JP7195582B2 - Method for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles, and system for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、水底探査等の調査作業を行う複数の水中航走体の揚収方法、及び揚収システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and system for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles that perform survey work such as underwater exploration.
海洋や湖沼等において、調査水域に水中航走体を投入して水底探査等の調査作業を行う場合、水上に位置する船舶や水中に配置された装置が水中航走体に対する制御を行っている。
例えば特許文献1には、母船とケーブル接続された水中ステーションを海中に配設し、音響トランスポンダを探査地点近くの海底に配置し、複数の無索式無人潜水艇を水中ステーション及び音響トランスポンダと超音波信号を用いて通信させすることで誘導し、必要に応じて無索式無人潜水艇を水中ステーションにドッキングさせて充電又は電池交換と探査データの吸い上げを行う技術が開示されている。
また、特許文献2には、第1トランスポンダ、第1受波器及び第2受波器を備えた水中ステーションを母船から海中に吊り下げ、海底に第2トランスポンダを設置し、探査用の自律型無人航走体に第3トランスポンダ及び第3受波器を設け、水中ステーションは第2トランスポンダの信号を第1受波器で受信することによって定点保持を図り、自律型無人航走体は、探査中は第2トランスポンダの信号を第3受波器で受信することによって自航し、動力が減少すると第1トランスポンダの信号を第3受波器で受信することによって水中ステーションに向かって航走し、水中ステーションは第3トランスポンダの信号を第2受波器で受信することによって自律型無人航走を収容するための姿勢制御を行う技術が開示されている。
また、特許文献3には、水上に位置する母船に送波器を設け、探査用の無人潜水機に受波器を設け、母船から無人潜水機に制御信号を送る水中音響通信において、画素信号のハフ変換を利用して伝送誤りを補正する技術が開示されている。
また、特許文献4には、母船と水中航走体との間における通信を中継する自走中継器を観察領域の水面近傍に配置し、自走中継器と母船との間の通信は電波通信で行い、自走中継器と水中航走体との間の通信は音響通信で行うことによって、水平方向の通信可能距離を向上させる技術が開示されている。
In the ocean, lakes, etc., when an underwater vehicle is put into a survey water area to perform survey work such as underwater exploration, the underwater vehicle is controlled by a ship located on the water or a device placed in the water. .
For example, in
Further, in Patent Document 2, an underwater station equipped with a first transponder, a first wave receiver and a second wave receiver is suspended in the sea from a mother ship, a second transponder is installed on the seabed, and an autonomous type for exploration The unmanned vehicle is equipped with a third transponder and a third wave receiver, and the underwater station attempts to maintain a fixed point by receiving the signal of the second transponder with the first wave receiver. In the middle, self-propelled by receiving the signal of the second transponder with the third receiver, and when the power decreases, it sails towards the underwater station by receiving the signal of the first transponder with the third receiver. , discloses a technique in which an underwater station performs attitude control for accommodating autonomous unmanned navigation by receiving a signal from a third transponder with a second receiver.
Further, Patent Document 3 discloses underwater acoustic communication in which a mother ship located on the water is provided with a transmitter, an unmanned submersible for exploration is provided with a receiver, and a control signal is sent from the mother ship to the unmanned submersible. A technique for correcting transmission errors using the Hough transform of is disclosed.
Further, in Patent Document 4, a self-propelled repeater that relays communication between a mother ship and an underwater vehicle is arranged near the water surface of an observation area, and communication between the self-propelled repeater and the mother ship is radio communication. , and communication between the self-propelled repeater and the underwater vehicle is performed by acoustic communication, thereby improving the communicable distance in the horizontal direction.
ところで、水中航走体は速度が遅いため1台だけでは広い水域を調査するのに時間がかかるが、エネルギー消費の面などから水中航走体の速度を上げるのには限界がある。そこで、広い水域を効率よく調査するために複数の水中航走体を投入することが考えられる。しかし、複数の水中航走体を用いて調査を行う場合は、1台の水中航走体を用いて調査を行う場合に比べて揚収作業に時間がかかってしまう。
特許文献1は、水中ステーションや複数の無索式無人潜水艇の揚収作業を効率よく安全に行うことについて開示するものではない。また、母船と水中ステーションがケーブルで接続されているため、母船や水中ステーションの移動が制限される。
特許文献2は、水中ステーションや複数の自律型無人航走体の揚収作業を効率よく安全に行うことについて開示するものではない。また、水中ステーションが母船から吊り下げられているため、母船や水中ステーションの移動が制限される。
特許文献3は、水中音響通信が水面や海底の反射音の影響を受けやすいことを考慮し、伝送誤りを含んでいても正しい制御信号を推定することで無人潜水機が無制御状態に陥ることを防止しようとするものである。しかし、複数の無人潜水機の揚収作業を効率よく安全に行うことについて開示するものではない。
特許文献4には、自走中継器が自己の現在位置情報と水中航走体の現在位置情報とに基づいて水平移動の要否を判断し、水中航走体との通信状態を維持することが記載されている。また、水中航走体を複数投入することができる旨の記載がある。しかし、自走中継器や水中航走体の揚収作業を効率よく安全に行うことについて開示するものではない。
By the way, since the speed of the underwater vehicle is slow, it takes time to survey a wide water area with only one vehicle, but there is a limit to increasing the speed of the underwater vehicle in terms of energy consumption. Therefore, it is conceivable to deploy a plurality of underwater vehicles in order to efficiently survey a wide area of water. However, when conducting surveys using a plurality of underwater vehicles, the pick-up work takes longer than when surveys are carried out using one underwater vehicle.
Patent Literature 2 does not disclose how to efficiently and safely pick up and retrieve an underwater station or a plurality of autonomous unmanned vehicles. Also, since the underwater station is suspended from the mothership, movement of the mothership and the underwater station is restricted.
Patent Document 3 considers that underwater acoustic communication is susceptible to the effects of reflected sounds from the water surface and the seabed. is intended to prevent However, it does not disclose how to efficiently and safely lift and store a plurality of unmanned submersibles.
In Patent Document 4, a self-propelled repeater determines whether horizontal movement is necessary based on its own current position information and the current position information of an underwater vehicle, and maintains a communication state with the underwater vehicle. is described. Also, there is a description that a plurality of underwater vehicles can be introduced. However, it does not disclose how the self-propelled repeater or underwater vehicle can be lifted up and recovered efficiently and safely.
そこで本発明は、複数の水中航走体を展開・運用して水底探査等の調査作業を行うにあたって、水中航走体の揚収作業を安全かつ効率的に行うことができる複数の水中航走体の揚収方法、及び複数の水中航走体の揚収システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a plurality of underwater cruising vehicles capable of safely and efficiently lifting and recovering underwater vehicles when performing survey work such as underwater exploration by deploying and operating a plurality of underwater vehicles. It is an object of the present invention to provide a method for lifting and recovering a body and a system for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles.
請求項1記載に対応した複数の水中航走体の揚収方法においては、揚収船に水底を探査するための複数の水中航走体を水中から揚収するに当たり、揚収船の作業時間に集約して設定された揚収能力と、揚収能力に基づいて作成された揚収タイムスケジュールに則り、複数の水中航走体の揚収時刻が重ならないように水中航走体ごとに異ならせて決定した浮上時刻に従って、複数の水中航走体を順次、水面に浮上させ揚収すること、及び水中航走体の不要な通信機能及び/又は観測機能を停止させ、必要な通信機能及び/又は観測機能を作動させることを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、安全かつ効率的に水中航走体の揚収作業を行うことができる。また、通信機能と観測機能を必要に応じて作動又は停止させることで、水中航走体の消費電力を削減することができる。なお、探査とは観測、捜索、採取、救援、運搬等およそ水底において水中航走体が行なう行為の全体を含む。また、揚収能力とは、最終的に作業時間に集約される水中航走体の揚収に当っての少なくとも揚収船の性能を含むものとする。
In the method for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles corresponding to claim 1, when the plurality of underwater vehicles for exploring the bottom of the water are lifted from the water by the recovery ship, the working time of the recovery ship is In accordance with the lifting capacity aggregated and set in the 2nd floor and the lifting time schedule created based on the lifting capacity , each underwater vehicle should be different so that the lifting times of multiple underwater vehicles do not overlap. According to the surfacing time determined by combining the submersible vehicles, the submersible vehicles are successively surfaced and recovered, and the unnecessary communication functions and/or observation functions of the underwater vehicles are stopped, and the necessary communication functions and / Or it is characterized by activating the observation function .
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention of
請求項2記載の本発明は、複数の水中航走体は、揚収船による揚収を待機する間、水中で待機することを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、水中は水上に比べて波浪の漂流力の影響を受けにくいため、待機中に水中航走体が漂流してしまうことを防止できる。
The present invention according to claim 2 is characterized in that the plurality of underwater vehicles are on standby underwater while they are on standby for recovery by the recovery ship.
According to the second aspect of the present invention, underwater is less affected by the drifting force of waves than on water, so the underwater vehicle can be prevented from drifting during standby.
請求項3記載の本発明は、水中航走体は、水中を回遊して待機することを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、一箇所に留まるのが困難な水中航走体を所定の範囲内で待機させやすくなる。
According to a third aspect of the present invention, the underwater vehicle circulates in the water and stands by.
According to the third aspect of the present invention, it becomes easy to make the underwater vehicle, which is difficult to stay in one place, stand by within a predetermined range.
請求項4記載の本発明は、複数の水中航走体を管制する水面の近傍を移動可能な水上管制体を、複数の水中航走体を全て揚収した後に揚収することを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、揚収する全ての水中航走体について、位置や通信状態を水上管制体で把握しながら揚収することができるため、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
According to a fourth aspect of the present invention, a water control system capable of moving in the vicinity of the water surface controlling a plurality of underwater vehicles is lifted up after all of the plurality of underwater vehicles are lifted up. .
According to the fourth aspect of the present invention, all underwater vehicles to be lifted can be lifted and recovered while their positions and communication states are grasped by the water control system. improve sexuality.
請求項5記載の本発明は、複数の水中航走体は、揚収船の存在する位置を避けて待機することを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、待機中の水中航走体が揚収船に衝突することを防止できる。
The present invention according to claim 5 is characterized in that the plurality of underwater vehicles wait while avoiding the position where the recovery ship exists.
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to prevent the underwater vehicle on standby from colliding with the recovery ship.
請求項6記載の本発明は、複数の水中航走体は、水上管制体の存在する位置を避けて待機することを特徴とする。The sixth aspect of the present invention is characterized in that the plurality of underwater vehicles wait while avoiding a position where a water control system exists.
請求項6に記載の本発明によれば、待機中の水中航走体が水上管制体に衝突することを防止できる。According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to prevent the underwater vehicle on standby from colliding with the water control system.
請求項7記載の本発明は、水面に浮上する水中航走体の航走機能を、水面への浮上前に停止させることを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、水面に存在する浮遊物や海草等が水中航走体のプロペラやスラスター等に絡まったり損傷すること等を防止できる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that the cruising function of the underwater vehicle surfacing to the surface of the water is stopped before surfacing to the surface of the water.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to prevent floating matter, seaweed, etc. existing on the surface of the water from entangling or damaging the propeller, thruster, etc. of the underwater vehicle .
請求項8記載の本発明は、複数の水中航走体を水中から水面に浮上させ揚収するに当り、気象海象を考慮した揚収能力及び/又は日照を考慮した揚収タイムスケジュールに従って揚収することを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、水中航走体をより安全かつ効率的に揚収することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, when a plurality of underwater vehicles are lifted up from the water surface and lifted up, the lift-down time schedule takes into account the weather and sea conditions and/or the sunshine. Therefore , it is characterized by lifting and collecting.
According to the eighth aspect of the present invention, the underwater vehicle can be lifted and recovered more safely and efficiently.
請求項9記載に対応した複数の水中航走体の揚収システムは、揚収手段を有した揚収船と、水底を探査するための複数の水中航走体と、揚収船の作業時間に集約して設定された揚収能力と、揚収能力に基づいて作成された揚収タイムスケジュールに則り、複数の水中航走体の揚収時刻が重ならないように水中航走体ごとに異ならせて決定した浮上時刻に従って、水面に浮上させ揚収する水中航走体を設定する揚収設定手段と、揚収設定手段による設定に基づいて水中航走体の水面への浮上を制御するとともに、水中航走体の水面への浮上に当り、水中航走体の不要な通信機能及び/又は観測機能を停止させ、必要な通信機能及び/又は観測機能を作動させる浮上制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、安全かつ効率的に水中航走体の揚収作業を行うことができる。また、通信機能と観測機能を必要に応じて作動又は停止させることで、水中航走体の消費電力を削減することができる。
A system for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles corresponding to
According to the ninth aspect of the present invention, the underwater vehicle can be safely and efficiently lifted and recovered. Also, by activating or deactivating the communication function and the observation function as necessary, the power consumption of the underwater vehicle can be reduced.
請求項10記載の本発明は、複数の水中航走体は、揚収船による揚収を待機する間、水中で待機する待機モードを有することを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、水中は水上に比べて波浪の漂流力の影響を受けにくいため、待機中に水中航走体が漂流してしまうことを防止できる。
The present invention according to
According to the tenth aspect of the present invention, underwater is less affected by the drifting force of waves than on water, so it is possible to prevent the underwater vehicle from drifting during standby.
請求項11記載の本発明は、複数の水中航走体を管制する水面の近傍の水中を移動可能な水上管制体をさらに備えたことを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、水上管制体単独で、或いは揚収船と水上管制体の双方で水中航走体を管制することができるため、より安全かつ効率的に水中航走体の揚収作業を行うことができる。また、揚収を待つ水中航走体の待機位置を揚収船からより遠くに離すことができる。
An eleventh aspect of the present invention is characterized by further comprising a water control system capable of moving in the water near the water surface for controlling the plurality of underwater vehicles.
According to the eleventh aspect of the present invention, the underwater vehicle can be controlled by the water control alone or by both the recovery ship and the water control. It is possible to carry out the work of lifting and collecting the body. In addition, the standby position of the underwater vehicle waiting to be picked up can be further separated from the pick-up ship.
請求項12記載の本発明は、揚収設定手段が、複数の水中航走体を全て揚収した後、水上管制体を揚収船へ揚収する手順を設定する機能を有することを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、揚収する全ての水中航走体について、位置や通信状態を水上管制体で把握しながら揚収することができるため、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
According to a twelfth aspect of the present invention, the lifting setting means has a function of setting a procedure for lifting the water control system to the lifting ship after all the plurality of underwater vehicles are lifted. do.
According to the twelfth aspect of the present invention, all underwater vehicles to be lifted can be lifted and recovered while their positions and communication states are grasped by the water control system, so the efficiency and safety of the lifting work. improve sexuality.
請求項13記載の本発明は、揚収設定手段が、複数の水中航走体が、揚収船の存在する位置を避けて待機することを設定する機能を有することを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、待機中の水中航走体が揚収船に衝突することを防止できる。
A thirteenth aspect of the present invention is characterized in that the lifting/receiving setting means has a function of setting the plurality of underwater vehicles to wait while avoiding the position where the lifting/recovery ship exists.
According to the thirteenth aspect of the present invention, it is possible to prevent the underwater vehicle on standby from colliding with the recovery ship.
請求項14記載の本発明は、揚収設定手段が、複数の水中航走体が、水上管制体の存在する位置を避けて待機することを設定する機能を有することを特徴とする。A fourteenth aspect of the present invention is characterized in that the lifting setting means has a function of setting the plurality of underwater vehicles to wait while avoiding a position where a water control system exists.
請求項14に記載の本発明によれば、待機中の水中航走体が水上管制体に衝突することを防止できる。According to the fourteenth aspect of the present invention, it is possible to prevent the underwater vehicle on standby from colliding with the water control system.
請求項15記載の本発明は、浮上制御手段が、水面に浮上する水中航走体の航走機能を、水面への浮上前に停止させることを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、水面に存在する浮遊物や海草等が水中航走体のプロペラやスラスター等に絡まったり損傷すること等を防止できる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, the surfacing control means is characterized in that the cruising function of the underwater vehicle surfacing to the surface of the water is stopped before surfacing to the surface of the water.
According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to prevent floating matter, seaweed, etc. existing on the water surface from entangling or damaging propellers, thrusters, etc. of an underwater vehicle .
請求項16記載の本発明は、水中航走体を気象海象を考慮した揚収能力及び/又は日照を考慮した揚収タイムスケジュールに従って揚収するための気象海象取得手段及び/又は日照取得手段を備えたことを特徴とする。According to the sixteenth aspect of the present invention, the underwater vehicle is provided with meteorological/oceanographic weather acquiring means and/or sunshine acquiring means for picking up and recovering the underwater vehicle in accordance with the picking-up ability and/or the sunshine-considering pick-up time schedule. It is characterized by having
請求項16に記載の本発明によれば、より安全かつ効率的に水中航走体の揚収作業を行うことができる。According to the sixteenth aspect of the present invention, the underwater vehicle can be lifted and recovered more safely and efficiently.
本発明の複数の水中航走体の揚収方法によれば、安全かつ効率的に水中航走体の揚収作業を行うことができる。また、通信機能と観測機能を必要に応じて作動又は停止させることで、水中航走体の消費電力を削減することができる。 According to the method for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles of the present invention, the operation of lifting and recovering underwater vehicles can be performed safely and efficiently. Also, by activating or deactivating the communication function and the observation function as necessary, the power consumption of the underwater vehicle can be reduced.
また、複数の水中航走体は、揚収船による揚収を待機する間、水中で待機する場合には、水中は水上に比べて波浪の漂流力の影響を受けにくいため、待機中に水中航走体が漂流してしまうことを防止できる。 In addition, when a plurality of underwater vehicles are waiting for pick-up by a pick-up vessel, they are less affected by the drifting force of waves underwater than on the water surface. It is possible to prevent the medium cruising body from drifting.
また、水中航走体は、水中を回遊して待機する場合には、一箇所に留まるのが困難な水中航走体を所定の範囲内で待機させやすくなる。 In addition, when the underwater vehicle waits while circling in the water, the underwater vehicle, which is difficult to stay in one place, can be easily made to wait within a predetermined range.
また、複数の水中航走体を管制する水面の近傍を移動可能な水上管制体を、複数の水中航走体を全て揚収した後に揚収する場合には、揚収する全ての水中航走体について、位置や通信状態を水上管制体で把握しながら揚収することができるため、揚収作業の効率及び安全性が向上する。 In addition, when a water control system capable of moving in the vicinity of the water surface that controls multiple underwater vehicles is to be lifted after all of the multiple underwater vehicles have been lifted, Since the body can be lifted and recovered while the position and communication status are grasped by the water control system, the efficiency and safety of the lift and recovery work are improved.
また、複数の水中航走体は、揚収船の存在する位置を避けて待機する場合には、待機中の水中航走体が揚収船に衝突することを防止できる。 In addition, when the plurality of underwater vehicles are on standby avoiding the position where the recovery vessel exists, it is possible to prevent the underwater vehicle on standby from colliding with the recovery vessel .
また、複数の水中航走体は、水上管制体の存在する位置を避けて待機する場合には、待機中の水中航走体が水上管制体に衝突することを防止できる。In addition, when the plurality of underwater vehicles wait while avoiding the position where the water control exists, it is possible to prevent the underwater vehicles on standby from colliding with the water control.
また、水面に浮上する水中航走体の航走機能を、水面への浮上前に停止させる場合には、水面に存在する浮遊物や海草等が水中航走体のプロペラやスラスター等に絡まったり損傷すること等を防止できる。 In addition, when stopping the cruising function of an underwater vehicle that rises to the surface of the water before surfacing to the water surface, floating matter, seaweed, etc. on the water surface may become entangled with the propellers, thrusters, etc. of the underwater vehicle. Damage can be prevented .
また、複数の水中航走体を水中から水面に浮上させ揚収するに当り、気象海象を考慮した揚収能力及び/又は日照を考慮した揚収タイムスケジュールに従って揚収する場合には、水中航走体をより安全かつ効率的に揚収することができる。 In addition , when lifting and recovering multiple underwater vehicles from underwater to the surface of the water, when lifting according to the lifting capacity considering the weather and sea conditions and / or the lifting time schedule considering the sunshine can lift and recover an underwater vehicle more safely and efficiently.
また、本発明の複数の水中航走体の揚収システムによれば、安全かつ効率的に水中航走体の揚収作業を行うことができる。また、通信機能と観測機能を必要に応じて作動又は停止させることで、水中航走体の消費電力を削減することができる。 Further, according to the system for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles of the present invention, the operation of lifting and recovering underwater vehicles can be performed safely and efficiently. Also, by activating or deactivating the communication function and the observation function as necessary, the power consumption of the underwater vehicle can be reduced.
また、複数の水中航走体は、揚収船による揚収を待機する間、水中で待機する待機モードを有する場合には、水中は水上に比べて波浪の漂流力の影響を受けにくいため、待機中に水中航走体が漂流してしまうことを防止できる。 In addition, when a plurality of underwater vehicles have a standby mode in which they wait in the water while waiting to be picked up by the recovery ship, underwater is less susceptible to the drifting force of waves than on the surface. It is possible to prevent the underwater vehicle from drifting during standby.
また、複数の水中航走体を管制する水面の近傍の水中を移動可能な水上管制体をさらに備えた場合には、水上管制体単独で、或いは揚収船と水上管制体の双方で水中航走体を管制することができるため、より安全かつ効率的に水中航走体の揚収作業を行うことができる。また、揚収を待つ水中航走体の待機位置を揚収船からより遠くに離すことができる。 In addition, when a water control system capable of moving in the water near the surface of the water is further provided to control a plurality of underwater vehicles, the water control system alone or both the unloading ship and the water control system may be used for underwater navigation. Since the vehicle can be controlled, the underwater vehicle can be lifted and recovered more safely and efficiently. In addition, the standby position of the underwater vehicle waiting to be picked up can be further separated from the pick-up ship.
また、揚収設定手段が、複数の水中航走体を全て揚収した後、水上管制体を揚収船へ揚収する手順を設定する機能を有する場合には、揚収する全ての水中航走体について、位置や通信状態を水上管制体で把握しながら揚収することができるため、揚収作業の効率及び安全性が向上する。 Further, if the lifting setting means has a function of setting a procedure for lifting the water control system to the lifting ship after all the underwater vehicles are lifted, all the underwater vehicles to be lifted Since the running body can be lifted and recovered while the position and communication status are grasped by the water control system, the efficiency and safety of the lifting and recovering work are improved.
また、揚収設定手段が、複数の水中航走体が、揚収船の存在する位置を避けて待機することを設定する機能を有する場合には、待機中の水中航走体が揚収船に衝突することを防止できる。 Further, when the lifting setting means has a function of setting a plurality of underwater vehicles to wait while avoiding the position where the recovery ship exists, the waiting underwater vehicle may can be prevented from colliding with
また、揚収設定手段が、複数の水中航走体が、水上管制体の存在する位置を避けて待機することを設定する機能を有する場合には、待機中の水中航走体が水上管制体に衝突することを防止できる。Further, when the lifting setting means has a function to set a plurality of underwater vehicles to wait while avoiding a position where a water control system exists, the underwater vehicle in standby may can be prevented from colliding with
また、浮上制御手段が、水面に浮上する水中航走体の航走機能を、水面への浮上前に停止させる場合には、水面に存在する浮遊物や海草等が水中航走体のプロペラやスラスター等に絡まったり損傷すること等を防止できる。 In addition, when the surfacing control means stops the cruising function of the underwater vehicle that floats to the surface of the water before surfacing to the water surface, floating matter, seaweed, etc. existing on the water surface may interfere with the propeller of the underwater vehicle. It is possible to prevent entanglement or damage to the thruster or the like .
また、水中航走体を気象海象を考慮した揚収能力及び/又は日照を考慮した揚収タイムスケジュールに従って揚収するための気象海象取得手段及び/又は日照取得手段を備えた場合には、より安全かつ効率的に水中航走体の揚収作業を行うことができる。In addition, if the underwater vehicle is equipped with meteorological/oceanographic acquisition means and/or sunshine acquisition means for picking up and recovering the underwater vehicle according to the pick-up ability and/or sunshine-acceptable pick-up time schedule, The underwater vehicle can be lifted and recovered safely and efficiently.
以下に、本発明の実施形態による複数の水中航走体の揚収方法、及び複数の水中航走体の揚収システムについて説明する。 A method for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles and a system for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles according to embodiments of the present invention will be described below.
図1は複数の水中航走体の揚収システムの概略構成正面図、図2は複数の水中航走体の揚収システムの概略構成平面図である。
本実施形態による複数の水中航走体の揚収システムは、揚収船(母船)10と、水底を探査するための複数の水中航走体20と、水面の近傍の水中を移動可能であり水中航走体20を管制する水上管制体30と、揚収船10の揚収能力に基づいて水面に浮上させ揚収する水中航走体20を設定する揚収設定手段40と、揚収設定手段40による設定に基づいて水中航走体20の水面への浮上を制御する浮上制御手段201と、気象海象を考慮して水中航走体20を揚収するための気象海象取得手段50と、日照を考慮して水中航走体20を揚収するための日照取得手段60を備える。
揚収設定手段40、気象海象取得手段50、及び日照取得手段60は揚収船10に設けられ、浮上制御手段201は水中航走体20に設けられている。なお、揚収設定手段40は、水上管制体30に設けるなど、揚収船10以外に設けることもできる。また、揚収船(母船)10としては、揚収船と母船をそれぞれ別に構えて構成することもできる。
図1では、海洋や湖沼等において、調査(探査)作業を終えた複数の水中航走体20(第1水中航走体20A、第2水中航走体20B、第3水中航走体20C)と1台の水上管制体30を揚収船10に揚収する状態を示している。水中航走体20及び水上管制体30は、揚収船10に積載して調査水域まで運搬し、調査水域に投入されたものである。
水中航走体20及び水上管制体30は無人かつ無索で自律航走するロボットである。
水面の近傍に配置された水上管制体30の下面には、音響測位手段304及び通信手段305が設けられている。水上管制体30は、音響測位手段304を用いて水中航走体20の位置を測定すると共に、通信手段305を用いて水中航走体20と音響信号による双方向通信を行い、電波の届かない水中に在る複数の水中航走体20に対して音響信号を利用した管制を行っている。なお、図1において水上管制体30の下部から延びる点線は、水上管制体30から水中に向けて発信される音響信号の拡がりを示している。
FIG. 1 is a schematic configuration front view of a system for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles, and FIG. 2 is a schematic configuration plan view of the system for lifting and recovering a plurality of underwater vehicles.
The system for picking up and recovering a plurality of underwater vehicles according to the present embodiment includes a pick-up vessel (mother ship) 10, a plurality of
The lifting setting means 40 , the meteorological/oceanographic obtaining means 50 , and the
FIG. 1 shows a plurality of underwater vehicles 20 (first
The
Acoustic positioning means 304 and communication means 305 are provided on the underside of the
揚収船10には、揚収手段(投入・揚収設備)70が設けられている。揚収手段70は一般船にも装備又は搭載可能なクレーンを含む設備であり、水中航走体20及び水上管制体30を投入及び揚収する機能を有している。これにより、水中航走体20と水上管制体30を同じ設備を用いて投入及び揚収することができる。
なお、揚収船10は、揚収手段70が常設された専用船であっても、揚収手段70を一時的に設置した非専用船であってもよい。
また、揚収船10の下面には、通信手段101が設けられている。揚収船10は通信手段101を用いて水中航走体20と音響信号による双方向通信を行うことができ、例えば、水上管制体30が水中航走体20と水中通信ができなくなった場合の予備的な役割や、水面近くまで浮上した水中航走体20との水中通信等に利用する。なお、図1において揚収船10の下部から延びる点線は、揚収船10から水中に向けて発信される音響信号の拡がりを示している。
The pick-up
Note that the pick-up
Further, communication means 101 is provided on the lower surface of the
水中航走体20には、揚収船10に揚収されるために浮上を開始する浮上時刻が揚収設定手段40を用いて水中への投入前に設定されている。各水中航走体20に設けられている浮上制御手段201は、浮上時刻に到達すると自機の浮上を開始させる。
浮上時刻は、各水中航走体20の揚収に要する時間を揚収船10の揚収能力から勘案して作成した揚収タイムスケジュールに則り、水中航走体20の揚収時間が重ならないように水中航走体20ごとに異ならせて決定する。これにより、浮上時刻に到達した水中航走体20から順に浮上させ、揚収船10に揚収手段70を用いて揚収することができる。
このように、水中航走体20を水中から揚収するにあたり、揚収船10の揚収能力に基づいて水中航走体20を順次水面に浮上させ揚収することで、安全かつ効率的に水中航走体20の揚収作業を行うことができる。
For the
The surfacing time is in accordance with the pick-up time schedule created by considering the time required for picking up each
In this way, when the
揚収船10に設けられた気象海象取得手段50は、水中航走体20の揚収が予定されている時間帯の気象海象情報を取得する。これにより、例えば、取得した気象海象情報を用いて揚収時における有義波高等を予測し、通常よりも波が高いことが予想される場合には1台あたりの水中航走体20の揚収予想時間を通常よりも長くした揚収タイムスケジュールとするなど、気象海象による影響を各水中航走体20の浮上時刻の設定に反映して揚収を行うことができる。
また、揚収船10に設けられた日照取得手段60は、水中航走体20の揚収が予定されている時間帯の日照情報を取得する。日照情報は天候等の影響も加味することが好ましいが、時間帯のみによって推定しても良い。また、気象海象取得手段50で取得した気象予報や雨雲等のレーダ情報を用いて日照情報を修正してもよい。また、浮上指示を直接する場合等には、日照取得手段60で日照を計測して日照情報としてもよい。これにより、例えば、取得した日照情報を用いて揚収時の外界の明るさを予測し、薄暗いなかでの作業が予想される場合には1台あたりの水中航走体20の揚収予想時間を通常よりも長くした揚収スケジュールとするなど、日照による影響を各水中航走体20の浮上時刻の設定に反映して揚収を行うことができる。
このように、複数の水中航走体を水中から水面に浮上させ揚収するにあたり、気象海象と日照の少なくとも一方を考慮して揚収することで、より安全かつ効率的に水中航走体20の揚収作業を行うことができる。
なお、気象海象取得手段50及び日照取得手段60は、本実施形態では揚収船10に設けているが、水上管制体30に設けるなど、揚収船10以外に設けることもできる。
The meteorological/oceanographic information acquiring means 50 provided in the salvage/
Also, the sunshine acquisition means 60 provided in the salvage-and-
In this way, when a plurality of underwater vehicles are lifted from the water to the water surface and picked up, the
In this embodiment, the meteorological/oceanographic acquisition means 50 and the sunshine acquisition means 60 are provided in the
水中航走体20は、揚収船10による揚収を待機する間、水中で待機する待機モードを有する。
水中は水上に比べて波浪の漂流力の影響を受けにくいため、水中航走体20を水中で待機させることにより、待機中に水中航走体20が漂流してしまうことを防止できる。なお、波浪の影響は深度が深くなるに従って、その影響度は低下して行く。
水中で待機する水中航走体20は、基本的にはより波浪の漂流力の影響を受けにくい水底近傍が待機位置となるが、地形や水中航走体20の性能等によっては水面近傍が待機位置となる場合もあり得る。
The
Since underwater is less affected by the drifting force of waves than on water, the
The
また、水中航走体20は、水中における所定の回遊域Xで回遊しながら待機させることができる。これにより、航走型の水中航走体20など、一箇所に留まるのが困難な水中航走体20を所定の範囲内で待機させやすくなる。なお、回遊には、旋回や連続的又は不連続的な移動も含む。
図1では、水底近くに設定された回遊域Xを回遊しながら待機する第2水中航走体20B及び第3水中航走体20Cと、浮上時刻が到来したため回遊域Xを離れ水面の揚収位置へ向けて浮上する第1水中航走体20Aを示している。
回遊域Xは基本的には水底近傍に設定されるが、地形や水中航走体20の性能等に応じて任意に設定が可能である。また、水中航走体20ごとに回遊域Xを異ならせて設定してもよい。
Further, the
In FIG. 1, the second
The excursion area X is basically set near the bottom of the water, but can be arbitrarily set according to the topography, the performance of the
また、揚収設定手段40は、水中航走体20に対して、揚収船10と水上管制体30の少なくとも一方が存在する位置を避けて待機するように設定する機能を有している。
これにより、待機中の水中航走体20が揚収船10又は水上管制体30に衝突することを防止できる。
The pick-up setting means 40 has a function of setting the
This prevents the
また、浮上制御手段201は、水面に浮上する水中航走体20の航走機能を、水中航走体20が水面に浮上する手前で停止させる。
水中航走体20は、浮上の際は浮上速度を高めるために航走機能をオンにしてプロペラやスラスター等を駆動することが多いが、航走体20が水面に浮上する手前で航走機能をオフにすることにより、水面に存在する浮遊物や海草等が水中航走体20のプロペラやスラスター等に絡まったり、損傷すること等を防止できる。
In addition, the surfacing control means 201 stops the cruising function of the
The
また、浮上制御手段201は、水中航走体20が水面へ浮上するにあたり、水中航走体10の不要な通信機能や観測機能を停止させ、必要な通信機能や観測機能を作動させる。
水中航走体20が揚収のために浮上するときには、観測ソナー等の水底探査のための観測機能は不要である。また、水面への浮上後は音響通信機能は機能できなくなるため不要である。そこで、不要になった時点で観測機能及び音響通信機能を停止させることで、水中航走体20の消費電力を削減することができる。特に観測ソナー等は消費電力が大きいため、観測機能の停止による消費電力の削減は効果的である。
また、水面に浮上した水中航走体20は、電波の送受信機能を有するアンテナを作動させ、通信機能を作動させることで、揚収船10や水上管制体30との電波通信が可能となる。なお、音響通信機能や電波通信機能は、常にオンの状態にしておいた場合でも水中航走体20の浮上や潜航に伴って自然に作動したり停止したりするが、必要に応じて通信機能をオンオフすることで、より一層消費電力を削減することができる。
When the
When the
Further, the
図2に示すように、揚収船10には、表示手段701が設けられている。表示手段701は、水中航走体20の揚収順序を表示するものであり、例えば電光掲示板、パソコンのモニター、又は水中航走体20に付された番号などである。なお、表示手段701が投入順序も表示するようにしてもよい。表示手段701を備えることにより、複数の水中航走体20の揚収順序の間違いを防止して、作業の効率及び安全性を向上させることができる。
As shown in FIG. 2, the
また、水上管制体30は、複数の水中航走体20を揚収している間は、揚収船10から所定距離H離れた位置で待機する。所定距離Hは、浮上してくる水中航走体20が衝突したり、水中航走体20の揚収作業の邪魔となったりすることがなく、かつ、揚収されていない水中航走体20の管制を行うことができる範囲内とする。これにより、揚収作業の効率及び安全性がさらに向上する。なお、所定距離Hは、水中航走体20の揚収位置からの所定距離H1として設定してもよいし、船舶の側面からの所定距離H2として設定してもよい。
Further, the
図3は揚収設定手段の構成例を示す図である。
水中航走体20に対する揚収条件設定は、揚収設定手段40のモニター画面80に表示されたアイコンを選択すること等により行う。
図3には、設定対象とする水中航走体20の選択等に用いる水中航走体選択アイコン801と、水上管制体30の選択等に用いる水上管制体選択アイコン802と、揚収船10の揚収能力の設定等に用いる揚収能力設定アイコン803と、水中航走体20の揚収順位の設定に用いる揚収順位設定アイコン804と、水中航走体20の探査領域の設定に用いる探査領域設定アイコン805と、水中航走体20に対する直接的な浮上指示に用いる浮上指示アイコン806と、揚収設定手段40の作動状況や警告等を表示する表示アイコン807と、設定の初期化等に用いるリセットアイコン808が表示された状態を示している。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the lift-and-collect setting means.
The lifting conditions for the
FIG. 3 shows an underwater
揚収能力設定アイコン803にタッチすると別画面が開き、揚収能力の設定が可能となる。揚収能力とは、揚収船10が水中航走体20を揚収する能力であり、揚収手段70の動作時間、水中航走体20を捕捉するのに要する時間、揚収船10の移動速度等の揚収船10の性能、また、揚収に携わる人員数、気象海象状況等を基に作業時間に集約して設定する。または、動作時間や捕捉するのに要する時間以外の移動速度、人員数、気象海象状況等は、揚収設定手段40に予め保有した時間変換機能を利用して作業時間に集約して設定する。
揚収能力の設定後、各水中航走体20の浮上後の揚収に要する時間が揚収能力に基づいて導出され、各水中航走体20の揚収順位と浮上時間が割り振られた揚収タイムスケジュールが作成される。この作成された揚収タイムスケジュールに従って、各水中航走体20に対して揚収順位と浮上時刻が設定される。
なお、水中航走体20の揚収順位は、揚収順位設定アイコン804を用いて任意に設定することも可能である。
When the lifting
After setting the lifting capacity, the time required for lifting after surfacing of each
It is also possible to arbitrarily set the lifting order of the
水中航走体選択アイコン801は、調査水域に投入する水中航走体20の数と対応し、本実施形態では、第1水中航走体20Aを選択する第1水中航走体選択アイコン801A、第2水中航走体20Bを選択する第2水中航走体選択アイコン801B、及び第3水中航走体20Cを選択する第3水中航走体選択アイコン801Cからなる。
いずれかの水中航走体選択アイコン801がタッチされると、探査領域設定アイコン805が機能可能となり、選択した水中航走体20に対する探査領域の設定として、複数のウェイポイント(深度・位置)の設定(待機モード時に通過するウェイポイントの設定も含む)が可能となる。ウェイポイントの設定は、手動入力も、読込手段を介した一括した読み込みでの入力も可能である。
また、次に設定を行う別の水中航走体20の探査領域は、先に探査領域が設定された水中航走体20のウェイポイントと時刻が重ならないように、また近付いても所定の距離を保てるように、ウェイポイントと時刻に幅を持たせて設定される。仮にウェイポイントが手動入力で危うい設定がされた場合は、表示アイコン807に警告が表示される(待機モード時も同様)。
なお、水中航走体20の探査領域は、後述の探査条件設定手段206を用いて設定することも可能である。また、所定の距離は水中航走体20のそれぞれの航走速度や寸法等に基づいて決められる。
Underwater
When one of the underwater
Further, the exploration area of another
The exploration area of the
水上管制体30は、水中航走体20を管制する役割を果たすため、投入順位は最初に、揚収順位は最後になるように自動設定される。
このように、揚収設定手段40が、複数の水中航走体20が全て揚収された後に水上管制体30が揚収される手順を設定する機能を有することで、揚収する全ての水中航走体20について、位置や通信状態を水上管制体30で把握しながら揚収することができるため、揚収作業の効率及び安全性が向上する。
Since the
In this way, the lifting setting means 40 has the function of setting the procedure for lifting the
水中航走体20に対しては、待機モード時も含めたウェイポイントの設定の後、浮上時刻の設定により自動的に順次浮上を指示することができるが、水中航走体選択アイコン801と浮上指示アイコン806を操作することにより、任意の水中航走体20に対して浮上を直接指示することも可能である。
但し、任意の水中航走体20に対して浮上を直接指示した場合も、次の水中航走体20の浮上時刻は、自動的に順次浮上を指示する場合と同様に、揚収能力設定アイコン803を用いて設定した揚収能力に基づいて決定される。
For the
However, even if a surfacing command is directly given to an arbitrary
また、誤入力等により設定を部分的に間違えた場合は、リセットアイコン808を操作することにより、修正及び再入力が可能となる。また、リセットアイコン808を長押しすることで、全ての設定をリセットすることができる。
Also, if a setting is partially incorrect due to erroneous input or the like, the
図4は揚収船に水上管制体及び複数の水中航走体を載置した状態を示す図、図5は水中航走体の揚収作業を示す図である。
揚収船10は、水中航走体20を載置する水中航走体用載置台702と、水上管制体30を載置する水上管制体用載置台703を備える。水中航走体用載置台702の下部には入替手段704が設けられ、水上管制体用載置台703の下部には入替手段705が設けられている。
本実施形態では、入替手段704、705をキャスターとしている。水中航走体20及び水上管制体30の揚収順序に従って、入替手段704、705により、水中航走体用載置台702と水上管制体用載置台703との揚収手段70に対する位置関係を入れ替えることができる。これにより、複数の水中航走体20及び水上管制体30を安定して載置及び入れ替えし、揚収作業をスムーズに行うことができる。図5では、第2水中航走体20Bの揚収作業を行うにあたり、揚収船10上の所定位置に水中航走体用載置台702が配置された状態を示している。
なお、入替手段704、705は、水中航走体用載置台702と水上管制体用載置台703を移動させて揚収手段70に対する位置関係を入れ替えるロボットアームやコンベヤー等であってもよい。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which a water control system and a plurality of underwater vehicles are placed on a recovery ship, and FIG. 5 is a diagram showing the operation of recovering the underwater vehicles.
The
In this embodiment, the replacement means 704 and 705 are casters. According to the order of lifting and recovering the
The exchange means 704 and 705 may be a robot arm, a conveyor, or the like that moves the underwater
図6は揚収システムを用いた運用システムの概略構成図、図7は水中航走体の一例を示す外観斜視図である。
図6では、海洋や湖沼等において、調査水域に1台の水上管制体30を進水させ、複数の水中航走体20を投入し、水底を探査することにより鉱物資源やエネルギー資源、熱水鉱床等の調査作業を行う状態を示している。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an operation system using a lifting system, and FIG. 7 is an external perspective view showing an example of an underwater vehicle.
In FIG. 6 , one
水上管制体30には、洋上中継器(ASV:Autonomous Surface Vehicle)を用いている。水上管制体30は、端部が半球面となった筒型の本体30aと、本体30aの上面に延設された垂直翼30bとを備える。揚収船10から調査水域に進水させた水上管制体30は、本体30aが水中に没して垂直翼30bの上部を水面上に突き出した状態で用いられる。垂直翼30bの上部には、GPS等の自己位置把握手段301と、衛星通信アンテナ及び無線LANアンテナ等の海上通信手段302が搭載されている。水上管制体30は、自己位置把握手段301を用いてGNSS(全地球航法衛星システム)衛星1からのGNSS信号を受信することにより、自己の位置を把握できる。また、海上通信手段302を用いて揚収船10との通信を行うことができる。
また、本体30aの後部には舵及びプロペラを有する移動手段303が設けられており、水上管制体30は移動手段303によって水面の近傍を移動することができる。
また、本体30aの下面には、音響測位手段304及び通信手段305が設けられている。通信手段305は、音波を送信する送波器と音波を受信する受波器とを有する。水上管制体30は、音響測位手段304を用いて水中航走体20の位置を測定すると共に、通信手段305を用いて水中航走体20と音響信号による双方向通信を行い、水中航走体20を管制している。水上管制体30から水中に向けて発信される音響信号が到達し易いのは、水上管制体30を頂点とした略円錐状の範囲であるため、この略円錐状の範囲を水上管制体30が管制する管制領域Yとしている。
揚収船10が水中航走体20を管制することもできるが、水上管制体30を用いることで、水上管制体30単独で、或いは揚収船10と水上管制体30の双方で水中航走体20を管制することができるため、より安全かつ効率的に水中航走体20の揚収作業を行うことができる。また、揚収を待つ水中航走体20の待機位置を揚収船10からより遠くに離すことができる。
For the
A moving means 303 having a rudder and a propeller is provided at the rear portion of the
Further, acoustic positioning means 304 and communication means 305 are provided on the lower surface of the
Although the
水中航走体20には、水上管制体30との接続にケーブルを用いずに水中を自律的に航走する無索自律無人型の航走体(AUV:Autonomous Underwater Vehicle)を用いている。水上管制体30は複数の水中航走体20に対して音響信号を用いて管制するので、水上管制体30にケーブル用の設備を設ける必要が無く、また、ケーブルが絡んだり、ケーブルによって水上管制体30の移動が制限されたりすることがない。
水中航走体20は、舵や推進器などの航走手段202とバラスト(重り)203を備えており、水中を航走及び潜航することができる。
水中航走体20には、自機の位置の測定に用いる自機測位手段204と、揚収船10又は水上管制体30との音響信号又は電波信号による双方向通信を行う通信手段205と、水上管制体30の音響測位手段304から発せられる信号に対して返答を行う音響トランスポンダ(図示無し)が設けられている。通信手段205は、音波の送受波器と、電波の送受波器(アンテナ)を有する。
水中航走体20は、水上管制体30による測位が所定回数失敗した場合や、水上管制体30との通信に所定回数失敗した場合などは、緊急浮上させて揚収船10に回収することができる。
第1水中航走体20Aはホバリング型であり、第2水中航走体20B及び第3水中航走体20Cよりも航走速度を遅くすることができる。また、第1水中航走体20Aは垂直スラスターや水平スラスターを有し、第2水中航走体20B及び第3水中航走体20Cよりも動きの自由度が高く、水流等がある場所においても位置を保持することができるため、主に水底近くでの精密な調査作業を担う。第1水中航走体20Aには、観測手段213として、水底の映像撮影を行うための撮像手段213Aが設けられている。撮像手段213Aは、例えば照明を備えたカメラである。
図7(a)は第2水中航走体20Bの上方斜視図、図7(b)は第2水中航走体20Bの下方斜視図である。第2水中航走体20Bは航走型であり、第1水中航走体20Aよりも機敏かつ高速に動くことができるため、主に水底から離れた位置でより広い範囲における調査作業を担う。
第2水中航走体20Bには、観測手段213として、水底の地形の調査を行う地形調査手段213Bと水底下の地層の調査を行う地層調査手段213Cが設けられている。地形調査手段213B及び地層調査手段213Cは、例えばソナーである。
また、第2水中航走体20Bは、舵や推進器などの航走手段202と、バラスト203を備えている。バラスト203は、第2水中航走体20Bから切り離し可能に取り付けられている。
なお、第3水中航走体20Cも基本的には第2水中航走体20Bと同様の構成である。
The
The
The
When the
The first
FIG. 7(a) is an upper perspective view of the second
The second
In addition, the second
The third
次に、水中航走体20の制御について、図8及び図9を用いて説明する。
図8は水中航走体の制御ブロック図、図9は水中航走体の制御フロー図である。
水中航走体20は、浮上制御手段201、航走手段202、バラスト203、自機測位手段204、通信手段205、探査条件設定手段206、深度計207、探査ミッション遂行手段208、伝送手段209、記録手段210、航走速度設定部211、航走制御部212、観測手段213、揚収条件記憶部214、及び回遊域判断部215を備える。
通信手段205は、音響通信のための音波送受波器205Aと、電波通信のための電波送受波器(アンテナ)205Bを有する。
探査ミッション遂行手段208は、深度制御部208A、潜航制御部208B、位置推定部208C、時刻管理部208D、ミッション制御部208Eを有する。
航走制御部212は、管制領域判断部212Aを有する。
Next, control of the
FIG. 8 is a control block diagram of the underwater vehicle, and FIG. 9 is a control flow chart of the underwater vehicle.
The
The communication means 205 has a sonic wave transmitter/
The exploration mission execution means 208 has a
The
揚収船10に乗船しているオペレーターは、水中航走体20を揚収船10から探査水域に投入する前に、揚収設定手段40を用いて、水中航走体20に対して、浮上時刻及び揚収順位を入力することにより揚収条件の設定を行うと共に、探査ミッション、探査領域及び航走経路などといった探査に必要な情報を入力することにより探査条件設定を行い、また、航走速度設定部211を用いて、水中航走体20に対して航走速度を設定する(ステップ1)。設定した揚収条件は、揚収条件記憶部214に記憶される。
なお、水中航走体20に設けられている探査条件設定手段206を用いて、探査条件設定に必要な情報を入力することもできる。また、複数の水中航走体20に対して揚収設定手段40又は探査条件設定手段206を用いて設定される揚収条件等は、揚収船10からの指示を水上管制体20を介して、又は水上管制体20にプログラムされたスケジュールに基づいて、自動的に更新することも可能である。
Before the operator on board the salvage-and-
It is also possible to use the search condition setting means 206 provided in the
ステップ1の後、揚収手段(投入・揚収設備)70を用いて、複数の水中航走体20を投入順序に従って水中に投入する(ステップ2)。
水中航走体20の投入に先立って進水させていた水上管制体30は、投入された水中航走体20の管制を開始する。
After
The
ステップ2の後、投入された水中航走体20は、ステップ1で設定された探査領域の深度まで潜航する(ステップ3)。
潜航は航走手段202及びバラスト203を用いて行うが、航走手段202を停止してバラスト203の重さのみによって潜航した場合には、燃料を節約することができる。
潜航にあたって各水中航走体20は、深度計207及び自機測位手段204を用いて自機の深度及び位置を測定し、深度制御部208A、潜航制御部208B及び位置推定部208Cを有する探査ミッション遂行手段208が、設定された探査領域の深度等に従って航走制御部212を制御する。航走制御部212は、探査ミッション遂行手段208による制御と航走速度設定部211で設定された航走速度に従って航走手段202を制御する。
自機測位手段204による自機位置の測定は、例えば、速度センサ及びジャイロセンサを搭載し、自機の速度及び加速度を検出して算出することにより行う。
After step 2, the
The cruising is performed using the cruising means 202 and the
Each
The self-machine position measurement by the self-machine positioning means 204 is performed by, for example, installing a speed sensor and a gyro sensor, and detecting and calculating the speed and acceleration of the self-machine.
ステップ3の後、設定された探査深度に達した水中航走体20は航走を開始する(ステップ4)。
設定された探査深度で航走を開始した各水中航走体20は、自機測位手段204を用いて自機の位置を測定し、探査ミッション遂行手段208に送信する。探査ミッション遂行手段208は、ステップ1で設定された探査領域を水中航走体20が航走するように航走制御部212を制御する。航走制御部212は、探査ミッション遂行手段208による制御と航走速度設定部211で設定された航走速度に従って航走手段202を制御する。これにより、水中航走体20は探査領域を航走する(ステップ5)。
時刻を管理する時刻管理部208Dを有する探査ミッション遂行手段208は、ステップ1で設定された航走経路に従って、他の水中航走体20と航走軌跡が同時刻に重ならないように航走制御部212を制御する。
After step 3, the
Each
The exploration mission execution means 208 having a
航走制御部212は、探査ミッション遂行手段208から受信した自機の推定位置、深度及び水上管制体30との通信状態に基づいて、航走手段202を制御して水上管制体30の管制領域Y内で水中航走体20を航走させる(ステップ6)。通信状態は、通信手段205を用いて水上管制体30との通信状態を測定し、測定結果を探査ミッション遂行手段208に送信し、探査ミッション遂行手段208が例えばシグナル/ノイズ比(S/N比)で把握する。
また、航走制御部212は、管制領域判断部212Aを有し、自機の推定位置及び水上管制体30との通信状態に基づいて、自機が管制領域Y内に位置するか否かを定期的に判断する(ステップ7)。
The
Further, the
ステップ7において、自機が管制領域Y内にいると判断した場合には、探査ミッションを遂行する(ステップ8)。
ステップ8では、探査ミッション遂行手段208のミッション制御部208Eが、第1水中航走体20Aに設けられた撮像手段213Aを制御することにより、水底の映像撮影を行うことができる。また、ミッション制御部208Eが、第2水中航走体20Bに設けられた地形調査手段213B及び地層調査手段213Cを制御することにより、水底の地形及び水底下の地層の情報を得ることができる。
得られた撮影画像、水底の地形及び水底下の地層の情報といった探査ミッション遂行結果は、ハードディスクや磁気テープ等の記録手段210に記録される。また、伝送手段209で符号化等の処理が行われた後に通信手段205を用いて水上管制体30へ送信される(ステップ9)。
If it is determined in step 7 that the aircraft is within the control area Y, the exploration mission is carried out (step 8).
In step 8, the
The results of the exploration mission, such as the obtained photographed images, the topography of the water bottom, and the information on the strata below the water bottom, are recorded in a recording means 210 such as a hard disk or magnetic tape. Also, after processing such as encoding is performed by the transmission means 209, it is transmitted to the
ステップ9の後、探査ミッション遂行手段208は、設定された探査ミッションを完了したと判断した場合は、探査ミッションを終了する(ステップ10)。
After
ステップ10の後、浮上制御手段201は、設定された浮上時刻に到達したか否かを判断する(ステップ11)。
After
ステップ11において、浮上時刻に到達したと判断した場合には、浮上制御手段201は、自機を浮上させる(ステップ12)。
浮上制御手段201は、水中航走体20が水面へ浮上するにあたり、観測手段213の観測機能と音波送受波器205Aの通信機能を停止させ、電波送受波器205Bの通信機能を作動させる。
In step 11, when it is determined that the rising time has come, the rising control means 201 makes the aircraft rise (step 12).
When the
ステップ11において、浮上時刻に到達していないと判断した場合には、浮上制御手段201は自機を水中で待機させる待機モードに移行する(ステップ13)。 If it is determined in step 11 that the rising time has not yet been reached, the rising control means 201 shifts to a standby mode in which the aircraft waits underwater (step 13).
ステップ13の後、浮上制御手段201は、自機を予め設定されている回遊域Xへ移動させ、自機が回遊域X内に存在するか否かを判断する回遊域判断部217の判断に従って回遊域X内を回遊させる(ステップ14)。なお、自機が予め設定されている回遊域Xに存在している場合は、回遊に移行する。
また、航走制御部212は、探査ミッション遂行手段208から受信した自機の推定位置、深度及び水上管制体30との通信状態に基づいて航走手段202を制御し、回遊域X内を回遊する水中航走体20を水上管制体30の管制領域Y内で航走させる(ステップ15)
After step 13, the levitation control means 201 moves the aircraft to the preset excursion area X, and according to the determination of the excursion area determination unit 217 that determines whether or not the aircraft exists within the excursion area X. It is caused to migrate within the migration area X (step 14). In addition, when the own machine exists in the excursion area X set in advance, it shifts to excursion.
In addition, the
また、ステップ7において、自機が管制領域Y内にいないと判断した場合には、探査ミッション遂行手段208は、所定の待ち時間が経過しても管制領域Y内にいないことが継続した場合は、探査続行不可能と判断し、ステップ12に移行して自機を浮上させる。
なお、浮上させる前に、自機測位手段204による測位結果等に基づいて、位置推定部208Cによる自機の位置推定を行い、管制領域Yに戻れるか否かを判断し、戻れないと判断した場合に浮上させるようにしてもよい。
また、ステップ10の後、浮上時刻に到達していない場合であっても、揚収設定手段40の浮上指示アイコン806を用いて浮上指示がなされた場合は、ステップ12に移行して自機を浮上させる。
Further, in step 7, if it is determined that the aircraft is not within the control area Y, the exploration mission accomplishing means 208 continues not to be within the control area Y even after the predetermined waiting time has passed. , it is determined that exploration cannot be continued, and the process proceeds to step 12 to surface the own aircraft.
Before floating, the position of the aircraft is estimated by the
Further, after
図10は水上管制体の制御ブロック図である。
水上管制体30は、自己位置把握手段301、海上通信手段302、移動手段303、音響測位手段304、通信手段305、管制設定部306及び移動制御手段307を備える。
移動制御手段307は、数管理部307A、待機制御部307B、位置推定部307C、航走記録部307D及び管制判断部307Eを有する。
FIG. 10 is a control block diagram of the water control.
The
The movement control means 307 has a
揚収船10に乗船しているオペレーターは、水上管制体30を揚収船10から調査水域に進水させる前に、管制設定部306を用いて、水上管制体30に対して、水上管制体30の移動範囲、管制すべき水中航走体20の数や性能、深度などといった管制に必要な情報を入力することにより管制設定を行う。
調査水域に進水した水上管制体30は、後から投入された水中航走体20に対する管制を開始する。まず、音響測位手段304を用いて複数の水中航走体20のそれぞれの位置を測定し、測位結果を移動制御手段307に送信する。
また、通信手段305を用いて複数の水中航走体20のそれぞれとの通信状態を測定し、測定結果を移動制御手段307に送信する。通信状態は、例えばシグナル/ノイズ比(S/N比)で把握する。
移動制御手段307は、受信した測位結果と通信状態の測定結果に基づいて、複数の水中航走体20のそれぞれの航走経路を時刻とともに航走記録部307Dに記録する。
Before launching the
The
Also, the communication state with each of the plurality of
The movement control means 307 records the respective cruising routes of the plurality of
数管理部307Aは、管制設定で入力された水中航走体20の数と、航走経路が記録された水中航走体20の数とを比較し、管制すべき水中航走体20の全数が管制領域Y内に位置するか否かを判断する。
管制すべき水中航走体20の数と航走経路が記録された水中航走体20の数が同じか多いと判断した場合、すなわち管制すべき水中航走体20の全数が管制領域Y内に位置すると判断した場合には、その結果を管制判断部307Eに送信する。
The
When it is determined that the number of
一方で、数管理部307Aが、管制すべき水中航走体20の数よりも航走経路が記録された水中航走体20の数が少ないと判断した場合、すなわち管制すべき水中航走体20の一部又は全数が管制領域Yを外れたと判断した場合には、位置推定部307Cは、航走記録部307Dに記録された水中航走体20の航走経路に基づいて、管制領域Yを外れた水中航走体20が存在する方向を推定する。
また、待機制御部307Bは、水中航走体20が管制領域Yを外れたことが最初に検出されたときから所定時間経過したか否かを判断する。
所定時間経過していないと判断した場合には、管制すべき水中航走体20の全てが管制領域Y内にいるか否かを再度判断する。
また、所定時間経過したと判断した場合には、待機制御部307Bは、判断結果を管制判断部307Eに送信すると共に、水上管制体30の移動を開始するように指示する。これにより移動手段303が動作して水上管制体30が移動する。
管制すべき水中航走体20の一部又は全数が管制領域Yを外れたと判断した場合であっても、管制領域Yを外れた水中航走体20が自ら管制領域Y内に戻ってくる可能性や、実際には管制領域Y内に位置しているものの一時的な測位・通信障害により管制領域Yを外れたと誤って検出された可能性等があるため、本実施形態のように、水上管制体30を移動するに当り、水中航走体20が管制領域Yを外れたことを検出してから所定時間待機し、その間に判断を所定回数繰り返すことで、水上管制体30が無用に動くことを低減できる。これにより、水上管制体30のエネルギーの浪費や、管制領域Y内に位置する水中航走体20が管制領域Yから外れてしまうことを防止できる。
また、位置推定部307Cが、航走記録部307Dに記録された水中航走体20の航走経路に基づいて、管制領域Yを外れた水中航走体20が存在する方向を推定し、移動制御手段307がこの推定結果に基づいて移動手段303を制御することで、水上管制体30の管制精度や移動効率を向上させ、管制領域Yから外れた水中航走体20を管制領域Y内により早く戻すことができる。
On the other hand, when the
Further, the
If it is determined that the predetermined time has not elapsed, it is determined again whether or not all the
Further, when determining that the predetermined time has passed, the
Even if it is determined that some or all of the
Further, the
管制判断部307Eは、数管理部307A又は待機制御部307Bから送信された判断結果に基づいて、管制設定を変更するか否かを判断する。
この際、数管理部307Aから判断結果を受信した場合であって、管制すべき水中航走体20の数と航走経路が記録された水中航走体20の数が同じ場合には、管制設定を変更しない。
また、数管理部307Aから判断結果を受信した場合であって、管制すべき水中航走体20の数よりも航走経路が記録された水中航走体20の数が多い場合には、管制設定部306は、管制領域Yに戻った水中航走体20を含めた管制設定に変更する。これにより、管制領域Yに戻った水中航走体20を含めて管制を継続することができる。
また、待機制御部307Bから判断結果を受信した場合、すなわち管制領域Yを外れた水中航走体20があるとの判断結果を受信した場合には、管制設定部306は、管制領域Yを外れた水中航走体20を除いた管制設定に変更する。これにより、管制領域Yを外れた水中航走体20を除いて管制を継続することができる。
The
At this time, when the determination result is received from the
Further, when the determination result is received from the
Further, when receiving the determination result from the
本発明の複数の水中航走体の揚収方法、及び複数の水中航走体の揚収システムは、複数の水中航走体を用いた水底探査において、水中航走体の揚収作業を安全かつ効率的に行うことができる。 The method for lifting up a plurality of underwater vehicles and the system for lifting up a plurality of underwater vehicles according to the present invention safely lift and recover the underwater vehicles in underwater exploration using a plurality of underwater vehicles. and efficiently.
10 揚収船
20 水中航走体
201 浮上制御手段
30 水上管制体
40 揚収設定手段
50 気象海象取得手段
60 日照取得手段
70 揚収手段(投入・揚収設備)
10 Lifting and recovering
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