JP2018083558A - 水中航走体の収容装置及び回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水中航走体を捕捉するコネクタの揺動を抑制することができ、水中航走体を容易に収容することができる、水中航走体の収容装置及び回収方法を提供する。【解決手段】水中航走体Ｖの収容装置１は、水中航走体Ｖを収容可能な防舷材２と、一端が母船Ｍに接続され他端が防舷材２に接続された第一索体３と、水中航走体Ｖに着脱可能なコネクタ４１を備えた水中移動体４と、一端が防舷材２に接続され他端が水中移動体４に接続された第二索体５と、防舷材２に配置され第二索体５の繰り出し又は巻き取りを行う巻取機６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、水中航走体の収容装置及び回収方法に関し、特に、水中航走体の回収及び進水に適した水中航走体の収容装置及び回収方法に関する。

海洋、河川、ダム、貯水槽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、水中航走体が用いられることがある。かかる水中航走体を回収する際は、水中航走体を水上に浮遊させた後、ダイバーがフックを水中航走体に取り付け、船上クレーンにより吊り上げて船上に回収することが一般的である。また、かかる水中航走体を進水させる際は、水中航走体を船上クレーンにより吊り上げて水上に降ろした後、ダイバーがフックを外して進水させることが一般的である。

しかしながら、かかる方法では、クレーンで吊り上げた水中航走体が船体の揺動により振れ回り、船体・甲板・甲板上の機器・クレーン自体等と接触し、水中航走体が損傷するおそれがある。そこで、水中航走体を防舷材に収容させた状態で、進水又は回収する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、コネクタを介して水中航走体が連結される索体に防舷材を挿通させ、防舷材を索体に沿って移動させることにより、水中航走体を防舷材に収容する装置が開示されている。

特開２０１５−２３１７７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された収容装置では、１本の索体を用いて、水中航走体を防舷材に収容するとともに、水中航走体を収容した防舷材を回収している。したがって、索体には、水中航走体の重量と防舷材の重量とを加算した重量に耐え得る強度が要求される。また、索体が接続された母船が揺動すると、それに連動してコネクタも揺動し、水中航走体を捕捉することが難しいという問題もある。

本発明は、かかる問題点に鑑み創案されたものであり、水中航走体を捕捉するコネクタの揺動を抑制することができ、水中航走体を容易に収容することができる、水中航走体の収容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、水中航走体を収容可能な防舷材と、一端が母船に接続され他端が前記防舷材に接続された第一索体と、前記水中航走体に着脱可能なコネクタを備えた水中移動体と、一端が前記防舷材に接続され他端が前記水中移動体に接続された第二索体と、前記防舷材に配置され前記第二索体の繰り出し又は巻き取りを行う巻取機と、を備えたことを特徴とする水中航走体の収容装置が提供される。

前記第二索体は、前記第一索体よりも細くて軽い索体であってもよい。

前記水中移動体は、遠隔操作可能な無人潜水機であってもよい。

前記第一索体の他端は、前記防舷材の先端に接続されていてもよいし、前記防舷材を水中で水平に保持可能な位置に接続されていてもよい。

前記収容装置は、前記防舷材を水中で水平に保持可能な状態から前記防舷材を水中で鉛直に保持可能な状態に切り替える切替機構を有していてもよい。

また、本発明によれば、第一索体により母船に接続された防舷材を水中に投入する投入工程と、第二索体により前記防舷材に接続された水中移動体を前記水中航走体に接近させる接近工程と、前記水中移動体により前記水中航走体を捕捉する捕捉工程と、前記第二索体を巻き取ることにより前記水中航走体を前記防舷材に収容する収容工程と、前記第一索体を巻き取ることにより前記母船に前記防舷材を回収する回収工程と、を備えたことを特徴とする水中航走体の回収方法が提供される。

上述した本発明に係る水中航走体の収容装置及び回収方法によれば、防舷材を回収する索体と水中航走体を収容する索体とを第一索体及び第二索体に分離独立させたことにより、母船の揺動が第一索体を介して防舷材に伝達して防舷材が揺動した場合であっても、第二索体の柔軟性によって揺動を緩和することができ、コネクタを有する水中移動体の揺動を抑制することができる。したがって、コネクタの水中姿勢を安定させることができ、水中航走体を容易に捕捉して防舷材に収容することができる。

本発明の第一実施形態に係る水中航走体の収容装置を示す全体構成図である。 コネクタの一例を示す図であり、（ａ）は第一例、（ｂ）は第二例、（ｃ）は第三例、を示している。 本発明の一実施形態に係る水中航走体の回収方法を示す図であり、（ａ）は投入工程、（ｂ）は接近工程、（ｃ）は捕捉工程、（ｄ）は収容工程、（ｅ）は回収工程、を示している。 本発明の第二実施形態に係る水中航走体の収容装置を示す図であり、（ａ）は水平保持状態、（ｂ）は鉛直保持状態、を示している。 本発明の第三実施形態に係る水中航走体の収容装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る水中航走体の収容装置を示す全体構成図である。図２は、コネクタの一例を示す図であり、（ａ）は第一例、（ｂ）は第二例、（ｃ）は第三例、を示している。

本発明の第一実施形態に係る水中航走体Ｖの収容装置１は、図１に示したように、水中航走体Ｖを収容可能な防舷材２と、一端が母船Ｍに接続され他端が防舷材２に接続された第一索体３と、水中航走体Ｖに着脱可能なコネクタ４１を備えた水中移動体４と、一端が防舷材２に接続され他端が水中移動体４に接続された第二索体５と、防舷材２に配置され第二索体５の繰り出し又は巻き取りを行う巻取機６と、を備えている。

水中航走体Ｖは、例えば、ＵＵＶ（Unmanned Undersea Vehicle：無人潜水機）やＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle：自立型無人潜水機）である。水中航走体Ｖは、前後方向及び左右方向に移動するためのスラスタや後述する水中移動体４のコネクタ４１に捕捉される連結部Ｌを有している。なお、水中航走体Ｖは、図示した構成に限定されるものではない。

水中航走体Ｖは、一般に、水面に浮遊する母船Ｍに回収され、また、母船Ｍから水中に進水される。母船Ｍは、例えば、第一索体３の繰り出し及び巻き取りを行うウインチＷと、水中航走体Ｖを載置可能なスロープＳと、を有している。スロープＳは、水面に向かって下るように傾斜しており、母船Ｍは、船尾側にスロープＳを水面に向かって開放可能な開閉扉を有していてもよい。なお、母船Ｍは、作業者が操船する有人船であってもよいし、無線によって操船される無人船であってもよい。

防舷材２は、例えば、一端が開放された細長い筒形状を有している。図１では、説明の便宜上、防舷材２の断面図を図示している。防舷材２の先端２ａには第一索体３が接続されており、防舷材２の後端２ｂの開放部は水中航走体Ｖの出入口を構成している。また、防舷材２の内部の奥（先端２ａ側）には、第二索体５の繰り出し及び巻き取りを行う巻取機６が配置されている。巻取機６は、例えば、小型のウインチである。巻取機６は、例えば、母船Ｍから有線又は無線により駆動制御される。

防舷材の幅（径）や長さは収容対象である水中航走体Ｖの大きさや形状に応じて任意に設計することができる。水中航走体Ｖが凸部（例えば、センサ、アンテナ、スラスタ、尾翼等）を有する場合には、防舷材２に凸部を挿通可能な空間や切欠を形成するようにしてもよい。また、防舷材２は、水中航走体Ｖの少なくとも一部を収容可能な長さを有していてもよいし、水中航走体Ｖの全体を収容可能な長さを有していてもよい。また、防舷材２は、出入口部分に水中航走体Ｖを案内するための拡径したテーパ面を有していてもよい。

水中移動体４は、例えば、遠隔操作可能な無人潜水機（ＲＯＶ：Remotely operated vehicle）である。水中移動体４は、防舷材２に収容可能な大きさを有し、移動手段であるスラスタや水中航走体Ｖを監視するカメラ又はセンサを搭載している。したがって、母船Ｍに送信されたカメラの映像やセンサの信号に基づいてスラスタを制御することによって、水中航走体Ｖを捕捉可能な位置に水中移動体４を移動させることができる。

なお、水中移動体４がカメラやセンサを搭載していなくてもよく、水中航走体Ｖに搭載されたカメラやセンサを利用して、水中航走体Ｖを捕捉可能な位置に水中移動体４又は水中航走体Ｖを移動させるようにしてもよい。

水中移動体４の先端には、第二索体５の他端が接続されている。また、第二索体５の一端は、巻取機６を介して間接的に防舷材２に接続されている。ここで、水中移動体４を防舷材２から離隔させる場合には第二索体５を巻取機６から繰り出し、水中移動体４を防舷材２に収容する場合には第二索体５を巻取機６に巻き取ればよい。また、第二索体５は、例えば、第一索体３よりも細くて軽い索体により構成される。

本実施形態では、防舷材２を吊り上げる索体と水中航走体Ｖを収容する索体とを第一索体３及び第二索体５に分離独立させたことにより、母船Ｍの揺動が第一索体３を介して防舷材２に伝達して防舷材２が揺動した場合であっても、第二索体５の柔軟性によって揺動を緩和することができ、コネクタ４１を有する水中移動体４の揺動を抑制することができる。したがって、コネクタ４１の水中姿勢を安定させることができ、水中航走体Ｖを容易に捕捉して防舷材２に収容することができる。

また、第二索体５は水中移動体４に接続されていることから、第二索体５が重い場合には第二索体５の重量が水中移動体４の移動を制限することとなり、第二索体５が太い場合には第二索体５の水中抵抗が水中移動体４の移動を制限することとなる。したがって、第二索体５が太くて重い場合には、水中移動体４のスラスタが大型化しやすい。

一方、第一索体３は、防舷材２に水中航走体Ｖを収容した状態で母船Ｍに回収することから、十分な強度が必要となる。したがって、第一索体３は、太く重くなる傾向にある。この第一索体３と同じ索体を水中移動体４に接続した場合には、水中移動体４の移動を制限することとなる。

それに対して、第二索体５は、水中で水中移動体４及び水中航走体Ｖを牽引することができる程度の強度であればよいことから、第一索体３よりも細くて軽い索体を採用することができる。その結果、第二索体５の重量や水中抵抗が水中移動体４に与える影響を低減することができ、スラスタの小型化を図ることができる。

また、水中移動体４の後端には、水中航走体Ｖを捕捉するコネクタ４１が配置されている。コネクタ４１は、水中航走体Ｖに配置された連結部Ｌの形状に合わせて種々の方式のものを採用することができる。

例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したコネクタ４１は、連結部Ｌがリング形状を有している場合に適し、図２（ｃ）に示したコネクタ４１は、連結部Ｌが断面Ｔ字形状（きのこ形状）を有している場合に適している。なお、図２の各図において、コネクタ４１以外の水中移動体４の構成については簡略化して図示している。

図２（ａ）に示したコネクタ４１の第一例は、いわゆるカラビナ方式の連結手段を有している。コネクタ４１は、例えば、水中移動体４に固定された二本のアーム４１ａと、一方のアーム４１ａに回動可能に配置されるとともに先端が他方のアーム４１ａに押し付けられた状態で接触しているレバー４１ｂと、を備えている。

したがって、コネクタ４１が水中航走体Ｖに接近し、連結部Ｌがレバー４１ｂに接触すると、レバー４１ｂが回動して連結部Ｌがアーム４１ａ間に侵入し、レバー４１ｂが解放されて初期状態に戻ることによって、連結部Ｌがコネクタ４１に係合される。

図２（ｂ）に示したコネクタ４１の第二例は、シリンダ方式の連結手段を有している。コネクタ４１は、例えば、水中移動体４に固定されたアーム４１ｃと、水中移動体４に回動可能に配置されたレバー４１ｄと、レバー４１ｄを回動させるシリンダ４１ｅと、を備えている。シリンダ４１ｅは、レバー４１ｄの先端がアーム４１ｃに接触した状態と離反した状態とを切り替えるように駆動される。

したがって、レバー４１ｄをアーム４１ｃから離反した状態に設定しておき、アーム４１ｃとレバー４１ｄとの隙間に連結部Ｌが侵入した後、レバー４１ｄを閉じる（アーム４１ｃに接触させる）ことにより、連結部Ｌがコネクタ４１に係合される。

図２（ｃ）に示したコネクタ４１の第三例は、いわゆるチャック方式の連結手段を有している。コネクタ４１は、例えば、水中移動体４に固定された筒形状の胴部４１ｆと、胴部４１ｆに回動可能に配置された複数の爪部４１ｇと、を備えている。爪部４１ｇは、胴部４１ｆの外周に配置され、先端が胴部４１ｆの開口部から内部に位置するように付勢されている。

したがって、コネクタ４１を水中航走体Ｖに接近させると、連結部Ｌは爪部４１ｇを押し退けながら胴部４１ｆ内に侵入し、連結部Ｌの突起部が爪部４１ｇを越えると爪部４１ｇが解放されて初期状態に戻ることによって、連結部Ｌがコネクタ４１に係合される。

なお、図示しないが、爪部４１ｇの代わりにコネクタ４１の内面に凸部を形成し、連結部Ｌの先端の突起部を径方向に出没可能に構成することによっても、図２（ｃ）に示したコネクタ４１と実質的に同様の構成を得ることができる。

次に、上述した収容装置１を用いた水中航走体Ｖの回収方法について、図３を参照しつつ説明する。ここで、図３は、本発明の一実施形態に係る水中航走体の回収方法を示す図であり、（ａ）は投入工程、（ｂ）は接近工程、（ｃ）は捕捉工程、（ｄ）は収容工程、（ｅ）は回収工程、を示している。なお、図３（ｂ）〜図３（ｄ）において、母船Ｍの図を省略してある。

本実施形態に係る水中航走体Ｖの回収方法は、第一索体３により母船Ｍに接続された防舷材２を水中に投入する投入工程と、第二索体５により防舷材２に接続された水中移動体４を水中航走体Ｖに接近させる接近工程と、水中移動体４により水中航走体Ｖを捕捉する捕捉工程と、第二索体５を巻き取ることにより水中航走体Ｖを防舷材２に収容する収容工程と、第一索体３を巻き取ることにより母船Ｍに防舷材２を回収する回収工程と、を備えている。

図３（ａ）に示した投入工程は、母船Ｍから水中に防舷材２を投入する工程である。具体的には、スロープＳから母船Ｍを水中に投入し、ウインチＷから第一索体３を繰り出しながら防舷材２を水中航走体Ｖが停止している水深まで沈降させる。このとき、防舷材２の水中での姿勢を略水平に保持するために、防舷材２に尾翼を配置したり、防舷材２の浮力を調整したりするようにしてもよい。

図３（ｂ）に示した接近工程は、水中移動体４を水中航走体Ｖに接近させる工程である。具体的には、巻取機６から第二索体５を繰り出しながら水中移動体４を水中航走体Ｖに向かって移動させる。かかる接近作業は、例えば、水中移動体４に搭載されたカメラの映像に基づいて母船Ｍから遠隔操作される。

図３（ｃ）に示した捕捉工程は、水中移動体４のコネクタ４１を水中航走体Ｖの連結部Ｌに連結する工程である。水中移動体４を水中航走体Ｖに接近させた後、例えば、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示した構成を有するコネクタ４１に水中航走体Ｖの連結部Ｌを挿入して連結させる。かかる連結作業も、例えば、水中移動体４に搭載されたカメラの映像に基づいて母船Ｍから遠隔操作される。

図３（ｄ）に示した収容工程は、防舷材２に水中航走体Ｖを収容する工程である。具体的には、巻取機６によって第二索体５を巻き取りながら水中移動体４及び水中航走体Ｖを引き寄せて防舷材２内に収容する。巻取機６は、例えば、第二索体５を所定量だけ巻き取ったこと、所定回数だけ回転したこと、水中移動体４又は水中航走体Ｖが所定の位置に到達したことの何れかを検出すると停止する。

図３（ｅ）に示した回収工程は、母船Ｍに水中航走体Ｖを回収する工程である。具体的には、ウインチＷよって第一索体３を巻き取りながら防舷材２ごと水中航走体Ｖを引き寄せてスロープＳから母船Ｍ上に回収する。このとき、水中航走体Ｖは、防舷材２に収容された状態で母船Ｍ上に回収されることから、船上機器や甲板との直接的な衝突を回避することができ、水中航走体Ｖの損傷を抑制することができる。

なお、水中航走体Ｖを進水させる場合には、上述した説明と逆の順番に処理を行うようにすればよい。例えば、図３（ｅ）に示したように、母船Ｍ上で防舷材２に水中航走体Ｖを収容しておき、図３（ｄ）に示したように、水中航走体Ｖを防舷材２に収容した状態のまま水中に投入する。次いで、図３（ｃ）に示したように、巻取機６から第二索体５を繰り出して水中移動体４及び水中航走体Ｖを防舷材２から放出し、図３（ｂ）に示したように、コネクタ４１から水中航走体Ｖを離脱させる。その後、図３（ａ）に示したように、水中移動体４を防舷材２に収容し、防舷材２を母船Ｍ上に回収する。

次に、本発明の他の実施形態に係る水中航走体Ｖの収容装置１について、図４（ａ）〜図５を参照しつつ説明する。ここで、図４は、本発明の第二実施形態に係る水中航走体の収容装置を示す図であり、（ａ）は水平保持状態、（ｂ）は鉛直保持状態、を示している。図５は、本発明の第三実施形態に係る水中航走体の収容装置を示す図である。なお、上述した第一実施形態に係る水中航走体Ｖの収容装置１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示した第二実施形態に係る収容装置１は、防舷材２を水中で水平に保持可能な状態から防舷材２を水中で鉛直に保持可能な状態に切り替える切替機構７を有している。切替機構７は、例えば、防舷材２に配置された係止部７１と、一端が第一索体３に接続され他端が係止部７１に着脱可能に構成された補助索７２と、を備えている。

図４（ａ）に示したように、第一索体３の一端は防舷材２の先端２ａに接続されており、係止部７１は防舷材２の後端２ｂに配置されている。補助索７２は、他端を係止部７１に係止させた状態で防舷材２を水平な状態に保持できる長さに設計されている。係止部７１は、補助索７２を係止した状態から離脱した状態に切り替えることができるように構成されている。

例えば、係止部７１から母船Ｍまで延設された索体を引っ張ることによってピンを引き抜き、係止部７１から補助索７２を離脱させるようにしてもよい。また、係止部７１に音響切り離し装置を採用するようにしてもよい。係止部７１から補助索７２を離脱させたい場合には、母船Ｍから係止部７１に向かって所定の音波を発信することにより、任意のタイミングで補助索７２の係止状態を解除して係止部７１から離脱させることができる。

防舷材２に水中航走体Ｖを収容する際には、防舷材２を水平状態に保持しておくことが好ましい。一方で、防舷材２を母船Ｍに回収する際には、防舷材２を鉛直状態に保持し得ることが好ましい。そこで、第二実施形態に係る収容装置１では、図４（ａ）に示したように、補助索７２を係止部７１に係止させた状態で防舷材２を水中に投入し、水中航走体Ｖを防舷材２に収容した後、図４（ｂ）に示したように、補助索７２を係止部７１から離脱させ、防舷材２を母船Ｍに回収するようにしている。

図５に示した第三実施形態に係る収容装置１は、防舷材２を水中で水平に保持可能な位置に第一索体３の他端を接続したものである。具体的には、第一索体３の他端は、防舷材２の重心の鉛直線上に接続されている。かかる構成により、水中航走体Ｖの収容時に防舷材２を水平状態に保持することができる。

第三実施形態に係る収容装置１では、防舷材２を母船Ｍに回収する際に、防舷材２の一部が母船Ｍと干渉しやすい。そこで、この実施形態では、図５に示したように、母船Ｍに防舷材２を水中から回収する又は水中に投入するための船上クレーンＣを用いることが好ましい。

上述した第一実施形態〜第三実施形態に係る収容装置１の説明において、「水平」とは、厳密な意味での水平状態ではなく、略水平状態（水平に対して±１０°程度の範囲内で傾斜した状態）を含むものとする。同様に、「鉛直」とは、厳密な意味での鉛直状態ではなく、略鉛直状態（鉛直に対して±１０°程度の範囲内で傾斜した状態）を含むものとする。

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 収容装置
２ 防舷材
２ａ 先端
２ｂ 後端
３ 第一索体
４ 水中移動体
５ 第二索体
６ 巻取機
７ 切替機構
４１ コネクタ
４１ａ，４１ｃ アーム
４１ｂ，４１ｄ レバー
４１ｅ シリンダ
４１ｆ 胴部
４１ｇ 爪部
７１ 係止部
７２ 補助索

Claims (6)

1. 水中航走体を収容可能な防舷材と、
   一端が母船に接続され他端が前記防舷材に接続された第一索体と、
   前記水中航走体に着脱可能なコネクタを備えた水中移動体と、
   一端が前記防舷材に接続され他端が前記水中移動体に接続された第二索体と、
   前記防舷材に配置され前記第二索体の繰り出し又は巻き取りを行う巻取機と、
   を備えたことを特徴とする水中航走体の収容装置。
2. 前記第二索体は、前記第一索体よりも細くて軽い索体である、ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体の収容装置。
3. 前記水中移動体は、遠隔操作可能な無人潜水機である、ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体の収容装置。
4. 前記第一索体の他端は、前記防舷材の先端又は前記防舷材を水中で水平に保持可能な位置に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体の収容装置。
5. 前記防舷材を水中で水平に保持可能な状態から前記防舷材を水中で鉛直に保持可能な状態に切り替える切替機構を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の水中航走体の収容装置。
6. 第一索体により母船に接続された防舷材を水中に投入する投入工程と、
   第二索体により前記防舷材に接続された水中移動体を前記水中航走体に接近させる接近工程と、
   前記水中移動体により前記水中航走体を捕捉する捕捉工程と、
   前記第二索体を巻き取ることにより前記水中航走体を前記防舷材に収容する収容工程と、
   前記第一索体を巻き取ることにより前記母船に前記防舷材を回収する回収工程と、
   を備えたことを特徴とする水中航走体の回収方法。