JP2017024630A

JP2017024630A - 水中無人機の回収装置及び回収方法

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Publication number: JP2017024630A
Application number: JP2015147020A
Authority: JP
Inventors: 澤田　信一; Shinichi Sawada; 信一澤田; 伸也北薗; Shinya Kitazono
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-24
Also published as: JP6593771B2

Abstract

【課題】水中無人機の回収作業の作業効率を改善することができる、水中無人機の回収装置及び回収方法を提供する。【解決手段】第一実施形態に係る水中無人機１の回収装置は、水面に浮遊可能なブイ１１に索体１２で繋がれた水中無人機１を母船に回収する装置であって、ブイ１１又は索体１２に係止可能なフック２と、フック２に繋がれた回収索３と、フック２及び回収索３を搬送可能な飛翔体４と、を備え、飛翔体４をブイ１１が浮遊する場所まで移動させ、ブイ１１又は索体１２に係止可能な位置でフック２を水面に投入するようにしたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、水中無人機の回収装置及び回収方法に関し、特に、水面に浮遊可能なブイに繋がれた水中無人機の回収に適した水中無人機の回収装置及び回収方法に関する。

近年、海洋、河川、ダム、貯水層等の水中や水底における探査、調査、測量、撮影等を行うために、無人の潜水機や探査機を用いる機会が増加している。これらの無人機は、一般に水中無人機（ＵＵＶ：Unmanned Underwater Vehicle）と呼ばれており、自立型のＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle）や遠隔操作型のＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle）が知られている。

かかる水中無人機の回収方法には、例えば、水中無人機からブイを水中に解放し、母船に搭乗している作業員が、水中無人機とブイとを連結しているロープにフックを引っ掛けて手元に引き寄せ、船上クレーンにより母船に回収する方法が既に提案されている（特許文献１、図１５〜１８参照）。

特開２００３−２９１８８８号公報

特許文献１に記載された回収方法では、フックがブイに届く位置まで母船を接近させる必要があるところ、母船と水中無人機との衝突を避けるために母船をブイから一定の距離（例えば、数十ｍ程度）だけ離しておく必要がある。したがって、人力のみでフックをブイの近傍まで投入することは難しく、現実には、空気銃等の射出装置を使用してフックを投入している。

このとき、水面に浮遊するブイを目印にしてフックを投入することとなるが、ブイに繋がれたロープの位置を正確に把握することは困難であるうえに、射出装置を用いて狙った位置にフックを投入することも難しいことから、フックが空振りしてしまうことも少なくない。フックが空振りした場合には、フックの回収、フックの射出装置へのセッティング、フックの投入の作業を繰り返し行わなければならず、水中無人機の回収作業に時間を要し、作業効率が悪いという問題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みて創案されたものであり、水中無人機の回収作業の作業効率を改善することができる、水中無人機の回収装置及び回収方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、水面に浮遊可能なブイに索体で繋がれた水中無人機を母船に回収する、水中無人機の回収装置において、前記ブイ又は前記索体に係止可能なフックと、該フックに繋がれた回収索と、前記フック及び前記回収索を搬送可能な飛翔体と、を備え、前記飛翔体を前記ブイが浮遊する場所まで移動させ、前記ブイ又は前記索体に係止可能な位置で前記フックを水面に投入するようにした、ことを特徴とする水中無人機の回収装置が提供される。

前記飛翔体は、水面を撮像可能なカメラを備えていてもよい。また、前記飛翔体は、母船から遠隔操作可能に構成されていてもよい。

また、前記母船は、前記回収索の繰り出し及び巻き取りを行うリールを備え、前記飛翔体は、前記リールから前記回収索を繰り出しながら前記フックを搬送するようにしてもよい。

また、前記飛翔体は、前記回収索の繰り出し及び巻き取りを行うリールを備え、前記フックを水面に投下した後、前記回収索を繰り出しながら前記母船に移動するようにしてもよい。

また、本発明によれば、水面に浮遊可能なブイに索体で繋がれた水中無人機を母船に回収する、水中無人機の回収方法において、前記ブイが浮遊する場所までフックを飛翔体により搬送する搬送工程と、前記フックを前記ブイ又は前記索体に係止させる係止工程と、少なくとも前記フックを牽引して前記水中無人機を前記母船に接近させる接近工程と、前記水中無人機を前記母船に回収する回収工程と、を含むことを特徴とする水中無人機の回収方法が提供される。

本発明に係る水中無人機の回収装置及び回収方法によれば、飛翔体を用いて水中無人機に繋がれたブイ又は索体を係止するようにしたことから、ブイ又は索体の係止に失敗した場合であっても飛翔体を旋回させて進路を戻すことにより、何度も容易に再挑戦することができ、水中無人機の回収作業の作業効率を改善することができる。

第一実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図である。第一実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す平面図である。第二実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は搬送工程、（ｂ）は係止工程、を示している。第二実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は接近工程、（ｂ）は回収工程、を示している。第三実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は搬送工程、（ｂ）は係止工程の一部、を示している。第三実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は係止工程の一部、（ｂ）は接近工程の一部、を示している。第三実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は接近工程の一部、（ｂ）は回収工程、を示している。

以下、本発明の実施形態について図１〜図７（ｂ）を用いて説明する。ここで、図１は、第一実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図である。図２は、第一実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す平面図である。なお、図２において、水中に沈んでいる部分を点線で図示している。

第一実施形態に係る水中無人機１の回収装置は、水面に浮遊可能なブイ１１に索体１２で繋がれた水中無人機１を母船（図示せず）に回収する装置であって、ブイ１１又は索体１２に係止可能なフック２と、フック２に繋がれた回収索３と、フック２及び回収索３を搬送可能な飛翔体４と、を備え、飛翔体４をブイ１１が浮遊する場所まで移動させ、ブイ１１又は索体１２に係止可能な位置でフック２を水面に投入するようにしたものである。

水中無人機１は、例えば、無索のＵＵＶであり、自律型のＡＵＶであってもよいし、遠隔操作型のＲＯＶであってもよい。かかる水中無人機１は、母船から水中に投入され、探査、調査、測量、撮影等の仕事を行い、最終的に母船に回収される。ブイ１１及び索体１２は、作業時は水中無人機１内に収容されている。作業終了後、水中無人機１は、所定の水深まで移動してブイ１１及び索体１２を水中に放出する。ブイ１１は、放出された水域における水（例えば、海水）よりも比重が軽く、自然に水面に浮遊するように構成されている。ここでは、円筒形状のブイ１１を図示しているが、かかる形状に限定されるものではなく、例えば、球形状であってもよい。索体１２の長さは、水中無人機１が留まっている水深よりも長く設定されている。

飛翔体４は、例えば、遠隔操作可能なドローン、ラジオコントローラ式のヘリコプターや飛行機、人が搭乗して操縦可能なヘリコプターや飛行機等、操作又は操縦可能な飛行物体の全てを含む概念である。なお、本実施形態では、説明の便宜上、飛翔体４は遠隔操作可能なドローンであるものとして図示しているが、図示した構成に限定されるものではない。

飛翔体４は、例えば、複数の推進器４１と本体部４２とを有し、本体部４２の下面には、水面を撮像可能なカメラ４３が配置されている。このように、飛翔体４にカメラ４３を配置することにより、ブイ１１の位置を正確に把握することができる。また、図示しないが、飛翔体４は、例えば、母船から遠隔操作可能に構成されている。母船から遠隔操作可能な飛翔体４を採用することにより、飛翔体４の小型化及び軽量化を図ることができ、１回の飛行に要するエネルギー（燃料や電気）の使用量を抑制することもできる。

また、本体部４２の下面には、回収索３の一端が接続されており、回収索３の他端にはフック２が接続されている。フック２は、例えば、三叉又は四叉の鉤状の金具であるが、これらの形状に限定されるものではなく、ブイ１１又は索体１２に係止可能な形状であればよい。また、フック２の先端には、返しが形成されていてもよいし、返しが形成されていなくてもよい。回収索３は、飛翔体４が水面を低空飛行した際にフック２が水中に沈んだ状態を維持できる程度の長さを有している。

上述した飛翔体４は、フック２及び回収索３を吊り下げたまま母船から飛び立ち、ブイ１１が浮遊している場所の近くまで移動する。このとき、飛翔体４の操縦者は、カメラ４３の映像を確認しながら、飛翔体４を遠隔操作する。そして、ブイ１１及び索体１２の位置を確認した後、飛翔体４の進路を決定し、旋回させた後、飛翔体４を低空飛行させて、図１及び図２に示したように、フック２を水中に投入する。

そのまま飛翔体４をブイ１１及び索体１２に向かって前進させることにより、フック２がブイ１１及び索体１２を通過する際に、ブイ１１又は索体１２に係止することとなる。フック２の係止に失敗した際には、飛翔体４を上昇させてフック２を空中に引き抜き、再び旋回させて所定の進路に戻るようにすればよい。通常、フック２は索体１２に係止し、飛翔体４を前進又は上昇させることによって、フック２が索体１２に沿って移動し、最終的にブイ１１に係止することとなる。

ブイ１１又は索体１２にフック２を係止させた後、飛翔体４は母船に帰還するように遠隔操作される。このとき、飛翔体４は、回収索３、フック２、ブイ１１及び索体１２によって繋がれた水中無人機１を水中に沈められた状態のまま牽引して飛行する。飛翔体４が母船に帰還した後、作業員はブイ１１及び索体１２を回収し、索体１２を人力又は巻き取り装置等によって手繰り寄せる。最終的に、水中無人機１は、例えば、船上クレーンや水面に降ろしたハッチやブリッジから母船上に回収される。

上述した飛翔体４を用いた水中無人機１の回収装置を使用することにより、ブイ１１が浮遊する場所までフック２を飛翔体４により搬送する搬送工程と、フック２をブイ１１又は索体１２に係止させる係止工程と、フック２を介して水中無人機１を牽引して母船に接近させる接近工程と、水中無人機１を母船に回収する回収工程と、を含む水中無人機１の回収方法を容易に実施することができる。

また、上述した本実施形態に係る水中無人機１の回収装置によれば、飛翔体４を用いて水中無人機１に繋がれたブイ１１又は索体１２を係止するようにしたことから、ブイ１１又は索体１２の係止に失敗した場合であっても飛翔体４を旋回させて進路を戻すことにより、何度も容易にトライすることができ、水中無人機１の回収作業の作業効率を改善することができる。

次に、第二実施形態に係る水中無人機１の回収装置について、図３（ａ）〜図４（ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図３は、第二実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は搬送工程、（ｂ）は係止工程、を示している。図４は、第二実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は接近工程、（ｂ）は回収工程、を示している。なお、上述した第一実施形態に係る水中無人機１の回収装置と共通する構成部品については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

第二実施形態に係る水中無人機１の回収装置は、母船５が回収索３の繰り出し及び巻き取りを行うリール５１を備え、飛翔体４がリール５１から回収索３を繰り出しながらフック２を搬送するようにしたものである。

すなわち、第二実施形態に係る水中無人機１の回収装置は、水面に浮遊可能なブイ１１に索体１２で繋がれた水中無人機１を母船５に回収する装置であって、ブイ１１又は索体１２に係止可能なフック２と、フック２に繋がれた回収索３と、フック２及び回収索３を搬送可能な飛翔体４と、母船５に配置され回収索３の繰り出し及び巻き取りを行うリール５１と、を備え、リール５１から回収索３を繰り出しながら飛翔体４をブイ１１が浮遊する場所まで移動させ、ブイ１１又は索体１２に係止可能な位置でフック２を水面に投入するようにしたものである。

母船５は、例えば、図３（ａ）に示したように、リール５１の他に水中無人機１を回収可能な船上クレーン５２を有している。また、飛翔体４は、例えば、母船５上からリモートコントローラ５３によって作業員（図示せず）により遠隔操作される。飛翔体４は、フック２又は回収索３の一部を把持及び脱離可能な吊下装置４４を備えている。吊下装置４４は、例えば、スライド可能な閂を有する錠前のような構成やロボットハンドのような構成を有している。

図３（ａ）は、ブイ１１が浮遊する場所までフック２を飛翔体４により搬送する搬送工程を示している。具体的には、吊下装置４４にフック２を把持させ、飛翔体４を遠隔操作により母船５から飛び立たせて、フック２をブイ１１が浮遊する場所まで搬送する。このとき、回収索３は、飛翔体４の移動に伴ってリール５１から繰り出される。

図３（ｂ）は、フック２をブイ１１又は索体１２に係止させる係止工程を示している。具体的には、作業員は、飛翔体４から転送されるカメラ４３の映像によりブイ１１の位置を確認し、母船５から飛び立った飛翔体４がブイ１１を追い越した位置で吊下装置４４のロックを外してフック２を水面に投下する。この状態でリール５１により回収索３を巻き取ることにより、フック２を母船５に向かって手繰り寄せることができ、その途中に浮遊しているブイ１１及び索体１２にフック２を係止することができる。通常、フック２は索体１２に係止され、さらに回収索３を巻き取ることによりフック２は索体１２に沿って移動し、ブイ１１に係止することとなる。

図３（ｃ）は、フック２を介して水中無人機１を牽引して母船５に接近させる接近工程を示している。具体的には、フック２をブイ１１に係止させた状態でリール５１により回収索３を巻き取ることによって、水中無人機１を母船５に接近させる。

図３（ｄ）は、水中無人機１を母船５に回収する回収工程を示している。具体的には、リール５１により回収索３を巻き取り、フック２を母船５上に回収した後、索体１２を手繰り寄せることによって母船５の近傍まで移動させ、船上クレーン５２により揚収する。このとき、索体１２は、作業員が手繰り寄せてもよいし、リール５１により巻き取ってもよいし、図示しない別の巻き取り装置に接続して巻き取るようにしてもよい。

また、船上クレーン５２に接続するための水中無人機１の玉掛けは、従来と同様にダイバーが水中で作業してもよいし、母船５上から治具等を用いて作業するようにしてもよい。また、図示しないが、ブリッジやハッチを水面に降ろして、巻き取りながらそのまま母船５上に回収するようにしてもよい。

上述した第二実施形態に係る水中無人機１の回収装置によれば、飛翔体４はフック２をブイ１１の浮遊する場所まで搬送するだけでよく、水中無人機１を母船５に接近させる作業は母船５上のリール５１により処理することができる。したがって、飛翔体４は、水中に沈んでいる水中無人機１を牽引する必要がなく、飛翔体４の小型化・軽量化・省エネ化を図ることができる。

また、飛翔体４からの映像を見ながら遠隔操作することによって、ブイ１１の位置を正確に把握することができ、ブイ１１又は索体１２をより確実に係止することができ、係止作業のやり直しを低減することができる。

なお、フック２を投下した後、ブイ１１又は索体１２の係止に失敗した場合には、飛翔体４を帰還させるとともにフック２を回収し、フック２を飛翔体４に把持させて、再挑戦するようにしてもよい。また、リール５１から回収索３を切り離し、別の回収索３及びフック２をリール５１に接続し、新しいフック２を飛翔体４で係止作業の再挑戦を行うようにしてもよい。このとき、切り離した古い回収索３及びフック２は、別途、母船５に回収される。

次に、第三実施形態に係る水中無人機１の回収装置について、図５（ａ）〜図７（ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図５は、第三実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は搬送工程、（ｂ）は係止工程の一部、を示している。図６は、第三実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は係止工程の一部、（ｂ）は接近工程の一部、を示している。図７は、第三実施形態に係る水中無人機の回収装置を示す側面図であり、（ａ）は接近工程の一部、（ｂ）は回収工程、を示している。なお、上述した第一実施形態に係る水中無人機１の回収装置と共通する構成部品については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

第三実施形態に係る水中無人機１の回収装置は、飛翔体４が回収索３の繰り出し及び巻き取りを行うリール４５を備え、フック２を水面に投下した後、回収索３を繰り出しながら母船５に移動するようにしたものである。

すなわち、第三実施形態に係る水中無人機１の回収装置は、水面に浮遊可能なブイ１１に索体１２で繋がれた水中無人機１を母船５に回収する装置であって、ブイ１１又は索体１２に係止可能なフック２と、フック２に繋がれた回収索３と、フック２及び回収索３を搬送可能な飛翔体４と、飛翔体４に配置され回収索３の繰り出し及び巻き取りを行うリール４５と、を備え、飛翔体４をブイ１１が浮遊する場所まで移動させ、ブイ１１又は索体１２に係止可能な位置でフック２を水面に投下した後、回収索３を繰り出しながら飛翔体４を母船５に移動するようにしたものである。

飛翔体４は、例えば、図５（ａ）に示したように、回収索３を繰り出し及び巻き取り可能なリール４５を本体部４２の下面に備えている。リール４５は、母船５上の作業員（図示せず）によって操作されるリモートコントローラ５３によって操作可能に構成されており、回収索３の繰り出し及び巻き取りはリモートコントローラ５３によって遠隔操作される。なお、図示しないが、飛翔体４は、着地した際にリール４５が地面又は床面に接触しないように飛翔体４を保持する脚部を有していてもよい。

図５（ａ）は、ブイ１１が浮遊する場所までフック２を飛翔体４により搬送する搬送工程を示している。具体的には、リール４５を有する飛翔体４を遠隔操作により母船５から飛び立たせて、フック２をブイ１１が浮遊する場所まで搬送する。このとき、回収索３は、図示したように、巻き取った状態に保持される。

図５（ｂ）は、フック２をブイ１１又は索体１２に係止させる係止工程の一部（前半）を示している。具体的には、作業員は、飛翔体４から転送されるカメラ４３の映像によりブイ１１の位置を確認し、母船５から飛び立った飛翔体４がブイ１１を追い越した位置でリール４５を操作して回収索３を繰り出し、フック２を水面に投下する。

図６（ａ）は、フック２をブイ１１又は索体１２に係止させる係止工程の一部（後半）を示している。具体的には、図５（ｂ）に示したように、水中にフック２が沈んだ後、飛翔体４を母船５に帰還させるように遠隔操作することにより、フック２はブイ１１及び索体１２を横切ることとなり、ブイ１１又は索体１２に係止する。通常、フック２は索体１２に係止され、さらに飛翔体４を移動させることによりフック２は索体１２に沿って移動し、ブイ１１に係止することとなる。

図６（ｂ）は、フック２を介して水中無人機１を牽引して母船５に接近させる接近工程の一部（前半）を示し、図７（ａ）は、同じ接近工程の一部（後半）を示している。具体的には、図６（ｂ）に示したように、リール４５により回収索３を繰り出しながら飛翔体４を母船５に帰還させた後、図７（ａ）に示したように、回収索３を母船５上で巻き取ることによって水中無人機１を母船５に接近させる。回収索３の巻き取りは、リール４５をそのまま使用してもよいし、母船５上に配置された別のリール（例えば、図３（ａ）に示したリール５１等）を使用してもよい。

図７（ｂ）は、水中無人機１を母船５に回収する回収工程を示している。具体的には、フック２を母船５上に回収した後、索体１２を手繰り寄せることによって母船５の近傍まで移動させ、船上クレーン５２により揚収する。このとき、索体１２は、作業員が手繰り寄せてもよいし、リール４５により巻き取ってもよいし、図示しない別の巻き取り装置に接続して巻き取るようにしてもよい。

上述した第三実施形態に係る水中無人機１の回収装置によれば、飛翔体４は、フック２及び回収索３を備えたリール４５をブイ１１の浮遊する場所まで搬送するだけでよく、水中無人機１を母船５に接近させる作業は母船５上から処理することができる。したがって、飛翔体４は、水中に沈んでいる水中無人機１を牽引する必要がなく、飛翔体４の小型化・軽量化・省エネ化を図ることができる。

また、飛翔体４からの映像を見ながら遠隔操作することによって、ブイ１１の位置を正確に把握することができ、ブイ１１又は索体１２をより確実に係止することができ、係止作業のやり直しを低減することができる。なお、フック２を投下した後、ブイ１１又は索体１２の係止に失敗した場合には、リール４５により回収索３を巻き取り、飛翔体４を旋回させてフック２の係止作業に再挑戦するようにすればよい。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１水中無人機
２フック
３回収索
４飛翔体
５母船
１１ブイ
１２索体
４１推進器
４２本体部
４３カメラ
４４吊下装置
４５リール
５１リール
５２船上クレーン
５３リモートコントローラ

Claims

水面に浮遊可能なブイに索体で繋がれた水中無人機を母船に回収する、水中無人機の回収装置において、
前記ブイ又は前記索体に係止可能なフックと、
該フックに繋がれた回収索と、
前記フック及び前記回収索を搬送可能な飛翔体と、を備え、
前記飛翔体を前記ブイが浮遊する場所まで移動させ、前記ブイ又は前記索体に係止可能な位置で前記フックを水面に投入するようにした、
ことを特徴とする水中無人機の回収装置。
前記飛翔体は、水面を撮像可能なカメラを備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の水中無人機の回収装置。
前記飛翔体は、母船から遠隔操作可能に構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の水中無人機の回収装置。
前記母船は、前記回収索の繰り出し及び巻き取りを行うリールを備え、前記飛翔体は、前記リールから前記回収索を繰り出しながら前記フックを搬送する、ことを特徴とする請求項１に記載の水中無人機の回収装置。
前記飛翔体は、前記回収索の繰り出し及び巻き取りを行うリールを備え、前記フックを水面に投下した後、前記回収索を繰り出しながら前記母船に移動する、ことを特徴とする請求項１に記載の水中無人機の回収装置。
水面に浮遊可能なブイに索体で繋がれた水中無人機を母船に回収する、水中無人機の回収方法において、
前記ブイが浮遊する場所までフックを飛翔体により搬送する搬送工程と、
前記フックを前記ブイ又は前記索体に係止させる係止工程と、
少なくとも前記フックを牽引して前記水中無人機を前記母船に接近させる接近工程と、
前記水中無人機を前記母船に回収する回収工程と、
を含むことを特徴とする水中無人機の回収方法。