した上記水中航走体に対して電力を供給する給電装置を有するという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、水中航走体に係合部材を設け、複数の被係合領域を備えた被係合部材と係合させる。この構成によれば、水流の影響を受けても水中航走体の係合部材が複数の被係合領域のいずれかに係合できる。このように、水中航走体を水中で接続することで、波浪の影響を低減することができる。また、水中であれば水中航走体の舵が効くため、水中航走体の接続を無人で行うことが可能となる。
したがって、本発明によれば、波浪の影響を低減でき、安全に水中航走体を接続できる水中航走体の接続システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態における水中航走体の接続システムの構成を示す全体図である。
【図２】本発明の一実施形態における水中航走体の構成を示す（ａ）側面図、及び（ｂ）平面図である。
【図３】本発明の一実施形態における水中曳航体の構成を示す（ａ）側面図、及び（ｂ）平面図である。
【図４】本発明の一実施形態における水中曳航体と水中航走体との接続の様子を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態における水中曳航体に接続された水中航走体の様子を示す側面図である。
【図６】本発明の一実施形態における水中航走体が支援母船に揚収される様子を示す側面図である。
【図７】本発明の一実施形態における水中航走体の接続システムの変形例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における水中航走体の接続システムの変形例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態における水中航走体の接続システムの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態における水中航走体の接続システムの変形例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態における水中航走体の接続システムの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係る水中航走体の接続システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明することがある。ＸＹＺ直交座標系は水中から水面に向かう方向（上下方向）をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向と垂直で、水平航走時の水中航走体の長手方向（前後方向）と平行な方向をＸ軸方向、水平航走時の水中航走体の左右方向と平行な方向をＹ軸方向とする。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態における水中航走体１の接続システム１００の構成を示す全体図である。
本実施形態の水中航走体１の接続システム１００は、水中航走体１と支援母船２とを接続するシステムである。支援母船２は、水中航走体１を揚収する船舶である。
【００２１】
支援母船２には、巻上機３が設けられている。巻上機３は、支援母船２が曳航する曳航索４を巻き上げるものである。曳航索４には、水中曳航体５が接続されている。水中曳航体５には、被係合部材６と、被係合部材６を保持する保持部材７と、が設けられている。
一方、水中航走体１には、被係合部材６に係合可能な係合部材８が設けられている。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態における水中航走体１の構成を示す（ａ）側面図、及び（ｂ）平面図である。なお、Ｘ軸は水中航走体１のロール軸、Ｙ軸は水中航走体１のピッチ軸、Ｚ軸は水中航走体１のヨー軸に対応する。
水中航走体１は、水中を無軌道で航行できる自律型の無人水中航走体であり、例えば海中探査用のミッション用機器（不図示）を搭載している。ミッション用機器は、例えば海底面の地形を調査したり海底下の地層情報を取得するためのソナー、海水の温度を計測する温度計、光の吸収量から海水の特定の化学物質の分布情報を計測するセンサである。
【００２３】
水中航走体１には、航行速度や航行方向を制御するために、例えば、後部にメインスラスタ１０、ラダー１１（舵ヒレ）などがあり、前部に垂直スラスタ（不図示）、水平スラスタ（不図示）などがある。航行速度の制御は、メインスラスタ１０の回転速度を変化させることにより行う。航行方向の制御は、舵となるラダー１１の角度を制御することで行い、必要に応じて水平スラスタ及び垂直スラスタを併用する。
【００２４】
また、水中航走体１は、通信アンテナ１２を有し、支援母船２と通信する。水中航走体１は、例えば、水中における水中航走体１の測位のために、超音波を用いた音響測位を行う。音響測位としては、例えばＵＳＢＬ（Ultra-Short Base Line）方式を採用することができる。ＵＳＢＬでは、音波の往復時間と水中音速から目標（例えば、水中曳航体５）までの距離を決定し、ＵＳＢＬの受波アレイ（複数の受波素子を並べたもの）での位相差から角度を決定し、ＵＳＢＬトランシーバ（送受波機）に対する三次元空間内での目標の相対位置を求めることができる。
【００２５】
トランシーバを搭載した支援母船２では、トランシーバの地球座標での位置（経度・緯度）と姿勢角（水平からの傾きと方位）に目標との相対位置を加えることで、目標の緯度・経度を得る。この位置を音響通信で水中航走体１に伝えることで、水中航走体１は現在位置を得ることができる。なお、水中の測位として、慣性航行法を採用してもよいし、航行精度を上げるため、当該音響測位と併用してもよい。
【００２６】
慣性航法とは、水中航走体１の姿勢角（ロール角（左右角）、ピッチ角（上下角）、ヨー角（方位角））と水底に対する水中航走体１の三次元空間内での速度を水中航走体１に搭載されたセンサ（例えばジャイロとドップラー流速計等）で短い時間間隔で計測し、地球座標でどの方向にどれだけ動いたかを求め、それを加えていくものである。この慣性航法によれば、短い間隔で測位可能というメリットがあるが、時間と共に位置誤差が増加するため、当該慣性航法による測位位置を、時間と共に位置誤差が増加しない上記ＵＳＢＬの測位位置と、定期的に置き換えることで位置誤差の蓄積を防ぐことができる。
【００２７】
水中航走体１の前端部には、係合部材８が設けられている。係合部材８は、図２（ｂ）に示すように、水中航走体１の左右方向（Ｙ軸方向）の一方に延出するフックである。このフックは、水中航走体１の前端部から前方に延出した後、水中航走体１の左方向に膨らみ、その後、右方向に屈曲している。係合部材８の右方向に屈曲した先端８ａは、水中航走体１の斜め後方を向いている。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態における水中曳航体５の構成を示す（ａ）側面図、及び（ｂ）平面図である。
水中曳航体５は、支援母船２によって曳航される無人水中曳航体であり、巻上機３から繰り出された曳航索４の端部に接続されている。水中曳航体５には、曳航索４と連結するための連結具２０を備える。連結具２０は、水中曳航体５の前頂部に配置されている。この水中曳航体５の後部には、被係合部材６及び保持部材７が設けられている。
【００２９】
被係合部材６は、図３（ａ）に示すように、係合部材８が係合可能な複数の被係合領域２１を備えている。本実施形態の被係合部材６は、複数の被係合領域２１として複数の孔部を備えるネットである。このネットとしては、繊維材（紐材）や樹脂材、または繊維強化樹脂材などから形成された弾性変形可能なものを使用することができる。被係合部材６は、矩形状（本実施形態では正方形状）の外形を有している。複数の被係合領域２１は、碁盤目状に形成されている。
【００３０】
保持部材７は、複数の被係合領域２１が水中において水中航走体１の上下方向及び前後方向に展開して配置されるように被係合部材６を保持する。すなわち、保持部材７は、複数の被係合領域２１が水中においてＸ−Ｙ平面に展開して配置されるように被係合部材６を保持する。換言すると、保持部材７は、ネットの表裏面が水平方向（Ｙ軸方向）を向くように、被係合部材６を水中曳航体５に取り付ける構成となっている。
【００３１】
保持部材７は、矩形状の被係合部材６の互いに直交する二辺６ａ，６ｂを保持する。本実施形態の保持部材７は、図３（ｂ）に示すように、後方に向かうに従って細くなる平面視三角形状を有し、図３（ａ）に示すように、水中曳航体５の後端部の上下に取り付けられている。被係合部材６の二辺６ａ，６ｂは、保持部材７によって、水中曳航体５の後方に向かうに従って上下に展開するように斜めに保持される。一方、被係合部材６の他の二辺６ｃ、６ｄは、保持部材７に保持されておらず、被係合部材６の後方は前方に比べて比較的自由に変形可能とされている。
【００３２】
続いて、このような構成の本実施形態の水中航走体１の接続システム１００を用いた水中航走体１の揚収作業について、図４〜図６を参照しつつ説明する。
図４は、本発明の一実施形態における水中曳航体５と水中航走体１との接続の様子を示す平面図である。図５は、本発明の一実施形態における水中曳航体５に接続された水中航走体１の様子を示す側面図である。図６は、本発明の一実施形態における水中航走体１が支援母船２に揚収される様子を示す側面図である。
【００３３】
水中航走体１を揚収するためには、先ず、図１に示すように、支援母船２から曳航索４を繰り出す。曳航索４には、水中曳航体５が接続されている。支援母船２は、水中曳航体５を曳航しながら低速（速度ｖ１とする）で航行する。
【００３４】
水中航走体１は、通信アンテナ１２を介した支援母船２との通信や、上述した各種センサなどを使用して、水中曳航体５の位置を捕捉し、図４（ａ）に示すように、水中曳航体５に近付く。水中航走体１は、係合部材８が被係合部材６に対し、Ｙ軸方向に離れた場所に位置するように航行する。このとき、水中航走体１は、メインスラスタ１０を制御し、水中曳航体５（支援母船２）と同じ速度ｖ１で航行する。
【００３５】
次に、水中航走体１は、係合部材８が被係合部材６に引っ掛かる位置まで徐々に接近する。このとき、水中航走体１は、ラダー１１や水平スラスタなどを使用する。水中航走体１の接近によって、係合部材８の先端８ａが複数の被係合領域２１（図３（ａ）参照）のいずれかに挿入されたら、水中航走体１は、メインスラスタ１０を制御し、図４（ｂ）に示すように、水中曳航体５の速度ｖ１よりも僅かに速度を落とし（速度ｖ２とする）、係合部材８を被係合部材６に引っ掛ける。
【００３６】
これにより、図５に示すように、水中曳航体５に水中航走体１が接続される。なお、水中曳航体５に水中航走体１が接続されたら、メインスラスタ１０を停止させ、水中航走体１を曳航させてもよい。
最後に、図６に示すように、支援母船２に設けた巻上機３によって曳航索４を巻き上げ、水中曳航体５と共に水中航走体１を水中から引き上げる。
以上により、水中航走体１の揚収作業が完了する。
【００３７】
上述したように、本実施形態の水中航走体１の接続システム１００では、水中航走体１に係合部材８を設け、水中に展開させた被係合部材６と係合させる。被係合部材６の複数の被係合領域２１は、水中において、水中航走体１の上下方向及び前後方向に展開して配置する。この構成によれば、複数の被係合領域２１が水中航走体１の上下方向及び前後方向に展開して配置されているため、水流の影響を受けて水中航走体１のピッチ角が変動しても、係合部材８が複数の被係合領域２１のいずれかに係合できる。このように、水中航走体１を水中で接続することで、波浪の影響を低減することができる。また、水中であれば水中航走体１の舵が効くため、水中航走体１の接続を無人で行うことが可能となる。
したがって、本実施形態の水中航走体１の接続システム１００によれば、波浪の影響を低減でき、安全に水中航走体１を接続できる。
【００３８】
また、本実施形態の水中航走体１の接続システム１００において、被係合部材６は、複数の被係合領域２１として複数の孔部を備えるネットである。この構成によれば、被係合部材６の略全面（ネットの孔部を形成する境界部を除く略全面）に係合部材８が係合可能になるため、水中航走体１の接続が容易になる。また、ネットには、柔軟性があるため、仮に水中航走体１などが衝突したとしても、損傷することはない。
【００３９】
また、本実施形態の水中航走体１の接続システム１００において、係合部材８は、水中航走体１の左右方向の少なくともいずれか一方に延出するフックである。この構成によれば、図４に示すように、水中航走体１を左右方向（Ｙ軸方向）で被係合部材６に接近させることで、係合部材８の先端８ａを、複数の被係合領域２１のいずれかに容易に挿入することができる。また、このように、水中航走体１の接続方向を左右方向とすることで、例えば、水中航走体１の接続方向を上下方向（ピッチ角の変動を受ける方向）とするよりも、水流による係合部材８の位置変動が小さく済むため、水中航走体１の接続が容易になる。
【００４０】
また、本実施形態の水中航走体１の接続システム１００において、被係合部材６は、支援母船２に引かれる曳航索４に接続された水中曳航体５に設けられている。この構成によれば、被係合部材６が水中曳航体５と共に曳航され、被係合部材６の左右方向における位置変動が小さくなるため、水中航走体１の接続が容易になる。
【００４１】
また、本実施形態の水中航走体１の接続システム１００において、支援母船２は、曳航索４を巻き上げる巻上機３を有する。この構成によれば、曳航索４を巻き上げることで、支援母船２への水中航走体１の揚収が可能になる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４３】
図７〜図１１は、本発明の一実施形態における水中航走体１の接続システム１００の変形例を示す図である。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００４４】
図７に示す変形例では、被係合部材６が曳航索４に接続されている。この被係合部材６の下方には、水中曳航体５が曳航索４に接続されている。水中曳航体５は、被係合部材６に係合した水中航走体１に対して電力を供給する給電装置３０を有する。給電装置３０は、水中曳航体５の上部に設けられた給電コイルを備える。水中航走体１の下部には、受電装置４０が設けられており、受電装置４０の受電コイルが給電コイルと電磁的に結合することによって電力を非接触で受電する。この非接触給電は、例えば、磁界共鳴方式に基づいて行うことができる。このように、水中航走体１の接続システム１００は、水中航走体１の給電システムに適用することができる。
【００４５】
図８に示す変形例では、支援母船２に給電装置３０が設けられている。この構成によれば、被係合部材６に係合した水中航走体１を支援母船２に引き上げた状態で電力を供給することができる。
【００４６】
図９に示す変形例では、被係合部材６が水中で浮遊する係留ブイ５０の係留索５１に設けられている。係留索５１の下端は、アンカー５２によって海底に繋ぎ留められている。係留索５１の上端は、係留ブイ５０と接続されている。この係留索５１には、複数の被係合部材６と、複数のフロート５３とが接続されている。フロート５３は、上述した水中曳航体５と同様の形状で給電装置３０を備え、被係合部材６に係合した水中航走体１に対して電力を供給する構成となっている。このように、潮流が期待できるのであれば、被係合部材６を曳航しなくてもよい。
【００４７】
図１０に示す変形例では、支援母船２が推進器を持たず、他の船舶６０に曳航されている。このように、支援母船２は、必ずしも船舶である必要はなく、他の船舶６０で曳航するブイのような形態としてもよい。
【００４８】
図１１に示す変形例では、水中曳航体５が、Ｚ軸方向の運動を抑制する安定板７０を有する。安定板７０は、図１１（ｂ）に示す平面視で略三角板形状を有し、被係合部材６の前方に隣接して配置されている。この構成によれば、被係合部材６Ｚ軸方向の運動が抑制されるため、水中航走体１の接続が容易になる。
【００４９】
また、上記実施形態では、被係合部材６がネットである形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。被係合部材６が、例えば、複数のリング部材を繋ぎ合わせたような構成であってもよいし、また、複数の孔部が形成されたパンチプレートやエキスパンドメタルなどであってもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、係合部材８が水中航走体の右方向に延出するフックである形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。係合部材８が、例えば、水中航走体の左方向に延出するフックであってもよいし、また、水中航走体の左右方向の両側に延出する錨状のフックであってもよい。また、マニュピレータの先にフックを設けてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  水中航走体
２  支援母船（船舶）
３  巻上機
４  曳航索
５  水中曳航体
６  被係合部材
８  係合部材
２１  被係合領域
５０  係留ブイ
５１  係留索
７０  安定板
１００  接続システム
【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】
2018058492.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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