JP6036515B2 - Underwater vehicle - Google Patents

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本発明は、自律航走型の水中航走体に関するものである。   The present invention relates to a self-propelled underwater vehicle.

近年、海や湖沼における比較的深い領域や広範な領域の水中調査等の作業を行うための装置として、いわゆるUUV(Unmanned Underwater Vehicle)あるいはAUV(Autonomous Underwater Vehicle)と呼ばれる自律航走型の無人の水中航走体(自律型水中ロボット)が利用されるようになってきている。   In recent years, as a device for performing underwater investigations in relatively deep areas and wide areas in the sea and lakes, the so-called UUV (Unmanned Underwater Vehicle) or AUV (Autonomous Underwater Vehicle) unmanned autonomous navigation type unmanned Underwater vehicles (autonomous underwater robots) have come to be used.

前記自律航走型の水中航走体には、大別して、調査目標地点もしくはその地点を基準とした狭い範囲に留まって周囲の状況を調査するようにしてあるホバリング型の水中航走体と、水中を所定の航走速度で移動(航走)しながら周囲の状況を調査するようにしてあるクルージング型(巡航型)の水中航走体がある。   The autonomous traveling type underwater vehicle is roughly divided into a hovering type underwater vehicle that remains in a narrow range based on the survey target point or the point and investigates the surrounding situation, and There is a cruising type (cruising type) underwater vehicle that investigates surrounding conditions while moving (cruising) at a predetermined speed in the water.

このうち、クルージング型の水中航走体は、通常、航走時に水の抵抗が小さくなるように、略円柱形状の機体(胴体)を備え、該機体の後端部に、推進用のメインスラスタ(スクリュー)を備えている。更に、前記機体の後部には、縦舵(垂直舵)及び横舵(水平舵)を備えた構成とされている。かかる構成としてあるクルージング型の水中航走体は、前記メインスラスタの駆動により航走用の推進力を得ると共に、前記各舵の制御(操舵)を行うことにより、予め設定された目標航路に沿って航走するようにしてあり、これにより、前記したような水中を所定の航走速度で移動させながら、広範な領域を調査対象とする場合に適したものとなるようにしてある。   Of these, the cruising-type underwater vehicle usually has a substantially cylindrical body (fuselage) so that the resistance of water is reduced during navigation, and a propulsion main thruster is provided at the rear end of the aircraft. (Screw). Furthermore, it is set as the structure provided with the vertical rudder (vertical rudder) and the horizontal rudder (horizontal rudder) in the rear part of the said body. A cruising-type underwater vehicle having such a configuration obtains a propulsive force for driving by driving the main thruster, and performs control (steering) of each rudder along a predetermined target route. This makes it suitable for the case where a wide area is to be investigated while moving underwater as described above at a predetermined traveling speed.

ところで、前記クルージング型の水中航走体は、潮流が存在する条件の下で目標航路を保つために、目標航路への速度成分と、潮流の上流方向への速度成分が必要になる。   By the way, the cruising type underwater vehicle requires a velocity component to the target route and a velocity component in the upstream direction of the tidal current in order to maintain the target route under conditions where the tidal current exists.

このような目標航路への速度成分に加えて潮流の上流方向への速度成分を得るための手法としては、水中航走体の機首の向きを、本来の目標航路より潮流の上流方向寄りに傾けて、水中航走体の航走速度のベクトルと、潮流速度ベクトルとの和が目標航路のベクトルとなるようにさせる、いわゆる当て舵による航走が一般的に行われている。   In order to obtain the velocity component in the upstream direction of the tidal current in addition to the velocity component to the target route, the nose direction of the underwater vehicle is set closer to the upstream direction of the tidal current than the original target route. In general, so-called hitting steering is generally performed so that the sum of the traveling speed vector of the underwater vehicle and the tidal velocity vector becomes the target route vector.

しかし、前記当て舵による航走は、航走時の水中航走体の機首の向きが目標航路からずれると共に、機体の姿勢も目標航路に対して傾いた状態になるため、水中航走体の機首に設置された前方センサや、機体の左右位置に設置されるサイドスキャンソーナー等の観測機器により検出される情報が歪むという問題がある。   However, in the navigation with the batting rudder, the nose direction of the underwater vehicle at the time of traveling deviates from the target route, and the attitude of the aircraft is also inclined with respect to the target route. There is a problem that information detected by an observation device such as a front sensor installed at the nose of the aircraft and a side scan sonar installed at the left and right positions of the aircraft is distorted.

そこで、従来、機体の前部と後部にそれぞれ舵を設けてなる形式の水中航走体が提案されている。   Thus, conventionally, an underwater vehicle having a rudder provided at the front and rear of the airframe has been proposed.

かかる構成の水中航走体によれば、機体の前部と後部の舵が潮流をバランスよく受けることで、機首の方位(向き)を維持することができ、更に、前記機体前部と後部の舵の操舵による針路制御を、前記方位制御と同時に行うことにより、水中航走体の機首の方位を維持しつつ針路を変えることができて、音響ソーナーのビーム方向が所望の方向からずれることを防止できるとされている(たとえば、特許文献1参照)。   According to the underwater vehicle having such a configuration, the rudder of the front and rear of the fuselage can receive the tidal current in a balanced manner, so that the heading (orientation) of the nose can be maintained. By performing the course control by steering of the rudder simultaneously with the direction control, the course can be changed while maintaining the nose direction of the underwater vehicle, and the beam direction of the acoustic sonar deviates from the desired direction. This can be prevented (see, for example, Patent Document 1).

なお、水中航走体の周囲に存在している潮流を測定(推定)する手法としては、たとえば、水中航走体に搭載してあるドップラー式流速計により計測する該水中航走体の海底(水底)に対する対地速度と、該水中航走体の対水速度との差に基づいて、該水中航走体の周囲の潮流の方向と速度を計測する手法が従来知られている(たとえば、特許文献2参照)。   In addition, as a method for measuring (estimating) the tidal current existing around the underwater vehicle, for example, the seabed of the underwater vehicle (measured by a Doppler velocimeter mounted on the underwater vehicle) ( A technique for measuring the direction and speed of the tidal current around the underwater vehicle based on the difference between the ground velocity with respect to the bottom of the water and the water velocity of the underwater vehicle is conventionally known (for example, a patent) Reference 2).

更に、水中航走体の周囲の潮流を測定する別の手法としては、GPSや慣性航法装置により検出される航走体の位置情報より算出する船速度、若しくは、該船速度及び水中航走体のスラスタで発生させている推力の情報に基づく航走体運動モデルと、潮流の運動を決定する潮流モデルと、水中航走体の船体に作用する流体力モデルとから、水中航走体の周囲の潮流の速さ、方位角、力を推定する等、種々の方法が従来考えられてきている(たとえば、特許文献3参照)。   Furthermore, as another method for measuring the tidal current around the underwater vehicle, the ship speed calculated from the position information of the vehicle detected by GPS or an inertial navigation device, or the ship speed and the underwater vehicle Around the underwater vehicle, based on the thruster motion model based on the thrust generated by the thruster, the tidal model that determines the tidal motion, and the hydrodynamic model that acts on the hull of the underwater vehicle. Various methods have been considered in the past, such as estimating the tidal current speed, azimuth angle, and force (see, for example, Patent Document 3).

特開2005−239027号公報JP 2005-239027 A 特開2003−127983号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-127893 特開2005−172618号公報JP 2005-172618 A

ところが、一般に、舵の効きは、水中航走体の航走速力に大きく依存しており、該水中航走体の航走速力が小さい場合(速度が遅い場合)には、舵の効きが悪くなってしまう。   However, in general, the effectiveness of the rudder largely depends on the traveling speed of the underwater vehicle. When the underwater vehicle has a small traveling speed (when the speed is low), the rudder is ineffective. turn into.

そのために、前記特許文献1に示された水中航走体の場合、航走速力が小さくて該航走速力に比して潮流の方が大きくなるような状況では、機体の前部と後部の舵が潮流をバランスよく受けることで、該水中航走体の方位姿勢を目標航路に沿う方向にある程度維持させることができるとしても、前記各舵の効きが悪くなることに伴い該水中航走体の針路の制御を行うことは困難になる。   Therefore, in the case of the underwater vehicle shown in Patent Document 1, in the situation where the traveling speed is small and the tidal current is larger than the traveling speed, the front and rear parts of the aircraft Even if the azimuth and orientation of the underwater vehicle can be maintained to some extent in the direction along the target route because the rudder receives the tidal current in a balanced manner, the underwater vehicle is associated with the ineffectiveness of each rudder. It is difficult to control the course.

よって、前記特許文献1に示された水中航走体は、方位維持と共に進路制御を行うためには、航走速力を高く維持しなければならないものであって、航走速力を小さくした場合や航走速力がゼロの場合は、目標航路から潮流の下流方向への位置ずれが生じることを防止することができない。   Therefore, the underwater vehicle shown in Patent Document 1 must maintain a high traveling speed in order to control the course as well as maintain the azimuth, and when the traveling speed is reduced, When the cruising speed is zero, it is impossible to prevent a position shift from the target route in the downstream direction of the tidal current.

ところで、水中調査の対象が、その検出に時定数の大きなセンサを用いる必要がある調査対象の場合は、前記時定数の大きなセンサを搭載した水中航走体を、調査目標地点にて、定点観測や、該調査目標地点を基準とした狭い範囲に低速で留まらせた状態での観測を実施するといった運用が必要になる。   By the way, if the target of the underwater survey is a survey target that needs to use a sensor with a large time constant for detection, the underwater vehicle equipped with the sensor with a large time constant is fixed-point observation at the survey target point. In addition, it is necessary to perform an operation in which the observation target is kept in a narrow range with a low speed as a reference.

しかし、前記特許文献1に示された水中航走体は、前記したように、航走速力を低下させた場合には、目標航路から潮流の下流方向への位置ずれを生じるため、調査目標地点に留まることは困難であり、前記のような時定数の大きなセンサを用いる必要がある調査対象の観測は難しいというのが実状である。   However, as described above, the underwater vehicle shown in Patent Document 1 causes a displacement in the downstream direction of the tidal current from the target route when the traveling speed is reduced. In reality, it is difficult to observe a survey object that requires the use of a sensor having a large time constant as described above.

なお、前述したホバリング型の水中航走体であれば、調査目標地点にて、定点観測させたり、該調査目標地点を基準とした狭い範囲に低速で留まらせたりするような運用は可能である。しかし、前記ホバリング型の水中航走体は、自航させるには水の抵抗やエネルギー消費量が大きいために、高速で長時間航走させることができない。よって、前記ホバリング型の水中航走体では、広範な領域に調査目標地点が点在している場合には、各調査目標地点まで巡航して該各調査目標地点の観測を自動的に行わせるような運用は困難である。   The above-described hovering-type underwater vehicle can be operated at a fixed point at a survey target point or at a low speed within a narrow range based on the target survey point. . However, the hovering-type underwater vehicle cannot travel at a high speed for a long time because of its large resistance to water and energy consumption. Therefore, in the above-mentioned hovering-type underwater vehicle, when survey target points are scattered in a wide area, cruise to each survey target point and automatically observe each survey target point. Such operations are difficult.

そこで、本発明は、広範な領域を巡航することが可能であり、且つ、調査目標地点に潮流が存在している場合であっても、機体の方位姿勢を目標航路に沿わせた状態に保持しつつ、目標航路に沿う位置でのホバリングや低速での航走を実施させることができる水中航走体を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention is capable of cruising over a wide area, and maintains the azimuth and orientation of the aircraft along the target route even when there is a tidal current at the survey target point. However, the present invention intends to provide an underwater vehicle capable of performing hovering at a position along a target route and traveling at a low speed.

本発明は、前記課題を解決するために、請求項1に対応して、機体に前後進用のメインスラスタと、垂直舵及び水平舵を備えた水中航走体において、該水中航走体の重心位置における機体の上側又は下側の少なくとも一方、あるいは、前記重心位置を中心とする前後方向に対称な二個所における機体の上側又は下側の少なくとも一方に、旋回式補助推力発生装置を設け、更に、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能と、前記旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力のベクトルが、前記推定された潮流のベクトルの逆ベクトルに一致するように、前記旋回式補助推力発生装置による推力発生方向及び出力を制御する機能と、前記旋回式補助推力発生装置を、補助推力の推力発生方向を前記メインスラスタによる前進航走用の推力発生方向に揃えた状態で駆動させる機能とを有する補助推力制御器を備えてなる構成を有する水中航走体とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an underwater vehicle having a main thruster for forward and backward movement, a vertical rudder, and a horizontal rudder, the underwater vehicle corresponding to claim 1. At least one of the upper side or the lower side of the fuselage at the center of gravity position, or at least one of the upper side or the lower side of the fuselage at two positions symmetrical in the front-rear direction around the center of gravity position, a turning type auxiliary thrust generator is provided, Further, the function of estimating the tidal current vector acting on the underwater vehicle and the auxiliary thrust vector generated by the swivel type auxiliary thrust generator are made to coincide with the inverse vector of the estimated tidal current vector. In addition, the function of controlling the thrust generation direction and output by the turning type auxiliary thrust generating device, and the turning type auxiliary thrust generating device, the thrust generation direction of the auxiliary thrust is moved forward by the main thruster. The underwater vehicle having made an auxiliary propulsive force controller configuration and a function of driving in a state aligned in the thrust generating direction of use.

又、請求項2に対応して、前記構成において、補助推力制御器は、水中航走体を巡航させるときには、旋回式補助推力発生装置を、補助推力の推力発生方向を前記メインスラスタによる推力発生方向に揃えた状態で駆動させる機能を発揮し、又、水中航走体を潮流が存在する個所でホバリング又は低速で航走させるときには、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能、及び、前記旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力のベクトルが、前記推定された潮流のベクトルの逆ベクトルに一致するように、前記旋回式補助推力発生装置による推力発生方向及び出力を制御する機能を発揮するものとした構成とする。   Further, in accordance with claim 2, in the above configuration, when the auxiliary thrust controller cruises the underwater vehicle, the auxiliary thrust generator is configured to turn the auxiliary thrust generation direction, and the thrust generation direction of the auxiliary thrust is generated by the main thruster. The function to drive in the direction aligned is demonstrated, and when the underwater vehicle is hovering or traveling at a low speed where the tidal current exists, the vector of the tidal current acting on the underwater vehicle is estimated. Function and the direction and output of thrust generated by the swivel auxiliary thrust generator so that the vector of the auxiliary thrust generated by the swivel auxiliary thrust generator matches the inverse vector of the estimated tidal current vector. It is assumed that the control function is exhibited.

更に、請求項3に対応して、前記請求項1又は2に対応する構成おいて、機体に、対地速度ベクトル計測手段と、対水速度ベクトル計測手段を搭載し、且つ補助推力制御器を、前記対地速度ベクトル計測手段により計測される水中航走体自体の対地速度ベクトルと、前記対水速度ベクトル計測手段により計測される水中航走体自体の対水速度ベクトルの差により、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能を有するものとした構成とする。   Further, according to claim 3, in the configuration corresponding to claim 1 or 2, the ground speed vector measuring means and the water speed vector measuring means are mounted on the airframe, and the auxiliary thrust controller is provided. The underwater vehicle is calculated by the difference between the ground speed vector of the underwater vehicle itself measured by the ground speed vector measuring means and the water speed vector of the underwater vehicle itself measured by the water speed vector measuring means. The function is to have a function of estimating the vector of the tidal current acting on the

本発明の水中航走体によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
(1)機体の方位姿勢を目標航路に揃える必要がない場合は、メインスラスタによる主推力と、旋回式補助推力発生装置による補助推力との合力により前進航走させることができるため、高速での巡航を行うことができて、広範な調査領域に存在する調査目標地点まで巡航させることができる。よって、広範な領域を調査対象とすることができる。
(2)又、本発明の水中航走体は、補助推力制御器にて検出される潮流のベクトルの逆ベクトルと補助推力のベクトルが一致するように、旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力の向きと出力を制御することにより、該水中航走体に作用する潮流を相殺させることができる。これにより、前記本発明の水中航走体は、航走速力に比して大きな潮流が存在している場所であっても、目標航路に揃う位置で、且つ機体の方位姿勢を目標航路に揃えた状態で、ホバリングや低速での航走を実施することができる。
(3)よって、本発明の水中航走体は、潮流が存在している調査目標地点に長時間留まることができるため、該調査目標地点の重点的な調査を実施することが可能になり、又、時定数の大きなセンサを使用した調査目標地点の観測が可能になる。
(4)しかも、本発明の水中航走体は、潮流が存在する調査目標地点でホバリングや低速での航走を行わせる際に、目標航路に揃う位置に配置させることができると共に、機体の方位姿勢を目標航路に揃えることができるため、機体に設置される観測機器により検出される情報について、当て舵により潮流に対応する場合に生じていたような歪を生じる虞を解消することができる。よって、前記本発明の水中航走体は、前記観測機器による調査目標地点の観測により、より正確な観測結果を得ることができる。
According to the underwater vehicle of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) When it is not necessary to align the azimuth and orientation of the aircraft with the target route, it is possible to travel forward by the resultant force of the main thrust by the main thruster and the auxiliary thrust by the turning type auxiliary thrust generator. Cruises can be performed and cruises can be made to survey target points in a wide range of survey areas. Therefore, it is possible to investigate a wide area.
(2) Further, the underwater vehicle of the present invention is an auxiliary that is generated by the turning type auxiliary thrust generator so that the reverse vector of the tidal current vector detected by the auxiliary thrust controller matches the auxiliary thrust vector. By controlling the direction and output of the thrust, it is possible to cancel the tidal current acting on the underwater vehicle. As a result, the underwater vehicle of the present invention is aligned with the target route and the orientation of the aircraft is aligned with the target route, even in locations where there is a large tidal current compared to the traveling speed. You can hover and run at low speed.
(3) Therefore, since the underwater vehicle of the present invention can stay at a survey target point where a tidal current exists for a long time, it becomes possible to carry out a priority survey of the survey target point, In addition, it is possible to observe the survey target point using a sensor with a large time constant.
(4) In addition, the underwater vehicle of the present invention can be placed at a position aligned with the target route when hovering or traveling at a low speed at the survey target point where the tidal current exists. Since the azimuth and orientation can be aligned with the target route, it is possible to eliminate the possibility of distortion that occurs when information is detected by the observation equipment installed on the aircraft and is used to deal with tidal currents using a steering wheel. . Therefore, the underwater vehicle of the present invention can obtain a more accurate observation result by observing the survey target point with the observation device.

本発明の水中航走体の実施の一形態を示すもので、(a)は概略側面図、(b)は概略平面図、(c)は潮流が存在する個所での使用状態を示す概略平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows an embodiment of an underwater vehicle according to the present invention, wherein (a) is a schematic side view, (b) is a schematic plan view, and (c) is a schematic plane showing a use state where a tidal current exists. FIG. 本発明の実施の他の形態を示すもので、(a)は概略側面図、(b)は概略平面図、(c)は潮流が存在する個所での使用状態を示す概略平面図である。The other form of implementation of this invention is shown, (a) is a schematic side view, (b) is a schematic plan view, (c) is a schematic plan view which shows the use condition in the location where a tidal current exists. 本発明の実施の更に他の形態を示すもので、(a)は図1の実施の形態における旋回式スラスタを機体の上端部のみとした場合の例を、又、(b)は図2の実施の形態における旋回式スラスタを機体の上端部のみとした場合の例を、それぞれ示す概略側面図である。FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention, in which FIG. 2A shows an example in which the swivel thruster in the embodiment of FIG. 1 is only the upper end portion of the aircraft, and FIG. It is a schematic side view which shows the example at the time of making only the upper end part of the airframe the turning type thruster in embodiment. 本発明の実施の更に他の形態を示すもので、(a)は概略側面図、(b)は概略平面図である。The further another form of implementation of this invention is shown, (a) is a schematic side view, (b) is a schematic plan view. 本発明の実施の更に他の形態を示すもので、(a)は概略側面図、(b)は概略平面図である。The further another form of implementation of this invention is shown, (a) is a schematic side view, (b) is a schematic plan view.

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(a)(b)(c)は本発明の水中航走体の実施の一形態を示すものである。   1 (a), (b) and (c) show an embodiment of the underwater vehicle of the present invention.

前記本発明の水中航走体1を構成する略円柱形状の機体(胴体)2の後端部には、推進用のメインスラスタ3が設けられている。又、前記機体2の後部には、垂直舵(ラダー)4及び水平舵(エレベータ)5が設けられている。   A main thruster 3 for propulsion is provided at the rear end portion of the substantially cylindrical body (fuselage) 2 constituting the underwater vehicle 1 of the present invention. A vertical rudder 4 and a horizontal rudder (elevator) 5 are provided at the rear part of the machine body 2.

前記機体2の内部には、図示しないが、電池の如き動力源と、該動力源より電力等の供給を受けて前記メインスラスタ3を駆動する電動モータ等の動力装置と、前記動力源より電力等の供給を受けて前記垂直舵4及び水平舵5を作動させる操舵装置と、水中航走体1自体のロール、ピッチ及びヨーの姿勢を検出することができるようにしてある慣性航法装置(Inertial Navigation System)と、水深計及び高度計を備えた構成としてある。これにより、前記動力装置で前記メインスラスタ3を駆動して推力(主推力)を発生させ、前記操舵装置で前記各舵4及び5を適宜作動させることにより、水中航走体1を航走させると共に、航走速力、航走方位、深度を自在に変更できるようにしてある。   Inside the airframe 2, although not shown, a power source such as a battery, a power device such as an electric motor that receives power supplied from the power source and drives the main thruster 3, and power from the power source The inertial navigation device (Inertial) which can detect the roll, pitch, and yaw attitude of the underwater vehicle 1 itself, and the steering device that operates the vertical rudder 4 and the horizontal rudder 5 in response to the supply of Navigation system), depth meter and altimeter. Accordingly, the main thruster 3 is driven by the power unit to generate thrust (main thrust), and the rudder 4 and 5 are appropriately operated by the steering unit, thereby causing the underwater vehicle 1 to travel. At the same time, the traveling speed, traveling direction, and depth can be changed freely.

前記水中航走体1における重心位置Gの上方となる機体2の上端部と、重心位置Gの下方となる機体2の下端部には、本発明の特徴をなす水平方向に旋回可能な旋回式補助推力発生装置としての旋回式スラスタ6がそれぞれ設けられている。該各旋回式スラスタ6は、円筒状のダクト7内にプロペラ8を取り付けた構成としてあり、前記メインスラスタ3と同様に、前記機体2に搭載された図示しない動力源より電力等の供給を受けて前記プロペラ8を駆動して、推力(補助推力)を発生させることができるようにしてある。更に、前記各旋回式スラスタ6は、図示しない旋回機構を備えてなる構成としてあり、該図示しない旋回機構により水平面内で旋回させることにより、前記補助推力を発生させる方向を、水平面内で任意の方向に向けることができるようにしてある。   In the underwater vehicle 1, an upper end portion of the airframe 2 above the center of gravity position G and a lower end portion of the airframe 2 below the center of gravity position G are turnable in a horizontal direction that characterizes the present invention. A swivel thruster 6 is provided as an auxiliary thrust generator. Each of the swivel thrusters 6 has a configuration in which a propeller 8 is mounted in a cylindrical duct 7 and, like the main thruster 3, is supplied with electric power and the like from a power source (not shown) mounted on the airframe 2. Thus, the propeller 8 can be driven to generate thrust (auxiliary thrust). Further, each of the swivel thrusters 6 includes a swivel mechanism (not shown), and the swirl mechanism (not shown) swivels in the horizontal plane to change the direction in which the auxiliary thrust is generated in the horizontal plane. It can be turned in the direction.

更に、前記機体2には、ドップラー・ベロシティ・ログ(Doppler Velocity Log)等の水中航走体1自体の対地速度ベクトルを計測するための対地速度ベクトル計測手段9と、流速計等の水中航走体1自体の対水速度ベクトルを計測するための対水速度ベクトル計測手段10と、前記対地速度ベクトル計測手段9及び対水速度ベクトル計測手段10から、前記対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの計測結果が入力されて前記旋回式スラスタ6へ旋回及び駆動に関する指令を与える補助推力制御器11が搭載されている。   Further, the airframe 2 includes a ground speed vector measuring means 9 for measuring a ground speed vector of the underwater vehicle 1 such as Doppler Velocity Log, and an underwater vehicle such as an anemometer. The water velocity vector measuring means 10 for measuring the water velocity vector of the body 1 itself, and the ground velocity vector and the water velocity vector are measured from the ground velocity vector measuring means 9 and the water velocity vector measuring means 10. An auxiliary thrust controller 11 for inputting a result and giving a command for turning and driving to the turning thruster 6 is mounted.

前記補助推力制御器11は、第一の機能として、前記対地速度ベクトル計測手段9及び対水速度ベクトル計測手段10より水中航走体1自体の対地速度ベクトル及び対水速度ベクトルの計測結果が入力されると、対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差として、水中航走体1に作用している潮流のベクトルVc(図1(c)参照)を推定する機能を有する。   The auxiliary thrust controller 11 receives, as a first function, measurement results of the ground speed vector and the water speed vector of the underwater vehicle 1 itself from the ground speed vector measuring means 9 and the water speed vector measuring means 10. Then, as a difference between the ground speed vector and the water speed vector, it has a function of estimating a tidal current vector Vc (see FIG. 1C) acting on the underwater vehicle 1.

又、前記補助推力制御器11は、第二の機能として、前記のようにして潮流のベクトルVcが推定されると、前記機体2の上下両側の旋回式スラスタ6で発生させる推力の和として機体2に作用するようになる補助推力のベクトルVt(図1(c)参照)が、前記推定された潮流のベクトルVcの逆ベクトルと一致するように、前記各旋回式スラスタ6による補助推力の発生方向、及び、発生させる補助推力の大きさ(出力)を制御する機能を有する。   Further, as a second function, the auxiliary thrust controller 11 has a fuselage as a sum of thrusts generated by the swivel thrusters 6 on both the upper and lower sides of the fuselage 2 when the tidal current vector Vc is estimated as described above. Auxiliary thrust generation by the swivel thrusters 6 so that the auxiliary thrust vector Vt (see FIG. 1C) that acts on the two coincides with the inverse vector of the estimated tidal current vector Vc. It has a function of controlling the direction and the magnitude (output) of the auxiliary thrust to be generated.

更に、前記補助推力制御器11は、第三の機能として、後述するように水中航走体1の方位姿勢を目標航路に沿わせる必要がない状態のときに、前記第一の機能による潮流のベクトルVcの推定を行わないか、あるいは、推定結果にかかわらず、前記各旋回式スラスタ6の向きを、補助推力の発生方向が機体2の前方に向くように配置させた状態で、該各旋回式スラスタ6を駆動させる機能を有するようにしてある。   Further, as a third function, the auxiliary thrust controller 11 has a third function in which it is not necessary to make the azimuth / posture of the underwater vehicle 1 along the target route, as described later. Regardless of the estimation of the vector Vc, or regardless of the estimation result, each swivel thruster 6 is placed so that the direction of the auxiliary thrust is directed forward of the airframe 2. A function of driving the thruster 6 is provided.

前記各旋回式スラスタ6は、該各旋回式スラスタ6により機体2の上下両側でそれぞれ発生させる推力に起因して機体2にローリングやピッチングが生じないようにするという観点から考えると、前記機体2の上下両側の各旋回式スラスタ6による推力の発生方向と大きさは、前記補助推力制御器11により同期制御されるようにしてあることが望ましい。   From the viewpoint of preventing the rolling and pitching of the fuselage 2 from being caused by the thrust generated on the upper and lower sides of the fuselage 2 by the pivotal thrusters 6, the pivotal thrusters 6 are respectively It is desirable that the direction and magnitude of the thrust generated by the swivel thrusters 6 on both the upper and lower sides are synchronously controlled by the auxiliary thrust controller 11.

以上の構成としてある本発明の水中航走体1を、予め設定された調査目標地点へ向かう場合のように、機体2の方位姿勢を特に目標航路に沿わせる必要がない状態で航走させる場合は、図1(a)(b)に示すように、補助推力制御器11の前記第三の機能により、各旋回式スラスタ6を、該各旋回式スラスタ6で発生させる補助推力のベクトルVtが機体2の前方に向くように配置させる。この状態で、前記水中航走体1では、メインスラスタ3を駆動すると共に、前記補助推力制御器11により、前記各旋回式スラスタ6を駆動して、補助推力を発生させるようにする。   When the underwater vehicle 1 of the present invention having the above-described configuration is navigated in a state where the orientation of the airframe 2 does not have to be particularly along the target route, such as when heading to a preset survey target point. As shown in FIGS. 1A and 1B, the third function of the auxiliary thrust controller 11 causes the auxiliary thrust vector 6 to be generated by each of the turning thrusters 6 to be generated by each of the turning thrusters 6. It is arranged so as to face the front of the airframe 2. In this state, in the underwater vehicle 1, the main thruster 3 is driven, and the auxiliary thrust controller 11 drives the swivel thrusters 6 to generate auxiliary thrust.

これにより、前記水中航走体1は、前記メインスラスタ3の駆動で得られる推力(主推力)と、前記各旋回式スラスタ6で発生させる補助推力が、共に機体2の前方を向くようになるため、該主推力と補助推力の合力により、該水中航走体1を高速で前進航走させることができるようになる。よって、前記水中航走体1は、前記主推力及び補助推力による前進航走を行わせながら各舵4,5を制御することにより、前記予め設定された調査目標地点まで、高速で巡航して移動させることが可能になる。   Thereby, in the underwater vehicle 1, the thrust (main thrust) obtained by driving the main thruster 3 and the auxiliary thrust generated by each turning thruster 6 are both directed to the front of the body 2. Therefore, the underwater vehicle 1 can travel forward at high speed by the resultant force of the main thrust and the auxiliary thrust. Therefore, the underwater vehicle 1 cruises at a high speed to the preset investigation target point by controlling each rudder 4 and 5 while performing forward traveling by the main thrust and auxiliary thrust. It can be moved.

一方、本発明の水中航走体1を調査目標地点でホバリングさせたり、低速で航走させる場合、前記補助推力制御器11は、先ず、前記第一の機能により、前記対地速度ベクトル計測手段9及び対水速度ベクトル計測手段10より入力される水中航走体1自体の対地速度ベクトル及び対水速度ベクトルの計測結果を基に、前記調査目標地点にて該水中航走体1に作用している潮流のベクトルを推定する。   On the other hand, when the underwater vehicle 1 of the present invention is hovered at the survey target point or traveled at a low speed, the auxiliary thrust controller 11 first uses the first function to measure the ground speed vector measuring means 9. Based on the measurement results of the ground velocity vector and the water velocity vector of the underwater vehicle 1 input from the water velocity vector measuring means 10, the water vehicle 1 acts on the underwater vehicle 1 at the survey target point. Estimate the current vector.

次いで、前記補助推力制御器11は、前記第二の機能により、図1(c)に示すように、前記機体2の上下両側の旋回式スラスタ6を前記潮流のベクトルVcに対向する向きに配置させて駆動すると共に、該各旋回式スラスタ6により発生させる補助推力のベクトルVtが、前記潮流のベクトルVcの逆ベクトルと一致するように、該各旋回式スラスタ6の駆動(出力)を制御する。   Next, the auxiliary thrust controller 11 arranges the swivel thrusters 6 on both the upper and lower sides of the airframe 2 in the direction facing the tidal vector Vc, as shown in FIG. And the driving (output) of each swivel thruster 6 is controlled so that the auxiliary thrust vector Vt generated by each swirl thruster 6 matches the inverse vector of the tidal current vector Vc. .

これにより、前記水中航走体1では、前記各旋回式スラスタ6で発生させる補助推力により、前記調査目標地点で該水中航走体1に作用している潮流の影響が相殺されるようになる。又、この際、前記各旋回式スラスタ6は、水中航走体1の重心位置Gの上下両側に設けてあるため、水中航走体1の機体2の方位姿勢が前記潮流の影響を受けて変化することは防止される。   Thereby, in the underwater vehicle 1, the influence of tidal currents acting on the underwater vehicle 1 at the target survey point is offset by the auxiliary thrust generated by each of the turning thrusters 6. . At this time, the swivel thrusters 6 are provided on both upper and lower sides of the center of gravity position G of the underwater vehicle 1, so that the orientation of the body 2 of the underwater vehicle 1 is affected by the tidal current. It is prevented from changing.

よって、この状態では、本発明の水中航走体1は、前記メインスラスタ3による主推力と各舵4,5を制御して、一旦、機体2の方位姿勢を目標航路に沿わせると共に、該水中航走体1を目標航路に沿う位置に配置させると、その後は、前記目標航路に沿う方位姿勢と位置を保持した状態で、前記メインスラスタ3の主推力の制御により、ホバリングさせたり、低速で航走させることができるようになる。   Therefore, in this state, the underwater vehicle 1 of the present invention controls the main thrust by the main thruster 3 and the respective rudders 4 and 5, and once brings the azimuth and orientation of the fuselage 2 along the target route, When the underwater vehicle 1 is placed at a position along the target route, the hulling or low speed is controlled by controlling the main thrust of the main thruster 3 while maintaining the azimuth and position along the target route. You will be able to sail in.

前記のように、調査目標地点で本発明の水中航走体1における各旋回式スラスタ6で発生させる補助推力により、水中航走体1に作用している潮流を相殺させた状態とすると、前記調査目標地点における潮流のベクトルVcが一定に保持されている間は、前記対地速度ベクトル計測手段9及び対水速度ベクトル計測手段10より前記補助推力制御器11にそれぞれ入力される水中航走体1自体の対地速度ベクトルと対水速度ベクトルが等しくなる。   As described above, when the thrust force acting on the underwater vehicle 1 is offset by the auxiliary thrust generated by each turning thruster 6 in the underwater vehicle 1 of the present invention at the survey target point, While the tidal current vector Vc at the survey target point is kept constant, the underwater vehicle 1 inputted to the auxiliary thrust controller 11 from the ground speed vector measuring means 9 and the water speed vector measuring means 10 respectively. Its own ground speed vector and water speed vector become equal.

したがって、前記対地速度ベクトル計測手段9及び対水速度ベクトル計測手段10より入力される対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差がゼロベクトルとなっている間は、前記補助推力制御器11は、前記各旋回式スラスタ6で発生させる補助推力のベクトルVtを一定に保持させるようにしてある。なお、前記のように各旋回式スラスタ6で発生させる補助推力のベクトルVtについては、地理座標系に関して一定に保持させるようにしてあれば、たとえば、カーブした目標航路に沿って移動することで水中航走体1の機体2の方位姿勢が変化するとしても、対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差はゼロベクトルとなる。   Therefore, while the difference between the ground speed vector and the water speed vector input from the ground speed vector measuring means 9 and the water speed vector measuring means 10 is a zero vector, the auxiliary thrust controller 11 The auxiliary thrust vector Vt generated by each swivel thruster 6 is held constant. As described above, the auxiliary thrust vector Vt generated by each swivel thruster 6 can be maintained by moving along a curved target route as long as it is kept constant with respect to the geographic coordinate system. Even if the azimuth / posture of the airframe 2 of the middle-running vehicle 1 changes, the difference between the ground speed vector and the water speed vector becomes a zero vector.

一方、前記水中航走体1に作用している潮流のベクトルVcに変化が生じると、該変化後の潮流のベクトルVcの逆ベクトルと、前記旋回式スラスタ6でそれまで発生させていた補助推力のベクトルVtが一致しなくなる。   On the other hand, when a change occurs in the tidal current vector Vc acting on the underwater vehicle 1, the reverse thrust of the tidal current vector Vc after the change and the auxiliary thrust previously generated by the swivel thruster 6 are generated. Of the vectors Vt do not match.

そのため、この場合は、前記補助推力制御器11にて、前記対地速度ベクトル計測手段9及び対水速度ベクトル計測手段10より入力される水中航走体1自体の対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差のベクトルが、新たに検出されるようになる。この際、前記新たに検出される対地速度ベクトルと対水速度ベクトルとの差のベクトルは、変化後の潮流のベクトルVcと、変化前の潮流のベクトルVcとの差に等しい。   Therefore, in this case, the auxiliary thrust controller 11 determines the ground speed vector and the water speed vector of the underwater vehicle 1 input from the ground speed vector measuring means 9 and the water speed vector measuring means 10. A difference vector is newly detected. At this time, the newly detected difference vector between the ground speed vector and the water speed vector is equal to the difference between the tidal current vector Vc and the tidal current vector Vc before the change.

そこで、前記補助推力制御器11は、前記のようにして水中航走体1自体の対地速度ベクトルと対水速度ベクトルの差のベクトルが新たに検出されるようになると、該検出された差のベクトルの逆ベクトルと、従前の補助推力のベクトルVtとの和を、新たな補助推力のベクトルVtの目標に設定して、該目標とされた新たな補助推力のベクトルVtと一致するように、旋回式スラスタ6の補助推力の発生方向と、出力を制御するようにしてある。   Thus, when the difference vector between the ground speed vector and the water speed vector of the underwater vehicle 1 itself is newly detected as described above, the auxiliary thrust controller 11 determines the difference between the detected difference. The sum of the inverse vector of the vector and the previous auxiliary thrust vector Vt is set as the target of the new auxiliary thrust vector Vt so that it coincides with the target new auxiliary thrust vector Vt. The generation direction and output of the auxiliary thrust of the swivel thruster 6 are controlled.

これにより、前記調査目標地点で水中航走体1に作用する潮流の方向や強さが変化しても、その変化に追従して前記旋回式スラスタ6で発生させる補助推力の方向と出力が制御されるようになることから、各旋回式スラスタ6で発生させる補助推力により、前記水中航走体1に作用している潮流が常に相殺されるようになる。   As a result, even if the direction and strength of the tidal current acting on the underwater vehicle 1 changes at the survey target point, the direction and output of the auxiliary thrust generated by the swivel thruster 6 following the change is controlled. Therefore, the tidal currents acting on the underwater vehicle 1 are always canceled by the auxiliary thrust generated by each of the swivel thrusters 6.

このように、本発明の水中航走体1では、機体2の方位姿勢を目標航路に揃える必要がない場合は、メインスラスタ3による主推力と、旋回式スラスタ6による補助推力との合力による前進航走を実施できるため、高速での巡航を行うことができて、広範な調査領域に存在する調査目標地点まで巡航させることができる。よって、広範な領域を調査対象として、そこに点在する調査目標地点の調査を実現することができる。   As described above, in the underwater vehicle 1 of the present invention, when it is not necessary to align the azimuth and orientation of the airframe 2 to the target route, the forward movement is based on the resultant force of the main thrust by the main thruster 3 and the auxiliary thrust by the turning thruster 6. Since the cruise can be carried out, it is possible to cruise at a high speed, and it is possible to cruise to survey target points existing in a wide range of survey areas. Therefore, it is possible to realize a survey of survey target points scattered in a wide area as a survey target.

又、本発明の水中航走体1では、補助推力制御器11にて検出される潮流のベクトルVcの逆ベクトルに、補助推力のベクトルVtが一致するように、旋回式スラスタ6より補助推力を発生させるようにすることで、該水中航走体1に作用する潮流を相殺させることができる。これにより、前記本発明の水中航走体1は、航走速力に比して大きな潮流が存在している場所であっても、目標航路に揃う位置で、且つ機体2の方位姿勢を目標航路に揃えた状態で、ホバリングや低速での航走を実施することができる。   Further, in the underwater vehicle 1 of the present invention, auxiliary thrust is applied from the swivel thruster 6 so that the auxiliary thrust vector Vt matches the inverse vector of the tidal current vector Vc detected by the auxiliary thrust controller 11. By making it generate | occur | produce, the tidal current which acts on this underwater vehicle 1 can be canceled. As a result, the underwater vehicle 1 of the present invention has the azimuth and orientation of the fuselage 2 at the position aligned with the target route, even in a place where a large tidal current exists compared to the traveling speed. Hovering and low-speed sailing can be carried out in the same state.

よって、本発明の水中航走体1は、潮流が存在している調査目標地点に長時間留まることができるため、該調査目標地点の重点的な調査を実施することが可能になり、又、時定数の大きなセンサを使用した調査目標地点の観測が可能になる。   Therefore, since the underwater vehicle 1 of the present invention can stay at the survey target point where the tidal current exists for a long time, it becomes possible to carry out a priority survey of the survey target point, It enables observation of the survey target point using a sensor with a large time constant.

しかも、本発明の水中航走体1は、前記調査目標地点でホバリングや低速での航走を行わせる際に、該水中航走体1自体の位置は目標航路に揃う位置に配置させることができると共に、機体2の方位姿勢を、目標航路に揃えることができるため、機体2の機首に設置される前方センサや、機体2の左右位置に設置されるサイドスキャンソーナー等の図示しない観測機器により検出される情報について、当て舵により潮流に対応する場合に生じていたような歪を生じる虞を解消することができる。よって、本発明の水中航走体1では、図示しない観測機器による前記調査目標地点の観測により、より正確な観測結果を得ることができる。   Moreover, when the underwater vehicle 1 of the present invention performs hovering or low speed navigation at the survey target point, the position of the underwater vehicle 1 itself may be arranged at a position aligned with the target route. In addition, since the azimuth and orientation of the airframe 2 can be aligned with the target route, an observation device (not shown) such as a front sensor installed at the nose of the airframe 2 and a side scan sonar installed at the left and right positions of the airframe 2 With respect to the information detected by the above, it is possible to eliminate the possibility of causing the distortion that occurs when the treadle is used to cope with the tidal current. Therefore, in the underwater vehicle 1 of the present invention, more accurate observation results can be obtained by observing the survey target point with an observation device (not shown).

次に、図2(a)(b)(c)は本発明の実施の他の形態を示すものである。   Next, FIGS. 2A, 2B, and 2C show another embodiment of the present invention.

すなわち、本実施の形態の水中航走体は、図1(a)(b)(c)に示した水中航走体1の重心位置Gの上下両側となる個所に旋回式スラスタ6を設けた構成に代えて、水中航走体1の重心位置Gを中心に前後方向に対象となる2個所、すなわち、前記重心位置から前後方向に等距離となる2個所の上下両側に、旋回式補助推力発生装置として、図1(a)(b)(c)に示した旋回式スラスタ6と同様の旋回式スラスタ6をそれぞれ設けてなる構成としたものである。   That is, the underwater vehicle according to the present embodiment is provided with the swivel thrusters 6 at the upper and lower sides of the center of gravity position G of the underwater vehicle 1 shown in FIGS. 1 (a), (b), and (c). Instead of the configuration, the turning type auxiliary thrust is applied to the two upper and lower sides of the underwater vehicle 1 in the longitudinal direction around the center of gravity G of the underwater vehicle 1, that is, the two locations that are equidistant from the center of gravity in the longitudinal direction. As the generator, a swirl thruster 6 similar to the swirl thruster 6 shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C is provided.

なお、本実施の形態では、前記のように4基の旋回式スラスタ6を備えた構成となることに伴い、補助推力制御器11を、前記4基の旋回式スラスタ6の向きと出力を同期制御するものとし、更に、該4基の旋回式スラスタ6で発生させる推力の和による補助推力のベクトルVtを、調査目標地点にて推定される潮流のベクトルVcの逆ベクトルに一致するように制御する機能を有するものとしてある。   In the present embodiment, since the four turning thrusters 6 are configured as described above, the auxiliary thrust controller 11 synchronizes the direction and output of the four turning thrusters 6. Further, the auxiliary thrust vector Vt based on the sum of the thrusts generated by the four swivel thrusters 6 is controlled so as to coincide with the inverse vector of the tidal current vector Vc estimated at the survey target point. It has the function to do.

その他の構成は図1(a)(b)(c)に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。   Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, and the same components are denoted by the same reference numerals.

本実施の形態の水中航走体1によっても、図1(a)(b)(c)の実施の形態の水中航走体1と同様に使用して、同様の効果を得ることができる。   The underwater vehicle 1 of the present embodiment can be used in the same manner as the underwater vehicle 1 of the embodiment shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C to obtain the same effect.

次いで、図3(a)(b)はいずれも本発明の実施の更に他の形態を示すものである。   3 (a) and 3 (b) show yet another embodiment of the present invention.

すなわち、図3(a)は、図1(a)(b)(c)の実施の形態において、水中航走体1の重心位置Gの上方となる機体2の上端部のみに、旋回式スラスタ6を設けた構成としたものである。なお、図3(a)において、前記重心位置Gの下方となる機体2の下端部のみに、旋回式スラスタ6を設けるようにしてもよい。   That is, FIG. 3A shows a swivel thruster only on the upper end portion of the airframe 2 above the gravity center position G of the underwater vehicle 1 in the embodiment of FIGS. 1A, 1B, and 1C. 6 is provided. In FIG. 3A, the swivel thruster 6 may be provided only at the lower end of the machine body 2 below the center of gravity position G.

又、図3(b)は、図2(a)(b)(c)の実施の形態において、水中航走体1の重心位置Gを中心として前後方向に対称となる2個所の上方となる機体2の上端部のみに、旋回式スラスタ6を設けた構成としたものである。なお、図3(b)において、前記2個所の下方となる機体2の下端部のみに、旋回式スラスタ6を設けるようにしてもよい。   3 (b) is above two places that are symmetrical in the front-rear direction with the center of gravity G of the underwater vehicle 1 as the center in the embodiment of FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c). Only the upper end of the machine body 2 is provided with a swivel thruster 6. In FIG. 3B, a swivel thruster 6 may be provided only at the lower end of the machine body 2 below the two locations.

図3(a)(b)におけるその他の構成は図1(a)(b)(c)に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。   Other configurations in FIGS. 3A and 3B are the same as those shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, and the same components are denoted by the same reference numerals.

前記図3(a)と(b)の構成としてある水中航走体1によっても、潮流が存在する個所では、旋回式スラスタ6により該潮流を相殺するための補助推力を発生させることができるため、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、この際、前記水中航走体1では、前記旋回式スラスタ6により補助推力を発生させることに伴い、機体2にローリング方向やピッチング方向に傾きを生じさせるようなモーメントが作用するようになるが、この場合は、垂直舵4や水平舵5を適宜操作して、前記垂直舵4や水平舵5が潮流より受ける力によって前記モーメントを打ち消すようにすればよい。   Even in the underwater vehicle 1 configured as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the auxiliary thrust for offsetting the tidal current can be generated by the swivel thruster 6 at the location where the tidal current exists. The same effects as those in the above embodiments can be obtained. At this time, in the underwater vehicle 1, a moment that causes an inclination in the rolling direction or the pitching direction acts on the airframe 2 as the auxiliary thrust is generated by the turning thruster 6. However, in this case, the vertical rudder 4 and the horizontal rudder 5 may be appropriately operated so that the moment is canceled by the force received by the vertical rudder 4 and the horizontal rudder 5 from the tidal current.

更に、上述の各実施の形態では、機体2に設ける旋回式補助推力発生装置として、旋回式スラスタ6を例示したが、旋回式補助推力発生装置は、補助推力を発生させる方向を、水平面内で旋回させることができるようにしてあれば、たとえば、図4(a)(b)に示すように、水中航走体1の重心位置Gの上下両側となる機体2の上下両側に、機体2に搭載してある水流ジェット装置12で発生させる水流ジェットを水平方向に噴射するためのノズルであって且つ水平面内で旋回させることが可能な旋回式噴射ノズル13を設けた構成としてもよい。   Furthermore, in each of the above-described embodiments, the swivel thruster 6 is exemplified as the swivel auxiliary thrust generator provided in the airframe 2. However, the swivel auxiliary thrust generator determines the direction in which the auxiliary thrust is generated within the horizontal plane. If the vehicle can be turned, for example, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the vehicle body 2 is mounted on both the upper and lower sides of the vehicle body 2 which are the upper and lower sides of the center of gravity position G of the underwater vehicle 1. It is good also as a structure which provided the swirl type injection nozzle 13 which is a nozzle for injecting the water jet generated with the water jet apparatus 12 currently mounted in the horizontal direction, and can be swung in a horizontal surface.

なお、図4(a)(b)では、水中航走体1の重心位置Gの上下両側に、前記旋回式噴射ノズル13を設けた場合の構成を示したが、前記図1(a)と図3(a)や、図2(a)と図3(b)の各実施の形態に示した旋回式スラスタ6の設置個所と同様に、水中航走体1の重心位置Gの上下のいずれか一方となる機体2の上下いずれか一方、あるいは、水中航走体1の重心位置Gを中心として前後方向に対称となる2個所における機体2の上下両側又は上下のいずれか一方に、前記旋回式噴射ノズル13を設けた構成としてもよいことは勿論である。   4 (a) and 4 (b) show the configuration in which the swivel injection nozzles 13 are provided on both the upper and lower sides of the center of gravity position G of the underwater vehicle 1, but FIG. 1 (a) and FIG. Similar to the installation location of the swivel thruster 6 shown in each embodiment of FIG. 3 (a), FIG. 2 (a), and FIG. 3 (b), either above or below the gravity center position G of the underwater vehicle 1 The above-mentioned turning to either one of the upper and lower sides of the airframe 2 which is one of them, or the upper and lower sides or the upper and lower sides of the airframe 2 at two positions symmetrical about the center of gravity G of the underwater vehicle 1 Of course, it is good also as a structure which provided the type injection nozzle 13. FIG.

又、図5(a)(b)に示すように、水中航走体1の重心位置Gの上下両側となる機体2の上下両側に、水平面内で旋回させることが可能なポッド式のプロペラ14を設けた構成としてもよい。   Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, a pod type propeller 14 that can be swung in the horizontal plane on both the upper and lower sides of the airframe 2 that is the upper and lower sides of the gravity center position G of the underwater vehicle 1. It is good also as a structure which provided.

なお、図5(a)(b)では、水中航走体1の重心位置Gの上下両側に、前記旋回可能なポッド式のプロペラ14を設けた場合の構成を示したが、水中航走体1の重心位置Gの上下のいずれか一方のみに設けるようにしてもよく、又、前記ポッド式のプロペラ14を、水中航走体1の重心位置Gを中心として前後方向に対称となる2個所における機体2の上下両側又は上下のいずれか一方に設けた構成としてもよいことは勿論である。   5 (a) and 5 (b) show the configuration when the swivelable pod type propellers 14 are provided on both the upper and lower sides of the center of gravity position G of the underwater vehicle 1, the underwater vehicle. The pod-type propeller 14 may be provided only in one of the upper and lower sides of the center of gravity position G of the one, and the pod type propeller 14 is symmetric about the center of gravity position G of the underwater vehicle 1 in the front-rear direction. Of course, it is good also as a structure provided in either the up-and-down both sides or the up-and-down side of the body 2 in FIG.

図4(a)(b)及び図5(a)(b)におけるその他の構成は図1(a)(b)(c)に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。   Other configurations in FIGS. 4A, 4B and 5A, 5B are the same as those shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, and the same components have the same reference numerals. Is attached.

前記図4(a)(b)と、図5(a)(b)のいずれの構成を有する水中航走体1によっても、図1(a)(b)(c)の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   The underwater vehicle 1 having any of the configurations shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) and FIGS. 5 (a) and 5 (b) is the same as the embodiment shown in FIGS. 1 (a), (b), and (c). The effect of can be obtained.

なお、本発明は、前記実施の形態にのみ限定されるものではなく、旋回式補助推力発生装置は、補助推力を発生させる方向を水平面内で旋回させることができる機能を備えていれば、前記旋回式スラスタ6、水流ジェット装置12の旋回式噴射ノズル13、ポッド式のプロペラ14以外のいかなる形式の旋回式推力発生装置を採用してもよい。   The present invention is not limited only to the above-described embodiment, and the swivel type auxiliary thrust generator has the function of allowing the direction in which the auxiliary thrust is generated to be swung in a horizontal plane. Any type of swivel thrust generating device other than the swivel thruster 6, the swivel jet nozzle 13 of the water jet device 12, and the pod type propeller 14 may be adopted.

旋回式推力発生装置のサイズや出力は、本発明の水中航走体1の使用を所望する調査目標地点に生じる潮流の大小に応じて適宜変更してもよい。   You may change suitably the size and output of a turning type thrust generator according to the magnitude of the tidal current which arises in the investigation target point which desires use of the underwater vehicle 1 of this invention.

補助推力制御器11は、対地速度ベクトル計測手段9より入力される水中航走体1自体の対地速度ベクトルと、対水速度ベクトル計測手段10より入力される水中航走体1自体の対水速度ベクトルの差から、潮流のベクトルVcを推定する機能を有するものとして示したが、水中航走体1が存在している個所における潮流のベクトルVcを推定する機能を備えていれば、その推定手法は、既存のいかなる推定手法を採用したものであってもよい。   The auxiliary thrust controller 11 includes a ground speed vector of the underwater vehicle 1 input from the ground speed vector measuring means 9 and a water speed of the underwater vehicle 1 itself input from the water speed vector measuring means 10. Although it has been shown that it has a function of estimating the tidal current vector Vc from the vector difference, if it has a function of estimating the tidal current vector Vc at the location where the underwater vehicle 1 exists, its estimation method May adopt any existing estimation method.

図2(a)(b)(c)の実施の形態、及び、図3(b)の実施の形態では、旋回式補助推力発生装置としての旋回式スラスタ6の設置個所を、重心位置Gから前後方向に離隔させる距離は、水中航走体1のサイズ等に応じて適宜変更してもよい。   2 (a), (b), and (c) and the embodiment of FIG. 3 (b), the installation location of the swivel thruster 6 as the swivel auxiliary thrust generator is determined from the center of gravity position G. The distance separated in the front-rear direction may be changed as appropriate according to the size of the underwater vehicle 1 and the like.

図1(a)(b)(c)の実施の形態、図2(a)(b)(c)の実施の形態、及び、図3(b)の実施の形態における複数の旋回式スラスタ6、図5(a)(b)の実施の形態における複数のポッド式のプロペラ14は、電動モータ等の補助推力発生用の動力装置を個別に備えた構成としてもよく、あるいは、機体2に搭載した共通の動力装置により、動力伝達軸やベベルギアを備えた動力伝達手段を介して駆動する構成としてもよい。   A plurality of swivel thrusters 6 in the embodiment of FIGS. 1 (a), (b) and (c), the embodiments of FIGS. 2 (a), (b) and (c), and the embodiment of FIG. 3 (b). The plurality of pod type propellers 14 in the embodiment shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) may be individually provided with a power device for generating auxiliary thrust such as an electric motor or mounted on the airframe 2. It is good also as a structure driven through the power transmission means provided with the power transmission shaft and the bevel gear by the common power unit.

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。   Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1 水中航走体、2 機体、3 メインスラスタ、4 垂直舵、5 水平舵、6 旋回式スラスタ(旋回式補助推力発生装置)、9 対地速度ベクトル計測手段、10 対水速度ベクトル計測手段、11 補助推力制御器、12 水流ジェット装置(旋回式補助推力発生装置)、13 旋回式噴射ノズル(旋回式補助推力発生装置)、14 ポッド式のプロペラ(旋回式補助推力発生装置)、G 重心位置、Vc 潮流のベクトル、Vt 補助推力のベクトル   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Underwater vehicle, 2 body, 3 main thruster, 4 vertical rudder, 5 horizontal rudder, 6 turning type thruster (turning type auxiliary thrust generator), 9 ground speed vector measuring means, 10 to water speed vector measuring means, 11 Auxiliary thrust controller, 12 water jet device (swivel auxiliary thrust generator), 13 swivel injection nozzle (swivel auxiliary thrust generator), 14 pod type propeller (swivel auxiliary thrust generator), G center of gravity position, Vc tidal current vector, Vt auxiliary thrust vector

Claims (3)

機体に前後進用のメインスラスタと、垂直舵及び水平舵を備えた水中航走体において、
該水中航走体の重心位置における機体の上側又は下側の少なくとも一方、あるいは、前記重心位置を中心とする前後方向に対称な二個所における機体の上側又は下側の少なくとも一方に、旋回式補助推力発生装置を設け、
更に、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能と、前記旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力のベクトルが、前記推定された潮流のベクトルの逆ベクトルに一致するように、前記旋回式補助推力発生装置による推力発生方向及び出力を制御する機能と、前記旋回式補助推力発生装置を、補助推力の推力発生方向を前記メインスラスタによる前進航走用の推力発生方向に揃えた状態で駆動させる機能とを有する補助推力制御器を備えてなる構成を有すること
を特徴とする水中航走体。
In an underwater vehicle with a main thruster for forward and backward movement, a vertical rudder and a horizontal rudder,
Turn at least one of the upper side and the lower side of the aircraft at the center of gravity position of the underwater vehicle, or at least one of the upper side and the lower side of the aircraft at two positions symmetrical about the center of gravity. Provided with a thrust generator,
Further, the function of estimating the tidal current vector acting on the underwater vehicle and the auxiliary thrust vector generated by the swivel type auxiliary thrust generator are made to coincide with the inverse vector of the estimated tidal current vector. And a function for controlling the thrust generation direction and output by the turning type auxiliary thrust generation device, and the turning type auxiliary thrust generation device, wherein the thrust generation direction of the auxiliary thrust is changed to the thrust generation direction for forward traveling by the main thruster. An underwater vehicle having a configuration including an auxiliary thrust controller having a function of driving in an aligned state.
補助推力制御器は、水中航走体を巡航させるときには、旋回式補助推力発生装置を、補助推力の推力発生方向を前記メインスラスタによる推力発生方向に揃えた状態で駆動させる機能を発揮し、又、水中航走体を潮流が存在する個所でホバリング又は低速で航走させるときには、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能、及び、前記旋回式補助推力発生装置で発生させる補助推力のベクトルが、前記推定された潮流のベクトルの逆ベクトルに一致するように、前記旋回式補助推力発生装置による推力発生方向及び出力を制御する機能を発揮するものとした請求項1記載の水中航走体。   The auxiliary thrust controller, when cruising the underwater vehicle, exhibits a function of driving the turning type auxiliary thrust generator in a state where the thrust generation direction of the auxiliary thrust is aligned with the thrust generation direction of the main thruster. When the underwater vehicle is hovering or traveling at a low speed where there is a tidal current, the function of estimating the tidal current vector acting on the underwater vehicle and the swiveling auxiliary thrust generator is generated. The function of controlling the thrust generation direction and output by the swivel type auxiliary thrust generator so that the auxiliary thrust vector matches the inverse vector of the estimated tidal current vector. Underwater vehicle. 機体に、対地速度ベクトル計測手段と、対水速度ベクトル計測手段を搭載し、
且つ補助推力制御器を、前記対地速度ベクトル計測手段により計測される水中航走体自体の対地速度ベクトルと、前記対水速度ベクトル計測手段により計測される水中航走体自体の対水速度ベクトルの差により、水中航走体に作用している潮流のベクトルを推定する機能を有するものとした請求項1又は2記載の水中航走体。
The aircraft is equipped with ground speed vector measurement means and water speed vector measurement means,
And the auxiliary thrust controller includes a ground speed vector of the underwater vehicle measured by the ground speed vector measuring means and a water speed vector of the underwater vehicle measured by the water speed vector measuring means. The underwater vehicle according to claim 1 or 2, wherein the underwater vehicle has a function of estimating a tidal vector acting on the underwater vehicle due to the difference.
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