(57)【要約】      （修正有）【課題】小型の潜水艇を製造する場合、コックピットとボディ外壁帯の間にはわずかな空間や複雑な空間しか存在せず、この空間に潜水艇の動力発生部や浮力調整タンク等をコンパクトに配置することが困難であった。【解決手段】水密構造のコックピット０５０１と、コックピットを取り囲み、コックピットとの間に水で満たされた空間を形成するとともに、水中での流体抵抗設計がなされたボディ外壁体０５０２と、コックピットとボディ外壁体との間に配置された弾力性素材からなる気体タンク０５０３と、前記気体タンクに対して空気の給排気を行い潜水艇に働く浮力の調整を行う空気給排気装置０５０４と、潜水艇の動力を発生させる動力発生部０５０５と、からなる潜水艇とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水密構造のコックピットと、
コックピットを取り囲み、コックピットとの間に水で満たされた空間を形成するとともに、水中での流体抵抗設計がなされたボディ外壁体と、
コックピットとボディ外壁体との間に配置された弾力性素材からなる気体タンクと、
前記気体タンクに対して空気の給排気を行い潜水艇に働く浮力の調整を行う空気給排気装置と、
潜水艇の動力を発生させる動力発生部と、
からなる潜水艇。
【請求項２】
前記気体タンクはコックピットの左右両側面又は／及び前後両側面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の潜水艇。
【請求項３】
前記気体タンクが所定スペース内で膨張するようにガイドするガイド部材をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の潜水艇。
【請求項４】
前記動力発生部は、コックピットとボディ外壁体との間の水で満たされた空間から取水し、取水した水をジェット噴射するジェット噴射手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の潜水艇。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体タンクに対する空気の給排気で浮力の調整が可能な潜水艇に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、潜水艇の浮上・潜水は浮力調整タンクに対する水の給排水によって浮力を調整して行われていた。具体的に説明すると、潜水艇の潜行を行う場合は浮力調整タンク内に充填された空気を抜きながら吸水を行い、浮上する場合は浮力調整タンク内の水を空気の注入によって強制排水を行っていた。例えば、特許文献１においては、海水注入口と海水排出口を有する浮力チャンバと流体圧ポンプ、圧力増幅器を用いて浮力の調整を行うシステムが開示されている。また、中型・大型の潜水艇では潜水艇内部の一定の固定スペースにスチール素材などの浮力調整タンクを配置していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５０３３４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、マリンレジャーの普及に伴い種々の潜水艇が製造されるようになると、従来の浮力調整機構をそのまま用いることに困難性が出てきた。例えば、小型の潜水艇を製造する場合、コックピットとボディ外壁帯の間にはわずかなスペースしか存在せず、この空間に潜水艇の動力発生部や浮力調整タンク等をコンパクトに配置することは難しいものであった。また、潜水艇自身のデザインの多様性が広がるにつれて、内部の複雑な空間を有効に活用することが求められるようになってきた。また、浮力調整タンク自身を小さくすると、浮力の調整幅が小さくなるという問題があった。
【０００５】
また、浮力調整タンクの給排水に起因する雑音や浮力調整タンクの内部に発生する錆は従来から問題となっており、解決すべき課題であった。さらに、浮力調整タンク内に水を取り込むと水に含まれる異物によって浮力調整タンクが故障することがあり、保守点検や交換作業などのメンテナンスを頻繁に行う必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、水密構造のコックピットと、コックピットを取り囲み、コックピットとの間に水で満たされた空間を形成するとともに、水中での流体抵抗設計がなされたボディ外壁体と、コックピットとボディ外壁体との間に配置された弾力性素材からなる気体タンクと、前記気体タンクに対して空気の給排気を行い潜水艇に働く浮力の調整を行う空気給排気装置と、潜水艇の動力を発生させる動力発生部と、からなる潜水艇を提案する。
【０００７】
また、本発明の潜水艇においては、前記空気タンクがコックピットの左右両側面又は／及び前後両側面に配置されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の潜水艇においては、前記空気タンクが所定スペース内で膨張するようにガイドするガイド部材をさらに有することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の潜水艇においては、前記動力発生部が、コックピットとボディ外壁体との間の水で満たされた空間から取水し、取水した水をジェット噴射するジェット噴射手段を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
以上の構成をとる本発明では、弾力性素材からなる気体タンクを浮力調整機構として採用するため、コンパクトで複雑なスペースを有効活用して配置することが可能になる。また、浮力の調整に関して給排水を一切行わないため、雑音の発生を抑えることが可能であり、気体タンク内に錆が発生する可能性も少なくなる。また、水に含まれる異物を気体タンク内に取り込むこともないため、保守点検や交換作業の負担を減らすことが可能になる。また、空気の給排気だけで浮力の調整が可能であるため、浮力の微調整を行いやすく、潜水艇の運動性能の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の潜水艇の外部の形状の一例を斜め前方から見た斜視図
【図２】実施例１の潜水艇の外部の形状の一例を斜め後方から見た斜視図
【図３】実施例１の潜水艇の構成の一例の側面図
【図４】実施例１の潜水艇の構成の一例の正面図
【図５】実施例１の潜水艇の構成の一例の平面図
【図６】気体タンクの膨張・収縮と潜水艇の浮上・潜行の関連性を示す図
【図７】実施例２の潜水艇のガイド部材の一例を示す図
【図８】実施例４のジェット噴射手段の具体的な構成の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、様々な態様で実施しうる。実施例と請求項の相互の関係は、以下のとおりである。実施例１は主に請求項１などに関し、実施例２は主に請求項２などに関し、実施例３は主に請求項３などに関し、実施例４は主に請求項４などに関する。
【実施例１】
【００１３】
<概要>
本実施例の潜水艇は、弾力性素材からなる気体タンクを浮力調整機構として採用するため、コックピットとボディ外壁体との間のコンパクトで複雑なスペースを有効に利用することができる。また、気体タンクに対して空気の給排気を行うのみで、水の給排水を行わないことから、浮力の調整を行いやすく、気体タンク自体のメンテナンスも容易になる。
【００１４】
<構成>
図１・図２は、本実施例の潜水艇の外部の形状の一例の斜め前方と斜め後方から見た斜視図である。また、図３・図４・図５は、本実施例の潜水艇の構成の一例の側面図・正面図・平面図である。図３などに示すように、本実施例の「潜水艇」０３００は、「コックピット」０３０１と、「ボディ外壁体」０３０２と、「気体タンク」０３０３と、「空気給排気装置」０３０４と、「動力発生部」０３０５とから構成される。なお、潜水艇に関する一般的な部材や装置を加えた構成も本実施例の発明の範囲に含まれるものである。
【００１５】
「コックピット」は水密構造となっている。ただし、常時水密構造である構成のみを意味するのではなく、図３に示すように窓部を開放状態にすることが可能な構成も当然に含まれる。コックピットとしては、潜水艇の操作を行うための装置やコックピット内の生命環境を維持する装置などから構成される態様が主として考えられる。ただし、潜水艇が遠隔で操作される場合などは、遠隔操作を受付けるための装置などから構成される態様も同様に考えられる。コックピットは、耐圧性を向上させるため、強度の強い素材を使うことが好ましく、ステンレスなどの金属を用いることが考えられる。ただし、潜水する深度などに応じて適当な素材を選択することが好ましい。なお、コックピットの内部には、以下に述べる空気給排気装置や動力発生部の一部を配置する構成も可能である。
【００１６】
「ボディ外壁体」は、コックピットを取り囲み、コックピットとの間に水で満たされた空間を形成するとともに、水中での流体抵抗設計がなされている。ボディ外壁体の一例として、図１などで示したような流線形の形状が考えられる。水中での流体抵抗設計においては、水平運動や垂直運動、回転運動などに伴う水中抵抗などを考慮する。なお、ボディ外壁体には垂直尾翼や水平尾翼などの部材等も含まれるものである。ボディ外壁体の素材としては、強化プラスチックなどの成型が容易で一定強度を有するものを用いることが好ましい。これらの素材を用いることにより、種々の形状のボディを設計することが可能になる。ただし、潜水艇の用いる用途に応じてステンレス等の素材を適宜選択することも可能である。
【００１７】
また、コックピットを取り囲むとは、コックピットの周りを全て取り囲む構成の他に、コックピットの一部を取り囲む構成も含むものである。例えば、図１などに示すように、コックピットの一部が窓部となっている場合は、当該窓部の周りにはボディ外壁体を配置せず視界を確保する、といったものである。ただし、気体タンクなどの装置は外部環境との直接的な接触から保護可能な構成とすることが好ましい。
【００１８】
また、コックピットとの間の水で満たされた空間には、気体タンクや空気給排気装置、動力発生部の他に、他の装置を配置することも可能である。例えば、コックピットに酸素を供給する装置などを水密状態で配置することが考えられる。また、ボディ外壁体とコックピットとの間の空間は必ずしも全て水で満たされる必要はなく、水で満たされない空間を一部形成することも考えられる。また、上記空間は必ずしも一体となった空間である必要はなく、隔離された空間が複数ある態様も当然に可能である。
【００１９】
「気体タンク」は、コックピットとボディ外壁体との間に配置された弾力性素材からなる。弾性体素材を用いることで気体タンクを種々の形状に成型することができ、かつ、膨張時においてコックピットとボディ外壁体の間のコンパクトな隙間や複雑な空間を有効に利用することができる。気体タンクの形状としては、特に限定されるものではないが、楕円球状や蛇腹状のものとすることも可能である。気体タンクに弾力性を持たせることで、ボディ外壁体に強い衝撃が加わった場合でも気体タンクが破損してしまう危険性を抑えることができる。弾力性素材としては、ラバー素材を用いることが一般的に考えられる。高品質のラバー素材は耐圧性に優れており、一定の深度における圧力に耐えることが可能であり、かつ弾力性に優れるため上記の効果を発揮することが可能である。
【００２０】
図６は、本実施例の気体タンクの膨張・収縮と潜水艇の浮上・潜行の関連性を示す図である。この図に示すように、気体タンクに空気が充填されている場合は、コックピットとボディ外壁体との間に存在する水を潜水艇の外に押し出すことになるため、潜水艇に強い浮力が働くことになる。また、気体タンクから空気が取り出されている場合は、気体タンクの大きさは小さくなり、コックピットとボディ外壁体との間に多くの水を取り込むことになるため、潜水艇に働く浮力が弱くなる。
【００２１】
「空気給排気装置」は、前記気体タンクに対して空気の給排気を行い潜水艇に働く浮力の調整を行う。ここで、空気給排気装置は高圧圧縮された空気を充填したボンベが一般的に考えられるが、コックピット内の空気を一部気体タンクに対して供給可能な構成とすることも可能である。また、気体タンクに対して供給する空気はコックピットの内部や地上における通常の空気の成分とほぼ同じとすることも可能であるが、組成は特に限定されるものではない。例えば、酸素のみのガスを気体タンクに対して給排気する構成も含まれるものである。
【００２２】
また、気体タンクに対して空気の給排気を行い潜水艇に働く浮力の調整を行うとは、気体タンク内の空気量の調整を行うことの他に、空気の給排気のスピード調整を行うことなどを含むものである。例えば、ゆっくりと潜水・浮上を行う場合は、空気の給排気スピードを遅くし、速い潜水・浮上を行う場合は空気の給排気スピードを速くする、といったことが可能である。
【００２３】
また、気体タンクが複数ある場合は、各気体タンクに対して空気の給排気の調整を行うことも可能である。例えば、一の気体タンクに対して他の気体タンクよりも多めに空気を充填したり、速いペースで空気の充填を行ったりすることが可能な構成も考えられる。
【００２４】
上記のように空気の給排気のみで行う浮力調整機構は、タンクに対して水の給排水を行う浮力調整機構と比較して、少ない部材で構成することができ、深度の微調整や素早い潜行・浮上を行うことが可能になる。つまり、潜水艇の運動性能をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、タンクに対する水の給排水に起因して生じていた雑音を防ぐことが可能になる。また、タンク内に水を取り込む必要がないため、水中の異物によって気体タンクが詰まる可能性が低く、一定の性能を安定維持することが可能である。
【００２６】
「動力発生部」は、潜水艇の動力を発生させる。ここで、潜水艇の動力を発生させる機構としては、モーターの回転によって駆動されるウォータージェット機構やプロペラ機構が主として考えられる。また、動力源はバッテリーからの電力供給が一般的に考えられるが、特に限定されるものではない。
【００２７】
動力発生部として、ウォータージェット機構を用いる場合は、コックピットとボディ外壁体の間の水を取り込んでジェット噴射する構成とすることも可能である（実施例４にて詳述する）。この場合、気体タンクの膨張が不均一にならないように、気体タンクが所定スペース内で膨張するようにガイドするガイド部材を付加的に設ける構成も好ましい（実施例３にて詳述する）。
【００２８】
以上の構成の他に、潜水艇に自動制御装置を別途設ける構成も可能である。例えば、重力方向に対する潜水艇の姿勢角度や水面からの深度を検出し、気体タンク内の空気の量を調整したり、気体タンクの位置を移動させたりする構成も考えられる。
【００２９】
また、気体タンク内の空気をコックピットや動力発生部などに供給可能な構成とすることも可能である。例えば、コックピット内の温度が高温となっている場合は、気体タンク内の冷えた空気をコックピット内に一部供給することで、コックピット内を冷やす構成も可能である。
【００３０】
<効果>
本実施例の潜水艇により、コンパクトな潜水艇設計が可能になり、浮力の調整やメンテナンスが容易になる。
【実施例２】
【００３１】
<構成>
本実施例の潜水艇は、基本的に実施例１の潜水艇の構成と共通するが、気体タンクがコックピットの左右両側面又は／及び前後両側面に配置されていることを特徴とする。以下、当該特徴点について説明する。
【００３２】
気体タンクをコックピットの左右両側面又は／及び前後両側面に配置するとは、必ずしもコックピットと接するように配置することを意味するものではなく、コックピットから離れた位置に配置する構成も含むものである。また、コックピットの左右に気体タンクを配置する構成は左右対称に配置することが一般的に考えられるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３３】
コックピットの左右両側面又は／及び前後両側面に気体タンクを配置することにより潜水艇の浮心を潜水艇の中心付近に配置し、潜水・浮上時においても姿勢を安定に保つことが可能になる。また、各側面の気体タンクに充填する空気量によって潜水艇の姿勢傾度を調整することも可能である。例えば、コックピットの前又は後ろに配置された気体タンクに充填させる空気を水平状態の量から増やすことで潜水艇の前又は後ろをやや上に傾けた姿勢とすることができる。この状態で動力を発生させることにより、急浮上や急潜行を行うことも可能である。
【００３４】
<効果>
本実施例の潜水艇により、実施例１の効果に加えて、安定的な浮上・潜行や複雑な姿勢制御を行うことが可能になる。
【実施例３】
【００３５】
<構成>
本実施例の潜水艇は、基本的に実施例１の潜水艇の構成と共通するが、気体タンクが所定スペース内で膨張するようにガイドするガイド部材をさらに有することを特徴とする。
【００３６】
図７は、本実施例の潜水艇のガイド部材の一例を示す図である。この図の例では、気体タンク０７０１を取り囲むようにガイド部材０７０２を配置している。このように、ガイド部材は閉じた面からなる形状とすることも可能であるが、フレーム状の形状とすることも可能である。これらのガイド部材を用いることにより、気体タンクの膨張時における位置をある程度固定することが可能になり、浮心を一定スペース内に維持し、潜水艇を安定制御することが可能になる。また、気体タンクが潜水艇内部の他の装置（例えば、動力発生部など）と接触することを防止できる。
【００３７】
また、ガイド部材の素材はステンレス等の強度の強い部材を用いることが好ましいが、特に限定されるものではなく、適宜選択することが可能である。また、ガイド部材の配置を変更可能な構成とすることで、気体タンクの膨張の仕方を適宜調整することも可能である。例えば、気体タンクの膨張時の位置を潜水艇の上側に限定したい場合は、ガイド部材を上側に移動させる、といったことが可能である。
【００３８】
<効果>
本実施例の潜水艇により、実施例１の効果に加えて、潜水艇のより安定した姿勢制御を行うことができ、他の装置との不必要な接触を防止することができる。
【実施例４】
【００３９】
<構成>
本実施例の潜水艇は、基本的に実施例１の潜水艇の構成と共通するが、動力発生部が、コックピットとボディ外壁体との間の水で満たされた空間から取水し、取水した水をジェット噴射するジェット噴射手段を有することを特徴とする。
【００４０】
コックピットとボディ外壁体との間の水で満たされた空間から取水する構成としては、例えば図５で示したように、ボディ外壁体の外部から水が流れ込みやすいように取水管を設ける構成が一般的に考えられるが、これに限定されるものではない。つまり、気体タンクを取り囲む水とジェット噴射手段に取り込まれる水はボディ外壁体の内部で隔離されている構成も考えられるし、一体となっている構成も同様に可能である。
【００４１】
また、図５ではジェット噴射手段を２つ設ける構成を示しているが、単体又は３以上のジェット噴射手段を設ける構成も同様に可能である。また、ジェット噴射手段を配置する位置としては、一般的に潜水艇の後部が考えられるが、これに限定されるものではない。例えば潜水艇の下部や上部の面にジェット噴射手段を配置し、潜水艇の高速浮上・潜行を可能にする構成も可能である。
【００４２】
図８は、本実施例のジェット噴射手段の具体的な構成の一例を示した図である。この図の例では、コックピットとボディ外壁体との間の水で満たされた空間から取水口０８０１を介して取水し、取水した水をプロペラ付き回転体０８０２によって加圧し、加圧された水を排出口０８０３からジェットとして排出している。当該排出口から排出されるジェットによって、潜水艇の推進力を得るものである。
【００４３】
<効果>
本実施例の潜水艇により、実施例１の効果に加えて、潜水艇をさらにコンパクトにすることが可能になり、弾力性素材からなる気体タンクの破損等の危険性を少なくすることが可能になる。
【符号の説明】
【００４４】
０３００  潜水艇
０３０１、０４０１、０５０１  コックピット
０３０２、０４０２、０５０２  ボディ外壁体
０３０３、０４０３、０５０３  気体タンク
０３０４、０４０４、０５０４  空気給排気装置
０３０５、０５０５  動力発生部
０７０１  気体タンク
０７０２  ガイド部材
０８０１  取水口
０８０２  プロペラ付き回転体
０８０３  排出口
【図１】
2011046268.tif 000003
【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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