JP2018058492A - Connection system for underwater vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水中航走体の接続システムに関するものである。 The present invention relates to an underwater vehicle connection system.
水中航走体を母船などに回収する場合、例えば、母船に設けた揚重機から吊索を吊り下げ、その先端に設けたフックを水中航走体に接続する必要がある。下記特許文献1には、母船に設けられた揚重機と、揚重機から吊り下げられ、先端にフックを有する吊索と、フックに接続され、フックをガイドするフックガイド索と、水中浮遊物に設けられ、一部にガイドネットを有するフックリード索を収容しているフックリード索ボビンと、水中浮遊物に設けられ、フックリード索ボビンから引き出されたフックリード索が係留された係留具と、母船上に設置され、フックリード索ボビンから引き出されたフックリード索のガイドネットに引っかける係留鉤が設けられた釣り糸を有する吊りロッドと、を備えた水中浮遊物揚収支援装置が開示されている。
When collecting the underwater vehicle in a mother ship or the like, for example, it is necessary to suspend a suspension line from a lifting machine provided in the mother ship and connect a hook provided at the tip of the suspension line to the underwater vehicle. In the following
ところで、上記従来技術では、水中航走体が水面に浮かんだ状態で、水中航走体の接続作業を行うため、波浪の影響を受けてしまう。また、この接続作業は、人手で行っており、特に荒天の場合などは注意が必要である。 By the way, in the said prior art, since the connection work of an underwater vehicle is performed in the state which the underwater vehicle floated on the water surface, it will receive to the influence of a wave. In addition, this connection work is performed manually, and care must be taken particularly in the case of stormy weather.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、波浪の影響を低減でき、安全に水中航走体を接続できる水中航走体の接続システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an underwater vehicle connection system that can reduce the influence of waves and can safely connect an underwater vehicle.
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。 The present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.
第1の発明は、水中航走体の接続システムにおいて、水中航走体に設けられた係合部材と、上記係合部材が係合可能な複数の被係合領域を備えた被係合部材と、を有するという構成を採用する。 1st invention is a to-be-engaged member provided with the engagement member provided in the underwater vehicle and the some to-be-engaged area | region which can engage the said engagement member in the connection system of an underwater vehicle The configuration of having
第2の発明は、上記第1の発明において、上記被係合部材は、上記複数の被係合領域として複数の孔部を備えるネットであるという構成を採用する。 According to a second invention, in the first invention, the engaged member is a net including a plurality of holes as the plurality of engaged regions.
第3の発明は、上記第1または第2の発明において、上記係合部材は、上記水中航走体の左右方向の少なくともいずれか一方に延出するフックであるという構成を採用する。 According to a third invention, in the first or second invention, the engagement member is a hook that extends in at least one of the left and right directions of the underwater vehicle.
第4の発明は、上記第1〜第3いずれかの発明において、上記複数の被係合領域が、水中において上記水中航走体の上下方向及び前後方向に展開して配置されているという構成を採用する。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the plurality of engaged regions are deployed in water in the vertical direction and the front-rear direction of the underwater vehicle. Is adopted.
第5の発明は、上記第1〜第4いずれかの発明において、上記被係合部材は、船舶に引かれる曳航索、または、該曳航索に接続された水中曳航体に設けられているという構成を採用する。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the engaged member is provided on a towline pulled by a ship or an underwater towed body connected to the towline. Adopt the configuration.
第6の発明は、上記第5の発明において、上記船舶は、上記曳航索を巻き上げる巻上機を有するという構成を採用する。 In a sixth aspect based on the fifth aspect, the ship has a hoisting machine that winds up the towing line.
第7の発明は、上記第5または第6の発明において、上記水中曳航体は、上下方向の運動を抑制する安定板を有するという構成を採用する。 According to a seventh invention, in the fifth or sixth invention, the underwater towed body has a stabilizing plate that suppresses vertical movement.
第8の発明は、上記第1〜第4いずれかの発明において、上記被係合部材は、水中で浮遊する係留ブイの係留索に設けられているという構成を採用する。 According to an eighth invention, in any one of the first to fourth inventions, the engaged member is provided on a mooring line of a mooring buoy that floats in water.
第9の発明は、上記第1〜第8いずれかの発明において、上記被係合部材に係合した上記水中航走体に対して電力を供給する給電装置を有するという構成を採用する。 According to a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, a configuration is adopted in which a power feeding device that supplies electric power to the underwater vehicle engaged with the engaged member is employed.
本発明では、水中航走体に係合部材を設け、複数の被係合領域を備えた被係合部材と係合させる。この構成によれば、水流の影響を受けても水中航走体の係合部材が複数の被係合領域のいずれかに係合できる。このように、水中航走体を水中で接続することで、波浪の影響を低減することができる。また、水中であれば水中航走体の舵が効くため、水中航走体の接続を無人で行うことが可能となる。
したがって、本発明によれば、波浪の影響を低減でき、安全に水中航走体を接続できる水中航走体の接続システムを提供できる。
In the present invention, the underwater vehicle is provided with an engaging member and engaged with an engaged member having a plurality of engaged regions. According to this structure, even if it receives to the influence of a water flow, the engaging member of an underwater vehicle can engage with either of several to-be-engaged area | regions. Thus, the influence of waves can be reduced by connecting the underwater vehicle in water. Moreover, since the rudder of the underwater vehicle is effective underwater, it is possible to connect the underwater vehicle unattended.
Therefore, according to this invention, the influence system of a wave can be reduced and the connection system of the underwater vehicle which can connect an underwater vehicle safely can be provided.
以下、図面を参照して、本発明に係る水中航走体の接続システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, an embodiment of a connection system for an underwater vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
また、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明することがある。XYZ直交座標系は水中から水面に向かう方向(上下方向)をZ軸方向とし、Z軸方向と垂直で、水平航走時の水中航走体の長手方向(前後方向)と平行な方向をX軸方向、水平航走時の水中航走体の左右方向と平行な方向をY軸方向とする。 In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member may be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. In the XYZ Cartesian coordinate system, the direction from the water to the water surface (vertical direction) is the Z-axis direction, the direction perpendicular to the Z-axis direction and parallel to the longitudinal direction (front-rear direction) of the underwater vehicle during horizontal navigation is X The direction parallel to the left and right direction of the underwater vehicle at the time of horizontal traveling is defined as the Y-axis direction.
図1は、本発明の一実施形態における水中航走体1の接続システム100の構成を示す全体図である。
本実施形態の水中航走体1の接続システム100は、水中航走体1と支援母船2とを接続するシステムである。支援母船2は、水中航走体1を揚収する船舶である。
FIG. 1 is an overall view showing a configuration of a
The
支援母船2には、巻上機3が設けられている。巻上機3は、支援母船2が曳航する曳航索4を巻き上げるものである。曳航索4には、水中曳航体5が接続されている。水中曳航体5には、被係合部材6と、被係合部材6を保持する保持部材7と、が設けられている。
一方、水中航走体1には、被係合部材6に係合可能な係合部材8が設けられている。
The supporting
On the other hand, the
図2は、本発明の一実施形態における水中航走体1の構成を示す(a)側面図、及び(b)平面図である。なお、X軸は水中航走体1のロール軸、Y軸は水中航走体1のピッチ軸、Z軸は水中航走体1のヨー軸に対応する。
水中航走体1は、水中を無軌道で航行できる自律型の無人水中航走体であり、例えば海中探査用のミッション用機器(不図示)を搭載している。ミッション用機器は、例えば海底面の地形を調査したり海底下の地層情報を取得するためのソナー、海水の温度を計測する温度計、光の吸収量から海水の特定の化学物質の分布情報を計測するセンサである。
FIG. 2A is a side view and FIG. 2B is a plan view showing the configuration of the
The
水中航走体1には、航行速度や航行方向を制御するために、例えば、後部にメインスラスタ10、ラダー11(舵ヒレ)などがあり、前部に垂直スラスタ(不図示)、水平スラスタ(不図示)などがある。航行速度の制御は、メインスラスタ10の回転速度を変化させることにより行う。航行方向の制御は、舵となるラダー11の角度を制御することで行い、必要に応じて水平スラスタ及び垂直スラスタを併用する。
The
また、水中航走体1は、通信アンテナ12を有し、支援母船2と通信する。水中航走体1は、例えば、水中における水中航走体1の測位のために、超音波を用いた音響測位を行う。音響測位としては、例えばUSBL(Ultra-Short Base Line)方式を採用することができる。USBLでは、音波の往復時間と水中音速から目標(例えば、水中曳航体5)までの距離を決定し、USBLの受波アレイ(複数の受波素子を並べたもの)での位相差から角度を決定し、USBLトランシーバ(送受波機)に対する三次元空間内での目標の相対位置を求めることができる。
The
トランシーバを搭載した支援母船2では、トランシーバの地球座標での位置(経度・緯度)と姿勢角(水平からの傾きと方位)に目標との相対位置を加えることで、目標の緯度・経度を得る。この位置を音響通信で水中航走体1に伝えることで、水中航走体1は現在位置を得ることができる。なお、水中の測位として、慣性航行法を採用してもよいし、航行精度を上げるため、当該音響測位と併用してもよい。
In the
慣性航法とは、水中航走体1の姿勢角(ロール角(左右角)、ピッチ角(上下角)、ヨー角(方位角))と水底に対する水中航走体1の三次元空間内での速度を水中航走体1に搭載されたセンサ(例えばジャイロとドップラー流速計等)で短い時間間隔で計測し、地球座標でどの方向にどれだけ動いたかを求め、それを加えていくものである。この慣性航法によれば、短い間隔で測位可能というメリットがあるが、時間と共に位置誤差が増加するため、当該慣性航法による測位位置を、時間と共に位置誤差が増加しない上記USBLの測位位置と、定期的に置き換えることで位置誤差の蓄積を防ぐことができる。
Inertial navigation means the attitude angle (roll angle (left / right angle), pitch angle (up / down angle), yaw angle (azimuth angle)) of the
水中航走体1の前端部には、係合部材8が設けられている。係合部材8は、図2(b)に示すように、水中航走体1の左右方向(Y軸方向)の一方に延出するフックである。このフックは、水中航走体1の前端部から前方に延出した後、水中航走体1の左方向に膨らみ、その後、右方向に屈曲している。係合部材8の右方向に屈曲した先端8aは、水中航走体1の斜め後方を向いている。
An
図3は、本発明の一実施形態における水中曳航体5の構成を示す(a)側面図、及び(b)平面図である。
水中曳航体5は、支援母船2によって曳航される無人水中曳航体であり、巻上機3から繰り出された曳航索4の端部に接続されている。水中曳航体5には、曳航索4と連結するための連結具20を備える。連結具20は、水中曳航体5の前頂部に配置されている。この水中曳航体5の後部には、被係合部材6及び保持部材7が設けられている。
FIG. 3A is a side view and FIG. 3B is a plan view showing the configuration of the underwater towed
The underwater towed
被係合部材6は、図3(a)に示すように、係合部材8が係合可能な複数の被係合領域21を備えている。本実施形態の被係合部材6は、複数の被係合領域21として複数の孔部を備えるネットである。このネットとしては、繊維材(紐材)や樹脂材、または繊維強化樹脂材などから形成された弾性変形可能なものを使用することができる。被係合部材6は、矩形状(本実施形態では正方形状)の外形を有している。複数の被係合領域21は、碁盤目状に形成されている。
As shown in FIG. 3A, the engaged
保持部材7は、複数の被係合領域21が水中において水中航走体1の上下方向及び前後方向に展開して配置されるように被係合部材6を保持する。すなわち、保持部材7は、複数の被係合領域21が水中においてX−Y平面に展開して配置されるように被係合部材6を保持する。換言すると、保持部材7は、ネットの表裏面が水平方向(Y軸方向)を向くように、被係合部材6を水中曳航体5に取り付ける構成となっている。
The holding
保持部材7は、矩形状の被係合部材6の互いに直交する二辺6a,6bを保持する。本実施形態の保持部材7は、図3(b)に示すように、後方に向かうに従って細くなる平面視三角形状を有し、図3(a)に示すように、水中曳航体5の後端部の上下に取り付けられている。被係合部材6の二辺6a,6bは、保持部材7によって、水中曳航体5の後方に向かうに従って上下に展開するように斜めに保持される。一方、被係合部材6の他の二辺6c、6dは、保持部材7に保持されておらず、被係合部材6の後方は前方に比べて比較的自由に変形可能とされている。
The holding
続いて、このような構成の本実施形態の水中航走体1の接続システム100を用いた水中航走体1の揚収作業について、図4〜図6を参照しつつ説明する。
図4は、本発明の一実施形態における水中曳航体5と水中航走体1との接続の様子を示す平面図である。図5は、本発明の一実施形態における水中曳航体5に接続された水中航走体1の様子を示す側面図である。図6は、本発明の一実施形態における水中航走体1が支援母船2に揚収される様子を示す側面図である。
Subsequently, the operation of lifting the
FIG. 4 is a plan view showing a state of connection between the underwater towed
水中航走体1を揚収するためには、先ず、図1に示すように、支援母船2から曳航索4を繰り出す。曳航索4には、水中曳航体5が接続されている。支援母船2は、水中曳航体5を曳航しながら低速(速度v1とする)で航行する。
In order to withdraw the
水中航走体1は、通信アンテナ12を介した支援母船2との通信や、上述した各種センサなどを使用して、水中曳航体5の位置を捕捉し、図4(a)に示すように、水中曳航体5に近付く。水中航走体1は、係合部材8が被係合部材6に対し、Y軸方向に離れた場所に位置するように航行する。このとき、水中航走体1は、メインスラスタ10を制御し、水中曳航体5(支援母船2)と同じ速度v1で航行する。
The
次に、水中航走体1は、係合部材8が被係合部材6に引っ掛かる位置まで徐々に接近する。このとき、水中航走体1は、ラダー11や水平スラスタなどを使用する。水中航走体1の接近によって、係合部材8の先端8aが複数の被係合領域21(図3(a)参照)のいずれかに挿入されたら、水中航走体1は、メインスラスタ10を制御し、図4(b)に示すように、水中曳航体5の速度v1よりも僅かに速度を落とし(速度v2とする)、係合部材8を被係合部材6に引っ掛ける。
Next, the
これにより、図5に示すように、水中曳航体5に水中航走体1が接続される。なお、水中曳航体5に水中航走体1が接続されたら、メインスラスタ10を停止させ、水中航走体1を曳航させてもよい。
最後に、図6に示すように、支援母船2に設けた巻上機3によって曳航索4を巻き上げ、水中曳航体5と共に水中航走体1を水中から引き上げる。
以上により、水中航走体1の揚収作業が完了する。
As a result, the
Finally, as shown in FIG. 6, the
As described above, the operation for picking up the
上述したように、本実施形態の水中航走体1の接続システム100では、水中航走体1に係合部材8を設け、水中に展開させた被係合部材6と係合させる。被係合部材6の複数の被係合領域21は、水中において、水中航走体1の上下方向及び前後方向に展開して配置する。この構成によれば、複数の被係合領域21が水中航走体1の上下方向及び前後方向に展開して配置されているため、水流の影響を受けて水中航走体1のピッチ角が変動しても、係合部材8が複数の被係合領域21のいずれかに係合できる。このように、水中航走体1を水中で接続することで、波浪の影響を低減することができる。また、水中であれば水中航走体1の舵が効くため、水中航走体1の接続を無人で行うことが可能となる。
したがって、本実施形態の水中航走体1の接続システム100によれば、波浪の影響を低減でき、安全に水中航走体1を接続できる。
As described above, in the
Therefore, according to the
また、本実施形態の水中航走体1の接続システム100において、被係合部材6は、複数の被係合領域21として複数の孔部を備えるネットである。この構成によれば、被係合部材6の略全面(ネットの孔部を形成する境界部を除く略全面)に係合部材8が係合可能になるため、水中航走体1の接続が容易になる。また、ネットには、柔軟性があるため、仮に水中航走体1などが衝突したとしても、損傷することはない。
In the
また、本実施形態の水中航走体1の接続システム100において、係合部材8は、水中航走体1の左右方向の少なくともいずれか一方に延出するフックである。この構成によれば、図4に示すように、水中航走体1を左右方向(Y軸方向)で被係合部材6に接近させることで、係合部材8の先端8aを、複数の被係合領域21のいずれかに容易に挿入することができる。また、このように、水中航走体1の接続方向を左右方向とすることで、例えば、水中航走体1の接続方向を上下方向(ピッチ角の変動を受ける方向)とするよりも、水流による係合部材8の位置変動が小さく済むため、水中航走体1の接続が容易になる。
In the
また、本実施形態の水中航走体1の接続システム100において、被係合部材6は、支援母船2に引かれる曳航索4に接続された水中曳航体5に設けられている。この構成によれば、被係合部材6が水中曳航体5と共に曳航され、被係合部材6の左右方向における位置変動が小さくなるため、水中航走体1の接続が容易になる。
Further, in the
また、本実施形態の水中航走体1の接続システム100において、支援母船2は、曳航索4を巻き上げる巻上機3を有する。この構成によれば、曳航索4を巻き上げることで、支援母船2への水中航走体1の揚収が可能になる。
Further, in the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.
図7〜図11は、本発明の一実施形態における水中航走体1の接続システム100の変形例を示す図である。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
FIGS. 7-11 is a figure which shows the modification of the
図7に示す変形例では、被係合部材6が曳航索4に接続されている。この被係合部材6の下方には、水中曳航体5が曳航索4に接続されている。水中曳航体5は、被係合部材6に係合した水中航走体1に対して電力を供給する給電装置30を有する。給電装置30は、水中曳航体5の上部に設けられた給電コイルを備える。水中航走体1の下部には、受電装置40が設けられており、受電装置40の受電コイルが給電コイルと電磁的に結合することによって電力を非接触で受電する。この非接触給電は、例えば、磁界共鳴方式に基づいて行うことができる。このように、水中航走体1の接続システム100は、水中航走体1の給電システムに適用することができる。
In the modification shown in FIG. 7, the engaged
図8に示す変形例では、支援母船2に給電装置30が設けられている。この構成によれば、被係合部材6に係合した水中航走体1を支援母船2に引き上げた状態で電力を供給することができる。
In the modification shown in FIG. 8, a
図9に示す変形例では、被係合部材6が水中で浮遊する係留ブイ50の係留索51に設けられている。係留索51の下端は、アンカー52によって海底に繋ぎ留められている。係留索51の上端は、係留ブイ50と接続されている。この係留索51には、複数の被係合部材6と、複数のフロート53とが接続されている。フロート53は、上述した水中曳航体5と同様の形状で給電装置30を備え、被係合部材6に係合した水中航走体1に対して電力を供給する構成となっている。このように、潮流が期待できるのであれば、被係合部材6を曳航しなくてもよい。
In the modification shown in FIG. 9, the engaged
図10に示す変形例では、支援母船2が推進器を持たず、他の船舶60に曳航されている。このように、支援母船2は、必ずしも船舶である必要はなく、他の船舶60で曳航するブイのような形態としてもよい。
In the modification shown in FIG. 10, the
図11に示す変形例では、水中曳航体5が、Z軸方向の運動を抑制する安定板70を有する。安定板70は、図11(b)に示す平面視で略三角板形状を有し、被係合部材6の前方に隣接して配置されている。この構成によれば、被係合部材6Z軸方向の運動が抑制されるため、水中航走体1の接続が容易になる。
In the modification shown in FIG. 11, the underwater towed
また、上記実施形態では、被係合部材6がネットである形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。被係合部材6が、例えば、複数のリング部材を繋ぎ合わせたような構成であってもよいし、また、複数の孔部が形成されたパンチプレートやエキスパンドメタルなどであってもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the form whose to-
また、上記実施形態では、係合部材8が水中航走体の右方向に延出するフックである形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。係合部材8が、例えば、水中航走体の左方向に延出するフックであってもよいし、また、水中航走体の左右方向の両側に延出する錨状のフックであってもよい。また、マニュピレータの先にフックを設けてもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the form which the engaging
1 水中航走体
2 支援母船(船舶)
3 巻上機
4 曳航索
5 水中曳航体
6 被係合部材
8 係合部材
21 被係合領域
50 係留ブイ
51 係留索
70 安定板
100 接続システム
1
3 Hoisting
Claims (9)
前記係合部材が係合可能な複数の被係合領域を備えた被係合部材と、を有する、ことを特徴とする水中航走体の接続システム。 An engagement member provided on the underwater vehicle,
An underwater vehicle connection system comprising: an engaged member having a plurality of engaged regions with which the engaging member can engage.
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