JP6973735B2 - 被放出物の保持放出装置及びそれを備えた水中航走体 - Google Patents

Description

本発明は、海中や海底等の調査に用いられる水中航走体から放出される被放出物の保持放出装置及びそれを備えた水中航走体に関する。

従来、海中や海底等における種々の調査を行うために、調査に必要な機器を搭載した無人の水中航走体を所定の場所に自走させて調査することが行われている。この無人の水中航走体には、有索式（ROV）と無索式（AUV）とがある。有索式の水中航走体は、母船とケーブルで結合され、母船からの電力供給を得て遠隔操縦が可能に構成されている。一方、無索式の水中航走体は、母船と繋がらず電池等を搭載し、例えば、予めプログラムされた内容に基づいて自律航行が可能に構成されている。

このような水中航走体、例えば、無索式の水中航走体では、調査終了後に、水中航走体にロープで繋がれたブイを水中航走体から放出し、例えば、母船等の作業員が海面に浮かぶブイを捕らえて水中航走体を回収するようにしている。

特許文献１，２には、水中航走体の回収用のブイではないものの、ブイを放出する構成が開示されている。

特許文献１の構成では、水中航走体の外面に設けられた凹所にブイが収容されており、このブイは、ばねによって上方に付勢されたブイ受台に載せられ、ばねの付勢力に抗してブイを凹所内に保持するように凹所閉鎖板が設けられている。この凹所閉鎖板は、爆発ボルトによって固定されており、爆発ボルトが爆発によって切断されると、ばねの付勢力によって凹所閉鎖板が開いて、ブイが放出されるようになっている。ブイは、衛星航法受信機等が備えられており、水中航走体が航走中の位置を確認するための位置確認装置として用いられている。

また、特許文献２の構成では、水中航走体に設けられた垂直円形穴に、ブイと、ブイの下に上下移動可能な蓋とが収容されており、ブイの底面には蓋を貫通してボルトが取り付けられている。そして、ボルトの下端部を保持し、またその保持を解除するための機構（以下、「保持解除機構」という）が設けられている。また、ブイの下の蓋はばねによって上方へ付勢されており、保持解除機構によってボルトの下端部を保持することによって、ブイは垂直円形穴に収容されている。この保持解除機構による保持が解除されると、ばねの付勢力によって蓋が上昇し、蓋の上のブイが垂直円形穴から放出される。上記の保持解除機構には、電気雷管等が収容されたカートリッジが用いられており、電気雷管が作動してカートリッジが爆発することによって、ボルトの下端部の保持が解除されるよう構成されている。ブイは、衛星航法装置が備えられており、水中航走体が航走中の位置を確認するための位置確認装置として用いられている。

特開平１−２４９５９０号公報 特開平５−１３１９７８号公報

上記の特許文献１，２の構成の場合、ブイを保持及び放出するための構成が複雑である。水中航走体において、ブイ等の被放出物を保持及び放出する構成を容易化し、安全で、低消費電力な方式が望まれている。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成によってブイ等の被放出物を保持及び放出することができる被放出物の保持放出装置及びそれを備えた水中航走体を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある態様に係る被放出物の保持放出装置は、水中航走体の本体の外壁の凹部に収容されて保持している被放出物を前記本体の外部へ放出する保持放出装置であって、前記凹部に収容された前記被放出物の外部に露出した面に対して反対側の面に固定された永久磁石と、前記凹部内に前記永久磁石と対向するように設けられ、非通電状態において前記永久磁石に吸着される電磁石と、を備え、前記電磁石に前記永久磁石と反発する磁力を生じさせるように前記電磁石に通電を行うことにより、前記被放出物を放出するよう構成されている。

この構成によれば、電磁石を非通電状態としておくことで、被放出物に固定された永久磁石が凹部内で固定されている電磁石に吸着した状態となって、被放出物が凹部に収容された状態で保持される。被放出物を放出する際には、電磁石に通電することによって、電磁石と永久磁石とが反発し、永久磁石とともに被放出物が本体の外部に放出される。よって、被放出物を保持及び放出するための構成が、永久磁石と電磁石とで構成されるので、構成を簡単にできる。

前記被放出物は、一端が前記本体に接続されているロープの他端に接続されたブイであってもよい。

この構成によれば、水中航走体が深い水中（海中）から水面（海面）上へ浮上する途中あるいは浮上後に、ブイを放出することにより、水中航走体を回収する際、水面上に浮かぶブイが水中航走体の位置を示す目印となる。

前記被放出物は、前記本体から下方へ放出されて目標物となる機器であってもよい。

この構成によれば、水中航走体が水中（海中）を航走中に、水底（海底）の所定の場所に向けて目標物となる機器を放出することにより、それが水底の所定の場所を示す目印または観測点となる。

また、本発明のある態様に係る水中航走体は、上記の被放出物の保持放出装置を備えている。

本発明は、以上に説明した構成を有し、簡単な構成によってブイ等の被放出物を保持及び放出することができる被放出物の保持放出装置及びそれを備えた水中航走体を提供することができるという効果を奏する。

図１（Ａ）は、本実施形態の一例の水中航走体を上方から視た概略図であり、図１（Ｂ）は、同水中航走体を側方から視た概略図である。 図２は、図１（Ａ），（Ｂ）に示す水中航走体の前方部分の概略を示す縦断面図である。 図３（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、永久磁石及び電磁石の具体的な構成の一例を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１（Ａ）は、本実施形態の一例の水中航走体を上方から視た概略図であり、図１（Ｂ）は、同水中航走体を側方から視た概略図である。また、図２は、同水中航走体の前方部分の概略を示す縦断面図である。

この水中航走体Ａは、図１に示すように、ほぼ魚雷形状の本体１と、昇降舵３を有する水平翼２と、垂直翼４と、推進器５等を備えており、海中（水中）を航走することができる。本体１は、その外壁となる浮力材及び図示されていない骨組み等で構成されている。本体１には、その上部及び船首先端部に揚収アイ４１，４２，４３が設けられている。本体１の内部には、推進器５を回転駆動する電動モータ６、二次電池等からなる電源７、ドップラーソナー８、深度計９、方位計１０及び制御装置１１等が搭載されている。電源７は、水中航走体Ａの電源であって、電動モータ６等の水中航走体Ａの各部へ電力を供給する。制御装置１１は、ＣＰＵ及びメモリ等を備え、水中航走体Ａの各部を制御する。なお、電力や信号を伝送するケーブルは図示されていない。

水中航走体Ａは、昇降舵３及び垂直翼４を操舵することで進行方向を変更することができるようになっている。この水中航走体Ａは、海中（水中）を自律航行することができる。すなわち、制御装置１１は、ドップラーソナー８、深度計９、方位計１０等の計測値を入力し、予め設定されたプログラムに基づいて、昇降舵３、垂直翼４及び電動モータ６を制御し、水中航走体Ａを予め設定されたコースを航行させるよう構成されている。

以上に述べた水中航走体Ａの航行（航走）機能を実現する構成は一例であり、上記構成に限定されるものではない。

この水中航走体Ａの前方上部には、水中航走体Ａを回収する際に水中航走体Ａの位置を示す目印（目標物）となる回収用のブイ２１が収容されている。ブイ２１は、被放出物の第１の例である。図２に示すように、ブイ２１は、略円柱形状の浮力体で形成されており、本体１の外壁に設けられた凹部Ｈ１に収容されている。ブイ２１は、一端が本体１（本例では揚収アイ４２）に接続されているロープの２９の他端に接続されている。ロープ２９の一端は、船首先端部の揚収アイ４３に接続された構成としてもよいし、本体１の適宜の位置に別途、取付金具が設けられて、その取付金具に接続された構成としてもよい。本体１の内部には、ロープ２９の大部分が収納される収納室３０が凹部Ｈ１と連通して設けられている。

凹部Ｈ１に収容されたブイ２１の外部に露出した面に対して反対側の面には、永久磁石２２が固定されている。この永久磁石２２は、ブイ２１に固定されている側の面がＳ極（またはＮ極）で、反対側の電磁石２４と接する面がＮ極（またはＳ極）となっている。

また、凹部Ｈ１内には、永久磁石２２と対向する電磁石２４を有する電磁石装置２３Ａが設けられている。電磁石装置２３Ａは、本体１に取り付けられたケーシング２５内に均圧油２６を介して電磁石２４が配置され、均圧油２６を密封するためにケーシング２５と電磁石２４との間にＯリング等のシール材２７が設けられている。このようにして電磁石２４は、凹部Ｈ１内の所定位置において本体１に固定された状態である。電磁石２４は、永久磁石２２に対して凹部Ｈ１の奥側に配置されている。

制御装置１１（図１）によって電磁石２４の通電及び非通電が制御され、電磁石２４の通電時には、水中コネクタ２８等を介して電源７（図１）から電磁石２４に通電が行われる。このとき、電磁石２４には、永久磁石２２と反発する磁力が生じるように通電が行われるよう構成されている。

電磁石２４に通電が行われていない非通電状態のときには、永久磁石２２が電磁石２４を吸着しており、図２に示すように、永久磁石２２に固定されたブイ２１は、本体１の凹部Ｈ１に収容された状態で保持されている。このとき、ブイ２１は、永久磁石２２とは反対側の面が外部に露出した状態で凹部Ｈ１に配置されている。一方、電磁石２４に通電が行われると、反発力（斥力）によって永久磁石２２とともにブイ２１が本体１から放出される。

このように、永久磁石２２と電磁石２４とを用いて被放出物（例えば、ブイ２１や後述の目標物となる機器３１）の保持放出装置が構成されている。

なお、ブイ２１の収容位置は、本体１の前方上部に限らず他の位置でもよい。例えば、本体１の前部の先端部分でもよい。ブイ２１の収容位置に応じて電磁石装置２３Ａが設けられる。

図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、永久磁石２２及び電磁石２４の具体的な構成の一例を示す図である。

図３（Ａ）の場合、永久磁石２２として、リング型の永久磁石２２Ａを用いている。また、電磁石２４として、電磁石２４Ａを用いている。この電磁石２４Ａは、鉄心２４ａと、鉄心２４ａに巻かれたコイル２４ｂと、鉄心２４ａに固定されたヨーク２４ｃとを備えている。ヨーク２４ｃは、円筒形の側壁と、この側壁に連接して一体的に形成された底部とを有する有底筒体形状である。この場合、電磁石２４Ａに通電が行われていないとき、永久磁石２２Ａが電磁石２４Ａのヨーク２４ｃを吸着している。

また、図３（Ｂ）の場合、永久磁石２２として、円柱型の永久磁石２２Ｂを用いている。また、電磁石２４として、電磁石２４Ｂを用いている。この電磁石２４Ｂは、鉄心２４ｄと、鉄心２４ｄに巻かれたコイル２４ｅとを備えている。この場合、電磁石２４Ｂに通電が行われていないとき、永久磁石２２Ｂが電磁石２４Ｂの鉄心２４ｄを吸着している。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）のいずれの場合も、電磁石２４に通電が行われていない場合は、永久磁石２２が電磁石２４を吸着し、その吸着力によって永久磁石２２に固定されているブイ２１が凹部Ｈ１に保持されている。

なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）では（Ｎ），（Ｓ）として、永久磁石２２のＮ極及びＳ極と、電磁石２４に通電が行われたときのＮ極及びＳ極とが、例示されているが、それぞれＮ極及びＳ極が逆であってもよい。

また、永久磁石２２及び電磁石２４の構成は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）の構成に限られるものではなく、電磁石２４が通電されていないときに、永久磁石２２が電磁石２４を吸着し、電磁石２４が通電されたときに、永久磁石２２と電磁石２４との間に反発力（斥力）が生じるよう構成されていればよい。

また、図２に示すように、水中航走体Ａは、その下部に、海底の所定の位置（場所）を示す目印とするための目標物となる機器３１（以下、「目標機器３１」と記載する）が収納されている。この目標機器３１は、水中航走体Ａの本体１の底面側の外壁に設けられた凹部Ｈ２に収容されている。目標機器３１は、被放出物の第２の例であり、海底に向けて本体１から下方へ放出される被放出物である。目標機器３１としては、音響発信器（例えばトランスポンダ）や、音波等を反射してソナー等で発見することができる所定形状の金属板を用いることができる。なお、図１、図２では、目標機器３１として金属板を用いた場合の形状が例示されている。

上述のように、凹部Ｈ２に収容された目標機器３１の外部に露出した面に対して反対側の面には、永久磁石２２が固定されている。この永久磁石２２は、目標機器３１に固定されている側の面がＳ極（またはＮ極）で、反対側の電磁石２４と接する面がＮ極（またはＳ極）となっている。

また、凹部Ｈ２内には、永久磁石２２と対向する電磁石２４を有する電磁石装置２３Ｂが設けられている。この電磁石装置２３Ｂは、前述の電磁石装置２３Ａと同様に構成することができる。

目標機器３１は、例えば、水中航走体Ａによる調査の後に行われる調査での調査場所を示す目印となる。この目標機器３１は、海底近くの深いところの高圧下で放出される場合が想定されるので、永久磁石２２と接する電磁石２４の表面を粗い面とすることにより、永久磁石２２と電磁石２４との間に海水が侵入しやすくなり、目標機器３１を放出しやすくなる。

この水中航走体Ａは海中や海底等の種々の調査に用いられる。この水中航走体Ａを用いた調査では、水中航走体Ａは、母船から降ろされた後、予め設定されたコースを水中航行しながら、例えば、搭載されている任意のソナー（図示せず）を用いて海底の調査を行う。そして、制御装置１１は、上記ソナーの出力から予め定められた特定の情報を検出すると、電磁石装置２３Ｂの電磁石２４を通電させて目標機器３１を下方へ放出させる。目標機器３１は特定の情報の検出地点の目印となる。そして、調査が終了し、例えば、海面下１０数メートルないし海面上へ浮上したときに、電磁石装置２３Ａの電磁石２４を通電させ、ブイ２１を海面上へ放出させる。その後、所定のタイミングで、水中航走体Ａの航行を停止させる。

その後、水中航走体Ａは回収される。この回収方法の一例としては、母船で海面上に浮くブイ２１に近づいた後、例えば、母船の作業員等が所定の道具を用いてブイ２１及びロープ２９をとらえて水中航走体Ａを母船に近づけて水中航走体Ａを母船に引き上げて回収する。このように水中航走体Ａを回収する際に、海面上に浮かぶブイ２１が水中航走体Ａの位置を示す目印となる。

なお、航行途中で海底へ放出された目標機器３１は、例えば、母船に搭載されたソナー等で発見することができ、次回の調査場所の目印にすることができる。

上記のように、回収用のブイ２１や、下方へ放出される目標機器３１は、放出後に目印となる物体（目標物）である。

本実施形態では、被放出物（ブイ２１、目標機器３１等）を保持及び放出するための構成が、永久磁石２２と電磁石２４とで構成されるので、構成を簡単にできる。また、爆発物等を用いないので安全面においても好ましい。また、被放出物を放出するときにのみ電磁石２４に通電すればよいので、少ない消費電力で済む。

また、本実施形態において、ブイ２１と目標機器３１とのいずれか一方のみを保持及び放出するための構成として、永久磁石２２と電磁石２４とを用いた構成としてもよい。

なお、本実施形態では、ブイ２１を、水中航走体Ａの回収用に用いるものとしたが、例えば、先述の特許文献２のように、ブイ２１を水中航走体Ａの位置確認装置として用いるように構成してもよい。この場合、ブイ２１と本体１とを繋ぐロープ２９は不要であり、ブイ２１にＧＰＳ等による位置情報取得装置及び音波送信装置を搭載し、取得した位置情報を水中音波で水中航走体Ａへ送信し、それを水中航走体Ａが受信するように構成されている。そして、水中航走体Ａの航行途中（調査途中）において、ブイ２１を放出し、ブイ２１が海面上に浮上して取得された位置情報が水中航走体Ａへ送信され、水中航走体Ａでは、位置情報に基づいて軌道修正を行って航行するように構成される。

また、本実施形態では、１つの被放出物（例えば、ブイ２１、目標機器３１）に対して、互いに対応する永久磁石２２と電磁石２４との組を１組設けるようにしているが、複数組設けるようにしてもよい。また、１つの被放出物に対して、１つの永久磁石２２と、この永久磁石２２に対応する複数の電磁石２４とを設けるようにしてもよい。また、１つの被放出物に対して、複数の永久磁石２２と、これら複数の永久磁石２２に対応する１つの電磁石２４とを設けるようにしてもよい。よって、１つの被放出物に対して、１つ以上の永久磁石２２と、１つ以上の電磁石２４とを設けるように構成することができる。

なお、本実施形態では、無索式の水中航走体Ａについて述べたが、母船から遠隔操縦される有索式の水中航走体においても、ロープ２９の接続された回収用のブイ２１以外の被放出物（例えば、目標機器３１等）を保持しておいて放出する構成については、適用することが可能である。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、簡単な構成によってブイ等の被放出物を保持及び放出することができる被放出物の保持放出装置及びそれを備えた水中航走体等として有用である。

Ａ 水中航走体
Ｈ１，Ｈ２ 凹部
１ 水中航走体の本体
２１ ブイ
２２ 永久磁石
２４ 電磁石
２９ ロープ
３１ 目標物となる機器（目標機器）

Claims (4)

1. 水中航走体の本体の外壁の凹部に収容されて保持している被放出物を前記本体の外部へ放出する保持放出装置であって、
   前記凹部に収容された前記被放出物の外部に露出した面に対して反対側の面に固定された永久磁石と、
   前記凹部内に前記永久磁石と対向するように設けられ、非通電状態において前記永久磁石に吸着される電磁石と、を備え、
   非通電状態の前記電磁石に前記永久磁石が吸着することのみによって、前記被放出物が前記凹部に保持されており、
   前記電磁石に前記永久磁石と反発する磁力を生じさせるように前記電磁石に通電を行うことのみによって、前記被放出物を放出するよう構成された、
   被放出物の保持放出装置。
2. 前記被放出物は、一端が前記本体に接続されているロープの他端に接続されたブイである、
   請求項１に記載の被放出物の保持放出装置。
3. 前記被放出物は、前記本体から下方へ放出されて目標物となる機器である、
   請求項１に記載の被放出物の保持放出装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の被放出物の保持放出装置を備えた水中航走体。

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