JP6945348B2 - 水中探査装置および水中探査方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中探査装置および水中探査方法に関する。

水底下に存在する金属鉱物資源（例えば、海底熱水鉱床など）の探査を行う装置として、下記特許文献１、２に示される水中探査システムが知られている。特許文献１に記載された水中探査システムは、母船に接続される遠隔操作無人探査機（Remotely Operated Vehicle；以下「ＲＯＶ」と称する）と、ＲＯＶにアームを介して接続される計測体とを備える。計測体は、送信コイルおよび電磁センサを備え、水中での電磁探査を行う。

特表２０１０−５３２８６３号公報 特開平５−５０９８５号公報

特許文献１に示される探査システムにおいては、ＲＯＶと計測体とがアームにて接続されている。ＲＯＶと計測体との距離が近いため、ＲＯＶに生じる誘導電流に起因する磁場がノイズ源となり、計測体による探査に影響を与えてしまう。また、水中でＲＯＶが動揺すると、ＲＯＶの動揺がアームを介して計測体に伝わり、計測体も動揺してしまう。この結果、水中探査を精度良く行うことが難しい。

特許文献２には、水中調査船と計測体とをワイヤーで接続して計測するシステムが開示されている。このシステムでは水中での精密な計測が可能となるが、水中調査船の内部に収容されている計測体を離脱させたり、計測終了後に計測体を水中調査船に回収したりするために、ポンプや出入りボックスを設ける必要がある。したがって、水中調査船の構成が大掛かりになる。

現状において、ＲＯＶと計測体とのワイヤーなどの曳航索による接続は水中で行われる。具体的には、水中にて、ＲＯＶと計測体とが分離した状態から、ＲＯＶのマニュピュレーターを用いてＲＯＶと計測体とをワイヤーにより接続する。
母船からＲＯＶと計測体とを完全に分離して個別に水中に投入しようとすると、例えば海中の潮の流れによって、計測体がＲＯＶから離れて着底してしまい、ＲＯＶにより計測体を探し出すことが困難となる可能性がある。したがって、計測体をＲＯＶに一旦搭載させた状態で水中に投入し、その後、水底に着底した後にＲＯＶから計測体を離脱させ、ＲＯＶと計測体とをワイヤーにより接続する必要がある。
したがって、このような現状の方法では、水中にてＲＯＶから計測体を離脱させる作業やＲＯＶと計測体とをワイヤーにより接続する作業に時間を要する。さらに、水中投入時に母船上にてＲＯＶへ計測体を搭載する作業や、水中探査後にＲＯＶと計測体とを母船へ揚収する作業では、母船のクレーンを使用するため、例えば波高が１．５ｍを超えるような厳しい海象条件では作業が実施できず、水中探査装置の運用上の制限につながっていた。このような水中での計測以外の作業時間や水中探査装置の運用制約は、実質的に水中探査を行うことが可能である時間を短縮させ探査コストを押し上げていた。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、水中探査を精度良く行い、水中探査に割くことができる時間を十分に確保することができ、かつ厳しい海象条件の下でも水中探査を行うことが可能である簡易な水中探査装置および水中探査方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る水中探査装置は、母船にケーブルを介して接続され、水中を移動する移動体と、水中での探査を行う計測体と、前記移動体に設けられる調節機構と、前記移動体の外面に取り付けられ、前記計測体と着脱可能に結合される結合部と、前記調節機構を介して前記移動体と前記計測体とを接続する曳航索と、を備え、前記調節機構は、前記調節機構から前記計測体に向けて延びる前記曳航索の実効長さを、前記曳航索を前記計測体に接続させたまま調節し、前記結合部は、少なくとも着水時の前記計測体の姿勢を保持する保持機構を備え、前記保持機構は、前記計測体に上方から接し、前記計測体を下向きに付勢する付勢手段を備えることを特徴とする。

移動体と計測体とが曳航索にて接続されており、調節機構にて曳航索の実効長さを調節できる。例えば移動体により曳航索を介して計測体を曳航させつつ、計測体により水中探査を行う場合には、曳航索の実効長さを調節し、移動体と計測体との距離を、移動体により計測体を曳航させることができ、かつ、移動体が計測体に影響を与えない程度に調節することができる。また、例えば計測体を水底上に設置した状態で、計測体により水中探査を行う場合には、曳航索の実効長さを調節し、移動体と計測体との距離を、水流等により移動体が動揺しても移動体の動揺が計測体に伝わらないよう曳航索が撓んでおり、かつ、移動体が計測体に影響を与えない程度に調節することができる。したがって、曳航索の実効長さを探査の種類に合わせて調節機構により調節することができ、計測体による水中探査を精度良く行うことができる。

また、水中探査装置を水中に投入して潜水させる潜水工程の前に、移動体と計測体とを曳航索にて予め接続させておくことで、水中探査装置を所定の深さまで潜水させた後、計測体を結合部から離脱させ、調節機構により曳航索の実効長さを調節するとすぐに水中探査を開始することができる。この結果、水中探査の準備作業に要する時間を大幅に短縮でき、水中探査に割くことができる時間を増加させることができる。また、母船上で移動体と計測体とを予め結合させておくことで、移動体に計測体を固定して搭載させる作業が不要となる。したがって、海象条件が厳しい場合においても、水中探査装置を水中へ投入することが可能である。水中探査が終了すると、調節機構により曳航索の実効長さを最も短くして計測体を結合部に再度結合し、水中探査装置を水中から母船上へ引き揚げる。したがって、水中探査の揚収作業に要する時間も大幅に短縮できる。
さらに、計測体を結合部に結合することにより、計測体の姿勢を安定させた状態で、水中探査装置を母船から水中に投入し、所定の深さまで潜水させることができる。
また、前記結合部は、前記計測体の姿勢を保持する保持機構を備えている。この場合、保持機構により、計測体の姿勢をより安定させた状態で、水中探査装置を母船から水中に投入し、所定の深さまで潜水させることができる。
また、前記保持機構は、前記計測体に上方から接し、前記計測体を下向きに付勢する付勢手段を備えている。この場合、計測体は、付勢手段により下向きに押しつけられることにより固定される。水中探査装置が着水する際に、水中探査装置は強い着水衝撃を受ける。着水衝撃は、主に水中探査装置に対して上向きにかかる力であるので、計測体が付勢手段により下向きに押し付けられていることにより、着水時の計測体の姿勢を効果的に安定させることができる。また、水中探査装置を潜水させる際にも、水中探査装置には上向きの水圧がかかる。計測体が付勢手段により下向きに押し付けられていることにより、潜水時の計測体の姿勢を効果的に安定させることができる。

本発明に係る水中探査装置において、前記結合部は、前記移動体の下方に設けられてもよい。

一般的に、潜水工程において水中探査装置を吊り下げる船上クレーンとして、水平方向における吊り下げ可能領域に限りがあるＡフレームクレーンを用いる。結合部を移動体の側方に設けた場合には、水中探査装置の全体がこの吊り下げ可能領域の範囲内に収まるように、計測体を折りたたんだり、小さく設計したりする必要が生じる。これに対して、移動体の下方に設けられる結合部に移動体を結合することにより、計測体の水平方向の大きさを必要以上に小さくすることなく、水中探査装置の全体の水平方向における面積を小さくすることができる。したがって、計測体を、例えば平面視において移動体と同程度の大きさに収まるように設計すればよく、計測体の設計の自由度を確保しつつ、水中探査装置を船上クレーン（Ａフレームクレーン）によって確実に吊り下げることが可能となる。
また、調節機構により曳航索の実効長さを調節するのみで、計測体を結合部に容易に結合、あるいは計測体をその自重により結合部から容易に離脱させることができる。

本発明に係る水中探査装置において、前記結合部は、前記計測体を内側に収納する収納部を備えてもよい。前記付勢手段は、前記収納部の内側に設けられてもよい。前記付勢手段は、前記計測体が前記収納部に収納されることに応じ、前記計測体を下向きに付勢してもよい。

母船上で水中探査装置を船上クレーンにて吊り下げる際に、例えば、波高が高いこと等に起因して水中探査装置が大きく揺れる場合がある。計測体を収納部に収納することにより、計測体が収納部により保護される。したがって、水中探査装置が大きく揺れたとしても、計測体が船上クレーン等の他の機器に衝突することを抑制できる。

本発明に係る水中探査装置において、前記収納部は、前記計測体を側方から引き出し可能であるよう構成されてもよい。

この場合、水中探査の終了後に、母船に引き揚げられた計測体のメンテナンスを行う際に、計測体を収納部の側方から引き出して例えばローラコンベア上に載置し、所定箇所まで移動させることができる。したがって、メンテナンス作業を簡略化できる。

本発明に係る水中探査装置において、前記結合部は、前記移動体と前記計測体との間に設けられ、伸縮自在に構成される伸縮機構を備えてもよい。

この場合、伸縮機構を伸展させることにより、計測体を押し出すことができる。したがって、計測体を結合部から容易に離脱させることができる。

本発明に係る水中探査装置において、前記移動体と前記結合部との間に浮力体が設けられてもよい。

この場合、水中探査装置の水中重量を小さくして例えばほぼゼロとすることができ、水中での動作性が向上する。

本発明に係る水中探査装置において、前記付勢手段は、バネにより下向きに付勢されているレバーと、前記レバーの先端に取り付けられ且つ前記計測体に上方から接するローラと、を備える押さえローラであってもよい。前記結合部は、前記計測体と当接する当接部を備え、前記当接部の水平方向の大きさは、前記計測体の水平方向の大きさより小さくてもよい。
本発明に係る水中探査装置において、前記曳航索はアンビリカルケーブルであってもよい。

この場合、移動体と計測体との間で曳航索を介したリアルタイムでの信号の伝送が可能となる。また、調節機構は、曳航索の実効長さを、曳航索を計測体に接続させたまま調節する。すなわち、曳航索が移動体と計測体との間に繋がれたままの状態が維持されるので、曳航索と移動体または計測体との接続部分が分断されることがなく、信号の伝送を安定にできる。

本発明に係る水中探査方法は、上記水中探査装置を用いた水中探査方法であって、前記調節機構により前記実効長さを最も短くして前記移動体を前記結合部に結合させた待機状態で、前記水中探査装置を水中に投入して潜水させる潜水工程と、前記潜水工程の後に、前記曳航索を前記計測体に接続させたまま前記調節機構により前記実効長さを長くして、前記計測体による水中探査を行う探査工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、水中探査を精度良く行い、水中探査に割くことができる時間を十分に確保することができ、かつ厳しい海象条件の下でも水中探査を行うことが可能である簡易な水中探査装置および水中探査方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る水中探査装置の全体図である。 本発明の一実施形態に係る水中探査装置の（ａ）側面図、および（ｂ）図２（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る計測体の（ａ）側面図、および（ｂ）斜視図である。 本発明の一実施形態に係る水中探査装置において、計測体が結合部から離脱する直前の状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水中探査装置により移動型探査を行う状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水中探査装置により設置型探査を行う状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水中探査装置の計測体のメンテナンスを行う状態を示す（ａ）正面図、および（ｂ）側面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る計測体の（ａ）側面図、および（ｂ）斜視図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る水中探査装置１を説明する。

図１〜図３は本発明の一実施形態に係る水中探査装置１を示す。図１は水中探査装置１の全体図である。図２は水中探査装置１の（ａ）側面図、および（ｂ）図２（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図３は計測体２０の（ａ）側面図、および（ｂ）斜視図である。
なお、説明の便宜上、図２（ａ）および図３（ａ）における左右方向をｘ軸方向、図２（ａ）および図３（ａ）における上下方向をｚ軸方向、ｘ軸方向及びｚ軸方向の双方に直交する方向をｙ軸方向とする。本実施形態では、ｘｙ平面の方向が水平方向となり、ｚ軸方向が鉛直方向となる。

図１に示されるように、本実施形態の水中探査装置１は、移動体としての遠隔操作無人探査機（Remotely Operated Vehicle；ＲＯＶ）１０と、計測体２０と、調節機構３０と、結合部４０と、曳航索５０と、を備える。ＲＯＶ１０は、母船２にアンビリカルケーブル３を介して接続され、水中（例えば、海中）を移動する。計測体２０は、曳航索５０を介してＲＯＶ１０に接続されており、水中での探査を行う。調節機構３０は、ＲＯＶ１０に設けられており、調節機構３０から計測体２０に向けて延びる曳航索５０の実効長さを調節する。なお、曳航索５０の実効長さとは、曳航索５０全体の長さでなく、曳航索５０の調節機構３０と計測体２０との間の長さである。結合部４０は、ＲＯＶ１０の外面に取り付けられ、計測体２０と着脱可能に結合される。
また、本実施形態の水中探査装置１により、例えば水底下（例えば、海底下）に存在する金属鉱物資源（例えば、海底熱水鉱床）の探査を行う。

ＲＯＶ１０と母船２との間では、アンビリカルケーブル３を介して情報の送受信や給電等が行われる。ＲＯＶ１０は、例えば母船２に乗船するオペレータにより遠隔操作されることで、水中を移動する。

計測体２０は、曳航索５０を介してＲＯＶ１０に接続されており、水中での探査を行う。水中探査時には、計測体２０は、ＲＯＶ１０によりｘ軸正方向（図３（ａ）における右方向）へ曳航される。以下、ｘ軸正方向を計測体２０の曳航方向とも称する。
図３に示されるように、計測体２０は、上面視において矩形状に形成される底板２１と、底板２１の中央部から上方に向かって延びる柱部２２と、を備える。また、底板２１上には、スタビライザ２３と、ジャイロセンサ２４と、テレメトリカン２５と、磁力計２６（探査部）と、ライト２７と、カメラ２８と、カバー２９と、が搭載される。

底板２１は、底板２１を厚さ方向に貫通する多数の孔を有するグレーチングにより形成される。計測体２０を水底付近まで潜水させる際、底板２１に形成される多数の孔に水が通されることにより、底板２１にかかる水圧を低減させることができる。底板２１の下面には、計測体２０を後述するローラコンベアに載置する際の位置決め用の凸部２１ａが設けられる。
柱部２２は、ｚ軸方向に延びるロッド２２ａと、ロッド２２ａの上端に設けられる上板２２ｂと、を備える。上板２２ｂは、上面視において円形状に形成され、ロッド２２ａよりも径方向外側に突出する。曳航索５０は、ロッド２２ａ内に固定され、上板２２ｂの中央部から引き出されている。

スタビライザ２３は、計測体２０の曳航方向と反対側に設けられる。スタビライザ２３は、底板２１のｙ軸方向の両端部に設けられ、ｘｙ方向に沿って延びる一対の鉛直板２３ａと、一対の鉛直板２３ａのｚ軸方向における中央部と接続し、ｘｙ方向に沿って延びる水平板２３ｂと、を備える。スタビライザ２３により、計測体２０を曳航させる際の計測体２０の移動を安定させる。
ジャイロセンサ２４は、計測体２０の姿勢情報（例えば、計測体２０の方位や傾き）を計測する。例えば後述する移動型探査を行う場合、ジャイロセンサ２４により計測される計測体２０の姿勢情報に基づき、磁力計２６による計測データを補正する。
テレメトリカン２５は、各種センサからの信号を集約し、ＲＯＶ１０に伝送する機能を有している。
磁力計２６は、磁場の大きさを測定する。水底下に金属鉱物資源が存在する場所の磁力は、他の場所の磁力と異なる。磁力計２６により磁場の大きさを測定することにより、水底下の金属鉱物資源の有無等を探査することができる。磁力計２６は、計測体２０により計測する対象（計測体２０の計測対象）について探査する探査部として機能する。
ライト２７およびカメラ２８は、計測体２０の曳航方向側に設けられる。計測体２０の曳航方向前方をライト２７で照らしつつ、カメラ２８により撮像する。
カバー２９は、計測体２０の曳航方向側に設けられ、後側に向かって斜め上方に延びる。カバー２９により、計測体２０を曳航させる際に計測体２０にかかる水の抵抗を低減することができる。

図２に示されるように、調節機構３０は、後述する結合部４０のフレームユニット４１の上枠部４１ａに取り付けられることにより、ＲＯＶ１０に対して固定される。
調節機構３０は、ウィンチ３１と、第１ローラ３２と、第２ローラ３３とを備える。曳航索５０の一端側は、ウィンチ３１に巻かれている。曳航索５０の他端側は、ウィンチ３１から、第１ローラ３２、第２ローラ３３の順に掛け回された後に、計測体２０に接続される。ウィンチ３１により曳航索５０を巻き取るあるいは送り出すことにより、調節機構３０は、調節機構３０から計測体２０に向けて延びる曳航索５０の実効長さを調節する。

結合部４０は、フレームユニット（収納部）４１と、伸縮機構４２と、受け部４３と、付勢手段としての押さえローラ４４と、接続部４５と、を備える。結合部４０は、ＲＯＶ１０の下方に設けられる。結合部４０は、接続部４５によりＲＯＶ１０の外面に取り付けられる。

フレームユニット４１は、上枠部４１ａと、４つの柱部４１ｂと、により構成される。上枠部４１ａは、ｘ軸方向およびｙ軸方向に延びる複数の棒状部材を、上面視における外形が矩形状となるよう組み立てることにより形成される。柱部４１ｂは、上枠部４１ａの四隅から下方に向かって延びるよう形成される。フレームユニット４１により区画された空間内に、計測体２０が着脱可能に収納される。

伸縮機構４２は、上枠部４１ａの中央下部に設けられ、ｚ軸方向に伸縮自在に構成される。
受け部４３は、伸縮機構４２の下端に取り付けられ、計測体２０と結合部４０とが結合される際に、計測体２０の上板２２ｂを受ける。受け部４３は、受け板４３ａと、受け板４３ａの下面に設けられ、上板２２ｂをガイドするガイド部材４３ｂとを備える。計測体２０と結合部４０とを結合する際に上板２２ｂの位置が受け部４３に対してずれている場合であっても、ガイド部材４３ｂにより、上板２２ｂを受け部４３の内部に収容することができる。

押さえローラ４４は、レバー４４ａと、ローラ４４ｂと、を備える。４つの押さえローラ４４が、４つの柱部４１ｂの下端部のそれぞれに設けられる。
レバー４４ａは、レバー４４ａと柱部４１ｂとの接続部を中心として回動可能となるように、柱部４１ｂに取り付けられる。また、レバー４４ａは、不図示のバネにより下向きに付勢されている。ローラ４４ｂは、レバー４４ａの先端に、ｙ軸まわりに回転可能となるように取り付けられる。
計測体２０は、レバー４４ａからの下向きの付勢力に逆らって押さえローラ４４を押し上げた状態で、フレームユニット４１に収納される。この時、４つのローラ４４ｂは、計測体２０の底板２１に上方から接する。押さえローラ４４は、底板２１の四隅を下向きに付勢することにより、計測体２０を結合部４０に対して固定する。すなわち、押さえローラ４４は、計測体２０の結合部４０内での姿勢を保持する保持機構として機能する。
なお、保持機構は押さえローラ４４に限られず、クランプ装置を用いて計測体２０の端部を保持することにより結合部４０内での姿勢を安定に保ってもよい。
接続部４５は、一端がフレームユニット４１に、他端がＲＯＶ１０の外面に取り付けられる。これにより、結合部４０がＲＯＶ１０に対して固定される。

曳航索５０は、調節機構３０を介してＲＯＶ１０と計測体２０とを接続する。曳航索５０として、内部に信号ケーブルが設けられているアンビリカルケーブルを用いることが好ましい。これにより、ＲＯＶ１０と計測体２０との間で曳航索５０を介したリアルタイムでの信号の伝送や、ＲＯＶ１０から計測体２０へ曳航索５０を介した電力の供給を行うことができる。

図２に示されるように、ＲＯＶ１０と結合部４０との間には、浮力体６０が設けられる。浮力体６０は、調節機構３０のｙ軸方向における両側に設けられ、結合部４０のフレームユニット４１の上枠部４１ａに固定される。ＲＯＶ１０の上部には、浮力体１１が設けられている。

次に、上記構成の水中探査装置１による水中探査方法について説明する。本実施形態の水中探査方法は、水中探査装置１を水中に投入し、所定の深さまで潜水させる潜水工程と、結合部４０から計測体２０を離脱させ、計測体２０による水中探査を行う探査工程と、水中探査装置１を水中から引き揚げる引揚工程と、を備える。なお、本実施形態の水中探査方法では、潜水工程、探査工程、および引揚工程の全てにおいて、ＲＯＶ１０と計測体２０とは、曳航索５０を介して接続されたままとなっている。

＜潜水工程＞
まず、図２に示されるように、水中探査装置１を、計測体２０を結合部４０に結合させた待機状態とする。待機状態においては、曳航索５０の実効長さが最も短くなっており、計測体２０がＲＯＶ１０に最接近している。また、待機状態においては、計測体２０はフレームユニット４１により区画された空間内に収納される。押さえローラ４４により計測体２０のフレームユニット４１内での姿勢が保持されている。
待機状態の水中探査装置１を、母船２に搭載された船上クレーンを用いて母船２から水中に投入し、水中探査装置１を所定の深さまで潜水させる。

＜探査工程＞
水中探査装置１が所定の深さまで潜水すると、図４に示されるように、ウィンチ３１により曳航索５０を送り出すことにより曳航索５０の実効長さを長くする。計測体２０が自重により下降するとともに、伸縮機構４２が自重で伸展していき計測体２０を押し出す。これにより、計測体２０は結合部４０から離脱して下降する。その後、ウィンチ３１により曳航索５０をさらに送り出すことにより曳航索５０の実効長さを計測体２０による水中探査に適した長さに調節する。

本実施形態の水中探査装置１では、水中探査として、移動型探査と設置型探査との双方を行うことが可能である。
移動型探査では、図５に示されるように、ＲＯＶ１０により曳航索５０を介して計測体２０を曳航させつつ、計測体２０により水中探査を行う。この場合、ＲＯＶ１０により計測体２０を曳航するので、曳航索５０は張力がかかった状態である。移動型探査における曳航索５０の実効長さは、ＲＯＶ１０により計測体２０を曳航させることができ、かつ、ＲＯＶ１０が計測体２０に影響を与えない程度までＲＯＶ１０と計測体２０との距離を離した長さに調節されることが好ましい。
設置型探査では、図６に示されるように、計測体２０を水底上に設置した状態で、計測体２０により水中探査を行う。この場合、水流等によりＲＯＶ１０が動揺しても、ＲＯＶ１０の動揺が計測体２０に伝わらないように、曳航索５０を撓ませておくことが好ましい。

＜引揚工程＞
水中探査が終了すると、水中探査装置１を再び待機状態に戻す。すなわち、調節機構３０により曳航索５０の実効長さを最も短くし、計測体２０を結合部４０に再度結合させる。その後、水中探査装置１を水面付近まで浮上させ、母船２に搭載された船上クレーンにより、水中探査装置１を水中から母船２上へ引き揚げる。
なお、必要に応じ、引き揚げられた計測体２０のメンテナンスが行われる。メンテナンスの際には、図７に示されるように、結合部４０のフレームユニット４１を母船２上のデッキに固定する。調節機構３０により曳航索５０の実効長さを長くしつつ、計測体２０を、フレームユニット４１の柱部４１ｂ間を通して、フレームユニット４１の側方から引き出す。計測体２０の底板２１の凸部２１ａをローラコンベア１０００上に載置し、ローラコンベア１０００により計測体２０を所定箇所まで移動させる。その後、計測体２０のメンテナンスを行う。

本実施形態の水中探査装置１は、母船２にアンビリカルケーブル３を介して接続され、水中を移動するＲＯＶ１０と、水中での探査を行う計測体２０と、ＲＯＶ１０に設けられる調節機構３０と、ＲＯＶ１０に設けられ、計測体２０と着脱可能に結合される結合部４０と、調節機構３０を介してＲＯＶ１０と計測体２０とを接続する曳航索５０と、を備える。調節機構３０は、調節機構３０から計測体２０に向けて延びる曳航索５０の実効長さを、曳航索５０を計測体２０に接続させたまま調節する。
また、本実施形態の水中探査方法は、調節機構３０により曳航索５０の実効長さを最も短くして計測体２０を結合部４０に結合させた待機状態で、水中探査装置１を母船２から水中に投入して潜水させる潜水工程と、潜水工程の後に、曳航索５０を計測体２０に接続させたまま調節機構３０により曳航索５０の実効長さを長くして、計測体２０による水中探査を行う探査工程と、を備える。

ＲＯＶ１０と計測体２０とが曳航索５０にて接続されており、調節機構３０にて曳航索５０の実効長さを調節できる。例えば移動型探査を行う場合には、曳航索５０の実効長さを調節し、ＲＯＶ１０と計測体２０との距離を、ＲＯＶ１０により計測体２０を曳航させることができ、かつ、ＲＯＶ１０が計測体２０に影響を与えない程度に調節することができる。また、例えば設置型探査を行う場合には、曳航索５０の実効長さを調節し、ＲＯＶ１０と計測体２０との距離を、水流等によりＲＯＶ１０が動揺してもＲＯＶ１０の動揺が計測体２０に伝わらないよう曳航索５０が撓んでおり、かつ、ＲＯＶ１０が計測体２０に影響を与えない程度に調節することができる。したがって、曳航索５０の実効長さを探査の種類に合わせて調節機構により調節することができ、計測体２０による水中探査を精度良く行うことができる。

また、潜水工程の前に、ＲＯＶ１０と計測体２０とを曳航索５０にて予め接続させておくことで、水中探査装置１を所定の深さまで潜水させた後、計測体２０を結合部４０から離脱させ、調節機構３０により曳航索５０の実効長さを調節するとすぐに水中探査を開始することができる。この結果、水中探査の準備作業に要する時間を大幅に短縮でき、水中探査に割くことができる時間を増加させることができる。また、母船２上でＲＯＶ１０と計測体２０とを予め結合させておくことで、ＲＯＶ１０に計測体２０を固定して搭載させる作業が不要となる。したがって、海象条件が厳しい場合においても、水中探査装置１を水中へ投入することが可能である。水中探査が終了すると、調節機構３０により曳航索５０の実効長さを最も短くして計測体２０を結合部４０に再度結合し、水中探査装置１を水中から母船２上へ引き揚げる。したがって、水中探査の撤収作業に要する時間も大幅に短縮できる。
さらに、計測体２０を結合部４０に結合することにより、計測体２０の姿勢を安定させた状態で、水中探査装置１を母船２から水中に投入し、所定の深さまで潜水させることができる。

また、本実施形態においては、結合部４０は、ＲＯＶ１０の下方に設けられる。
一般的に、潜水工程において水中探査装置１を吊り下げる船上クレーンとして、水平方向における吊り下げ可能領域に限りがあるＡフレームクレーンを用いる。結合部４０をＲＯＶ１０の側方に設けた場合には、水中探査装置１の全体がこの吊り下げ可能領域の範囲内に収まるように、計測体２０を折りたたんだり、小さく設計したりする必要が生じる。これに対して、ＲＯＶ１０の下方に設けられる結合部４０に計測体２０を収納することにより、計測体２０の水平方向の大きさを必要以上に小さくすることなく、水中探査装置１の全体の水平方向における面積を小さくすることができる。したがって、計測体２０を、例えば平面視においてＲＯＶ１０と同程度の大きさに収まるように設計すればよく、計測体２０の設計の自由度を確保しつつ、水中探査装置１を船上クレーン（Ａフレームクレーン）によって確実に吊り下げることが可能となる。
また、調節機構３０により曳航索５０の実効長さを調節するのみで、計測体２０を結合部４０に容易に結合、あるいは計測体２０をその自重により結合部４０から容易に離脱させることができる。

また、本実施形態においては、結合部４０は、計測体２０を内側に収納するフレームユニット４１を備える。
母船２上で水中探査装置１を船上クレーンにて吊り下げる際に、例えば、波高が高いこと等に起因して水中探査装置１が大きく揺れる場合がある。計測体２０をフレームユニット４１に収納することにより、計測体２０がフレームユニット４１により保護される。したがって、水中探査装置１が大きく揺れたとしても、計測体２０が船上クレーン等の他の機器に衝突することを抑制できる。

また、本実施形態においては、フレームユニット４１は、計測体２０を側方から引き出し可能であるよう構成される。
これにより、水中探査の終了後に、母船２に引き揚げられた計測体２０のメンテナンスを行う際に、計測体２０をフレームユニット４１の側方から引き出して例えばローラコンベア１０００上に載置し、所定箇所まで移動させることができる。したがって、メンテナンス作業を簡略化できる。

また、本実施形態においては、結合部４０は、計測体２０の姿勢を保持する押さえローラ４４を備える。
押さえローラ４４により、計測体２０の姿勢をより安定させた状態で、水中探査装置１を母船２から水中に投入し、所定の深さまで潜水させることができる。

また、本実施形態においては、押さえローラ４４は、計測体２０に上方から接し、計測体２０を下向きに付勢する。
計測体２０は、押さえローラ４４により下向きに押しつけられることにより固定される。水中探査装置１が着水する際に、水中探査装置１は強い着水衝撃を受ける。着水衝撃は、主に水中探査装置１に対して上向きにかかる力であるので、計測体２０が押さえローラ４４により下向きに押し付けられていることにより、着水時の計測体２０の姿勢を効果的に安定させることができる。また、水中探査装置１を潜水させる際にも、水中探査装置１には上向きの水圧がかかる。計測体２０が押さえローラ４４により下向きに押し付けられていることにより、潜水時の計測体２０の姿勢を効果的に安定させることができる。

また、本実施形態においては、結合部４０は、ＲＯＶ１０と計測体２０との間に設けられ、伸縮自在に構成される伸縮機構４２を備える。
伸縮機構４２を伸展させることにより、計測体２０を押し出すことができる。したがって、計測体２０を結合部４０から容易に離脱させることができる。

また、本実施形態においては、ＲＯＶ１０と結合部４０との間に浮力体６０が設けられる。
これにより、水中探査装置１の水中重量を小さくして例えばほぼゼロとすることができ、水中での動作性が向上する。

また、本実施形態においては、曳航索５０はアンビリカルケーブルである。
これにより、ＲＯＶ１０と計測体２０との間で曳航索５０を介したリアルタイムでの信号の伝送が可能となる。また、調節機構３０は、曳航索５０の実効長さを、曳航索５０を計測体２０に接続させたまま調節する。すなわち、曳航索５０がＲＯＶ１０と計測体２０との間に繋がれたままの状態が維持されるので、曳航索５０とＲＯＶ１０または計測体２０との接続部分が分断されることがなく、信号の伝送を安定にできる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
前記実施形態においては、探査部として磁力計２６が計測体２０に搭載され、磁力計２６で磁場の大きさを測定することにより水底下の金属鉱物資源の有無等を探査する磁気探査を行う。
しかしながら、図８に示される変形例の計測体１２０のように、磁力計２６の代わりに探査部として重力計１２６が搭載され、重力計１２６で重力の大きさを測定することにより水底下の金属鉱物資源の有無等を探査する重力探査を行ってもよい。
あるいは、探査部として送信コイルおよび電磁センサが計測体に搭載され、送信コイルに供給する電流の入切を繰り返すことにより発生する磁場の変化を、電磁センサで測定することにより水底下の金属鉱物資源の有無等を探査する電磁探査を行ってもよい。
さらには、複数種類の探査を切り替えて、または同時に行うことができるように、１つの計測体に複数種類の探査部を搭載してもよい。
また、結合部４０はＲＯＶ１０の下方以外に設けられていてもよい。フレームユニット４１は側方から引き出し可能でなくてもよい。保持機構としての押さえローラ４４は省略されていてもよい。浮力体６０は省略されていてもよい。曳航索５０はアンビリカルケーブルでなくてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０…ＲＯＶ（移動体） ２０…計測体 ３０…調節機構 ４０…結合部 ４１…フレームユニット（収納部） ４２…伸縮機構 ４４…押さえローラ（保持機構、付勢手段） ５０…曳航索 ６０…浮力体

Claims (8)

1. 母船にケーブルを介して接続され、水中を移動する移動体と、
   水中での探査を行う計測体と、
   前記移動体に設けられる調節機構と、
   前記移動体の外面に取り付けられ、前記計測体と着脱可能に結合される結合部と、
   前記調節機構を介して前記移動体と前記計測体とを接続する曳航索と、
   を備え、
   前記調節機構は、前記調節機構から前記計測体に向けて延びる前記曳航索の実効長さを、前記曳航索を前記計測体に接続させたまま調節し、
   前記結合部は、少なくとも着水時の前記計測体の姿勢を保持する保持機構を備え、
   前記保持機構は、前記計測体に上方から接し、前記計測体を下向きに付勢する付勢手段を備えることを特徴とする水中探査装置。
2. 前記結合部は、前記計測体を内側に収納する収納部を更に備え、
   前記付勢手段は、前記収納部の内側に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の水中探査装置。
3. 前記付勢手段は、前記計測体が前記収納部に収納されることに応じ、前記計測体を下向きに付勢する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の水中探査装置。
4. 前記収納部は、前記計測体を側方から引き出し可能であるよう構成されることを特徴とする請求項２または３に記載の水中探査装置。
5. 前記移動体と前記結合部との間に浮力体が設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水中探査装置。
6. 前記付勢手段は、
   バネにより下向きに付勢されているレバーと、
   前記レバーの先端に取り付けられ且つ前記計測体に上方から接するローラと、
   を備える押さえローラである、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水中探査装置。
7. 前記結合部は、前記計測体と当接する当接部を備え、
   前記当接部の水平方向の大きさは、前記計測体の水平方向の大きさより小さい、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の水中探査装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の水中探査装置を用いた水中探査方法であって、
   前記調節機構により前記実効長さを最も短くして前記移動体を前記結合部に結合させた待機状態で、前記水中探査装置を水中に投入して潜水させる潜水工程と、
   前記潜水工程の後に、前記曳航索を前記計測体に接続させたまま前記調節機構により前記実効長さを長くして、前記計測体による水中探査を行う探査工程と、を備えることを特徴とする水中探査方法。

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