JP3382791B2 - 水中航走体の昇降操縦方法とその装置 - Google Patents
水中航走体の昇降操縦方法とその装置Info
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- JP3382791B2 JP3382791B2 JP26665996A JP26665996A JP3382791B2 JP 3382791 B2 JP3382791 B2 JP 3382791B2 JP 26665996 A JP26665996 A JP 26665996A JP 26665996 A JP26665996 A JP 26665996A JP 3382791 B2 JP3382791 B2 JP 3382791B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中航走体の昇降
操縦方法およびその装置に関し、特に水中航走体の重量
調整および姿勢調整により同水中航走体の昇降を行なう
ようにした、水中航走体の昇降操縦方法およびその装置
に関する。なお、自律下降上昇式ドリフトブイ，自律昇
降センサーおよびタンク注排水式水中グライダーなどに
も適用可能である。
操縦方法およびその装置に関し、特に水中航走体の重量
調整および姿勢調整により同水中航走体の昇降を行なう
ようにした、水中航走体の昇降操縦方法およびその装置
に関する。なお、自律下降上昇式ドリフトブイ，自律昇
降センサーおよびタンク注排水式水中グライダーなどに
も適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、有人潜水船などの上昇下降方式
としては、上下方向によるスラスタおよびトリム傾斜さ
せての斜航移動方式が考えられるが、これらの方式は、
動力制限などから現実的でないため、従来は船体下部に
離脱装置により装着したバラストウェイト（ドロップウ
ェイト）を利用する方式が採用されている。すなわち海
面でバラストを搭載した負浮量で潜航を開始し、海底近
くでバラストの一部を離脱して中正浮量とし移動観測を
行なう。上昇時には残りのバラストを離脱し、正浮量を
得て上昇する。このため、海底への往復は１潜航１回、
すなわち一過性となる。
としては、上下方向によるスラスタおよびトリム傾斜さ
せての斜航移動方式が考えられるが、これらの方式は、
動力制限などから現実的でないため、従来は船体下部に
離脱装置により装着したバラストウェイト（ドロップウ
ェイト）を利用する方式が採用されている。すなわち海
面でバラストを搭載した負浮量で潜航を開始し、海底近
くでバラストの一部を離脱して中正浮量とし移動観測を
行なう。上昇時には残りのバラストを離脱し、正浮量を
得て上昇する。このため、海底への往復は１潜航１回、
すなわち一過性となる。
【０００３】また、機体の姿勢制御には、船体の前後に
水銀などを油圧により移動させる独立したシステムが、
また海水密度変化による浮量増加など重量の調整のため
に別途バリアブル海水タンクが装備されている。
水銀などを油圧により移動させる独立したシステムが、
また海水密度変化による浮量増加など重量の調整のため
に別途バリアブル海水タンクが装備されている。
【０００４】一方、無人式潜水船の場合もほぼ同様で、
海底での正浮量を得る方式として、バラストウェイト
（ドロップウェイト）を装備運用する方式が一般的であ
り、さらに必要な姿勢制御もウェイトを船体中心線に沿
って前後方向に移動させる方法が一般的で、装置は比較
的大型となる。なおドロップウェイトを採用する場合
は、下降上昇のオペレーションは一過性で繰り返すこと
ができない。
海底での正浮量を得る方式として、バラストウェイト
（ドロップウェイト）を装備運用する方式が一般的であ
り、さらに必要な姿勢制御もウェイトを船体中心線に沿
って前後方向に移動させる方法が一般的で、装置は比較
的大型となる。なおドロップウェイトを採用する場合
は、下降上昇のオペレーションは一過性で繰り返すこと
ができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のとおり、従来
は、水中航走体へのバラスト材の搭載および取外しによ
り、当該水中航走体の昇降操縦が行なわれ、また水銀な
どを前後方向に移動させることにより水中航走体の姿勢
制御が行なわれるようになっているため、バラスト材の
取外し装置や水銀移動装置など、重量およびスペースが
大型となり、船体が大規模となるという問題点がある。
また、海底への潜航は一過性であって、潜航の都度、母
船あるいは母港においてバラスト材の搭載作業を必要と
するという問題点がある。
は、水中航走体へのバラスト材の搭載および取外しによ
り、当該水中航走体の昇降操縦が行なわれ、また水銀な
どを前後方向に移動させることにより水中航走体の姿勢
制御が行なわれるようになっているため、バラスト材の
取外し装置や水銀移動装置など、重量およびスペースが
大型となり、船体が大規模となるという問題点がある。
また、海底への潜航は一過性であって、潜航の都度、母
船あるいは母港においてバラスト材の搭載作業を必要と
するという問題点がある。
【０００６】そこで本発明は、
(1) 水中航走体の上昇・下降に必要な重量・浮量の調整
と姿勢の制御を１つのシステムによって実現し、システ
ム全体を軽量・小型に構成すること。 (2) 上昇正浮量を得るためのバラストウェイトおよびド
ロップウェイトの装備をやめ、１潜航で何度も海面／海
底間を往復することができる方式を実現すること。 (3) 上昇および下降また観測位置調整のための姿勢変化
が容易に行なえること（海面でのＧＰＳ通信など）。 (4) 以上に必要な動力源を極力小型軽量に構成するこ
と、を課題としている。
と姿勢の制御を１つのシステムによって実現し、システ
ム全体を軽量・小型に構成すること。 (2) 上昇正浮量を得るためのバラストウェイトおよびド
ロップウェイトの装備をやめ、１潜航で何度も海面／海
底間を往復することができる方式を実現すること。 (3) 上昇および下降また観測位置調整のための姿勢変化
が容易に行なえること（海面でのＧＰＳ通信など）。 (4) 以上に必要な動力源を極力小型軽量に構成するこ
と、を課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、船体中心線に
関して互いに左右反対側の位置に設けられた前部大型ト
リムタンクと後部トリムタンクとをそなえるとともに推
進機をそなえた水中航走体の昇降操縦方法において、上
記前部大型トリムタンクおよび後部トリムタンクの各注
水量を調節して上記水中航走体に生じさせるヒールおよ
びアップトリムもしくはダウントリムと上記推進機の推
力とにより、上記水中航走体を所定方向のスパイラルパ
ターンを画きながら上昇もしくは下降させるようにして
課題解決の手段としている。
関して互いに左右反対側の位置に設けられた前部大型ト
リムタンクと後部トリムタンクとをそなえるとともに推
進機をそなえた水中航走体の昇降操縦方法において、上
記前部大型トリムタンクおよび後部トリムタンクの各注
水量を調節して上記水中航走体に生じさせるヒールおよ
びアップトリムもしくはダウントリムと上記推進機の推
力とにより、上記水中航走体を所定方向のスパイラルパ
ターンを画きながら上昇もしくは下降させるようにして
課題解決の手段としている。
【０００８】この構成、つまり両トリムタンクを船体中
心線に関し互いに左右反対側の位置でかつ前後方向にず
らして配置させたことにより、（舵面効果などと相乗し
て）効果的なスパイラル航跡の下降パターンで水中航走
体の下降・上昇を実現できる。この上昇下降動作は、動
力源が有効である限り繰り返すことができる。したがっ
て水中航走体は水中の任意の地点にアクセス可能とな
る。
心線に関し互いに左右反対側の位置でかつ前後方向にず
らして配置させたことにより、（舵面効果などと相乗し
て）効果的なスパイラル航跡の下降パターンで水中航走
体の下降・上昇を実現できる。この上昇下降動作は、動
力源が有効である限り繰り返すことができる。したがっ
て水中航走体は水中の任意の地点にアクセス可能とな
る。
【０００９】また、上記の前部大型トリムタンクからの
排水により、上記水中航走体の洋上での衛星航法による
位置計測用アンテナを海面上に突出させるための姿勢制
御を行なうようにして課題解決の手段としている。
排水により、上記水中航走体の洋上での衛星航法による
位置計測用アンテナを海面上に突出させるための姿勢制
御を行なうようにして課題解決の手段としている。
【００１０】この構成、つまり前部大型トリムタンクか
ら排水することにより、多少の波浪があっても、測位用
ＧＰＳアンテナ（水中航走体の前頭部に装備されてい
る）を空中に突出させることが可能となる。
ら排水することにより、多少の波浪があっても、測位用
ＧＰＳアンテナ（水中航走体の前頭部に装備されてい
る）を空中に突出させることが可能となる。
【００１１】さらに、上記前部大型トリムタンクへ注水
するとともに上記後部トリムタンクへ微注水し、また必
要に応じ上記両タンク間で海水を移動して、上記水中航
走体の下降に必要なダウントリムおよび負浮量を生じさ
せるようにし、また上記水中航走体の下降時に、上記の
前部大型トリムタンクおよび後部トリムタンクに微注水
して、上記水中航走体の下降により生じる海水密度の増
加に伴う浮量の増加を補償するようにして課題解決の手
段としている。
するとともに上記後部トリムタンクへ微注水し、また必
要に応じ上記両タンク間で海水を移動して、上記水中航
走体の下降に必要なダウントリムおよび負浮量を生じさ
せるようにし、また上記水中航走体の下降時に、上記の
前部大型トリムタンクおよび後部トリムタンクに微注水
して、上記水中航走体の下降により生じる海水密度の増
加に伴う浮量の増加を補償するようにして課題解決の手
段としている。
【００１２】この構成、つまり前部大型トリムタンクに
注水し、後部トリムタンクに若干注水し（注水総量は目
標深度での釣り合い重量まで注水する）ダウントリムを
生じさせ、ダウントリムと推進機の推力とにより、ほぼ
定常的なフパイラル軌跡での下降移動を行なうことがで
きる。この際の注水は自然注水なので、ポンプ動力を必
要としない。
注水し、後部トリムタンクに若干注水し（注水総量は目
標深度での釣り合い重量まで注水する）ダウントリムを
生じさせ、ダウントリムと推進機の推力とにより、ほぼ
定常的なフパイラル軌跡での下降移動を行なうことがで
きる。この際の注水は自然注水なので、ポンプ動力を必
要としない。
【００１３】さらにまた、上記水中航走体の海底付近へ
の到着時に、上記の前部大型トリムタンクと後部トリム
タンクとの間の海水を移動して上記水中航走体を観測等
に適した姿勢に戻すとともに、この姿勢を保持しながら
上記推進機により同水中航走体の移動を行なうようにし
て課題解決の手段としている。
の到着時に、上記の前部大型トリムタンクと後部トリム
タンクとの間の海水を移動して上記水中航走体を観測等
に適した姿勢に戻すとともに、この姿勢を保持しながら
上記推進機により同水中航走体の移動を行なうようにし
て課題解決の手段としている。
【００１４】この構成、つまり前部大型トリムタンクと
後部トリムタンクとの間で海水を移動させて水中航走体
を水平姿勢または必要な行動，観測姿勢とすることがで
き、さらにこの姿勢の下での移動も可能となる。なお海
底付近では、必要があれば注水による浮量調整を行な
う。
後部トリムタンクとの間で海水を移動させて水中航走体
を水平姿勢または必要な行動，観測姿勢とすることがで
き、さらにこの姿勢の下での移動も可能となる。なお海
底付近では、必要があれば注水による浮量調整を行な
う。
【００１５】また、上記水中航走体の上昇時に、上記の
前部大型トリムタンクおよび後部トリムタンクから海水
を順次排出して海水密度変化による浮量の減少を補償す
るようにして課題解決の手段としている。
前部大型トリムタンクおよび後部トリムタンクから海水
を順次排出して海水密度変化による浮量の減少を補償す
るようにして課題解決の手段としている。
【００１６】この構成により、上昇時はアップトリムを
取り、推進機の推力によって上昇し、海水ポンプが排水
できる深度に上昇した時点で、両トリムタンクから排水
して必要な浮量調整を行なうことができる。
取り、推進機の推力によって上昇し、海水ポンプが排水
できる深度に上昇した時点で、両トリムタンクから排水
して必要な浮量調整を行なうことができる。
【００１７】さらに、耐圧殻構造の本体と、同本体の船
尾部に取付けられた推進機とをそなえた水中航走体にお
いて、上記本体の船首側に大型の前部トリムタンクと船
尾側に小型の後部トリムタンクとを、それぞれ上記本体
の中心線に関して互いに左右反対側の位置に設け、さら
に上記の前部トリムタンクおよび後部トリムタンクから
の排水と上記両トリムタンク間の海水移動とのための海
水ポンプと、上記の前部トリムタンクおよび後部トリム
タンクの海中への連通と上記海水ポンプへの連通とを切
換えるために上記の前部トリムタンクおよび後部トリム
タンクにそれぞれ付設された海水切換弁とを設け、また
上記本体の船尾部付近に迎角調整可能な一対の舵を設け
て課題解決の手段としている。
尾部に取付けられた推進機とをそなえた水中航走体にお
いて、上記本体の船首側に大型の前部トリムタンクと船
尾側に小型の後部トリムタンクとを、それぞれ上記本体
の中心線に関して互いに左右反対側の位置に設け、さら
に上記の前部トリムタンクおよび後部トリムタンクから
の排水と上記両トリムタンク間の海水移動とのための海
水ポンプと、上記の前部トリムタンクおよび後部トリム
タンクの海中への連通と上記海水ポンプへの連通とを切
換えるために上記の前部トリムタンクおよび後部トリム
タンクにそれぞれ付設された海水切換弁とを設け、また
上記本体の船尾部付近に迎角調整可能な一対の舵を設け
て課題解決の手段としている。
【００１８】この構成により、重量・浮力調整および姿
勢の調整を一基のポンプシステムで行なうことができ
て、全体システムを軽量・小型にまとめることができ、
システム実現の要件である、航走体の機動性，実用性，
経済性を高めることができる。また海水中任意の位置，
深度で両トリムタンク間の海水を移動することによって
比較的小容量の海水ポンプでも水中航走体の姿勢制御を
行なうことができる。
勢の調整を一基のポンプシステムで行なうことができ
て、全体システムを軽量・小型にまとめることができ、
システム実現の要件である、航走体の機動性，実用性，
経済性を高めることができる。また海水中任意の位置，
深度で両トリムタンク間の海水を移動することによって
比較的小容量の海水ポンプでも水中航走体の姿勢制御を
行なうことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての水中航走体の昇降操縦方法とその装置につ
いて説明すると、図１はその弁ユニットのブロック図、
図２(ａ)はその水中航走体の側面図、(ｂ)は同平面図、
図３はその上昇・下降の状態の模式図である。
形態としての水中航走体の昇降操縦方法とその装置につ
いて説明すると、図１はその弁ユニットのブロック図、
図２(ａ)はその水中航走体の側面図、(ｂ)は同平面図、
図３はその上昇・下降の状態の模式図である。
【００２０】図２，３において、符号10は自律型無人潜
水式水中航走体を示しており、この水中航走体10の本体
10ａは耐圧殻構造に形成されている。本体10ａの船尾部
に、推進機20，垂直尾翼27，翼型断面をもつ左右一対の
舵21, 22が設けられており、さらに一対の舵21, 22の迎
角調整用アクチュエータ23が設けられている。本体10ａ
の船首部に、ＧＰＳ（Global Positioning System：衛
星航法）測位用アンテナ26, 左右一対の水平翼24, 25が
設けられている。
水式水中航走体を示しており、この水中航走体10の本体
10ａは耐圧殻構造に形成されている。本体10ａの船尾部
に、推進機20，垂直尾翼27，翼型断面をもつ左右一対の
舵21, 22が設けられており、さらに一対の舵21, 22の迎
角調整用アクチュエータ23が設けられている。本体10ａ
の船首部に、ＧＰＳ（Global Positioning System：衛
星航法）測位用アンテナ26, 左右一対の水平翼24, 25が
設けられている。
【００２１】本体10ａの船首側に耐圧殻構造の大型の前
部大型トリムタンク（以下「前部タンク」と略称する）
１が、また船尾側に耐圧殻構造の小型の後部トリムタン
ク（以下「後部タンク」と略称する）２が、本体10ａの
中心線に関して互いに左右反対側の位置に取り付けられ
ている。
部大型トリムタンク（以下「前部タンク」と略称する）
１が、また船尾側に耐圧殻構造の小型の後部トリムタン
ク（以下「後部タンク」と略称する）２が、本体10ａの
中心線に関して互いに左右反対側の位置に取り付けられ
ている。
【００２２】前部タンク１および後部タンク２にフィル
ター４，５を介して海水を注・排水するための弁ユニッ
ト３が設けられている。弁ユニット３には、図１に示す
ように、モータ11ａで駆動されるポンプ11，電磁式海水
切換弁６，７，パイプ12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
および圧力バランス弁８，９が設けられており、パイプ
18, 19の各先端部にそれぞれ海中に開口するフィルター
４，５が接続されている。
ター４，５を介して海水を注・排水するための弁ユニッ
ト３が設けられている。弁ユニット３には、図１に示す
ように、モータ11ａで駆動されるポンプ11，電磁式海水
切換弁６，７，パイプ12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
および圧力バランス弁８，９が設けられており、パイプ
18, 19の各先端部にそれぞれ海中に開口するフィルター
４，５が接続されている。
【００２３】そして、水中航走体10のバラストトリム、
すなわち重量および姿勢調整のために、弁ユニット３は
次のように作動する。すなわち、前部タンク１内の海水
の排水（アップトリムを形成する場合など）は、海水切
換弁６，７の作用でパイプ12, 13およびポンプ11を介
し、パイプ15,18を経由してフィルター４より外部に排
出することにより行なうことができる。また後部タンク
２からの排水も、海水切換弁６，７およびポンプ11の作
用によりフィルター５より排水される。なお、図１では
各海水切換弁６，７が閉鎖状態で示されているが、その
切換作動時には上記パイプ間の流通または閉塞が適宜行
われることはいうまでもない。
すなわち重量および姿勢調整のために、弁ユニット３は
次のように作動する。すなわち、前部タンク１内の海水
の排水（アップトリムを形成する場合など）は、海水切
換弁６，７の作用でパイプ12, 13およびポンプ11を介
し、パイプ15,18を経由してフィルター４より外部に排
出することにより行なうことができる。また後部タンク
２からの排水も、海水切換弁６，７およびポンプ11の作
用によりフィルター５より排水される。なお、図１では
各海水切換弁６，７が閉鎖状態で示されているが、その
切換作動時には上記パイプ間の流通または閉塞が適宜行
われることはいうまでもない。
【００２４】前部タンク１への注水は、海水切換弁６，
７の作用によって、フィルター４からパイプ18, 15を経
由し、前部タンク１の内圧による逆流を避けるため、ポ
ンプ11を経由してある一定圧まで圧力バランス弁８によ
リバランスさせ、パイプ17を経由して注入する。同様に
後部タンク２への注水は、フィルター５よりポンプ11，
圧力バランス弁９を経由して行われる。
７の作用によって、フィルター４からパイプ18, 15を経
由し、前部タンク１の内圧による逆流を避けるため、ポ
ンプ11を経由してある一定圧まで圧力バランス弁８によ
リバランスさせ、パイプ17を経由して注入する。同様に
後部タンク２への注水は、フィルター５よりポンプ11，
圧力バランス弁９を経由して行われる。
【００２５】また両タンク１，２間の海水移動は、環境
圧とは無関係に実施されるが、その場合ポンプ11で、圧
力バランス弁８または９のバランス圧力まで昇圧させた
上で移送注水することになる。これらの弁類，ポンプ11
およびその駆動モータ11ａは、海水ポンプユニット３と
してコンパクトに本体10ａに装備される。なおポンプユ
ニット３としては、油漬方式およびそのまま海水漬方式
などが考えられる。
圧とは無関係に実施されるが、その場合ポンプ11で、圧
力バランス弁８または９のバランス圧力まで昇圧させた
上で移送注水することになる。これらの弁類，ポンプ11
およびその駆動モータ11ａは、海水ポンプユニット３と
してコンパクトに本体10ａに装備される。なおポンプユ
ニット３としては、油漬方式およびそのまま海水漬方式
などが考えられる。
【００２６】上述のとおり、前部タンク１と後部タンク
２とは、本体10ａの船体中心線に関して互いに左右反対
側の位置に配置されているため、弁ユニット３の上記操
作でトリム作成時、本体10ａは中心線に関し多少傾斜
（ヒール）を生じている。この状態で推進機20の推力が
作用すると、水中航走体10は所定の方向の螺旋状（スパ
イラルパターン）を画きながら上昇および下降移動を行
なうことになる。なお、アクチュエータ23によって舵2
1, 22を操作してこのときの姿勢および航跡を安定させ
るようにしてもよい。
２とは、本体10ａの船体中心線に関して互いに左右反対
側の位置に配置されているため、弁ユニット３の上記操
作でトリム作成時、本体10ａは中心線に関し多少傾斜
（ヒール）を生じている。この状態で推進機20の推力が
作用すると、水中航走体10は所定の方向の螺旋状（スパ
イラルパターン）を画きながら上昇および下降移動を行
なうことになる。なお、アクチュエータ23によって舵2
1, 22を操作してこのときの姿勢および航跡を安定させ
るようにしてもよい。
【００２７】次に図３により、上記構成の水中航走体10
の上昇・下降操縦方法について説明する。図３におい
て、符号30は水中航走体10が海面付近位置でＧＰＳによ
る測位などのため、前部タンク１より排水し、アップト
リムを生じさせアンテナ26（のみ）を海面から突出した
状態を示している。
の上昇・下降操縦方法について説明する。図３におい
て、符号30は水中航走体10が海面付近位置でＧＰＳによ
る測位などのため、前部タンク１より排水し、アップト
リムを生じさせアンテナ26（のみ）を海面から突出した
状態を示している。
【００２８】水中航走体10をこの状態（姿勢）にするこ
とにより、かなりの風浪，うねりの中でもＧＰＳ測位等
が可能となる。符号31は水中航走体10の下降開始時の姿
勢を示している。この状態では、海底観測状態（姿勢）
33での重量・浮量の釣り合いを実現すべく、必要な注水
を両方のタンク１，２に対して行なうとともに、下降の
ためのダウントリム調整が両タンク間の海水移動によっ
て行なわれる。
とにより、かなりの風浪，うねりの中でもＧＰＳ測位等
が可能となる。符号31は水中航走体10の下降開始時の姿
勢を示している。この状態では、海底観測状態（姿勢）
33での重量・浮量の釣り合いを実現すべく、必要な注水
を両方のタンク１，２に対して行なうとともに、下降の
ためのダウントリム調整が両タンク間の海水移動によっ
て行なわれる。
【００２９】海底付近に到達するまで、符号36で示した
スパイラル軌跡の下降を行ない、海底付近では符号32,
33で示す姿勢、すなわちイーブントリム（水平姿勢）に
戻し、音響および光学カメラなどによる観測を行なう。
符号40は観測波を示している。
スパイラル軌跡の下降を行ない、海底付近では符号32,
33で示す姿勢、すなわちイーブントリム（水平姿勢）に
戻し、音響および光学カメラなどによる観測を行なう。
符号40は観測波を示している。
【００３０】観測ルート38の中で、観測特異点39が発見
された場合、その海底位置を特定するため、その地点近
辺で、前部タンク１から後部タンク２に海水を移動して
水中航走体10をアップトリム状態に戻し、推進機20の推
力により上昇させる。すなわち、前部タンク１から後部
タンク２へのタンク間の移水によりアップトリムと同時
にヒールを生じさせ、流体力の作用で上昇はスパイラル
軌跡37となる。
された場合、その海底位置を特定するため、その地点近
辺で、前部タンク１から後部タンク２に海水を移動して
水中航走体10をアップトリム状態に戻し、推進機20の推
力により上昇させる。すなわち、前部タンク１から後部
タンク２へのタンク間の移水によりアップトリムと同時
にヒールを生じさせ、流体力の作用で上昇はスパイラル
軌跡37となる。
【００３１】そしてある程度の深度まで上昇した時点
で、前部タンク１および後部タンク２より海水を順次排
水し、海水密度変化による浮量の減少を補償する。符号
35で示す最終アップトリムを大きくした姿勢（最終位
置）でアンテナ26が大気中に突出し、観測特異点39の海
底位置の測位などを行なう。
で、前部タンク１および後部タンク２より海水を順次排
水し、海水密度変化による浮量の減少を補償する。符号
35で示す最終アップトリムを大きくした姿勢（最終位
置）でアンテナ26が大気中に突出し、観測特異点39の海
底位置の測位などを行なう。
【００３２】この実施形態の水中航走体によれば、潜航
調査が基本的に動力源のある限り連続的に実施できるこ
とになる。なお大型の前部トリムタンク１を推進機20の
反転モーメントの作用する方向へ偏芯させて配置すると
き、上記作用を一層顕著なものとすることができる。
調査が基本的に動力源のある限り連続的に実施できるこ
とになる。なお大型の前部トリムタンク１を推進機20の
反転モーメントの作用する方向へ偏芯させて配置すると
き、上記作用を一層顕著なものとすることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の水中航走
体の昇降操縦方法とその装置によれば次のような効果な
いし利点が得られる。 (1) 前部トリムタンクと後部トリムタンクとを船体中心
線に関し互いに左右反対側にかつ前後方向にずらして配
置させることにより（舵面効果などと相乗して）効果的
なスパイラル航跡の下降および上昇パターンで水中航走
体の下降・上昇を実現できる。この上昇下降動作は、動
力源が有効である限り繰り返すことができる。したがっ
て水中航走体は水中の任意の地点にアクセス可能とな
る。 (2) 前部大型トリムタンクから排水することにより、多
少の波浪があっても、測位用ＧＳＰアンテナ（水中航走
体の前頭部に装備される）を空中に突出させることが可
能となる。 (3) 前部大型トリムタンクに注水するとともに、後部ト
リムタンクに若干注水し（注水総量は目標深度での釣り
合い重量まで注水する）ダウントリムを生じさせ、ダウ
ントリムと推進機の推力とにより、ほぼ定常的なスパイ
ラル軌跡での下降移動を行なうことができる。この際の
注水は自然注水なので、ポンプ動力を必要としない。 (4) 前部大型トリムタンクと後部トリムタンクとの間で
海水を移動させて水中航走体を水平姿勢または必要な行
動，観測姿勢とすることができ、さらにこの姿勢の下で
の移動も可能となる。 (5) 上昇時はアップトリムを取り、推進機の推力によっ
て上昇し、海水ポンプが排水できる深度に上昇した時点
で、両トリムタンクから排水して必要な浮量調整を行な
うことができる。 (6) 重量・浮力調整および姿勢の調整を一基のポンプシ
ステムで行なうことができ、全体システムを軽量・小型
にまとめることができ、システム実現の要件である、航
走体の機動性，実用性，経済性を高めることができる。
また海水中任意の位置，深度での姿勢制御を両トリムタ
ンク間の海水移動によって行なう構成であるため、比較
的小容量の海水ポンプでの姿勢制御が可能となる。 (7) 可逆性のある繰り返し実行できるプロセスであり、
推進機の推力を利用することにより、繰り返しの上昇・
下降運動が行なえ、効率的な広範囲の観測が実現でき
る。また任意の地点にアクセス可能で、しかもスパイラ
ル航跡を画いての下降・上昇であるので、位置的に高精
度の観測が可能となる。 (8) どの状態、どの深度でも、トリム姿勢調整が可能で
あり、ＧＰＳ測位などのオペレーションも可能である。
体の昇降操縦方法とその装置によれば次のような効果な
いし利点が得られる。 (1) 前部トリムタンクと後部トリムタンクとを船体中心
線に関し互いに左右反対側にかつ前後方向にずらして配
置させることにより（舵面効果などと相乗して）効果的
なスパイラル航跡の下降および上昇パターンで水中航走
体の下降・上昇を実現できる。この上昇下降動作は、動
力源が有効である限り繰り返すことができる。したがっ
て水中航走体は水中の任意の地点にアクセス可能とな
る。 (2) 前部大型トリムタンクから排水することにより、多
少の波浪があっても、測位用ＧＳＰアンテナ（水中航走
体の前頭部に装備される）を空中に突出させることが可
能となる。 (3) 前部大型トリムタンクに注水するとともに、後部ト
リムタンクに若干注水し（注水総量は目標深度での釣り
合い重量まで注水する）ダウントリムを生じさせ、ダウ
ントリムと推進機の推力とにより、ほぼ定常的なスパイ
ラル軌跡での下降移動を行なうことができる。この際の
注水は自然注水なので、ポンプ動力を必要としない。 (4) 前部大型トリムタンクと後部トリムタンクとの間で
海水を移動させて水中航走体を水平姿勢または必要な行
動，観測姿勢とすることができ、さらにこの姿勢の下で
の移動も可能となる。 (5) 上昇時はアップトリムを取り、推進機の推力によっ
て上昇し、海水ポンプが排水できる深度に上昇した時点
で、両トリムタンクから排水して必要な浮量調整を行な
うことができる。 (6) 重量・浮力調整および姿勢の調整を一基のポンプシ
ステムで行なうことができ、全体システムを軽量・小型
にまとめることができ、システム実現の要件である、航
走体の機動性，実用性，経済性を高めることができる。
また海水中任意の位置，深度での姿勢制御を両トリムタ
ンク間の海水移動によって行なう構成であるため、比較
的小容量の海水ポンプでの姿勢制御が可能となる。 (7) 可逆性のある繰り返し実行できるプロセスであり、
推進機の推力を利用することにより、繰り返しの上昇・
下降運動が行なえ、効率的な広範囲の観測が実現でき
る。また任意の地点にアクセス可能で、しかもスパイラ
ル航跡を画いての下降・上昇であるので、位置的に高精
度の観測が可能となる。 (8) どの状態、どの深度でも、トリム姿勢調整が可能で
あり、ＧＰＳ測位などのオペレーションも可能である。
【図１】本発明の一実施形態としての水中航走体の昇降
操縦方法とその装置の弁ユニットのブロック図。
操縦方法とその装置の弁ユニットのブロック図。
【図２】(ａ)同水中航走体の側面図。(ｂ)同平面図。
【図３】同上昇・下降の状態の模式図。
１ 大型の前部トリムタンク
２ 小型の後部トリムタンク
３ 弁ユニット
４，５ フィルター
６，７ 電磁式海水切換弁
８，９ 圧力バランス弁
10 水中航走体
10ａ 水中航走体の本体
11 ポンプ
11a モータ
12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 パイプ
21, 22 舵
23 アクチュエータ
26 アンテナ
36 下降時のスパイラル軌跡
37 上昇時のスパイラル軌跡
38 観測ルート
39 観測特異点
ａ 海面
ｂ 海底
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B63G 8/20
B63C 11/00
B63G 8/22
B63G 8/26
Claims (8)
- 【請求項１】 船体中心線に関して互いに左右反対側の
位置に設けられた前部大型トリムタンクと後部トリムタ
ンクとをそなえるとともに推進機をそなえた水中航走体
の昇降操縦方法において、上記の前部大型トリムタンク
および後部トリムタンクの各注水量を調節して上記水中
航走体に生じさせるヒールおよびアップトリムもしくは
ダウントリムと上記推進機の推力とにより、上記水中航
走体を所定方向のスパイラルパターンを画きながら上昇
もしくは下降させるようにしたことを特徴とする、水中
航走体の昇降操縦方法。 - 【請求項２】 上記の前部大型トリムタンクからの排水
により、上記水中航走体の洋上での衛星航法による位置
計測用アンテナを海面上に突出させるための姿勢制御を
行なうことを特徴とする、請求項１に記載の水中航走体
の昇降操縦方法。 - 【請求項３】 上記前部大型トリムタンクへ注水すると
ともに上記後部トリムタンクへ微注水し、また必要に応
じ上記両タンク間で海水を移動して、上記水中航走体の
下降に必要なダウントリムおよび負浮量を生じさせるよ
うにしたことを特徴とする、請求項１または２に記載の
水中航走体の昇降操縦方法。 - 【請求項４】 上記水中航走体の下降時に、上記の前部
大型トリムタンクおよび後部トリムタンクに微注水し
て、上記水中航走体の下降により生じる海水密度の増加
に伴う浮量の増加を補償するようにしたことを特徴とす
る、請求項１乃至３のいずれかに記載の水中航走体の昇
降操縦方法。 - 【請求項５】 上記水中航走体の海底付近への到着時
に、上記の前部大型トリムタンクと後部トリムタンクと
の間で海水を移動して上記水中航走体を観測等に適した
姿勢に戻すとともに、この姿勢を保持しながら上記推進
機により同水中航走体の移動を行なうようにしたことを
特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の水中航
走体の昇降操縦方法。 - 【請求項６】 上記水中航走体の上昇時に、上記の前部
大型トリムタンクおよび後部トリムタンクから海水を順
次排出して海水密度変化による浮量の減少を補償するよ
うにしたことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか
に記載の水中航走体の昇降操縦方法。 - 【請求項７】 耐圧殻構造の本体と、同本体の船尾部に
取付けられた推進機とをそなえた水中航走体において、
それぞれ上記本体の中心線に関して互いに左右反対側の
位置に設けられた船首側の大型の前部トリムタンクと船
尾側の小型の後部トリムタンクと、上記の前部トリムタ
ンクおよび後部トリムタンクからの排水と上記両トリム
タンク間の海水移動とのための海水ポンプと、上記の前
部トリムタンクおよび後部トリムタンクの海中への連通
と上記海水ポンプへの連通とを切換えるために上記の前
部トリムタンクおよび後部トリムタンクにそれぞれ付設
された海水切換弁とをそなえて構成されたことを特徴と
する、水中航走体の昇降操縦装置。 - 【請求項８】 上記本体の船尾部付近に、迎角調整可能
な一対の舵が設けられていることを特徴とする、請求項
７に記載の水中航走体の昇降操縦装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP26665996A JP3382791B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 水中航走体の昇降操縦方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26665996A JP3382791B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 水中航走体の昇降操縦方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1086894A JPH1086894A (ja) | 1998-04-07 |
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Family
ID=17433910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26665996A Expired - Fee Related JP3382791B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 水中航走体の昇降操縦方法とその装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3382791B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5166819B2 (ja) * | 2007-10-18 | 2013-03-21 | 三菱重工業株式会社 | 水中航走体 |
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| CN103085951A (zh) * | 2012-07-16 | 2013-05-08 | 王绍辉 | 飞行器、潜艇上的舵 |
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1996
- 1996-09-17 JP JP26665996A patent/JP3382791B2/ja not_active Expired - Fee Related
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