JP7274133B2 - 水中構造体の回収システム - Google Patents

Description

本発明は、水中構造体の回収システムに関する。

海底測量や海底の地形調査等の海洋観測を行う装置として、水中航走体が知られている。水中航走体は、オペレーターが遠隔操作する遠隔操作無人探査機（ＲＯＶ）や、自立型無人潜水機（ＡＵＶ）等様々な種類を有しており、科学分野や商業分野、軍用分野等で広く利用されている。
また、海洋観測には観測ブイのように、水中ではなく水上で係留された状態で、又は水上を漂流した状態で観測を行う装置も知られている。

水中航走体や観測ブイのような観測用の水上構造体は、観測活動を終えると回収する必要がある。
回収方法としては、回収船である支援母船と水上構造体とを接近させ、回収船に搭載したクレーンで水上構造体を水中から回収用船舶上に揚収するのが一般的である。
しかしながらこの方法では、回収船にクレーンを設置するスペースと、水上構造体を収容するスペースが必要となる。また、水上構造体を回収する際には、水上構造体にクレーンの吊具を接続する作業や、クレーンで水上構造体を船上に引き上げる作業を行う必要があり、その作業には乗組員が必要となる。そのため、この方法では、回収船が大型化し易いという問題がある。

そこで、小規模な船舶で水上構造体の回収を行える水上構造体の回収システムとして、船舶によって曳航する回収装置を備え、水中において回収装置である回収カゴに水中航走体を収容する回収システムが特許文献１で提案されている。この回収システムでは、水中に沈めた回収装置の位置及び姿勢を計測し、その計測された回収装置の姿勢に合わせて水中航走体の姿勢を制御することにより、回収装置に水中航走体を進入させて収容する。しかしながら、この構造では、回収する水中航走体が大きくなるほど回収装置が大型化する。また、回収する水中航走体の数が多くなるほど、回収装置の数を増やす必要があり、回収装置が全体として大型化する。そのため、回収装置を曳航する回収船の大型化も避けられない問題がある。

特表２００９－５４４５２１号公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、回収装置の小型化が容易な水中構造体の回収システムを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の水中構造体の回収システムは、水上又は水中にある水中構造体を回収する、水中構造体の回収システムであって、回収船又は母船に回収フレーム曳航索で曳航される回収フレームと、前記回収船又は母船に回収フック曳航索で曳航され、前記水中構造体から水中に繰り出されたケーブルを引っ掛けて前記水中構造体を回収する回収フックと、前記回収フレームに設けられ、前記回収フックの開放端を曳航方向前方に向けて脱着可能に保持する保持部を備え、前記回収フックが前記ケーブルを引っ掛ける際に、前記ケーブルによって前記回収フックに加えられる張力で前記回収フックが前記回収フレームから離脱するように前記保持部を構成したことを特徴とする。

これらの構成によれば、ケーブルを回収フックで引っ掛けるまでは回収フレームが回収フックを保持する。回収フックがケーブルを引っ掛けると、その力で回収フックが回収フレームから離脱して、回収フックに結索された回収フック曳航索により母船又は回収船に曳航される。
そのため、回収フレームが水中構造体を保持及び曳航する必要がないので、回収フック単体を保持できる強度と大きさを回収フレームが備えていればよく、回収フレームを小型化できる。

本発明によれば、回収装置の小型化が容易な水中構造体の回収システムを提供できる。

本実施形態に係る水中構造体の回収システムの構成を示す斜視図であり、破線で示した部分は水面下にあることを意味する。 図１の回収フレーム及び回収フックの拡大斜視図である。 図２の回収フック付近の拡大斜視図である。 図３において、回収フレームから回収フックを離脱させた状態を示す斜視図である。 図２の平面図（一部断面図）であって、斜線でハッチングした部分は断面を示す。 回収フックの変形例を示す斜視図であって浮力体は記載を省略している。 本実施形態に係る水中構造体の回収方法の手順を示す側面図である。

以下、図面に基づき本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
まず、図１を参照して本実施形態に係る水中構造体の回収システム１の回収対象について、簡単に説明する。
本実施形態に係る回収システムの回収対象は、水上又は水中にある水中構造体であって、回収時にケーブルを水中に繰り出した状態にできる構造体である。具体的には図１の中段に示すように、先端に錘１０５を取り付けたケーブル１０３を水中に展開できるＡＵＶ１０１が挙げられる。ただしケーブル１０３を水中に展開できるのであれば、図１の下段に示すように、先端に浮体１０５ａを取り付けたケーブル１０３を水中から展開するＡＵＶ１０１ａでもよい。また、回収対象は航走するＡＵＶに限られず、ブイのような航走しない構造体でもよい。さらに、ケーブル１０３の自重でケーブル１０３自身の水中における位置を保持できるのであれば、錘１０５や浮体１０５ａは必須ではない。

次に、図１～６を参照して本実施形態に係る回収システム１の構成の概要を説明する。ここでは、水上又は水中にある水中構造体としてＡＵＶ１０１を回収するシステムが例示されている。
図１に示すように、回収システム１は、回収フレーム５、回収フック７、保持部９を備えている。また、ここでは、回収フック曳航索１５は、展開用曳航装置１１に連結されている。

回収フレーム５は、回収船又は母船に回収フレーム曳航索１３で曳航されて水上又は水中を移動する構造体である。回収フレーム５は、回収フック７を保持する構造体でもある。
図１では回収フレーム５は回収船３に曳航されている。回収船３としてここでは洋上自律探査機（ＡＳＶ）を例示するが、ＡＵＶ１０１を回収できる程度の推力と航行時の安定性を備えるのであれば、ＡＳＶに限定されない。またＡＵＶ１０１を揚収する母船自体を回収船３の代わりに用いてもよい。

図２に示すように回収フレーム５は、水平翼部１２、垂直尾翼部１３ａ、１３ｂ、及びアーム部１５ａ、１５ｂを備える。

水平翼部１２は回収フレーム５の曳航時の縦方向（上下方向）の安定性を確保する部材である。具体的には縦方向の変動であるヒービング（上下揺）及びピッチング（縦揺）を制御する翼である。図１では水平翼部１２は平面視で横長の矩形翼である。縦方向の変動を制御できるのであれば水平翼部１２の翼平面形状は特に限定されず、後退翼あるいはデルタ翼等でもよい。また、縦方向の変動を制御できるのであれば水平翼の翼型も特に限定しない。板状でもよいし、ジューコフスキー翼のような揚力を得られる翼型でもよい。また、可変フラップ等の翼形を変化させられる構造を用いてもよい。

水平翼部１２の曳航時の俯角は特に限定しない。回収フレーム５を潜航させる場合は水平翼の俯角を調整することで、浮上力又は下降力を速度に応じて変化させることができ、回収フレーム５の潜航の程度を調整できる。
水平翼部１２には回収フレーム５を曳航するための回収フレーム曳航索１３が連結される連結部１１ｃが設けられる。連結部１１ｃは回収フレーム曳航索１３を連結できる構造であれば特に限定されない。具体的な形状としてはリング状の金具を例示できるが、フック等でもよい。
図１では水平翼部１２の長手方向両端で、かつ曳航方向前方である矢印Ａ１の向きの前方に連結部１１ｃが計２つ設けられている。ただし連結部１１ｃが設けられる位置や数は、曳航時に回収フレーム５の姿勢が安定する位置であれば特に限定しない。

垂直尾翼部１３ａ、１３ｂは、回収フレーム５の曳航時の横方向（左右方向）の安定性を確保する部材である。具体的には回収フレーム５の横方向の変動であるスウェイング（左右揺）及びヨーイング（船首揺）を制御する翼である。垂直尾翼部１３ａ、１３ｂは、図１では水平翼部１２の長手方向両端に設けられた５角形の翼である。横方向の変動を制御できるのであれば垂直尾翼部１３ａ、１３ｂの翼平面形状は５角形に限定されず、矩形でもよい。縦方向の変動を制御できるのであれば水平翼の翼型も特に限定しない。可変翼であってもよい。
なお、回収フレーム５の曳航時のローリング（横揺）は、回収フレーム５の左右方向の重量バランスで調整し、曳航時のサージング（前後揺）は、回収フレーム５の移動時の特性（重量や抵抗の大きさ等）と回収フック曳航索１５の特性（重さや弾性等）で調整する。

アーム部１５ａ、１５ｂは、図１では垂直尾翼部１３ａ、１３ｂから曳航方向である矢印Ａ１に対して斜め後方に突き出された１対の円柱状の部材である。
図３に示すようにアーム部１５ａ、１５ｂの先端には保持部９が設けられており、この保持部９を介して回収フック７を保持する。

回収フレーム５は、水平翼部１２と垂直尾翼部１３ａ、１３ｂで、曳航時の安定性を確保し、垂直尾翼部１３ａ、１３ｂに接続しているアーム部１５ａ、１５ｂの先に設けた回収フック７でＡＵＶ１０１を回収する。
そのため、水平翼部１２の俯角を調整することで、回収フレーム５の潜航の程度を調整できる。また、水平翼部１２の両端に設けられた垂直尾翼部１３ａ、１３ｂのそれぞれにアーム部１５ａ、１５ｂを取り付けることで、少なくとも２つの回収フック７を互いに干渉しない離れた位置に設けられる。

曳航時に回収フック７を保持する保持部９を設けることができるのであればアーム部１５ａ、１５ｂの形状は円柱状には限定されない。アーム部１５ａ、１５ｂの長さや曳航方向である矢印Ａ１に対する後退角、あるいは水平面に対する鉛直方向の角度は、回収対象であるＡＵＶ１０１のケーブル１０３の位置等に応じて適宜設定すればよい。

アーム部１５ａ、１５ｂの数も１対に限定されない。２対以上あってもよい。２対以上とすることで、１つの回収フレーム５が保持する回収フック７の数が増えるので、一回の作業で回収できるＡＵＶ１０１の数を増やすことができる。

１つのアーム部１５ａ、１５ｂに設けられる保持部９の数は１つに限定されない。例えば図２の点線で示すようにアーム部１５ａの先端が複数に枝分かれした構造を有し、枝分かれした個々の先端のそれぞれに保持部９が設けられてもよい。

アーム部１５ａの先端が複数に枝分かれした構造とすることで、１つのアーム部１５ａに２つ以上の回収フック７が設けられるので、１つの回収フレーム５で回収できるＡＵＶ１０１の数を増やせる。

なお、図１及び図２に示す回収フレーム５は曳航時の形態である。
回収フレーム５は、曳航前あるいはＡＵＶ１０１の回収後に母船に揚収された状態では、曳航時と同じ形態を有している必要はない。
例えば水平翼部１２と垂直尾翼部１３ａ、１３ｂの接続部や垂直尾翼部１３ａ、１３ｂとアーム部１５ａ、１５ｂの接続部をヒンジ等で結合して、垂直尾翼部１３ａ、１３ｂ及びアーム部１５ａ、１５ｂを折り畳み可能にしてもよい。これにより、母船に揚収された状態では、保管に便利なコンパクトな形状とすることができる。

回収フレーム５を構成する部材の材料は、曳航時に破損しない程度の強度と、使用環境下で劣化しない程度の耐候性を備えていれば特に限定しない。

回収フック７は、ＡＵＶ１０１から水中に繰り出されたケーブル１０３を引っ掛けてＡＵＶ１０１を回収する部材である。
図３～図５に示すように回収フック７は、フック部２７、結索用リング部２９、浮力体４１、ロック部３１、押圧部３９、及びストッパ３５を備える。

フック部２７はケーブル１０３を引っ掛ける鉤型の部材であり、図５（ａ）に示すように根本部２３、湾曲部２５、先端部３２、及び鍔状部２８を備える。
根本部２３は、保持部９に連結される部分であり、図５（ａ）では直線状の線材である。湾曲部２５は、ケーブル１０３を引っ掛けて保持する部分であり、図５（ａ）では一端が根本部２３に接続されたＵ字状の線材である。

湾曲部２５は、ケーブル１０３を引っ掛けて保持できる鉤型の形状であればよく、具体的な形状は特に限定されない。ただし図５（ａ）に示すように、フック部２７全体の形状として、内周が曳航方向後方である矢印Ａ２の向きに向けて先細りの形状を有するのが好ましい。この形状とすることで、ケーブル１０３がフック部２７に引っ掛けられると，先細りの形状となっているフック部２７の内周の間にケーブル１０３が挟まれて保持される。
そのため、フック部２７が引っ掛けた後のケーブル１０３がフック部２７に対して動き難くなり、ＡＵＶ１０１の曳航時にＡＵＶ１０１が回収船３に対して搖動しにくくなる。なお、先細りの形状とする場合、フック部２７の内周の間にケーブル１０３が挟まれて保持されるためには、湾曲部２５の対向する内周の間の距離が、ケーブル１０３の外径よりも小さいことが好ましい。

先端部３２は鉤の開放端３６を含む部分であり、かつ回収フック７がケーブル１０３を引っ掛ける際に、アーム部１５ａ、１５ｂの前側を伝って保持部９から根本部２３に移動してくるケーブル１０３を湾曲部２５に確実にガイドするための部材である。図１では湾曲部２５の他端に接続された線材であり、根本部２３との距離が、先端に向けて広がるような形状となっている。

この形状とすることで、ケーブル１０３がアーム部１５ａ、１５ｂに接触すると、ケーブル１０３が根本部２３と先端部３２の間に入って、ケーブル１０３が湾曲部２５にガイドされる。

鍔状部２８はフック部２７に浮力体４１を連結する際に浮力体４１が固定される板状の部材であり、湾曲部２５の外周に沿って設けられる。
フック部２７を構成する根本部２３、湾曲部２５、先端部３２、及び鍔状部２８は、ＡＵＶ１０１を引っ掛けて曳航する際に各機能を維持できる程度の強度と、使用環境下で劣化しない程度の耐候性があれば特に材料は限定しない。例えば公知のオーステナイト系ステンレス鋼を使用できる。フック部２７の寸法は、ケーブル１０３の寸法に合わせて適宜設定すればよい。

結索用リング部２９は回収フック曳航索１５が結索される環状の部材であり、フック部２７の根本部２３に設けられる。

フック部２７の根本に結索用リング部２９を設けることで、ケーブル１０３を回収フック７が引っ掛けてＡＵＶ１０１のケーブル１０３を引っ張ると、ケーブル１０３を挟持する部分が結索用リング部２９の後方に位置することになる。
そのため、ケーブル１０３が外れ難くなり、回収船３の曳航力を、回収フック曳航索１５を介してＡＵＶ１０１に効率よく伝達できる。

結索用リング部２９は、フック部２７の開放端３６とは逆側に突設されるのが好ましい。具体的には図５（ａ）に示すように回収フレーム５にフック部２７が保持された状態で、フック部２７のＵ字形状の先端側（凸部）が曳航方向である矢印Ａ１と逆の向きである矢印Ａ２の向きを向くように設けられるのが好ましい。
この構成にすると、ケーブル１０３がアーム部１５ａ、１５ｂの前側を伝って保持部９から根本部２３に移動して湾曲部２５に入る際に結索用リング部２９が邪魔にならない。また、フック部２７がケーブル１０３を引っ掛けた状態で回収フレーム５から離脱してフック部２７が回収フック曳航索１５のみに保持されると、結索用リング部２９が回収フック曳航索１５に引っ張られて曳航方向である矢印Ａ１を向く。これにより、開放端３６が矢印Ａ１と逆の方向である矢印Ａ２の向きを向くため、ケーブル１０３がフック部２７から離脱し難くなる。

結索用リング部２９を構成する材料は、フック部２７同様に曳航時に破損しない程度の強度と、使用環境下で劣化しない程度の耐候性を有するのであれば、特に限定されない。具体的にはフック部２７と同じ材料を用いればよいが、同じ材料には限定されない。結索用リング部２９の寸法は、結索される回収フック曳航索１５の径に応じて適宜設定すればよい。

浮力体４１は、回収フック７の浮力を調整する部材であり、必要に応じて図示しないワイヤ等を用いて鍔状部２８に固定される。浮力体４１の浮力は中性浮力になるように調整するのが好ましい。ここでいう中性浮力とは、厳密には、回収フック７が回収フレーム５の保持部９に保持された状態と回収フック７が回収フレーム５の保持部９から離脱した状態で、回収フレーム５の浮力に影響を及ぼさないことを意味する。ただし、実際には、保持部９の保持構造や回収フック曳航索１５の影響もあるので、実務的には、水中で回収フック７が回収フレーム５から離脱した状態で、回収フック７に外力が加えられなければ回収フック７は、浮上も沈降もしない状態となることを意味する。
回収フック７が回収フレーム５から離脱した状態での浮力を中性浮力にすれば、回収フック７が回収フレーム５から離脱する前後で回収フレーム５の浮力が変わらなくなる。これにより、回収フック７の離脱で回収フレーム５の浮力が変わることで生じる、回収フレーム５の浮力バランスの崩れに起因する姿勢の変化や、急浮上、急降下等の不規則な運動が起こり難くなる。

浮力体４１の材料は、回収フック７の浮力を調整でき、使用環境下で劣化しない強度と耐候性を備える材料であれば、特に限定しないが、中性浮力を得るためには回収フック７と浮力が異なる材料とする必要がある場合が多い。例えば回収フック７がオーステナイト系ステンレス鋼で形成されている場合、浮力体４１は回収フック７よりも浮力の大きい発泡スチロール等で形成するのが好ましい。

浮力体４１の形状は特に限定しないが、曳航時に大きな抵抗とならない形状が好ましい。このような形状としては、曳航方向である矢印Ａ１に平行な垂直断面が流線形あるいは翼形となっている形状が挙げられる。また浮力体４１は、回収フック７の内周近傍に接する部分に切欠きを入れる等して、かつ回収フック７がケーブル１０３を引っ掛ける際に浮力体４１がケーブル１０３に干渉しない形状とする必要がある。

ロック部３１、押圧部３９、及びストッパ３５は、フック部２７が引っ掛けたケーブル１０３が、フック部２７から離脱するのを防ぐ部材である。

図５（ａ）ではロック部３１は外形が棒状の部材である。ロック部３１はフック部２７の開放端３６を塞いで環状部３７を形成するように、フック部２７の内周側である矢印Ｂ１の向きに回動可能に先端部３２に設けられた軸２５ａに軸支される。ロック部３１の先端は、フック部２７の根本部２３の内周に当接する。

押圧部３９は、ロック部３１を、フック部２７の湾曲部２５の外周側である矢印Ｂ２の向きに回動する向きに押圧する部材であり、ここでは軸２５ａの軸回りに設けられたトーションバネである。押圧部３９の一端は環状部３７の内側からロック部３１に当接して、これを矢印Ｂ２の向きに押圧する。

ストッパ３５は、押圧部３９がロック部３１を押圧する際に生じる反力を受け止める部材であり、図５（ａ）ではロック部３１の先端部３２の外周側に固定されている。
ストッパ３５には押圧部３９の他端が当接する。

この構成では、フック部２７がケーブル１０３を引っ掛ける際に、ケーブル１０３がロック部３１を図５（ａ）の矢印Ａ２の向きに押圧することで、押圧部３９の弾性に逆らってロック部３１をフック部２７の内側である矢印Ｂ１の向きに回動させる。これにより、図５の点線で示す位置にロック部３１が移動して開放端３６が開放され、環状部３７内にケーブル１０３が進入する。環状部３７内にケーブル１０３が進入すると、ケーブル１０３がロック部３１から離れるので、ロック部３１が押圧部３９に矢印Ｂ２の向きに押圧されて先端が湾曲部２５の内周に当接し、開放端３６が閉鎖される。この状態では、ケーブル１０３がフック部２７から離脱しようとするとロック部３１に離脱を阻止されるため、ケーブル１０３は環状部３７内から離脱できなくなる。
そのため、フック部２７が引っ掛けた後のケーブル１０３が回収フック７から外れるのを防ぐことができる。

保持部９は、回収フレーム５のアーム部１５ａ、１５ｂに設けられ、回収フック７を脱着可能に保持する部材である。以下の説明ではアーム部１５ａに設けられた保持部９の構造を例に説明するが、アーム部１５ｂに設けられた保持部９の構造も同様である。

保持部９は、回収フック７がケーブル１０３を引っ掛ける際に、ケーブル１０３によって回収フック７に加えられる張力で回収フック７が回収フレーム５から離脱するように構成されている。
具体的には、保持部９は図５（ａ）に示すように回収フレーム側嵌合部１７、フック側嵌合部１９及び、弾性体２１を備える。

回収フレーム側嵌合部１７は回収フレーム５に固定された保持部９の一部分である。回収フレーム側嵌合部１７は図５（ａ）では円筒状のオスカプラであり、嵌合方向をアーム部１５ａの開放端側に向けられている。回収フレーム側嵌合部１７は、アーム部１５ａの端部近傍の円筒内部に設けられた円板状の基部１７ａに根本をボルト等の締結手段で固定されている。

フック側嵌合部１９は、回収フック７に設けられた保持部９の一部分である。フック側嵌合部１９は、本体２０、メスカプラ１９ａ、解除スリーブ２２、止め板２４を備える。

本体２０はフック側嵌合部１９を構成する他の部材を保持する筒状の部材である。図５（ａ）に示すように、アーム部１５ａが回収フック７を保持した状態では、アーム部１５ａ内に本体２０の少なくとも一部が収納される。
本体２０の外周は、アーム部１５ａの内周に対応した形状をしている。本実施形態ではアーム部１５ａが円筒状なので、本体２０はアーム部１５ａの内径未満の外周を有する円筒である。

メスカプラ１９ａはオスカプラの回収フレーム側嵌合部１７と嵌合する円筒状のカプラであり、その先端が回収フック７と逆側を向くように本体２０の円筒内にネジで同軸固定される。メスカプラ１９ａの回収フック７側の端部１９ｂには穴部２２ａが設けられ、穴部２２ａ内にはフック部２７の根本部２３の端部が図５のＣ１、Ｃ２の向きに移動可能に挿入される。
メスカプラ１９ａの外周の一部には、周方向に形成されたリング状の溝であるリング溝４０が設けられる。

解除スリーブ２２は、メスカプラ１９ａの回収フレーム側嵌合部１７に対する固定及び解除のための部材であり、本体２０内に図５のＣ１、Ｃ２の向きに移動可能に同軸配置された円筒状の部材である。解除スリーブ２２内にはメスカプラ１９ａが配置される。解除スリーブ２２の一端の内周には、リング溝４０の外周に対応した内径を備えるリング状の解除リング４２が設けられている。解除リング４２はリング溝４０内に設けられている。解除リング４２の軸方向の幅はリング溝４０の軸方向の幅よりも短いので、解除リング４２はリング溝４０内を図５のＣ１、Ｃ２の向きに移動可能である。解除スリーブ２２のフック部２７側の端部２６には、フック部２７の根本部２３が固定される。

止め板２４は本体２０のフック部２７側の端部を塞ぐ円板状の部材であり、フック部２７側の端部にネジ止めされる。止め板２４にはフック部２７の根本部２３が挿通される挿通孔２１ａが形成されている。挿通孔２１ａにはキー溝２１ｂが設けられており、根本部２３に設けられたキー２３ａと係合することで、根本部２３が軸中心に回転するのを規制する。これにより、フック部２７が回収フレーム５に保持された状態で軸中心に回転して、引っ掛けるべきケーブル１０３に対して開放端３６が逆側を向くのを防いでいる。

なお、根本部２３のうち、キー溝２１ｂよりも本体２０側には円板状の抜け止め２３ｂが設けられている。抜け止め２３ｂの外径は挿通孔２１ａの内径よりも大きいので、フック部２７が図５のＣ２の向きに移動した場合、抜け止め２３ｂが止め板２４に当接すると、それ以上はＣ２の向きに移動しなくなる。

弾性体２１はフック側嵌合部１９のメスカプラ１９ａを回収フレーム側嵌合部１７に向けて押圧する部材であり、図５ではコイルばねである。
具体的には、弾性体２１は本体２０内に、解除スリーブ２２の端部２６と止め板２４の間に挿入される。

この構成では、図５（ａ）に示すように、回収フレーム側嵌合部１７とメスカプラ１９ａを嵌合した状態では、弾性体２１が解除スリーブ２２及びフック部２７を矢印Ｃ１の向きに押圧する。これにより解除リング４２はリング溝４０の左端面をＣ１の向きに押圧するので、メスカプラ１９ａが回収フレーム側嵌合部１７に向けて押圧される。この状態では、メスカプラ１９ａが回収フレーム側嵌合部１７から離脱しない。

一方で、図５（ａ）に示す状態で回収フック７が矢印Ａ１の向きに移動してＡＵＶ１０１のケーブル１０３を引っ掛けると、引っ掛けられたケーブル１０３は、回収フック７に引っ張られる。この際に、ケーブル１０３は錘１０５とＡＵＶ１０１に連結されているため、引っ張られる力の反力である張力が矢印Ｃ２の向きに回収フック７に加えられる。
フック部２７に矢印Ｃ２の向きに張力が加えられると、フック部２７に連結された解除スリーブ２２も矢印Ｃ２の向きに張力が伝達される。この張力が弾性体２１を変形させるのに必要な荷重以下の場合は、弾性体２１は変形せず解除スリーブ２２及びフック部２７は弾性体２１によって矢印Ｃ１の向きに押圧される。よって解除リング４２はリング溝４０内を移動せず、メスカプラ１９ａを回収フレーム側嵌合部１７に押圧し続ける。この張力が弾性体２１を変形させるのに必要な荷重を超えると、弾性体２１は矢印Ｃ２の向きに収縮するように変形するため、フック部２７及び解除スリーブ２２が矢印Ｃ２の向きに移動し、根本部２３がメスカプラ１９ａを矢印Ｃ１の向きに押圧しなくなる。
この状態では図５（ｂ）に示すように解除リング４２はリング溝４０内をＣ２の向きに移動して、リング溝４０の右端面をＣ２の向きに押圧する。これにより、メスカプラ１９ａがＣ２の向きに移動して回収フレーム側嵌合部１７から外れ、図４に示すように回収フック７が回収フレーム５から離脱する。

このように保持部９は、回収フック７がＡＵＶ１０１のケーブル１０３を引っ掛ける際は、ケーブル１０３によって回収フック７に加えられる張力で回収フック７が回収フレーム５から離脱するように構成されている。
よって、ケーブル１０３を回収フック７で引っ掛けるまでは回収フレーム５が回収フック７を保持し、回収フック７がケーブル１０３を引っ掛けると回収フック７が回収フレーム５から離脱して回収フック曳航索１５によって回収船３に曳航される。
そのため回収フレーム５は、ＡＵＶ１０１を保持及び曳航する必要がないので、回収フック７単体を保持できる強度と大きさがあればよく、回収フレーム５を小型化できる。

また、この構成では、ケーブル１０３を回収フック７で引っ掛ける際の引っ張り力が弾性体２１の押圧力を上回ると回収フック７が回収フレーム５から離脱する。
そのため、回収フック７が回収フレーム５から離脱する基準となる引っ張り力を弾性体２１の種類や弾性係数や形状やサイズで調整できるので、回収するＡＵＶ１０１の質量に応じて離脱する基準となる引っ張り力を容易に調整できる。
また、回収フック７が回収フレーム５から離脱する基準となる引っ張り力未満の引っ張り力が回収フック７に加えられても回収フック７は回収フレーム５から離脱しない。そのため、曳航中にケーブル１０３以外のゴミ等の水中浮遊物を回収フック７が引っ掛けても、回収フック７が回収フレーム５から離脱する可能性を極めて低くできる。

例えば、図５では弾性体２１がコイルばねで形成されているため、ケーブル１０３を回収フック７で引っ掛ける際の引っ張り力がコイルバネによる付勢力を上回ると回収フック７が回収フレーム５から離脱する。
そのため、コイルばねの付勢力を調整すれば、回収するＡＵＶ１０１の質量に応じて引っ張り力を容易に調整できる。ただし、弾性体２１はコイルばねには限定されない。回収フック７がケーブル１０３を引っ掛ける際の引っ張り力で回収フック７が回収フレーム５から離脱する構成にできるのであれば、コイルばね以外のバネでもよく、バネ以外の弾性体でもよい。

なお、図５では１つの保持部９に１つのフック部２７が設けられているが、１つの保持部９が保持するフック部２７の数は複数でもよい。例えば図６に示すように、１つの保持部９が２つのフック部２７を保持してもよい。
この構造では、複数のフック部２７の根本部２３が止め板２４に設けられた複数の図示しない挿通孔を挿通し、解除スリーブ２２に固定される。

ＡＵＶ１０１の回収時に１つのフック部２７とケーブル１０３の曳航方向である矢印Ａ１から見た位置がずれていると、１つのフック部２７がケーブル１０３を引っ掛けられない場合がある。この場合でも、１つの保持部９に複数のフック部２７を設けると、同じ保持部９に保持された別のフック部２７がケーブル１０３を引っ掛けられる可能性がある。そのため、１つの保持部９に１つのフック部２７のみが設けられる場合と比べてＡＵＶ１０１を回収できる確率が上がる。

なお、１つの保持部９に複数のフック部２７を設ける場合、フック部２７を構成する一部の要素を共用してもよい。例えば結索用リング部２９は必ずしも複数のフック部２７に各々設ける必要はない。そのため、１つの結索用リング部２９を１方のフック部２７のみに設けるか、あるいはフック部２７とは別に本体２０に結索用リング部２９を１つ設ける等して、２つのフック部２７で１つの結索用リング部２９を共有する構成としてもよい。また浮力体４１も、必ずしも複数のフック部２７に各々設ける必要はない。

展開用曳航装置１１はＡＵＶ１０１を展開目標水域に展開するための曳航体であり、必要に応じて設けられる。
図１では展開用曳航装置１１は枠状の浮体であり、上面に図示しない展開装置を載置可能である。展開用曳航装置１１は、曳航フレーム曳航索１６を介して回収船３に連結されており、曳航フレーム曳航索１６を介して回収船３に曳航される。
また、図１では回収フック曳航索１５の一端が展開用曳航装置１１に連結されている。そのため回収フック７が回収フレーム５から離脱した状態で回収船３は曳航フレーム曳航索１６、展開用曳航装置１１、回収フック曳航索１５を介して回収フック７を曳航し、回収フック７に引っ掛けたケーブル１０３を曳航することでＡＵＶ１０１を曳航する。

回収システム１が展開用曳航装置１１を備えることで、ＡＵＶ１０１の回収だけでなく、展開もできるようになる。
ただし、展開用曳航装置１１は必須ではない。回収システム１とは別に展開装置を用意する場合のように、回収システム１がＡＵＶ１０１を展開する機能を備える必要がない場合は、展開用曳航装置１１は不要である。回収システム１が展開用曳航装置１１を備えない場合は、回収フック曳航索１５の一端を回収船３に直結して、回収船３が直接回収フック７を曳航すればよい。
以上が本実施形態に係る水中構造体の回収システム１の構成の説明である。

次に、回収システム１を用いたＡＵＶ１０１の回収方法の手順について、図７を参照して説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、ＡＵＶ１０１がケーブル１０３を下方又は上方に向けて水中に繰り出した状態にする。
次に、図７（ａ）に示すように、回収フレーム５に回収フック７を装着し、回収船３を用いて回収フレーム５をＡＵＶ１０１の後方まで曳航する。さらに、曳航方向である矢印Ａ１から見たアーム部１５ａ又はアーム部１５ｂの位置が、ケーブル１０３と重なる位置にする。

次に、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）に示す位置から回収フレーム５をＡ１の向きに曳航してＡＵＶ１０１に接近させ、ケーブル１０３をアーム部１５ａ（又は１５ｂ）に沿って移動させ、回収フック７でケーブル１０３を引っ掛ける。引っ掛けられたケーブル１０３は、回収フック７に引っ張られるが、ケーブル１０３は錘１０５とＡＵＶ１０１に連結されているため、これらの慣性力及び水中抵抗力により、引っ張られる力の反力である張力が回収フック７に加えられる。この張力が、図５（ａ）に示す保持部９の弾性体２１を変形させる荷重を超えると、回収フック７が回収フレーム５から離脱する。

回収フック７が回収フレーム５から離脱すると、図７（ｃ）に示すように、回収フック７は展開用曳航装置１１に連結された回収フック曳航索１５により回収船３に曳航される。回収フレーム５は回収フック７と分離された状態で回収フレーム曳航索１３により回収船３に曳航される。
その後は図示しない母船まで回収船３がＡＵＶ１０１を曳航し、母船の甲板あるいは格納庫等にＡＵＶ１０１を収容する。回収船３自体にＡＵＶ１０１を収容してもよい。

このように、回収システム１を用いたＡＵＶ１０１の回収方法では、ケーブル１０３を回収フック７で引っ掛けるまでは回収フレーム５の保持部９が回収フック７を保持する。回収フック７がケーブル１０３を引っ掛けると、その力で回収フック７が回収フレーム５の保持部９から離脱して、回収フレーム５を曳航している回収フレーム曳航索１３とは別の回収フック曳航索１５により回収船３に曳航される。
以上が回収システム１を用いた水中構造体の回収方法の手順の説明である。

このように本実施形態では回収フック７がＡＵＶ１０１のケーブル１０３を引っ掛ける際に、ケーブル１０３によって回収フック７に加えられる張力で回収フック７が回収フレーム５から離脱する。

よって、ケーブル１０３を回収フック７で引っ掛けるまでは回収フレーム５が回収フック７を保持し、回収フック７がケーブル１０３を引っ掛けると回収フック７が回収フレーム５から離脱して、回収フック曳航索１５により回収船３に曳航される。
そのため回収フレーム５は、ＡＵＶ１０１を保持及び曳航する必要がないので、回収フック７単体を保持できる強度と大きさがあればよく、回収フレーム５を小型化できる。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが本発明は実施形態には限定されない。当業者であれば本発明の技術思想の範囲内において各種変形例及び改良例に想到するのは当然のことであり、これらも本発明に含まれる。
例えば上記した実施形態では、解除リング４２がメスカプラ１９ａのリング溝４０を図５（ａ）のＣ１の向きに押圧することでメスカプラ１９ａを回収フレーム側嵌合部１７に向けて押圧する構成を例示したが、本発明はこの構成に限定されない。
例えば根本部２３がメスカプラ１９ａの右端面を図５（ａ）の矢印Ｃ１の向きに直接押圧することで、メスカプラ１９ａを回収フレーム側嵌合部１７に向けて押圧する構成でもよい。
また、上記した実施形態では、解除リング４２がメスカプラ１９ａのリング溝４０を図５（ａ）のＣ２の向きに押圧することでメスカプラ１９ａが回収フレーム側嵌合部１７から離脱する構成を例示したが、本発明はこの構成に限定されない。
例えば、根本部２３の抜け止め２３ｂが解除スリーブ２２の止め板２４を図５（ａ）のＣ２の向きに押圧することで、本体２０がフック部２７にＣ２の向きに引っ張られてメスカプラ１９ａが回収フレーム側嵌合部１７から離脱する構成でもよい。

１ 回収システム
３ 回収船
５ 回収フレーム
７ 回収フック
９ 保持部
１１ 展開用曳航装置
１１ｃ 連結部
１２ 水平翼部
１３ 回収フレーム曳航索
１３ａ、１３ｂ 垂直尾翼部
１５ 回収フック曳航索
１５ａ、１５ｂ アーム部
１６ 曳航フレーム曳航索
１７ 回収フレーム側嵌合部
１７ａ 基部
１９ フック側嵌合部
１９ａ メスカプラ
１９ｂ 端部
２０ 本体
２１ 弾性体
２１ａ 挿通孔
２１ｂ キー溝
２２ 解除スリーブ
２２ａ 穴部
２３ 根本部
２３ａ キー
２３ｂ 抜け止め
２４ 止め板
２５ 湾曲部
２５ａ 軸
２６ 端部
２７ フック部
２８ 鍔状部
２９ 結索用リング部
３１ ロック部
３２ 先端部
３５ ストッパ
３６ 開放端
３７ 環状部
３９ 押圧部
４０ リング溝
４１ 浮力体
４２ 解除リング
１０１、１０１ａ ＡＵＶ
１０３ ケーブル
１０５ 錘
１０５ａ 浮体

Claims (10)

1. 水上又は水中にある水中構造体を回収する、水中構造体の回収システムであって、
   回収船又は母船に回収フレーム曳航索で曳航される回収フレームと、
   前記回収船又は母船に回収フック曳航索で曳航され、前記水中構造体から水中に繰り出されたケーブルを引っ掛けて前記水中構造体を回収する回収フックと、
   前記回収フレームに設けられ、前記回収フックの開放端を曳航方向前方に向けて脱着可能に保持する保持部を備え、
   前記回収フックが前記ケーブルを引っ掛ける際に、前記ケーブルによって前記回収フックに加えられる張力で前記回収フックが前記回収フレームから離脱するように前記保持部を構成したことを特徴とする水中構造体の回収システム。
2. 前記保持部は、
   前記回収フレームに設けられた回収フレーム側嵌合部と、
   前記回収フックに設けられ、前記回収フレーム側嵌合部と嵌合するフック側嵌合部と、
   前記フック側嵌合部を前記回収フレーム側嵌合部に向けて押圧する弾性体と、
   を備える請求項１に記載の水中構造体の回収システム。
3. 前記回収フックは、
   前記ケーブルを引っ掛ける鉤型のフック部と、
   前記フック部の根本に設けられ、前記回収フック曳航索が結索される環状の結索用リング部と、
   を備える請求項１又は２に記載の水中構造体の回収システム。
4. 前記フック部は、内周が曳航方向後方に向けて先細りの形状を有する請求項３に記載の水中構造体の回収システム。
5. 前記回収フックは、
   前記フック部に設けられ、浮力を調整する浮力体を備える請求項３又は４に記載の水中構造体の回収システム。
6. 前記回収フックは、
   前記フック部の開放端を連結して環状部を形成するように前記フック部にその内周側に回動可能に軸支され、先端が前記フック部の内周に当接する棒状のロック部と、
   前記ロック部を前記フック部の外周側に回動する向きに押圧する押圧部と、
   を備える請求項３～５のいずれか一項に記載の水中構造体の回収システム。
7. 前記フック部は、１つの前記保持部に複数設けられる請求項３～６のいずれか一項に記載の水中構造体の回収システム。
8. 前記回収フレームは、曳航時の形態で、
   前記回収フレーム曳航索が連結される横長の水平翼部と、
   前記水平翼部の長手方向両端に設けられた１対の垂直尾翼部と、
   前記垂直尾翼部から斜め後方に突き出され、先端に前記保持部が設けられる少なくとも１対のアーム部と、
   を備える請求項１～７のいずれか一項に記載の水中構造体の回収システム。
9. 前記アーム部は先端が複数に枝分かれした構造を有し、枝分かれした個々の先端のそれぞれに前記保持部が設けられる請求項８に記載の水中構造体の回収システム。
10. 前記回収船が、曳航フレーム曳航索で曳航され、かつ、前記水中構造体を展開目標水域に展開するための曳航体である展開用曳航装置を備える請求項１～９のいずれか一項に記載の水中構造体の回収システム。

Images