JP6277080B2 - 水中航走体の荷重受渡し装置および水中航走体の荷重受渡し方法 - Google Patents

Description

本発明は、無索無人の水中航走体を運用支援船から着水、あるいは運用支援船へ揚収する際の安全性を高めるのに好適な水中航走体の荷重受渡し装置および方法に関する。

海底情報の調査等を目的として用いられる水中航走体は、運用支援船に搭載されて調査対象となる海域まで運ばれる。このため、調査の前には水中航走体の着水作業が必要となり、調査後には揚収作業が必要となる。このような作業の中で、特に問題となるのは、運用支援船と水中航走体との接触を避けながら船上への引き上げを行う必要がある揚収作業である。

水中航走体の揚収を行う際に、最も問題となるのが、水中航走体を吊り上げた際に生じる振り子状の揺れである。振り子状の揺れは、吊り代を短くすることで小さくすることができることに鑑み、揺れの基点から水中航走体までの距離をできるだけ短くする技術が種々提案された。その中でも、特許文献１に開示されている技術は、吊り代を略ゼロとし、吊り上げた水中航走体の揺れを抑制することに成功している。

特許文献１に開示されている技術は、水中航走体の先端を１本の索条により吊り上げることを基本とするものである。そして、吊り上げた水中航走体を、荷揚げ装置に固定されたキャップ状の冶具に押し付けることで、水中航走体の揺れを抑制している。さらに、キャップ状の冶具に水平回転機構を備えることで、吊り上げた水中航走体の姿勢を変化させることができる。これにより、胴部に備えられた翼の配置位置を調整することができ、水中航走体を載置した際に、翼が下敷きとなり破損する事態を防ぐことができる。

特開２０１２−２２９００５号公報

上記特許文献に開示されているような技術によれば、水中航走体の揚収作業を安全に行うことが可能となる。ここで、水中航走体を垂直に吊り上げる揚収方法を採用した場合、運用支援船上にて、水中航走体を水平に寝かせる必要がある。この作業を行う際には、水中航走体を吊り上げる索条に、その傾きに合わせた方向からテンションを調整しながら力を付与する必要がある。このため、慎重な作業が必要となり、作業効率が悪いという課題が生じることとなっている。

そこで本発明では、１本の索条により吊り上げられる水中航走体の起倒作業を含む着水、揚収作業を安全で効率的に行うことのできる荷重受渡し装置および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る水中航走体の荷重受渡し装置は、運用支援船により、長手方向先端を索条により吊り上げることで、海上への着水、あるいは海上からの揚収が成される水中航走体の荷重受渡し装置であって、前記水中航走体の先端から延びる索条に設ける膨体と、起倒台を備えた台車と、前記起倒台に配置され、前記水中航走体が載置される載置台と、を備え、前記載置台は、前記起倒台を起立させた状態で前記膨体を支持可能な膨体支持部と、前記水中航走体の胴部を支持する胴体支持部と、を有することを特徴とする。

また、上記のような特徴を有する水中航走体の荷重受渡し装置において、前記膨体支持部は、前記膨体を収容する支持部と、前記水中航走体を吊下げる前記索条を前記支持部形成位置に導くための誘導部とを有するようにすると良い。
このような特徴を有することによれば、誘導部をガイドとして索条を支持部まで導くことができる。また、水中航走体を吊り上げた際の揺れを抑制しながら支持部へ導くことができる。

また、上記のような特徴を有する水中航走体の荷重受渡し装置において、前記膨体は、リング状の２つのフレームを角度付けして結合させて成るようにすることが望ましい。
このような特徴を有することによれば、膨体を軽量なものとすることができる。

さらに、上記のような特徴を有する水中航走体の荷重受渡し装置において、前記載置台は、前記起倒台に対する接離機構を備えており、搬送台車への移載を可能とするものであると良い。
このような特徴を有することによれば、複数の載置台により、１つの起倒台と台車を共用することができる。また、一つの運用支援船に対して複数の水中航走体を搭載し、調査海域の調査を行うことが可能となる。

また、上記目的を達成するための本発明に係る水中航走体の荷重受渡し方法は、運用支援船により、長手方向先端を索条により吊り上げることで、海上への着水、あるいは海上からの揚収が成される水中航走体の荷重受渡し方法であって、前記水中航走体を起倒させる際に使用する台車側に、前記索条を係合させ、前記索条と前記台車側との係合部により前記水中航走体の自重を支持することを特徴とする。

また、上記のような特徴を有する水中航走体の荷重受渡し方法では、前記索条を前記台車側に係合させた後、前記係合部と前記水中航走体との間の索条以外の索条を切り離すようにすることができる。
このような特徴を有することによれば、切り離された索条、すなわち荷揚げ装置側の索条は、他の用途、同時に着水させた別の水中航走体の揚収作業などに移行させることができる。よって、効率的な作業を行うことが可能となる。

さらに、上記のような特徴を有する水中航走体の荷重受渡し方法において前記水中航走体は、前記索条と前記台車側との係合状態を維持したまま、搬送台車に移載されるようにすることができる。
このような特徴を有することによれば、傾倒させた水中航走体をそのまま搬送台車に移載することができ、効率的な作業を行うことが可能となる。

上記のような特徴を有する水中航走体の荷重受渡し装置によれば、１本の索条により吊り上げられる水中航走体の起倒作業を含む着水、揚収作業を安全で効率的に行うことが可能となる。

実施形態に係る荷重受渡し装置と、吊り上げられた水中航走体の構成を示す図である。 起倒台を傾倒させた状態の荷重受渡し装置の構成を示す図である。 起倒台から載置台を離脱させた状態を示す図である。 膨体支持部の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は正面図を示す。 水中航走体の荷重を受渡した後、水中航走体を水平配置し、搬送台車へと移載するまでの様子を示す図である。

以下、本発明の水中航走体の荷重受渡し装置に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態に係る水中航走体の荷重受渡し装置を搭載する運用支援船は、その詳細については図示しないが、例えば海洋調査船と呼ばれる船であれば良い。具体的には、少なくとも船体に、詳細を後述する水中航走体を吊り上げ可能とする揚荷手段（不図示）を備えているものであれば良い。

また、本実施形態で揚収対象とする水中航走体は、無索あるいは有索（望ましくは無索）で無人探査が可能なものであれば特に限定するものでは無いが、例えば、図１に示すように、全体として流線型をした、いわゆる魚雷型の艇体を有するものであれば良い。図１に示す形態の水中航走体４０には、主翼４２と尾翼４４、垂直尾翼４６、スクリュー４８が備えられている。

水中航走体４０の先端には、揚収、着水に用いる索条（以下の説明では揚収索５０と称す）が備えられている。なお、揚収索５０は、水中作業中は、艇体内に収容されており、水中航走体４０が海面に浮上した後に放出される構成とすることができる。

以下、本実施形態に係る水中航走体の荷重受渡し装置（以下、単に荷重受渡し装置１０と称す）の具体的構成について説明する。
荷重受渡し装置１０は、膨体１２と、台車１４、および載置台２８を基本として構成されている。膨体１２は、水中航走体４０を吊り上げるための揚収索５０に備えられる位置決め部材である。膨体１２は、揚収索５０よりも大径であり、かつ詳細を後述する載置台２８に備えられる膨体支持部３２の支持部３２ｂに収容可能な構成であれば、その形態を問うものではない。本実施形態では、膨体１２は、９０度の角度で交差させた２つのリング状の金属フレームを結合させることで構成している。このような構成の膨体１２は、金属製のフレームにより構成されるため、高い剛性を得ることができる。また、膨体１２自体が、中空のフレーム構造となるため、軽量なものとすることができる。

台車１４は、図示しない運用支援船の甲板に配備され、垂直方向に吊り上げられた水中航走体４０を水平方向へ寝かせたり、水平状態で搬送されてきた水中航走体４０を垂直方向へ起こしたりするための役割を担う。このため、台車１４には、起倒台１６が備えられている。

起倒台１６は、台車１４に固定された起倒ベース１８と、この起倒ベース１８に対して回動自在に軸支された可動フレーム２０、およびアクチュエータ２２を有する。図１に示す例では、アクチュエータ２２として、油圧シリンダが用いられ、台車１４に設けられた制御部２４からの作動油の供給制御により、台車１４、および起倒ベース１８に対して、可動フレーム２０を起倒させることが可能に構成されている。なお、可動フレーム２０には、詳細を後述する載置台２８を固定するための係合機構２６が備えられている。

載置台２８は、水中航走体４０を載置するための役割を担う。載置台２８は、載置ベース３０と、膨体支持部３２、および胴体支持部３４を有する。載置ベース３０は、起倒台１６の可動フレーム２０に設けられた係合機構２６に係合する基台である。載置ベース３０には、可動フレーム２０の構成部材（例えばレール）に沿った移動を可能とするための車輪が備えられている。これにより、係合機構２６を解除した場合には、可動フレーム２０からの離脱が可能となる（図３参照）。

膨体支持部３２は、水中航走体４０を吊り上げる揚収索５０に設けられた膨体１２を支持する要素である。膨体支持部３２は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、誘導部３２ａと、支持部３２ｂを有する。なお、図４（Ａ）は膨体支持部の平面形態を示す図であり、図４（Ｂ）は側面形態を示す図であり、図４（Ｃ）は正面形態を示す図である。誘導部３２ａは、水中航走体４０を吊り上げている収容索５０を支持部３２ｂへと誘導する役割を担う要素である。図４に示す例では、Ｙ字状のフレームにより構成し、二又の基部に支持部３２ｂを配置する構成としている。このような構成とすることにより、水中航走体４０を吊下した揚収索５０を容易に支持部３２ｂに導き、支持部３２ｂにて、膨体１２を支持することが可能となる。

支持部３２ｂは、揚収索５０を挿通可能としつつ、膨体１２の一部を収容支持可能な構成とすれば良い。本実施形態では、すり鉢状の体を成し、すり鉢の底部中心から誘導部３２ａに向けて連通する溝３２ｂ１を備える構成としている。このような構成とすることにより、誘導部３２ａのフレームに沿って二又の基部に到達した揚収索５０を、支持部３２ｂの中心に導くことができる。この状態で水中航走体４０を降下させることで、膨体１２が支持部３２ｂに収まり、水中航走体４０を安定支持することが可能となる。

胴体支持部３４は、膨体支持部３２に膨体１２が収容されて吊り上げ状態にある水中航走体４０の胴部（艇体）を支持する役割を担う。胴体支持部３４は、水中航走体４０を水平配置した際に、膨体１２と水中航走体４０の先端を繋ぐ揚収索５０が水平となる高さに構成されている。

このような構成の荷重受渡し装置１０では、起倒台１６を傾倒させることで、図２に示すように、載置台２８を水平状態に位置させることができる。また、可動フレーム２０の係合機構２６を解除することで、図３に示すように、起倒台１６から載置台２８を離脱させることができる。なお、図３では、説明の理解を助けるために、載置台２８が上下方向に離脱しているように示しているが、実際には、載置台２８は、車輪を介して矢印Ａの方向へ離脱することとなる。

次に、上記のような基本構成を有する荷重受渡し装置を用いた水中航走体の揚収作業について説明する。
まず、図１のように水中航走体４０の先端に接続された１本の揚収索５０を介して、水中航走体４０を吊り上げる。この時、台車１４上の起倒台１６は、可動フレーム２０を起立させた状態となるように制御部２４により制御されている。

吊り上げられた水中航走体４０は、図５に示すように、胴部を胴体支持部３４に接触させつつ、膨体１２を膨体支持部３２の支持部３２ｂに係合させる。この動作により、水中航走体４０の荷重は、膨体１２を介して膨体支持部３２に移行することとなる。このため、膨体１２を膨体支持部３２に係合させた後には、係合部、すなわち膨体１２の上部側に位置する揚収索５０（膨体１２と図示しない荷揚げ手段とを繋ぐ索条）を外すことができる。

次に、起倒台１６のアクチュエータ２２に対して、制御部２４から、可動フレーム２０を傾倒させる制御が成される。可動フレーム２０が傾倒する際、揚収索５０は、その一端を膨体１２を介して膨体支持部３２により支持されつつ、他端を水中航走体４０の自重により引っ張られている状態が維持される。このため、常時適正なテンションが付与された状態となり、水中航走体４０に揺動を生じさせたり、その載置位置に変化を与えることなく、安定した状態で傾倒させることができる。

このように、本実施形態に係る荷重受渡し装置１０を用いることにより、揚収索５０には、傾倒方向に応じた引っ張り荷重が自動で付与されることとなる。このため、傾倒角度に応じた引っ張り角度の調整や、引っ張り荷重の調整を行う必要が無く、水中航走体４０の水平移行作業を効率的に行うことができる。このため、当該作業を含む水中航走体４０の揚収作業全体を安全かつ効率的に行うことが可能となる。

なお、実施形態に係る荷重受渡し装置１０では、図４（Ｂ）に示すように、膨体保持部３２を水中航走体４０を配置している方向（矢印Ｂで示す方向）にスライドさせたり、図示しないが、同じ方向へ傾倒させるなどの動作を行うことが可能な構成とすることで、水中航走体４０を水平配置した後に、揚収索５０のテンションを緩めることが可能となる。

また、実施形態に係る荷重受渡し装置１０には、図５に示すように、搬送台車６０を付帯させることができる。搬送台車６０には、可動フレーム２０の構成部材（例えばレール）と同じ高さ、同じ幅となるような構成部材（例えばレール）を設けるように構成すると良い。このような構成とすることで、可動フレーム２０の係合機構２６を解除した場合に、載置台２８を搬送台車６０に移載することが可能となる。

載置台２８を移載された搬送台車６０は、図５に示すように、台車１４から離脱して水中航走体４０を搬送することが可能となる。このような構成とした場合、１つの台車１４、および起倒台１６を、複数の搬送台車６０により共用することができる。このため、１つの運用支援船に複数の水中航走体４０を搭載し、調査海域にて順次着水、調査、揚収を行うことができ、効率的な海域調査を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態では、水中航走体４０を揚収し、水平配置するまでの工程についての荷重受渡しについて説明した。しかしながら、水平配置された水中航走体４０を起立させ、着水させるような着水作業においても、同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、台車側、すなわち載置台２８と揚収索５０との係合関係について、膨体１２を膨体支持部３２で支持することのみを記載した。しかしながら、本発明に係る方法を実施するにあたっては、例えば、揚収索５０の一部をクランプ部材（不図示）などで挟み込むことで係合部を構成することもできる。挟み込むという動作が必要となるものの、このような方法であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができるからである。

１０………荷重受渡し装置、１２………膨体、１４………台車、１６………起倒台、１８………起倒ベース、２０………可動フレーム、２２………アクチュエータ、２４………制御部、２６………係合機構、２８………載置台、３０………載置ベース、３２………膨体支持部、３２ａ………誘導部、３２ｂ………支持部、３２ｂ１………溝、３４………胴体支持部、４０………水中航走体、４２………主翼、４４………尾翼、４６………垂直尾翼、４８………スクリュー、５０………揚収索、６０………搬送台車。

Claims (7)

1. 運用支援船により、長手方向先端を索条により吊り上げることで、海上への着水、あるいは海上からの揚収が成される水中航走体の荷重受渡し装置であって、
   前記水中航走体の先端から延びる索条に設ける膨体と、
   起倒台を備えた台車と、
   前記起倒台に配置され、前記水中航走体が載置される載置台と、を備え、
   前記載置台は、前記起倒台を起立させた状態で前記膨体を支持可能な膨体支持部と、
   前記水中航走体の胴部を支持する胴体支持部と、を有することを特徴とする水中航走体の荷重受渡し装置。
2. 前記膨体支持部は、前記膨体を収容する支持部と、前記水中航走体を吊下げる前記索条を前記支持部形成位置に導くための誘導部とを有することを特徴とする請求項１に記載の水中航走体の荷重受渡し装置。
3. 前記膨体は、リング状の２つのフレームを角度付けして結合させて成る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荷重受渡し装置。
4. 前記載置台は、前記起倒台に対する接離機構を備えており、搬送台車への移載を可能とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水中航走体の荷重受渡し装置。
5. 運用支援船により、長手方向先端を索条により吊り上げることで、海上への着水、あるいは海上からの揚収が成される水中航走体の荷重受渡し方法であって、
   前記水中航走体を起倒させる際に使用する台車側に、前記索条を係合させ、
   前記索条と前記台車側との係合部により前記水中航走体の自重を支持することを特徴とする水中航走体の荷重受渡し方法。
6. 前記索条を前記台車側に係合させた後、前記係合部と前記水中航走体との間の索条以外の索条を切り離すことを特徴とする請求項５に記載の水中航走体の荷重受渡し方法。
7. 前記水中航走体は、前記索条と前記台車側との係合状態を維持したまま、搬送台車に移載されることを特徴とする請求項５または６に記載の水中航走体の荷重受渡し方法。

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