JP2014210551A - 水中航走体 - Google Patents

Abstract

【課題】 調査目標地点まで航走し、潮流が存在していても正確な観測を行う。
【解決手段】 水中航走体１は、機体２後部にメインスラスタ３と垂直舵４及び水平舵５を備え、更に、重心位置Ｇにおける機体２の上下両側に、旋回式スラスタ６を設ける。機体２には、対地速度ベクトル計測手段９と、対水速度ベクトル計測手段１０と、旋回式スラスタ６の向きと出力を制御する補助推力制御器１１を備える。水中航走体１を調査目標地点まで航走させるときは、旋回式スラスタ６で発生させる補助推力の向きを、メインスラスタ３による推力の向きに揃えることで、高速巡航を可能とさせる。一方、調査目標地点で水中航走体１をホバリングや低速航走させるときには、補助推力のベクトルＶｔが、対地と対水の速度ベクトルの差として推定される潮流のベクトルＶｃの逆ベクトルと一致するように制御することで、水中航走体１に作用している潮流を相殺させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自律航走型の水中航走体に関するものである。

近年、海や湖沼における比較的深い領域や広範な領域の水中調査等の作業を行うための装置として、いわゆるＵＵＶ（Unmanned Underwater Vehicle）あるいはＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle）と呼ばれる自律航走型の無人の水中航走体（自律型水中ロボット）が利用されるようになってきている。

前記自律航走型の水中航走体には、大別して、調査目標地点もしくはその地点を基準とした狭い範囲に留まって周囲の状況を調査するようにしてあるホバリング型の水中航走体と、水中を所定の航走速度で移動（航走）しながら周囲の状況を調査するようにしてあるクルージング型（巡航型）の水中航走体がある。

このうち、クルージング型の水中航走体は、通常、航走時に水の抵抗が小さくなるように、略円柱形状の機体（胴体）を備え、該機体の後端部に、推進用のメインスラスタ（スクリュー）を備えている。更に、前記機体の後部には、縦舵（垂直舵）及び横舵（水平舵）を備えた構成とされている。かかる構成としてあるクルージング型の水中航走体は、前記メインスラスタの駆動により航走用の推進力を得ると共に、前記各舵の制御（操舵）を行うことにより、予め設定された目標航路に沿って航走するようにしてあり、これにより、前記したような水中を所定の航走速度で移動させながら、広範な領域を調査対象とする場合に適したものとなるようにしてある。

ところで、前記クルージング型の水中航走体は、潮流が存在する条件の下で目標航路を保つために、目標航路への速度成分と、潮流の上流方向への速度成分が必要になる。

このような目標航路への速度成分に加えて潮流の上流方向への速度成分を得るための手法としては、水中航走体の機首の向きを、本来の目標航路より潮流の上流方向寄りに傾けて、水中航走体の航走速度のベクトルと、潮流速度ベクトルとの和が目標航路のベクトルとなるようにさせる、いわゆる当て舵による航走が一般的に行われている。

しかし、前記当て舵による航走は、航走時の水中航走体の機首の向きが目標航路からずれると共に、機体の姿勢も目標航路に対して傾いた状態になるため、水中航走体の機首に設置された前方センサや、機体の左右位置に設置されるサイドスキャンソーナー等の観測機器により検出される情報が歪むという問題がある。

そこで、従来、機体の前部と後部にそれぞれ舵を設けてなる形式の水中航走体が提案されている。

かかる構成の水中航走体によれば、機体の前部と後部の舵が潮流をバランスよく受けることで、機首の方位（向き）を維持することができ、更に、前記機体前部と後部の舵の操舵による針路制御を、前記方位制御と同時に行うことにより、水中航走体の機首の方位を維持しつつ針路を変えることができて、音響ソーナーのビーム方向が所望の方向からずれることを防止できるとされている（たとえば、特許文献１参照）。

なお、水中航走体の周囲に存在している潮流を測定（推定）する手法としては、たとえば、水中航走体に搭載してあるドップラー式流速計により計測する該水中航走体の海底（水底）に対する対地速度と、該水中航走体の対水速度との差に基づいて、該水中航走体の周囲の潮流の方向と速度を計測する手法が従来知られている（たとえば、特許文献２参照）。

更に、水中航走体の周囲の潮流を測定する別の手法としては、ＧＰＳや慣性航法装置により検出される航走体の位置情報より算出する船速度、若しくは、該船速度及び水中航走体のスラスタで発生させている推力の情報に基づく航走体運動モデルと、潮流の運動を決定する潮流モデルと、水中航走体の船体に作用する流体力モデルとから、水中航走体の周囲の潮流の速さ、方位角、力を推定する等、種々の方法が従来考えられてきている（たとえば、特許文献３参照）。

特開２００５−２３９０２７号公報 特開２００３−１２７９８３号公報 特開２００５−１７２６１８号公報

ところが、一般に、舵の効きは、水中航走体の航走速力に大きく依存しており、該水中航走体の航走速力が小さい場合（速度が遅い場合）には、舵の効きが悪くなってしまう。

そのために、前記特許文献１に示された水中航走体の場合、航走速力が小さくて該航走速力に比して潮流の方が大きくなるような状況では、機体の前部と後部の舵が潮流をバランスよく受けることで、該水中航走体の方位姿勢を目標航路に沿う方向にある程度維持させることができるとしても、前記各舵の効きが悪くなることに伴い該水中航走体の針路の制御を行うことは困難になる。

よって、前記特許文献１に示された水中航走体は、方位維持と共に進路制御を行うためには、航走速力を高く維持しなければならないものであって、航走速力を小さくした場合や航走速力がゼロの場合は、目標航路から潮流の下流方向への位置ずれが生じることを防止することができない。

ところで、水中調査の対象が、その検出に時定数の大きなセンサを用いる必要がある調査対象の場合は、前記時定数の大きなセンサを搭載した水中航走体を、調査目標地点にて、定点観測や、該調査目標地点を基準とした狭い範囲に低速で留まらせた状態での観測を実施するといった運用が必要になる。

しかし、前記特許文献１に示された水中航走体は、前記したように、航走速力を低下させた場合には、目標航路から潮流の下流方向への位置ずれを生じるため、調査目標地点に留まることは困難であり、前記のような時定数の大きなセンサを用いる必要がある調査対象の観測は難しいというのが実状である。

なお、前述したホバリング型の水中航走体であれば、調査目標地点にて、定点観測させたり、該調査目標地点を基準とした狭い範囲に低速で留まらせたりするような運用は可能である。しかし、前記ホバリング型の水中航走体は、自航させるには水の抵抗やエネルギー消費量が大きいために、高速で長時間航走させることができない。よって、前記ホバリング型の水中航走体では、広範な領域に調査目標地点が点在している場合には、各調査目標地点まで巡航して該各調査目標地点の観測を自動的に行わせるような運用は困難である。

そこで、本発明は、広範な領域を巡航することが可能であり、且つ、調査目標地点に潮流が存在している場合であっても、機体の方位姿勢を目標航路に沿わせた状態に保持しつつ、目標航路に沿う位置でのホバリングや低速での航走を実施させることができる水中航走体を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、請求項１に対応して、機体に前後進用のメインスラスタと、垂直舵及び水平舵を備えた水中航走体において、該水中航走体の重心位置における機体の上側又は下側の少なくとも一方、あるいは、前記重心位置を中心とする前後方向に対称な二個所における機体の上側又は下側の少なくとも一方に、旋回式補助推力発生装置を設け、更に、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能と、前記旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力のベクトルが、前記推定された潮流のベクトルの逆ベクトルに一致するように、前記旋回式補助推力発生装置による推力発生方向及び出力を制御する機能と、前記旋回式補助推力発生装置を、補助推力の推力発生方向を前記メインスラスタによる前進航走用の推力発生方向に揃えた状態で駆動させる機能とを有する補助推力制御器を備えてなる構成を有する水中航走体とする。

又、請求項２に対応して、前記構成において、補助推力制御器は、水中航走体を巡航させるときには、旋回式補助推力発生装置を、補助推力の推力発生方向を前記メインスラスタによる推力発生方向に揃えた状態で駆動させる機能を発揮し、又、水中航走体を潮流が存在する個所でホバリング又は低速で航走させるときには、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能、及び、前記旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力のベクトルが、前記推定された潮流のベクトルの逆ベクトルに一致するように、前記旋回式補助推力発生装置による推力発生方向及び出力を制御する機能を発揮するものとした構成とする。

更に、請求項３に対応して、前記請求項１又は２に対応する構成おいて、機体に、対地速度ベクトル計測手段と、対水速度ベクトル計測手段を搭載し、且つ補助推力制御器を、前記対地速度ベクトル計測手段により計測される水中航走体自体の対地速度ベクトルと、前記対水速度ベクトル計測手段により計測される水中航走体自体の対水速度ベクトルの差により、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能を有するものとした構成とする。

本発明の水中航走体によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）機体の方位姿勢を目標航路に揃える必要がない場合は、メインスラスタによる主推力と、旋回式補助推力発生装置による補助推力との合力により前進航走させることができるため、高速での巡航を行うことができて、広範な調査領域に存在する調査目標地点まで巡航させることができる。よって、広範な領域を調査対象とすることができる。
（２）又、本発明の水中航走体は、補助推力制御器にて検出される潮流のベクトルの逆ベクトルと補助推力のベクトルが一致するように、旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力の向きと出力を制御することにより、該水中航走体に作用する潮流を相殺させることができる。これにより、前記本発明の水中航走体は、航走速力に比して大きな潮流が存在している場所であっても、目標航路に揃う位置で、且つ機体の方位姿勢を目標航路に揃えた状態で、ホバリングや低速での航走を実施することができる。
（３）よって、本発明の水中航走体は、潮流が存在している調査目標地点に長時間留まることができるため、該調査目標地点の重点的な調査を実施することが可能になり、又、時定数の大きなセンサを使用した調査目標地点の観測が可能になる。
（４）しかも、本発明の水中航走体は、潮流が存在する調査目標地点でホバリングや低速での航走を行わせる際に、目標航路に揃う位置に配置させることができると共に、機体の方位姿勢を目標航路に揃えることができるため、機体に設置される観測機器により検出される情報について、当て舵により潮流に対応する場合に生じていたような歪を生じる虞を解消することができる。よって、前記本発明の水中航走体は、前記観測機器による調査目標地点の観測により、より正確な観測結果を得ることができる。

本発明の水中航走体の実施の一形態を示すもので、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は潮流が存在する個所での使用状態を示す概略平面図である。 本発明の実施の他の形態を示すもので、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は潮流が存在する個所での使用状態を示す概略平面図である。 本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（ａ）は図１の実施の形態における旋回式スラスタを機体の上端部のみとした場合の例を、又、（ｂ）は図２の実施の形態における旋回式スラスタを機体の上端部のみとした場合の例を、それぞれ示す概略側面図である。 本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。 本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の水中航走体の実施の一形態を示すものである。

前記本発明の水中航走体１を構成する略円柱形状の機体（胴体）２の後端部には、推進用のメインスラスタ３が設けられている。又、前記機体２の後部には、垂直舵（ラダー）４及び水平舵（エレベータ）５が設けられている。

前記機体２の内部には、図示しないが、電池の如き動力源と、該動力源より電力等の供給を受けて前記メインスラスタ３を駆動する電動モータ等の動力装置と、前記動力源より電力等の供給を受けて前記垂直舵４及び水平舵５を作動させる操舵装置と、水中航走体１自体のロール、ピッチ及びヨーの姿勢を検出することができるようにしてある慣性航法装置（Inertial Navigation System）と、水深計及び高度計を備えた構成としてある。これにより、前記動力装置で前記メインスラスタ３を駆動して推力（主推力）を発生させ、前記操舵装置で前記各舵４及び５を適宜作動させることにより、水中航走体１を航走させると共に、航走速力、航走方位、深度を自在に変更できるようにしてある。

前記水中航走体１における重心位置Ｇの上方となる機体２の上端部と、重心位置Ｇの下方となる機体２の下端部には、本発明の特徴をなす水平方向に旋回可能な旋回式補助推力発生装置としての旋回式スラスタ６がそれぞれ設けられている。該各旋回式スラスタ６は、円筒状のダクト７内にプロペラ８を取り付けた構成としてあり、前記メインスラスタ３と同様に、前記機体２に搭載された図示しない動力源より電力等の供給を受けて前記プロペラ８を駆動して、推力（補助推力）を発生させることができるようにしてある。更に、前記各旋回式スラスタ６は、図示しない旋回機構を備えてなる構成としてあり、該図示しない旋回機構により水平面内で旋回させることにより、前記補助推力を発生させる方向を、水平面内で任意の方向に向けることができるようにしてある。

更に、前記機体２には、ドップラー・ベロシティ・ログ（Doppler Velocity Log）等の水中航走体１自体の対地速度ベクトルを計測するための対地速度ベクトル計測手段９と、流速計等の水中航走体１自体の対水速度ベクトルを計測するための対水速度ベクトル計測手段１０と、前記対地速度ベクトル計測手段９及び対水速度ベクトル計測手段１０から、前記対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの計測結果が入力されて前記旋回式スラスタ６へ旋回及び駆動に関する指令を与える補助推力制御器１１が搭載されている。

前記補助推力制御器１１は、第一の機能として、前記対地速度ベクトル計測手段９及び対水速度ベクトル計測手段１０より水中航走体１自体の対地速度ベクトル及び対水速度ベクトルの計測結果が入力されると、対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差として、水中航走体１に作用している潮流のベクトルＶｃ（図１（ｃ）参照）を推定する機能を有する。

又、前記補助推力制御器１１は、第二の機能として、前記のようにして潮流のベクトルＶｃが推定されると、前記機体２の上下両側の旋回式スラスタ６で発生させる推力の和として機体２に作用するようになる補助推力のベクトルＶｔ（図１（ｃ）参照）が、前記推定された潮流のベクトルＶｃの逆ベクトルと一致するように、前記各旋回式スラスタ６による補助推力の発生方向、及び、発生させる補助推力の大きさ（出力）を制御する機能を有する。

更に、前記補助推力制御器１１は、第三の機能として、後述するように水中航走体１の方位姿勢を目標航路に沿わせる必要がない状態のときに、前記第一の機能による潮流のベクトルＶｃの推定を行わないか、あるいは、推定結果にかかわらず、前記各旋回式スラスタ６の向きを、補助推力の発生方向が機体２の前方に向くように配置させた状態で、該各旋回式スラスタ６を駆動させる機能を有するようにしてある。

前記各旋回式スラスタ６は、該各旋回式スラスタ６により機体２の上下両側でそれぞれ発生させる推力に起因して機体２にローリングやピッチングが生じないようにするという観点から考えると、前記機体２の上下両側の各旋回式スラスタ６による推力の発生方向と大きさは、前記補助推力制御器１１により同期制御されるようにしてあることが望ましい。

以上の構成としてある本発明の水中航走体１を、予め設定された調査目標地点へ向かう場合のように、機体２の方位姿勢を特に目標航路に沿わせる必要がない状態で航走させる場合は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、補助推力制御器１１の前記第三の機能により、各旋回式スラスタ６を、該各旋回式スラスタ６で発生させる補助推力のベクトルＶｔが機体２の前方に向くように配置させる。この状態で、前記水中航走体１では、メインスラスタ３を駆動すると共に、前記補助推力制御器１１により、前記各旋回式スラスタ６を駆動して、補助推力を発生させるようにする。

これにより、前記水中航走体１は、前記メインスラスタ３の駆動で得られる推力（主推力）と、前記各旋回式スラスタ６で発生させる補助推力が、共に機体２の前方を向くようになるため、該主推力と補助推力の合力により、該水中航走体１を高速で前進航走させることができるようになる。よって、前記水中航走体１は、前記主推力及び補助推力による前進航走を行わせながら各舵４，５を制御することにより、前記予め設定された調査目標地点まで、高速で巡航して移動させることが可能になる。

一方、本発明の水中航走体１を調査目標地点でホバリングさせたり、低速で航走させる場合、前記補助推力制御器１１は、先ず、前記第一の機能により、前記対地速度ベクトル計測手段９及び対水速度ベクトル計測手段１０より入力される水中航走体１自体の対地速度ベクトル及び対水速度ベクトルの計測結果を基に、前記調査目標地点にて該水中航走体１に作用している潮流のベクトルを推定する。

次いで、前記補助推力制御器１１は、前記第二の機能により、図１（ｃ）に示すように、前記機体２の上下両側の旋回式スラスタ６を前記潮流のベクトルＶｃに対向する向きに配置させて駆動すると共に、該各旋回式スラスタ６により発生させる補助推力のベクトルＶｔが、前記潮流のベクトルＶｃの逆ベクトルと一致するように、該各旋回式スラスタ６の駆動（出力）を制御する。

これにより、前記水中航走体１では、前記各旋回式スラスタ６で発生させる補助推力により、前記調査目標地点で該水中航走体１に作用している潮流の影響が相殺されるようになる。又、この際、前記各旋回式スラスタ６は、水中航走体１の重心位置Ｇの上下両側に設けてあるため、水中航走体１の機体２の方位姿勢が前記潮流の影響を受けて変化することは防止される。

よって、この状態では、本発明の水中航走体１は、前記メインスラスタ３による主推力と各舵４，５を制御して、一旦、機体２の方位姿勢を目標航路に沿わせると共に、該水中航走体１を目標航路に沿う位置に配置させると、その後は、前記目標航路に沿う方位姿勢と位置を保持した状態で、前記メインスラスタ３の主推力の制御により、ホバリングさせたり、低速で航走させることができるようになる。

前記のように、調査目標地点で本発明の水中航走体１における各旋回式スラスタ６で発生させる補助推力により、水中航走体１に作用している潮流を相殺させた状態とすると、前記調査目標地点における潮流のベクトルＶｃが一定に保持されている間は、前記対地速度ベクトル計測手段９及び対水速度ベクトル計測手段１０より前記補助推力制御器１１にそれぞれ入力される水中航走体１自体の対地速度ベクトルと対水速度ベクトルが等しくなる。

したがって、前記対地速度ベクトル計測手段９及び対水速度ベクトル計測手段１０より入力される対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差がゼロベクトルとなっている間は、前記補助推力制御器１１は、前記各旋回式スラスタ６で発生させる補助推力のベクトルＶｔを一定に保持させるようにしてある。なお、前記のように各旋回式スラスタ６で発生させる補助推力のベクトルＶｔについては、地理座標系に関して一定に保持させるようにしてあれば、たとえば、カーブした目標航路に沿って移動することで水中航走体１の機体２の方位姿勢が変化するとしても、対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差はゼロベクトルとなる。

一方、前記水中航走体１に作用している潮流のベクトルＶｃに変化が生じると、該変化後の潮流のベクトルＶｃの逆ベクトルと、前記旋回式スラスタ６でそれまで発生させていた補助推力のベクトルＶｔが一致しなくなる。

そのため、この場合は、前記補助推力制御器１１にて、前記対地速度ベクトル計測手段９及び対水速度ベクトル計測手段１０より入力される水中航走体１自体の対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差のベクトルが、新たに検出されるようになる。この際、前記新たに検出される対地速度ベクトルと対水速度ベクトルとの差のベクトルは、変化後の潮流のベクトルＶｃと、変化前の潮流のベクトルＶｃとの差に等しい。

そこで、前記補助推力制御器１１は、前記のようにして水中航走体１自体の対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差のベクトルが新たに検出されるようになると、該検出された差のベクトルの逆ベクトルと、従前の補助推力のベクトルＶｔとの和を、新たな補助推力のベクトルＶｔの目標に設定して、該目標とされた新たな補助推力のベクトルＶｔと一致するように、旋回式スラスタ６の補助推力の発生方向と、出力を制御するようにしてある。

これにより、前記調査目標地点で水中航走体１に作用する潮流の方向や強さが変化しても、その変化に追従して前記旋回式スラスタ６で発生させる補助推力の方向と出力が制御されるようになることから、各旋回式スラスタ６で発生させる補助推力により、前記水中航走体１に作用している潮流が常に相殺されるようになる。

このように、本発明の水中航走体１では、機体２の方位姿勢を目標航路に揃える必要がない場合は、メインスラスタ３による主推力と、旋回式スラスタ６による補助推力との合力による前進航走を実施できるため、高速での巡航を行うことができて、広範な調査領域に存在する調査目標地点まで巡航させることができる。よって、広範な領域を調査対象として、そこに点在する調査目標地点の調査を実現することができる。

又、本発明の水中航走体１では、補助推力制御器１１にて検出される潮流のベクトルＶｃの逆ベクトルに、補助推力のベクトルＶｔが一致するように、旋回式スラスタ６より補助推力を発生させるようにすることで、該水中航走体１に作用する潮流を相殺させることができる。これにより、前記本発明の水中航走体１は、航走速力に比して大きな潮流が存在している場所であっても、目標航路に揃う位置で、且つ機体２の方位姿勢を目標航路に揃えた状態で、ホバリングや低速での航走を実施することができる。

よって、本発明の水中航走体１は、潮流が存在している調査目標地点に長時間留まることができるため、該調査目標地点の重点的な調査を実施することが可能になり、又、時定数の大きなセンサを使用した調査目標地点の観測が可能になる。

しかも、本発明の水中航走体１は、前記調査目標地点でホバリングや低速での航走を行わせる際に、該水中航走体１自体の位置は目標航路に揃う位置に配置させることができると共に、機体２の方位姿勢を、目標航路に揃えることができるため、機体２の機首に設置される前方センサや、機体２の左右位置に設置されるサイドスキャンソーナー等の図示しない観測機器により検出される情報について、当て舵により潮流に対応する場合に生じていたような歪を生じる虞を解消することができる。よって、本発明の水中航走体１では、図示しない観測機器による前記調査目標地点の観測により、より正確な観測結果を得ることができる。

次に、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の実施の他の形態を示すものである。

すなわち、本実施の形態の水中航走体は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した水中航走体１の重心位置Ｇの上下両側となる個所に旋回式スラスタ６を設けた構成に代えて、水中航走体１の重心位置Ｇを中心に前後方向に対象となる２個所、すなわち、前記重心位置から前後方向に等距離となる２個所の上下両側に、旋回式補助推力発生装置として、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した旋回式スラスタ６と同様の旋回式スラスタ６をそれぞれ設けてなる構成としたものである。

なお、本実施の形態では、前記のように４基の旋回式スラスタ６を備えた構成となることに伴い、補助推力制御器１１を、前記４基の旋回式スラスタ６の向きと出力を同期制御するものとし、更に、該４基の旋回式スラスタ６で発生させる推力の和による補助推力のベクトルＶｔを、調査目標地点にて推定される潮流のベクトルＶｃの逆ベクトルに一致するように制御する機能を有するものとしてある。

その他の構成は図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態の水中航走体１によっても、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態の水中航走体１と同様に使用して、同様の効果を得ることができる。

次いで、図３（ａ）（ｂ）はいずれも本発明の実施の更に他の形態を示すものである。

すなわち、図３（ａ）は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態において、水中航走体１の重心位置Ｇの上方となる機体２の上端部のみに、旋回式スラスタ６を設けた構成としたものである。なお、図３（ａ）において、前記重心位置Ｇの下方となる機体２の下端部のみに、旋回式スラスタ６を設けるようにしてもよい。

又、図３（ｂ）は、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態において、水中航走体１の重心位置Ｇを中心として前後方向に対称となる２個所の上方となる機体２の上端部のみに、旋回式スラスタ６を設けた構成としたものである。なお、図３（ｂ）において、前記２個所の下方となる機体２の下端部のみに、旋回式スラスタ６を設けるようにしてもよい。

図３（ａ）（ｂ）におけるその他の構成は図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

前記図３（ａ）と（ｂ）の構成としてある水中航走体１によっても、潮流が存在する個所では、旋回式スラスタ６により該潮流を相殺するための補助推力を発生させることができるため、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、この際、前記水中航走体１では、前記旋回式スラスタ６により補助推力を発生させることに伴い、機体２にローリング方向やピッチング方向に傾きを生じさせるようなモーメントが作用するようになるが、この場合は、垂直舵４や水平舵５を適宜操作して、前記垂直舵４や水平舵５が潮流より受ける力によって前記モーメントを打ち消すようにすればよい。

更に、上述の各実施の形態では、機体２に設ける旋回式補助推力発生装置として、旋回式スラスタ６を例示したが、旋回式補助推力発生装置は、補助推力を発生させる方向を、水平面内で旋回させることができるようにしてあれば、たとえば、図４（ａ）（ｂ）に示すように、水中航走体１の重心位置Ｇの上下両側となる機体２の上下両側に、機体２に搭載してある水流ジェット装置１２で発生させる水流ジェットを水平方向に噴射するためのノズルであって且つ水平面内で旋回させることが可能な旋回式噴射ノズル１３を設けた構成としてもよい。

なお、図４（ａ）（ｂ）では、水中航走体１の重心位置Ｇの上下両側に、前記旋回式噴射ノズル１３を設けた場合の構成を示したが、前記図１（ａ）と図３（ａ）や、図２（ａ）と図３（ｂ）の各実施の形態に示した旋回式スラスタ６の設置個所と同様に、水中航走体１の重心位置Ｇの上下のいずれか一方となる機体２の上下いずれか一方、あるいは、水中航走体１の重心位置Ｇを中心として前後方向に対称となる２個所における機体２の上下両側又は上下のいずれか一方に、前記旋回式噴射ノズル１３を設けた構成としてもよいことは勿論である。

又、図５（ａ）（ｂ）に示すように、水中航走体１の重心位置Ｇの上下両側となる機体２の上下両側に、水平面内で旋回させることが可能なポッド式のプロペラ１４を設けた構成としてもよい。

なお、図５（ａ）（ｂ）では、水中航走体１の重心位置Ｇの上下両側に、前記旋回可能なポッド式のプロペラ１４を設けた場合の構成を示したが、水中航走体１の重心位置Ｇの上下のいずれか一方のみに設けるようにしてもよく、又、前記ポッド式のプロペラ１４を、水中航走体１の重心位置Ｇを中心として前後方向に対称となる２個所における機体２の上下両側又は上下のいずれか一方に設けた構成としてもよいことは勿論である。

図４（ａ）（ｂ）及び図５（ａ）（ｂ）におけるその他の構成は図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

前記図４（ａ）（ｂ）と、図５（ａ）（ｂ）のいずれの構成を有する水中航走体１によっても、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、前記実施の形態にのみ限定されるものではなく、旋回式補助推力発生装置は、補助推力を発生させる方向を水平面内で旋回させることができる機能を備えていれば、前記旋回式スラスタ６、水流ジェット装置１２の旋回式噴射ノズル１３、ポッド式のプロペラ１４以外のいかなる形式の旋回式推力発生装置を採用してもよい。

旋回式推力発生装置のサイズや出力は、本発明の水中航走体１の使用を所望する調査目標地点に生じる潮流の大小に応じて適宜変更してもよい。

補助推力制御器１１は、対地速度ベクトル計測手段９より入力される水中航走体１自体の対地速度ベクトルと、対水速度ベクトル計測手段１０より入力される水中航走体１自体の対水速度ベクトルの差から、潮流のベクトルＶｃを推定する機能を有するものとして示したが、水中航走体１が存在している個所における潮流のベクトルＶｃを推定する機能を備えていれば、その推定手法は、既存のいかなる推定手法を採用したものであってもよい。

図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態、及び、図３（ｂ）の実施の形態では、旋回式補助推力発生装置としての旋回式スラスタ６の設置個所を、重心位置Ｇから前後方向に離隔させる距離は、水中航走体１のサイズ等に応じて適宜変更してもよい。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態、及び、図３（ｂ）の実施の形態における複数の旋回式スラスタ６、図５（ａ）（ｂ）の実施の形態における複数のポッド式のプロペラ１４は、電動モータ等の補助推力発生用の動力装置を個別に備えた構成としてもよく、あるいは、機体２に搭載した共通の動力装置により、動力伝達軸やベベルギアを備えた動力伝達手段を介して駆動する構成としてもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 水中航走体、２ 機体、３ メインスラスタ、４ 垂直舵、５ 水平舵、６ 旋回式スラスタ（旋回式補助推力発生装置）、９ 対地速度ベクトル計測手段、１０ 対水速度ベクトル計測手段、１１ 補助推力制御器、１２ 水流ジェット装置（旋回式補助推力発生装置）、１３ 旋回式噴射ノズル（旋回式補助推力発生装置）、１４ ポッド式のプロペラ（旋回式補助推力発生装置）、Ｇ 重心位置、Ｖｃ 潮流のベクトル、Ｖｔ 補助推力のベクトル

Claims (3)

1. 機体に前後進用のメインスラスタと、垂直舵及び水平舵を備えた水中航走体において、
   該水中航走体の重心位置における機体の上側又は下側の少なくとも一方、あるいは、前記重心位置を中心とする前後方向に対称な二個所における機体の上側又は下側の少なくとも一方に、旋回式補助推力発生装置を設け、
   更に、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能と、前記旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力のベクトルが、前記推定された潮流のベクトルの逆ベクトルに一致するように、前記旋回式補助推力発生装置による推力発生方向及び出力を制御する機能と、前記旋回式補助推力発生装置を、補助推力の推力発生方向を前記メインスラスタによる前進航走用の推力発生方向に揃えた状態で駆動させる機能とを有する補助推力制御器を備えてなる構成を有すること
   を特徴とする水中航走体。
2. 補助推力制御器は、水中航走体を巡航させるときには、旋回式補助推力発生装置を、補助推力の推力発生方向を前記メインスラスタによる推力発生方向に揃えた状態で駆動させる機能を発揮し、又、水中航走体を潮流が存在する個所でホバリング又は低速で航走させるときには、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能、及び、前記旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力のベクトルが、前記推定された潮流のベクトルの逆ベクトルに一致するように、前記旋回式補助推力発生装置による推力発生方向及び出力を制御する機能を発揮するものとした請求項１記載の水中航走体。
3. 機体に、対地速度ベクトル計測手段と、対水速度ベクトル計測手段を搭載し、
   且つ補助推力制御器を、前記対地速度ベクトル計測手段により計測される水中航走体自体の対地速度ベクトルと、前記対水速度ベクトル計測手段により計測される水中航走体自体の対水速度ベクトルの差により、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能を有するものとした請求項１又は２記載の水中航走体。

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