JP2016519741A - 圧力容器を製造するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

圧力容器構成要素を製造するためのシステムおよび方法が、本明細書に説明される。圧力容器構成要素は、金属から作製され得、その金属は、全体圧力容器構成要素を作り出すように鋳造される。金属を鋳造することは、金属を焼結した後、高温静水圧プレス（ＨＩＰ）プロセスを含み得る。他の実施形態では、金属を鋳造することは、溶融金属を金型の中に注ぐことを含み得る。全体圧力容器構成要素の部分は、全体圧力容器構成要素上の所定の位置に位置する増加厚を有し得る。これらの部分は、完成圧力容器構成要素のために意図される突起部または他の設計特徴を含み得る。全体的圧力容器は、部分を選択するように割り出され得、これらの選択された部分は、次いで、最終圧力容器構成要素を作り出すために機械加工され得る。

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６１／７９２，７０８号（２０１３年３月１５日出願）の利益を主張し、上記出願の内容は、その全体が参照により本明細書に引用される。

過去数十年、海洋において使用するために配備される、無人水中ロボットシステムの数は、着実に増加しつつある。これらの水中システムは、多くの場合、内圧を維持し、海洋深度における高圧に耐えるように構成されている圧力容器を使用する。圧力容器を製造するための典型的方法は、多くの場合、チタンまたは類似金属を圧力容器の最終形状に鋳造、鍛造、または機械加工することを伴う。しかしながら、圧力容器は、カスタム鋳型または金型を要求する突起部または他の設計突出部を有し得る。そのようなカスタム設計は、特に、有人任務のために設計されるより大きい圧力容器の場合、製造コストを増加させ得る。したがって、カスタム圧力容器構成要素を製造する低コスト方法の必要性がある。

圧力容器構成要素を製造するためのシステムおよび方法が、本明細書に説明される。一側面によると、圧力容器構成要素を製造する方法は、金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すことを含み得る。全体圧力容器構成要素は、半球、円筒、立方体、長方柱、または任意の他の好適な形状として成形され得る。全体圧力容器構成要素の部分は、全体圧力容器構成要素上の所定の位置に位置する増加厚を有し得る。これらの部分は、完成圧力容器構成要素のために意図される突起部または他の設計特徴を含み得る。いくつかの実施形態では、部分は、球体赤道面に対して、所定の仰角および方位角で生じ得る。突起部のための所定の場所は、圧力容器に関する構成要素の複数の可能な配列に基づく。いくつかの実施形態では、全体的圧力容器は、割り出され、機械加工のための全体圧力容器構成要素の部分を選択し得る。選択された部分は、増加厚を有する全体圧力容器構成要素の部分のサブセットのみを備え得る。このサブセットは、圧力容器内の複数の可能な構成要素配列に基づいて決定され得る。これらの選択された部分は、次いで、圧力容器構成要素を作り出すように機械加工され得る。いくつかの実施形態では、ケーブル貫通孔（例えば、孔）が、増加厚を有する部分において機械加工され得る。いくつかの実施形態では、選択された部分は、全体圧力容器構成要素を鋳造および割り出し後に機械加工される。

いくつかの実施形態では、圧力容器構成要素は、チタンから作製され得る。代替実施形態では、限定ではないが、鋼鉄、アルミニウム、または炭化タングステンを含む、任意の他の好適な材料が、圧力容器構成要素を作り出すために使用され得る。金属を鋳造することは、金属を焼結した後、高温静水圧プレス（ＨＩＰ）プロセスを備え得る。代替実施形態では、金属を鋳造することは、溶融金属を金型の中に注ぐことを含み得る。いくつかの実施形態では、圧力容器構成要素は、機械加工前、間、または後のいずれかに熱処理され得る。

圧力容器構成要素は、第２の圧力容器構成要素と嵌合するように設計され得る。例証的実施例として、圧力容器構成要素は、別の半球と嵌合し、全球を形成するように設計された半球を備え得る。圧力容器構成要素は、開放、閉鎖、および第２の圧力容器構成要素と整列させために、ヒンジを使用し得る。いくつかの実施形態では、ヒンジは、二枚貝のようなヒンジであり得る。いくつかの実施形態では、少なくとも部分的真空が、嵌合された圧力容器構成要素および第２の圧力容器構成要素によって形成される空洞内に形成され得る。

別の側面によると、圧力容器構成要素を製造するためのシステムは、金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すための金型を備え得る。増加厚を有する全体圧力容器構成要素の部分が、全体圧力容器構成要素上の所定の位置に位置し得る。本システムはさらに、全体圧力容器構成要素を割り出して、機械加工のための全体圧力容器構成要素の部分を選択するように構成されている、機械加工機器を備え得る。機械加工機器は、選択された部分を機械加工し、圧力容器を作り出すために使用され得る。

本発明の他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と関連して検討される、以下の発明を実施するための形態の検証に応じて、明白となるであろう。

本明細書に説明されるシステムおよび方法は、添付の請求項に記載される。しかしながら、説明の目的のために、いくつかの例証的実施形態は、以下の図に記載される。
図１は、本開示の例証的実施形態による、例示的遠隔ビークルを描写するブロック図である。 図２は、本開示に説明されるシステムおよび方法の少なくとも一部を実装するための例示的コンピュータシステムのブロック図である。 図３Ａは、例証的圧力容器構成要素を描写する。 図３Ｂは、一実施形態による、例証的圧力容器を描写する。 図３Ｃは、代替実施形態による、例証的圧力容器を描写する。 図４は、例証的実施形態による、圧力容器構成要素を製造するプロセスを描写する。

本発明の全体的な理解を提供するために、ある例証的実施形態を説明する。しかしながら、本明細書で説明されるシステムおよび方法は、他の好適な用途のために適合および修正され得、そのような他の追加および修正は、その範囲から逸脱しないであろうことが、当業者によって理解されるであろう。

圧力容器構成要素を製造するシステムおよび方法が、本明細書に説明される。圧力容器構成要素は、球体、半球、円筒、または長方形を含む、任意の好適な形状であり得る。圧力容器構成要素は、海洋において使用するために設計されるチタンから鋳造され得る。一実施形態では、圧力容器は、２つの半球を伴う、球体チタン圧力容器であり得る。一方の半球は、内部電子機器シャーシアセンブリを支持するために使用され得、他方の半球は、内部電子機器へのアクセスを可能にするケーブル貫通孔のための外部突起部が装備され得る。２つの半球は、球体の赤道面において、深い深度で内部電子機器の安全動作を可能にする、Ｏリングシールで密閉され得る。いくつかの実施形態では、球体形状因子圧力容器は、所定のサービス深度（または、圧力）において安全に動作するための安全係数を伴う、適切な壁厚に設計され得る。半球間の滑りを防止するために、内部空洞は、標準的大気圧（すなわち、＜１４．７ｐｓｉ）のわずかな割合まで真空化され得る。球体は、真空を除去し、続いて、半球を分離することによって分離され得る。ジャッキねじが、半球を分離するために使用されることができるか、または圧力容器の内側の圧力が、２つの側を強制的に引き離すために増加されることができる。内部に、圧力容器は、用途に応じて、内部構造または電子機器を含むことも、含まないこともある。

第１の圧力容器構成要素は、半球として成形され得、外部特徴または貫通孔を有していなくてもよい。したがって、第１の圧力容器構成要素は、界面表面上の機械加工のみを要求し得る。フランジは、３２ＲＭＳ仕上げに機械加工され、Ｏリングに対する密閉表面として作用し得る。

第２の圧力容器構成要素もまた、半球として成形され得るが、外部特徴およびＯリンググランドを伴うフランジの両方を有し、通常動作の間、水密密閉を可能にし得る。Ｏリンググランドは、公称球体外径より大きい直径において、水平面フランジに機械加工され得る。これは、圧縮荷重を支持するために、球体構造幾何学形状を損なわれないままにする。

突起部は、第２の圧力容器構成要素の外部表面から突出し得る。突起部は、球体赤道面に対して所定の仰角および方位角で位置する増加材料厚の部分を備え得る。これらの突起部場所は、応力を最小化し、接続されるケーブルおよびデバイスのパッキング効率を最大化するために選定され得る。しかしながら、全突起部が、鋳造後機械加工を必要とするわけではない。残りの突起部は、鋳造されたままであり、後の修正のために残され得る。突起部が機械加工されるとき、貫通孔が、ねじ山付きハードウェア（例えば、六角ねじ）を用いて球体の外側面に留まる水密コネクタを使用して、機械加工され得る。コネクタボルト孔の場所は、応力を最小化するように選定され得る。

いくつかの実施形態では、圧力容器は、円筒形形状因子を有し得る。圧力容器は、エンドキャプを伴う１つ以上の円筒形区分を備えている、主要本体から成り得る。エンドキャプは、半球または正方形形状であり得る。全構成要素は、所定のサービス深度（または、圧力）において安全に動作するための安全係数を伴う、適切な壁厚に設計され得る。円筒および球体直径は、同心および同一長であり、組立のために整列し得る。

通常動作の間、円筒は、その密閉表面が、圧縮および曲げモーメントを支持するための荷重を伝える水密シールを生成するよう接合されるように配列され得る。半球は、円筒形本体の両端に位置し得、半球の赤道面に位置するフランジにおけるＯリングシールの使用によって密閉され得る。内部空洞は、標準的大気圧（すなわち、＜１４．７ｐｓｉ）のわずかな割合まで真空化され得る。内部アクセスを促進するために、半球は、真空を除去し、続いて、バンドクランプを除去することによって、円筒から分離され得る。内部に、圧力容器は、用途に応じて、内部構造または電子機器を含むことも、含まないこともある。

有人潜水艇に対して、圧力容器は、窓のための孔または突起部とともに鋳造され得る。

いくつかの実施形態では、製造プロセスは、チタンを鋳造し、任意の突起部特徴を含む、全体圧力容器構成要素形状を作り出すことから成り得る。前述のように、突起部特徴は、その最終形状に鋳造され得るか、または突起部特徴は、最終形状を達成するために、追加の機械加工を要求し得る。製造プロセスは、いくつかのステップ、すなわち、金属（チタン等）を鋳造することと、機械加工するために鋳造された部分を割り出すことと、鋳造された部分の特定の領域を機械加工することとを含み得る。熱処理は、随意であり、より薄い壁の圧力容器のためには不必要であり得る。選定される鋳造プロセスは、鋳造される部分の壁厚およびサイズに依存し得る。いくつかの実施形態では、鋳造プロセスは、金属を焼結後、高温静水圧プレス（ＨＩＰ）プロセスを含み得る。代替実施形態では、鋳造プロセスは、ロストワックスまたは黒鉛型等、溶融金属を金型の中に注ぐことを含み得る。

いくつかの実施形態では、圧力容器は、半球フランジが、球体の内側と外側との間の相対的圧力差によって発生される力の下、係合するように、球体の二重シール通気プラグ弁を通して内部空洞を部分的に真空化することによって、密閉され得る。「バンド」クランプが半球のフランジに貼り付けられ、例えば、浅海域動作の間、追加の締め付け力を提供し得る。クランプは、ねじ山付きハードウェアとボルト締めするために、等しく離間された孔パターンを含み得る。球体圧力容器バンドクランプは、アイボルトを含み得、アイボルトは、任務前および後に、球体の持ち上げおよび取り扱いのためのストラップにシャックル掛けされることができる。圧力容器が開放されるとき、半球は、ホルダ内に固定して置かれることが必要があり得る。一実施形態では、半球より大きい孔が切り込まれたプラスチックプレートおよびバンドクランプボルトパターンに合致する指用アクセスパターンが、使用され得る。代替として、バンドクランプは、半球の両方に適用され、ヒンジを介して接続されることができる。いくつかの実施形態では、球体圧力容器バンドクランプは、搭載ブラケットとして二重機能を果たし得る。

いくつかの実施形態では、円筒形形状の圧力容器は、円筒形区分フランジを一緒にボルト締めし、構造上の水密シールを生成することによって密閉され得る。内部空洞は、部分的に、二重シール通気プラグ弁を通して真空化され、半球エンドキャプフランジが、筐体の内側と外側との間の相対的圧力差によって発生される力の下で係合することを可能にし得る。

いくつかの実施形態では、追加の特徴は、圧力容器構成要素に鋳造され、構成要素の内部搭載を簡略化し得る。内部搭載部は、圧力容器が圧力下で収縮する場合の応力の適用を防止するためのスロット付き孔を特徴とし得る。同様に、可撓性スタンドオフが、電子機器等の物体を搭載するとき、圧力容器構成要素の内側に適用され、圧力容器構成要素が圧力下で収縮する場合の応力の伝達を防止し得る。これは、電子機器を損傷から保護し、かつ圧力容器構成要素を非対称荷重から保護する。

チタンは、不十分な熱導体であり、したがって、内部熱（すなわち、電子機器から発生される）を取り除くことは、典型的には、ラジエータの使用を要求する。いくつかの実施形態では、ラジエータは、液体冷却のために、ベリリウム銅ラジエータを含み得る。冷却剤は、通常のエンジン冷却剤（伝導する）または蒸留水（非伝導性であるが、漏出の場合、純度を保証することが困難である）ではなく、ＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔまたはＯｐｔｉｃｏｏｌ等の非伝導性かつ非可燃性の冷却剤であり得る。

図１は、本開示の例証的実施形態による、例証的遠隔操作ビークル（ｖｅｈｉｃｌｅ）を描写する、ブロック図である。システム１００は、ソナー信号を送信および受信するためのソナーユニット１１０と、受信（または反射）信号を調節するためのプリプロセッサ１２０と、パルス圧縮およびビーム形成を行うための整合フィルタ１３０とを含む。システム１００は、高周波数（約１００ｋＨｚよりも大きい）ソナー信号を使用して、ナビゲートすることを可能にするように構成される。そのようなＨＦ航行を可能にするために、システム１００は、見通し角誤差を補償するため、および位相誤差を補正するための信号補正器１４０を含む。システム１００はまた、受信された画像を地図とコヒーレントに相関させるための信号検出器１５０も含む。いくつかの実施形態では、システム１００は、搭載された航行コントローラ１７０、モータコントローラ１８０、およびセンサコントローラ１９０を含む。航行コントローラ１７０は、ＧＰＳ／ＲＦリンク１７２（利用可能であるとき）、加速度計１７４、ジャイロスコープ、およびコンパス１７６から航行パラメータを受信するように構成され得る。モータコントローラ１８０は、ビークルを操縦するための複数のモータ１８２、１８４、および１８６を制御するように構成され得る。センサコントローラ１９０は、バッテリモニタ１７２、温度センサ１９４、および圧力センサ１９６から測定値を受信し得る。システム１００はさらに、ソナー測定値ならびに他の航行およびセンサパラメータに基づいて航行パラメータを決定するため、およびビークルの移動を制御するためにハブとしての機能を果たし得る、中央制御ユニット（ＣＣＵ）１６０を含む。

水面または水中ビークルとの関連で、ＣＣＵ１６０は、位置（緯度および経度）、速度（任意の方向）、方角、機首方位、加速度、および高度等の航行パラメータを決定し得る。ＣＣＵ１６０は、航跡に沿った方向（前方および後方）、航跡を横断する方向（左舷および右舷）、および垂直方向（上および下）に沿った運動を制御するために、これらの航行パラメータを使用し得る。ＣＣＵ１６０は、ビークルの向きを変える（ｙａｗ）、ビークルを傾ける（ピッチ）、ビークルを転がす（ｒｏｌｌ）、または別様にビークルを回転させる（ｒｏｔａｔｅ）ように運動を制御するために、これらの航行パラメータを使用し得る。水中動作中、ＡＵＶ等のビークルは、ソナーユニット１１０において高周波数実開口ソナー画像または信号を受信し得、次いで、画像または信号は、地形の合成開口ソナー（ＳＡＳ）地図に対して処理され、フィルタにかけられ、補正され、相関させられ得る。相関を使用して、次いで、ＣＣＵは、地形をナビゲートすることを支援するために、高精度および他の航行パラメータを用いてＡＵＶの位置を決定し得る。精度は、ＳＡＳ地図および／または獲得されたソナー画像の信号および空間帯域幅によって決定され得る。ある実施形態では、正方画素を伴う事前ＳＡＳ地図とのソナー画像の少なくともほぼ完璧な重複があると仮定し、類似要素サイズおよび帯域幅を有する単一のチャネルを用いて再取得が行われたと仮定し、かつ見通し角補償の損失がほとんどまたは全くないと仮定すると、エンベロープは、要素サイズの約２分の１であろう。その結果として、ある実施形態では、エンベロープのピークは、波長の約１／１００までを含む高精度で識別され得る。例えば、分解能は、レンジ方向において、２．５ｃｍ未満、または１ｃｍ未満、あるいは約０．１ｍｍ未満および約０．１ｍｍであり得る。

上述のように、システム１００は、音響信号を伝送および受信するためのソナーユニット１１０を含む。ソナーユニットは、一列に配列される、１つ以上の伝送要素またはプロジェクタと複数の受信要素とを有するトランスデューサアレイ１１２を含む。ある実施形態では、トランスデューサアレイ１１２は、別個のプロジェクタおよび受信機を含む。トランスデューサアレイ１１２は、ＳＡＳモード（進路要図またはスポットライトモードのいずれか）で、または実開口モードで動作するように構成され得る。ある実施形態では、トランスデューサアレイ１１２は、マルチビーム音波発信機、サイドスキャンソナー、またはセクタスキャンソナーとして動作するように構成される。伝送要素および受信要素は、所望に応じて、サイズ決定および成形され得、本開示の範囲から逸脱することなく、所望に応じて、任意の構成で、および任意の間隔を用いて配列され得る。トランスデューサアレイ１１２の数、サイズ、配列、および動作は、地形に高周波の音波を当て、地形または物体の高分解能画像を生成するように選択および制御され得る。アレイ１１２の一実施例は、１２^３/_４インチビークルに搭載された５ｃｍ要素を伴う１６チャネルアレイを含む。

ソナーユニット１１０はさらに、トランスデューサから受信される電気信号を受信および処理するための受信機１１４と、電気信号をトランスデューサに送信するための伝送機１１６とを含む。ソナーユニット１１０はさらに、開始および終了を含む伝送機の動作、およびピングの周波数を制御するための伝送機コントローラ１１８を含む。

受信機１１４によって受信される信号は、調節および補償のためにプリプロセッサに送信される。特に、プリプロセッサ１２０は、異常値を排除するため、およびハイドロホン変動を推定して補償するためのフィルタ調節器１２２を含む。プリプロセッサはさらに、ビークルの運動を推定、および補償するためのドップラ補償器１２４を含む。前処理された信号は、整合フィルタ１３０に送信される。

整合フィルタ１３０は、レンジ内で整合フィルタリングを行うためのパルス圧縮器１３２と、方位角において整合フィルタリングを行い、それにより、方向推定を行うためのビームフォーマ１３４とを含む。

信号補正器１４０は、見通し角の差異を補償するようにソナー画像を調整するための見通し角補償器１４２を含む。典型的には、ソナーが点散乱体の集合を撮像する場合、画像は観測角とともに変化する。例えば、固定高度および機首方位で動作し、海底経路を観測するＳＡＳシステムは、異なるレンジで異なる画像を生成するであろう。同様に、固定水平レンジで作製されるＳＡＳ画像は、高度が変化させられた場合に変化するであろう。そのような場合において、画像の変化は、見通し角の変化によるものであろう。見通し角補償器１４２は、見通し角不変画像を生成するように構成される。１つのそのような見通し角補償器が、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｇｒａｚｉｎｇ Ａｎｇｌｅ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｉｇｎａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」と題された米国特許出願第１２／８０２，４５４号で説明され、その内容は、それらの全体で参照することにより本明細書に組み込まれる。

信号補正器１４０は、レンジ変動位相誤差を補正するための位相誤差補正器１４４を含む。概して、位相誤差補正器１４４は、画像をより小さい断片に分け、各断片は、実質的に一定の位相誤差を有する。次いで、位相誤差が、より小さい断片の各々について推定および補正され得る。

システム１００はさらに、信号相関器１５２および記憶装置１５４を有する、信号検出器１５０を含む。信号検出器１５０は、潜在的な標的を検出し、検出された物体の位置および速度を推定し、標的またはパターン認識を行うように構成され得る。一実施形態では、記憶装置１５４は、１つ以上の以前に取得されたＳＡＳ画像、実開口画像、または任意の他の好適なソナー画像を含み得る、地図記憶部を含み得る。信号相関器１５２は、信号補正器１４０から取得される受信および処理された画像を、地図記憶部１５４からの１つ以上の事前画像と比較するように構成され得る。

システム１００は、本開示から逸脱することなく、図示されていない他の構成要素を含み得る。例えば、システム１００は、データロギングおよび記憶エンジンを含み得る。ある実施形態では、データロギングおよび記憶エンジンは、科学的データを記憶するために使用され得、次いで、データは、航行システムを支援するための後処理で使用され得る。システム１００は、システム１００の１つ以上の特徴へのアクセスを制御するため、および１つ以上の特徴の使用を認可するためのセキュリティエンジンを含み得る。セキュリティエンジンは、アクセスを制御するための好適な暗号化プロトコルおよび／またはセキュリティキーおよび／またはドングルを伴って構成され得る。例えば、セキュリティエンジンは、地図記憶部１５４に記憶された１つ以上の地図を保護するために使用され得る。地図記憶部１５４の中の１つ以上の地図へのアクセスは、適切なライセンス、権限、または許可を有する、ある個人または実体に限定され得る。セキュリティエンジンは、これらの個人または実体が権限を与えられたことを確認すると、これらの個人または実体に１つ以上の地図へのアクセスを選択的に許可し得る。セキュリティエンジンは、限定されないが、航行コントローラ１７０、モータコントローラ１８０、センサコントローラ１９０、伝送機コントローラ１１８、およびＣＣＵ１６０を含む、システム１００の他の構成要素へのアクセスを制御するように構成され得る。

概して、トランスデューサ１１２を除いて、システム１００の種々の構成要素が、図２のコンピュータシステム２００等のコンピュータシステムで実装され得る。より具体的には、図２は、本開示の例証的実施形態による、ネットワークにアクセスする汎用コンピュータの機能ブロック図である。本願で説明されるホログラフィック航行システムおよび方法は、図２のシステム２００を使用して実装され得る。

例示的なシステム２００は、プロセッサ２０２と、メモリ２０８と、相互接続バス２１８とを含む。プロセッサ２０２は、マルチプロセッサシステムとしてコンピュータシステム２００を構成するための単一のマイクロプロセッサまたは複数のマイクロプロセッサを含み得る。メモリ２０８は、例証的に、メインメモリおよび読み取り専用メモリを含む。システム２００はまた、例えば、種々のディスクドライブ、テープドライブ等を有する、大容量記憶デバイス２１０も含む。メインメモリ２０８はまた、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）および高速キャッシュメモリも含む。動作および使用中、メインメモリ２０８は、メインメモリ２０８に記憶されたデータ（例えば、地形のモデル）を処理するときにプロセッサ２０２による実行のための命令の少なくとも複数部分を記憶する。

いくつかの実施形態では、システム２００はまた、ネットワーク２１６を介したデータ通信のためのインターフェース２１２として、一例として示される、通信のための１つ以上の入出力インターフェースを含み得る。データインターフェース２１２は、モデム、イーサネット（登録商標）カード、または任意の他の好適なデータ通信デバイスであり得る。データインターフェース２１２は、直接的に、または別の外部インターフェースを通してのいずれかで、イントラネット、インターネット、またはＩｎｔｅｒｎｅｔ等のネットワーク２１６への比較的高速のリンクを提供し得る。ネットワーク２１６への通信リンクは、例えば、光学、有線、または無線（例えば、衛星または８０２．１１Ｗｉ−Ｆｉまたはセルラーネットワークを介した）リンク等の任意の好適なリンクであり得る。いくつかの実施形態では、通信は、音響モデムを介して起こり得る。例えば、ＡＵＶに対して、通信は、そのようなモデムを介して起こり得る。代替として、システム２００は、ネットワーク２１６を介したウェブベースの通信が可能なメインフレームまたは他の種類のホストコンピュータシステムを含み得る。

いくつかの実施形態では、システム２００はまた、好適な入出力ポートも含み、または、プログラミングおよび／またはデータ入力、読み出し、または操作目的でローカルユーザインターフェースとしての機能を果たす、ローカルディスプレイ２０４およびユーザインターフェース２０６（例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン）等と相互接続するための相互接続バス２１８を使用し得る。代替として、サーバ運営人員が、ネットワーク２１６を介して、遠隔端末デバイス（図に示されていない）からシステム２００を制御および／またはプログラムするために本システムと相互作用し得る。

いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上のコヒーレントセンサ（例えば、ソナー、レーダ、光学アンテナ等）２１４に連結される、航行コントローラ１７０等のプロセッサを必要とする。地形のモデルに対応するデータおよび／またはそのモデルに関連付けられるホログラフィック地図に対応するデータは、メモリ２０８または大容量記憶装置２１０に記憶され得、かつプロセッサ２０２によって読み出され得る。プロセッサ２０２は、本願で説明される方法のうちのいずれか、例えば、見通し角補償または高周波数ホログラフィック航行を行うように、これらのメモリデバイスに記憶された命令を実行し得る。

本システムは、情報を表示するためのディスプレイ２０４と、前述のデータの少なくとも一部分を記憶するためのメモリ２０８（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュ等）と、前述のデータの少なくとも一部分を記憶するための大容量記憶デバイス２１０（例えば、ソリッドステートドライブ）とを含み得る。任意の一式の前述の構成要素が、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース２１２を介してネットワーク２１６に連結され得る。前述の構成要素の各々は、相互接続バス２１８を介して通信し得る。

いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上のコヒーレントセンサ（例えば、ソナー、レーダ、光学アンテナ等）２１４に連結される、プロセッサを要求する。ソナーアレイ２１４は、他の構成要素の中でもとりわけ、伝送機、受信アレイ、受信要素、および／または関連位相中心／仮想要素を伴う仮想アレイを含み得る。

地形のモデルに対応するデータ、モデルに関連付けられたホログラフィック地図に対応するデータ、および見通し角補償のためのプロセスは、プロセッサ２０２によって行われ得る。本システムは、情報を表示するためのディスプレイ２０４と、前述のデータの少なくとも一部分を記憶するためのメモリ２０８（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュ等）と、前述のデータの少なくとも一部分を記憶するための大容量記憶デバイス２１０（例えば、ソリッドステートドライブ）とを含み得る。任意の一式の前述の構成要素が、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース２１２を介してネットワーク２１６に連結され得る。前述の構成要素の各々は、相互接続バス２１８を介して通信し得る。

動作中、プロセッサ２０２は、センサ２１４に対する位置推定、センサ２１４からの波形または画像、および地形、例えば、海底のモデルに対応するデータを受信する。いくつかの実施形態では、そのような位置推定は、受信されなくてもよく、プロセッサ２０２によって行われるプロセスは、この情報なしで継続する。随意に、プロセッサ２０２は、航行情報および／または高度情報を受信し得、プロセッサ２０２は、コヒーレント画像回転アルゴリズムを行い得る。システムプロセッサ２０２からの出力は、ビークルが移動する必要がある位置を含む。

システム２００に含まれる構成要素は、典型的には、サーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、ネットワーク端末、携帯用デバイス、および同等物等として使用される汎用コンピュータシステムで見出される。実際、これらの構成要素は、当技術分野で周知である、そのようなコンピュータ構成要素の広いカテゴリを表すことを目的としている。

本発明のシステムおよび方法に関与する方法は、不揮発性コンピュータ使用可能および／または読み取り可能な媒体を含む、コンピュータプログラム製品で具現化され得ることが、当業者に明白であろう。例えば、そのようなコンピュータ使用可能媒体は、その上に記憶されたコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを有する、ＣＤ ＲＯＭディスク、従来のＲＯＭデバイス、またはランダムアクセスメモリ、ハードドライブデバイスまたはコンピュータディスケット、フラッシュメモリ、ＤＶＤ、または任意の類似デジタルメモリ媒体等の読み取り専用メモリデバイスから成り得る。

随意に、本システムは、慣性航行システム、ドップラセンサ、高度計、ホログラフィック地図のデータ投入部分上にセンサを固定するギンブリングシステム、全地球測位システム（ＧＰＳ）、長基線（ＬＢＬ）航行システム、超短基線（ＵＳＢＬ）航行、または任意の他の好適な航行システムを含み得る。

図３Ａは、例証的圧力容器構成要素を描写する。圧力容器構成要素３００は、全体圧力容器構成要素３０２および１つ以上の突起部３０４を含む。

全体圧力容器構成要素３０２は、半球として描写されるが、全体圧力容器構成要素３０２は、球体、円筒、楕円体、立方体、または直方柱を含む、任意の好適な形状として成形され得る。全体圧力容器構成要素３０２は、チタンまたは任意の他の好適な材料から作製され得る。いくつかの実施形態では、全体圧力容器構成要素３０２は、金属を焼結した後、ＨＩＰプロセスによって鋳造され得る。代替実施形態では、全体圧力容器構成要素３０２は、溶融金属を金型の中に注ぐことによって鋳造され得る。全体圧力容器構成要素３０２は、随意に、熱処理され得る。

突起部３０４は、増加厚を有する、全体圧力容器構成要素３０２の一部であり得る。突起部３０４は、全体圧力容器構成要素３０２上の所定の位置に位置し得る。突起部３０４は、孔として図３Ａに描写されるが、突起部３０４は、完成圧力容器構成要素のための意図される任意の設計特徴を備え得る。いくつかの実施形態では、突起部３０４は、球体赤道面に対して、所定の仰角および方位角で生じ得る。いくつかの実施形態では、突起部３０４は、ケーブル貫通孔（例えば、孔）を備え得る。

図３Ｂは、一実施形態による、例証的圧力容器を描写する。圧力容器３１０は、上半球３１２、下半球３１４、突起部３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６、ならびにＯリング３２８を含む。

上半球３１２は、図３Ａに関連して論じられる構成要素３０２と類似する圧力容器構成要素であり得る。上半球３１２は、突起部３１６、３１８、および３２０を有するように図３Ｂに描写されるが、これらの突起部は、単に、例証目的のために示される。上半球３１２は、任意の好適な場所に位置する任意の数の突起部を有し得、いくつかの実施形態では、上半球３１２は、どんな突起部も全く有しておらず、特徴を伴わない平滑半球を備え得る。いくつかの実施形態では、上半球３１２は、内部電子機器へのアクセスを可能にするケーブル貫通孔のための外部突起部３１６、３１８、および３２０を装備し得る。これらの突起部場所は、応力を最小化し、接続されるケーブルおよびデバイスのパッキング効率を最大化するように選定され得る。上半球３１２は、Ｏリングに対して密閉表面として作用するフランジ（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態では、上半球３１２上のフランジは、３２ＲＭＳ仕上げに機械加工される。

下半球３１４は、図３Ａに関連して論じられる構成要素３０２と類似する圧力容器構成要素であり得る。下半球３１４は、突起部３２２、３２４、および３２６を有するように図３Ｂに描写されるが、これらの突起部は、単に、例証目的のために示される。下半球３１４は、任意の好適な場所に位置する任意の数の突起部を有し得、いくつかの実施形態では、下半球３１４は、どんな突起部も全く有しておらず、特徴を伴わない平滑半球を備え得る。いくつかの実施形態では、下半球３１４は、内部電子機器シャーシアセンブリを支持するために使用され得る。下半球３１４は、Ｏリングに対して密閉表面として作用する３２ＲＭＳ仕上げに機械加工されるフランジ（図示せず）を含み得る。

突起部３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６は、増加厚を有する、上半球３１２または下半球３１４の一部であり得る。突起部３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６は、上半球３１２または下半球３１４上の所定の位置に位置し得る。突起部３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６は、孔として図３Ｂに描写されるが、突起部３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６は、完成圧力容器構成要素のために意図される任意の設計特徴を備え得る。いくつかの実施形態では、突起部３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６は、球体赤道面に対して、所定の仰角および方位角で生じ得る。いくつかの実施形態では、突起部３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６は、ケーブル貫通孔（例えば、孔）を備え得る。

いくつかの実施形態では、上半球３１２および下半球３１４は、深い深度において内部電子機器の安全動作を可能にする、Ｏリングシール３２８を用いて、球体の赤道面に密閉され得る。Ｏリングシール３２８は、圧力容器を水の進入から密閉するための任意の好適なＯリングであり得る。いくつかの実施形態では、上半球３１２および下半球３１４は、二枚貝のようなヒンジ等の１つ以上のヒンジによって接合され得る。いくつかの実施形態では、上半球３１２および下半球３１４は、所定のサービス深度（または、圧力）において安全に動作するための安全係数を伴う、適切な壁厚に設計され得る。半球３１２と３１４との間の滑りを防止するために、内部空洞は、標準的大気圧（すなわち、＜１４．７ｐｓｉ）のわずかな割合まで真空化され得る。半球３１２および３１４は、真空を除去し、続いて、半球３１２および３１４を分離することによって、分離され得る。内部に、圧力容器は、用途に応じて、内部構造または電子機器を含むことも、含まないこともある。

図３Ｃは、代替実施形態による、例証的圧力容器を描写する。圧力容器３５０は、円筒３５２、上半球３５４、下半球３５６、突起部３５８、３６０、および３６２、ならびにＯリング３６４および３６６を含む。

円筒３５２は、図３Ａに関連して論じられる構成要素３０２と類似する圧力容器構成要素であり得る。円筒３５２は、突起部３５８を有するように図３Ｃに描写されるが、これらの突起部は、単に、例証目的のために示される。円筒３５２は、任意の好適な場所に位置する任意の数の突起部を有し得、いくつかの実施形態では、円筒３５２は、どんな突起部も全く有しておらず、特徴を伴わない平滑半球を備え得る。円筒３５２は、Ｏリングに対して密閉表面として作用する３２ＲＭＳ仕上げに機械加工されるフランジ（図示せず）を含み得る。圧力容器３５０は、上半球３５４および下半球３５６をエンドキャップとして使用する。エンドキャップは、図３Ｃでは、半球３５４および３５６として描写されるが、エンドキャップは、円形ディスクまたは正方形形状等、任意の好適な形状であり得る。円筒３５２および半球３５４および３５６は、組立のために整列するように、同心直径および／または同一長さを有し得る。

上半球３５４は、図３Ａに関連して論じられる構成要素３０２と類似する圧力容器構成要素であり得る。上半球３５４は、突起部３６０を有するように図３Ｃに描写されるが、これらの突起部は、単に、例証目的のために示される。上半球３５４は、任意の好適な場所に位置する任意の数の突起部を有し得、いくつかの実施形態では、上半球３５４は、どんな突起部も全く有しておらず、特徴を伴わない平滑半球を備え得る。いくつかの実施形態では、上半球３５４は、内部電子機器へのアクセスを可能にするケーブル貫通孔のための外部突起部３６０を装備し得る。これらの突起部場所は、応力を最小化し、接続されるケーブルおよびデバイスのパッキング効率を最大化するように選定され得る。上半球３５４は、Ｏリングに対して密閉表面として作用する３２ＲＭＳ仕上げに機械加工されるフランジ（図示せず）を含み得る。

下半球３６２は、図３Ａに関連して論じられる構成要素３０２と類似する圧力容器構成要素であり得る。下半球３６２は、突起部３６２を有するように図３Ｃに描写されるが、これらの突起部は、単に、例証目的のために示される。下半球３６２は、任意の好適な場所に位置する任意の数の突起部を有し得、いくつかの実施形態では、下半球３６２は、どんな突起部も全く有しておらず、特徴を伴わない平滑半球を備え得る。いくつかの実施形態では、下半球３６２は、内部電子機器シャーシアセンブリを支持するために使用され得る。下半球３６２は、Ｏリングに対して密閉表面として作用する３２ＲＭＳ仕上げに機械加工されるフランジ（図示せず）を含み得る。

突起部３５８、３６０、および３６２は、増加厚を有する、上半球３５４または下半球３５６の一部であり得る。突起部３５８、３６０、および３６２は、上半球３５４または下半球３５６上の所定の位置に位置し得る。突起部３５８、３６０、および３６２は、孔として図３Ｃに描写されるが、突起部３５８、３６０、および３６２は、完成圧力容器構成要素のために意図される任意の設計特徴を備え得る。いくつかの実施形態では、突起部３５８、３６０、および３６２は、球体赤道面に対して、所定の仰角および方位角で生じ得る。いくつかの実施形態では、突起部３５８、３６０、および３６２は、ケーブル貫通孔（例えば、孔）を備え得る。

いくつかの実施形態では、円筒３５２、上半球３５４、および下半球３６２は、Ｏリングシール３６４および３６６を用いて密閉され、深い深度における内部電子機器の安全動作を可能にし得る。Ｏリングシール３６４および３６６は、圧力容器を水の進入から密閉するための任意の好適なＯリングであり得る。いくつかの実施形態では、円筒３５２および半球３５４および３５６は、二枚貝のようなヒンジ等の１つ以上のヒンジによって接合され得る。いくつかの実施形態では、円筒３５２、上半球３５４、および下半球３５６は、所定のサービス深度（または、圧力）において安全に動作するための安全係数を伴う、適切な壁厚に設計され得る。円筒３５２と半球３５４と３５６との間の滑りを防止するために、内部空洞は、標準的大気圧（すなわち、＜１４．７ｐｓｉ）のわずかな割合まで真空化され得る。円筒３５２および半球３５４および３５６は、真空を除去し、続いて、円筒３５２および半球３５４および３５６を分離することによって、分離され得る。内部に、圧力容器は、用途に応じて、内部構造または電子機器を含むことも、含まないこともある。

図４は、例証的実施形態による、圧力容器構成要素を製造するプロセスを描写する。プロセス４００は、金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すことを含み得、鋳造することは、増加厚を有し、全体圧力容器構成要素上の所定の位置に位置する、全体圧力容器構成要素の部分を形成することを含む（ステップ４０２）。全体的圧力容器の鋳造または形成前に場所が決定されるため、位置は、「事前に決定される」。次いで、全体圧力容器構成要素を割り出して（ｉｎｄｅｘ）、機械加工のための全体圧力容器構成要素の部分を選択する、（ステップ４０４）。最後に、選択された部分の機械加工を含め、全体圧力容器構成要素を機械加工し、圧力容器構成要素を作り出し得る（ステップ４０６）。

ステップ４０２において、金属は、全体圧力容器構成要素を作り出すように鋳造され得る。金属は、限定ではないが、チタン、鋼鉄、アルミニウム、または炭化タングステンを含む、圧力容器のための任意の好適な金属であり得る。いくつかの実施形態では、全体圧力容器構成要素は、金属を焼結した後、ＨＩＰプロセスによって鋳造され得る。代替実施形態では、全体圧力容器構成要素は、溶融金属を金型の中に注ぐことによって鋳造され得る。いくつかの実施形態では、圧力容器構成要素は、随意に、機械加工前または後のいずれかに、熱処理され得る。

ステップ４０４において、全体的圧力容器は、機械加工のための全体圧力容器構成要素の部分を選択するために、割り出され得る。部分は、全体圧力容器構成要素上の所定の位置に位置する、増加厚を有する、突起部を含み得る。いくつかの実施形態では、突起部は、球体赤道面に対して、所定の仰角および方位角で生じ得る。いくつかの実施形態では、突起部は、ケーブル貫通孔（例えば、孔）を備え得る。

ステップ４０６において、全体圧力容器構成要素が、機械加工され、圧力容器構成要素を作り出し、それは、選択された部分の機械加工を含み得る。前述のように、選択された部分のいくつかは、追加の機械加工を要求しないこともある。しかしながら、選択された部分のいくつかは、余剰材料を除去し、完成突起部形状を作り出すために、機械加工を要求し得る。

ある実装では、例えば、圧力容器構成要素３０２、上半球３１２、下半球３１４、または円筒３５２等の圧力容器構成要素は、容器構成要素３０２が種々の突起部３０４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、または３２６とともに鋳造された後、機械加工される。圧力容器構成要素３０２を鋳造するときに、突起部３０４を形成する利点の１つは、標準的一式の突起部が効率的に形成され得るが、その後、圧力容器構成要素３０２内のその構成要素の構成および／または配列に応じて、鋳造された突起部３０４のうちのどれがポータルまたは孔に機械加工されるべきかを製造業者が決定することができることである。これは、圧力容器が、チタン等の金属を含むとき、特に、有利であり得る。さらに、共通金型が、全圧力容器のために使用され得、突起部、孔、支持体、フランジ、および他の特徴は、カスタム圧力容器を作り出すために、鋳造／鍛造後に機械加工され得る。故に、複数の突起部３０４は複数の可能な構成のための孔機械加工を可能にするように形成されるが、その後、複数の突起部３０４のサブセットまたは一部のみ、続いて、構成要素の選択された構成または配列に基づいて、孔またはポータルに機械加工される。対照的に、圧力容器の既存の製造プロセスは、典型的には、圧力容器を鋳造し、次いで、圧力容器構成要素が鋳造された後、設計された構成要素構成に基づいて、突起部／孔の要求される場所を決定し、次いで、決定された場所に突起部および孔を形成することを含む。そのようなプロセスは、圧力容器上の突起部の数を制限するが、一式の突起部３０４が、鋳造プロセスの間に形成され、鋳造後、突起部３０４のサブセットが、圧力容器３０２、３１２、３１４、３５２、３５４、３５６内の構成要素の特定の構成または配列に応じて、機械加工される、前述のような有利なプロセスと比較して、実質的に、より時間がかかり、コストがかかり、かつ非効率的である。

そのような実施形態は、一例として提供されるにすぎないことは、当業者に明白となるであろう。多数の変形例、代替、変更、および代用が、本発明を実践する当業者によって採用され得ることを理解されたい。故に、本発明は、本明細書に開示される実施形態に限定されず、法律の下で許容される限り広範に解釈される、以下の請求項から理解されるべきであることを理解されるであろう。

Claims (31)

1. 圧力容器構成要素を製造する方法であって、
   金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すことであって、鋳造することは、増加厚を有し、前記全体圧力容器構成要素上の所定の位置に位置している前記全体圧力容器構成要素の部分を形成することを含む、ことと、
   前記全体圧力容器構成要素を割り出して、機械加工のための前記全体圧力容器構成要素の前記部分を選択することと、
   前記全体圧力容器構成要素を機械加工し、圧力容器構成要素を作り出すことであって、前記全体圧力容器構成要素を機械加工することは、前記選択された部分を機械加工することを含む、ことと
   を含む、方法。
2. 前記圧力容器構成要素は、円筒形圧力容器のための半球、円筒、楕円体、立方体、長方柱、または正方形エンドキャップのうちの１つである、請求項１に記載の方法。
3. 前記金属は、チタンである、請求項１に記載の方法。
4. 前記金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すことは、高温静水圧プレス（ＨＩＰ）プロセスがその後に続く前記金属を焼結することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すことは、溶融金属を金型の中に注ぐことを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記圧力容器構成要素を熱処理することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記圧力容器構成要素は、第２の圧力容器構成要素と嵌合するように設計される、請求項１に記載の方法。
8. ヒンジが、前記圧力容器構成要素を開放し、閉鎖し、前記第２の圧力容器構成要素と整列させるために使用される、請求項７に記載の方法。
9. 前記圧力容器構成要素を前記第２の圧力容器構成要素と嵌合させることと、
   前記圧力容器構成要素および前記第２の圧力容器構成要素によって形成される空洞内に少なくとも部分的真空を形成することと
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記増加厚を有する部分は、球体赤道面に対して、所定の仰角および方位角で生じている、請求項１に記載の方法。
11. 前記全体圧力容器構成要素を機械加工することは、ケーブル貫通孔を前記増加厚を有する部分において機械加工することを含む、請求項１に記載の方法。
12. 増加厚を有する前記全体圧力容器構成要素の部分の所定の場所は、前記全体的圧力容器内の構成要素の複数の可能な配列に基づく、請求項１に記載の方法。
13. 前記全体的圧力の前記選択された部分は、増加厚を有する前記全体圧力容器構成要素の前記部分のサブセットである、請求項１２に記載の方法。
14. 前記サブセットは、前記全体的圧力容器内の前記構成要素の前記複数の可能な配列のうちの１つに基づいて決定される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記全体的圧力容器を鋳造することおよび割り出すことの後、前記選択された部分を機械加工することを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 圧力容器構成要素を製造するためのシステムであって、
    金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すための金型であって、鋳造することは、増加厚を有し、前記全体圧力容器構成要素上の所定の位置に位置している前記全体圧力容器構成要素の部分を形成することを含む、金型と、
    機械加工機器と
    を備え、
    前記機械加工機器は、
    前記全体圧力容器構成要素を割り出して、機械加工のための前記全体圧力容器構成要素の部分を選択することと、
    前記全体圧力容器構成要素を機械加工し、圧力容器構成要素を作り出することであって、前記全体圧力容器構成要素を機械加工することは、前記選択された部分を機械加工することを含む、ことと
    を行うように構成されている、システム。
17. 前記圧力容器構成要素は、半球、円筒、立方体、または長方柱のうちの１つである、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記金属は、チタンである、請求項１６に記載のシステム。
19. 前記金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すことは、高温静水圧プレス（ＨＩＰ）プロセスがその後に続く前記金属を焼結することを含む、請求項１６に記載のシステム。
20. 前記金属を鋳造し、全体圧力容器構成要素を作り出すことは、溶融金属を前記金型の中に注ぐことを含む、請求項１６に記載のシステム。
21. 前記機械加工機器は、前記圧力容器構成要素を熱処理するようにさらに構成されている、請求項１６に記載のシステム。
22. 前記圧力容器構成要素は、第２の圧力容器構成要素と嵌合するように設計されている、請求項１６に記載のシステム。
23. ヒンジが、前記圧力容器構成要素を開放し、閉鎖し、前記第２の圧力容器構成要素と整列させるために使用される、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記圧力容器構成要素および前記第２の圧力容器構成要素は、前記圧力容器構成要素および前記第２の圧力容器構成要素によって形成される空洞内に少なくとも部分的真空を形成するように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
25. 前記増加厚を有する前記部分は、球体赤道面に対して、所定の仰角および方位角で生じている、請求項１６に記載のシステム。
26. 前記機械加工機器は、ケーブル貫通孔を前記増加厚を有する部分において機械加工することによって、前記全体圧力容器構成要素を機械加工するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
27. 増加厚を有する前記全体圧力容器構成要素の前記部分の前記所定の場所は、前記全体的圧力容器内の構成要素の複数の可能な配列に基づく、請求項１６に記載のシステム。
28. 前記全体的圧力の前記選択された部分は、増加厚を有する前記全体圧力容器構成要素の前記部分のサブセットである、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記サブセットは、前記全体的圧力容器内の前記構成要素の前記複数の可能な配列のうちの１つに基づいて決定される、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記全体的圧力容器を鋳造することおよび割り出すことの後、前記選択された部分を機械加工することを含む、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記圧力容器構成要素は、熱交換のためのラジエータを含む、請求項１６に記載のシステム。

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