JP7053050B2 - 水中航走体射出装置及び射出方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中航走体射出装置及び射出方法に関する。

本願に関連して、水上や水中を航行する母船から水中航走体を射出するに際し、母船内に格納された水中航走体に圧縮空気や高圧水の圧力を作用させ、母船から押し出す技術がある。この技術にあっては、圧縮空気や高圧水の放出に伴う騒音の発生が避けられない。また、一旦射出した水中航走体が水の抵抗により急減速する現象による、水中航走体への母船の追突を回避しようとすると、より高い射出速度を得るために高い射出圧力が必要となって、前記騒音がより大きくなる傾向がある。

母船から水中航走体を射出（発射）する技術に関連して、特許文献１～３が提案されている。
特許文献１には、水中航走体をコンテナに格納して一旦浮上させ、水上から射出する技術が開示されている。
特許文献２には、流体の圧力により動作するピストンによりケーブルを移動させ、このケーブルに連結された水中航走体を前方に引き出す技術が開示されている。
特許文献３には、流体の圧力による動作するピストンにより水中航走体の後部を押し、前方に押し出す技術が開示されている。

特表２０１１－５１４４９９号公報 特表２００９－５１２８３５号公報 特開平１１－３５１７９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、水中航走体以外にこれを格納するコンテナが必要となり、また、母船から水中航走体の射出方向を直接的に調整することができないという課題がある。
また特許文献２に記載された技術は、水中航走体の射出にピストンおよびその駆動装置、さらには、水中航走体を引き出すためのケーブルが必要になるともに、これらの機構の作動に伴う騒音が発生するという課題がある。
また特許文献３に記載された技術は、特許文献２と同様、水中航走体の射出にピストンおよびその駆動装置を備えることに伴う課題がある。

本発明は上記課題に鑑み、水中航走体の射出に伴う騒音を軽減することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１の態様にかかる水中航走体射出装置は、水中に射出される水中航走体と、該水中航走体を母船内で格納する格納部と、該格納部に格納された前記水中航走体を格納部に対して離脱可能に支持する保持部と、前記水中航走体に前記母船の進行方向に逆らう抵抗を与える抵抗体とを有する。

本願の第２の態様にかかる水中航走体射出方法は、水中航走可能な水中航走体に母船に格納する工程と、前記母船の進行方向に逆らう抵抗を前記水中航走体に発生させる工程と、前記母船の進行を維持しつつ前記水中航走体に前記抵抗を与えることにより、前記水中航走体を前記母船から離脱させる工程とを有する。

本発明によれば、水中航走体の射出に伴う騒音を軽減することができる。

本発明にかかる最小構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態を側面視した全体構成図である。 図２のIII部の詳細図である。 第１実施形態の変形例を側面視した全体構成図である。 図４のＶ部の詳細図である。 第１実施例の水中航走体の側面図である。 図６の一部の構成を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は横断面図である。 図６の一部の構成を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は横断面図である。 第１実施形態の制御装置のブロック図である。 図９の制御装置の射出動作を示すフロー図である。 制御姿勢の説明図である。 射出時に各ステージで行われる工程を示す工程図である。 第２実施形態の全体構成図である。 図１３のＸＩＶ部の詳細図である。 第３実施形態の全体構成図である。 図１５のＸＶＩ部の詳細図である。

本発明に係る水中航走体射出装置の最小構成例について、図１を参照して説明する。
符号１０１は母船であって、水上または水中を航走することができる。この母船１０１には、水中に射出される水中航走体１０２を格納する格納部１０３が設けられている。この格納部１０３は、図示例では、端部が開口され、この開口部を覆う蓋が、前記水中航走体１０２を格納部１０３内に離脱可能に保持する保持部１０４となっている。また前記水中航走体１０２には、前記母船１の進行方向（図１の例では図中右方向）と反対方向（図中左方向）への抵抗を与える抵抗体１０５が設けられている。この抵抗体１０５は、例えば、図１のＡ－Ａ’矢視において水中航走体１０２より大きな断面積に構成されることにより、水中航走体１０２に抵抗を与える。なお図１の例における格納部１０３は、水中航走体１０２を単に格納する区画と水中航走体１０２を水中に射出するための扉等を備えたいわゆる発射管との両方を含むものである。

上記構成の水中航走体発射装置にあっては、母船１０１の格納部１０３内に保持部１０４により保持して水中航走体２を格納しておき、保持部１０４による保持を解除すると、抵抗体１０５は、例えば展開して進行方向へ対面する面積を拡大させることによって、大きな流体抵抗を生じる。この流体抵抗により、前記水中航走体１０２は、母船１０１より進行速度が相対的に小さくなり、図１に矢印で示すように、母船１０１から離脱することができる。
この離脱のための水中航走体１０２の射出に際し、水中航走体１０２に格別な外力を作用させる必要がないため、射出に際しての騒音を軽減することができる。
また、母船１０１が高速で航行するほど流体抵抗が大きいことから、母船１０１が高速で航行中でも水中航走体１０２を射出することが容易になる。

本発明に係る水流航走体射出方法の最小構成例について、図１を参照して説明する。
この射出方法は、水中航走可能な水中航走体１０２を母船１０１内部の格納部１０３に格納する工程と、前記母船１０１の進行方向に逆らう抵抗を前記水中航走体１０２に発生させる工程と、前記母船１０１の進行を維持しつつ前記水中航走体１０２に前記抵抗を与えることにより、前記水中航走体１０２を前記母船１０１から離脱させる工程とを有する。

上記構成の水中航走体射出方法にあっては、母船１０１内部の格納部１０３に格納された水中航走体１０２に母船１０１の進行方向に逆らう抵抗を発生させることにより、母船１０１から離脱させることができる。
この離脱に際し、水中航走体１０２に格別な外力を作用させる必要がないため、射出に際しての騒音を軽減することができる。

次いで、図２～１２を参照して第１実施形態を説明する。
まず、図２、３を参照して水中航走体射出装置の全体構成を説明する。
図２の符号１は、水中、水上を航行することが可能な船舶、例えば潜水艇等の母船であって、この母船１には、水中航走体２が格納されている。図２の例において、前記水中航走体２は、母船１を推進するスクリュープロペラ（以下推進器という）３が設けられた側、すなわち後方へ向けて、射出可能な状態で格納されている。
なお、図２にあっては、射出後の水中航走体をその後方が下に傾いて図示したが、発射管が傾いているのではなく、水中パラシュートの錘に引きずられて傾いている状態を示している。

図３は、図２の符号ＩＩＩで示す領域の詳細を示すもので、図２と同様に、図３の左側に推進器（図示略）が設けられて、図３の右側を前方として航行する。
前記母船１は、図３に示すように、水密構造の船殻４の内側に水圧等の外圧に耐える強度を有する水密構造の耐圧殻５を設けた二重構造を有する。
前記耐圧殻５の内部には、前記水中航走体２を格納する格納部としての発射管６が設けられている。
前記発射管６は、耐圧殻５の内側と外側との両方に開口した筒状をなしている。また前記発射管６は、母船１の後方かつ斜め側方（図２の紙面と斜めに交差する方向）へ向けられている。また前記発射管６の耐圧殻５の内側の開口は、船内扉７により開放可能に閉鎖され、同じく耐圧殻５の外側の開口は、この実施形態において、常時水没する位置（喫水線より下）に位置していて、船外扉８により開放可能に閉鎖されている。この第１実施形態では、前記船外扉８が水中航走体２を母船１に対して離脱可能に保持する保持部としての機能を果たしている。

前記発射管６の船内扉７側の端部には、発射管６内に海水を供給する注水管９が接続され、該注水管９に設けられた注水バルブ１０を開閉操作することにより、前記発射管６内を連通させ、あるいは連通を遮断することができる。
前記発射管６の船内扉７側の端部には、圧縮空気タンク１１が圧縮空気管１２を介して接続されている。この圧縮空気管１２に設けられた圧縮空気バルブ１３を開閉操作することにより、前記発射管６内へ圧縮空気を供給し、あるいは供給を遮断することができる。

前記水中航走体２の後端（図２、３の左端）には、水中航走体２に母船１の進行方向と反対方向への抵抗を与える抵抗体としてのメインパラシュート１５、該メインパラシュート１５を母船１の進行方向後方側（図２、３の左側）へ引き出すドローグシュート１６、前記メインパラシュート１５を前記水中航走体２の後部に連結する制動ケーブル１７、前記ドローグシュート１６を前記メインパラシュート１５に接続するドローグケーブル１８が格納されており（図３における図示は省略するが、図６～８を参照して後述する）、水の抵抗を受けることにより、図２に示すように母船１の後方で開傘することができる。

なお符号１９は、前記メインパラシュート１５と制動ケーブル１７との接続箇所でメインパラシュート１５を所定の方向へ向ける主おもり、符号２０は、ドローグシュート１６とドローグケーブル１８との接続箇所でドローグシュート１６を所定の方向へ向ける副おもりである。より具体的には、前記主おもり１９は、発射管６外に引き出されたメインパラシュート１５及び制動ケーブル１７が母船１のスクリュープロペラ３に絡まるのを防止するため、メインパラシュート１５及び制動ケーブル１７の後端を沈める役割を有する。また副おもり２０は、発射管６外に引き出されたドローグシュート１６及びドローグケーブル１８が母船１のスクリュープロペラ３に絡まるのを防止するため、ドローグシュート１６及びドローグケーブル１８の後端を沈める役割を有する。

なお前記メインパラシュート１５、ドローグシュート１６、制動ケーブル１７、ドローグケーブル１８は、母船１のスクリュープロペラ３に絡まない位置まで伸びて開傘することができる寸法に形成されている。
また前記制動ケーブル１７は、水中航走体２が母船１から後方に射出された後で、母船１と水中航走体２とが適切な距離まで離隔後に水中航走体２から切り離すことが可能な構成、すなわち、制動ケーブル１７による規制を離れて水中航走体２が自律航走することができる構成となっている。

図４、５は、図２、３における斜め側方への射出に代えて、斜め下方へ射出する変形例を示す。なお、図２、３と共通の構成要素には同一符号を付し、説明を簡略化する。
この変形例にあっては、発射管６Ａは、耐圧殻５の内側と外側との両方に開口した筒状をなすとともに、母船１の後方かつ斜め下方へ向けられている。また前記発射管６Ａは、船内側の開口が船内扉７により開閉可能に閉鎖され、船外側の開口が船外扉８により開閉可能に閉鎖されている。なお図４、５に図示を省略したが、前記発射管６Ａは、注水管を経由して海水を注入することが可能に構成されている。

図６～８を参照して、第１実施形態における水中航走体の詳細を説明する。
水中航走体２は、全体として、先端がとがった円筒状をなし、尾部には、内蔵するポンプ（あるいはプロペラ）により発生させた水流を噴射して水中航走体２に図中右するポンプジェット推進器２１が設けられている。ポンプジェット推進器２１は、その内部に水中航走体が航走するためのスクリュープロペラ及び舵が装備されており、制動ケーブル１７がメインパラシュート１５により後方に引っ張られている間は制動ケーブル１７がポンプジェット推進器２１の吸水口に吸い込まれて内部のスクリュープロペラに絡まることはない。

前記ポンプジェット推進器２１の後部には、推進器２１（水中航走体２）に対して離脱可能にメインパラシュート１５を収容するメインパラシュート収納部２４およびメインパラシュート収納部カバー２２が設けられ、該メインパラシュート収納部２４の後部には、前記ドローグシュート１６を収容するドローグシュート収納部カバー２３が設けられている。
前記メインパラシュート収納部２４は、図８（ａ）（ｂ）に示すように、メインパラシュート１５を収容する空間を内部に有する中空状をなす主おもり１９内に設けられている。前記メインパラシュート収納部２４は、円筒状のメインパラシュート収納部カバー２２に同心状に収容され、主おもり１９とメインパラシュート収納部カバー２２との間の隙間に制動ケーブル１７が螺旋状に巻かれた状態で収容されている。

前記ドローグシュート収納部カバー２３には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、前記副おもり２０とともに前記ドローグシュート１６が収容されている。前記ドローグシュート１６は、水流により容易かつ迅速に開傘することができるよう、ほぼ開いた状態か、わずかに畳まれた状態で前記ドローグシュート収納部カバー２３の後端部に設けられている。またドローグケーブル１８は、前記副おもり２０と前記ドローグシュート収納部カバー２３との間の隙間に螺旋状に巻かれた状態で収容されている。さらに、前記水中航走体２には、制動ケーブル離脱制御部２５が設けられていて、前記水中航走体２を水中へ射出した後の所定のタイミングで制動ケーブル１７を水中航走体２から離脱させる（例えば切断する）命令を出力する。

前記メインパラシュート収納部カバー２２は、メインパラシュート１５が開傘した後の展張力により、主おもり１９と同時に水中航走体２から分離する構造となっている。また、ドローグシュート収納部カバー２３は、メインパラシュート収納部２４の後部に装着され、ドローグシュート１６が発射管６外へ引き出された後の展張力により、副おもり２０と同時にメインパラシュート収納部２４から分離する構造となっている。

次いで、図９を参照して制動ケーブル離脱制御部２５の詳細構成を説明する。
図９において符号２６は、姿勢ジャイロを示す。この姿勢ジャイロ２６は、水中航走体２に固定された制御ケーブル離脱制御部２５の内部に装備され、水中航走体２の三次元の姿勢の角度データをマイクロプロセッサ２８に出力する。
図９において符号２７は、加速度計を示す。この加速度計２７は、水中航走体に固定された制御ケーブル切断制御部の内部に装備され、水中航走体２の三次元の姿勢毎の加速度データを前記マイクロプロセッサ２８に出力する。
このマイクロプロセッサ２８は、姿勢ジャイロ２６から姿勢データ、加速度計２７から加速度データ、タイマー時計２９からタイミング情報が入力され、図１０に示す処理を行い、制動ケーブルカッター３０に制動ケーブル切断信号を出力する。なお制動ケーブル１７の離脱は、必ずしも切断を伴うものでなくても良く、制動ケーブル１７を着脱可能に水中航走体２に連結する手段に連結を解除する操作を行うものであっても良い。

前記タイマー時計２９は、姿勢ジャイロ２６、加速度計２７及びマイクロプロセッサ２８に所定周期のタイマー割り込み信号を出力し、姿勢ジャイロ２６の姿勢データ出力、加速度計２７の加速度データ出力及びマイクロプロセッサ２８の処理周期を制御する。
前記制動ケーブルカッター３０は、マイクロプロセッサ２８が出力する制動ケーブル切断信号が入力されると、制動ケーブル１７を切断する。

図１０、１１を参照して、制動ケーブル離脱制御部２５において実行される処理の概要を説明する。
（処理段階１）
ＳＰ１ タイマー割り込み監視処理
タイマー時計２９からのタイマー割り込み信号の入力を待つ。
ＳＰ２ タイマー割り込み入判定処理
タイマー時計２９からの割り込み信号を入力するとＳＰ３へ進み、入力しない場合はＳＰ１に戻って入力を待つ。
（処理段階２）
ＳＰ３ 姿勢データ入力処理
姿勢ジャイロ２６から三次元の姿勢データを入力する。
ＳＰ４ 加速度データ入力処理
加速度計２７から姿勢毎の三次元の加速度データを入力する。
ＳＰ５ 姿勢データ判定処理
特定の姿勢データが所定のしきい値を超えることにより、水中航走体２が射出したタイミングを検出する。しきい値を超えない場合はＳＰ１に戻る。
ＳＰ６ 加速度データ判定処理
特定の加速度データが所定のしきい値を超えることにより、水中航走体が射出したタイミングを検出する。
ＳＰ７ 減速離隔距離計算処理
姿勢データ、加速度データ及びタイマー割り込みによる時間経過情報により、水中航走体２が制動ケーブル１７に引っ張られて減速することにより、所定の速度で継続して航行している母船１から離隔した距離を計算する。
ＳＰ８ 減速離隔距離判定処理
前記ＳＰ７の減速離隔距離計算処理の計算結果がしきい値以上に達した場合にＰ９へ進む。しきい値に達しない場合は、ＳＰ１に戻る。
（処理段階３）
ＳＰ９ 制動ケーブル切断信号出力処理
マイクロプロセッサ２８から制動ケーブルカッター３０へ制動ケーブル切断信号を出力し、制動ケーブル１７を切断する。

前記姿勢ジャイロ２６による姿勢検出の基準となる軸について、図１１を参照して説明する。
図１１において符号４０は、原点に位置する姿勢ジャイロ２６に対する鉛直方向を示す。
図１１において符号４１は、原点に位置する姿勢ジャイロ２６に対する東西方向（水平面内における一の方向）を示す。
図１１において符号４２は、原点に位置する姿勢ジャイロ２６に対する南北方向（水平面内における他の方向）を示す。
図１１において符号４３は、原点に位置する姿勢ジャイロ２６が検出した姿勢Ｘ軸の方向を示す。この姿勢Ｘ軸は、水中航走体２の左右方向に対応する。
図１１において符号４４は、原点に位置する姿勢ジャイロ２６が検出した姿勢Ｙ軸の方向を示す。姿勢Ｙ軸は、水中航走体の前後方向に対応する。
図１１において符号４５は、原点に位置する姿勢ジャイロ２６が検出した姿勢Ｚ軸の方向を示す。姿勢Ｚ軸は、水中航走体２の上下方向に対応する。

次に、水中航走体射出装置の動作とともに各構成の作用を説明する。
図１２は水中航走体射出装置における射出動作で行われる処理をフローチャートにより表現したものである。
（射出準備フェーズ）
ＳＰ１１
発射管６の内部が水で満たされている場合は、図２～図５に示す圧縮空気バルブ１３、及び、注水バルブ１０を開いて、船内扉７、船外扉８を閉じた状態の発射管６内に圧縮空気タンク１１から圧縮空気を注入し、発射管６内部の水を排水する。
このとき、母船１は、船殻４の外部の水圧よりも圧縮空気タンク１１の圧力の方が高い深度まで上昇する。すなわち、発射管６に加わる水圧が圧縮空気の圧力より高いと排水することができないから、水圧が圧縮空気の圧力より低い深度まで上昇して、このＳＰ１１が実行される。
ＳＰ１２
発射管６の内部の水を排水し終わったら、注水バルブ１０を閉じ、図２～図５に示す船内扉７を開く。
ＳＰ１３
図２～図５に示すように、母船１の内部に保管していた水中航走体２を船内扉７側から発射管６に装てんする。
ＳＰ１４
水中航走体２を発射管６内に装てんしたら、図２～図５に示すように船内扉７を閉じる。
ＳＰ１５
注水バルブ１０を開き、発射管６に船殻４の外側の水を注水する。

（射出実行フェーズ）
ＳＰ１６
母船１が前進中に図２～図５に示す船外扉８及び注水バルブ１０を開く。
ＳＰ１７
図２、４、６に示すように、前記ドローグシュート１６が発射管６の内部に流入した水の抵抗により、発射管６から外部に引き出され、開傘する。
ＳＰ１８
図２～図５に示すように、ドローグシュート１６が開傘すると、副おもり２０及び副おもり２０の外周に巻いて収納していたドローグケーブル１８が発射管６から引き出される。前記ドローグシュート１６は、副おもり２０に作用する重力により、母船１のスクリュープロペラ３から離れる方向へ沈降し、この沈降によって、ドローグシュート１６及びドローグケーブル１８がスクリュープロペラ３に絡みつくことが防止される。また、図２～図５に示すように、ドローグケーブル１８が全て発射管６の外部に引き出されると、ドローグシュート１６からドローグケーブル１８に与えられた張力によって、メインパラシュート１５が発射管６の外部に引き出され、水の抵抗により開傘する。

ＳＰ１９
前記メインパラシュート１５が開傘すると、該メインパラシュート１５に接続された主おもり１９が発射管６の外部に引き出される。メインパラシュート１５は、前記主おもり１９に作用する重力により、スクリュープロペラ３から離れる方向へ沈降し、この沈降によって、スクリュープロペラ３に絡みつくことなく沈降すると同時に、主おもり１９の外周に巻いて収納していた制動ケーブル１７を発射管６の外部へ引き出す。
このとき、前記母船１の右舷側の発射管６から水中航走体２を射出する場合にあっては、母船１が右方向に旋回しながら前進すると、母船１と水中航走体２とが接触する可能性が減少する。また、左舷側の発射管６から水中航走体２を射出する場合は、母船１が左方向に旋回しながら前進すると、母船１と水中航走体２とが接触する可能性が減少する。
なお、母船１の船底側に発射管６を設けた場合は、水中航走体２を射出する際に母船１が左又は右に旋回する必要はない。

（自律航走フェーズ）
ＳＰ２０
図２、４に示すように、前記制動ケーブル１７が全て発射管６の外部に引き出されると、前記メインパラシュート１５に生じた抵抗により制動ケーブル１７に張力が伝達され、該制動ケーブル１７に接続された水中航走体２が発射管６の外部に引き出される。
ＳＰ２１
発射管６の外部に引き出された水中航走体２は、前進している母船１から分離され、メインパラシュート１５を開傘したため生じた水の抵抗により、母船１から分離した際の慣性による運動エネルギーを失って減速し、主おもり１９に作用する重力によりスクリュープロペラ３に接触することなく沈降する。
ＳＰ２２
このとき、図２、４に示すように、水中航走体２に内蔵した制動ケーブル離脱制御部２５は、図９に示すように姿勢ジャイロ２６、加速度計２７及びタイマー時計２９からマイクロプロセッサ２８に対して、姿勢データ、加速度データ及びタイマー割り込み信号を入力する。このマイクロプロセッサ２８の処理内容について、再度図１０を参照して詳細に説明する。さらに制動ケーブル１７を切断すると、水中航走体２が自律航走を開始し（ＳＰ２３）、発射管の船外扉８を閉じると（ＳＰ２４）、再装てん可能な状態となり、再装てんが行われたことを条件に（ＳＰ２５）前記ＳＰ１１へ戻る。再装てんがない場合は発射処理を終了する。

（処理段階１）
ＳＰ１のタイマー割り込み監視処理は、マイクロプロセッサ２８が、タイマー時計２９から割り込み信号の入力を待ち受ける処理である。タイマー時計２９は、例えば２０ミリsec周期でマイクロプロセッサ２８に対して割り込み信号を入力する。タイマー割り込み信号の入力周期は、姿勢ジャイロ２６及び加速度計２７のデータ更新周期と一致するよう設定されるものとする。さらに、ＳＰ２のタイマー割り込み判定処理では、ＳＰ１のタイマー割り込み信号が入力されたか否かを判定して次のＳＰ３へ進む。すなわち、タイマー割り込み信号の入力を待つ。
（処理段階２）
前記タイマー割り込み判定処理ＳＰ２により、タイマー割り込み信号を検出した場合は、姿勢データ入力処理ＳＰ３により、姿勢ジャイロ２６から姿勢データを入力し、加速度データ入力処理ＳＰ４により加速度計２７から加速度データを入力する。
姿勢データ判定処理ＳＰ３では、姿勢ジャイロ２６から入力した姿勢データにより、水中航走体２が制動ケーブル１７に後部を下向きに引っ張られることによる、図１１に示す鉛直方向４０と姿勢Y軸（前後方向）４４のなす角（ピッチ角）を算出する。
このピッチ角が前部上向き（後部下向き）の方向に所定のしきい値よりも大きいとＳＰ５で判定された場合は、水中航走体２が射出されたと判定し、加速度データ判定処理ＳＰ６に進む。
加速度データ判定処理ＳＰ６では、加速度計２７から入力した加速度データにより姿勢Ｙ軸（前後方向）４４の加速度が減速方向に所定のしきい値よりも大きいか判定し、その姿勢Ｙ軸方向４４の加速度が減速方向に所定のしきい値を超える場合は、水中航走体２が射出されたと判定し、減速離隔距離計算処理ＳＰ７に進む。

減速離隔距離計算処理ＳＰ７では、次式によりタイマー割り込み周期毎に母船１と水中航走体２との離隔距離を計算する。
減速離隔距離Ｌ＝Ｌ’＋Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋・・・＋ＹＮ
Ｌ＝減速離隔距離（ｍ）
Ｌ’＝前回の減速離隔距離（ｍ）
Ｙ１＝１周期目の姿勢Ｙ軸方向の減速加速度（ｍ／割り込み信号入力周期^２）
Ｙ２＝２周期目の姿勢Ｙ軸方向の減速加速度（ｍ／割り込み信号入力周期^２）
Ｙ３＝３周期目の姿勢Ｙ軸方向の減速加速度（ｍ／割り込み信号入力周期^２）
……
ＹＮ＝Ｎ周期目の姿勢Ｙ軸方向の減速加速度（ｍ/割り込み信号入力周期^２）
なお母船１と水中航走体２とのの離隔距離は、母船１の前進速度（ｍ／ｓ）×射出後経過時間（Ｓ）とほぼ同じであるが、水中航走体２が独立して離隔距離を算出する計算式としては、前述の減速加速度（ｍ／ｓ）を加算する方法でもほぼ同等な近似値を得られる。

減速離隔距離判定処理ＳＰ８により、減速離隔距離が所定のしきい値よりも大きいと判定した場合は、処理段階３へ進む。
（処理段階３）
減速離隔距離が所定のしきい値よりも大きい場合は、図２、４に示す水中航走体２が母船１と衝突する可能性がない安全な距離まで離隔したと判定し、制動ケーブル切断信号出力処理ＳＰ９により制動ケーブルカッター３０に制動ケーブル切断信号を出力する。
制動ケーブルカッター３０は、制動ケーブル切断信号を入力すると、制動ケーブル１７を切断する。制動ケーブル１７が切断された水中航走体２は、図８に示すポンプジェット推進器２１の内部のスクリュープロペラを回転させて自律航走を開始する。このようにして水中航走体２が自律航走を開始すると、その射出が完了する。

前記水中航走体２が自律航走を開始後、母船１は、必要により船外扉８を閉じる。具体的には、母船１が水中航走体２を有線誘導する場合は、発射管６を経由して誘導ケーブルが延びているから、水中航走体２が所定の有線誘導距離以上に航走して有線誘導が終了した後に、船外扉８を閉じる。
なお、前記制動ケーブルカッター３０は、開傘不良を起こしたパラシュートの切り離し機構を電動で制御したものと同等であり、当業者にとってよく知られており、その詳細な構成は説明を省略する。

第１実施形態による第１の効果は、母船１から水中航走体２を射出する際に、圧縮空気や高圧水を勢いよく放出しないため、母船１から水中航走体２を射出する際に発する音を最小限に減少することができる。
第２の効果は、母船１から水中航走体２を射出する際に、圧縮空気や高圧水を使用しないため、母船１から水中航走体２を射出する際、母船１が潜行状態であって、圧縮空気や高圧水よりも船殻４外の水圧が高い場合であっても、母船１から水中航走体２を射出することができる。
第３の効果は、母船１から水中航走体２を射出する際に、前方ではなく後方に射出するため、母船１が高速で前進中の場合であっても、水中航走体２を射出する際に衝突する確率を低減することができる。この結果、例えば、従来の母船における発射時の航行速度の上限である時速１０ｋｍ程度から、その数倍程度の最大航行速度に近い速度で航行中の母船からの発射を可能とすることができる。
第４の効果は、母船１から水中航走体２を射出する際に、前方ではなく後方に射出するため、従来の前方に向けて圧縮空気や高圧水により射出する発射管と併用することにより、母船１に装備可能な発射管数をおおよそ２倍に増やすことができる。

なお、第１実施形態の図９に示す制動ケーブル切断制御部２５は、姿勢ジャイロ２６及び加速度計２７を有するが、制動ケーブル切断制御部２５に専用の姿勢ジャイロ２６や加速度計２７を設ける必要はない。従って、制動ケーブル切断制御部２５は、水中航走体２の自律航走に使用するために水中航走体２に内蔵された姿勢ジャイロ２６や加速度計２７から姿勢データや加速度データを入力する構成であってもよい。
上記第１実施形態では、水上、水中の両方を航行する母船から水中航走体を射出する方法を述べたが、母船から射出する物体は、水中航走体に限定するものではない。
例えば、ソナー等、自身に推進器等の移動手段を持たず、水中に定置される敷設物を射出する場合にも適用することができる。すなわち、水中航走体は、航走速度がゼロの定置型の場合を含むものとする。

前記水中航走体２を射出する母船は、水上、水上の両方を航行することができるものに限定されるものではなく、水上のみを航行する母船であっても良い。
図１３及び図１４は、水上を航行する船舶を母船とした第２実施形態を示すものである。なお図１３、図１４において、第１実施形態と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
図１３及び図１４において符号４６は、水面を示す。また符号４７は前記水面４６上を航行する母船となる船舶を示す。また符号４８は、船舶４７の船底を示す。
すなわち第２実施形態の発射管６は、母船４７の船内に設けられて前記船底４７に下端が開口するように設けられ、船外扉８により開閉されるよう構成されている。

第２実施形態にかかる水中航走体発射装置は、水中航走体２を射出後、発射管６に別の（船内に準備した）水中航走体２を再装てんすることを考慮して、図１４に示すように、圧縮空気タンク１１及び圧縮空気バルブ１３を有する。すなわち、第２実施形態にあっては、図１４に詳細を示すように、水中航走体２を射出後、船舶４７内に搭載した水中航走体２を発射管６に再装てんする場合に、発射管６から海水を排出するため、圧縮空気タンク１１及び圧縮空気管１２が設けられている。

なお第２実施形態にあっては、船舶４７が水上を航行することから、発射管６へ船外から加わる水圧が小さく、船外扉８を開き、船内扉７を閉じた状態で圧縮空気を供給することにより、発射管６内の海水を容易に排出することができる。したがって、第１実施形態で採用されていた注水管および注水バルブは必須ではない。
この第２実施形態にあっても、発射管６内の海水を排出した後、船外扉８を閉じた状態で船内扉７を開いて発射管６内に水中航走体２を装てんすることができる。

前記発射管６内に水中航走体２を装てんした後、船内扉７を閉じ、船舶（母船）４７の航走中に発射管６の船外扉８を開くことにより、まずドローグシュート１６が開傘し、次いでメインパラシュート１５を引き出して開傘させ、さらにメインパラシュート１５に生じる抵抗によって水中航走体２が発射管６から引き出される。発射管６から引き出された水中航走体２は、母船４７からの十分に離れたことを条件に推進器を作動させて自律的に航走することができる。

図１５及び図１６は、水上を航行する船舶を母船として水中航走体２を下方へ射出する場合の第３実施形態を示すものである。なお図１５、図１６において、第１実施形態、第２実施形態と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
第３実施形態の船舶４７は、鉛直下方へ向けて、複数の発射管６Ｂを設けた構成となっている。
すなわち船舶４７の内部には、横断面が円形をなす発射管６Ｂが、例えば、列状、行列状、稠密状等の密集状態で配置されている。この発射管６Ｂは、再装てんを考慮しない場合には、船内扉（図１５、１６において図示を省略）を備えていない、あるいは開閉を常としない態様で備え、船外扉８を開くことにより、水中航走体２を射出することができる。
図１５及び図１６は、水上を航行する船舶を母船とする例を示しているが、水中を航行することが可能な潜水艇等が母船の場合でも適用できる。

この第３実施形態にあっては、予め、出港前などに、発射管６Ｂに水中航走体２を装てんして船外扉８を閉じておき、船舶４７の航行中に船外扉８を開くことにより水中航走体２を下方の水中へ射出することができる。下方へ射出された水中航走体２は、第１実施形態、第２実施形態と同様、ドローグシュート１６が開傘してメインパラシュート１５を引き出し、開傘することができる。
なお、船舶４７が高速航行している際に水中航走体２を鉛直下方へ射出すると、水中航走体２が水流の抵抗を受け破損する可能性がある。従って、第３実施形態にあっては、水中航走体２の射出時において、母船である船舶４７をできるだけ低速で航行させることが望ましい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、水中航走体の形状、推進方式、母船となる船舶の形態、および、当該船舶における発射管の位置、搭載基数が実施形態に限定されるものではない。また、発射管の射出方向は、必ずしも母船の後方、すなわち推進器が設けられた船尾側に限られるものではなく、前方へ向かって開口して設けられた発射管を用い、母船を後進させながら発射することも可能である。また抵抗体は、パラシュート状に展開する構成に限定されるものではなく、畳んだ状態から展開されて水中航走体の外方へ伸ばされる翼など、水中航走体より大きな流体抵抗を生じるものであれば良い。

本発明は、水中航走体の発射装置、および発射方法に利用することができる。

１ 母船
２ 水中航走体
３ 推進器（スクリュープロペラ）
４ 船殻
５ 耐圧殻
６、６Ａ、６Ｂ 発射管
７ 船内扉
８ 船外扉
９ 注水管
１０ 注水バルブ
１１ 圧縮空気タンク
１２ 圧縮空気管
１３ 圧縮空気バルブ
１５ メインパラシュート
１６ ドローグシュート
１７ 制動ケーブル
１８ ドローグケーブル
１９ 主おもり
２０ 副おもり
２１ （ポンプジェット）推進器
２２ メインパラシュート収納部カバー
２３ ドローグシュート収納部カバー
２４ メインパラシュート収納部
２５ 制動ケーブル離脱制御部
２６ 姿勢ジャイロ
２７ 加速度計
２８ マイクロプロセッサ
２９ タイマー時計
３０ 制動ケーブルカッター
４０ 鉛直方向
４１ 東西方向
４２ 南北方向
４３ 姿勢Ｘ軸の方向
４４ 姿勢Ｙ軸の方向
４５ 姿勢Ｚ軸の方向
４６ 水面
４７ 母船（船舶）
４８ 船底
１０１ 母船
１０２ 水中航走体
１０３ 格納部
１０４ 保持部
１０５ 抵抗体

Claims (10)

1. 水中に射出される水中航走体と、
   該水中航走体を母船内で格納する格納部と、
   該格納部に格納された前記水中航走体を前記格納部に対して離脱可能に支持する保持部と、
   前記水中航走体に前記母船の進行方向に逆らう抵抗を与える抵抗体と、
   を有する水中航走体射出装置。
2. 前記格納部は、前記母船の進行方向に対して斜めに向けて設けられ、
   前記保持部は前記格納部の開口部を開閉する、
   請求項１に記載の水中航走体射出装置。
3. 前記抵抗体は、前記水中航走体に設けられ、流体から受ける抵抗により開傘する、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の水中航走体射出装置。
4. 前記抵抗体には、前記母船の進行により前記抵抗体を前記母船から引き出す補助抵抗体が設けられた、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の水中航走体射出装置。
5. 前記抵抗体は、前記水中航走体に設けられ、錘により沈降して開傘する主パラシュートである、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の水中航走体射出装置。
6. 前記母船の進行により水から抵抗を受けて、前記主パラシュートを母船から引き出す、前記主パラシュートより面積が小さく錘により沈降して開傘する副シュートを有する、
   請求項５に記載の水中航走体射出装置。
7. 前記格納部は、前記母船の進行方向後方へ向けて開口して設けられた、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の水中航走体射出装置。
8. 前記格納部は、前記母船の下方へ向けて開口して設けられた、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の水中航走体射出装置。
9. 母船内で格納された水中航走可能な水中航走体を前記母船の内部の格納部に格納する工程と、
   前記母船の進行方向に逆らう抵抗を前記水中航走体に発生させる工程と、
   前記母船の進行を維持しつつ前記水中航走体に前記抵抗を与えることにより、前記水中航走体を前記母船から離脱させる工程と、
   を有する水中航走体の射出方法。
10. 前記母船は、前記水中航走体を一方の舷側から射出した後、この舷側の側へ旋回する、
    請求項９に記載の水中航走体の射出方法。

Images