JP2023068738A

JP2023068738A - vessel

Info

Publication number: JP2023068738A
Application number: JP2021180010A
Authority: JP
Inventors: 勉大滝; Tsutomu Otaki
Original assignee: Tatsuno Corp
Current assignee: Tatsuno Corp
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2023-05-18

Abstract

To provide a sea drone consuming less power and operable for a long period.SOLUTION: A vessel (10: sea drone) comprises: a rigid wing (1); a mast (2) that supports the wing (1); a hull (3) to which the mast (2) is attached; and a renewable energy generation device (4: e.g., solar battery). The wing (1) has a function for generating a fluid force (or a component thereof) (equivalent to lift force acting on a main wing of an aircraft) through reception on the wing and a function for changing a position relative to the mast (2).SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、船舶に関し、特に海洋ドローンと呼ばれる水上を運行する船舶に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to ships, and more particularly to ships operating on water called marine drones.

無人車両や無人航空機、自律的に稼働する機体であるドローンは、各種分野における利用が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。
例えば、魚群探査や潜水艦探査その他の探査、船舶往来監視、臨時灯台、遭難探査、捜索及び救助活動、各種配達、釣り客のための魚群追尾、養殖における適用等については、海上（河川や湖沼の水上を含む）を運行するドローンである海洋ドローンの適用が期待されている。 Unmanned vehicles, unmanned aircraft, and drones that operate autonomously are being used in various fields (see Patent Document 1, for example).
For example, fish school surveys, submarine surveys and other surveys, ship traffic monitoring, temporary lighthouses, distress surveys, search and rescue operations, various deliveries, fish school tracking for anglers, applications in aquaculture, etc. It is expected to apply marine drones, which are drones that operate on water).

ここで、海洋ドローンの適用分野については、長期間に亘る運行が要求される場合が多々存在する。
しかし、海洋ドローンにおける燃料積載量には限界があり、一定の運行期間が経過した場合には、燃料補給のために燃料供給設備に停泊して燃料供給を行う必要がある。電力で駆動する海洋ドローンの場合も同様であり、長期間あるいは長距離を運行して蓄電量が減少した場合には、充電設備で充電をする必要がある。
また、海洋情報の調査及び監視のためのエネルギー自立型海洋ドローン及びその方法が提案されているが（特許文献１）、燃料補給或いは充電をせずに長期間、長距離運行することは出来ない。 Here, in the field of application of marine drones, there are many cases where operation over a long period of time is required.
However, there is a limit to the amount of fuel that can be loaded on marine drones, and after a certain period of operation has passed, it is necessary to anchor at a fuel supply facility and supply fuel. The same is true for marine drones driven by electric power, and when the amount of stored electricity decreases due to long-term or long-distance operation, it is necessary to charge it with a charging facility.
In addition, an energy independent marine drone and its method for surveying and monitoring marine information have been proposed (Patent Document 1), but they cannot operate long distances for a long period of time without refueling or charging. .

特開２０１９－２０９９６６号公報JP 2019-209966 A

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、電力消費量が少なく、長期間に亘って運行することが出来る海洋ドローンの提供を目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and aims to provide a marine drone that consumes less power and can operate for a long period of time.

本発明の船舶（１０：海洋ドローン）は、
剛性を有する翼（１）と、
翼（１）を支持するマスト（２）と、
マスト（２）が取り付けられた船体（３）を有し、
再生エネルギー生成装置（４：例えば太陽電池）を備えており、
前記翼（１）は、翼で受けることにより流体力（或いはその成分）（航空機の主翼に作用する揚力に相当）を生成する機能と、マスト（２）に対する相対位置を変化させる機能を有することを特徴としている。
本発明の船舶は、例えば、自律的に稼働する機体であるドローン（１０：海洋ドローン）である。
本発明の船舶（１０：海洋ドローン）は、単一の船体のみを有していても良いし、複数の船体を有していても良い（双胴船或いは三胴船であっても良い）。
また、翼（１）の剛性は、翼（１）の変形制御を行わない限り、風によって変形しない程度の剛性に設定されている。 The ship (10: marine drone) of the present invention is
a rigid wing (1);
a mast (2) supporting the wing (1);
having a hull (3) with a mast (2) attached,
Equipped with a renewable energy generation device (4: for example, a solar cell),
The wing (1) has the function of generating hydrodynamic force (or its components) (equivalent to the lift acting on the main wing of an aircraft) by receiving it with the wing, and the function of changing the position relative to the mast (2). is characterized by
The ship of the present invention is, for example, a drone (10: marine drone) that is an autonomously operating body.
The vessel (10: marine drone) of the present invention may have only a single hull, or may have a plurality of hulls (either a catamaran or a trimaran). .
Further, the rigidity of the wing (1) is set to such a degree that the wing (1) is not deformed by the wind unless the deformation control of the wing (1) is performed.

本発明においてマスト（２）には通気口を多数形成する（例えば、篭状に形成されており、或いは、パンチングメタルで構成する）ことが出来る。
そして本発明において、太陽電池が翼の表面に貼付することが出来る。 In the present invention, the mast (2) can be formed with a large number of vents (for example, formed in the shape of a basket or made of punching metal).
And in the present invention, solar cells can be attached to the surface of the wing.

上述の構成を具備する本発明の船舶（１０：海洋ドローン）によれば、風を翼（１）で受けることにより、翼（１）に作用する流体力（航空機の主翼に作用する揚力に相当）により翼（１）及び海洋ドローン（１０）の推進力を得ることが出来る。すなわち、本発明の海洋ドローン（１０）では、風を翼（１）に受けることにより推進力を生じ、電力は翼（１）その他の航行用機器の制御にのみ消費される。そのため、電力により推進する場合に比較して、電力消費量が遥かに少ない。そのため、夜間、曇天を含めて長期間に亘り、充電せずに運行することが出来る。
同様に、燃料により駆動する機関等で推進力を得る従来のドローンに比較して、本発明の海洋ドローン（１０）は燃料充填のために停止する頻度が極めて少なくなり、長期間、長距離に亘って運行することが出来る。
また、消費電力が少ない本発明の海洋ドローン（１０）は、例えば太陽光発電の様な再生エネルギーのみで消費電力を賄うことができるので、環境に対して与える影響が極めて小さく、所謂「環境に優しい」「低炭素」ドローンを提供することが出来る。 According to the ship (10: marine drone) of the present invention having the above-described configuration, the wing (1) receives the wind, so that the fluid force acting on the wing (1) (equivalent to the lift force acting on the main wing of the aircraft) ) provides propulsion for the wing (1) and the marine drone (10). That is, in the marine drone (10) of the present invention, propulsive force is generated by receiving wind on the wings (1), and electric power is consumed only for controlling the wings (1) and other equipment for navigation. Therefore, power consumption is much less than when propelled by electric power. Therefore, the vehicle can be operated without recharging for a long period of time including nighttime and cloudy weather.
Similarly, compared to conventional drones that obtain propulsion from a fuel-driven engine or the like, the marine drone (10) of the present invention stops for fuel refueling very infrequently and can operate for long periods of time and long distances. It can run across.
In addition, the marine drone (10) of the present invention, which consumes less power, can cover the power consumption only with renewable energy such as solar power generation, so the impact on the environment is extremely small. We can provide “friendly” and “low-carbon” drones.

上述した様に、本発明の海洋ドローン（１０）では、剛性がある翼（１）に風が当たることにより、航空機の主翼に作用する揚力に相当する流体力或いはその成分により推進力を得ている。そして、翼（１）は帆布等の可撓性材料製の帆に比較して、マスト（２）に対する相対位置を変動することが容易であるため、本発明の海洋ドローン（１０）によれば、可撓性の帆で運行する場合に比較して、効率的に風を推進力に変更することが出来る。
そして、例えば翼（１）を水平方向（風と平行な方向）に延在する様に位置させることにより、或いは、翼（１）の内圧を変化させて翼（１）の断面形状や断面積を変化させることにより、可撓性の帆を用いた場合に比較して、海上で遭遇が想定される荒天、強風に対する耐性が良好である。 As described above, in the marine drone (10) of the present invention, propulsion is obtained by the fluid force corresponding to the lift force acting on the main wing of the aircraft or its component when the wind hits the rigid wing (1). there is And since the wing (1) can easily change the position relative to the mast (2) compared to a sail made of a flexible material such as canvas, according to the marine drone (10) of the present invention, , the wind can be converted into propulsion more efficiently than when operating with flexible sails.
Then, for example, by positioning the blade (1) so as to extend in the horizontal direction (direction parallel to the wind), or by changing the internal pressure of the blade (1), the cross-sectional shape and cross-sectional area of the blade (1) By changing , the resistance to rough weather and strong winds expected to be encountered at sea is better than when a flexible sail is used.

本発明は上述した様に剛性を有する翼（１）に作用する流体力により推進力を得ており、翼（１）を支持するマスト（２）はヨット等のマストに比較して太くする必要がある。しかし、マストを太くすると、航行する際の空気抵抗が大きくなる。
それに対して、本発明においてマスト（２）に通気口を多数形成すれば、航行時には空気がマスト（２）の通気口を通過するので、マスト（２）が太くても空気抵抗を小さくすることが出来る。
また、本発明において太陽電池（４）を翼（１）の表面に貼付すれば、蓄電量が不足する恐れがある場合に、翼（１）を水平方向に位置させて、太陽電池（４）による発電量を増加することが出来る。 As described above, the present invention obtains the propulsion force from the fluid force acting on the rigid wing (1), and the mast (2) supporting the wing (1) must be thicker than the mast of a yacht or the like. There is However, thickening the mast increases air resistance during navigation.
On the other hand, if a large number of vents are formed in the mast (2) in the present invention, air passes through the vents of the mast (2) during navigation, so air resistance can be reduced even if the mast (2) is thick. can be done.
In addition, in the present invention, if the solar cell (4) is attached to the surface of the wing (1), the wing (1) can be positioned horizontally when there is a risk that the amount of electricity stored will be insufficient. It is possible to increase the amount of power generated by

本発明の実施形態に係る海洋ドローンの説明正面図である。1 is an explanatory front view of a marine drone according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る海洋ドローンの説明上面図である。1 is an explanatory top view of a marine drone according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る海洋ドローンの説明側面図である。1 is an explanatory side view of a marine drone according to an embodiment of the present invention; FIG. 実施形態において、海洋ドローンの進行方向と風との関係を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the traveling direction of the marine drone and the wind in the embodiment; 図４と同様に海洋ドローンの進行方向と風との関係を示す説明図であって、図４とは異なる状態の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram similar to FIG. 4 showing the relationship between the traveling direction of the marine drone and the wind, but in a state different from that of FIG. 4; 図４、図５と同様に海洋ドローンの進行方向と風との関係を示す説明図であって、図４、図５とは異なる状態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram similar to FIGS. 4 and 5 showing the relationship between the traveling direction of the marine drone and the wind, and is an explanatory diagram of a state different from that of FIGS. 4 and 5. FIG. 実施形態における翼をマストに取り付ける構造を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the structure which attaches the wing|wing in embodiment to a mast. 船体と翼の相対的な位置関係が調整可能であることを示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing that the relative positional relationship between the hull and wings can be adjusted; 海洋ドローンが沈没した状態を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the marine drone has sunk; 一方の船体の空気を排出して水を供給した状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which air is discharged from one hull and water is supplied; 海洋ドローンが沈没した状態から復元して通常の航行時に戻った状態を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the marine drone has recovered from a sunken state and returned to normal navigation; 実施形態における船体の説明下面図である。It is an explanatory bottom view of the hull in an embodiment. 一体化したキールと舵の動きを示す説明下面図である。FIG. 10 is an explanatory bottom view showing movement of the integrated keel and rudder; 図示の実施形態における制御を実行するための機構を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing mechanisms for implementing control in the illustrated embodiment;

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１～図３に本発明の実施形態に係る海洋ドローン１０（船舶）の全体構造が示されている。海洋ドローン１０は自律的に稼働する様に構成されており、剛性を有する翼１と、翼１を支持するマスト２と、マスト２が取り付けられた船体３（ハル）を有している。図示の実施形態では、海洋ドローン１０は船体３を二個有する双胴船として構成されており、左右一対の船体３の接続部３Ａ（図１）の左右方向の概略中央にマスト２が設けられている。図１～図３における符号１Ｈは、翼１が風を受け、或いは中空部に流体を充填した等の理由で移動し或いは形状変化した場合において、翼１が変化する範囲を示している。また図１、図３において、符号Ｓは海面を示している。
マスト２に取り付けられる翼１は、帆布の様な可撓性を有する部材そのものではなく、剛性を有している。翼１の剛性としては、後述する変形制御を行わない限り、風によって変形しない程度の剛性が設定されている。
翼１の剛性は、例えば航空機の主翼の剛性等に比較すると遥かに小さく設定されている。図示の実施形態に係る翼１は可撓性材料により中空形状に構成され、中空部に流体（例えば空気）を充填している。すなわち図示の実施形態における翼１は、可撓性材料製の中空部材に空気を充填する程度の剛性で足りる。その様に設定された剛性であれば、例えば大波を被っても翼１は破損しない。
図１において、翼１の断面形状１Ｓが破線で表示されている。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 3 show the overall structure of a marine drone 10 (ship) according to an embodiment of the present invention. The marine drone 10 is configured to operate autonomously and has a rigid wing 1, a mast 2 supporting the wing 1, and a hull 3 (hull) to which the mast 2 is attached. In the illustrated embodiment, the marine drone 10 is configured as a catamaran having two hulls 3, and a mast 2 is provided approximately in the center in the left-right direction of the connecting portions 3A (FIG. 1) of the pair of left and right hulls 3. ing. Reference numeral 1H in FIGS. 1 to 3 indicates a range in which the blade 1 changes when the blade 1 moves or changes shape due to the wind, the hollow portion being filled with fluid, or the like. In FIGS. 1 and 3, symbol S indicates the sea surface.
The wing 1 attached to the mast 2 is rigid rather than a flexible member such as canvas. The rigidity of the blade 1 is set to such an extent that it is not deformed by the wind unless the deformation control described later is performed.
The rigidity of the wing 1 is set to be much smaller than that of the main wing of an aircraft, for example. The blade 1 according to the illustrated embodiment is made of a flexible material and has a hollow shape, and the hollow portion is filled with a fluid (for example, air). That is, the wing 1 in the illustrated embodiment only needs to be rigid enough to fill a hollow member made of a flexible material with air. If the rigidity is set in such a manner, the blade 1 will not be damaged even if it is hit by a large wave, for example.
In FIG. 1, the cross-sectional shape 1S of the blade 1 is indicated by broken lines.

図２、図３で示す様に、翼１は風Ｗを受けることにより発生する流体力Ｆが翼１に作用する。流体力Ｆは飛行機の翼に作用する揚力と同様の力であり、流体力Ｆが推進力として船舶１０（海洋ドローン）に作用する。
図２、図３において、揚力に相当する流体力Ｆの船舶進行方向の成分を符号Ｆ１、船舶側方方向の成分を符号Ｆ２で示している。翼１が受ける風の方向と翼１が受ける流体力Ｆ（揚力に相当）との関係は、図４～図６を参照して後述する。
図示の実施形態に係る船舶１０（海洋ドローン）では、推進力は風により得ているため、電力の供給量が小さくても、長期間に亘って海上を移動することが出来る。
また、燃料により駆動する機関等で推進力を得る従来の海洋ドローンに比較して、図示の実施形態に係る海洋ドローン１０においては、燃料充填のために停止する頻度は極めて少なくなり、長期間、長距離の運行が可能である。 As shown in FIGS. 2 and 3, the blade 1 receives the wind W, and the fluid force F generated acts on the blade 1 . The fluid force F is a force similar to the lift force acting on the wing of an airplane, and the fluid force F acts on the ship 10 (marine drone) as a propulsion force.
In FIGS. 2 and 3, the component of the fluid force F, which corresponds to the lift force, in the traveling direction of the ship is indicated by F1, and the component in the lateral direction of the ship is indicated by F2. The relationship between the direction of the wind applied to the blade 1 and the fluid force F (equivalent to the lift force) applied to the blade 1 will be described later with reference to FIGS. 4 to 6. FIG.
The ship 10 (marine drone) according to the illustrated embodiment obtains propulsion from the wind, so even if the amount of power supplied is small, it can move over the sea for a long period of time.
In addition, compared to conventional marine drones that obtain propulsion from a fuel-driven engine or the like, in the marine drone 10 according to the illustrated embodiment, the frequency of stopping for fuel filling is extremely low, and the drone can be operated for a long period of time. Long distance operation is possible.

図１～図３に明確には図示されていないが、翼１の表面であって、太陽側の面には太陽電池４が貼着されている。図２には太陽電池の一部を符号４で模式的に示している。翼１の太陽側の面（例えば、翼１の上面）に太陽電池４を貼着したのみでは、太陽電池４による発電量は小さい。しかし、上述した様に、図示の実施形態に係る海洋ドローン１０は翼１が風を受けることにより推進力を得ており、（基本的に、）太陽電池４で発電された電力で推進力を得ている訳ではない。
翼１に貼着された太陽電池４は、翼位置調整、翼内圧調整等の各種制御（図１４を参照して後述する）に必要な制御機構の駆動のために必要な電力のみを供給すれば良く、多大な発電量は必要ではない。
ここで、太陽電池４（太陽光発電）の様な再生エネルギーで消費電力を賄うことができるので、図示の実施形態に係る海洋ドローンは環境に対して与える影響が極めて軽微である。
図示はされていないが、太陽電池以外の再生エネルギー（潮力発電、風力発電、その他による電気）を用いて、図示の実施形態に係る海洋ドローンの制御に必要なエネルギーを得ることが可能である。 Although not clearly shown in FIGS. 1 to 3, a solar cell 4 is attached to the surface of the wing 1 facing the sun. A portion of the solar cell is schematically indicated by reference numeral 4 in FIG. The amount of power generated by the solar cells 4 is small if the solar cells 4 are only attached to the sun-side surface of the wing 1 (for example, the upper surface of the wing 1). However, as described above, the marine drone 10 according to the illustrated embodiment obtains propulsion by the wings 1 receiving wind, and (basically) propulsion is obtained by electric power generated by the solar cells 4. It's not like I'm getting it.
The solar cells 4 attached to the blades 1 supply only the electric power necessary for driving the control mechanism required for various controls such as blade position adjustment and blade internal pressure adjustment (described later with reference to FIG. 14). is sufficient, and a large amount of power generation is not required.
Here, since power consumption can be covered by renewable energy such as the solar cell 4 (photovoltaic power generation), the marine drone according to the illustrated embodiment has an extremely small impact on the environment.
Although not shown, renewable energy other than solar (tidal, wind, etc. electricity) can be used to provide the energy needed to control the marine drones of the illustrated embodiments. .

図１～図３において、翼１はマスト２に対して１箇所で回転可能に支持されている。マスト２の複数個所で翼１が支持されている訳ではない。翼１をマスト２に支持する構成を模式的に符号９で示されている。
翼１がマスト２に対して１点のみで支持されているため、マスト２に対して翼１が相対的に位置を変更或いは移動し易くなっており、風向に応じて翼１を適切に移動し、翼１に作用する流体力（揚力に相当）を効率的に発生せしめ、海洋ドローン１０を効率的に航行することが出来る。
翼１をマストに支持する構造、翼１のマスト２に対する相対移動の態様については、図７を参照して詳述する。 1 to 3, the wing 1 is rotatably supported at one point with respect to the mast 2. As shown in FIG. Wing 1 is not supported at multiple locations on mast 2 . A configuration for supporting the blade 1 on the mast 2 is schematically indicated by reference numeral 9 .
Since the blade 1 is supported by only one point with respect to the mast 2, the position of the blade 1 can be easily changed or moved relative to the mast 2, and the blade 1 can be appropriately moved according to the direction of the wind. As a result, the fluid force (equivalent to lift force) acting on the wing 1 can be efficiently generated, and the marine drone 10 can be efficiently navigated.
The structure for supporting the wing 1 on the mast and the mode of relative movement of the wing 1 with respect to the mast 2 will be described in detail with reference to FIG.

海洋ドローン１０では、風向センサー３２（図１４参照：図１～図３では図示せず）により風向を検知して、翼１を移動して、翼１に作用する力（揚力に相当）を連続的に切り替えている。そのため、太いマスト２が必要となる。
しかし、マスト２を太くすると、マスト２が風に当たる断面積が大きくなり、海洋ドローン１０の航行の抵抗となる。そのため、明確には図示されていないが、マスト２は篭状の部材により構成され、或いは多数の貫通孔（通気口）を有している。風が篭の目或いは貫通孔を通過することにより、風がマストに衝突することによる抵抗を小さくして、海洋ドローン１０航行の際の抵抗を減少している。
マスト２に多数の貫通孔を形成することに代えて、マスト２をパンチングメタルで構成することも出来る。 In the marine drone 10, the wind direction is detected by the wind direction sensor 32 (see FIG. 14: not shown in FIGS. 1 to 3), the wing 1 is moved, and the force (equivalent to lift) acting on the wing 1 is continuously applied. are switching. Therefore, a thick mast 2 is required.
However, if the mast 2 is made thicker, the cross-sectional area of the mast 2 exposed to the wind becomes larger, which causes resistance to navigation of the marine drone 10 . Therefore, although not clearly illustrated, the mast 2 is constructed of a basket-like member or has a large number of through holes (vents). By allowing the wind to pass through the mesh of the basket or the through holes, the resistance caused by the wind colliding with the mast is reduced, and the resistance during navigation of the marine drone 10 is reduced.
Instead of forming a large number of through-holes in the mast 2, the mast 2 can be made of punching metal.

図１、図３で示されている様に、船体３（ハル）の下面（底面）において、バラストキール５は厚さ寸法が小さく設定されており、舵６（、図３）と別体に形成されている。バラストキール５及び舵６は可撓性を有する材料により構成されて柔軟構造となっており、バラストキール５と舵６（ラダー）はそれぞれ船体３に取り付けられている。
ただし、バラストキール５と舵６（ラダー）とを一体的に形成することも出来る。
また、図１、図３において、船体３の進行方向における前後２箇所に、図１における左右側方に張り出している一対の水中翼７が設けられており、浮上水抵抗を少なくしている。そのため、軽量のバラストキール５で海洋ドローン１０の姿勢を保つことが出来る。
図示はされていないが、マスト２に支持されている翼１及び水中翼７の表面には微細な凹凸が形成され（いわゆる「サメ肌状」に構成され）、流体抵抗を小さくしている。これにより、風を受ける際の抵抗及び水の抵抗を減少している。 As shown in FIGS. 1 and 3, on the lower surface (bottom surface) of the hull 3 (hull), the ballast keel 5 is set to have a small thickness, and is separate from the rudder 6 (FIG. 3). formed. The ballast keel 5 and the rudder 6 are made of a flexible material and have a flexible structure.
However, the ballast keel 5 and the rudder 6 (rudder) can also be integrally formed.
1 and 3, a pair of hydrofoils 7 projecting left and right in FIG. 1 are provided at two locations in the forward and backward direction of the hull 3 in the direction of travel, thereby reducing surfacing water resistance. Therefore, the attitude of the marine drone 10 can be maintained with the lightweight ballast keel 5 .
Although not shown, the surfaces of the wing 1 and the hydrofoil 7 supported by the mast 2 are formed with fine irregularities (so-called "shark skin") to reduce fluid resistance. This reduces wind resistance and water resistance.

図示はされていないが、船体３下部の錘８（図１）を船体長手方向について複数区画に分割して構成し、分割した錘８の区画間は弾性材料（例えば、板バネ等）で連結することが出来る。
海洋ドローン１０が暗礁その他の障害物と衝突し錘８（船体下部の錘：図１参照）が破損する可能性が存在する。錘８が破損すると海洋ドローン１０は航行不能となる。それに対して、錘８を複数分割して構成し、区画間を弾性体（図示せず）で連結すれば、障害物と衝突しても、衝撃は図示しない弾性体により吸収され、或いは、弾性体の変形により衝撃力が逃がされるので、錘８の破損が防止される。変形した弾性体は弾性反発力で元の状態に復帰する。
ただし、図示の実施形態の様な双胴船の場合には、前記錘が省略される場合もある。 Although not shown, the weight 8 (FIG. 1) at the bottom of the hull 3 is divided into a plurality of sections in the longitudinal direction of the hull, and the sections of the divided weight 8 are connected by elastic materials (for example, leaf springs). can do
There is a possibility that the marine drone 10 collides with reefs or other obstacles and the weight 8 (the weight at the bottom of the hull: see FIG. 1) is damaged. If the weight 8 is damaged, the marine drone 10 becomes incapable of navigation. On the other hand, if the weight 8 is divided into a plurality of parts and the partitions are connected by an elastic body (not shown), even if it collides with an obstacle, the impact is absorbed by the elastic body (not shown), or the elastic body Since the deformation of the body releases the impact force, the weight 8 is prevented from being damaged. A deformed elastic body returns to its original state by elastic repulsion.
However, in the case of a catamaran like the illustrated embodiment, the weight may be omitted.

図１～図３においては、海洋ドローン１０は双胴船としたが、実施形態に係る海洋ドローン１０は双胴船に限定されることはなく、単一の船体を有する単胴船であっても良い。また、主船体と、主船体から張り出した横桁に取り付けられた２つの小さなアウトリガー船体（フロート）で構成される三胴船（トリマラン又はダブルアウトリガー）であっても良い。
図示の簡略化のため、添付図面において、実施形態に係る海洋ドローンを双胴船ではなく単胴船で示す場合がある。 Although the marine drone 10 is a catamaran in FIGS. 1 to 3, the marine drone 10 according to the embodiment is not limited to a catamaran, and may be a monohull having a single hull. Also good. It may also be a trimaran (trimaran or double outrigger) consisting of a main hull and two smaller outrigger hulls (floats) attached to beams overhanging the main hull.
For simplicity of illustration, in the accompanying drawings, marine drones according to embodiments may be shown as monohulls instead of catamarans.

翼１が風を受けることにより、海洋ドローン１０が受ける力について、図４～図６を参照して説明する。
図４～図６において、図示の簡略化のため、海洋ドローン１０は単胴船として示している。図４～図６において示す風の向き、作用する力、モーメント等は、双胴船や三胴船でも同様である。
図４は斜め前方からの向かい風Ｗを海洋ドローン１０が受けた場合を示しており、ヨットにおける「クローズドホールド」に相当する。
図５は海洋ドローン１０の側方から風Ｗを受けた場合を示しており、ヨットにおける「アビーム」に相当する。
図６は海洋ドローン１０の後方から順風を受けた場合を示しており、ヨットにおける「ランニング」に相当する。 The force that the marine drone 10 receives when the wing 1 receives the wind will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG.
4-6, the marine drone 10 is shown as a monohull for simplicity of illustration. The wind directions, forces, moments, etc. shown in FIGS. 4 to 6 are the same for catamarans and trimarans.
FIG. 4 shows a case where the marine drone 10 receives a headwind W obliquely from the front, which corresponds to "closed hold" in a yacht.
FIG. 5 shows a case where the wind W is received from the side of the marine drone 10, which corresponds to "Abeam" in a yacht.
FIG. 6 shows a case where the marine drone 10 receives fair wind from behind, which corresponds to "running" in a yacht.

図４、図５において、海洋ドローン１０の船体３のマスト２に支持された翼１が風Ｗを受けることにより、翼１には流体力Ｆが作用する。この流体力Ｆは、航空機の主翼に作用する揚力に相当し、流体力Ｆは海洋ドローン１０の推進力として作用する。そして海洋ドローン１０は、流体力Fの方向に進む。
翼１が風Ｗを受けることにより、同時に、マスト２にはモーメントＭ１が作用し、船舶１０（海洋ドローン）全体にモーメントＭ２が作用する。
図６では、翼１全体に風Ｗが衝突した反作用として力Ｆ－１が作用する。この力Ｆ－１は、翼１及び海洋ドローン１０の推進力として作用する。
なお、図示はしないが、所謂「向かい風」の場合には、ヨット等の従来の帆船と同様に、斜め前方４５°に左右交互に進行して、いわゆる「千鳥」状或いは「ジクザグ」状に海洋ドローン１０が航行する。 In FIGS. 4 and 5 , when the wing 1 supported by the mast 2 of the hull 3 of the marine drone 10 receives the wind W, the fluid force F acts on the wing 1 . This fluid force F corresponds to the lift force acting on the main wing of the aircraft, and the fluid force F acts as the propulsion force of the marine drone 10 . The marine drone 10 then proceeds in the direction of the fluid force F.
When the wing 1 receives the wind W, a moment M1 acts on the mast 2, and a moment M2 acts on the entire ship 10 (marine drone).
In FIG. 6, a force F-1 acts as a reaction to the impact of the wind W on the entire blade 1. In FIG. This force F−1 acts as a propulsion force for the wing 1 and the marine drone 10 .
Although not shown in the figure, in the case of a so-called "head wind", like a conventional sailing ship such as a yacht, it advances diagonally forward 45 degrees alternately left and right, so-called "staggered" or "zigzag" shape. Drone 10 sails.

図４～図６において、海洋ドローン１０を安定して航行させるため、海洋ドローン１０全体に作用するモーメントＭ２が最小となる様に、翼１の向きを調整して流体力Ｆ（揚力に相当）、或いは翼１に作用する力Ｆ－1を発生させる。
さらに、海洋ドローン１０全体に作用するモーメントＭ２のバランスが取れる様に翼に作用する力Ｆ、Ｆ－１が生じる様に、翼１の向きを調整する。図７を参照して後述する様に、翼１の向きの調整は、翼１とマスト２の取付部の構造により、風向（或いは風速）に応じて自動的に翼１が回動することにより行うことが出来る。
海洋ドローン１０は翼１の向きを適宜調整すれば航行できる。そして、海洋ドローンの進行速度は遅くても、安定して長距離を長期間に亘って走行することが出来る。
風向（或いは風速）に基づく翼１の向きの調整、制御については、図１４（翼位置調整制御）を参照して後述する。 In FIGS. 4 to 6, in order to stabilize the marine drone 10, the direction of the wing 1 is adjusted so that the moment M2 acting on the entire marine drone 10 is minimized, and the fluid force F (equivalent to lift) , or generate a force F−1 acting on the wing 1 .
Further, the orientation of the wing 1 is adjusted so that the forces F and F-1 acting on the wing are generated so that the moment M2 acting on the marine drone 10 as a whole is balanced. As will be described later with reference to FIG. 7, the direction of the blade 1 is adjusted by automatically rotating the blade 1 according to the wind direction (or wind speed), depending on the structure of the mounting portion of the blade 1 and the mast 2. can do
The marine drone 10 can fly by appropriately adjusting the orientation of the wings 1 . Even if the marine drone travels at a slow speed, it can stably travel long distances over a long period of time.
The adjustment and control of the direction of the blade 1 based on the wind direction (or wind speed) will be described later with reference to FIG. 14 (blade position adjustment control).

マスト２に翼１を取り付ける構造について、図７を参照して説明する。
図１～図３で上述した様に、翼１はマスト２に対して１箇所で回転可能に支持されている。図７において、翼１がマスト２に対して支持されている箇所において、明確には示されないが、ベアリング９の内輪（符号なし）がマスト２の表面（外周面）に固定されており、ベアリング９の外輪（符号なし）には翼１側の軸１１（翼側軸）が（軸１１の軸心を中心に）回動自在（矢印Ｒ）に支持されている。
翼１は翼側軸１１に固定されている。また、ベアリング９はマスト２に対して、図示の実施形態では４５°傾斜する様に取り付けられている。
構成の理解を容易にするため、図７においては、ベアリング９、翼側軸１１におけるマスト２の背面側に位置する部分についても表示している。
ベアリング９の外輪を内輪に対して回動する際は、図示しない駆動装置（例えばモータ等の従来技術）を利用することが出来る。また、翼側軸１１を軸心回りに回動させる際にも、前記外輪を内輪に対して回動させるのとは別の図示しない駆動装置（例えばモータ等の従来技術）を利用することが出来る。 A structure for attaching the wing 1 to the mast 2 will be described with reference to FIG.
As described above with reference to FIGS. 1-3, the blade 1 is rotatably supported at one point with respect to the mast 2 . In FIG. 7, at the point where the blade 1 is supported on the mast 2, although not clearly shown, the inner ring (no reference numeral) of the bearing 9 is fixed to the surface (outer peripheral surface) of the mast 2, and the bearing A shaft 11 (wing-side shaft) on the side of the blade 1 is rotatably supported (around the axis of the shaft 11) by an outer ring (no reference numeral) of 9 (arrow R).
A blade 1 is fixed to a blade side shaft 11 . Also, the bearing 9 is attached to the mast 2 so as to be inclined by 45° in the illustrated embodiment.
In order to facilitate understanding of the configuration, FIG. 7 also shows portions of the bearing 9 and the wing-side shaft 11 located on the back side of the mast 2 .
When rotating the outer ring of the bearing 9 with respect to the inner ring, a driving device (for example, a conventional technology such as a motor), not shown, can be used. Also, when rotating the blade-side shaft 11 about the axis, it is possible to use a drive device (for example, a conventional technology such as a motor), which is not shown, other than that for rotating the outer ring with respect to the inner ring. .

海洋ドローン１０が受ける風Ｗの向きや風速に応じて翼１を移動或いは回動し、翼１に作用する流体力Ｆを連続的に切り替える際には、ベアリング９の外輪を内輪に対して回動し、外輪及び翼側軸１１を介して翼１をマスト２の円周方向における適正な位置に移動（回動）して（矢印Ｃ）、翼側軸１１を軸心回りに回動させる（矢印Ｒ）ことにより、翼型軸１１に固定された翼１の仰角その他を変動させることが出来る（図１４の翼位置調整制御）。
風Ｗの向きや風速に応じて翼１を移動（回動）し、翼１に作用する流体力Ｆの大きさと方向を切り替えることにより、海洋ドローン１０を効率的に航行することが出来る。 When the wing 1 is moved or rotated according to the direction and speed of the wind W received by the marine drone 10 and the fluid force F acting on the wing 1 is continuously switched, the outer ring of the bearing 9 is rotated with respect to the inner ring. , the blade 1 is moved (rotated) to an appropriate position in the circumferential direction of the mast 2 via the outer ring and the blade-side shaft 11 (arrow C), and the blade-side shaft 11 is rotated around the axis (arrow C). R) makes it possible to vary the elevation angle of the blade 1 fixed to the blade shaft 11, etc. (wing position adjustment control in FIG. 14).
By moving (rotating) the wing 1 according to the direction and speed of the wind W and switching the magnitude and direction of the fluid force F acting on the wing 1, the marine drone 10 can be efficiently navigated.

上述した様に、海洋ドローン１０の運行制御に必要な電力は太陽電池４（図２）で発電してまかなっている。そのため、夜間については陸地における停泊施設で停泊するばあいがある。また、台風や強風により、風による運航が困難な場合も存在し、同様に、陸地における停泊施設で停泊する場合がある。
図示の実施形態においては、図８で示す様に、停泊時や強風時には、翼１を水平にして、翼１が風Ｗに当たる面積を最小にして、風Ｗにより海洋ドローン１０が予期せぬ移動をしてしまうことを防止している。
図８において、図示の簡略化のため、海洋ドローン１０は単胴船として示されている。
図８（１）は、船体３に設置されたマスト２に支持される翼１を海面Ｓに対して水平にした状態を示している。翼１を海面Ｓに対して水平にした状態では、翼１における風Ｗを受ける断面積Ａ１は翼１の想定される姿勢（位置）において最少であり、風Ｗが翼１に作用する力も最少である。図８（１）において、符号１Ｈは、翼１が風を受けた等の理由により移動（回動）し、その姿勢或いは形状が変化した場合において、翼１の端部が位置し得る範囲を示している。
一方、図８（２）は海洋ドローン１０の航行時の翼１の姿勢における一例を示しており、図８（２）の例では、翼１は海面Ｓに対して垂直に近い姿勢となっている。翼１を海面Ｓに対して垂直に近い姿勢とした状態では、翼１における風Ｗを受ける断面積Ａ２は大きくなり、風Ｗが翼１に作用する力も大きくなる。 As described above, the power required for operation control of the marine drone 10 is generated by the solar cell 4 (FIG. 2). Therefore, there are cases where ships are anchored at anchorage facilities on land during the night. In addition, due to typhoons and strong winds, there are cases where it is difficult to operate due to the wind, and similarly, there are cases where the ship is anchored at a mooring facility on land.
In the illustrated embodiment, as shown in FIG. 8, when anchored or in strong winds, the wing 1 is kept horizontal to minimize the area of the wing 1 that hits the wind W, and the wind W prevents the marine drone 10 from moving unexpectedly. It prevents you from doing it.
In FIG. 8, the marine drone 10 is shown as a monohull for simplicity of illustration.
FIG. 8(1) shows a state in which the wing 1 supported by the mast 2 installed on the hull 3 is horizontal with respect to the sea surface S. FIG. When the blade 1 is horizontal to the sea surface S, the cross-sectional area A1 of the blade 1 that receives the wind W is the smallest in the assumed attitude (position) of the blade 1, and the force of the wind W acting on the blade 1 is also the smallest. is. In FIG. 8(1), reference numeral 1H denotes a range in which the end of the blade 1 can be positioned when the blade 1 moves (turns) due to wind or other reasons and its posture or shape changes. showing.
On the other hand, FIG. 8(2) shows an example of the posture of the wing 1 during navigation of the marine drone 10. In the example of FIG. there is When the wing 1 is positioned nearly perpendicular to the sea surface S, the cross-sectional area A2 of the wing 1 that receives the wind W increases, and the force of the wind W acting on the wing 1 also increases.

図８（１）、（２）において、断面積Ａ１とＡ２を比較すれば明らかな様に、図８（１）で示す様に翼１の姿勢を水平にした方が、図８（２）で示す様に翼１の姿勢を垂直に近い場合に比較して、翼１に風Ｗが当たる面積が小さくなり、翼１に作用する力が小さくなる。そのため、図８（１）の状態であれば、停泊時や強風時には風Ｗにより海洋ドローン１０の予期せぬ移動を防止出来る。
また、何らかの理由で日中も停泊施設で停泊する場合に、図８（１）で示す様には翼１の姿勢を水平にすれば、翼１の太陽電池４が日光を受光する面積が最大になり、太陽電池４による発電量を多くすることが出来る。なお、図８（１）では翼１の太陽側の面に貼着される太陽電池４の一部を模式的に表示している。 As is clear from comparing the cross-sectional areas A1 and A2 in FIGS. , the area of the blades 1 hit by the wind W becomes smaller and the force acting on the blades 1 becomes smaller than when the blades 1 are nearly vertical. Therefore, in the state of FIG. 8(1), it is possible to prevent unexpected movement of the marine drone 10 due to the wind W when anchored or in strong winds.
Further, if for some reason the berthing facility is anchored during the daytime as well, if the attitude of the wing 1 is made horizontal as shown in FIG. , and the amount of power generated by the solar cell 4 can be increased. In addition, FIG. 8(1) schematically shows a part of the solar cell 4 attached to the surface of the wing 1 facing the sun.

図示の実施形態において、翼１は内圧が調整可能に構成されており、風速、風向に対応して翼１の内圧を調整して翼１の断面形状、翼１の曲率等を変更し、（揚力に相当する力である）流体力を調整可能となっている。
翼１の内圧を調整する翼内圧調整制御は、翼内圧調整機構２２（図１４参照）により行われ、翼内圧調整機構２２は翼内流体排出弁２２Ａと翼内流体充填用コンプレッサー２２Ｂを備えている。そして、翼内流体排出弁２２Ａは翼１の中空部の流体（例えば空気）を翼１の外部に排出する機能を有しており、翼内流体充填用コンプレッサー２２Ｂは翼１の中空部に流体（例えば空気）を充填する機能を有している。翼内圧調整制御については、図１４を参照して後述する。
なお、翼１を可撓性のある材料で製造しても、中空部に空気を充填すれば翼１全体としては剛性を持つ。係る剛性は、翼１が風を受けて、飛行機の翼に作用する揚力に相当する流体力を生じるのに十分である。
また、翼１の内圧を変化させて翼１の断面形状や断面積を変化させることが出来る図示の実施形態に係る海洋ドローン１０は、可撓性の帆を用いた場合に比較して、強風に対する耐性が良好である。 In the illustrated embodiment, the blade 1 is configured so that the internal pressure can be adjusted. It is possible to adjust the fluid force (which is the force equivalent to the lift force).
Blade internal pressure adjustment control for adjusting the internal pressure of the blade 1 is performed by a blade internal pressure adjustment mechanism 22 (see FIG. 14), and the blade internal pressure adjustment mechanism 22 includes a blade fluid discharge valve 22A and a blade fluid filling compressor 22B. there is The blade internal fluid discharge valve 22A has a function of discharging the fluid (for example, air) in the hollow portion of the blade 1 to the outside of the blade 1, and the blade internal fluid charging compressor 22B discharges the fluid into the hollow portion of the blade 1. It has the function of filling (for example air). The blade internal pressure adjustment control will be described later with reference to FIG.
Note that even if the blade 1 is made of a flexible material, the blade 1 as a whole has rigidity if the hollow portion is filled with air. Such stiffness is sufficient for the wing 1 to catch the wind and generate fluid forces comparable to the lift forces acting on the wing of an airplane.
In addition, the marine drone 10 according to the illustrated embodiment, which can change the cross-sectional shape and cross-sectional area of the wing 1 by changing the internal pressure of the wing 1, is more susceptible to strong winds than when a flexible sail is used. Good resistance to

図９～図１１を参照して船体３の復元について説明する。
図９～図１１では明確には図示されていないが、海洋ドローン１０の船体３には復元制御（図１４参照）が設けられている。復元機構２３はバラスト内部の水を給排出するポンプ２３Ａ（図１４）と、バラスト内部に空気を充填するコンプレッサー２３Ｂ（図１４）を有している。係るポンプ２３Ａとコンプレッサー２３Ｂは、太陽電池により発電された電力により駆動する。
図示の実施形態に係る海洋ドローンが図９で示す様に転倒した場合には（いわゆる「沈」した場合には）、給排水用ポンプ２３Ａ（図１４）及び空気充填用コンプレッサー２３Ｂ（図１４）を使用して、バラストの内部に水を給水し、或いはバラストの内部から水を排出した後、空気を充填することにより、航行が可能な状態に復元することができる。図９～図１１において、バラストは船体３の内部構造であるため、符号は付されていない。
図示の実施形態において、バラスト内部の水を排出するにはポンプ２３Ａ以外の機器を用いることが可能であり、バラスト内部に空気を充填するのもコンプレッサー２３Ｂ以外の機器を用いることが出来る。 Restoration of the hull 3 will be described with reference to FIGS. 9 to 11. FIG.
Although not clearly illustrated in FIGS. 9 to 11, the hull 3 of the marine drone 10 is provided with a restoration control (see FIG. 14). The restoration mechanism 23 has a pump 23A (FIG. 14) for supplying and discharging water inside the ballast and a compressor 23B (FIG. 14) for filling air into the ballast. The pump 23A and the compressor 23B are driven by electric power generated by the solar cell.
When the marine drone according to the illustrated embodiment falls over as shown in FIG. 9 (so-called "sinking"), the water supply and drainage pump 23A (FIG. 14) and the air filling compressor 23B (FIG. 14) are turned off. It can be used to supply water to the inside of the ballast, or to discharge water from the inside of the ballast and then fill it with air to restore a state in which navigation is possible. In FIGS. 9 to 11, the ballast is the internal structure of the hull 3, so it is not numbered.
In the illustrated embodiment, a device other than the pump 23A can be used to discharge the water inside the ballast, and a device other than the compressor 23B can be used to fill the ballast with air.

海洋ドローン１０が点灯した状態（「沈」した状態）を示す図９では、船体３が海面Ｓに浮上しているが、マスト２に取り付けられた翼１が水中に没している。この状態では、双胴船１０の２つの船体３のバラスト内部には空気が充填されている。なお、図９～図１１では翼１、マスト２、船体３等を簡略化して表示されている。
上述した様に、翼１を可撓性のある材料で製造され、中空部に空気を充填して構成されているので、水中に没した翼１は大きな浮力を有している。そのため、図９で示す沈んだ状態の海洋ドローン１０は、水中では不安定な状態である。 In FIG. 9 showing the state in which the marine drone 10 is lit (“sinking” state), the hull 3 is floating on the sea surface S, but the wings 1 attached to the mast 2 are submerged in water. In this state, the ballast interiors of the two hulls 3 of the catamaran 10 are filled with air. 9 to 11, the wing 1, mast 2, hull 3, etc. are shown in a simplified manner.
As described above, since the wing 1 is made of a flexible material and filled with air in the hollow portion, the wing 1 submerged in water has a large buoyancy. Therefore, the submerged marine drone 10 shown in FIG. 9 is in an unstable state underwater.

図９で示す様に転倒した海洋ドローン１０を転倒する以前の復元に際しては、給排水用ポンプ２３Ａ（図１４）により、双胴船の一方の船体３－１（図１０）のバラストのみに水を供給する。一方、他方の船体３－２（図１０）のバラストは空気が入った状態を維持する。
バラストに水が供給された側の船体３－１は重量が大きくなるため、比重が増加し、図１０で示す様に、船体３－１が沈み、一方、空気が入った状態の他方の船体３－２は海面Ｓから浮き上がる。
次に、図１０の状態から、船体３－１のバラストから給排水用ポンプ２３Ａ（図１４）により水を抜いて、その後、空気充填用コンプレッサー２３Ｂ（図１４）で空気を充填すれば、図１１で示す様に、船体３－１、３－２は海面上に位置し、翼１は海面Ｓの上方に立ち上がり、海洋ドローン１０は転倒する以前の状態（「沈」していない状態）に復元する。
係る制御は、図示の実施形態に係る無人の海洋ドローン１０では、自動制御で行う。当該自動制御に際しては、海洋ドローン１０が転倒したこと（「沈」したこと）は、姿勢センサー３４（図１４参照）で感知することが可能である。姿勢センサー３４により海洋ドローン１０が転倒したことを感知したならば、給排水用ポンプ２３Ａ（図１４）及び空気充填用コンプレッサー２３Ｂ（図１４）に制御信号を発信して、図９～図１１を参照して説明した操作を自動制御で実行する。 When restoring the overturned marine drone 10 as shown in FIG. 9, the water supply and drainage pump 23A (FIG. 14) supplies water only to the ballast of one hull 3-1 (FIG. 10) of the catamaran. supply. On the other hand, the ballast of the other hull 3-2 (FIG. 10) remains inflated.
Since the weight of the hull 3-1 on the side to which water is supplied to the ballast increases, the specific gravity increases, and as shown in FIG. 3-2 rises from the sea surface S.
Next, from the state of FIG. 10, water is removed from the ballast of the hull 3-1 by the water supply and drainage pump 23A (FIG. 14), and then air is filled by the air filling compressor 23B (FIG. 14). , the hulls 3-1 and 3-2 are located on the sea surface, the wing 1 rises above the sea surface S, and the marine drone 10 is restored to the state before it overturned (the "non-sinking" state). do.
Such control is performed automatically in the unmanned marine drone 10 according to the illustrated embodiment. During the automatic control, it is possible to sense that the marine drone 10 has fallen ("sinked") with the attitude sensor 34 (see FIG. 14). When the attitude sensor 34 detects that the marine drone 10 has fallen over, it sends a control signal to the water supply and drainage pump 23A (FIG. 14) and the air filling compressor 23B (FIG. 14), and see FIGS. 9 to 11. , and the operation described above is automatically executed.

図１２、図１３を参照して、図示の実施形態におけるバラストキール５と舵６（ラダー）について説明する。
船体３の下面（底面）を示す図１２において、バラストキール５は厚さ寸法が小さく設定されており、舵６と一体に構成されている。一体に構成されたバラストキール５及び舵６は、可撓性を有する材料により柔軟構造を構成している。
柔軟構造として一体に構成されたバラストキール５及び舵６は、図１３において実線及び破線で示す様に、正弦波状に変形することが出来る。
図１３では明示はされていないが、一体のバラストキール５及び舵６（図１３における実線及び破線）を正弦波状に変形するためのリンク機構（ラダー・バラストキール変形用リンク機構２４：図１４参照）が設けられている。ラダー・バラストキール変形用リンク機構２４（図１４）は、バラストキール５及び舵６を図１３における矢印Ａｗｓ方向に往復移動して、実線で示す状態から破線で示す状態に変形すること及び破線で示す状態から実線で示す状態に変形することを繰り返す。係る変形を繰り返すことにより、船体３を矢印Ｆｗ方向に進行させる力が生じる。
その様な力が発生することにより、例えば全くの無風状態であっても、海洋ドローン１０を進行（航行）させることが可能となる。例えば、一定期間（海洋ドローン１０の運行計画やニーズにより、ケース・バイ・ケースにより異なる）無風状態が続いた場合には、蓄電装置（図１４参照）の残量がその後の航行に影響しない程度に残存している場合には、バラストキール及びラダー変形用リンク機構（図１４参照）を所定時間稼働させて、無風状態であっても海洋ドローン１０を必要な有効な風が吹いている位置まで推進することが出来る。 12 and 13, the ballast keel 5 and rudder 6 (rudder) in the illustrated embodiment will be described.
In FIG. 12 showing the lower surface (bottom surface) of the hull 3, the ballast keel 5 is set to have a small thickness and is integrally formed with the rudder 6. As shown in FIG. The integrally constructed ballast keel 5 and rudder 6 form a flexible structure with a flexible material.
The ballast keel 5 and rudder 6 integrally constructed as a flexible structure can deform sinusoidally, as indicated by the solid and dashed lines in FIG.
Although not clearly shown in FIG. 13, a link mechanism (rudder/ballast keel deformation link mechanism 24: see FIG. 14) for deforming the integrated ballast keel 5 and rudder 6 (solid line and broken line in FIG. 13) into a sinusoidal shape. ) is provided. The rudder/ballast keel deformation link mechanism 24 (FIG. 14) reciprocates the ballast keel 5 and the rudder 6 in the direction of the arrow Aws in FIG. Transformation from the state shown to the state shown by the solid line is repeated. By repeating such deformation, a force is generated to propel the hull 3 in the arrow Fw direction.
By generating such a force, the marine drone 10 can be advanced (sailed) even in a completely calm state, for example. For example, if the windless state continues for a certain period (depending on the operation plan and needs of the marine drone 10), the remaining amount of the power storage device (see FIG. 14) will not affect the subsequent navigation. , the ballast keel and the rudder deformation link mechanism (see FIG. 14) are operated for a predetermined time, and the marine drone 10 is moved to a position where the necessary effective wind is blowing even in no wind. can be promoted.

図１２、図１３で説明した海洋ドローン１０を推進するためのリンク機構は、プロペラとは異なり、海洋ドローン１０が航行する際の抵抗にはならないというメリットがある。そのため図示の実施形態では、海洋ドローン航行用のプロペラは設けられていない。プロペラは、風による航行の際に、抵抗となるからである。
なお、図１２、図１３ではバラストキール５と舵６とが一体になっているが、両者が分割されていても、それぞれを正弦波状に変形することを繰り返し、その変形のタイミングを同期させる（シンクロする）ことにより、海洋ドローン１０を推進させることが出来る。バラストキール５と舵６が分割されている場合は、明確には図示されていないが、バラストキール５を正弦波状に変形するリンク機構と、舵６を正弦波状に変形する機構を設ける。
さらに図示の実施形態において、上述したリンク機構を有しておらず、バラストキール５が変形しない場合であっても、舵６を面舵と取舵を繰り返すことにより、海洋ドローン１０の推進力を得ることも出来る。 Unlike a propeller, the link mechanism for propelling the marine drone 10 described in FIGS. 12 and 13 has the advantage that it does not cause resistance when the marine drone 10 travels. Therefore, in the illustrated embodiment, propellers for marine drone navigation are not provided. This is because the propeller provides resistance when sailing with the wind.
12 and 13, the ballast keel 5 and the rudder 6 are integrated. By synchronizing, the marine drone 10 can be propelled. When the ballast keel 5 and the rudder 6 are separated, a link mechanism for deforming the ballast keel 5 into a sinusoidal wave and a mechanism for deforming the rudder 6 into a sinusoidal wave are provided, although they are not clearly shown.
Furthermore, in the illustrated embodiment, even if the above-described link mechanism is not provided and the ballast keel 5 is not deformed, the rudder 6 is repeatedly steered and steered to obtain the propulsive force of the marine drone 10. can also

次に図１４を参照して、図示の実施形態における制御を行うための構成について説明する。
図１４において、図示の実施形態で制御を行う構成は、制御ユニット２０と、制御ユニット２０からの制御信号に基づき機器を作動する機能を有する各機構を有している。き機器を作動する機能を有する各機構は、翼調整機構２１、翼内圧調整機構２２、復元機構２３、ラダー・バラストキール変形用リンク機構２４を含む。
制御ユニット２０は、翼位置決定ブロック２０Ａ、翼内圧調整ブロック２０Ｂ、復元ブロック２０Ｃ、ラダー・バラストキール制御ブロック２０Ｄ、記憶ブロック２０Ｅを有している。
図１４で示す様に、制御を行う構成は、翼１に貼付された太陽電池４、蓄電装置３１、風向センサー３２、風速センサー３３、姿勢センサー３４を含んでいる。
図示の煩雑を防止するため、図１４では、信号伝達ラインを省略する場合がある（例えば制御ユニット２０等）。 Next, with reference to FIG. 14, a configuration for performing control in the illustrated embodiment will be described.
In FIG. 14 , the configuration for performing control in the illustrated embodiment has a control unit 20 and each mechanism having a function of operating equipment based on control signals from the control unit 20 . Each mechanism having a function to operate the equipment includes a blade adjusting mechanism 21, a blade internal pressure adjusting mechanism 22, a restoring mechanism 23, and a link mechanism 24 for rudder/ballast keel deformation.
The control unit 20 has a blade position determination block 20A, a blade internal pressure adjustment block 20B, a restoration block 20C, a rudder/ballast keel control block 20D, and a memory block 20E.
As shown in FIG. 14, the configuration for control includes solar cells 4 attached to the wing 1, a power storage device 31, a wind direction sensor 32, a wind speed sensor 33, and an attitude sensor .
In order to avoid complication of illustration, FIG. 14 may omit signal transmission lines (for example, the control unit 20, etc.).

太陽電池４で発電した電気は蓄電装置３１に充電される。蓄電装置３１の充電量（残量）は、情報伝達ラインＳＬ１を介して制御ユニット２０に常に送信され、制御ユニット２０でモニターされている。
制御ユニット２０の記憶ブロック２０Ｅには、海洋ドローン１０の運行計画、風向・風速と翼１の位置・姿勢との関係、風向及び風速と翼内圧との関係、海洋ドローン１０の姿勢復元のルーチン、無風状態時のルーチン等の情報が記録されている。記憶ブロック２０Ｅに記録された前記情報は、必要に応じて翼位置決定ブロック２０Ａ等の各ブロックに送信されて取得される。 Electricity generated by the solar cell 4 is charged in the power storage device 31 . The amount of charge (residual amount) of the power storage device 31 is constantly transmitted to the control unit 20 via the information transmission line SL1 and monitored by the control unit 20 .
The storage block 20E of the control unit 20 stores the operation plan of the marine drone 10, the relationship between the wind direction/speed and the position/attitude of the wing 1, the relationship between the wind direction/wind speed and the wing internal pressure, the attitude restoration routine of the marine drone 10, Information such as routines during windless conditions is recorded. The information recorded in the storage block 20E is transmitted to and acquired by each block such as the wing position determination block 20A as required.

制御ユニット２０の翼位置決定ブロック２０Ａは、記憶ブロック２０Ｅから海洋ドローン１０が航行するべき方向（運行計画）、風向・風速と翼１の位置・姿勢との関係を取得すると共に、風向センサー３２により検出された風向と風速センサー３３により計測された風速を、それぞれ信号伝達ラインＳＬ２、ＳＬ３を介して取得し、当該取得した情報に基づき翼１の位置、姿勢を決定する機能を有している。
図面で明示されていないが、翼位置決定ブロック２０Ａによる翼１の位置、姿勢の決定に際しては、海洋ドローン１０全体に作用するモーメントＭ２（図４、図５参照）が最少となる様に、且つ、適正な流体力Ｆ（揚力に相当）が発生する様に決定される。
翼位置決定ブロック２０Ａにより決定した翼位置に調整するための制御信号は、信号伝達ラインＳＬ４を介して翼調整機構２１に送信される。
翼調整機構２１は、翼位置決定ブロック２０Ａからの前記制御信号に基づき、図７を参照して上述した様に、マスト２に対して翼１を回動及び／又は移動して、翼１の位置を調節する。 The wing position determination block 20A of the control unit 20 acquires the direction in which the marine drone 10 should travel (operation plan), the relationship between the wind direction/speed and the position/attitude of the wing 1 from the storage block 20E. It has a function of obtaining the detected wind direction and the wind speed measured by the wind speed sensor 33 via the signal transmission lines SL2 and SL3, respectively, and determining the position and attitude of the blade 1 based on the obtained information.
Although not shown in the drawings, the position and attitude of the wing 1 are determined by the wing position determination block 20A so that the moment M2 (see FIGS. 4 and 5) acting on the entire marine drone 10 is minimized, and , is determined such that an appropriate fluid force F (equivalent to lift) is generated.
A control signal for adjusting the blade position determined by the blade position determination block 20A is transmitted to the blade adjustment mechanism 21 via the signal transmission line SL4.
The blade adjustment mechanism 21 rotates and/or moves the blade 1 with respect to the mast 2 based on the control signal from the blade position determination block 20A, as described above with reference to FIG. Adjust position.

図８で上述した様に、翼１は内圧が調整可能に構成されており、風速、風向に対応して翼１の内圧を調整して翼１の断面形状、翼１表面の曲率等を変更し、翼１に作用する流体力を調整可能となっている。
制御ユニット２０の翼内圧調整ブロック２０Ｂは、記憶ブロック２０Ｅから翼内圧に関する情報等を取得すると共に、風向センサー３２により検出された風向と風速センサー３３により計測された風速を、それぞれ信号伝達ラインＳＬ２、ＳＬ３を介して取得する。そして、当該取得した情報に基づき翼１の内圧を調整すべきか否かを判断し、調整する場合、調整後の内圧値を決定する機能を有している。
翼内圧調整ブロック２０Ｂの判断結果と調整後の内圧値に調整するための制御信号は、信号伝達ラインＳＬ５を介して翼内圧調整機構２２に送信される。
翼内圧調整機構２２は、翼内圧調整ブロック２０Ｂからの前記制御信号に基づき、翼１の内圧を降圧すべき場合は翼内流体排出弁２２Ａを開放し、翼１の内圧を昇圧するべき場合は翼内流体充填用コンプレッサー２２Ｂを作動して翼１内に流体（例えば空気）を充填して、翼１の内圧を調整する。 As described above with reference to FIG. 8, the internal pressure of the blade 1 is adjustable, and the cross-sectional shape of the blade 1 and the curvature of the surface of the blade 1 can be changed by adjusting the internal pressure of the blade 1 according to the wind speed and direction. , and the fluid force acting on the blade 1 can be adjusted.
The blade internal pressure adjustment block 20B of the control unit 20 acquires information about the blade internal pressure from the storage block 20E, and transmits the wind direction detected by the wind direction sensor 32 and the wind speed measured by the wind speed sensor 33 to the signal transmission line SL2, Obtained via SL3. Then, it has a function of determining whether or not the internal pressure of the blade 1 should be adjusted based on the acquired information, and determining the value of the internal pressure after adjustment when adjusting.
The determination result of the blade internal pressure adjustment block 20B and the control signal for adjusting the internal pressure value after adjustment are transmitted to the blade internal pressure adjustment mechanism 22 via the signal transmission line SL5.
Based on the control signal from the blade internal pressure adjustment block 20B, the blade internal pressure adjustment mechanism 22 opens the blade internal fluid discharge valve 22A when the internal pressure of the blade 1 should be lowered, and opens the blade internal pressure when the internal pressure of the blade 1 should be increased. The internal pressure of the blade 1 is adjusted by operating the blade internal fluid filling compressor 22B to fill the blade 1 with fluid (for example, air).

制御ユニット２０の復元ブロック２０Ｃは、姿勢センサー３４の計測結果を、信号伝達ラインＳＬ６を介して取得し、当該取得した計測結果に基づき海洋ドローン１０が転倒した状態（図９の状態：いわゆる「沈」した状態）であるか否かを判断する機能を有している。
そして、海洋ドローン１０が転倒した状態であると判断した場合には、復元のための制御信号を、信号伝達ラインＳＬ７を介して復元機構２３に送信する。その際、復元ブロック２０Ｃは記憶ブロック２０Ｅから復元のルーチンに関する情報を取得する。
復元機構２３は、復元ブロック２０Ｃからの制御信号に基づき、復元機構２３のバラスト水給排出用ポンプ２３Ａと空気充填用コンプレッサー２３Ｂを作動し、図９～図１１を参照して上述したルーチンに従って、海洋ドローン１０が航行可能な状態に復元する機能を有している。 The restoration block 20C of the control unit 20 acquires the measurement result of the attitude sensor 34 via the signal transmission line SL6, and based on the acquired measurement result, the state in which the marine drone 10 has fallen (the state in FIG. ” state).
Then, when it is determined that the marine drone 10 is overturned, a control signal for restoration is transmitted to the restoration mechanism 23 via the signal transmission line SL7. At that time, the restoration block 20C acquires information regarding the restoration routine from the storage block 20E.
The restoration mechanism 23 operates the ballast water supply/discharge pump 23A and the air filling compressor 23B of the restoration mechanism 23 based on the control signal from the restoration block 20C, and according to the routine described above with reference to FIGS. 9 to 11, It has a function of restoring the marine drone 10 to a state in which it can navigate.

制御ユニット２０のラダー・バラストキール制御ブロック２０Ｄは、例えば無風状態が所定期間以上続き、運行計画に比較して海洋ドローン１０の運行距離が許容範囲を超えて短いか否かを判断する機能を有している。そして、「短い」と判断した場合には、ラダー・バラストキール制御ブロック２０Ｄからラダー・バラストキール変形用リンク機構２４に、信号伝達ラインＳＬ８を介して制御信号を発信する。
ラダー・バラストキール制御ブロック２０Ｄが前記判断を行う際には、記憶ブロック２０Ｅに記録された運行計画、無風状態時のルーチンに関する情報等を取得する。
ラダー・バラストキール変形用リンク機構２４は、ラダー・バラストキール制御ブロック２０Ｄからの制御信号に基づき、図１３を参照して上述した様に、ラダー６及びバラストキール５を正弦曲線状に変形することを繰り返し、海洋ドローン１０を進行させる推進力を生じさせる。
上述の制御は、常に蓄電装置３１内の電力の残量をチェックしつつ実行される。
蓄電装置３１内の残量が少ない場合には海洋ドローン１０は停泊し、翼調整機構２１により、図８（１）で示す様に、翼１を水平状態にして、太陽電池４の発電量を最大にする。 The rudder/ballast keel control block 20D of the control unit 20 has a function of determining whether, for example, no wind continues for a predetermined period or longer, and the operation distance of the marine drone 10 is shorter than the allowable range compared to the operation plan. are doing. When it is judged to be "short", a control signal is transmitted from the rudder/ballast keel control block 20D to the rudder/ballast keel deformation link mechanism 24 via the signal transmission line SL8.
When the rudder/ballast keel control block 20D makes the above determination, it acquires the operation plan recorded in the storage block 20E, the information related to the routine during calm conditions, and the like.
The rudder/ballast keel deformation link mechanism 24 deforms the rudder 6 and the ballast keel 5 into a sinusoidal shape as described above with reference to FIG. 13 based on the control signal from the rudder/ballast keel control block 20D. are repeated to generate a propulsive force for propelling the marine drone 10 .
The control described above is executed while constantly checking the remaining amount of power in the power storage device 31 .
When the remaining power in the power storage device 31 is low, the marine drone 10 is anchored, and the wing adjustment mechanism 21 makes the wing 1 horizontal as shown in FIG. maximize.

図１４で示す様に、制御ユニット２０は信号伝達ラインＳＬ１０を介して、全体を符号３０で示す航海用装備と双方向に連携している。
ここで、航海用装備３０としては、コンパス、オートパイロット、衛星測位システム、航法支援装置、プロッタ、魚群探知装置、電子海図、船舶共通通信、船舶間自動通信、自動船舶識別装置、レーダー、船灯、航海用レーダー反射器、黒色球形形象物に係る装置、各種旗、その他の自律的な判断を支援する装置、遠隔操作用の装置等が存在する。 As shown in FIG. 14, the control unit 20 is bi-directionally associated with navigational equipment, generally designated 30, via signal transmission lines SL10.
Here, the navigation equipment 30 includes a compass, an autopilot, a satellite positioning system, a navigation support device, a plotter, a fish finder, an electronic chart, a common ship communication, an automatic communication between ships, an automatic ship identification device, a radar, and a ship light. , nautical radar reflectors, devices related to black spherical objects, various flags, other devices that support autonomous judgment, devices for remote control, etc.

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
また、図示の実施形態では海洋ドローンとして、海洋で航行する場合を想定して説明しているが、図示の実施形態に係る海洋ドローンは河川、湖沼でも適用することが出来る。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example and is not intended to limit the technical scope of the present invention.
Further, in the illustrated embodiment, the marine drone is described assuming a case of sailing in the ocean, but the marine drone according to the illustrated embodiment can also be applied to rivers, lakes and marshes.

１・・・翼
２・・・マスト
３・・・船体
４・・・太陽電池（再生エネルギー生成装置）
１０・・・海洋ドローン（船舶） Reference Signs List 1 Wing 2 Mast 3 Hull 4 Solar cell (regenerative energy generating device)
10 Marine drone (ship)

Claims

a rigid wing;
a mast supporting the wings;
having a hull with a mast attached,
Equipped with a renewable energy generator,
A vessel, wherein the wing has a function of generating a hydrodynamic force by receiving it with the wing and a function of changing a relative position with respect to the mast.

2. The vessel of claim 1, which is an autonomously operating vehicle.

3. The ship according to claim 1, wherein said mast is formed with a large number of vent holes.

A ship according to any one of claims 1 to 3, wherein solar cells are attached to the surfaces of said wings.