JP2005178437A - 水中調査機 - Google Patents

Abstract

【課題】 潮流が大きな場所でも使用可能であり、推進用の設備をすることなく、しかも潮流等の流力を利用して上下左右の方向へ移動して、目的物に確実に近づくことができ、所定の調査を行うことができる水中調査機の提供を課題とする。
【解決手段】 曳航船Ｓによって水中を移動され、保有する調査機器によって水中の状態を調査する水中調査機であって、曳航船Ｓによる曳航と電力の供給並びに通信を行うためのケーブル２０を備え、水中調査機の本体１０は耐圧収納容器として構成し、本体１０の外部に左右一対の水平翼１２と垂直翼１３を構成し、前記本体１０内には前記水平翼１２と垂直翼１３の角度を変更調節するための駆動装置を配備すると共に前記調査機器を取り出し自在に収容・配備し、前記水平翼１２、垂直翼１３の角度調節は曳航船Ｓからの制御信号を前記ケーブル２０を介して前記駆動装置に送ることで行うように構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は水中調査機に関し、より詳しくは海中等の水中にある構造物やその他のものを撮影したりして調査するために用いる水中調査機に関する。

従来、水中を調査するには次のような方法があった。
（１）．人間自らが潜水する方法
この方法は素もぐり、ヘルメット潜水、スキューバー潜水等により、人が自ら潜水して、目的物を観察したり撮影したりする方法である。この方法では、潜水深度や潜水時間が限られている。また当然ながら人件費が高くなる。危険も大きい。
（２）．有人潜水艇による方法
航行可能な有人潜水艇による場合には、勿論、非常に有効であるが、人件費、潜水艇の使用料等、コストが非常に高くなる。

一方、人が自ら水中に入ることなく、遠隔操作によって水中の目的物を撮影する方法としては、次のような方法がある。
（３）．水上船からカメラを吊り下げて、目的物を撮影する方法
図５を参照して、この方法は船舶等から映像撮影機器等を収納した耐圧収納容器１を、ケーブル２を介して吊り下げるもので、本来的に曳航を前提としていない。ケーブル２は耐圧収納容器１を保持すると共に、電力や情報の送受を行う。
（４）．無人・無索・自律航行式の小型潜水艇による方法
遠隔操作により水中を自在に走行する無人潜水艇に、撮影用のカメラ等を搭載するものである。無人潜水艇は自ら航行する推進力を備えており、撮影した水中の様子を操作基地に無線送信してモニターできる。
（５）．無人・有索・自律航行式の小型潜水艇による方法
駆動装置、制御装置、映像撮影機器等を内蔵し、ケーブルを介して船舶等より電力、情報の送受を受けながら、船上等からの遠隔操作に従って、スラスターと称するプロペラ状の推進装置によって前後進、上下進、横移動、左右旋回等を自らの推進力で行いながら、撮影した水中の様子を操作基地に無線送信してモニターできる。
特開２０００−２６２７７１号公報 特開２００２−３１１４９８号公報

上記（３）の方法は、船舶等より吊り下げるだけであり、簡便で且つ安価な方法ではあるが、調査対象物への接近が難しかったり、広範囲の調査が困難であったりする。また波浪による船舶の揺動や水中の流れによってカメラの収容容器が絶えず振動するので、鮮明な映像が撮りにくい問題もある。
また上記（４）の方法は、無人であり小型化することができるから、有人潜水艇の場合に比べて、安全の面でも、またコストの面でも優れており、更に無索（ケーブルなし）であるので、行動の自由度も増大する。しかしその分、機体の構造や制御機構に複雑さと高度性を要求され、また操縦が決して容易ではないので、専門員を必要とする等、決して低コストではない。また無索であるので、潮流が大きな場所では使用が困難であると共に、予期しない流れやその他の原因により障害物に捉えられた場合等においての自力での脱出に問題がある。
また上記（５）の方法も、無人であり小型化することができるから、有人潜水艇の場合に比べて、安全の面、コストの面で優れている。また自らが推進装置を持っているので、目的物への接近や接近後の安定がある程度可能である。しかし曳航式に比較して、広範囲の調査が困難であること、水深が深くなれば船上と水中にある潜水艇とを繋ぐケーブルにかかる流体力が大きくなり、自力による前進や定位が困難になる等の問題が生じる。また自力推進機構を設備する必要があることから設備コストが高くなる問題がある。

そこで本発明は上記従来の問題を解消し、曳航船によって曳航される有索（ケーブル有り）の水中調査機であって、潮流が大きな場所でも使用可能であり、また推進用の駆動装置を設備することなく、しかも水中における潮流等の流力を利用して上下左右の方向へ移動することができ、よって目的物の近くに確実に近づくことができ、所定の調査を行うことができる水中調査機の提供を課題とする。

上記課題を達成するため、本発明の水中調査機は、曳航船によって水中を移動され、保有する調査機器によって水中の状態を調査する水中調査機であって、曳航船による曳航と電力の供給並びに曳航船との間での通信を行うためのケーブルを備え、水中調査機の本体は耐圧収納容器として構成し、本体の外部に左右一対の水平翼と、方向舵としての垂直翼を構成し、前記本体内には前記水平翼と垂直翼の角度を変更調節するための駆動装置を配備すると共に前記調査機器を取り出し自在に収容・配備し、前記水平翼、垂直翼の角度調節は曳航船からの制御信号を前記ケーブルを介して前記駆動装置に送ることで行うように構成したことを第１の特徴としている。
また本発明の水中調査機は、上記第１の特徴に加えて、調査機器は少なくとも映像撮影機器を本体内に収容・配備することを第２の特徴としている。

請求項１に記載の水中調査機によれば、水中を調査するための調査機器を水中調査機の本体内に収容・配備し、ケーブルによって水中調査機を曳航船に繋ぎ、曳航船によって水中調査機を曳航する。水中調査機の本体内に収容・配備された調査機器が捉えた情報は、ケーブルを介して曳航船に伝達される。曳航船上の操作者は前記送られてきた情報等に基づいて、制御用の信号をケーブルを介して水中調査機に送り、また角度調節用の駆動装置を介して水中調査機の本体の外部に配備した水平翼や垂直翼の角度を変更、調節する。その結果、水中において曳航により或いは潮流等による水流を受けている水中調査機は、上下左右の方向に移動することができ、所定の位置或いは所定方向に近づくことができる。
即ち、本発明の水中調査機によれば、大雑把には曳航船による曳航によって所定の位置付近に移動することができ、しかも自らの水平翼、垂直翼を遠隔操作することによって、推進用の駆動装置を必要とすることなく、より正確に目的の位置まで確実に移動することができる。これによって水中調査機の本体内に収容・配備した調査機器によって、水中の所定位置での調査をより正確に行うことができる。
水中調査機には水平翼と垂直翼の角度を変更調節するための駆動装置だけを設備すれば十分であるので、実質的にモータ等の大きな電力や燃料を必要とする推進装置が不要であり、機構上、収容スペース上、コスト上での効果が大きい。
水中調査機はケーブルで曳航船と繋がれているので、無人・無索・自律航行式の小型潜水艇の場合には困難な、潮流の大きな場所でも使用が可能である。
勿論、ケーブルで曳航船と繋がれているので、水中調査機の回収が確実に行える。
その他、調査機器は本体内に取り出し自在に収容・配備することで、必要な場合に調査機器を本体内に収容して配備すればよく、専属である必要がない。

また請求項２の水中調査機によれば、上記請求項１の構成による効果に加えて、調査機器は少なくとも映像撮影機器を本体内に収容・配備することにより、該映像撮影機器により水中における撮影目的物等を映像として撮影することができ、これを曳航船上でモニター等によってその場で観察することが可能となり、また映像として記憶しておくことができる。勿論、捉えられた映像に基づいて更に水中調査機の位置を変更調整して調査を進めることができる。

以下の図面を参照しながら、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態を示す水中調査機の使用状態を示す概念図、図２は水中調査機の概略を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は底面図である。図３は水中調査機の動きを説明する図で、（Ａ）は上昇動作を説明する側面図、（Ｂ）は下降動作を説明する側面図である。図４は水中調査機の動きを説明する図で、（Ａ）は右旋回動作を説明する平面図、（Ｂ）は左旋回動作を説明する平面図である。

先ず図１を参照して、水中調査機本体１０に対してケーブル２０が着脱自在に接続され、このケーブル２０が水上の曳航船Ｓに着脱自在に接続されている。曳航船Ｓの移動に従ってケーブル２０で繋がれた水中調査機本体１０が曳航され、水中における目的物、例えば被調査対象である人工魚礁Ｍの場所へ近づくことができる。目的物に近づいた水中調査機は、その本体１０内に収容・配備した調査機器を用いて、目的物を調査する。

図２も参照して、前記水中調査機本体１０は耐圧の密閉できる容器からなり、その形状は水の抵抗を受けにくい形状とされる。本実施形態では前部が丸くなされた筒型の形状とされている。
本体１０の中央付近の下部に突出、垂下する形で調査機器の収容部１１が設けられている。この収容部１１には映像撮影機器、超音波探査等の音響探査機器が収容・配備される。収容部１１は、その底部或いは全体が透明とされ、映像撮影機器の首振り操作に対して広範囲での撮影ができるようにしている。
勿論、前記突出、垂下して設けられる収納部１１は必ずしも必要ではない。水中調査機本体１０の内部に映像撮影機器やその他の調査機器を収納・配備することができる。水中調査機本体１０内に映像撮影機器を収納・配備する場合は、その本体の少なくとも一部を透明として映像撮影機器による撮影が良好に行えるようにする。
前記収容部１１や水中調査機本体１０は、映像撮影機器やその他の調査機器を取り出し自在に収容するために開閉ができるようにされている。

前記水中調査機本体１０の外部に、左右一対の水平翼１２と、方向舵としての垂直翼１３を構成している。
前記水平翼１２、１２は本体側部の左右の対応する位置に同形のものを設けている。この水平翼１２、１２は水平に対する角度を０からプラスマイナスの両方向に角度変更できるように取り付けられている。
前記垂直翼１３は本体１０の後尾中央に１つ設けている。この垂直翼１３は方向舵として左右の方向に角度変更できるように取り付けられている。

前記水平翼１２、垂直翼１３の角度の変更調節は、水中調査機本体１０内に配備した角度調節用の駆動装置により行う。この駆動装置の操作は、ケーブル２０を介して水上の曳航船Ｓから行うことができる。
駆動装置の構成としては、例えば本体１０内にモータによって回動することができるマグネット体を設備し、このマグネット体に対応して、本体１０外に水平翼１２、１２側のマグネット体を設備するようにして構成することができる。本体１０内のマグネット体がモータにより回動されることで、本体１０外のマグネット体が磁力にて一緒に回動され、水平翼１２、１２の角度が調節される。
また同様にして、別に設備された一対のマグネット体により、本体１０外の垂直翼１３の角度が調節できるようにすることができる。
その他、前記駆動装置の構成としては、例えば本体１０内にモータによって回動するシャフトを設備し、これを本体１０外に水密に貫通させた状態として、水平翼１２、１２を連結し、シャフトの回動により水平翼１２、１２の角度が調節されるようにしてもよい。垂直翼１３も同様にして、その角度が調節されるようにすることができる。

前記ケーブル２０は、水中調査機を曳航する役割と、水中調査機に電力を供給する役割と、水中調査機との間で信号のやりとりを行う役割を果たす。
ケーブル２０は水中調査機本体１０の連結接続部１４で機械的、電気的に連結される。またケーブル２０は他端で曳航船Ｓに機械的、電気的に連結される。
ケーブル２０が曳航船Ｓと水中調査機との間で連結されることで、曳航船Ｓの移動によって水中調査機が水中を曳航される。また曳航船Ｓから電力が水中調査機に供給され、前記水平翼１２、垂直翼１３の角度調節用の駆動装置が駆動可能となる。同様に本体１０内に収容・配備された映像撮影機器やその他の調査機器が駆動可能となる。この場合、本発明では、水中調査機には推進装置或いは自力走行装置は設備されないので、推進用或いは自力走行用の大きな電力は不要である。
更にケーブル２０が曳航船Ｓと水中調査機との間で連結されることで、曳航船Ｓ上の操作人による前記駆動装置、映像撮影機器等の調査機器に対する制御信号が送られ、制御動作がなされる。またそれら駆動装置からの信号や、映像撮影機器等からの映像信号等の調査信号が曳航船Ｓに送られる。

図３を参照して、水中調査機の遠隔操作による上下方向への移動ないし方向転換について説明する。
（Ａ）に示すように、水流Ｆを前方から受けているときに、一対の水平翼１２の角度を、翼１２の前縁が高く後縁が低くなるように傾斜させると、水流Ｆが水平翼１２の下面に当たり、結果として水中調査機本体１０を上方に押し上げる。即ち、水中調査機は上昇する。
（Ｂ）に示すように、水流Ｆを前方から受けているときに、一対の水平翼１２の角度を、翼１２の前縁が低く後縁が高くなるように傾斜させると、水流Ｆが水平翼１２の上面に当たり、結果として水中調査機本体１０を下方に押し上げる。即ち、水中調査機は下降する。

同様に図４を参照して、水中調査機の遠隔操作による左右方向への移動ないし方向転換について説明する。
（Ａ）の平面図に示すように、水流Ｆを前方から受けているときに、垂直翼１３の角度を、水流Ｆに向かって右に角度を振ると、水流Ｆが垂直翼１３の右側面に当たり、結果として水中調査機本体１０を右方向に移動させる。即ち、水中調査機は右旋回する。
（Ｂ）の平面図に示すように、水流Ｆを前方から受けているときに、垂直翼１３の角度を、水流Ｆに向かって左に角度を振ると、水流Ｆが垂直翼１３の左側面に当たり、結果として水中調査機本体１０を左方向に移動させる。即ち、水中調査機は左旋回する。

以上のようにして、水中調査機は曳航船Ｓとケーブル２０によって大まかな位置が定められ、更に水平翼１２と垂直翼１３の制御により、目的物の近くへと誘導することができる。
勿論、目的位置に達したところで、水平翼１２を水流Ｆに対して水平に維持し、また垂直翼１３を水流Ｆに対して平行に維持することで、水中調査機をその場に安定して維持することができる。

本発明の実施形態を示す水中調査機の使用状態を示す概念図である。 水中調査機の概略を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は底面図である。 水中調査機の動きを説明する図で、（Ａ）は上昇動作を説明する側面図、（Ｂ）は下降動作を説明する側面図である。 水中調査機の動きを説明する図で、（Ａ）は右旋回動作を説明する平面図、（Ｂ）は左旋回動作を説明する平面図である。 従来例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 水中調査機本体
１１ 収容部
１２ 水平翼
１３ 垂直翼
１４ 連結接続部
２０ ケーブル
Ｓ 曳航船
Ｆ 水流

Claims (2)

1. 曳航船によって水中を移動され、保有する調査機器によって水中の状態を調査する水中調査機であって、
   曳航船による曳航と電力の供給並びに曳航船との間での通信を行うためのケーブルを備え、水中調査機の本体は耐圧収納容器として構成し、本体の外部に左右一対の水平翼と、方向舵としての垂直翼を構成し、前記本体内には前記水平翼と垂直翼の角度を変更調節するための駆動装置を配備すると共に前記調査機器を取り出し自在に収容・配備し、前記水平翼、垂直翼の角度調節は曳航船からの制御信号を前記ケーブルを介して前記駆動装置に送ることで行うように構成したことを特徴とする水中調査機。
2. 調査機器は少なくとも映像撮影機器を本体内に収容・配備することを特徴とする請求項１に記載の水中調査機。

Images