(57)【要約】      （修正有）【課題】静音性及びエネルギ効率に優れた水中航走体母船のための物品出し入れシステム、該システムを備える水中航走体母船、及び、該システムの使用方法を提供する。【解決手段】水中航走体母船のための物品出し入れシステムが有する少なくとも１つのリニアモータ装置は、固定ユニットと、可動ユニットと、荷重伝達部とを含む。可動ユニットは、筒体の軸線に沿って移動可能に構成されたスライダ３６と、スライダ３６に取り付けられた少なくとも１つの永久磁石３８とを有し、固定ユニットは、筒体の軸線に沿って延び、スライダ３６の移動を案内するように構成されたガイド２６と、ガイド２６に沿って配置されるコア２８とコイル３０とを有する。電力によって永久磁石の周りに磁場を発生させることによりスライダ３６をガイド２６に沿って移動させるように構成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ開閉可能な第１開口端及び第２開口端を有し、物品を収容可能な筒体と、
前記筒体の軸線に沿って前記物品を移動させるように構成された少なくとも１つのリニアモータ装置とを備え、
前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、
前記筒体に対し固定して配置される固定ユニットと、
前記固定ユニットに対し相対変位可能に配置される可動ユニットと、
前記固定ユニットに対する前記可動ユニットの移動を利用して前記物品に荷重を加えるように構成された荷重伝達部とを含み、
前記可動ユニットは、
前記筒体の軸線に沿って移動可能に構成されたスライダと、
前記スライダに取り付けられた少なくとも１つの可動磁気要素とを有し、
前記固定ユニットは、
前記筒体の軸線に沿って延び、前記スライダの移動を案内するように構成されたガイドと、
前記ガイドに沿って配置される少なくとも１つの固定磁気要素とを有し、
前記少なくとも１つの可動磁気要素及び前記少なくとも１つの前記固定磁気要素のうち一方は少なくとも１つの永久磁石からなり、他方は少なくとも１つのコア及び該少なくとも１つのコアに巻かれ、電力によって前記永久磁石の周りに磁場を発生させることにより前記スライダを前記ガイドに沿って移動させるように構成された少なくとも１つのコイルからなる
ことを特徴とする水中航走体母船のための物品出し入れシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの可動磁気要素は少なくとも１つの永久磁石からなり、
前記少なくとも１つの固定磁気要素は、前記ガイドに沿って配置される複数の前記コア、及び、前記複数のコアにそれぞれ巻回された複数の前記コイルからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、前記筒体の内部にそれぞれ配置され且つ前記筒体の周方向にて相互に離間して配置された複数のリニアモータ装置からなり、
前記筒体に対する前記物品の傾きに対応する信号を出力するように構成された少なくとも１つの姿勢センサと、
前記少なくとも１つの姿勢センサの出力に基づいて、前記複数のコイルの各々に供給される電力を制御するように構成された制御装置と
を更に備える
ことを特徴とする請求項２に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステム。
【請求項４】
前記ガイドに対する前記スライダの相対的な位置に関する信号を出力するように構成された少なくとも１つの位置センサと、
前記少なくとも１つの位置センサによって出力された信号に基づいて、前記複数のコイルの各々に供給される電力を制御するように構成された制御装置と
を更に備える
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記複数のコイルのうち前記少なくとも１つの永久磁石の近くに位置するコイルに対し、遠くに位置するコイルに比べ大きな電力を供給するように構成されている
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステム。
【請求項６】
前記ガイドに沿う方向において、前記複数のコイルの各々の長さは前記少なくとも１つの永久磁石の長さよりも長い
ことを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステム。
【請求項７】
前記荷重伝達部は、前記スライダから前記筒体の径方向内側に向かって突出可能に設けられた当接部材を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステム。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステムを備えることを特徴とする水中航走体母船。
【請求項９】
前記筒体は水中航走体母船の上部に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の水中航走体母船。
【請求項１０】
それぞれ開閉可能な第１開口端及び第２開口端を有し、物品を収容可能な筒体と、前記筒体の軸線に沿って前記物品を移動させるように構成された少なくとも１つのリニアモータ装置とを備え、前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、前記筒体に対し固定して配置される固定ユニットと、前記固定ユニットに対し相対変位可能に配置される可動ユニットと、前記固定ユニットに対する前記可動ユニットの移動を利用して前記物品に荷重を加えるように構成された荷重伝達部とを含み、前記可動ユニットは、前記筒体の軸線に沿って移動可能に構成されたスライダと、前記スライダに取り付けられた少なくとも１つの可動磁気要素とを有し、前記固定ユニットは、前記筒体の軸線に沿って延び、前記スライダの移動を案内するように構成されたガイドと、前記ガイドに沿って配置される少なくとも１つの固定磁気要素とを有し、前記少なくとも１つの可動磁気要素及び前記少なくとも１つの前記固定磁気要素のうち一方は少なくとも１つの永久磁石からなり、他方は少なくとも１つのコア及び該少なくとも１つのコアに巻かれ、電力によって前記永久磁石の周りに磁場を発生させることにより前記スライダを前記ガイドに沿って移動させるように構成された少なくとも１つのコイルからなる、水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法であって、
前記スライダが移動するように、前記少なくとも１つのコイルに電力を供給する工程
を備えることを特徴とする水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの可動磁気要素は少なくとも１つの永久磁石からなり、
前記少なくとも１つの固定磁気要素は、前記ガイドに沿って配置される複数の前記コア、及び、前記複数のコアにそれぞれ巻回された複数の前記コイルからなる
ことを特徴とする請求項１０に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、前記筒体の内部にそれぞれ配置され且つ前記筒体の周方向にて相互に離間して配置された複数のリニアモータ装置からなり、
前記少なくとも１つのコイルに電力を供給する工程において、前記筒体に対する前記物品の傾きに対応して、前記複数のコイルの各々に供給される電力を調整する
ことを特徴とする請求項１１に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、前記筒体の内部にそれぞれ配置され且つ前記筒体の周方向にて相互に離間して配置された複数のリニアモータ装置からなり、
前記少なくとも１つのコイルに電力を供給する工程において、前記ガイドに対する前記スライダの相対的な位置に対応して、前記複数のコイルの各々に供給される電力を調整する
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのコイルに電力を供給する工程において、前記複数のコイルのうち前記少なくとも１つの永久磁石の近くに位置するコイルに対し、遠くに位置するコイルに比べ大きな電力を供給する
ことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法。
【請求項１５】
前記筒体は水中航走体母船の上部に配置され、
前記スライダの移動により、前記物品が前記水中航走体母船の上方に向かって前記筒体から突出させられるか、又は、前記筒体の内部に引き込まれる
ことを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか一項に記載の水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水中航走体母船のための物品出し入れシステム、該システムを有する水中航走体母船、及び、該システムの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人水中航走体の発射システムは、水中航走体母船のための物品出し入れシステムの一種であり、発射管と、発射管内の無人水中航走体を水中に向けて押し出す押し出し手段とを有する。発射管は、例えば、筒体と、筒体の前端を開閉する蓋と、筒体の後端を開閉する蓋とを有する。
【０００３】
押し出し手段としては圧縮空気を用いるものが知られている。例えば特許文献１の背景の欄や図１に記載されているように、圧縮空気によりエアシリンダが作動させられると、エアシリンダに連結された液圧シリンダによって、インパルスタンク内の水圧が上昇させられる。インパルスタンクは、スライド弁を介して筒体の後側と連通しており、インパルスタンク内の水圧が上昇することにより、無人水中航走体が筒体から押し出される。
【０００４】
特許文献２は、押し出し手段として、筒体の内部に配置される回転電磁ポンプを開示している。回転電磁ポンプは、電力を利用して回転するインペラを有し、インペラの回転により生じた水圧によって無人水中航走体が筒体から押し出される。
【０００５】
一方、無人水中航走体を一時的に収容するシステムの一種として、特許文献３が開示する無人水中航走体の発射回収システムは、無人水中航走体を水中で発射又は回収する発射回収カゴと、誘導信号を発するピンガとを有する。無人水中航走体の発射時には、発射回収カゴを曳航する母船の航行により、発射回収カゴから無人水中航走体が放出される。水中航走体の回収時には、曳航されている発射回収カゴの内部に、誘導信号を利用して無人水中航走体が自ら進入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６２２０１９６号明細書
【特許文献２】米国特許第６８５４４０９号明細書
【特許文献３】特開２００９−２０８５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されているように、無人水中航走体を押し出すために圧縮空気を利用する場合、エアシリンダに消音器を付ける必要があるほどノイズが大きいという問題がある。そのため、母船や無人水中航走体などでソナーを使用すると、ノイズにより性能が発揮できない場合がある。
また、圧縮空気を利用する場合、コンプレッサにより空気を圧縮し、圧縮した空気でエアシリンダやエアタービン等のアクチュエータを作動させ、これにより生じた水圧を筒体の内部に導いており、全体として機械的な損失が大きく、エネルギ効率が低いという問題もある。
【０００８】
また、特許文献２に記載されているように、回転電磁ポンプを使用する場合、インペラの回転力から水圧（スラスト力）への変換効率が低く、エネルギ効率が低いという問題がある。
【０００９】
一方、特許文献３に記載されている無人水中航走体の発射回収システムにおいては、無人水中航走体の回収時、無人水中航走体が発射回収カゴの内部に自ら進入しなければならず、無人水中航走体自体が高い姿勢制御能力を有していなければならない。
また、特許文献３に記載されている無人水中航走体の発射回収システムの場合、発射回収カゴの内部に無人水中航走体を回収してから、更に、発射回収カゴを母船が回収しなければならない。
この点、特許文献１や特許文献２に記載されている無人水中航走体の発射システムにあっては、無人水中航走体を回収すること自体、全く考慮されておらず、発射方向に向かってしか無人水中航走体を押すことができない。
【００１０】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、静音性及びエネルギ効率に優れた水中航走体母船のための物品出し入れシステム、該システムを備える水中航走体母船、及び、該システムの使用方法を提供することである。
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、物品を回収可能な水中航走体母船のための物品出し入れシステム、該システムを備える水中航走体母船、及び、該システムの使用方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の少なくとも一実施形態に係る水中航走体母船のための物品出し入れシステムは、
それぞれ開閉可能な第１開口端及び第２開口端を有し、物品を収容可能な筒体と、
前記筒体の軸線に沿って前記物品を移動させるように構成された少なくとも１つのリニアモータ装置とを備え、
前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、
前記筒体に対し固定して配置される固定ユニットと、
前記固定ユニットに対し相対変位可能に配置される可動ユニットと、
前記固定ユニットに対する前記可動ユニットの移動を利用して前記物品に荷重を加えるように構成された荷重伝達部とを含み、
前記可動ユニットは、
前記筒体の軸線に沿って移動可能に構成されたスライダと、
前記スライダに取り付けられた少なくとも１つの可動磁気要素とを有し、
前記固定ユニットは、
前記筒体の軸線に沿って延び、前記スライダの移動を案内するように構成されたガイドと、
前記ガイドに沿って配置される少なくとも１つの固定磁気要素とを有し、
前記少なくとも１つの可動磁気要素及び前記少なくとも１つの前記固定磁気要素のうち一方は少なくとも１つの永久磁石からなり、他方は少なくとも１つのコア及び該少なくとも１つのコアに巻かれ、電力によって前記永久磁石の周りに磁場を発生させることにより前記スライダを前記ガイドに沿って移動させるように構成された少なくとも１つのコイルからなる。
【００１２】
この構成によれば、リニアモータ装置によって、筒体の軸線に沿う方向にて物品を移動させることができる。リニアモータ装置は、回転電磁モータに比べ、スラスト力をより直接的に発生させるので、エネルギ効率に優れている。また、リニアモータ装置を利用する場合、圧縮空気を利用する場合に比べ、物品を静かに移動させることができる。更に、リニアモータ装置を利用する場合、スライダを第１開口端及び第２開口端のいずれにも向けて移動させることができるので、物品を筒体から押し出すことができるのみならず、必要に応じて、物品を筒体の内部に引き込むことができる。
なお、水中航走体母船は、水中を航走可能なものであればよく、例えば深海探査船、潜水機種、潜水艇などである。
また、物品は、例えば、無人水中航走体、アンテナ、センサ等である。無人水中航走体は、水中を無人で航走可能なものであればよく、例えばＵＵＶ（Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ  Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等である。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つの可動磁気要素は少なくとも１つの永久磁石からなり、前記少なくとも１つの固定磁気要素は、前記ガイドに沿って配置される複数の前記コア、及び、前記複数のコアにそれぞれ巻回された複数の前記コイルからなる。
この構成によれば、可動磁気要素として永久磁石を用いることで、永久磁石の数を抑制することができる。また、この構成によれば、固定磁気要素としてコア及びコイルを用いることで、コイルに電力を供給するための配線を固定することができ、構成を簡単にすることができる。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、前記筒体の内部にそれぞれ配置され且つ前記筒体の周方向にて相互に離間して配置された複数のリニアモータ装置からなり、水中航走体母船のための物品出し入れシステムは、前記筒体に対する前記物品の傾きに対応する信号を出力するように構成された少なくとも１つの姿勢センサと、前記少なくとも１つの姿勢センサの出力に基づいて、前記複数のコイルの各々に供給される電力を制御するように構成された制御装置とを更に備える。
【００１５】
この構成によれば、筒体に対する物品の傾きを修正するように、複数のリニアモータ装置の各々が発揮するスラスト力を調整することができる。この結果、筒体の内部で物品の姿勢を筒体の軸線（対称軸）に対して略水平に保つことができ、物品を円滑に押し出すことができる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、水中航走体母船のための物品出し入れシステムは、前記ガイドに対する前記スライダの相対的な位置に関する信号を出力するように構成された少なくとも１つの位置センサと、前記少なくとも１つの位置センサによって出力された信号に基づいて、前記複数のコイルの各々に供給される電力を制御するように構成された制御装置とを更に備える。
【００１７】
この構成によれば、スライダの位置に応じて、複数のコイルに対し適切な電力を供給することができる。
【００１８】
幾つかの実施形態では、前記制御装置は、前記複数のコイルのうち前記少なくとも１つの永久磁石の近くに位置するコイルに対し、遠くに位置するコイルに比べ大きな電力を供給するように構成されている。
【００１９】
この構成によれば、遠くに位置するコイルに供給される電力を削減することにより、省エネを図ることができる。
【００２０】
幾つかの実施形態では、前記ガイドに沿う方向において、前記複数のコイルの各々の長さは前記少なくとも１つの永久磁石の長さよりも長い。
ガイドに沿う方向において、コイルの長さが永久磁石よりも短い場合、コイルの数を多くしなければならず、コストが高くなる。この点、この構成によれば、コイルの長さを永久磁石よりも長くすることでコイルの数を抑制することができ、コスト削減を図ることができる。
【００２１】
幾つかの実施形態では、前記荷重伝達部は、前記スライダから前記筒体の径方向内側に向かって突出可能に設けられた当接部材を有する。
この構成によれば、筒体の内部に物品を挿入するときに、物品の通過を許容しながら、筒体の径方向内側に突出した当接部材によって、挿入方向と同じ方向に物品を押し出すことができる。
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態に係る水中航走体母船は、上述した何れかの水中航走体母船のための物品出し入れシステムを備える。
この構成によれば、リニアモータ装置によって、筒体の軸線に沿う方向にて物品を移動させることができる。リニアモータ装置は、回転電磁モータに比べ、スラスト力をより直接的に発生させるので、エネルギ効率に優れている。また、リニアモータ装置を利用する場合、圧縮空気を利用する場合に比べ、物品を静かに移動させることができる。更に、リニアモータ装置を利用する場合、スライダを第１開口端及び第２開口端のいずれにも向けて移動させることができるので、物品を筒体から押し出して水中航走体母船から発射することができるのみならず、必要に応じて、物品を筒体の内部に引き込んで水中航走体母船に回収することができる。
【００２３】
幾つかの実施形態では、前記筒体は水中航走体母船の上部に配置されている。
この構成によれば、水中航走体母船から上方に向けて物品を出したり、入れたりすることができる。
【００２４】
本発明の少なくとも一実施形態に係る水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法は、それぞれ開閉可能な第１開口端及び第２開口端を有し、物品を収容可能な筒体と、前記筒体の軸線に沿って前記物品を移動させるように構成された少なくとも１つのリニアモータ装置とを備え、前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、前記筒体に対し固定して配置される固定ユニットと、前記固定ユニットに対し相対変位可能に配置される可動ユニットと、前記固定ユニットに対する前記可動ユニットの移動を利用して前記物品に荷重を加えるように構成された荷重伝達部とを含み、前記可動ユニットは、前記筒体の軸線に沿って移動可能に構成されたスライダと、前記スライダに取り付けられた少なくとも１つの可動磁気要素とを有し、前記固定ユニットは、前記筒体の軸線に沿って延び、前記スライダの移動を案内するように構成されたガイドと、前記ガイドに沿って配置される少なくとも１つの固定磁気要素とを有し、前記少なくとも１つの可動磁気要素及び前記少なくとも１つの前記固定磁気要素のうち一方は少なくとも１つの永久磁石からなり、他方は少なくとも１つのコア及び該少なくとも１つのコアに巻かれ、電力によって前記永久磁石の周りに磁場を発生させることにより前記スライダを前記ガイドに沿って移動させるように構成された少なくとも１つのコイルからなる、水中航走体母船のための物品出し入れシステムの使用方法であって、
前記スライダが移動するように、前記少なくとも１つのコイルに電力を供給する工程を備える。
【００２５】
この構成によれば、リニアモータ装置によって、筒体の軸線に沿う方向にて物品を移動させることができる。リニアモータ装置は、回転電磁モータに比べ、スラスト力をより直接的に発生させるので、エネルギ効率に優れている。また、リニアモータ装置を利用する場合、圧縮空気を利用する場合に比べ、物品を静かに移動させることができる。更に、リニアモータ装置を利用する場合、筒体の両端のいずれにも向けて移動させることができるので、物品を筒体から押し出すことができるのみならず、必要に応じて、物品を筒体の内部に引き込むことができる。
【００２６】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つの可動磁気要素は少なくとも１つの永久磁石からなり、前記少なくとも１つの固定磁気要素は、前記ガイドに沿って配置される複数の前記コア、及び、前記複数のコアにそれぞれ巻回された複数の前記コイルからなる。
この構成によれば、可動磁気要素として永久磁石を用いることで、永久磁石の数を抑制することができる。また、この構成によれば、固定磁気要素としてコア及びコイルを用いることで、コイルに電力を供給するための配線を固定することができ、構成を簡単にすることができる。
【００２７】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、前記筒体の内部にそれぞれ配置され且つ前記筒体の周方向にて相互に離間して配置された複数のリニアモータ装置からなり、
前記少なくとも１つのコイルに電力を供給する工程において、前記筒体に対する前記物品の傾きに対応して、前記複数のコイルの各々に供給される電力を調整する。
【００２８】
この構成によれば、筒体に対する物品の傾きを修正するように、複数のリニアモータ装置の各々が発揮するスラスト力を調整することができる。この結果、筒体の内部で物品の姿勢を筒体の軸線（対称軸）に対して略水平に保つことができ、物品を円滑に押し出すことができる。
【００２９】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つのリニアモータ装置は、前記筒体の内部にそれぞれ配置され且つ前記筒体の周方向にて相互に離間して配置された複数のリニアモータ装置からなり、
前記少なくとも１つのコイルに電力を供給する工程において、前記ガイドに対する前記スライダの相対的な位置に対応して、前記複数のコイルの各々に供給される電力を調整する。
この構成によれば、スライダの位置に応じて、複数のコイルに対し適切な電力を供給することができる。
【００３０】
幾つかの実施形態では、前記少なくとも１つのコイルに電力を供給する工程において、前記複数のコイルのうち前記少なくとも１つの永久磁石の近くに位置するコイルに対し、遠くに位置するコイルに比べ大きな電力を供給する。
この構成によれば、遠くに位置するコイルに供給される電力を削減することにより、省エネを図ることができる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、前記筒体は水中航走体母船の上部に配置され、前記スライダの移動により、前記物品が前記水中航走体母船の上方に向かって前記筒体から突出させられるか、又は、前記筒体の内部に引き込まれる。
この構成によれば、水中航走体母船の上方に向かって物品を出したり、入れたりすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、新規且つ改良された水中航走体母船のための物品出し入れシステム、該システムを備える水中航走体母船、及び、該システムの使用方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に係る水中航走体母船の一部を概略的に示す側面図である。
【図２】図１の水中航走体母船が有する無人水中航走体の発射システムの幾つかの構成要素を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２の筒体内に配置された発射システムの幾つかの構成要素を概略的に示す斜視図である。
【図４】図２筒体の横断面をリニアモータ装置とともに概略的に示す図である。
【図５】図４のリニアモータ装置の一部を概略的に示す斜視図である。
【図６】図４のガイド板の一部を概略的に示す斜視図である。
【図７】幾つかの実施形態に係る無人水中航走体の発射システムの制御系統を概略的に示す図である。
【図８】幾つかの実施形態に係る無人水中航走体の発射システムの使用方法の概略的な手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】図８の押出工程の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図１０】図８の押出工程の手順の他の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図１１】図８の押出工程の手順の他の一例を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。例えば、ある方向に沿っているという表現は、ある方向に対し厳密に平行な状態のみならず、必要に応じて、ある程度の角度をもって傾斜している状態も表すものとする。
【００３５】
図１は、本発明の幾つかの実施形態に係る水中航走体母船１の一部を概略的に示す側面図である。水中航走体母船１は、水中を航走可能な艦船であって、例えば深海探査船、潜水機種、潜水艇などである。
水中航走体母船１は、無人水中航走体２を発射可能であり、そのために無人水中航走体２の発射システム（以下、単に発射システムともいう）を有する。発射システムは、水中航走体母船１のための物品出し入れシステムの一種である。物品は、例えば、無人水中航走体２、アンテナ、センサ等であり、無人水中航走体２は、例えば、ＵＵＶ（Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ  Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）等である。
【００３６】
図２は、発射システムの幾つかの構成要素を概略的に示す斜視図である。発射システムは、図２に示したように、筒体４と、前扉（第１扉）６と、後扉（第２扉）８とを備える。
筒体４は例えば円筒形状を有し、無人水中航走体２を収容可能な大きさを有する。筒体４は、両端に第１開口端１０及び第２開口端１２を有し、前扉６及び後扉８は、第１開口端１０及び第２開口端１２をそれぞれ開閉するように構成されている。筒体４、前扉６及び後扉８は、無人水中航走体２を一時的に収容する気密なチャンバを構成する。筒体４、前扉６及び後扉８は、例えば水中航走体母船１の先頭部に配置される（図１参照）。
【００３７】
幾つかの実施形態では、筒体４には、給排気管１４が接続され、給排気管１４には給排気弁１６が介装されている。給排気管１４は、図示しないけれども給気ポンプ及び排気ポンプに切り替え可能に接続されている。また、筒体４には、給排水管１８が接続され、給排水管１８には給排水弁２０が介装されている。給排水管１８は、図示しないけれども給水ポンプ及び排水ポンプに切り替え可能に接続されている。
【００３８】
図３は、発射システムの幾つかの構成要素を概略的に示す斜視図である。発射システムは、図３に示したように、筒体４の内部に配置される少なくとも１つのリニアモータ装置２２を有する。少なくとも１つのリニアモータ装置２２は、筒体４の軸線に沿って筒体４の略全体に渡って延びている。
【００３９】
図４は、筒体４の横断面をリニアモータ装置２２とともに概略的に示す図である。図４に示したように、幾つかの実施形態では、８つのリニアモータ装置２２が、筒体４の周方向に相互に離間して配置されている。また、幾つかの実施形態では、筒体４の軸線に沿って延びる少なくとも１つのガイド板２４が、筒体４の内周面に固定されている。ガイド板２４は、無人水中航走体２の外周面に摺接するように構成され、筒体４内での無人水中航走体２の移動を案内する。幾つかの実施形態では、４つのガイド板２４が、筒体４の周方向に相互に離間して配置され、各ガイド板２４の両側にリニアモータ装置２２が配置されている。
【００４０】
図５は、リニアモータ装置２２の一部を概略的に示す斜視図である。リニアモータ装置２２は、筒体４に対し固定して配置される固定ユニットと、固定ユニットに対し相対変位可能に配置される可動ユニットとを含む。
具体的には、固定ユニットは、ガイド２６と、複数のコア２８と、複数のコイル３０とを有する。複数のコア２８及び複数のコイル３０は、ガイド２６に沿って配置される少なくとも１つの固定磁気要素を構成している。
【００４１】
ガイド２６は、筒体４の軸線に沿って延び、例えばＴ字の断面形状を有する。幾つかの実施形態では、ガイド２６は、鳩尾形状（ドブテイル形状）を有する。
複数のコア２８は、ガイド２６に沿って相互に離間して配置されている。例えば複数のコア２８の各々は直方体形状を有する。
【００４２】
複数のコイル３０は、複数のコア２８にそれぞれ巻回されている。
幾つかの実施形態では、ガイド２６の両側に沿って、複数のコア２８が配置され、複数のコア２８は、筒体４の軸線に沿って延びる、例えば角柱形状の支持部材３２によって支持されている。幾つかの実施形態では、ガイド２６及び支持部材３２が、筒体４の軸線に沿って延びる支持板３４に固定され、支持板３４が筒体４の内周面に固定されている。
【００４３】
可動ユニットは、スライダ３６と、少なくとも１つの永久磁石３８と、荷重伝達部４０とを有する。少なくとも１つの永久磁石３８は、スライダ３６に取り付けられた少なくとも１つの可動磁気要素を構成している。
スライダ３６は、ガイド２６に沿って移動可能に構成されている。つまり、ガイド２６は、スライダ３６の移動を案内するように構成されている。具体的には、スライダ３６は、ガイド２６に沿って延びる断面Ｔ字形状の溝４２を有し、ガイド２６が溝４２に摺動可能に嵌合している。
【００４４】
少なくとも１つの永久磁石３８は、スライダ３６に取り付けられ、複数のコア２８及び複数のコイル３０と協働してスライダ３６を移動させるように構成されている。すなわち、複数のコイル３０のうち少なくとも１のコイル３０に電力を供給することにより、永久磁石の周りに磁場を発生させ、磁場によって永久磁石３８がガイド２６に沿って押される。
【００４５】
幾つかの実施形態では、スライダ３６の各側部に、少なくとも１つ（例えば４つ）の永久磁石３８が固定されている。複数の永久磁石３８は、磁極が交互に入れ替わるように、ガイド２６に沿って配置されている。そして、複数の永久磁石３８は、スライダ３６の側方（ガイド２６と直交する方向）に位置するコア２８と所定の間隔を存して対向している。
複数のコイル３０の各々には、所定の位相で電力が供給され、これにより、複数のコイル３０と複数のコア２８からなる複数の電磁石の各々と、少なくとも１つの永久磁石３８との間で引力又は斥力が働き、スライダ３６に推進力が与えられる。
【００４６】
荷重伝達部４０は、スライダ３６の移動に伴い筒体４の軸線に沿う方向にて無人水中航走体２に荷重を加えるように構成されている。幾つかの実施形態では、荷重伝達部４０は、スライダ３６にヒンジを介して結合された板形状の当接部材４３からなる。当接部材４３とスライダ３６との間には、付勢部材４４として圧縮コイルばねが配置されている。当接部材４３のヒンジと反対側の先端は、付勢部材４４の付勢力によって、筒体４の径方向内側に向かって突出可能である。
【００４７】
外部の力によって、第２開口端１２を通じて筒体４の内部に無人水中航走体２が挿入されるときには、当接部材４３は、圧縮コイルばねの付勢力に抗して、無人水中航走体２の先端側によって押し倒され、無人水中航走体２の挿入を許容する。無人水中航走体２の後部は、後端に向かって外径が徐々に縮小しており、無人水中航走体２の後部が当接部材４３に到達すると、圧縮コイルばねの付勢力により、当接部材４３が徐々に立ち上がり、最終的に所定角度まで立ち上がる。この状態でスライダ３６が前方に向かって移動すると、当接部材４３の先端が無人水中航走体２の後部の斜面に当接し、スライダ３６の推進力が当接部材４３を介して無人水中航走体２に伝達される。
【００４８】
上述した幾つかの実施形態によれば、リニアモータ装置２２によって、筒体４の軸線に沿う方向にて無人水中航走体２を移動させ、静止状態からある程度の速度まで加速して、筒体４から押し出すことができる。リニアモータ装置２２は、回転電磁モータに比べ、軸線方向の力（スラスト力）をより直接的に発生させるので、エネルギ効率に優れている。
また、リニアモータ装置２２を利用する場合、圧縮空気を利用する場合に比べ、無人水中航走体２を静かに移動させることができる。
更に、リニアモータ装置２２を利用する場合、インパクトタンクが不要になり、発射システムの構成の簡略化が図れる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、図５に示したように、ガイド２６に沿う方向において、複数のコイル３０の各々の外径Ｄ（長さ）は少なくとも１つの永久磁石３８の長さＬよりも長い。
ガイド２６に沿う方向において、コイル３０の外径Ｄが永久磁石３８よりも短い場合、コイル３０の数を多くしなければならず、コストが高くなる。この点、この構成によれば、コイル３０の外径Ｄを永久磁石３８の長さＬよりも長くすることでコイル３０の数を抑制することができ、コスト削減を図ることができる。
【００５０】
幾つかの実施形態では、リニアモータ装置２２は、１つの位置センサ５０を有する。位置センサ５０は、例えばエンコーダ装置からなり、エンコーダ装置は、図５に示したように、スライダ３６に固定された光プローブ５２と、ガイド２６に取り付けられたスケール５４とからなる。光プローブ５２はスケール５４に光を照射して反射光を受光し、位置に応じた信号を出力可能である。
【００５１】
図６は、幾つかの実施形態に係るガイド板２４の一部を概略的に示す斜視図である。
幾つかの実施形態では、図６に示したように、発射システムは、少なくとも１つの姿勢センサ６０を有する。姿勢センサ６０は、筒体４に対する無人水中航走体２の傾きに対応する信号を出力するように構成されている。
姿勢センサ６０は、例えばギャップセンサからなり、筒体４に埋め込まれている。幾つかの実施形態では、複数のギャップセンサが、筒体４の軸線に沿って相互に離間して配置されている。
【００５２】
図７は、幾つかの実施形態に係る発射システムの制御系統を概略的に示す図である。
幾つかの実施形態では、発射システムは、例えばコンピュータによって構成される制御装置６４を有する。制御装置６４は、複数のコイル３０、位置センサ５０、及び、姿勢センサ６０に電気的に接続されている。幾つかの実施形態では、制御装置６４は筒体４の外部に配置され、筒体４に設けられた電気接続箱６５を介して、複数のコイル３０、位置センサ５０、及び、姿勢センサ６０に電気的に接続される（図２参照）。
【００５３】
幾つかの実施形態では、制御装置６４は、少なくとも１つの姿勢センサ６０によって出力された信号に基づいて、複数のコイル３０の各々に供給される電力を制御するように構成されている。なお、電力制御では、電流及び電圧のいずれを制御してもよい。
無人水中航走体２の重心は、無人水中航走体２の径方向や軸線方向にて中心にないことがある。このため、無人水中航走体２を押し出すときに、無人水中航走体２が筒体４に対して傾き、ガイド板２４との間の摩擦が大きくなることがある。この構成によれば、筒体４に対する無人水中航走体２の傾きを修正するように、複数のリニアモータ装置２２の各々が発揮するスラスト力を調整することができる。この結果、筒体４の内部で無人水中航走体２の姿勢を筒体の軸線（対称軸）に対して略水平に保つことができ、無人水中航走体２を円滑に押し出すことができる。
【００５４】
幾つかの実施形態では、制御装置６４は、少なくとも１つの位置センサ５０によって出力された信号に基づいて、複数のコイル３０の各々に供給される電力を制御するように構成されている。
この構成によれば、スライダ３６の位置に応じて、複数のコイル３０の各々に対し適切な電力を供給することができる。例えば、永久磁石３８の近くに位置するコイル３０に供給される電力を、遠くに位置するコイル３０に供給される電力を削減することにより、省エネを図ることができる。
【００５５】
ここで、筒体４の軸線に沿って１列に配列された複数のコイル３０をコイル列６６と称することにすると、１つのリニアモータ装置２２は、２つのコイル列６６を有する。そして、１つのリニアモータ装置２２の２つのコイル列６６をコイル群６８と称することにすると、図４の発射システムは、８つのコイル群６８を有する。
【００５６】
幾つかの実施形態では、制御装置６４は、複数のコイル群６８のうち、特定のコイル群６８又は特定のコイル列６６に属する複数のコイル３０を無人水中航走体２の姿勢制御に使用してもよく、或いは、特定のコイル群６８又は特定のコイル列６６に属する複数のコイル３０に供給される電力を、他のコイル群６８又は他のコイル列６６に属する複数のコイル３０に供給される電力に比べて小さくしてもよい。
【００５７】
また、筒体４の軸線に沿って１列に配列された複数の姿勢センサ６０を姿勢センサ列７０と称することにすると、図４の発射システムは、４つの姿勢センサ列７０を有する。
【００５８】
図８は、発射システムの使用方法、即ち、発射システムを用いた無人水中航走体２の発射方法の概略的な手順の一例を示すフローチャートである。
発射方法は、後扉開工程Ｓ１０と、無人水中航走体装填工程Ｓ１２と、後扉閉工程Ｓ１４と、注水工程Ｓ１６と、前扉開工程Ｓ１８と、押出工程Ｓ２０と、前扉閉工程Ｓ２２と、排水工程Ｓ２４とを有する。
【００５９】
後扉開工程Ｓ１０では後扉８が開かれ、無人水中航走体装填工程Ｓ１２では、外部の力を利用して、第２開口端１２を通じて筒体４内に無人水中航走体２が装填される。後扉閉工程Ｓ１４では後扉８が閉じられ、注水工程Ｓ１６では筒体４の内部に水が注入される。前扉開工程Ｓ１８では、前扉６が開かれ、押出工程Ｓ２０では、リニアモータ装置２２によって無人水中航走体２が第１開口端１０を通じて外部へと押し出される。前扉閉工程Ｓ２２では前扉６が閉じられ、排水工程Ｓ２４では、筒体４内の水が排水される。
【００６０】
図９は、押出工程Ｓ２０の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。
図９の押出工程Ｓ２０では、複数のコイル３０の各々への電流供給（電力供給）が開始される（Ｓ３０）。これによりスライダ３６が移動しはじめると、筒体４からの無人水中航走体２の押出が終了するまで、無人水中航走体２の姿勢が繰り返し測定される（Ｓ３２）。そして、姿勢測定の結果に基づいて、姿勢修正が必要か否か判定される（Ｓ３４）。姿勢修正が必要な場合、複数のコイル３０の各々に供給される電流（電力）が調整される（Ｓ３６）。これにより、無人水中航走体２の傾きが小さくなるように、複数のスライダ３６の各々の推進力が調整される。
無人水中航走体２の筒体４からの押出が終了すると、スライダ３６が後方に移動させられ（Ｓ３８）、複数のコイル３０への電流供給が停止される。
【００６１】
図１０は、押出工程Ｓ２０の手順の他の一例を概略的に示すフローチャートである。
図１０の押出工程Ｓ２０では、複数のコイル３０の各々への電流供給が開始される（Ｓ３０）。これによりスライダ３６が移動しはじめると、筒体４からの無人水中航走体２の押出が終了するまで、スライダ３６の位置が繰り返し測定される（Ｓ４２）。そして、位置測定の結果に基づいて、複数のコイル３０に供給される電流（電力）が調整される（Ｓ４４）。
【００６２】
この際、スライダ３６の永久磁石３８に近いコイル３０に対し、遠くのコイル３０に比べ、大きな電力が供給され、例えば、遠くのコイル３０への電流供給は停止される。つまり、スライダ３６に推進力を与えるのに必要なコイル３０に集中的に電力が供給される。
無人水中航走体２の筒体４からの押出が終了すると、スライダ３６が後方に移動させられ（Ｓ３８）、複数のコイル３０への電流供給が停止される。
【００６３】
図１１は、押出工程Ｓ２０の手順の他の一例を概略的に示すフローチャートである。
図１１の押出工程Ｓ２０では、複数のコイル３０の各々への電流供給が開始される（Ｓ３０）。これによりスライダ３６が移動しはじめると、筒体４からの無人水中航走体２の押出が終了するまで、スライダ３６の位置が繰り返し測定される（Ｓ４２）とともに、無人水中航走体２の姿勢が繰り返し測定される（Ｓ３２）。そして、位置測定及び姿勢測定の結果に基づいて、複数のコイル３０に供給される電流（電力）が調整される（Ｓ４６）。
【００６４】
この際、スライダ３６の永久磁石３８に近いコイル３０に対し、遠くのコイル３０に比べ、大きな電力が供給され、例えば、遠くのコイル３０への電流供給は停止される。また同時に、姿勢の修正が必要な場合、無人水中航走体２の傾きが小さくなるように、複数のコイル３０に供給される電力が調整される。
無人水中航走体２の筒体４からの押出が終了すると、スライダ３６が後方に移動させられ（Ｓ３８）、複数のコイル３０への電流供給が停止される。
【００６５】
上述した発射システムの使用方法によれば、リニアモータ装置２２によって、筒体４の軸線に沿う方向にて無人水中航走体２を移動させることができる。リニアモータ装置２２は、回転電磁モータに比べ、スラスト力をより直接的に発生させるので、エネルギ効率に優れている。また、リニアモータ装置２２を利用する場合、圧縮空気を利用する場合に比べ、無人水中航走体２を静かに移動させることができる。
【００６６】
本発明は、上述した幾つかの実施形態に限定されることはなく、上述した幾つかの実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
上述した幾つかの実施形態では、リニアモータ装置２２が筒体４の内部に配置されていたが、無人水中航走体２に荷重を伝達可能であれば、リニアモータ装置２２のスライダ３６等を筒体４の外部に配置してもよい。
【００６７】
上述した幾つかの実施形態では、１つの筒体４に対し、複数のリニアモータ装置２２が設けられていたが、少なくとも１つのリニアモータ装置２２が設けられていればよい。
上述した幾つかの実施形態では、荷重伝達部４０の付勢部材４４は、圧縮コイルばねであったが、リーフスプリング等であってもよい。或いは、荷重伝達部４０は、筒体４の径方向に突没可能なロッド部を有する電磁的なアクチュエータ等であってもよい。また、当接部材４３は、単に当接するのみであったが、無人水中航走体２の一部を一時的に把持するように構成されていてもよい。
【００６８】
上述した幾つかの実施形態では、可動ユニットが可動磁気素子として永久磁石３８を有し、固定ユニットが固定磁気素子としてコア２８及びコイル３０からなる電磁石を有していたが、可動ユニットが可動磁気素子として電磁石を有し、固定ユニットが固定磁気素子として永久磁石を有していてもよい。なお、可動磁気要素として永久磁石を用いる場合、永久磁石の数を抑制することができる。また、固定磁気要素としてコア２８及びコイル３０を用いる場合、コイル３０に電力を供給するための配線を固定することができ、構成を簡単にすることができる。
【００６９】
上述した幾つかの実施形態では、水中航走体母船１のための物品出し入れシステムとしての発射システムは、無人水中航走体２の発射のみに使用されていたが、このように、物品出し入れシステムは、物品の水中への投入にのみ使用されるものであってもよい。
【００７０】
上述した幾つかの実施形態のように、リニアモータ装置２２を利用する場合、スライダ３６を筒体４の両端のいずれにも向けて移動させることができるので、発射システムを無人水中航走体２の回収に使用してもよい。ただしこの場合、荷重伝達部は、水中を航走してきた無人水中航走体２の一部と係合し、スライダ３６の移動によって無人水中航走体２を筒体４の内部に引き込むように構成される。
【００７１】
あるいは、水中航走体母船１のための物品出し入れシステムは、物品を水中に完全に投入或いは放出せずに、リニアモータ装置２２を利用して、繰り返し可能に物品を出し入れするように構成されていてもよい。例えば、水中航走体母船１の上部に筒体４を設け、物品としてのアンテナやセンサ等を上方に向かって出したり、入れたりするように構成してもよい。
【００７２】
上述した幾つかの実施形態では、複数の姿勢センサ６０がガイド板２４に取り付けられていたが、複数の姿勢センサ６０は、リニアモータ装置２２に取り付けられていてもよい。また、複数の姿勢センサ６０が、複数のガイド板２４に対応して、筒体４の周方向に間隔をおいて配列されていたが、何れか１つの周方向位置にのみ、姿勢センサ６０が設けられていてもよい。
【００７３】
上述した幾つかの実施形態では、姿勢センサ６０としてギャップセンサが用いられていたが、複数の位置センサ５０によって検出された複数のスライダ３６の位置を相互に合わせるように、制御装置６４が複数のコイル３０に供給される電力を調整してもよい。すなわち、複数の位置センサ５０を姿勢センサ６０として利用してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１    水中航走体母船
２    無人水中航走体
４    筒体
６    前扉
８    後扉
１０  第１開口端
１２  第２開口端
１４  給排気管
１６  給排気弁
１８  給排水管
２０  給排水弁
２２  リニアモータ装置
２４  ガイド板
２６  ガイド
２８  コア
３０  コイル
３２  支持部材
３４  支持板
３６  スライダ
３８  永久磁石
４０  荷重伝達部
４２  溝
４３  当接部材
４４  付勢部材
５０  位置センサ
５２  光プローブ
５４  スケール
６０  姿勢センサ
６４  制御装置
６５  電気接続箱
６６  コイル列
６８  コイル群
７０  姿勢センサ列
Ｓ１０  後扉開工程
Ｓ１２  無人水中航走体装填工程
Ｓ１４  後扉閉工程
Ｓ１６  注水工程
Ｓ１８  前扉開工程
Ｓ２０  押出工程
Ｓ２２  前扉閉工程
Ｓ２４  排水工程
【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】
2015148367.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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