JP2019535228A - 水中推進器及び潜水機 - Google Patents

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Abstract

潜水機の推進器であり、この推進器は、両端に開口された筒状構造のハウジング（１）と、一端に開口された筒状構造であって、ハウジング（１）の内部キャビティに懸設される固定子スリーブ（２）と、固定子スリーブ（２）の内部に固定されるモーター固定子（３）と、一端に開口された筒状構造であって、固定子スリーブ（２）に設けられる回転子スリーブ（４）と、回転子スリーブ（４）の内壁に固定されるモーター回転子（５）と、回転子スリーブ（４）の外壁に固定されるプロペラ（６）と、を備える。当該水中推進器のプロペラ（６）は回転子スリーブ（４）に直接固定され、これにより、モーターの構造がコンパクトになり、回転軸の伝動が必要でないので、推進器の長さが短くなって、体積が小さくなる。

Description

［相互参照］
本願は、２０１７年５月５日に出願された「水中推進器及び潜水機」と題する中国特許出願第二０１７２０４９３１２７．０号の全ての利益を主張するものであり、当該中国特許出願の内容が参照により本願の明細書に組み込まれる。
［技術分野］
本願は、動力装置の技術分野に関し、特に、水中推進器及び潜水機に関する。
推進器とは、ＲＯＶ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ：遠隔操作型無人水中探査機）の動力装置である。ＲＯＶは推進器に電力を入力して、推進器は入力された電力をプロペラの回転機械力に転換して、ＲＯＶを水中に移動させるようになる。
従来の水中推進器は、密封室、モーター及びその駆動装置、プロペラ及びフェアウォーターなどからなる。一般的に、製品のモーター（実際の需要に応じてモーターの前に減速装置を追加する場合がある）及びその駆動装置を密封室に入れて、上記の駆動装置の突出軸によってプロペラを回転させて推力を発生する。
出願人は、従来技術を研究することにより、従来の推進器において、モーターは回転軸とプロペラとによって接続されるため、体積が大きく、特に、軸方向における体積が大きいことを発見した。
本願は、推進器及び潜水機を開示して、背景技術に言及される推進器に存在する問題を解決するを目的とする。
上記した技術問題を解決するために、本願の一つの実施例は、水中推進器を開示して、この水中推進器は、両端に開口された筒状構造のハウジングと、一端に開口された筒状構造であって、前記ハウジングの内部キャビティに懸設され、その外壁と前記ハウジングの内壁との間に間隔が設けられる固定子スリーブと、前記固定子スリーブの内部に固定されるモーター固定子と、一端に開口された筒状構造であって、前記固定子スリーブに環装され、その内壁と前記固定子スリーブの外壁との間に隙間が設けられ、前記固定子スリーブに回転可能に接続され、その底部が前記ハウジングに回転可能に接続される回転子スリーブと、前記回転子スリーブの内壁に固定されるモーター回転子と、前記回転子スリーブの外壁に固定され、その最大直径が前記ハウジングの内径より小さいプロペラと、を備える。
オプションとして、前記回転子スリーブの内壁と前記固定子スリーブの外壁との間には第一の軸受けが設けられる。
オプションとして、前記ハウジングは、両端に開口され、その軸線が前記ハウジングの軸線に重なり合う筒状構造の筒体と、環状構造の外壁が複数の支持部材によって前記筒体の内壁に固定され、環状構造の軸線が前記筒体の軸線に重なり合う環状構造の取付座と、二つの同心円環として構成され、前記二つの同心円環が複数の支持部材によって接続され、前記筒体の一端の開口の位置に固定され、さらに、支持孔が設けられ、当該支持孔の軸線が前記筒体の軸線に重なり合う支持フレームと、を備える。
オプションとして、前記固定子スリーブの開口は前記取付座の端面と密封して固定され、
前記回転子スリーブの開口方向は前記固定子スリーブの開口方向と一致するとともに、前記回転子スリーブの軸線は前記固定子スリーブの軸線に重なり合う。
オプションとして、前記回転子スリーブの底部の外壁に設けられ、その軸線が前記回転子スリーブの軸線に重なり合う凸軸と、前記支持孔に設けられる第二の軸受けと、を更に備え、前記凸軸は、前記第二の軸受けによって前記支持フレームの支持孔に回転可能に設けられる。
オプションとして、前記取付座の内壁に固定され、前記固定子スリーブ間の空間を封止する第一の封止部材を更に備える。
オプションとして、前記取付座の内部キャビティに位置する回路基板と、一端が前記回路基板に接続され、他端が前記第一の封止部材を通って前記モーター固定子に接続され、前記第一の封止部材との間の空間が封止されるケーブルと、前記取付座において前記固定子スリーブから離れる一端の開口に位置し、前記取付座の内部キャビティを封止する第二の封止部材と、を備える。
オプションとして、二つの同心円環として構成されており、当該二つの同心円環が複数の支持部材によって接続され、前記筒体において前記支持フレームから離れる一端の開口に固定されるエンドカバーを更に備える。
オプションとして、前記支持フレーム及び前記エンドカバーは、いずれもネジ結合によって前記筒体に固定される。
オプションとして、前記モーター固定子の外径が前記固定子スリーブの内壁にマッチングし、前記モーター固定子の外壁には前記凸リブに対応する複数の溝が設けられ、前記モーター固定子は前記複数の溝によって前記固定子スリーブ内に固定される。
オプションとして、前記プロペラのピッチは、１００ｍｍ〜１３５ｍｍである。
本願の一つの実施例は、さらに潜水機を提供して、前記何れか１項に記載の水中推進器を備える。
本願の技術案は、以下の有益効果が得られる。
本願に係る水中推進器は、モーターの構造を直接改良して、モーター固定子を固定子スリーブ内に設けて、モーター回転子を回転子スリーブ内に設けて、回転子スリーブが固定子スリーブを中心に回転できるようにする。また、上記した実施例に係る水中推進器によれば、プロペラは回転子スリーブの外壁に直接固定され、これにより、モーター回転子が回転するとき、回転子スリーブを動かして回転させ、さらに、回転子スリーブに固定されているプロペラを駆動する。
上記した実施例に係る水中推進器によれば、プロペラは回転子スリーブに直接固定され、これにより、モーターの構造が非常にコンパクトになり、回転軸の伝動が必要でなく、当該水中推進器の軸方向における長さが大幅に低減され、さらに、当該水中推進器の全体体積を縮小させる。
上記の一般的な記述及び後述の詳細内容はただ例示的で説明のためのものであり、本願に制限されるものではないことを理解すべきである。
ここで、図面は明細書に組み込まれて明細書の一部になり、本願に係る実施例を示すとともに、明細書と一緒に本願の原理を解釈することに用いられる。
本願実施例または背景技術における技術案をより明確に説明するために、本願実施例または背景技術の記述に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、当業者にとっては、これらの図面によって他の図面を創造的な労働なしに取得することができる。
本発明の実施例に係る水中推進器の切断概略図。 本発明の実施例に係る水中推進器の局部切断概略図。 本発明の実施例に係る水中推進器の断面概略図。 本発明の実施例に係る水中推進器の局部断面概略図。 本発明の実施例に係る回転子スリーブの断面概略図。 本発明の実施例に係る回転子スリーブの切断概略図。 本発明の実施例に係るモーター固定子の構造概略図。 本発明の実施例に係るモーター固定子の端面概略図。
当業者に本願の技術案をよりよく理解させるように、本願実施例に係る図面を参照しながら、本願実施例における技術案を明確で完全に説明する。明らかに、記述される実施例は、全部の実施例ではなく、本願の一部の実施例に過ぎない。本願の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働なしに取得するすべてのほかの実施例は、本願の保護範囲内に属すべきである。
図１は本発明の実施例に係る水中推進器の切断概略図であり、図２は本発明の実施例に係る水中推進器の局部切断概略図であり、図３は本発明の実施例に係る水中推進器の断面概略図であり、図４は本発明の実施例に係る水中推進器の局部断面概略図である。
図１〜図４に示されるように、当該水中推進器は、ハウジング１、固定子スリーブ２、モーター固定子３、回転子スリーブ４、モーター回転子５及びプロペラ６を備える。
ハウジング１は、両端に開口された筒状構造である。ハウジング１は、当該水中推進器全体の支持構造として用いられる。固定子スリーブ２、モーター固定子３、回転子スリーブ４、モーター回転子５及びプロペラ６はいずれもハウジング１の内部に設けられる。
固定子スリーブ２は、一端に開口された筒状構造である。モーター固定子３は、固定子スリーブ２に収容して固定される。固定子スリーブ２は、ロッド状又は板状などのような支持作用を有する部品によってハウジング１の内部キャビティに懸設される。オプションとして、固定子スリーブ２の外壁とハウジング１の内壁との間に環状の間隔が設けられており、この間隔は環状であり、ハウジング１における水の流れの通過をしやすくするように、導流通路１８として用いられることができる。
モーター固定子３は、固定子スリーブ２の内部に固定される。固定方式は様々であり、モーター固定子３と固定子スリーブ２の間に相対回転、移動が発生しないことを確保すればよい。
回転子スリーブ４は、一端に開口された筒状構造である。回転子スリーブ４は、固定子スリーブ２に環装されて、固定子スリーブに合わせる。回転子スリーブ４は固定子スリーブ２に回転可能に接続される。回転子スリーブ４の底部はハウジングに回転可能に接続される。回転子スリーブ４の内壁と固定子スリーブ２の外壁との間に隙間が設けられており、これによって、回転子スリーブは固定子スリーブ２において固定子スリーブを中心に回転することができる。回転子スリーブ４の軸線は固定子スリーブ２の軸線に重なり合って、回転子スリーブ４の回転安定性を確保することができる。
モーター回転子５は回転子スリーブの内壁に固定される。回転子スリーブ４は固定子スリーブ２を中心に回転する場合、モーター回転子５は固定子スリーブ２に摩擦しない。これにより、モーター固定子３に交流電流を流す場合、モーター回転子５は回転子スリーブ４を動かして固定子スリーブ２を中心に回転させることができる。
プロペラ６は回転子スリーブの外壁に固定される。プロペラ６の最大直径はハウジングの内径より小さくされる。プロペラ６は回転子スリーブ４の回転によって動かされて回転し、これにより、ハウジングにおける導流通路１８に入った水流は、水流方向と反対の方向の推力を水中推進器に提供することができる。
従来の推進器によれば、プロペラがモーターによって駆動されるとき、モーターは独立のものとみなされ、それから、回転軸がモーターによって駆動され、さらに、回転軸によってプロペラを動かして回転させる。それに対して、上記した実施例に係る水中推進器によれば、モーターの構造を直接改良して、モーター固定子を固定子スリーブ内に設けて、モーター回転子を回転子スリーブ内に設けて、回転子スリーブが固定子スリーブを中心に回転できるようにする。また、上記した実施例に係る水中推進器によれば、プロペラは回転子スリーブの外壁に直接固定され、これにより、モーター回転子が回転するとき、回転子スリーブを動かして回転させ、さらに、回転子スリーブに固定されているプロペラを駆動する。上記した実施例に係る水中推進器によれば、プロペラは回転子スリーブに直接固定され、これにより、モーターの構造が非常にコンパクトになり、さらに、当該水中推進器の全体体積を縮小させる。
オプションとして、水中推進器のハウジングは、筒体１０１、取付座１０２、支持フレーム１０３、支持孔１０４、支持部材１０５を備えてもよい。
筒体１０１は両端に開口された筒状構造である。オプションとして、筒体１０１の横断面は円形であってもよく、オプションとして、筒体１０１の横断面は楕円形であってもよい。オプションとして、筒体１０１の材料は金属であってもよく、オプションとして、筒体１０１の材料は高強度高分子の材料であってもよく、本願実施例において、筒体１０１の材料に限定されない。
取付座１０２は環状構造である。取付座１０２の環状構造の外壁において、複数の支持部材１０５が分散して設けられる。支持部材１０５の一端は、取付座１０２に固定され、支持部材１０５の他端は、筒体の内壁に固定される。オプションとして、支持部材１０５はロッド状であってもよく、オプションとして、支持部材１０５は板状であってもよい。
取付座１０２は、モーター固定子、モーター回転子及びプロペラを支持するように用いられる。取付座と固定子スリーブとの設け方として、固定子スリーブ２の開口は取付座の環状構造の一側端面と密封して固定されている。オプションとして、取付座と固定子スリーブは一体に形成されてもよい。取付座は固定子スリーブと分離して形成される場合、オプションとして、両者は接着剤によって固定されてもよい。もちろん、取付座も固定子スリーブも金属である場合、両者は溶接によって固定されてもよい。
オプションとして、取付座１０２の環状構造の軸線は筒体１０１の軸線に重なり合ってもよく、これにより、設けられたモーター固定子、モーター回転子及びプロペラはハウジングの軸線に位置させるようにし、プロペラはハウジングにおいて運転安定性を向上する。
オプションとして、支持フレーム１０３は二つの同心円環として構成され、この二つの同心円環は、分散して設けられる複数の支持部材によって接続される。支持フレーム１０３は筒体１０１の一端の開口の位置に固定され、取付座１０２と組み合わせて、モーター固定子、モーター回転子及びプロペラを筒体１０１の内部に固定させるように用いられる。オプションとして、図２に示されるように、支持フレーム１０３に支持孔１０４が設けられており、支持孔１０４の軸線は筒体１０１の軸線に重なり合って、回転子スリーブが固定子スリーブを中心に回転するときの安定性を向上する。
オプションとして、上記の実施例に基づいて、水中推進器はさらに、第一の軸受け７、第二の軸受け８及び凸軸９を備えてもよい。
固定子スリーブ２の外壁の開口に、固定子軸受取付溝１５が設けられてもよい。回転子スリーブ４の内壁の開口に、回転子軸受取付溝１９が設けられる。固定子スリーブ２の開口方向は回転子スリーブ４の開口方向と一致するとともに、回転子スリーブの軸線は固定子スリーブの軸線に重なり合って、これにより、固定子スリーブ２が回転子スリーブ４に環装される場合、固定子軸受取付溝１５は回転子軸受取付溝１９とともに環状取付空間に形成することができる。
オプションとして、第一の軸受け７は、固定子軸受取付溝１５及び回転子軸受取付溝１９によって形成される環状取付空間に設けられる。第一の軸受け７によって、回転子スリーブ４は固定子スリーブ２を中心に回転できるようにする。オプションとして、第一の軸受け７は極めて薄い軸受けであってもよい。
オプションとして、凸軸９は回転子スリーブ４の底部の外壁に設けられる。回転子スリーブ４が固定子スリーブ２に環装された場合、支持フレーム１０３はハウジング１の開口に固定され、回転子スリーブ４に設けられる凸軸９の位置は、支持フレーム１０３における支持孔１０４の位置にちょうど対応して、凸軸は支持孔１０４の内部に挿入する。
第二の軸受け８は、支持孔１０４と凸軸９との間に設けられる。第二の軸受け８は、凸軸９が支持孔１０４において回転できるようにする。オプションとして、凸軸９の軸線は回転子スリーブ４の軸線に重なり合って、回転子スリーブの回転に有利である。
上記設置によれば、回転子スリーブ及び固定子スリーブをハウジング１の内部に完全に固定させ、且つ、回転子スリーブ４は固定子スリーブを中心に自由に回転できるようになる。
オプションとして、図７と図８に示されるように、モーター固定子３は、固定子固定座１２、固定子支持板１３及びアーチ形板１４を備えてもよい。固定子固定座１２は、環状構造であってもよく、柱状構造であってもよい。例えば、当該実施例において、固定子固定座１２は環状構造である。固定子固定座１２の外周側壁において、複数の固定子支持板１３が分散して均一に設けられる。固定子支持板１３の一方の側辺は固定子固定座１２に固定され、他方の側辺はアーチ形板１４に固定される。複数のアーチ形板１４は環形に囲まれ、隣接する二つのアーチ形板の間に溝が設けられる。
オプションとして、モーター固定子３の外径は固定子スリーブ２の内壁にマッチングする。固定子スリーブ２の内壁において複数の凸リブ２２が設けられる。凸リブ２２はモーター固定子におけるアーチ形板の間に位置する溝にそれぞれ対応する。これにより、モーター固定子３を固定子スリーブ２に設ける場合、凸リブ２２は溝に対応し、モーター固定子３と固定子スリーブ２との間に相対移動が発生することを防止でき、モーター固定子の安定性を向上する。
オプションとして、図１に示されるように、当該水中推進器は第一の封止部材１０を備えてもよい。
第一の封止部材１０は取付座の内壁に固定される。第一の封止部材１０は固定子スリーブ２と取付座１２との接続箇所に位置する。第一の封止部材１０と取付座１０２の内壁との間に封止されるので、固定子スリーブ間の空間が完全に封止され、固定子スリーブ内に位置するモーター固定子が水から完全に隔離されるようになる。
オプションとして、当該水中推進器は、回路基板２１、ケーブル（図示せず）及び第二の封止部材２０を備えてもよい。
回路基板２１は取付座１０２の内部キャビティに位置する。回路基板２１はモーター固定子に電力を提供して、モーター固定子に流れる電流のパラメータを制御する。
ケーブルは、回路基板をモーター固定子と接続する。ケーブルの一端は、回路基板の出力端に接続され、ケーブルの他端は、第一の封止部材を通ってモーター固定子に接続される。ケーブルの第一の封止部材を通る箇所が封止され、モーター固定子の封止性を確保する。
第二の封止部材２０は、取付座において固定子スリーブから離れる一端の開口に設けられる。第二の封止部材２０は取付座１０２の内部キャビティを封止させ、取付座１０２内に位置する回路基板及びケーブルが水から隔離されるようになる。
オプションとして、当該水中推進器はエンドカバー１１を備えてもよい。
エンドカバー１１は二つの同心円環として構成される。エンドカバー１１の二つの同心円環が複数の支持部材によって接続される。エンドカバー１１は、筒体において支持フレームから離れる一端の開口に固定される。エンドカバー１１は、導流通路の開口を塞ぐように用いられ、複数の支持部材は導流通路を仕切って、人の手或いは他の異物が導流通路に直接侵入してプロペラに故障を引き起こすことを防止する。
オプションとして、支持フレーム１０３及びエンドカバー１１は、いずれもネジ結合によって筒体の二つの開口に固定され、取り外しをしやすくする。
オプションとして、当該水中推進器は第一フェアウォーター１６及び第二フェアウォーター１７を備えてもよい。第一フェアウォーター１６は、支持フレームに設けられ、ハウジング外部に位置する。第二フェアウォーター１７は、エンドカバー１１に固定され、ハウジング外部に位置する。これにより、水の抵抗を低減することができる。
本願の一つの実施例によれば、潜水機を提供し、当該潜水機は、前記如何なる実施例に記載の水中推進器を備えてもよい。潜水機の設計によって、潜水機において、一つ又は複数の水中推進器が設けられてもよい。
本願において、例えば「第一」及び「第二」のような関係用語は、ただ一つの実体または操作ともう一つの実体または操作とを区別させるように用いられており、これらの実体または操作の間に、如何なる実際の関係または順序を存在することを必ずしも要求したり暗示したりしない。なお、用語「含む」、「包含する」あるいはその如何なる変形は、非排除性の包含をカバーすることを目的とし、これにより、一連の要素を含む過程、方法、物品または設備は、それらの要素を含むだけではなく、明らかにリストされていないほかの要素も含んだり、上記のような過程、方法、物品または設備自体に固有の要素を含んだりする。更なる制限がない場合、「一つ。。。を含む」という文によって限定されている要素は、前記要素を含む過程、方法、物品または設備において、ほかの同一の要素を含むことを排除しない。
上記した記述は本願の具体的な実施形態にすぎず、当業者が本願を理解または実現できるように可能にするものである。これらの実施例の様々な変更は、当業者にとっては明らかであり、本願に定義される一般的な原理は、本願の精神または範囲を脱逸しないかぎり、他の実施例において実現されることもできる。よって、本願は、記述されているこれらの実施例によって制限されず、本願で開示されている原理と目新しい特徴と一致する最も広い範囲に対応すべきである。
１ ハウジング
２ 固定子スリーブ
３ モーター固定子
４ 回転子スリーブ
５ モーター回転子
６ プロペラ
７ 第一軸受
８ 第二軸受
９ 凸軸
１０１ 筒体
１０２ 取付座
１０３ 支持フレーム
１０４ 支持孔
１０５ 支持部材
１０ 第一の封止部材
１１ エンドカバー
１２ 固定子固定座
１３ 固定子支持板
１４ アーチ形板
１５ 固定子軸受取付溝
１６ 第一フェアウォーター
１７ 第二フェアウォーター
１８ 導流通路
１９ 回転子軸受取付溝
２０ 第二の封止部材
２１ 回路基板
２２ 凸リブ

Claims (12)

  1. 両端に開口された筒状構造のハウジングと、
    一端に開口された筒状構造であって、前記ハウジングの内部キャビティに懸設され、その外壁と前記ハウジングの内壁との間に間隔が設けられる固定子スリーブと、
    前記固定子スリーブの内部に固定されるモーター固定子と、
    一端に開口された筒状構造であって、前記固定子スリーブに環装され、その内壁と前記固定子スリーブの外壁との間に隙間が設けられ、前記固定子スリーブに回転可能に接続され、その底部が前記ハウジングに回転可能に接続される回転子スリーブと、
    前記回転子スリーブの内壁に固定されるモーター回転子と、
    前記回転子スリーブの外壁に固定され、その最大直径が前記ハウジングの内径より小さいプロペラと、
    を備えることを特徴とする水中推進器。
  2. 前記回転子スリーブの内壁と前記固定子スリーブの外壁との間には第一の軸受けが設けられる、
    ことを特徴とする請求項１に記載の水中推進器。
  3. 前記ハウジングは、
    両端に開口され、その軸線が前記ハウジングの軸線に重なり合う筒状構造の筒体と、
    環状構造の外壁が複数の支持部材によって前記筒体の内壁に固定され、環状構造の軸線が前記筒体の軸線に重なり合う環状構造の取付座と、
    二つの同心円環として構成され、前記二つの同心円環が複数の支持部材によって接続され、前記筒体の一端の開口の位置に固定され、さらに、支持孔が設けられ、当該支持孔の軸線が前記筒体の軸線に重なり合う支持フレームと、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の水中推進器。
  4. 前記固定子スリーブの開口は前記取付座の端面と密封して固定され、
    前記回転子スリーブの開口方向は前記固定子スリーブの開口方向と一致するとともに、前記回転子スリーブの軸線は前記固定子スリーブの軸線に重なり合う、
    ことを特徴とする請求項３に記載の水中推進器。
  5. 前記回転子スリーブの底部の外壁に設けられ、その軸線が前記回転子スリーブの軸線に重なり合う凸軸と、
    前記支持孔に設けられる第二の軸受けと、を更に備え、
    前記凸軸は、前記第二の軸受けによって前記支持フレームの支持孔に回転可能に設けられる、
    ことを特徴とする請求項３に記載の水中推進器。
  6. 前記取付座の内壁に固定され、前記固定子スリーブ間の空間を封止する第一の封止部材を更に備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載の水中推進器。
  7. 前記取付座の内部キャビティに位置する回路基板と、
    一端が前記回路基板に接続され、他端が前記第一の封止部材を通って前記モーター固定子に接続され、前記第一の封止部材との間の空間が封止されるケーブルと、
    前記取付座において前記固定子スリーブから離れる一端の開口に位置し、前記取付座の内部キャビティを封止する第二の封止部材と、
    を備えることを特徴とする請求項６に記載の水中推進器。
  8. 二つの同心円環として構成されており、当該二つの同心円環が複数の支持部材によって接続され、前記筒体において前記支持フレームから離れる一端の開口に固定されるエンドカバーを更に備える、
    ことを特徴とする請求項３に記載の水中推進器。
  9. 前記支持フレーム及び前記エンドカバーは、いずれもネジ結合によって前記筒体に固定される、
    ことを特徴とする請求項８に記載の水中推進器。
  10. 前記固定子スリーブの内壁に複数の凸リブが設けられ、
    前記モーター固定子の外径が前記固定子スリーブの内壁にマッチングし、前記モーター固定子の外壁には前記凸リブに対応する複数の溝が設けられ、前記モーター固定子は前記複数の溝によって前記固定子スリーブ内に固定される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の水中推進器。
  11. 前記プロペラのピッチは、１００ｍｍ〜１３５ｍｍである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の水中推進器。
  12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の水中推進器を備える、
    ことを特徴とする潜水機。
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