(57)【要約】水面上および水面下で操作可能な、海上用途のための無人の自律的な水上輸送艇（５００）であって、上記艇（５００）は、貨物室（５０６）を有する密閉型船体（５０１）、少なくとも太陽エネルギーおよび風力エネルギーを利用するための、光電池で覆われた帆布製通風筒（５０３）の形態のエネルギー収集手段（５０４）、およびエネルギー貯蔵手段（５１１）を有するハイブリッド推進システム、所定の環境パラメータを検出するための複数のセンサ（５０８、５１４）、ならびに上記センサ（５０８、５１４）から１つ以上の遠隔ステーションおよび／または協働する艇へとデータを送信し、そして１つ以上の遠隔ステーションおよび／または協働する艇からコマンド信号を受信するための通信システム（５０９、５１５）を備える。
2007500638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域の表面上、または水域の表面下のいずれかで操作するための無人海洋艇であって、該艇は、以下：
貨物室を有する密閉型船体；
少なくとも太陽エネルギーおよび風力エネルギーを利用するために適合されている、エネルギー収集手段およびエネルギー貯蔵手段を有するハイブリッド推進システム；
所定の環境パラメータを検出するための複数のセンサ；ならびに
選択された環境パラメータについてのデータを、該センサから１つ以上の遠隔ステーションおよび／または協働する海洋艇へと送信し、そして、１つ以上の遠隔ステーションおよび／または協働する海洋艇からコマンド信号を受信するための、通信システム
を備える、無人海洋艇。
【請求項２】
前記船体が、水生動物の一般的な外観を有する外部構成を有する、請求項１に記載の無人海洋艇。
【請求項３】
前記密閉型船体は、水面上、または水面下での前記艇の選択的な操作を容易にするように適合されている、請求項１に記載の無人海洋艇。
【請求項４】
前記船舶が、前記艇の選択的な潜水および浮上のためにバラストタンクを備える、請求項３に記載の無人海洋艇。
【請求項５】
前記ハイブリッド推進システムが、風力エネルギーを使用して前記艇を推進するためのエーロフォイル構成を有する帆布製通風筒を備え、該帆布製通風筒の表面には太陽エネルギーコレクタが配置されている、請求項１に記載の無人海洋艇。
【請求項６】
前記帆布製通風筒が、前記艇の船体に沿って下降した位置まで低下して、太陽エネルギーを収集し続けながら、抗力を減少し得る、請求項５に記載の無人海洋艇。
【請求項７】
前記エネルギー貯蔵手段が、太陽エネルギーコレクタに連結された、バッテリーまたはキャパシターのような太陽エネルギーコレクタに連結された、電蓄電池を備える、請求項１に記載の無人海洋艇。
【請求項８】
前記ハイブリッド推進システムが、流体駆動要素に機械的に連結された発電機を備え、該発電機は、モーターモードにおいて前記蓄電池から電力を供給されて、流体駆動要素を駆動し得るか、代替的には、該発電機は、発電モードにおいて、波の作用、水流を介してかもしくは再生式の航海の間に、該駆動要素により駆動されて、該蓄電池を充電し得る、請求項７に記載の無人海洋艇。
【請求項９】
前記キャパシター、または流体蓄圧器のような他の急速エネルギー放電デバイスが、前記艇に短距離の能力を提供する、請求項７または請求項８のいずれかに記載の無人海洋艇。
【請求項１０】
前記貨物室が、海洋調査または軍事の用途のための環境センサ、探索および救助のための救命または消防の装備、ならびに／あるいは所望の艇操作に関連する武器を支持するための電子装置を運搬するために、内部電源供給されている、請求項１に記載の無人海洋艇。
【請求項１１】
前記環境センサが、以下：
風速計、
風向計、
レーダー、
無線周波数要撃機、
光学帯センサ、
赤外線帯センサ、
化学／生物学的センサ、
海流センサ、
音響センサ、および
海底地形センサ
からなる群より選択されるセンサを備え得る、請求項１に記載の無人海洋艇。
【請求項１２】
前記通信システムが、衛星航法システムの送信機および／または受信機、ＬＦＢ／ＳＷＢ／海洋帯の受信機、広域帯受信機、および衛星受信機を、適切なアンテナ列と一緒に備え得る、請求項１に記載の無人海洋艇。
【請求項１３】
前記アンテナ列が、超低周波（ＥＬＦ）帯から超高周波（ＳＨＦ）帯に及ぶ信号を受信する場合にこれらの帯において送受信可能であり、牽引操作に適している、展開可能なアンテナ列を備える、請求項１２に記載の無人海洋艇。
【請求項１４】
前記艇は、船、嵐を回避するため、またはステルス操作のために、貯蔵されたエネルギーを使用して、長期間にわたって、表面下に潜ることが可能である、請求項２に記載の無人海洋艇。
【請求項１５】
前記表面へのハイブリッド推進システムが、長期間にわたる潜水操作の後に浮上するために、バラストタンクが空になるなどの緊急用途のための燃料電池をさらに備える、請求項２に記載の無人海洋艇。
【請求項１６】
前記ハイブリッドエネルギー推進システムが、風力エネルギーおよび太陽エネルギーに加えて、さらに、
波エネルギー；
温度差；および
海水で起動するバッテリーまたは燃料電池
を含む、再生可能エネルギー源のみを利用する、請求項１に記載の無人海洋艇。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、海上用途のための、無人の自律的な水上輸送艇（本明細書中で、無人海洋艇（ＵＯＶ）と称する）に関連する。特に、これらに限らないが、本発明は、例えば、遠隔地海洋表面調査において、操作期間の延長を可能にする、再生可能エネルギー源を利用する無人海洋艇に関連する。
【背景技術】
【０００２】
（背景技術の考察）
海における戦闘、探検、再探索およびモニタリングの適用での、ＵＯＶの軍事的、政治的および商業的な用途は多数である。これらの適用おける、従来のプラットフォーム（例えば、船およびブイ）のデータおよび情報を集める能力は、特に、世界中の海洋の巨大さと比較した場合には、限られている。船は、建造し、人員を配置し、そして操作するのに費用がかかる。ブイは、固定されていようと浮遊していようと、一般に、ピンポイントの適用範囲のみを提供する。いくつかの追加のデータが、現在、衛星により遠隔的に集められ得るが、これらは、より費用がかかり、これらのセンサは、非常に限られた海洋のデータを提供し得る。
【０００３】
海洋調査のデータおよび情報を直接集めるために利用可能なセンサおよび機器は、十分に開発されている。現代の通信および情報の技術が、Ｓｃｈｍｉｄｔらに対する米国特許第５，８９４，４５０号に記載されるような機器およびセンサの拡張されたネットワークを完全に開発するために使用され得ることは明白である。しかしながら、所望される要素は、海洋の調査、通信、再探索および航続時間を必要とする他の用途のために、電力および接続性を提供し得る、安価で、移動型で、かつ自立型のプラットフォームである。
【０００４】
Ｓｈｉｆｆｌｅｒらに対する米国特許第５，７１３，２９３号に記載されるような従来の無人表面艇、またはＵＳ  Ｎａｖａｌ  Ｕｎｄｅｒｓｅａ  Ｗａｒｆａｒｅ  Ｃｅｎｔｒｅ  ｏｆ  Ｎｅｗｐｏｒｔ，Ｒｈｏｄｅ  Ｉｓｌａｎｄ，ＵＳＡにより提案されるスパルタ「偵察」艇（Ｓｐａｒｔａｎ“ｓｃｏｕｔ”ｖｅｈｉｃｌｅ）は、代表的に、限られた範囲および航続時間を提供する、従来の化石燃料型電力ユニットを採用する。従来の無人表面艇はまた、少なくとも半自律的モードで作動される場合、より大きな船舶（ｖｅｓｓｅｌ）との衝突または近接遭遇によりもたらされる脅威に供される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（発明の要旨）
（本発明の目的）
海での戦闘、探検、再探索およびモニタリングの用途のために提案された先行技術の無人表面艇の欠点に取り組んだ、望ましくは、長期間および／またはより長い操作範囲にわたる海上用途のための、ＵＯＶを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（本発明の開示）
海洋船舶に化石燃料または風力エネルギーのような従来のエネルギー源を供給するための太陽エネルギーの使用は、国際特許出願番号ＷＯ  ９８／２１０８９において、本出願人により実証されている。この特許文献は、太陽集熱器を備える帆布製通風筒（ｗｉｎｇ  ｓａｉｌ）を記載する。ここで、太陽集熱器を備える帆布製通風筒のようなハイブリッド推進システムは、無人表面艇にエネルギー源を提供し、それにより、操作範囲の増大を提供し得ることが実現されている。この型の帆布製通風筒は、ＵＯＶの船体または本体に旋回可能に取り付けられ得、それにより、直立した場合に、風力下で航海することが可能であり、太陽に対して最適な角度をなす場合にはまた、太陽エネルギーを集め得る。あるいは、帆布製通風筒は、ＵＯＶ船体の長さに沿って下降して、太陽エネルギーを収集し続けながら所望でない風の条件下での、ＵＯＶの抗力およびその輪郭を減少させ得る。
【０００７】
１つの広い局面において、本発明は、水域の表面上、または水域の表面下のいずれかで操作するためのＵＯＶに関し、上記艇は、以下：
貨物室を有する密閉型の船体；
少なくとも太陽エネルギーおよび風力エネルギーを利用するために適合されている、エネルギー収集手段およびエネルギー貯蔵手段を有するハイブリッド推進システム；
所定の環境パラメータを検出するための複数のセンサ；ならびに
選択された環境パラメータについてのデータを、該センサから１つ以上の遠隔ステーションおよび／または協働するＵＯＶへと送信し、そして、１つ以上の遠隔ステーションおよび／または協働するＵＯＶからコマンド信号を受信するための、通信システム
を備える。
【０００８】
ＵＯＶの船体または本体の外部構成は、相応に、水生動物（例えば、魚、イルカ、クジラ、カメ、イカ、タコ、または他の適切な水生動物）の一般的な外観を有する。
【０００９】
好ましくは、密閉型の船体は、水面上、または水面下での選択的な操作を容易にするように適合されている。適切には、この船体は、ＵＯＶの選択的な潜水および浮上のためにバラストタンクを備え得る。
【００１０】
最も好ましくは、ハイブリッド推進システムは、風力エネルギーを使用してこの艇を推進するためのエーロフォイル構成を有する帆布製通風筒を備え、この帆布製通風筒の表面には太陽エネルギーコレクタ（例えば、光電池）が配置されている。好ましくは、帆布製通風筒は、このＵＯＶの本体に沿って下降した位置まで低下して、太陽エネルギーを収集し続けながら、抗力を減少し得る。
【００１１】
ハイブリッド推進システムのエネルギー貯蔵手段は、相応に、バッテリーまたはキャパシターのような、太陽エネルギーコレクタに連結された、電蓄電池（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｃｅｌｌ）を備える。ハイブリッド推進システムは、流体駆動要素（例えば、プロペラ、ジェットまたは振動尾（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ  ｔａｉｌ）部材）に機械的に連結された発電機（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｍａｃｈｉｎｅ）をさらに備え得る。
【００１２】
この発電機は、モーターモードにおいて蓄電池（ｓｔｏｒａｇｅ  ｃｅｌｌ）から電力を供給されて、この要素を駆動し得るか、代替的には、この発電機は、発電器モードにおいて、波の作用、水流を介してかもしくは再生式の航海（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  ｓａｉｌｉｎｇ）の間に、駆動要素により駆動されて、蓄電池を充電し得る。キャパシター、または流体蓄圧器のような他の急速エネルギー放電デバイスが、ＵＯＶに短距離の能力を提供し得る。
【００１３】
貨物室は、好ましくは、海洋調査または軍事の用途のためのセンサ、探索および救助のための救命または消防の装備、ならびに所望のＵＯＶ操作に関連する武器を備えるデバイスを運搬するために、内部電源供給されている。環境センサは、風速計、風向計、レーダー、光学帯センサ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｂａｎｄ  ｓｅｎｓｏｒ）、赤外線帯センサ、化学／生物学的センサ、音響センサ、および海底地形センサを含み得る。
【００１４】
通信システムは、ＧＰＳ受信機、ＬＦＢ／ＳＷＢ／海洋帯の受信機、および衛星受信機を、各々について適切なアンテナ列と一緒に備え得、これには、艇の内側および外側に巻かれ得、そして操作のために牽引され得るアンテナ列が挙げられる。
【００１５】
最も適切には、ＵＯＶは、船、嵐を回避するため、またはステルス操作のために、貯蔵されたエネルギーを使用して、長期間にわたって、表面下に潜ることが可能である。必要な場合、ハイブリッド推進システムは、長期間にわたる潜水操作の後に浮上するために、バラストタンクが空になるなどの緊急用途のための燃料電池をさらに備え得る。
【００１６】
操作の他のモードにおいて、ＵＯＶは、展開し、指令および制御リレーセンターを利用し、個々のＵＯＶ、または、例えば、１，０００まで、もしくはそれ以上のグループでの操作を指令する。ＵＯＶは、遠隔制御システム、例えば、宇宙機器搭載（ｓｐａｃｅ−ｂｏｒｎｅ）システム（例えば、衛星）もしくは航空インテリジェントシステム（例えば、飛行機または気球）を介して、または軍事用の長距離無線送信システム（例えば、超低周波（ＶＬＦ）送信または超低周波（ＥＬＦ）送信）と一緒に操作し得る。必要な場合、ＵＯＶは、グループ内の個々のＵＯＶ間に提供される通信チャネルを使用して、中継型通信システムを利用し、それにより、船または陸上基地の指令センターに戻る指令の連鎖を介してメッセージを中継し得る。
【００１７】
本発明がより容易に理解され得、そして、実際の効果を実現するために、ここで、本発明の好ましい実施形態を例示した添付の図面に対して参照がなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（発明の実施形態の説明）
本発明のＵＯＶの実施形態のためのハイブリッド推進システム１００が、図１に図示される。この推進システムは、光電池のアレイ１０１を備え、これは、太陽エネルギー１０２を収集し得る艇の表面上に設置され得るか、またはこれらの表面と一体であり得る。これらの収集表面としては、帆布製通風筒（図示せず）の表面１０３が挙げられ、これは、以下に記載されるように、太陽エネルギーを収集するために選択的に位置決めされ得る。光電池１０１は、バッテリー１０４のような蓄電池に電気エネルギーを供給する。次いで、バッテリーが、艇のホテルロード（ｈｏｔｅｌ  ｌｏａｄ）１０５に、そしてまた、「モーター」モードでプロペラ１０７を駆動する電気モーター／発電機１０６にＤＣ電力を供給する。
【００１９】
艇に固定されている帆布製通風筒が直立している場合、利用可能な風力エネルギーを使用して艇を推進し、艇を「航海中（ｕｎｄｅｒ  ｓａｉｌ）」１０８にし得る。プロペラ１０６はまた、艇に対する水流（すなわち、通過する流れ（ｐａｓｓｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ）または再生式の航海）からエネルギーを収集するように構成され得、それにより、電気モーター／発電機を「発電」モードで駆動することにより、バッテリーを再充電するのを補助する。バッテリーの再充電、または環境条件が不満足な場合の緊急用の予備電源の提供のためのさらなるオプションは、補助燃料電池１０９の使用によるものである。
【００２０】
図２および３を参照して、本発明の第１の実施形態のＵＯＶ  ２００が表されている。このＵＯＶ２００は、比較的低コストで建造され得る。この艇は、繊維ガラス材料で構築された密閉型の船体２０１を備え、この船体は、３〜１５ｍ（１０〜１５フィート）の長さ、約１〜１０ｍ（３〜３５フィート）の梁を有し、そして、１００〜８０００ｋｇ（２２０〜１７６００ポンド）の範囲の重さである。この船体は、５０〜５００ｋｇ（１１０〜１１０００ポンド）の範囲の重さのペイロードのためのペイロードコンパートメント２０２を囲い込む。キールおよび舵（図示せず）を備える船体延長部（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）は、格納および取り扱いを容易にするために伸縮自在である。
【００２１】
ＵＯＶは、２つの引き戻し帆布製通風筒２０３を有するハイブリッド推進システムを備え、この２つの帆布製通風筒２０３は、風力エネルギーを収集して、艇を推進するために、船体２０１に取り付けられている。帆２０４の表面と、船体もしくは甲板２０５の上側表面の両方が、光電池で覆われたセクションを備える。光電池は、バッテリーバンク２０６に電力を供給するために、周囲の太陽エネルギーを電気エネルギーへと変換する。次いで、バッテリーバンクが、発電機２０７に電気的に接続され、この発電機２０７が、プロペラ２０８に機械的に連結される。制御モジュール２０９は、ハイブリッド推進システムのこれらの構成要素の各々と、そしてまた、舵２１０とも連結しており、艇を所望の進路に沿って推進するために、艇を導き、そして、利用可能な太陽エネルギーおよび風力エネルギーを最適化する。制御モジュール２０９は、自動のシーケンシング、追従、および保存の能力を有する全地球測位システム受信機を有するガイダンスシステムを備える。
【００２２】
ペイロードコンパートメントは、環境モニタリング機器およびデータロギング機器を支持する電気システム２１１を収容し、環境モニタリング機器およびデータロギング機器としては、風速計／風向計２１２、レーダー２１３、ならびに光学帯センサおよび赤外線帯センサ２１４、船体設置型化学的／生物学的センサ２１５、音響センサ（固定型２１６、および必要に応じて展開可能なもの２１７の両方）、ならびに海底地形センサ２１８が挙げられる。適切なアンテナ列２１９がまた、ＧＰＳ受信機および通信目的のために備え付けられている。
【００２３】
図１に関連して記載される型の風および太陽の電気的推進システム１００を利用すると、約１５ノットの風で航海する場合、艇が約４〜８ノットの船体速度に到達し得ることが理解される。太陽熱による操作モードにおいて、艇は、最低２４時間にわたって、約２〜４ノットを維持し得る。ペイロードに必要とされる電力は、０．５〜１．２ｋＷのオーダーであり、１０〜４０ｋＷの予備電源が、任意の燃料電池２２０により供給され得ると見積もられる。
【００２４】
図４〜６において、ステルス、調査、および潜水可能または潜水式の艇操作を必要とするさらなる役割に適した、本発明の第２の実施形態のＵＯＶ  ３００が図示される。密閉型の船体３０１は、炭素繊維複合材料から構築され、そして、水生動物（ここでは、イルカまたはネズミイルカ）の一般的な外観を有する。従って、船体は、１〜１０ｍ（３〜３０フィート）の長さ、約０．１〜３ｍ（０．５〜９フィート）の幅、そして、５０〜５００ｋｇ（１１０〜１１００ポンド）の重さを有する。密閉型の船体３０１は、１０〜１００ｋｇ（２２〜２２０ポンド）の重さのペイロードを収容するために、内部の貨物室３０２を備える。
【００２５】
ＵＯＶは、電動機３０３、燃料電池３０４、電蓄電池（例えば、バッテリーバンク３０５および太陽エネルギーを収集するための光電池アレイ（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ａｒｒａｙ）３０６）を含むハイブリッド推進システムを備える。ＰＶアレイ３０６は、船体３０１に取り付けられた帆布製通風筒３０８の表面上に備え付けられている。１８ノットの貿易風における１ｍ２の帆布製通風筒の操作は、約５０ワットを提供し、そして、艇を３〜４ノットで駆動することが理解される。
【００２６】
太陽エネルギーを利用すると、光電池アレイ３０６は、１日あたり１．２ｋＷを生じ得、電動機３０３に電力を供給して、プロペラ３０７を駆動させ、２〜３ノットの平均速度で艇を送達することが理解される。電動機３０３は、短距離の突進において短期間だけ、２０ノットを超える短距離速度を生じると過大評価され得る。バッテリーバンク３０５、燃料電池３０４、およびキャパシターバンク（図示せず）は、必要に応じて、補助／予備電源を提供し得る。このようなものの使用としては、長期間の潜水操作の後に、艇を浮上させるためにバラストタンク３１３が空になるという緊急時が挙げられる。舵３０９および昇降舵３１０の組み合わせは、ガイダンスシステムの制御下で、艇を導くのを補助するために提供される。
【００２７】
ＵＯＶは、図面に示されるように、水位３１１に対して半分潜水した位置で操作するために配置され、帆布製通風筒３０８は、周囲の太陽エネルギーを収集し、艇を推進するために、水位の上に直立している。ＵＯＶ３００は、自動シーケンシングおよび追跡貯蔵から離れたＧＰＳ受信機を有するガイダンスシステム３１５をさらに備える。大気データのためのセンサ、無線周波放出の妨害のためのセンサ、および他のセンサは、帆布製通風筒アセンブリと一体になっており、ソナー３２０および他の海洋調査センサ３２１が、船体３０１またはキール３１２と一体になっている。
【００２８】
図７および図８を参照して、より大きな容量のペイロードの高速送達に適している、本発明の第３の実施形態のＵＯＶ  ４００が図示される。艇は、船体アセンブリを有し、この船体アセンブリは、中央船体４０１、および各々がアウトリガー４０３を有する２つのフロート４０２を備え、８〜２０ｍ（２５〜６５フィート）の全体の長さ、６〜１６ｍ（２０〜５０フィート）の梁、および４００〜８０００ｋｇ（８８０〜１７６００ポンド）の重さを有する複合材料から構成される。その上に光電池４０５が配置された一対の帆布製通風筒４０４が、風力エネルギーおよび太陽エネルギーの両方を捕捉するために、中央船体４０１に備え付けられている。各帆布製通風筒４０４は、風による推進目的が必要でない場合に、船体アセンブリに沿って、または船体アセンブリの側方に沿って傾き得るように、船体に取り付けられている。帆布製通風筒の傾いた位置は、必要に応じて太陽エネルギーの収集を可能にしながら、艇の輪郭を減少する。さらに、収集に利用可能な表面積を拡大するために、光電池４０６が、アウトリガー４０３の間に設置される。
【００２９】
第１の実施形態のものと類似の装備を備えるペイロードは、約１〜２ｋＷの電力を必要とすると見積もられる。図１に関連して記載される種類の風−太陽ハイブリッド推進システムが提供される。この推進システムは、１５〜２５ノットの風の前で直立した帆布製通風筒によって、１０〜１５ノットを提供すると見積もられ、そしてこのソーラー収集は、電動駆動のプロペラ４０６を使用して、最低２４時間にわたって４ノットの平均速度を送達すると見積もられる。このシステムは、より速い風速かつより低い電力で、数時間にわたって２５ノットまでの速度を提供し得る。この艇はさらに、自動シーケンシングおよび追跡貯蔵を有するＧＰＳ受信機を備える、ガイダンスシステムを備える。
【００３０】
本発明の第４の実施形態のＵＯＶ  ５００が、図９〜１１に図示される。この艇は、約４ｍ（１２フィート）の長さ、および表面上の船尾５０２の近くで１ｍ（３フィート）の最大幅である、密閉型の船体５０１を備える。この艇は、船体５０１に取り付けられた単一の帆布製通風筒５０３を備え、その結果、この帆布製通風筒５０３は、直立していても、船体に沿って５０３ａ（図１２に想像で示すように）、または船体の側方に沿って５０３ｂ（図１２に示すように）のいずれかで傾いていてもよい。帆布製通風筒の表面は、少なくとも片側が、太陽エネルギーを収集するために光電池５０４で覆われている。帆布製通風筒５０３の側方の傾きは、艇に輪郭の減少を提供し、同時に、帆布製通風筒に配置された電池５０４および、この帆布製通風筒の船首から船尾までの両方で、船体の上側表面もしくは甲板部分に提供された光電池５０５の両方からの太陽エネルギー収集を可能にする。
【００３１】
内部電源貨物室５０６は、船体５０１の前側部分に提供され、一方で船尾のコンパートメントは、従来の構造の展開可能な救命いかだを含む。この救命いかだは、パネル５０７を押すことによって展開され、赤十字、または他の遠隔性の手段（図示せず）によって、船体の側面で同定される。この艇は、人が船外にいるという状況、または飛行機墜落の状況において、探索および救助の用途のために提供される。手すりが、水中の人を補助するために、甲板上に提供され得る。遠隔での消防活動の用途または危険物質流出の対応についての代替的な実施形態では、この艇は、消防装備を備え得る。
【００３２】
甲板にある前方のハウジング内に提供された光学センサ、赤外線センサおよび他のセンサ５０８は、探索モードで操作される場合に、人々の位置確認を補助する。これらおよび他の環境センサ５１４が、この方法で、ナビゲーション制御システムとリンクしている場合、艇は、より大きな船から配置され得る、インテリジェント救命具として作動して、「人間が船外にいる」という状況の犠牲者を発見し、この犠牲者に付き添う。このインテリジェント自動行動は、おそらくは、犠牲者の救命具上にある動作中のＧＰＳ位置確認システムと連結され、ＵＯＶを犠牲者の送信デバイスのＧＰＳ位置に導き得る。
【００３３】
艇５００は、予めプログラムされた任務を遂行するためのロボットインテリジェンスを提供する、制御モジュール５１５を備える。このことは、ＵＯＶが船を回避し、「船外にいる人間」の救助任務を行い、そして、エネルギーを最適化する（例えば、潮流に乗ることによりある地点に到達するために、円形に航海する、異常な活動を報告するためのバースト方式の通信サブシステムを使用する、など）ことを可能にする。図９に示されるように、通信目的のための種々の空中アレイ５０９が、帆布製通風筒に一体にされ得るか、または、船尾に設置され得る。この通信システムは、アナログ通信およびデジタル通信の全ての形式（無線、無線電話および／またはセル方式移動通信を含む）のために、トランシーバーと一緒にＧＰＳ（衛星航法システム）受信機を備え得る。
【００３４】
この艇は、図１に関連して議論される一般的な型のハイブリッド推進システムを備える。このシステムは、バッテリーバンク５１１により電力供給され、機械的にプロペラ５１２を駆動する、電動機５１０を備える。この電動機は、プロペラを駆動させて、３ノットの代表的な巡航速度を達成するために、４０ワットを必要とすると考えられる。バラストタンク５１６は、安定性を追加するために備え付けられる。巡航速度は、再生可能なエネルギー＋任意の利用可能な貯蔵型エネルギーに制限されることが理解される。
【００３５】
この実施形態の制御モジュールは、さらに、制御、調査および通信の要件を支持するエレクトロニクスに、およそ４０〜２００Ｗを連続して供給するための電力管理システムを備える。ソーラーパワー単独で操作する場合、艇は、５４時間の操業と、それに伴う約１６０海里の巡航範囲が可能であると見積もられる。日光および風の両方が利用可能である好ましい天候条件において、ＵＯＶは、ゆっくりした速度でほとんど無制限のエネルギー供給を有する。
【００３６】
この艇の任意の実施形態に適している、指令、制御および通信のシステム６００が、図１３に図示される。このシステムは、実行制御プログラム６０３を有する読出し専用メモリーＲＯＭ  ６０２に接続され、データログ領域６０５を有するランダムアクセスメモリーＲＡＭ  ６０４に接続された、処理装置すなわちＣＰＵ  ６０１を備える。このコンピュータベースのシステム６００は、ナビゲーション制御システム６０６による操舵およびナビゲーション、電力管理システム６０８による電力消費および電力分配の管理、推進制御システム６０９による推進システム６０７の管理、艇制御システム６０１による航海の計画および実行、ペイロード／センサ制御システム６１２による、種々の多様なペイロードおよびセンサ６１１（上記のようなもの）の制御およびデータ収集を含む、艇の全ての局面を制御する。通信制御システム６１３は、種々の通信トランシーバ６１５（上記のようなもの）に通信インターフェース６１４と共に備え付けられる。
【００３７】
ユーザインターフェース６１７が、必要に応じて、制御モジュールのメンテナンスおよび／または更新のために提供される。実行制御プログラム６０３は、任務計画に従い、状況認識を維持し、衝突回避のための行動を実行し、厳しい天候、事故、または人的妨害の事象において艇を保護し、センサが収集したデータおよび情報を通信し、艇の状態を報告するために艇と相互通信し、そして、遠隔制御または遠隔配置転換するために、補助的なシステムの活動と協働するように準備される。
【００３８】
再生可能なエネルギーの使用を特徴とする、すなわち、非地球上の非化石燃料で電力供給されている、ハイブリッド推進システムの操作を考察する再に、このシステムは、多数の異なるモードで操作され得る。このモードとしては、以下が挙げられる：
１．風力エネルギーのみ（直接型航行）；
２．電気的再生を伴う風力エネルギー（「再生型航行」）、すなわち、風により推進される艇の動きが、流体力学的エネルギーを提供し、プロペラを回転させて、モーターを駆動し、電力を生成する；
３．波エネルギー（所定の位置で徘徊する場合）；および
４．太陽エネルギーのみ、または上記１〜３との組み合わせ。
【００３９】
他の提案される再生可能エネルギー源としては、温度差、海流、塩分（海水をバッテリーまたは燃料電池の一部として使用する）、磁性、イオン、衛星上の鏡から充電するレーザー、および地球上電力源なしで、実質的に無制限に海上に艇が留まることを可能にする、他の再生可能エネルギー源の使用が挙げられる。ＵＯＶのネットワークは、種々の範囲のパターン（偵察艦パターン、群落（ｓｗａｒｍ）パターン、ミツバチの巣箱（ｈｉｖｅ）パターン、学校パターン、線パターン、グリッドパターン、ランダムネットワークパターン、全周パターン、カイパターンなどを含む）で配置され得る。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
（産業上の適用）
市販のセンサおよび機器を利用する、本発明の好ましい実施形態に従って建造されたＵＯＶは、（比較的少数の）有人船によって現在なされている作業を、非常に低コストでなし得る。ＵＯＶは、衛星および宇宙の画像化および検出において既になされた、補完的な進歩である。ＵＯＶはまた、戦闘、探検および再探索、ならびにインサイチュでのモニタリングに必要とされる休止時間を提供する、可動性かつ電源内蔵式のプラットフォームを提供する。ＵＯＶは、太陽および風のような再生可能なエネルギーを使用して、燃料補給または維持なしで、数年までの長期間にわたって海に行くことを可能にする。
【００４１】
本発明のＵＯＶは、多数の機能のために構成され得、これらの機能としては、以下が挙げられる：
・長期間のパトロール；
・Ｇｅｏ不動型ブイ機能；
・標的の妨害；
・極秘／ステルス操作；
・情報収集；
・汚染、密輸船による不法な操作についての水および空気の検知；
・電磁気送信の妨害；
・検出；
・調査；
・機雷戦闘（機雷の中和または展開）；
・入港時の船の攻撃からの防御；
・海上での救助および捜索；
・水面下での捜索；ならびに
・水面下での調査。
【００４２】
上記の実施形態は、本発明の例示としてのみ提供され、関連分野の当業者に明らかな、これらの実施形態に対するさらなる修飾および改善は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の広い範囲および領域に入ると考えられることが、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態に適しているハイブリッド推進システムの概略図である。
【図２】図２は、低コスト建造に適している第１の実施形態のＵＯＶを表す側面立面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態のＵＯＶを表す上面平面図である。
【図４】図４は、ステルス操作に適している本発明の第２の実施形態のＵＯＶを表す側面立面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態のＵＯＶを表す正面立面図である。
【図６】図６は、第２の実施形態のＵＯＶを表す上面平面図である。
【図７】図７は、高搭載能力の操作に適している、本発明の第３の実施形態のＵＯＶを表す上面平面図である。
【図８】図８は、第３の実施形態のＵＯＶの側面立面図である。
【図９】図９は、探索および救助の操作に適している、本発明の第４の実施形態のＵＯＶの断面側面立面図である。
【図１０】図１０は、第４の実施形態のＵＯＶの端面立面図である。
【図１１】図１１は、第４の実施形態のＵＯＶの上面平面図である。
【図１２】図１２は、帆布製通風筒の代替的な構成を示す、第４の実施形態のＵＯＶのさらなる上面平面図である。
【図１３】図１３は、上記実施形態のＵＯＶのための、指令および制御モジュールの概略ブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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