(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体の外周面に吸入口を有し、前記吸入口の下流側における前記本体の後尾部分に吐出口を有する流路と、前記流路中に設けられたインペラとを有する少なくとも一つのポンプと、
前記吐出口の下流近傍における前記本体の外面に取り付けられ、上流端で前記本体に枢支された複数の方向制御翼と、
を備え、
前記吐出口は、前記本体の後尾部分の外周面に設けられており、
前記吐出口から噴出されたジェット流は前記方向制御翼の外側表面に沿って流れる、水中推進装置。
【請求項２】
前記吐出口の外周を取り巻くように前記本体に取り付けられたディフューザをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の水中推進装置。
【請求項３】
前記ディフューザには、前記ディフューザの外側を流れる水流を、前記ディフューザと前記方向制御翼で挟まれた推進流路に導入する第１の随伴流導入流路が貫設されていることを特徴とする請求項２に記載の水中推進装置。
【請求項４】
前記ディフューザの下流端部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の第１の随伴流導入溝が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の水中推進装置。
【請求項５】
前記吐出口の上流側の縁部には、前記本体の外側を流れる水流を、前記流路に導入する第２の随伴流導入流路が貫設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水中推進装置。
【請求項６】
前記吐出口の上流側の縁部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の第２の随伴流導入溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水中推進装置。
【請求項７】
前記本体の後尾部分は、切頭円錐状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水中推進装置。
【請求項８】
船尾部を有する船体と、
前記船体の外周面に吸入口を有し、前記吸入口の下流側における前記船尾部に吐出口を有する流路と、前記流路中に設けられたインペラとを有する少なくとも一つのポンプと、  前記吐出口の下流近傍における前記船体の外面に取り付けられ、上流端で前記船体に枢支された複数の方向制御翼と、
を備え、
前記吐出口は、前記船尾部の外周面に設けられており、
前記吐出口から噴出されたジェット流は前記方向制御翼の外側表面に沿って流れる、水中探査装置。
【請求項９】
前記吐出口の外周を取り巻くように前記船体に取り付けられたディフューザをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の水中探査装置。
【請求項１０】
前記ディフューザには、前記ディフューザの外側を流れる水流を、前記ディフューザと前記方向制御翼で挟まれた推進流路に導入する随伴流導入流路が貫設されていることを特徴とする請求項９に記載の水中探査装置。
【請求項１１】
前記ディフューザの下流端部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の随伴流導入溝が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の水中探査装置。
【請求項１２】
前記吐出口の上流側の縁部には、前記船体の外側を流れる水流を、前記流路の吐出口近傍に導入する第２の随伴流導入流路が貫設されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の水中探査装置。
【請求項１３】
前記吐出口の上流側の縁部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の第２の随伴流導入溝が設けられていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の水中探査装置。
【請求項１４】
前記船体の船尾部は、切頭円錐状であることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の水中探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中推進装置および水中探査装置、より詳しくは、ポンプジェット推進方式の水中推進装置、および当該水中推進装置を利用した水中探査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中ロボットとして、自律型無人潜水機（Autonomous Underwater Vehicle：ＡＵＶ）等の水中探査装置が知られている。この水中探査装置には、種々の小型センサが搭載されている。この水中探査装置は、例えば、プランクトンの分布等の海洋生態系の観察等への使用が想定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平−４８２９５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１５９７１号公報
【特許文献３】特開平７−１７９１９６号公報
【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、従来の水中探査装置では、以下の課題があった。
【０００５】
まず、プロペラ推進方式を採る水中探査装置の場合、装置本体の外部に取り付けられたプロペラが回転することに伴い、装置本体に振動が発生したり、周囲の水を撹拌してしまう。このため、プランクトン等の観測対象を乱してしまい、観測に不向きであった。
【０００６】
一方、ポンプジェット推進方式を採る水中探査装置の場合には、上記の振動に伴う問題は軽減される。しかしながら、従来のポンプジェット推進の場合、インペラの回転数が低下すると噴流の圧力が下がり、低速運転時において必要な推進力を得ることが困難という課題があった。
【０００７】
また、水中探査装置は水中においては、前進や旋回の他、後進や急旋回、減速等の制御を行えることが好ましい。しかしながら、従来の水中探査装置では、細かな姿勢制御を行うことは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の技術的課題に基づいてなされたものであり、その目的は、振動が少なく、細かな姿勢制御を行うことが可能な水中推進装置および水中探査装置を提供することである。
【０００９】
また、本発明は、低速運転時において必要な推進力を確保することが可能な水中推進装置および水中探査装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る水中推進装置は、
本体と、
前記本体の外周面に吸入口を有し、前記吸入口の下流側における前記本体の後尾部分に吐出口を有する流路と、前記流路中に設けられたインペラとを有する少なくとも一つのポンプと、
前記吐出口の下流近傍における前記本体の外面に取り付けられ、上流端で前記本体に枢支された複数の方向制御翼と、
を備える。
【００１１】
前記水中推進装置において、
前記吐出口の外周を取り巻くように前記本体に取り付けられたディフューザをさらに備えてもよい。
【００１２】
前記水中推進装置において、
前記ディフューザには、前記ディフューザの外側を流れる水流を、前記ディフューザと前記方向制御翼で挟まれた推進流路に導入する第１の随伴流導入流路が貫設されていてもよい。
【００１３】
前記水中推進装置において、
前記ディフューザの下流端部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の第１の随伴流導入溝が設けられていてもよい。
【００１４】
前記水中推進装置において、
前記吐出口の上流側の縁部には、前記本体の外側を流れる水流を、前記流路の吐出口近傍に導入する第２の随伴流導入流路が貫設されていてもよい。
【００１５】
前記水中推進装置において、
前記吐出口の上流側の縁部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の第２の随伴流導入溝が設けられていてもよい。
【００１６】
前記水中推進装置において、
前記本体の後尾部分は、切頭円錐状であるようにしてもよい。
【００１７】
本発明に係る水中探査装置は、
船尾部を有する船体と、
前記船体の外周面に吸入口を有し、前記吸入口の下流側における前記船尾部に吐出口を有する流路と、前記流路中に設けられたインペラとを有する少なくとも一つのポンプと、
前記吐出口の下流近傍における前記船体の外面に取り付けられ、上流端で前記船体に枢支された複数の方向制御翼と、
を備える。
【００１８】
前記水中探査装置において、
前記吐出口の外周を取り巻くように前記船体に取り付けられたディフューザをさらに備えてもよい。
【００１９】
前記水中探査装置において、
前記ディフューザには、前記ディフューザの外側を流れる水流を、前記ディフューザと前記方向制御翼で挟まれた推進流路に導入する第１の随伴流導入流路が貫設されていてもよい。
【００２０】
前記水中探査装置において、
前記ディフューザの下流端部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の第１の随伴流導入溝が設けられていてもよい。
【００２１】
前記水中探査装置において、
前記吐出口の上流側の縁部には、前記船体の外側を流れる水流を、前記流路に導入する第２の随伴流導入流路が貫設されていてもよい。
【００２２】
前記水中探査装置において、
前記吐出口の上流側の縁部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の第２の随伴流導入溝が設けられていてもよい。
【００２３】
前記水中探査装置において、
前記船体の船尾部は、切頭円錐状であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、振動が少なく、低速運転時にも必要な推進力を確保できるとともに、細かな姿勢制御を行うことが可能な水中推進装置および水中探査装置を提供することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、低速運転時において必要な推進力を確保することが可能な水中推進装置および水中探査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は、実施形態に係る水中推進装置１の側面図であり、（ｂ）は、水中推進装置１を後ろ側から見た図である。
【図２】水中推進装置１の一部拡大断面図である。
【図３】（ａ）は、随伴流導入流路１０が貫設されたディフューザ８の側面図であり、（ｂ）は、随伴流導入溝１１が設けられたディフューザ８の側面図である。
【図４】（ａ）は、前進する場合における、ディフューザ８、方向制御翼９および水流の流れを示す図であり、（ｂ）は、旋回する場合における、ディフューザ８、方向制御翼９および水流の流れを示す図である。
【図５】前進する場合における、ディフューザ８、方向制御翼９および水流の流れを示す拡大図である。
【図６】旋回する場合における、ディフューザ８、一方の方向制御翼９および水流の流れを示す拡大図である。
【図７】旋回する場合における、ディフューザ８、他方の方向制御翼９および水流の流れを示す拡大図である。
【図８】（ａ）は、急旋回する場合における、ディフューザ８、方向制御翼９および水流の流れを示す図であり、（ｂ）は、後進する場合における、ディフューザ８、方向制御翼９および水流の流れを示す図である。
【図９】急旋回または後進する場合における、ディフューザ８、方向制御翼９および水流の流れを示す拡大図である。
【図１０】実施形態に係る水中探査装置３０の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。
【００２８】
（水中推進装置）
本発明の実施形態に係る水中推進装置１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１（ａ）は水中推進装置１の側面図であり、図１（ｂ）は水中推進装置１を後ろ側から見た図である。図２は、ディフューザ８および方向制御翼９を含む水中推進装置１の一部拡大断面図である。図３（ａ）は随伴流導入流路１０が貫設されたディフューザ８の側面図であり、図３（ｂ）は随伴流導入溝１１が設けられたディフューザ８の側面図である。
【００２９】
水中推進装置１は、図１（ａ），（ｂ）および図２に示すように、本体２と、少なくとも一つのポンプ３と、ディフューザ８と、複数の方向制御翼９とを備えている。この水中推進装置１は、例えば、水中で活動する水中ロボットに取り付けられ、水中ロボットの移動ないし姿勢制御を行うために使用される。
【００３０】
次に、水中推進装置１の各構成要素について詳しく説明する。
【００３１】
本体２は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、少なくとも後尾部分が円錐状である。好ましくは、本体２の後尾部分は、図１（ａ）に示すように、切頭円錐状である。なお、本体２は、円錐状に限らず、例えば円柱状、直方体状、角柱状、角錐状等であってもよい。
【００３２】
本体２内には、図２に示すように、吸入された水が流れる流路４が貫設されている。この流路４は、一端に吸入口６を有し、他端に吐出口７を有する。吸入口６は本体の外周面に設けられている。吐出口７は、吸入口６の下流側における本体２の後尾部分に設けられている。例えば本体２の後尾部分が円錐状の場合、吐出口７は後尾部分の周方向に沿って円弧状に開口しており、本体２の後尾部分が直方体形状の場合、吐出口７は後尾部分の４つの側面の各々に周方向に沿って長方形状に開口している。なお、吐出口７の形状は、円弧状や長方形状に限らず、例えば楕円形状や、任意の曲線形状等であってもよい。このように流路４は、本体２の外周面に吸入口６を有し、吸入口６の下流側における本体２の後尾部分に吐出口７を有する。
【００３３】
ポンプ３は、図２に示すように、流路４と、この流路４中に設けられたインペラ５とを有する。インペラ５が高速回転することで、吸入口６から水が吸入され、吐出口７からジェット流が吐出（噴射）される。ポンプ３を用いたポンプジェット推進方式を採ることにより、プロペラ推進方式に比べて、本体２の振動（特に１〜５０Ｈｚの低周波振動）を抑制することができる。
【００３４】
ポンプ３は、本体２に、方向制御翼９ごとに複数設けられる。この場合、吸入口６および吐出口７は、ポンプの数に応じて本体２の外周面に複数設けられる。
【００３５】
なお、ポンプ３は、本体２に一つだけ設けられてもよい。この場合、流路４は、インペラ５の下流側において、方向制御翼９ごとに設けられた吐出口７に向けて分岐する。
【００３６】
ディフューザ８は、図１（ａ），（ｂ）および図２に示すように、吐出口７の外周を取り巻くように本体２に取り付けられている。ディフューザ８は、本体２の後尾部分の外周形状に合わせて設けられている。例えば本体２の後尾部分が円錐状の場合、ディフューザ８は円筒状であり、本体２の後尾部分が直方体形状の場合、ディフューザ８は角筒状である。なお、ディフューザ８は、本体２とディフューザ８を繋ぐ複数の柱状の接続部（図示せず）により本体２に固定される。
【００３７】
ディフューザ８を設けることにより、水中推進装置１の周りを流れる水流（周辺流）の流路が狭まり、周辺流の速度が増加する。速度が増加した周辺流は吐出口７から噴出されたジェット流に引き込まれ易くなるため、推進力を増加させることができる。
【００３８】
方向制御翼９は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、複数設けられている。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように４枚の方向制御翼９が設けられている。なお、本発明は、これに限らず、２枚、３枚または５枚以上の方向制御翼９が設けられてもよい。
【００３９】
各方向制御翼９は、図１（ａ），（ｂ）および図２に示すように、吐出口７の下流近傍における本体２の外面に、本体２の後尾部分の形状に合わせて取り付けられている。例えば本体２の後尾部分が円錐状の場合、方向制御翼９は環状に取り付けられる。また、本体２の後尾部分が直方体形状の場合、方向制御翼９は四辺にそれぞれ取り付けられる。
【００４０】
各方向制御翼９は、上流端で本体２に枢支されている。より詳しくは、方向制御翼９は、図２に示すように、本体２の外周の接線方向に延びる回転軸Ｌを中心に回動するように本体２に取り付けられている。各方向制御翼９は互いに独立して回動可能である。
【００４１】
方向制御翼９が回転軸Ｌを中心に回動することにより、後ほど詳しく説明するように、ジェット流および当該ジェット流に引き込まれた周辺流（随伴流）の流れの方向を制御することができる。
【００４２】
ディフューザ８の下端部には、図２に示すように、随伴流導入流路１０が貫設されている。図３（ａ）は、随伴流導入流路１０が設けられたディフューザ８の側面図を示している。随伴流導入流路１０は、ディフューザ８の外面８ａに設けられた開口１０ａと、ディフューザ８の内面８ｂに設けられた開口１０ｂとを有する。図２および図３（ａ）に示すように、内面８ｂの開口１０ｂは、外面８ａの開口１０ａよりも下流側に設けられる。
【００４３】
随伴流導入流路１０は、ディフューザ８の外側を流れる水流を、ディフューザ８と方向制御翼９で挟まれた推進流路Ｃに導入する。これにより、推進力をさらに増大させることができる。また、後ほど詳しく説明するように、随伴流導入流路１０は急旋回や後進の際にも機能する。
【００４４】
なお、随伴流導入流路１０は、ディフューザ８の下端部に限らず、他の部分に設けられてもよい。
【００４５】
また、図３（ｂ）に示すように、ディフューザ８には、複数本の随伴流導入溝１１が設けられてもよい。より詳しくは、ディフューザ８の下流端部における外面８ａには、複数本の随伴流導入溝１１が設けられてもよい。各随伴流導入溝１１は、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなるように形成されている。これにより、随伴流導入流路１０と同様、ディフューザ８の外側を流れる水流を推進流路Ｃに導入して推進力を増大させることができる。
【００４６】
また、図３（ｂ）に示すように、ディフューザ８の下流端部には、随伴流導入溝１１に合わせて切り欠き部１２が形成されていてもよい。これにより、急旋回や後進をする際に、方向制御翼９がディフューザ８の下流端部に接触した状態（図９参照）において、推進流路Ｃの水流を、切り欠き部１２を介してディフューザ８の外側に放出させることができる。
【００４７】
なお、吐出口７の上流側の縁部に、図２に示すように、ディフューザ８の随伴流導入流路１０と同様の形状の随伴流導入流路１３を設けてもよい。より詳しくは、吐出口７の上流側の縁部には、本体２の外側を流れる水流を、流路４の吐出口７近傍に導入する随伴流導入流路１３が貫設されているようにしてもよい。
【００４８】
また、図３（ｂ）に示すディフューザ８の随伴流導入溝１１と同様の形状の随伴流導入溝を設けてもよい。より詳しくは、吐出口７の上流側の縁部における外面には、上流側から下流側に向かって延びるとともに、下流側に向かうにつれて溝の深さが深くなる複数本の随伴流導入溝が設けられているようにしてもよい。
【００４９】
上記のように吐出口７の上流側の縁部に、随伴流導入流路１０と同様の形状の随伴流導入流路や、随伴流導入溝１１と同様の形状の随伴流導入溝を設けることにより、吐出口７から噴出するジェット流が本体２の外側を流れる水流を吐出口７の近傍において引き込み易くなり、ジェット流Ｆによる推進力を増大させることができる。
【００５０】
ここで、図５を参照して、水中推進装置１の推進原理について説明する。図５に示すように、吐出口７から噴出されたジェット流Ｆは、コアンダ効果（ジェット流が壁面に沿って流れる効果）により、方向制御翼９の表面に沿って流れる。ジェット流Ｆは高速であるため、水中推進装置１の周りを流れる周辺流が引き寄せられて随伴流となる。本実施形態では、ディフューザ８が設けられているため、水中推進装置１の周りを流れる周辺流が狭い推進流路Ｃを通ることになる。これにより、周辺流の速度が増加し、周辺流はさらにジェット流Ｆに引き込まれ易くなり、推進力が増加する。
【００５１】
図５に示す随伴流Ｇ１は、ディフューザ８の上流端から推進流路Ｃに流れ込んだ周辺流である。随伴流Ｇ２は、ディフューザ８の外側から随伴流導入流路１０を通って推進流路Ｃに流れ込んだ周辺流である。ジェット流Ｆ、随伴流Ｇ１および随伴流Ｇ２を合計した水流（以下、単に「合計流」ともいう。）により、水中推進装置１は推進される。
【００５２】
この合計流は、方向制御翼９の表面に沿って流れた後、本体２の切頭円錐状の後尾部分の表面に沿って流れる。後尾部分を流れた合計流は、本体２の後方に、流線型の尾形状（即ち、円錐の頭部部分に相当する形状）の淀みを形成する。この淀みが本体２の仮想的なボディ（本体２の後端部分）となる。このため、推進抵抗を増やすことなく、図１（ａ）に示すように、本体２の後尾部分を切頭型の円錐形状とすることができる。よって、円錐の頭部の長さ分だけ本体２を短くすることができる。このため、水中推進装置１を利用した水中探査装置の船体（後述の船体３１）を長くすることが可能となり、船体の容積を増加させることができる。
【００５３】
次に、上記構成を有する水中推進装置１の姿勢制御（前進、旋回、急旋回、後進）について詳しく説明する。
【００５４】
＜前進動作＞
水中推進装置１が前進（直進）する場合は、図４（ａ）に示すように、各方向制御翼９は、本体２の中心軸Ｍに対して同じ角度をなす。各方向制御翼９を通過した合計流は、中心軸Ｍに対して対称に本体後方に流れるため、水中推進装置１は直進する。
【００５５】
また、方向制御翼９の角度を変化させることで、インペラ５の回転数を一定に保ったまま前進速度を変化させることもできる。
【００５６】
＜旋回動作＞
水中推進装置１が旋回（右旋回）する場合、図４（ｂ）および図６に示すように、一方の方向制御翼９（図４（ｂ）では左側）は下流端がディフューザ８から離れるように（即ち本体２に近づくように）回転軸Ｌを中心に回動する。これにより、負の回転モーメントが発生する。
【００５７】
一方、他方の方向制御翼９（図４（ｂ）では右側）は、図４（ｂ）および図７に示すように、下流端がディフューザ８に近づくように（即ち本体２から離れるように）回転軸Ｌを中心に回動する。これにより、正の回転モーメントが発生する。
【００５８】
いずれの方向制御翼９を通過した合計流（ジェット流Ｆ、随伴流Ｇ１および随伴流Ｇ２）も、図４（ｂ）に示すように、本体２の右後方に流れるため、水中推進装置１は右旋回する。
【００５９】
＜急旋回動作＞
水中推進装置１が急旋回（右急旋回）する場合、図８（ａ）および図６に示すように、一方の方向制御翼９（図８（ａ）では左側）は下流端がディフューザ８から離れるように（即ち本体２に近づくように）回転軸Ｌを中心に回動する。これにより、負の回転モーメントが発生する。
【００６０】
一方、他方の方向制御翼９（図８（ａ）では右側）は、図８（ａ）および図９に示すように、下流端がディフューザ８の下流端部に接触するように回転軸Ｌを中心に回動する。これにより、推進流路Ｃの出口（噴出口）は閉塞され、ジェット流Ｆおよび随伴流Ｇ１は随伴流導入流路１０（または随伴流導入溝１１の切り欠き部１２）を通ってディフューザ８の外側に放出される。随伴流導入流路１０の開口１０ｂが開口１０ａよりも下流側に設けられるため、図９に示すように、ジェット流Ｆおよび随伴流Ｇ１は逆流する。これにより、ブレーキの効果が得られる。よって、図８（ａ）に示すように、本体２の片側で逆噴流を発生させることで、水中推進装置１は小さい回転半径で急旋回することができる。
【００６１】
＜後進動作＞
水中推進装置１が後進する場合、図８（ｂ）および図９に示すように、各方向制御翼９は、下流端がディフューザ８の下流端部に接触するように回転軸Ｌを中心に回動する。これにより、各推進流路Ｃは閉塞され、図９に示すように、ジェット流Ｆおよび随伴流Ｇ１は随伴流導入流路１０を通って逆流するため、水中推進装置１は後退する。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態に係る水中推進装置１では、ディフューザ８を設けることで周辺流の流路を狭めて速度を増加させ、ジェット流に引き込む。これにより、本実施形態によれば、ジェット流およびジェット流に引き寄せられた随伴流によって推進力を増大させることができる。
【００６３】
また、ジェット流およびジェット流に引き寄せられた随伴流により、インペラ５の回転速度を落とした低速運転時においても、必要な推進力を確保することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、インペラ５を使用したポンプジェット推進方式を採ることにより、プロペラ推進方式に比べて、本体２の振動（特に低周波振動）を抑制することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、複数の方向制御翼９は、吐出口７の下流近傍における本体２の外面に環状に取り付けられ、上流端で本体２に枢支されている。ジェット流およびジェット流に引き寄せられた随伴流は、コアンダ効果により、方向制御翼９の外面に沿って流れることになる。方向制御翼９を回動させることにより、ジェット流および随伴流の流れの方向を効率良く制御することができる。よって、本実施形態によれば、水中推進装置１の前進、旋回、急旋回および後退等の細かな姿勢制御を行うことができる。
【００６６】
なお、上記の水中推進装置１においては、ディフューザ８を削除することも可能である。この場合においても、水中推進装置はジェット流および当該ジェット流に引き寄せられた随伴流によって推進可能である。また、方向制御翼９を回動させることにより、方向制御翼９の外面に沿って流れるジェット流の方向を変えて水中推進装置の姿勢制御を行うこともできる。
【００６７】
上記の水中推進装置１は、後述の実施形態のように円柱状の船体の船尾部に取り付けてもよいし、あるいは、ボート等の船の船尾部や船底に取り付けてもよい。
【００６８】
（水中探査装置）
次に、前述の水中推進装置を用いた水中ロボット（ＡＵＶ）として、水中探査装置３０について図１０を参照して説明する。図１０は、実施形態に係る水中探査装置３０の側面図を示している。
【００６９】
水中探査装置３０は、図１０に示すように、魚雷形状をしており、船尾部に水中推進装置１が取り付けられている。換言すれば、水中探査装置３０は、円錐状の船尾部を有する船体３１と、少なくとも一つのポンプ３と、ディフューザ８と、複数の方向制御翼９とを備えている。船体３１のサイズは、例えば、全長約４．５ｍ、直径約６０ｃｍである。
【００７０】
なお、船体３１の形状は、魚雷形状や円筒形状に限らず、例えば、卵形状、直方体形状、角柱形状、円錐形状もしくは角錐形状等の形状、またはそれらの形状の任意の組み合わせの形状であってもよい。また、船体３１の船尾部は、円錐状に限らず、例えば円柱状、直方体状、角柱状、角錐状等であってもよい。
【００７１】
船体３１には、観測目的・対象に応じた各種のセンサ・測定装置の他、制御部およびバッテリ等が収容される。
【００７２】
各種センサ・測定装置として、速度計（Doppler Velocity Log：ＤＶＬ）３５、ジャイロコンパス３６、深度計（図示していない）が設けられている。船首に、小型センサ（Microstructure sensor）３２、プランクトンを観測するためのプランクトンカメラ（Plankton camera）３３およびマルチビームソナー（Multi-beam sonar）３４を設けてもよい。
【００７３】
制御部３９は、コンピュータ等の電子システムを含み、各種センサ・測定装置を制御する。また、制御部３９がポンプ３（インペラ５）の回転数の制御や方向制御翼９の角度制御などを行ってもよい。
【００７４】
バッテリシステム４０は、二次電池（例えばリチウムイオン電池）または燃料電池等のバッテリ、およびバッテリ管理ユニット（ＢＭＵ）を有する。バッテリが供給する電力により、上記の各種センサ・測定装置、通信装置および制御部等が動作する。
【００７５】
また、船体３１内に、通信装置として、音波通信トランスデューサ３７および無線通信アンテナ３８を設けてもよい。無線通信アンテナ３８はＧＰＳ信号を受信することも可能である。
【００７６】
なお、図１０に示すように、船首や船体３１の中央の上部に、水中探査装置３０の引き上げの際に使用する船首ホイスト（Nose hoist point）４１や、ホイスト（Top-middle hoist point）４２、船尾に、センサ等を牽引する際に使用される牽引部（towing eye）４３を設けてもよい。
【００７７】
本実施形態に係る水中探査装置３０によれば、水中推進装置１の説明で述べたように、ディフューザ８を設けることにより、推進力を増大させ、低速運転時においても必要な推進力を確保することができる。
【００７８】
また、インペラ５による水ジェット推進方式のため、船体３１の振動（特に低周波振動）を抑制することができる。船体３１の低周波振動を抑制できることから、低周波振動に対して感度の高いセンサ（撹拌を測定するセンサ等）を使用することが可能になる。また、プロペラを使用しないことにより船体３１の後ろにらせん状の水流が発生しないため、牽引部４３を介してセンサを牽引することが可能になる。また、船体の後尾部分に姿勢を安定化させるためのフィンを設けなくてもよいため、船体３１が水中の藻などに引っ掛かることを防止できる。
【００７９】
さらに、水中推進装置１の説明で述べたように、複数の方向制御翼９を枢動させることにより、船体３１を前進、後進、旋回および急旋回等、細かな姿勢制御を行うことができる。
【００８０】
なお、本実施形態では、船体に一つの水中推進装置を取り付けたが、本発明はこれに限らず、複数の水中推進装置を取り付けてもよい。例えば、船体の胴部の左右にそれぞれ水中推進装置１を設けてもよい。
【００８１】
また、上記の水中探査装置３０においては、ディフューザ８を削除することも可能である。この場合においても、水中探査装置はジェット流および当該ジェット流に引き寄せられた随伴流によって推進可能である。また、方向制御翼９を回動させることにより、方向制御翼９の外面に沿って流れるジェット流の方向を変えて水中探査装置の姿勢制御を行うこともできる。
【００８２】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  水中推進装置
２  本体
３  ポンプ
４  流路
５  インペラ
６  吸入口
７  吐出口
８  ディフューザ
８ａ  外面
８ｂ  内面
９  方向制御翼
１０  随伴流導入流路
１０ａ，１０ｂ  開口
１１  随伴流導入溝
１２  切り欠き部
１３  随伴流導入流路
３０  水中探査装置
３１  船体
３２  小型センサ
３３  プランクトンカメラ
３４  マルチビームソナー
３５   速度計（ＤＶＬ）
３６  ジャイロコンパス
３７  音響通信トランスデューサ
３８  無線通信アンテナ
３９  制御部
４０  バッテリシステム
４１，４２  ホイスト
４３  牽引部
Ｃ  推進流路
Ｆ  ジェット流
Ｇ１，Ｇ２  随伴流
Ｌ  （方向制御翼９の）回転軸
Ｍ  （本体２の）中心軸
【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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