JP3041306B1

JP3041306B1 - 自律型無人潜水機用水中基地

Info

Publication number: JP3041306B1
Application number: JP11233115A
Authority: JP
Inventors: 利仁野口; 陽三柴田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2000-05-15
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: JP2001055193A

Abstract

【要約】【課題】潜水機を水中基地に向って航行させる場合の
姿勢制御が難しく、水流の大きさによっては着座台上に
着座することが困難な場合も生じる。【解決手段】水中に設置する基台Ａを設け、この基台
Ａ上に垂直方向の軸心廻りで回転自在な着座台Ｂを設
け、この着座台Ｂに、潜水機Ｖが水中基地Ｓの位置を測
位するための信号発信器２と、着座した潜水機Ｖと連結
するコネクタ５とを設けるとともに、水流Ｗによって該
着座台Ｂを水流Ｗの方向に向ける方向安定ひれ８を設け
ることにより、水中基地Ｓに着座する潜水機Ｖを、常に
機体制御上安定した上流向きの姿勢で着座台Ｂへ航行さ
せて着座させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、海底調査等を行
う自律型の無人潜水機が水中で着座して動力源補給やデ
ータ交換等を行った後、続けて海底調査等を行うための
水中基地に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、海底調査等を行うために、有
索無人潜水機（ROV：Remotely Operated Vehicle）や
自律型無人潜水機（AUV：Autonomous Underwater Veh
icle）が利用されているが、水中で母船からの支援を必
要とせず、母船が荒天下であっても運用できるととも
に、複数の潜水機を用いて広域で同時観測が可能とな
る、等の利点から、近年、自律型無人潜水機の開発が多
く行われている。

【０００３】しかし、このような自律型無人潜水機（こ
の明細書では、単に「潜水機」という）は内蔵する動力
源（バッテリー等）を用いて航走するため、搭載エネル
ギー量により航走時間が著しく制限される。この動力源
を補給する方法として、自律型無人潜水機を母船上に引
き上げてエネルギーを補給した後、再び海面に降ろす方
法が考えられるが、この場合には、母船が海上にて待機
しておく必要があるため、運用コストが高くなるととも
に、揚収作業に多大な労力を要してしまう。また、荒天
下での母船運用や着水揚収作業は危険を伴うため、荒天
下ではこのような運用はできない。

【０００４】そこで、水中での動力源補給を行う方法が
提案されており、その従来技術として、特開平３−２６
６７９４号公報記載の発明がある。この発明では、水中
ステーション自体を有索無人機として母船から遠隔操縦
してドッキングするように構成しており、そのドッキン
グシステムとして、自律型無人潜水機を進入させること
ができる円錐形状の結合部を有する格納容器を水中に配
設し、この格納容器に自律型無人潜水機を進入させるこ
とにより結合して動力源を補給する構成が記載されてい
る（従来例１）。

【０００５】また、他の従来技術として、特開平７−２
２３５８９号公報記載の発明があり、この発明では、水
中潜水体が水中ステーションにある程度接近した段階
で、この水中ステーションに搭載した結合具を水上の母
船から遠隔操作することによってドッキングさせてい
る。そのドッキングシステムとして、水中潜水体の上下
に設けられた固定腕で水中ステーションに設置された固
定物を捕まえ、その後、水中潜水体と水中ステーション
に設けられた結合具によって結合し、自律型無人潜水機
を挟み込んで固定する構成が記載されている（従来例
２）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例１の場合、水中に配設した格納容器の円錐形状結合
部に機体を進入させて結合するためには格納容器の結合
部と機体の向きを一致させながら結合させなければなら
ず、これらの向きを制御するのが非常に難しい。

【０００７】また、前記従来例２の場合も、水中ステー
ションの結合具によって水中潜水体を結合させるための
制御が難しく、しかも水上からの遠隔操作となるため水
流の影響が大きい場合には結合できない場合もある。

【０００８】さらに、このような潜水機を水流のある環
境下で基地に接近させる場合には、横方向や斜め方向、
後方向からの水流を受けるので多くの姿勢制御が必要と
なるとともに、水流の大きさによっては結合させること
が困難な場合も生じてしまう。かといって基地の方に種
々の仕掛けを設けることは大掛かりな設備を要するとと
もに、そのエネルギー源の確保が問題となる。

【０００９】その上、いずれの従来技術でも水上母船の
支援を必要とするため、荒天下での運用ができない場合
があるとともに、運用コストが大きい等の問題がある。
しかも、これら従来技術は、最終的には遠隔操縦という
作業が必要なため、潜水機へのエネルギー補給を完全に
自律化させて行うことはできない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、前記課題を解決
するために、本願発明は、内蔵動力源によって水中を航
走する自律型無人潜水機が着座する水中基地であって、
前記水中に設置する基台を設け、該基台上に垂直方向の
軸心廻りで回転自在な着座台を設け、該着座台に、潜水
機が水中基地の位置を測位するための信号発信器と、着
座した潜水機と連結するコネクタとを設けるとともに、
水流によって該着座台を水流方向に向ける方向制御部材
を設けている。この明細書では、基台上で水平方向に回
転する部分を着座台という。

【００１１】このように方向制御部材を装備することに
より、着座台の方位が水流（潮流）によって常に水流
（潮流）方向に向くので、水中基地Ｓにドッキングさせ
る潜水機を常に水流の下流側から上流側へ向って航行さ
せることができ、潜水機の機体制御上最も安定した姿勢
で水中基地に近接させて、着座できるようにすることが
できる。また、このように着座台を水流の方向に向ける
ために、複雑な機構や大量のエネルギー源を要すること
なく実現することができる。

【００１２】さらに、長期間にわたって安定した水中調
査等を同一の潜水機で行うことが可能になるとともに、
水中で自律してエネルギーを補給することができるの
で、自律型無人潜水機に搭載する動力源も小型化でき
る。

【００１３】前記方向制御部材を、着座台から垂直方向
に立設した方向安定ひれで構成すれば、ひれに沿って流
れる水流によって着座台を水流方向に向かせる方向制御
部材を簡単に構成することができる。

【００１４】また、方向安定ひれを着座台の支持位置か
ら後方側に離間させて設ければ、水流の弱い水域でも着
座台を安定して水流に沿わせることができる。

【００１５】さらに、着座台の回転を定位置で固定する
ロック装置を設けて着座台の方位を固定できるようにす
れば、水流の方向が変化するような水域でも、着座台の
方位を潜水機の航行に好ましい水流の下流側から着座台
に着座させることができる。

【００１６】また、着座台に潜水機との距離を検出する
測位装置を設け、該測位装置で検出した潜水機との距離
に応じて着座台の回転を定位置で固定する制御装置を設
ければ、水流の方向が常時変化するような水域であって
も、着座台を定位置で固定して潜水機に好ましい姿勢の
方向から着座させることができる。

【００１７】さらに、水流の方向を検出する流向計を設
け、該流向計によって検出した水流の向きと一致するよ
うに着座台の向きを変更する駆動手段を設ければ、水流
が弱い場合であっても、駆動手段によって着座台の向き
を水流と一致させることができるので、潜水機を水流に
向って安定した姿勢で航行させて着座させることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１は本願発明の第１実施形態
を示す水中基地の斜視図であり、図２は図１に示す水中
基地と潜水機を示す平面図である。

【００１９】図１に示すように、水中基地Ｓは、水中の
定位置に設置される基台Ａ（シンカー）と、この基台Ａ
上で回転する着座台Ｂとから構成されており、この着座
台Ｂは、下方に設けられた回転支持軸１によって基台Ａ
に支持されている。この実施形態では着座台Ｂと回転支
持軸１とが一体的に形成され、回転支持軸１の下端に設
けられた軸受１ａによって基台Ａ上で回転可能なように
支持されている。この回転支持軸１が着座台Ｂの回転軸
となる。また、基台Ａは、水中の定位置に設置するため
の重錘（シンカー）の役目をしており、この例では方形
の塊状に形成されている。

【００２０】一方、着座台Ｂは、上面が平面状で潜水機
Ｖの着座が可能な大きさに形成されており、その上部に
は、潜水機Ｖへ信号を発信するための超音波信号発信器
２と、流向計３が設けられている。この超音波信号発信
器２は、潜水機Ｖが自身と水中基地Ｓとの相対位置を検
出するための位置検出手段である。

【００２１】さらに、中央部には潜水機Ｖを捕捉して位
置を規定するための把持ポール４と、この把持ポール４
で把持した潜水機Ｖが着座台Ｂ上に着座した時にドッキ
ングするための着脱コネクタ５が設けられている。この
把持ポール４は、着座台Ｂの所定位置から上方に立設さ
れた棒状の部材であり、潜水機Ｖの先端に設けられた捕
捉アーム６で潜水機Ｖの位置決めが可能な形状に形成さ
れている。前記コネクタ５は、把持ポール４で捕捉アー
ム６を把持した状態で潜水機Ｖを下降させれば、潜水機
側に設けられたコネクタ７とドッキングできる位置に設
けられている。

【００２２】これらのコネクタ５，７は水中着脱コネク
タであり、水中基地Ｓから潜水機Ｖヘの電力伝送及び潜
水機Ｖが収集したデータを水中基地Ｓへ伝送するもので
あり、水中での電力供給と信号伝達を効率良く行うこと
ができるものが好ましい。このコネクタ５，７として
は、例えば、結合させた状態で環状コア端面を面接触さ
せて、電磁誘導によって水中基地Ｓ側から潜水機Ｖ側へ
電力を効率よく供給するとともに、連結状態で光ファイ
バ間の端面で光線式に信号伝達するようなものが利用可
能であり、実開平７−２９５０２号公報に記載された電
気・光複合コネクタ等を用いることができる。

【００２３】そして、この着座台Ｂの後方側（図の左
側）には、着座台Ｂを水流Ｗの方向に向けるための方向
制御部材である方向安定ひれ８が設けられている。この
方向安定ひれ８は、着座台Ｂから上方に向けて突設した
板体であり、上流側の基部から上端に向けて傾斜するよ
うに切除することによって流体抵抗を減少させた２枚の
板体が、着座台Ｂの両側部後方にほぼ平行に設けられて
いる。この方向安定ひれ８は他の形態であってもよく、
水流Ｗの力によって着座台Ｂを回転させることができる
ような形態であればよい。

【００２４】従って、この方向安定ひれ８に沿って水流
Ｗが流れることによって、方向安定ひれ８は最も抵抗が
少ないように水流Ｗの方向に向こうとして、着座台Ｂ全
体を水流Ｗに沿う方向に回転させる。しかも、水流Ｗの
力によって着座台Ｂが回転させられるため、動力を要す
ることなく着座台Ｂを回転させることができる。さら
に、この実施形態では、方向安定ひれ８を着座台Ｂの上
部に設けているため、水流Ｗが方向安定ひれ８に当り易
いので好ましい。また、この方向安定ひれ８を着座台Ｂ
の回転中心である回転支持軸１よりも後方側に設けるこ
とにより、方向安定ひれ８に作用する水流Ｗによる着座
台Ｂを回転させるモーメントを大きくしている。

【００２５】さらに、この着座台Ｂには、水中基地Ｓに
おける信号処理や電力供給制御を行う基地制御装置９が
設けられている。この基地制御装置９によって、着座台
Ｂが基準点（予め設定された位置）から回転した角度等
を記憶する記憶装置や、充電器、データ収集装置、水上
とのテレメトリー（telemetry）装置等が制御されてい
る。なお、他に光センサや画像センサ、ビークル固定機
構等が設けられる場合には、これらの制御も行う。

【００２６】一方、自律型無人潜水機Ｖは、自身の位置
を検出するための音響測位装置（図示略）を有するとと
もに、自己の姿勢制御を行うための主スラスタＶａと制
御スラスタ（図示略）が設けられ、本体下面に前記コネ
クタ７が設けられている。これらは内蔵された自律制御
装置によって制御されている。また、この実施形態で
は、潜水機Ｖの先端に上述した捕捉アーム６が設けられ
ている。なお、この潜水機Ｖに水中テレビカメラを設け
て画像認識によるドッキング位置および方向等を自律的
に確認させてもよい。

【００２７】以上のように構成された水中基地Ｓに潜水
機Ｖが接近して着座する流れを以下に説明する。

【００２８】まず、水中基地Ｓの着座台Ｂは、方向安定
ひれ８に沿って流れる水流Ｗ（潮流）によってその方向
が自動的に水流Ｗの方向に向けられる。この時、回転支
持軸１と基台Ａとの間に設けられた軸受１ａによって回
転支持軸１と着座台Ｂとが一体的に回転させられる。

【００２９】この着座台Ｂの超音波信号発信器２から
は、基地方位信号を含むビーコン信号が発せられてお
り、潜水機Ｖはこの信号を受信して水中基地Ｓの水流下
流位置を算出する。潜水機Ｖは、この結果に基づいて潮
流中の水中基地Ｓ下流側の適当な位置まで、自身の持つ
音響測位装置を用いて移動し（図１，２では近接して示
すが潜水機は所定距離下流側に位置する）、機首を水中
基地Ｓの方向に向け水流Ｗに真向から向うように航行し
て水中基地Ｓへと接近する。

【００３０】そして、潜水機Ｖは、水流Ｗによって水流
方向に向いている着座台Ｂの後流側から着座台Ｂ上に進
入し、先端に設けられた捕捉アーム６で着座台Ｂ上の把
持ポール４を把持することによりその位置決めがなされ
る。その後、図示しない制御スラスタ等で方位保持をか
けながら下降し、着座台Ｂ上に着座する。この時、潜水
機Ｖ側のコネクタ７と着座台Ｂ側のコネクタ５とが連結
され、潜水機Ｖは水中基地Ｓからの電力供給を受けると
ともに収集したデータを着脱コネクタ７から水中基地Ｓ
へ伝送する。

【００３１】このデータ送信や充電等が完了すると、コ
ネクタ５，７の連結が解除され、潜水機Ｖが上昇すると
ともに後退して捕捉アーム６が把持ポール４から離され
る。そして、この着座台Ｂから離脱した潜水機Ｖは、引
き続き次の作業に移る。これら一連の作業は潜水機Ｖに
内蔵された自律制御装置と水中基地Ｓに設けられた基地
制御装置９によってコントロールされている。

【００３２】このように、水中基地Ｓの着座台Ｂに装備
させた方向安定ひれ８で着座台Ｂの向きを常に水流Ｗの
向きと一致させているので、種々の海中作業や海中調査
を行う潜水機Ｖを、最も安定した姿勢で水中基地Ｓに接
近させて着座させることが可能となり、安定した潜水機
Ｖの運用が可能となる。

【００３３】図３は、本願発明の第２実施形態を示す水
中基地の着座台のみの斜視図であり、上述した図１と同
一の構成には同一符号を付して、その説明は省略する。
この実施形態では、潜水機Ｖを着座台Ｂに固定するため
の構成を、潜水機Ｖが前進することにより、着座台Ｂ上
に装備されたケージ１０に機体前方が包み込まれるよう
にして潜水機Ｖの位置決めを行うケージ式着座方式とし
たものである。

【００３４】この実施形態によっても、着座台Ｂは方向
安定ひれ８によって常に水流Ｗの方向を向くため、潜水
機Ｖを水流Ｗに向って、最も安定した状態で水中基地Ｓ
に接近させて着座させることが可能となり、安定した潜
水機Ｖの運用が可能となる。

【００３５】図４は、本願発明の第３実施形態を示す水
中基地の着座台のみの斜視図であり、この実施形態で
は、潜水機Ｖを着座台Ｂに固定するための構成を、潜水
機Ｖ側に装備したフック１１を前進する過程で水中基地
Ｓ側のフック捕捉金物１２に引っかけることにより機体
の位置決めを行うフック式着座方式としたものである。
この実施形態でも、着座台Ｂは方向安定ひれ８によって
常に水流Ｗの方向を向くため、潜水機Ｖを水流Ｗに向っ
て、最も安定した状態で水中基地Ｓに接近させて着座さ
せることが可能となり、安定した潜水機Ｖの運用が可能
となる。

【００３６】上述した図１〜図４に示す第１〜第３実施
形態の水中基地によれば、海底や湖底に設置された水中
基地Ｓ(充電用、データ伝送用等)に潜水機Ｖが容易に近
接・捕捉・着座することができるとともに、着座台Ｂを
水流Ｗの方向に向けるために特別な動力源を必要とする
ことなく回転させることができるので、着座台Ｂを常に
水流Ｗと平行となるように回転させるための機構が簡素
であるとともに、潜水機を常に水流Ｗに向って航行させ
るようにできるので、安定した潜水機Ｖの着座が可能な
水中基地Ｓを最小限の動力源で構成することができる。

【００３７】図５は本願発明の水中基地における着座台
の回転支持部に設けたロック装置を示す斜視図である。
このロック装置Ｌは、上述した第１〜第３実施形態にお
いて、着座台Ｂの方位を定位置で固定するためのもので
あり、この例では、図１に示す回転支持軸１の下端に設
けた例を示している。

【００３８】図示するように、回転支持軸１の下端にく
し型歯車１３が設けられ、基台Ａ側に電磁石１４が設け
られている。そして、この電磁石１４を励磁することに
よって、この電磁石１４に設けられたピン１４ａをくし
型歯車１３のくし歯１３ａ間に挿入して回転支持軸１、
すなわち着座台Ｂの回転を固定するように構成されてい
る。

【００３９】このロック装置Ｌによれば、水流Ｗで着座
台Ｂを回転させる場合には、電磁石１４を無励磁の状態
としてピン１４ａを電磁石１４内に引き込ませてくし歯
１３ａ間に挿入していない状態とすることによって、回
転支持軸１を自由に回転可能な状態とする。そして、着
座台Ｂの方位を固定したい場合には、電磁石１４を励磁
することによってピン１４ａを突出させてくし歯１３ａ
間に挿入し、くし型歯車１３の回転を固定することによ
って回転支持軸１とともに着座台Ｂを所定の方位角で固
定する。従って、このようなロック装置Ｌを設けること
により、例えば、潜水機Ｖが接近した時には着座台Ｂの
回転を固定するような運用ができる。

【００４０】ところで、上述した実施形態では、水流Ｗ
によって着座台Ｂが水流Ｗに沿うように回転して自動的
に最適な方向を向くが、水流Ｗが小さい時には自動的に
水流Ｗの方向に向かない場合もある。この場合、潜水機
Ｖに作用する横方向や斜め方向等の水力も小さいので、
潜水機Ｖを姿勢制御して着座台Ｂ上に着座させることも
比較的容易にできるが、着座台Ｂを機械的に回転させて
常に水流Ｗの方向に向かせるようにしてもよい。以下、
このように機械的に回転させることができる例を説明す
る。

【００４１】図６は、本願発明の水中基地における回転
支持部の一例を示す図面であり、(a) は斜視図、(b) は
連結部の側面図である。図７は、図６に示す水中基地の
基地制御装置における制御ブロック図の一例である。こ
の実施形態では、水中基地に流向計と電動機等の駆動手
段を設けて、常に着座台Ｂを水流Ｗの方向と一致させる
ようにしている。また、この実施形態では、回転支持軸
１を基台Ａに固定して固定側とし、この回転支持軸１の
上部に着座台Ｂを回転可能に設けるとともに、この着座
台Ｂを強制的に回転させる回転駆動手段を設けている。
この実施形態によれば、水流Ｗが小さい場合であって
も、駆動手段を用いて水中基地Ｓの方向を変えることが
できる。以下の説明では、回転支持軸１と着座台Ｂとの
間の回転支持手段を説明し、上述した実施形態と同一の
構成には同一符号を付して、その説明は省略する。

【００４２】図示するように、回転支持軸１の上部には
着座台回転用歯車１５が設けられており、この歯車１５
は回転支持軸１に一体的に固定されている。この回転用
歯車１５の内側には、着座台支持軸受１６と回転軸１７
とが設けられており、この着座台支持軸受１６と回転軸
１７の上面が着座台Ｂに固定されている。また、回転軸
１７は回転支持軸１内を下方へ延設され、下端が支持軸
受１７ａによって回転支持軸１に支持されている。これ
らの着座台支持軸受１７ａと着座台支持軸受１６とによ
って着座台Ｂが回転可能な状態で回転支持軸１に支持さ
れている。

【００４３】一方、着座台Ｂには、軸受１８によって支
持された支持軸１９に沿って前記回転用歯車１５と近接
又は離間するようにスライド可能なギアボックス２０が
設けられている。このギアボックス２０内には、回転用
歯車１５と噛合するボールネジ２１と、このボールネジ
２１を駆動する水中サーボモータ２２とが設けられてい
る。

【００４４】また、このギアボックス２０の反回転用歯
車側には、ギアボックス２０を回転用歯車１５に近接又
は離間させるスライド用水中モータ２３が設けられてい
る。この水中モータ２３を一方に回転させることによっ
てギアボックス２０全体を回転用歯車１５側へスライド
させると、ボールネジ２１が回転用歯車１５と噛合し、
ギアボックス２０を回転用歯車１５から離間させるとボ
ールネジ２１が回転用歯車１５から離れるように構成さ
れている。これらの水中サーボモータ２２及び水中モー
タ２３は、着座台Ｂに設けられた基地制御装置９内のバ
ッテリーによって駆動されている。なお、この基地制御
装置９内には方位計９ａが内蔵されており、着座台Ｂの
方位を正確に把握するように構成されている。また、こ
の基地制御装置９には、着座台Ｂに設けられた流向計３
からの信号も入力されている。

【００４５】さらに、この水中基地Ｓには、潜水機Ｖと
基地Ｓとの相対距離と角度を検出できる音響測位装置
（図６中略）が備えられている。この実施形態における
基地制御装置９内には、図７に示すように、前記方位計
９ａ以外に、回転用歯車噛合回路９ｂと、水中モータ制
御回路９ｃと、ロック判別回路９ｄと、水中サーボモー
タ制御回路９ｅとが設けられている。また、この基地制
御装置９は、流向計３と、音響測位装置Ｔと、水中サー
ボモータ２２と、水中モータ２３とに接続されている。

【００４６】以上のように構成された水中基地Ｓによれ
ば、水中モータ２３によってギアボックス２０を回転用
歯車１５から離すことによってボールネジ２１を回転用
歯車１５から離している状態では、着座台Ｂは軸受１６
と回転軸１７とによって支持されているので、回転支持
軸１に対しては回転自由な状態であり、着座台Ｂの方向
安定ひれ８（図１）が水流Ｗを受けることによって着座
台Ｂが水流Ｗの方向を向くように回転させられる。

【００４７】そして、例えば水流が小さく、その水流の
力によって着座台Ｂの方位が水流Ｗの方位と一致しない
場合には、図７に示すように、無人潜水機Ｖと水中基地
Ｓとの相対距離と角度を検出する音響測位装置Ｔからの
信号（方位角のずれ等）が基地制御装置９内の回転用歯
車噛合回路９ｂへ入力され、この回転用歯車噛合回路９
ｂから水中モータ制御回路９ｃへ歯車噛合指令が出力さ
れ、この水中モータ制御回路９ｃから水中モータ２３へ
出力されたギアボックス駆動命令によってギアボックス
２０が回転用歯車１５側へスライドさせられる。これに
より、ギアボックス２０のボールネジ２１が回転用歯車
１５と噛合させられる（図６）。また、回転用歯車噛合
回路９ｂからは、水中サーボモータ制御回路９ｅへ制御
回路の「入」指令が出力される。

【００４８】一方、流向計３から得られた情報と方位計
９ａからの情報（基地角度）とが基地制御装置９内で比
較され、その角度偏差分の回転指令が水中サーボモータ
制御回路９ｅへ出力される。そして、この水中サーボモ
ータ制御回路９ｅへ前記回転用歯車噛合回路９ｂから出
力された「入」信号により、流向計３と方位計９ａとの
角度偏差分だけの着座台回転命令が水中サーボモータ２
２に出力される。このようにして、着座台Ｂの方位と水
流Ｗの方位とが一致するまで水中サーボモータ２２がボ
ールネジ２１を回転させ、固定側の回転用歯車１５の廻
りで着座台Ｂを回転させて水流のＷの方向に向けられる
（図６）。

【００４９】その後、音響測位装置Ｔから得られた無人
潜水機Ｖと水中基地Ｓとの相対距離がある一定の範囲内
に入ったことをロック判別回路９ｄ（ロック時期決定）
で判別し、ここから水中サーボモータ制御回路９ｅへ制
御回路「切」指令が出される。この「切」指令により、
水中サーボモータ２２の駆動が停止させられる。この状
態では、ボールネジ２１が着座台回転用歯車１５に嵌合
した状態であるため、ボールネジ２１の駆動を止めれ
ば、機構上、回転用歯車１５との間が摩擦によって停止
状態となり、着座台Ｂの回転がロックされた状態とな
る。つまり、このボールネジ２１が回転用歯車１５の回
転を防止するので、ロック機構として機能する。

【００５０】従って、この実施形態によれば、水流Ｗが
小さくて着座台Ｂが水流方向に向かないような場合等で
あっても、水中基地Ｓ側で潜水機Ｖ側からの音響信号を
受信して音響測位装置で潜水機Ｖとの間の距離を算出
し、潜水機Ｖが水流Ｗの下方からある距離以内に入った
時点でボールネジ２１の回転を止めることにより、回転
用歯車１５をロックして潜水機Ｖとの相対方位をほぼ０
度に保った状態で潜水機Ｖを着座させるように制御する
ことができる。

【００５１】図８は、本願発明の水中基地における着座
台の回転支持部の更に別例を示す要部斜視図であり、着
座台を強制的に回転させる駆動手段と、図５に示すロッ
ク装置を組合わせた例を示す斜視図である。図６に示す
構成と同一の構成には、同一符号を付して、その説明は
省略する。

【００５２】図示するように、回転支持軸１の上端に着
座台回転用歯車１５が設けられ、この回転用歯車１５と
噛合するように中間歯車２４が設けられ、この中間歯車
２４と噛合するように駆動歯車２６が設けられている。
中間歯車２４は、着座台Ｂに取付けられた水中電磁石２
５によって回転用歯車１５と駆動歯車２６との間で嵌脱
可能なように構成されており、駆動歯車２６は、着座台
Ｂに取付けられた水中サーボモータ２７によって駆動さ
れるように構成されている。

【００５３】また、ロック装置Ｌは、回転用歯車１５の
下方に設けられたくし型歯車２８で構成されており、着
座台Ｂ側に設けられた電磁石２９を励磁することによっ
て、この電磁石２９に設けられたピン２９ａをくし型歯
車２８のくし歯２８ａ間に挿入して着座台Ｂの回転をロ
ックするように構成されている。

【００５４】このような構成によれば、着座台Ｂの回転
を水流Ｗにまかせる場合には、水中電磁石２９を無励磁
の状態としてピン２９ａを電磁石２９内に引き込ませて
くし歯２８ａ間に嵌合していない状態にするとともに、
水中電磁石２５を励磁して中間歯車２４を回転用歯車１
５から離すことにより、回転用歯車１５を自由回転可能
な状態にする。この状態では、上述した第１実施形態と
同様に方向安定ひれ８によって水流Ｗの方向に回転する
（図１）。

【００５５】そして、着座台Ｂを強制的に回転させたい
場合には、水中電磁石２５を励磁することによって中間
歯車２４を回転用歯車１５と駆動歯車２６との間に位置
させてそれぞれの歯車と噛合させることにより、駆動歯
車２６の動力を回転用歯車１５に伝達して着座台Ｂを任
意の角度に回転させることができる。また、このような
状態で着座台Ｂの方位を固定したい場合には、水中電磁
石２９を励磁することによってピン２９ａを突出させて
くし歯２８ａ間に挿入させることにより、着座台Ｂを回
転支持軸１の所定方位角でロックすることができる。

【００５６】また、このように構成されたロック装置Ｌ
によれば、上述した図６に示す実施形態と同様に、潜水
機Ｖが水流Ｗの下方から水中基地Ｓに近づき、ある距離
以内に入った時点で、水中基地Ｓ側においても潜水機Ｖ
側からの音響信号を用いて潜水機Ｖとの間の距離を算出
し、ある一定の範囲内となった時点で電磁石２９を励磁
してピン２９ａをくし歯２８ａ間に挿入して着座台Ｂの
回転をロックし、潜水機Ｖとの相対方位を０度に保った
状態で潜水機Ｖを安定して着座させるように構成するこ
とができる。

【００５７】以上、詳述したいずれの実施形態でも、自
律型無人潜水機Ｖを制御上好ましい姿勢で水中基地Ｓに
着座させて充電等を完了させるので、母船からの支援を
要することなく数日〜数ヶ月間の長期間にわたって水中
でエネルギー補給やデータ交換等を自律して行って水中
基地Ｓに安定してドッキングを行いながら調査等を同一
の潜水機Ｖで行うことが可能となる。

【００５８】また、上述したロック装置Ｌは一例であ
り、他の構成で着座台Ｂの回転をロックできるようなも
のであってもよく、上述した実施形態に限定されるもの
ではない。

【００５９】さらに、水中基地Ｓを設置する場所や使用
条件等に応じて上述した実施形態における構成を組合わ
せてもよく、また、他の構成を組合わせてもよく、本願
発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

【００６０】なお、上述した実施形態は一実施形態であ
り、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は
可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定される
ものではない。

【００６１】

【発明の効果】本願発明は、以上説明したような形態で
実施され、以下に記載するような効果を奏する。

【００６２】水流によって水中基地の方位を水流に沿う
ように回転させるので、無人潜水機を姿勢制御上好まし
い水流方向に下流側から航走させて、安定した状態で着
座台に接近させて着座させることが可能となる。

【００６３】また、特別な動力源を用いることなく水中
基地の向きを水流の向きに自動的に一致させることがで
きるので、機構が簡単で、装置の信頼性が高い水中基地
を低コストで運用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１実施形態を示す水中基地の斜視
図である。

【図２】図１に示す水中基地と潜水機を示す平面図であ
る。

【図３】本願発明の第２実施形態を示す水中基地の着座
台のみの斜視図である。

【図４】本願発明の第３実施形態を示す水中基地の着座
台のみの斜視図である。

【図５】本願発明の水中基地における着座台の回転支持
部に設けたロック装置を示す斜視図である。

【図６】本願発明の水中基地における着座台の回転支持
部の別例を示す図面であり、(a) は斜視図、(b) はその
一部の側面図である。

【図７】図６に示す水中基地の基地制御装置における制
御ブロック図の一例である。

【図８】本願発明の水中基地における着座台の回転支持
部の更に別例を示す要部斜視図である。

【符号の説明】

１…回転支持軸１ａ…軸受２…超音波信号発信器３…流向計４…把持ポール５，７…着脱コネクタ６…捕捉アーム８…方向安定ひれ９…基地制御装置９ａ…方位計１０…ケージ１１…フック１２…フック捕捉金物１３…くし型歯車１３ａ…くし歯１４…電磁石１４ａ…ピン１５…着座台回転用歯車１６…着座台支持軸受１７…回転軸１７ａ…着座台支持軸受１８…軸受１９…支持軸２０…ギアボックス２１…ボールネジ２２…水中サーボモータ２３…水中モータ２４…中間歯車２５…水中電磁石２６…駆動歯車２７…水中サーボモータ２８…くし型歯車２８ａ…くし歯２９…水中電磁石２９ａ…ピンＡ…基台Ｂ…着座台Ｌ…ロック装置Ｗ…水流Ｔ…音響測位装置Ｓ…水中基地Ｖ…自律型無人潜水機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63C 11/00 B63C 11/34 B63C 11/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内蔵動力源によって水中を航走する自律
型無人潜水機が着座する水中基地であって、前記水中に設置する基台を設け、該基台上に垂直方向の
軸心廻りで回転自在な着座台を設け、該着座台に、潜水
機が水中基地の位置を測位するための信号発信器と、着
座した潜水機と結合するコネクタとを設けるとともに、
水流によって該着座台を水流方向に向ける方向制御部材
を設けたことを特徴とする自律型無人潜水機用水中基
地。
【請求項２】方向制御部材を、着座台から垂直方向に
立設した方向安定ひれで構成したことを特徴とする請求
項１記載の自律型無人潜水機用水中基地。
【請求項３】方向安定ひれを着座台の支持位置から後
方側に離間させて設けたことを特徴とする請求項１又は
請求項２記載の自律型無人潜水機用水中基地。
【請求項４】着座台の回転を定位置で固定するロック
装置を設けて着座台の方位を固定できるようにしたこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自律
型無人潜水機用水中基地。
【請求項５】着座台に潜水機との距離を検出する測位
装置を設け、該測位装置で検出した潜水機との距離に応
じて着座台の回転を定位置で固定する制御装置を設けた
ことを特徴とする請求項４記載の自律型無人潜水機用水
中基地。
【請求項６】水流の方向を検出する流向計を設け、該
流向計によって検出した水流の向きと一致するように着
座台の向きを変更する駆動手段を設けたことを特徴とす
る請求項１〜５のいずれか１項に記載の自律型無人潜水
機用水中基地。