JP2011031635A - 潜水機システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】甲板40に配置されるコントローラ10により無人の潜水機20を制御する潜水機システム1において、潜水機20と、潜水機20に電力を供給するための電池32を内蔵する、中継器30と、甲板40に配置されるワイヤーウインチ41と中継器30とを接続する、吊り下げ用のテンションメンバー3と、潜水機20とコントローラ10とを接続する、送受信用の通信線4と、中継器30と潜水機20とを接続する、電力供給用の電力線5と、を備えている。
【選択図】図1
Description
図5は、ROVシステム101の全体構成図である。ROVは、remotely operated vehicleの略である。図5において、船上の甲板140には、コントローラ110、ケーブルウインチ(ケーブルドラム)142、及び電源装置115が配置されている。ROVシステム101は、潜水機120と、潜水機120とケーブルウインチ142とを接続するテザーケーブルC0と、を備えている。
動力が甲板140から供給されるので、潜水機20に電池が搭載されている電池式と異なり、運用時間に制限がない。潜水機120と甲板140とがテザーケーブルC0で繋がっているので、故障時に潜水機120を引き上げることができる。
テザーケーブルC0は、例えば、銅撚り線と光ファイバーとからなる複合ケーブルである。つまり、テザーケーブルC0は、太く且つ重い。このため、テザーケーブルC0を巻き取り及び巻き出しするために、電気式又は油圧式で駆動するケーブルウインチが必要となる。したがって、テザーケーブルC0を運用するための設備が高価となる。また、テザーケーブルC0が太く且つ重いので、潜水機120が移動するときに潜水機120がテザーケーブルC0から受ける抵抗が、無視できない。潮流が早くなると、潮流によってテザーケーブルC0が大きく引っ張られ、潜水機120の運動性が損なわれる。また、深度に応じてケーブル長さが長くなると、潜水機120が移動するときにテザーケーブルC0の全体から受ける抵抗が大きくなる。この結果、潜水機120に大きな推力が必要となる。例えば、2000m仕様の潜水機に必要とされる電力は、16kW以上である。更に、ケーブル長さが長くなると、電力損失を避けるために、高電圧送電が求められる。この場合、潜水機に、降圧トランス及び付帯の制御システムを搭載する必要がある。この結果、潜水機自体の大きさ、重さが必然的に大規模になる。運動性能を良好とする上では潜水機の比重が海水と同程度であることが望ましい。このため、重量が増えると、多くの浮力体が必要になり、潜水機が大きくなる。
図6は、シンカー付きROVシステム201の全体構成図である。シンカー付きROVシステム201は、電力供給方式において、ROVシステム101と同様である。図6において、シンカー付きROVシステム201は、ROVシステム101の構成に加えて、シンカー(錘)130と、シンカー130を吊り下げるためのテンションメンバー(ワイヤー)103と、を備えている。一方、甲板140には、ケーブルウインチ142の代わりに、ワイヤーウインチ141が設けられている。
動力が甲板140から供給されるので、運用時間に制限がない。これは、ROVシステム101と同様の長所である。また、シンカー130より上方のテザーケーブルC0がシンカー130によって支持されているので、シンカー130より上方のテザーケーブルC0の影響が、潜水機120に及びにくい。フリー部分の抵抗のみが、潜水機120に及ぶ。フリー部分の長さは比較的短いため、実質的に、潜水機120は、潮流やケーブル長さ自体による抵抗を受けない。したがって、ケーブル長さが長くなっても、潜水機120の運動性が損なわれず、潜水機120に大きな推力を必要としない。
ケーブル長さが長くなると、高電圧送電となり、潜水機に降電圧装置等を搭載する必要があり、潜水機自体の容量及び重量を増大させることになる。これは、ROVシステム101と同様の短所である。また、シンカー付きROVシステム201は、潮力やケーブル長さによる抵抗を受けにくいため、ROVシステム101よりもケーブル長さを長くできるが、ケーブル長さが長くなると、テザーケーブルC0をより太くする必要がある。このため、テザーケーブルC0の運用が大変な作業になる。また、潜水機120の行動範囲が、フリー部分の長さの範囲に限定される。
図7は、U−ROVシステム301の全体構成図である。図7において、甲板140には、コントローラ110、充電装置112、及びスプーラー(巻出し器)109が配置されている。U−ROVシステム301は、潜水機220と、光ファイバーケーブルC0−1と、を備えている。光ファイバーケーブルC0−1は、通信線(信号線及び映像線)である。光ファイバーケーブルC0−1は、潜水機220に搭載されるスプーラー109と、甲板140に配置されるスプーラー109とを、接続している。ここで、光ファイバーケーブルC0−1は、潜水機200が甲板140から離れるにつれて、スプーラー109より巻き出される。潜水機は、動力源として電池を備えている。特許文献3には、U−ROVシステムにおいて用いられる潜水機の一例が開示されている。
光ファイバーケーブルC0−1はスプーラー式であるので、光ファイバーケーブルC0−1に加わる抵抗は、スプーラー109から光ファイバーケーブルC0−1を巻き出すように作用する。このため、潜水機220は、光ファイバーケーブルC0−1から受ける抵抗を無視できる。したがって、運動性を損なうことなく、大きな推力を必要とすることなく、潜水機220の行動範囲を広げることができる。また、光ファイバーケーブルC0−1は使い捨てなので、ケーブルの運用が容易である。
潜水機220の運用時間が、電池の容量で決定されている。このため、長時間運転を行うためには、電池の容量を増大させる必要がある。この結果、潜水機220が重く、大きくなる。潜水機220の製作コストが増大する。また、光ファイバーケーブルC0−1は使い捨てなので、潜水機220の運用コストが増大する。また、潜水機220と甲板140とが光ファイバーケーブルC0−1のみによって接続されているので、光ファイバーケーブルC0−1の切断によって潜水機220が紛失する可能性がある。このため、紛失防止のために、トランスポンダやアルゴスGPS等の測位システムの応答機器を、潜水機に搭載する必要がある。この結果、潜水機の重量の増大を招くと共に、U−ROVシステムが高価になる。
AUVは、Autonomus Underwater Vehicleの略である。AUVシステムは、電力供給方式において、U−ROVシステム301と同様である。AUVシステムは、U−ROVシステム301の構成において、光ファイバーケーブル及びスプーラーが除去されている。また、コントローラが、潜水機内に搭載されている。潜水機は、予め設定されたアルゴリズムに基づいて、自律的に行動する。AUVシステムは、U−ROVシステムと同様の長所及び短所を有している。加えて、AUVシステムでは、潜水機をリアルタイムで制御することができない。例えば、ユーザーは、潜水機によって得られた画像情報に基づいて潜水機に与える指令を変更することができない。したがって、潜水機の運用に限界がある。
水上に配置されるウインチと中継器とを接続する、吊り下げ用のテンションメンバーと、潜水機とコントローラとを接続する、送受信用の通信線と、中継器と潜水機とを接続する、電力供給用の電力線と、を備えている、潜水機システムを提供する。
図1は、第1実施例における潜水機システム1の全体構成図である。潜水機システム1は、甲板40に配置されるコントローラ10により、無人の潜水機20を制御するシステムである。図1において、潜水機システム1は、潜水機20と、中継器30と、テンションメンバー3と、通信線4と、電力線5と、を備えている。
潜水機システム1において、ユーザーは、操作器11を操作することによって、コントローラ10を介して、潜水機20及び中継器30の駆動を制御できる。コントローラ10は、操作器11の操作内容に応じて制御信号を作成すると共に、制御信号を通信線4を介して潜水機20及び中継器30に送信する。潜水機20及び中継器30において、制御信号に基づいて、推進機22やカメラ23などのアクチュエータが駆動される。
潜水機システム1では、電池33によって潜水機20に電力が供給されると共に、電池33が、潜水機20とは別体の中継器30に搭載されている。このため、深度が深くなっても、潜水機20には、降電圧装置又は電池を搭載する必要がない。また、電力線5が甲板40のウインチと潜水機20とではなく中継器30と潜水機20とを接続している。このため、深度が深くなるにつれて電力線を長くする必要がなく、深度が深くなっても電力供給を維持するために電力線を太くする必要がない。また、潜水機システム1では、潜水機20が電力線5又はテンションメンバー3を介して吊り下げられている。電力線5は比較的高い強度に設計されているので、テンションメンバーとしての機能も有している。このため、潜水機20と甲板40との接続が容易に断たれることがなく、潜水機40の紛失が防止されている。したがって、潜水機20には、紛失防止のための装置すなわち測位システムの応答装置を、搭載する必要がない。まとめると、潜水機システム1は、潜水機20を運用する深度が深くなっても、潜水機20自体の重量の増加やケーブル(電力線5)が太くなることを防止できる。
図4は、第2実施例における潜水機システム1の全体構成図である。第1実施例及び第2実施例は、次の相違点を除いて、共通の構成を有している。甲板40には、ワイヤーウインチ41に代えてケーブルウインチ42が設けられている。中継器30とケーブルウインチ42との間には、テンションメンバー3単体ではなく、1次ケーブルC1が配置されている。1次ケーブルC1は、一体化されたテンションメンバー3及び通信線4をカバーにより被覆することによって構成されている。これに応じて、通信ケーブルC1−1、ケーブル収納装置13、及び複数の連結具6は、除去されている。
第2実施例では、ユーザーは、ケーブルウインチ42を操作することによって、ロック状態の中継器30及び潜水機20を、下降又は上昇させる。この点を除いて、第1実施例及び第2実施例の作動は、同様である。
第2実施例は、通信ケーブルC1−1及び連結具6に係わる作用、効果を除いて、第1実施例と同様の作用、効果を有している。
表1は、本実施例と従来例との比較を示す表である。表1において、中継器電池方式が、本実施例(第1実施例及び第2実施例)を示している。
本実施例は、次の変形構成を適用できる。
3 テンションメンバー
4 通信線
5 電力線
6 連結器
10 コントローラ
20 潜水機
30 中継器
32 電池
33 ケーブル収納装置(巻き取り装置)
34 ロック装置
40 甲板
C1−1 通信ケーブル
C1 1次ケーブル
C2 2次ケーブル
Claims (5)
- 水上に配置されるコントローラにより無人の潜水機を制御する潜水機システムにおいて、
潜水機と、
潜水機に電力を供給するための電池を内蔵する、中継器と、
水上に配置されるウインチと中継器とを接続する、吊り下げ用のテンションメンバーと、
潜水機とコントローラとを接続する、送受信用の通信線と、
中継器と潜水機とを接続する、電力供給用の電力線と、
を備えている、
ことを特徴とする潜水機システム。 - 中継器とコントローラとの間で、通信線とテンションメンバーとを連結する、複数の連結具を備えている、
請求項1に記載の潜水機システム。 - 中継器とウインチとの間で、通信線がテンションメンバーと一体化されている、
請求項1に記載の潜水機システム。 - 中継器が、電力線及び通信線の少なくとも一方を巻き取るための巻き取り装置と、潜水機を着脱自在に支持可能なロック装置と、を備えている、
請求項1に記載の潜水機システム。 - 潜水機と中継器との間で、通信線が電力線と一体化されている、
請求項1に記載の潜水機システム。
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