JP7297934B2 - 水中ドッキングシステム、潜水機、及び、水中ステーション - Google Patents

Description

本発明は、水中ドッキングシステム、潜水機、及び、水中ステーションに関する。

水中で作業を行う有索無人潜水機（Remotely Operated Vehicle；ＲＯＶ）及び自律型無人潜水機（Autonomous Underwater Vehicle；ＡＵＶ）などの潜水機は、充電及びデータ交換などを行う際に水中ステーションとドッキングする。例えば、下記の引用文献１に記載の水中ドッキングシステムでは、潜水機は予め決められた方向から侵入して水中ステーションとドッキングする。

特開２０００－２７２５８３号公報

潜水機は、潜水機の前後方向と潮流の向きとが平行であるときは水の抵抗が小さく安定する一方、潜水機の前後方向に対して潮流の向きが傾いているときは水の抵抗が大きく不安定になりやすい。そのため、上述したような潜水機が予め定められた方向から侵入して水中ステーションとドッキングする水中ドッキングシステムでは、ドッキングの際、潮流の向きによっては不安定になるおそれがある。

そこで、本発明は、潮流の向きにかかわらず、潜水機が安定して水中ステーションにドッキングできる水中ドッキングシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る水中ドッキングシステムは、水中を航行する潜水機と、前記潜水機がドッキングする水中ステーションと、を備え、前記潜水機及び前記水中ステーションのうちの一方は、基準点と、前記基準点を中心にして前記基準点の周りに設けられた第１嵌合部と、を有し、前記潜水機及び前記水中ステーションのうちの他方は、前記基準点を検出する検出装置と、前記検出装置を中心にして前記検出装置の周りに設けられ、前記第１嵌合部と嵌合する第２嵌合部と、を有し、前記第１嵌合部及び前記第２嵌合部のうちの一方は、環状溝であり、前記第１嵌合部及び前記第２嵌合部のうちの他方は、前記環状溝に挿入可能な少なくとも２つの突起部である。

この構成では、検出装置によって基準点を検出しながら基準点と検出装置の水平方向位置を合わせた後、潜水機が水中ステーションに近接して第１嵌合部と第２嵌合部を嵌合させれば、潜水機を水中ステーションに結合させることができる。しかも、第１嵌合部及び第２嵌合部のうちの一方は環状溝であるため、潜水機がどの方向を向いていても水中ステーションとの結合が可能となる。そのため、潮流の方向にかかわらず、常に潜水機の前後方向と潮流の向きが平行な状態でドッキングを行えることから、潜水機を安定して水中ステーションにドッキングさせることができる。

上記の構成によれば、潮流の向きかかわらず、潜水機が安定して水中ステーションにドッキングできる水中ドッキングシステムを提供することができる。

図１は、水中ステーションの平面図である。 図２は、図１のII-II矢視断面図である。 図３は、潜水機の側面図である。 図４は、潜水機の底面図である。 図５は、ドッキング方法を説明する図である。 図６は、ドッキング方法を説明する図である。 図７は、水中ドッキングシステムの平面図である。 図８は、第２実施形態の水中ステーションの平面図である。 図９は、図８のIX-IX矢視断面図である。 図１０は、第２実施形態の潜水機の側面図である。 図１１は、第２実施形態の潜水機の底面図である。

（第１実施形態）
はじめに、第１実施形態に係る水中ドッキングシステム１００について説明する。本実施形態に係る水中ドッキングシステム１００は、水中ステーション１０（図１及び図２参照）と、潜水機３０（図３及び図４参照）と、を備えている。以下、水中ステーション１０、及び、潜水機３０について順に説明する。

＜水中ステーション＞
水中ステーション１０は、潜水機３０がドッキングして充電及びデータ交換を行う設備である。図１は水中ステーション１０の平面図であり、図２は図１のII-II矢視断面図である。本実施形態の水中ステーション１０は水底に設置されている。ただし、水中ステーション１０の設置位置はこれに限定されない。例えば、水中ステーション１０は、水上船に固定又は連結されて、水面近くに設置されていてもよい。

図１及び図２に示すように、水中ステーション１０は、板状の基板１１と、基板１１を支持する複数の脚１２と、を有している。本実施形態の潜水機３０は、基板１１の上方から接近して水中ステーション１０にドッキングする。また、図１に示すように、水中ステーション１０は、基準点１３と、第１嵌合部１４と、給電パッド１５と、を有している。これらは、いずれも基板１１に設けられている。

基準点１３は、潜水機３０が水中ステーション１０と結合する際に基準となる点である。水中ステーション１０は被検出装置１６を有しており、被検出装置１６はこの基準点１３上に配置されている。本実施形態の被検出装置１６は、投光部１７と、受光部１８とを有している。投光部１７は光を放出し、投光部１７から放出された光は後述する潜水機３０の受光部３８で受光される。また、受光部１８は、後述する検出装置３２の投光部３９から放出された光を受光する。

第１嵌合部１４は、後述する潜水機３０の第２嵌合部３３と嵌合する部分である。第１嵌合部１４は、基準点１３を中心にして基準点１３の周りに設けられており、基準点１３を中心とする環状溝１９である。図２に示すように、環状溝１９は、入口側（ドッキングする潜水機３０から見て手前側）であって半径方向内側に位置する内周傾斜壁２０と、入口側であって半径方向外側に位置する外周傾斜壁２１と、を有している。内周傾斜壁２０は、奥側（ドッキングする潜水機３０から見て奥側）に向かうに従って半径が大きくなるように傾斜しており、外周傾斜壁２１は、奥側に向かうに従って半径が小さくなるように傾斜している。

また、環状溝１９は、内周傾斜壁２０及び外周傾斜壁２１から連続して奥側に延びる峡部２２と、峡部２２の奥側に峡部２２と隣接する拡大部２３と、を有している。平面視において峡部２２と拡大部２３は重複しており、拡大部２３は峡部２２よりも半径方向幅が大きい。なお、本実施形態では、環状溝１９は基板１１を貫通していないが、環状溝１９は基板１１を貫通していてもよい。この場合、環状溝１９は、拡大部２３を省略してもよい。

給電パッド１５は、後述する潜水機３０の受電パッド３４にワイヤレスで電力を供給する機器である。給電パッド１５は、内部に送電コイルを有しており、電磁誘導を利用して受電パッド３４に電力を供給する。図１の斜線を施した部分が、給電パッド１５である（図７及び図８も同じ）。本実施形態の給電パッド１５は、基準点１３を中心とする環状に形成されている。また、本実施形態の給電パッド１５は、基準点１３と環状溝１９の間に位置している。ただし、給電パッド１５は環状溝１９よりも半径方向外側に位置していてもよい。

＜潜水機＞
潜水機３０は、水中を航行して種々の作業を行う機器であり、充電及びデータ交換の際には水中ステーション１０にドッキングする。図３は潜水機３０の側面図であり、図４は潜水機３０の底面図である。図３及び図４において潜水機３０の紙面左側が機首側であり、紙面右側が機尾側である。つまり、図３及び図４の紙面左右方向が、潜水機３０の前後方向である。図３及び図４に示すように、潜水機３０は、機体本体３１と、検出装置３２と、第２嵌合部３３と、受電パッド３４と、を有している。

機体本体３１には、推力を発生させる推進装置３５、水平方向の姿勢を規定する垂直翼３６、及び、鉛直方向の姿勢を規制する水平翼３７等が設けられている。また、機体本体３１の内部には、推進装置３５等を制御する制御装置、及び、蓄電池等が設けられている。機体本体３１は、航行時における水の抵抗を減らすために、前後方向に対して垂直な断面の面積が小さく、前後方向に長い形状を有している。また、機体本体３１の底面は平らに形成されている。

検出装置３２は、前述した水中ステーション１０の基準点１３を検出する装置である。本実施形態の検出装置３２は、受光部３８と、投光部３９とを有している。受光部３８は、水中ステーション１０の基準点１３上に設けられた被検出装置１６の投光部１７から放出された光を受光する。検出装置３２は、この受光部３８が受光した光の強さに基づいて、基準点１３を検出する。一方、投光部３９は光を放出し、投光部３９から放出された光は水中ステーション１０の受光部１８で受光される。

本実施形態の検出装置３２は、水中ステーション１０の基準点１３（被検出装置１６）を検出するだけでなく、被検出装置１６との間で光を介してデータのやり取り（データ交換）を行うことができる。つまり、水中ステーション１０は、投光部１７から放出する光によって潜水機３０へデータを送信することができるとともに、受光部１８が受光した光によって潜水機３０からデータを取得することができる。同様に、潜水機３０は、投光部３９から放出する光によって水中ステーション１０へデータを送信することができるとともに、受光部３８が受光した光によって水中ステーション１０からデータを取得することができる。

なお、本実施形態では、光を用いて検出装置３２が基準点１３を検出するが、磁気や音を用いて検出装置３２が基準点１３を検出してもよい。また、検出装置３２はカメラを有し、画像を用いて基準点１３を検出してもよい。この場合は、基準点１３を画像で判別できればよく、例えば基準点１３にマーキングを行い、被検出装置１６を省略してもよい。

第２嵌合部３３は、水中ステーション１０の第１嵌合部１４と嵌合する部分である。第２嵌合部３３は、検出装置３２を中心にして検出装置３２の周りに設けられている。本実施形態の第２嵌合部３３は、検出装置３２からみて前方に位置する第１突起部４０と、検出装置３２からみて後方に位置する第２突起部４１とによって構成されている。検出装置３２から第１突起部４０までの距離は、検出装置３２から第２突起部４１までの距離に等しい。これら各突起部４０、４１は、水中ステーション１０の環状溝１９（第１嵌合部１４）に挿入することで、環状溝１９に嵌合される。

各突起部４０、４１は、機体本体３１から下方に向かって延び、先端部分が先細りである棒状の形状を有している。ただし、各突起部４０、４１の形状は限定されない。例えば、各突起部４０、４１は、機体本体３１から下方に向かって延びる板状の形状を有していてもよい。また、本実施形態の各突起部４０、４１は機体本体３１に固定されているが、機体本体３１の内部に収容可能に、又は、機体本体３１側に折り畳み可能に構成されていてもよい。

さらに、各突起部４０、４１は、係止部４２を有している。係止部４２は、各突起部４０、４１が水中ステーション１０の環状溝１９に挿入されたときに、環状溝１９に係止する部分である。本実施形態の係止部４２は、各突起部４０の側面の前後２箇所に設けられている。ただし、係止部４２の個数は限定されない。また、係止部４２は、各突起部４０に収容された収容位置と各突起部４０から飛び出した突出位置との間を水平方向に移動する。図１０では、係止部４２が突出位置に位置している状態を示している。係止部４２は付勢部材によって外側に向かって付勢されているが、収容位置と突出位置の間を任意に移動させることもできるように構成されている。

なお、本実施形態では、第１突起部４０及び第２突起部４１の両方に係止部４２が設けられているが、第１突起部４０及び第２突起部４１の一方にのみ係止部４２が設けられていてもよい。また、係止部４２は、各突起部４０の側面の前後２箇所に設けられているが、１箇所にのみ設けられていてもよい。

受電パッド３４は、水中ステーション１０の給電パッド１５からワイヤレスで電力が供給される機器である。受電パッド３４は、内部に受電コイルを有しており、電磁誘導を利用して給電パッド１５から電力が供給される。図４の斜線を施した部分が、受電パッド３４である（図１１も同じ）。本実施形態の受電パッド３４は、検出装置３２を中心とする環状に形成されており、直径は給電パッド１５の直径と等しい。なお、本実施形態の受電パッド３４は、検出装置３２と各突起部４０との間に位置しているが、各突起部４０よりも半径方向外側に位置していてもよい。

＜ドッキング方法＞
次に、本実施形態に係る水中ドッキングシステム１００のドッキング方法について説明する。図５及び図６は本実施形態のドッキング方法を説明する図である。また、図７はドッキング状態における水中ドッキングシステム１００の平面図であって、各方向を向いた潜水機３０を一点鎖線で描いた図である。

潜水機３０が水中ステーション１０にドッキングする際には、はじめに予備位置合せ作業を行う。予備位置合せ作業は、基準点１３と検出装置３２の水平方向位置を合わせる作業である。具体的には、図５に示すように、潜水機３０が水中ステーション１０に接近し、検出装置３２を用いて水中ステーション１０の基準点１３を検出する。そして、基準点１３の真上に検出装置３２が位置するように潜水機３０を移動させる。

予備位置合せ作業が終わると、続いて結合作業を行う。結合作業は、第１嵌合部１４と第２嵌合部３３を嵌合させる作業、つまり各突起部４０、４１を環状溝１９に挿入する作業である。具体的には、図６に示すように、潜水機３０を水中ステーション１０に向かって降下させることで、各突起部４０、４１を環状溝１９に挿入する。なお、前述した予備位置合せ作業の間は、潜水機３０は潮流の力を受け続けるため、基準点１３と検出装置３２の水平方向位置を厳密に合わせることは難しい。そこで、接触を伴う結合作業を行うことにより、基準点１３と検出装置３２の水平方向位置が完全に一致し、潜水機３０は水中ステーション１０に結合される。以上により、ドッキングが完了する。

なお、各突起部４０、４１が環状溝１９に挿入される際、係止部４２は峡部２２の壁面に押されて収容位置に移動し（つまり収縮し）、峡部２２を越えた拡大部２３で突出位置に移動する（つまり広がる）。これにより、係止部４２は環状溝１９に係止して、潜水機３０は上下方向への移動が制限される。また、潜水機３０が水中ステーション１０から離れる際には、係止部４２を収容位置に移動させる。

図６に示すように、潜水機３０が水中ステーション１０にドッキングした状態では、潜水機３０の受電パッド３４は水中ステーション１０の給電パッド１５と水平方向位置が一致しており、潜水機３０の検出装置３２は水中ステーション１０の被検出装置１６と水平方向位置が一定している。これにより、潜水機３０は給電パッド１５及び受電パッド３４を介して充電を行うことができるとともに、検出装置３２及び被検出装置１６を介して水中ステーション１０との間でデータをやり取りすることができる。

しかも、図７に示すように、水中ステーション１０の第１嵌合部１４が環状溝１９であるため、潜水機３０の向きにかかわらず、潜水機３０は水中ステーション１０にドッキングが可能である。そのため、例えば潜水機３０の前後方向が潮流の向きと平行になるように潜水機３０を維持した状態でドッキング（特に予備位置合せ作業）を行えば、ドッキングを安定して行うことができる。

＜変形例＞
上述した実施形態では、水中ステーション１０が基準点１３を有し、潜水機３０が検出装置３２を有していた。ただし、これとは逆に潜水機３０が基準点１３を有し、水中ステーション１０が検出装置３２を有していてもよい。この場合でも、水中ステーション１０から潜水機３０に基準点１３の検出情報を供給すれば、検出装置３２と基準点１３の水平方向位置を合わせる予備位置合せ作業を行うことができる。

また、上述した実施形態では、水中ステーション１０が環状溝１９を有し、潜水機３０が各突起部４０、４１を有していた。ただし、潜水機３０が環状溝１９を有し、水中ステーション１０が各突起部４０、４１を有していてもよい。この場合でも、各突起部４０、４１を環状溝１９に挿入することで結合作業を行うことができる。

また、上述した実施形態では、第２嵌合部３３は、２つの突起部４０、４１で構成されていたが、３つ以上の突起部で構成されていてもよい。さらに、上述した実施形態では、
各突起部４０、４１の係止部４２が環状溝１９に係止していたが、係止部４２は環状溝１９の周辺部分に係止してもよい。例えば、環状溝１９が基板１１を貫通しているような場合は、係止部４２は基板１１の裏面部分に係止してもよい。

また、本実施形態ではドッキングの際、潜水機３０は水中ステーション１０の上方に位置して上方から水中ステーション１０に接近していた。ただし、例えば水中ステーション１０が水面近くにある場合などは、潜水機３０は水中ステーション１０の下方に位置して下方から水中ステーション１０に接近してもよい。この場合、水中ステーション１０の基板１１の「下面側」に基準点１３、第１嵌合部１４、及び、給電パッド１５等を設け、潜水機３０の「上面」に検出装置３２、第２嵌合部３３、及び、受電パッド３４等を設けてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る水中ドッキングシステム２００について説明する。図８は第２実施形態に係る水中ドッキングシステム２００が備える水中ステーション１０の平面図であり、図９は図８のIX-IX矢視断面図である。また、図１０は第２実施形態に係る水中ドッキングシステム２００が備える潜水機３０の側面図であり、図１１は当該潜水機３０の底面図である。

本実施形態に係る水中ドッキングシステム２００は、給電パッド１５及び受電パッド３４の形状及び設置位置が、第１実施形態に係る水中ドッキングシステム１００と異なる。また、本実施形態に係る水中ドッキングシステム２００は、角度決め機構５０を備えている。ただし、これらの点以外は、本実施形態に係る水中ドッキングシステム２００は、第１実施形態に係る水中ドッキングシステム１００と基本的に同じ構成を備えている。そこで、以下では、主に本実施形態の給電パッド１５、受電パッド３４、及び、角度決め機構５０について説明し、第１実施形態と重複する説明は省略する。

図８に示すように、本実施形態の給電パッド１５は、基準点１３から見て１つの方向位置（後方位置）にのみ配置されている。なお、第１実施形態の給電パッド１５は基準点１３を中心として環状に形成されていた、つまり基準点１３から見て全ての角度位置に配置されていた。また、本実施形態の給電パッド１５は略矩形の形状を有している。ただし、給電パッド１５は他の形状、例えば円形の形状を有していてもよい。さらに、本実施形態の給電パッド１５は、基準点１３から見て環状溝１９よりも半径方向外側に位置している。ただし、給電パッド１５は、環状溝１９よりも半径方向内側に位置していてもよい。

図１１に示すように、本実施形態の受電パッド３４は、検出装置３２から見て１つの方向位置（後方位置）にのみ配置されている。なお、第１実施形態の受電パッド３４は検出装置３２を中心として環状に形成されていた、つまり検出装置３２から見て全ての角度位置に配置されていた。また、本実施形態の受電パッド３４は略矩形の形状を有している。ただし、受電パッド３４が他の形状、例えば円形の形状を有していてもよい。さらに、本実施形態の受電パッド３４は、検出装置３２から見て第２突起部４１よりも半径方向外側に位置している。ただし、受電パッド３４は、第２突起部４１よりも半径方向内側に位置していてもよい。

図８乃至図１１に示すように、角度決め機構５０は、位置決め部材５１と、位置決め穴５２とを有している。位置決め部材５１は、潜水機３０に設けられており、機体本体３１から下方に向かって延びている。また、位置決め部材５１は、検出装置３２から見て前方であって、第１突起部４０よりも半径方向外側に位置している。さらに、位置決め部材５１は、機体本体３１に収容された収容位置と機体本体３１から下方に突出した突出位置との間を移動する。なお、位置決め部材５１は下方に向かって付勢されており、通常は突出位置に位置している。ただし、位置決め部材５１が上方に向かって押し上げられた場合は収容位置に移動する。

位置決め穴５２は、位置決め部材５１を収容する穴である。位置決め穴５２は、水中ステーション１０に設けられており、基板１１の表面から下方に向かって延びている。また、位置決め穴５２は、基準点１３から見て給電パッド１５と反対側であって、環状溝１９よりも半径方向外側に位置している。さらに、位置決め穴５２は、基準点１３と検出装置３２の水平方向位置が一致し、かつ、位置決め穴５２が位置決め部材５１を収容したとき、給電パッド１５と受電パッド３４の水平方向位置が一致するような位置に設けられている。

以上のように構成された水中ドッキングシステム２００では、ドッキングの際には第１実施形態で説明した「予備位置合せ作業」及び「結合作業」を行い、その後さらに「角度位置決め作業」を行う。角度位置決め作業は、潜水機３０が水中ステーション１０に結合した状態で（図６参照）、給電パッド１５と受電パッド３４の水平方向位置を一致させる作業である。なお、結合作業完了時においては、潜水機３０は水中ステーション１０に対して検出装置３２を中心として水平方向に回転可能である。

角度位置決め作業では、検出装置３２を中心として潜水機３０を水平方向に回転させる。この回転は、潜水機３０の推進装置３５から発生させる推力を用いて行ってもよく、潮流から受ける力を用いて行ってもよい。潜水機３０が回転している間に、位置決め部材５１と位置決め穴５２の水平方向位置が一致すると、位置決め部材５１が位置決め穴５２に侵入する。これにより、位置決め部材５１が位置決め穴５２に係止し、潜水機３０の回転が制限される。位置決め穴５２の位置は前述のとおりであるから、このとき（位置決め部材５１が位置決め穴５２に侵入したとき）給電パッド１５と受電パッド３４の水平方向位置が一致する。以上によりドッキングが完了する。

このように、本実施形態に係る水中ドッキングシステム２００では、ドッキングに際して角度位置決め作業が必要になるが、給電パッド１５及び受電パッド３４を円環状に形成する必要がなく、給電パッド１５及び受電パッド３４を簡略化できる。また、角度位置決め作業の前段階において結合作業が完了しているため、角度位置決め作業において潮流の向きによって不安定になることもない。つまり、本実施形態の場合も、ドッキングを安定して行うことができる。

なお、本実施形態の角度決め機構５０は、位置決め部材５１と位置決め穴５２とを有しているが、角度決め機構５０はこのような構成に限定されない。例えば、角度決め機構５０として環状溝１９にストッパを設け、このストッパが第１突起部４０又は第２突起部４１に係止して潜水機３０の回転を制限してもよい。

また、本実施形態では給電パッド１５は、基準点１３から見て１つの方向位置にのみ配置されているが、給電パッド１５は基準点１３から見て複数の方向位置（例えば基準点１３を挟んで対称）に配置されていてもよい。同様に、本実施形態の受電パッド３４は、検出装置３２から見て１つの方向位置にのみ配置されているが、受電パッド３４は検出装置３２から見て複数の方向位置に配置されていてもよい。

（作用効果等）
続いて、上述した水中ドッキングシステム１００、２００の作用効果等について説明する。上述した水中ドッキングシステム１００、２００は、水中を航行する潜水機３０と、潜水機３０がドッキングする水中ステーション１０と、を備え、潜水機３０及び水中ステーション１０のうちの一方は、基準点１３と、基準点１３を中心にして基準点１３の周りに設けられた第１嵌合部１４と、を有し、潜水機３０及び水中ステーション１０のうちの他方は、基準点１３を検出する検出装置３２と、検出装置３２を中心にして検出装置３２の周りに設けられ、第１嵌合部１４と嵌合する第２嵌合部３３と、を有し、第１嵌合部１４及び第２嵌合部３３のうちの一方は、環状溝１９であり、第１嵌合部１４及び第２嵌合部３３のうちの他方は、環状溝１９に挿入可能な少なくとも２つの突起部４０、４１である。

この構成によれば、潜水機３０がどの方向を向いていてもドッキングが可能となり、潮流の方向にかかわらず、潜水機３０が安定して水中ステーション１０にドッキングすることができる。

また、上述した水中ドッキングシステム１００、２００では、環状溝１９は、半径方向内側に位置する内周傾斜壁２０と、半径方向外側に位置する外周傾斜壁２１と、を有し、内周傾斜壁２０は、奥側に向かうに従って半径が大きくなるように傾斜しており、外周傾斜壁２１は、奥側に向かうに従って半径が小さくなるように傾斜している。

この構成によれば、各突起部４０、４１は、内周傾斜壁２０又は外周傾斜壁２１に接触したときに、内周傾斜壁２０と外周傾斜壁２１の間に導かれる。そのため、予備位置合せ作業において、各突起部４０、４１と環状溝１９の水平方向位置が多少ずれていたとしても、各突起部４０、４１を環状溝１９に挿入することができ、ひいてはドッキングすることができる。

また、上述した水中ドッキングシステム１００、２００では、少なくとも２つの突起部４０、４１は、いずれも先端部分が先細りである棒状の形状を有している。

この構成によれば、突起部４０、４１の先端さえ環状溝１９に挿入できれば、突起部４０、４１の全体を環状溝１９に挿入することができる。そのため、予備位置合せ作業において、各突起部４０、４１と環状溝１９の位置が多少ずれていたとしても、各突起部４０、４１を環状溝１９に挿入することができ、ひいてはドッキングすることができる。

また、上述した水中ドッキングシステム１００、２００では、少なくとも２つの突起部４０、４１の全部又は一部は、環状溝１９又はその周辺部分に係止する係止部４２を有している。

この構成によれば、係止部４２が環状溝１９又はその周辺部分に係止するため、一旦挿入された各突起部４０、４１が抜けにくくなり、潜水機３０が水中ステーション１０に結合した状態を維持することができる。

また、上述した水中ドッキングシステム１００、２００では、水中ステーション１０は、基準点１３と、第１嵌合部１４と、を有し、潜水機３０は、検出装置３２と、第２嵌合部３３と、を有し、第１嵌合部１４は環状溝１９であり、第２嵌合部３３は少なくとも２つの突起部４０、４１である。

潜水機３０は前後方向の寸法に比べて幅方向の寸法が小さいところ、上記のように潜水機３０が各突起部４０、４１を有するようにすれば、各突起部４０、４１を前後方向に並ぶように配置できるため、潜水機３０の幅寸法を抑えて拡大化を抑制することができる。

また、上述した水中ドッキングシステム１００、２００では、少なくとも２つの突起部４０、４１は、第１突起部４０と、第２突起部４１と、を有し、第１突起部４０は検出装置３２からみて前方に位置しており、第２突起部４１は検出装置３２からみて後方に位置しており、検出装置３２から第１突起部４０までの距離は、検出装置３２から第２突起部４１までの距離に等しい。

この構成によれば、突起部４０、４１と検出装置３２が直線状に並ぶため、潜水機３０に各構成機器を効率よく配置することができる。

また、上述した水中ドッキングシステム１００、２００では、水中ステーション１０は、光を放出する投光部１７を含む被検出装置１６を基準点１３に有し、検出装置３２は、被検出装置１６の投光部１７から放出された光を受光する受光部３８を含み、当該受光部３８が受光した光の強さに基づいて基準点１３を検出するように構成されている。

この構成によれば、検出装置３２は基準点１３を精度よく検出することができる。

また、上述した水中ドッキングシステム１００、２００では、検出装置３２は光を放出する投光部３９を含み、被検出装置１６は検出装置３２の投光部３９から放出された光を受光する受光部１８と含み、検出装置３２及び被検出装置１６は、互いに光を介して通信可能に構成されている。

この構成によれば、検出装置３２及び被検出装置１６を用いて通信が可能となるため、水中ステーション１０及び潜水機３０に通信機器を別途設ける必要がない。よって、水中ステーション１０と潜水機３０の間でデータ交換を行う場合において、水中ステーション１０及び潜水機３０の構成を簡略化することができる。

また、上述した水中ドッキングシステム１００では、水中ステーション１０は、給電パッド１５を有し、潜水機３０は、給電パッド１５に対応する位置に、給電パッド１５からワイヤレスで電力が供給される受電パッド３４を有し、給電パッド１５及び受電パッド３４のうち少なくとも一方が、基準点１３又は検出装置３２を中心とする環状に形成されている。

この構成によれば、潜水機３０がどの方向を向いていても充電を行うことができるため、潜水機３０を水中ステーション１０に結合させた後に水平方向の位置決め（例えば、第２実施形態の角度位置決め作業）を行う必要がない。

また、上述した水中ドッキングシステム２００では、水中ステーション１０は基準点１３からみて所定の角度位置に給電パッド１５を有し、潜水機３０は検出装置３２からみて所定の角度位置に受電パッド３４を有し、少なくとも２つの突起部４０、４１が環状溝１９に挿入された状態において、潜水機３０は水中ステーション１０に対して水平方向に回転可能であり、当該水中ドッキングシステム２００は、給電パッド１５と受電パッド３４が重なったとき、潜水機３０の水中ステーション１０に対する回転を制限する角度決め機構５０を備えている。

この構成によれば、給電パッド１５と受電パッド３４の位置を合わせる位置決め作業（例えば、第２実施形態の角度位置決め作業）を行えば充電が可能となるため、給電パッド１５又は受電パッド３４を環状に形成する必要がない。また、水中ドッキングシステム２００は角度決め機構５０を備えているため位置決め作業を容易に行うことができる。

１０ 水中ステーション
１３ 基準点
１４ 第１嵌合部
１５ 給電パッド
１６ 被検出装置
１７ 投光部
１８ 受光部
１９ 環状溝
２０ 内周傾斜壁
２１ 外周傾斜壁
３０ 潜水機
３２ 検出装置
３３ 第２嵌合部
３４ 受電パッド
３８ 受光部
３９ 投光部
４０ 第１突起部
４１ 第２突起部
４２ 係止部
５０ 角度決め機構
１００、２００ 水中ドッキングシステム

Claims (12)

1. 水中を航行する潜水機と、
   前記潜水機がドッキングする水中ステーションと、を備え、
   前記潜水機及び前記水中ステーションのうちの一方は、基準点と、前記基準点を中心にして前記基準点の周りに設けられた第１嵌合部と、を有し、
   前記潜水機及び前記水中ステーションのうちの他方は、前記基準点を検出する検出装置と、前記検出装置を中心にして前記検出装置の周りに設けられ、前記第１嵌合部と嵌合する第２嵌合部と、を有し、
   前記第１嵌合部及び前記第２嵌合部のうちの一方は、環状溝であり、
   前記第１嵌合部及び前記第２嵌合部のうちの他方は、前記環状溝に挿入可能な少なくとも２つの突起部である、水中ドッキングシステム。
2. 前記環状溝は、
   半径方向内側に位置する内周傾斜壁と、
   半径方向外側に位置する外周傾斜壁と、を有し、
   前記内周傾斜壁は、奥側に向かうに従って半径が大きくなるように傾斜しており、
   前記外周傾斜壁は、奥側に向かうに従って半径が小さくなるように傾斜している、請求項１に記載の水中ドッキングシステム。
3. 前記少なくとも２つの突起部は、いずれも先端部分が先細りである棒状の形状を有している、請求項１又は２に記載の水中ドッキングシステム。
4. 前記少なくとも２つの突起部の全部又は一部は、前記環状溝又はその周辺部分に係止する係止部を有している、請求項１乃至３のうちいずれか一の項に記載の水中ドッキングシステム。
5. 前記水中ステーションは、前記基準点と、前記第１嵌合部と、を有し、
   前記潜水機は、前記検出装置と、前記第２嵌合部と、を有し、
   前記第１嵌合部は前記環状溝であり、
   前記第２嵌合部は前記少なくとも２つの突起部である、請求項１乃至４のうちいずれか一の項に記載の水中ドッキングシステム。
6. 前記少なくとも２つの突起部は、第１突起部と、第２突起部と、を有し、
   前記第１突起部は前記検出装置からみて前方に位置しており、
   前記第２突起部は前記検出装置からみて後方に位置しており、
   前記検出装置から前記第１突起部までの距離は、前記検出装置から前記第２突起部までの距離に等しい、請求項５に記載の水中ドッキングシステム。
7. 前記水中ステーションは、光を放出する投光部を含む被検出装置を前記基準点に有し、
   前記検出装置は、被検出装置の投光部から放出された光を受光する受光部を含み、当該受光部が受光した光の強さに基づいて前記基準点を検出するように構成されている、請求項５又は６に記載の水中ドッキングシステム。
8. 前記検出装置は光を放出する投光部を含み、
   前記被検出装置は前記検出装置の投光部から放出された光を受光する受光部と含み、
   前記検出装置及び前記被検出装置は、互いに光を介して通信可能に構成されている、請求項７に記載の水中ドッキングシステム。
9. 前記水中ステーションは、給電パッドを有し、
   前記潜水機は、前記給電パッドに対応する位置に、前記給電パッドからワイヤレスで電力が供給される受電パッドを有し、
   前記給電パッド及び前記受電パッドのうち少なくとも一方が、前記基準点又は前記検出装置を中心とする環状に形成されている、請求項５乃至８のうちいずれか一の項に記載の水中ドッキングシステム。
10. 前記水中ステーションは前記基準点からみて所定の角度位置に給電パッドを有し、
    前記潜水機は前記検出装置からみて所定の角度位置に受電パッドを有し、
    前記少なくとも２つの突起部が前記環状溝に挿入された状態において、前記潜水機は前記水中ステーションに対して水平方向に回転可能であり、
    当該水中ドッキングシステムは、前記給電パッドと前記受電パッドが重なったとき、前記潜水機の前記水中ステーションに対する回転を制限する角度決め機構を備えている、請求項５乃至８のうちいずれか一の項に記載の水中ドッキングシステム。
11. 請求項１乃至１０のうちいずれか一の項に記載の水中ドッキングシステムが備える潜水機。
12. 請求項１乃至１０のうちいずれか一の項に記載の水中ドッキングシステムが備える水中ステーション。

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