JPH0749276B2 - グライダ−型潜水艇 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は主に海洋調査に用いる潜水艇に関し、特に少な
いエネルギー消費量で広範囲の水中水平移動を達成し得
る潜水艇に関するものである。

（従来の技術） 近年、海洋開発の進展にともない海洋調査を行なう潜水
艇の役割も大きくなってきている。潜水艇は大別すると
母船による手厚い支援を受ける有索のものと、独立して
動き得る無索のものとがある。これらのそれぞれに有人
のものと無人のものとがある。いずれの潜水艇において
も垂直方向の移動はバラストタンク内の空気量の変化に
より行ない、水平方向の移動は電動モータ等の回転駆動
装置によるスクリュー駆動が一般的である。

（発明が解決しようとする問題点） ところでこのような従来の潜水艇において、水中におけ
る運動はバラストタンク内の空気量の調整による潜降、
浮上とスクリュー駆動による水平移動が主なものであ
り、この内水平移動は大きな動力を必要とするためエネ
ルギーの消耗が大きく、海流の速い場所ではその消耗が
さらに大きくなっていた。従来は電池をエネルギー源と
していたため電池の容量によりその活動範囲が定められ
ていたが、あまり電池容量を大きくすると重量も増加
し、移動させるためのエネルギーの消耗もさらに大きく
なってしまうので、電池の大型化にも限度があり、この
ため従来の潜水艇では水中での充分な水平方向の広い活
動範囲を得ることができないという問題点があった。こ
のような潜水艇の水中の水平方向の活動範囲の狭さを補
うため従来は調査する海域まで母船により潜水艇を運搬
し、母船により調査海域の正確な位置決め、海底地形の
調査、海流水温の分布の調査等の多項目の調査を行っ
て、調査海域において潜水艇に要求される水平方向の移
動量を極力小さくするようにして母船の支援下で潜水艇
を鉛直に潜降、浮上させるようにしていた。しかしこの
場合単一目的のために高価な母船が要求され、その操業
に多数の人員が要求されることとなり、また広範囲にわ
たる海域調査を行なう場合にはその度毎に潜水艇を引上
げて母船により移動させなければならないという問題点
があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は上述の問題点を解決し得る、少ないエネ
ルギー消費量で広範囲にわたる水平方向の水平移動を可
能にした潜水艇を得ることであり、この目的を達成する
ために、本発明のグライダー型潜水艇は艇体と該艇体後
部に設けた垂直尾翼と、該艇体後部に回動可能に取り付
けた水平尾翼と、艇体の後部に設けた推進器と、該艇体
の浮力を調節する浮力調節装置とを具えるグライダー型
潜水艇において、艇体中央部を実質的に偏平な翼形断面
形状とし、それぞれ耐圧殻又は耐圧容器に収容された、
姿勢制御装置と、ジャイロ装置と、測深器と、可変浮力
材とを艇体中央部に設けると共に、艇体両側部に固定浮
力材とを設け、ジャイロ装置により傾斜等の姿勢変化を
検出した信号と、測深器により測定した水深検出値とを
姿勢制御装置に入力し、これらの信号に基づいて水平尾
翼、垂直尾翼及び可変浮力材とを自動操作制御し、重心
及び浮心を可変するよう構成した機構を具備することを
特徴とする。

（作 用） 本発明の上記構成によれば浮上、沈降の際艇体および水
平尾翼に受ける水流を利用して斜沈降、斜浮上を繰り返
すことにより長距離の移動が可能になる。

（実施例） 第１図、第２図はそれぞれ本発明によるグライダー型潜
水艇の艇体を翼とした外形の平面図及び側面図である。
潜水艇の艇体１は艇体中央部２と艇体側部３とから成
り、比較的平坦な形状に形成する。艇体１の後方側部に
は後述する水平尾翼アクチュエータ28,29によりその角
度を可変させ得る水平尾翼4,5を設け、艇体１の後部上
下面にはそれぞれ後述する垂直尾翼アクチュエータ26,2
7によりその角度を可変させ得る垂直尾翼6,7を設け、艇
体１の後端には推進器８を設ける。次に第３図，第４図
を参照にしてこの潜水艇内の装置を説明する。制御装置
９は耐圧殻9A内に収容され、潜水艇の自動操作制御およ
びマニピュレータの自動操作制御を行なう。なお図中の
他の円形で示した部材も全て耐圧殻内に収容したものを
示している。ジャイロ装置10は艇体の傾斜等の姿勢変化
を検出し、この情報を制御装置９に入力する。制御装置
９はこのジャイロ装置10からの信号に基づいて水平尾翼
4,5、垂直尾翼6,7を制御して艇の姿勢を自動制御する。
なおこのジャイロ装置10もまた耐圧容器10A中に格納す
る。11は艇体中央部先端に設けられた照明装置で艇体下
方を照らすように配設する。超音波通信装置（トランス
ポンダ）12は母船からの信号音を受けて応答信号を出す
装置であり、この装置により潜水艇の母船に対する位置
が計測でき、海底に設置された他のトランスポンダを介
して母船に送られる同様な信号により、潜水調査艇の海
底に対する位置が検出できる。これらの情報は母船より
潜水艇に連絡通信され、この情報は制御装置９に送られ
潜水艇の自動操縦のために用いられる。13は通常のスチ
ール写真をとるためのスチールカメラ、14はテレビカメ
ラを示す。測深器15は水深を測定し、この検出値は制御
装置９に入力する。可変バラスト16は水又は水銀を収容
したプラスチックボール状のものでありその重心位置を
可変させられるようになっている。可変浮力材17は浮心
位置を可変させ得るようにしたものである。油圧装置18
は艇内の油圧作動機器に油圧を供給するためのものであ
る。上下スラスタ19は垂直通路内に電動モータにより駆
動するようにしたスクリューを設けたものであり、艇体
１の上方または下方へ水流を噴出し艇の姿勢変更および
垂直移動をおこなわせる。マニュピュレータ室20,21内
には海底の資源の採集等に用いるマニュピュレータが設
置してあり、マニュピレータの使用時にはマニュピュレ
ータ室20,21は開倣する。

艇体側部の大部分を占める固定浮力材22,23は、空気入
りガラス球又は空気入りプラスチック球を樹脂で固めた
ブロック材などの水より軽い材質より成っており艇に大
きな浮力を与える。固定浮力材の下方には電池24,25を
格納する。垂直尾翼アクチュエータ26,27は艇体中央部
の尾部の上下に垂直に設けた垂直尾翼6,7を左右に傾動
制御する。水平尾翼アクチュエータ28,29は艇体側部の
左右にそれぞれ水平に突設した水平尾翼4,5を上下に回
動制御させるものであり、制御装置の指令により艇体１
の姿勢制御を行うものである。スラスタモータ30は通常
電動モータを利用し回転軸31の先端に取付けたスクリュ
ー32の回転により艇体１の後方へ水流を噴出する。この
スラスタモータ30はスラスタ方向アクチュエータ33によ
りその回転軸31の方向を変えることができ、これにより
水流の噴出方向を変え操舵機能をおこなわせることがで
きる。

なお、この第３図、第４図中において円で囲んだ部分は
耐圧殻を示し、他の部分は水漬けとなってもよい部分で
ある。このように耐圧殻中に収容したものと水漬けのも
のとを分けた理由は次の通りである。水中で前、後進、
旋回を行うとき、重力と浮力とがつり合った状態にする
が耐圧殻をよほど軽くしないかぎり耐圧殻に作用する浮
力より重力のほうが大きくなってしまう。そこでこの潜
水艇では図の円で囲んだ耐圧殻の中に配置する機器は最
小限とし、他のほとんどの機器は耐圧殻の外に出し、耐
圧殻の軽量小型化をはかっている。耐圧殻外に置かれた
機器はごく一部を耐圧容器に入れ、そのほかは油につけ
てある。この油に水圧が加わって外水圧とつねに均り合
うようにすれば、重量のふえる耐圧構造にする必要がな
いからである。マニュピュレータ室20,21は水中操作器
具を装備しているので当然に水漬けとなる。以上の第１
〜４図に示すものは無人無索で母船と交信できるように
して母船上より自動操縦により6000m位の深海の海底を
深査するために考えられたものである。

次に第５〜７図を参照してこの潜水艇の作用を説明す
る。まず潜降浮上に際しては、可変バラスト16を調整す
ることにより艇体重量より浮力が小さくなるようにすれ
ば潜降し、艇体重量より浮力が大きくなるようにすれば
浮上することになる。急速潜降および急速浮上を行なう
時にはこの艇体重量と浮力との差が大きくなるようにす
ればよい。なお従来の潜水艇では第５図のａに示すよう
に単に垂直に潜降浮上するのみだったが、本発明の潜水
艇では艇体が偏平な形状を有するため第５図のｂに示す
ように水平方向に移動しながら斜めに潜降、又は浮上す
ることができる。これにより目的地より遠い場所から潜
水艇を潜降させてもグライダーのように水中を滑って移
動し目的地に到達することができる。潜降浮上の際の艇
体の傾斜角は可変浮力材17の調節および水平尾翼4,5の
調節により所定の角度を設定する。急速潜降をする時に
はこの角度をできるだけ急傾斜にして潜降方向に生じる
抵抗が少なくなるようにする。急速浮上する時にも同様
である。

第６図に示すようにこの潜水艇が水中を移動する際には
浮力と重力の進行方向より生ずる水中抵抗と揚力とが作
用する。本発明の潜水艇のように、偏平な艇体の場合に
は前方への水中抵抗は小さいが適切に艇体の角度を選定
することにより大きな揚力を得ることができる。このた
め水平尾翼4,5の制御等により艇体の角度を調節して充
分な揚力を得るようにし潜降または浮上を行うようにす
れば小さな潜降または浮上距離で水平方向に大きな距離
を水平移動させることが可能になる。一般に浮上または
潜降の際に消費されるエネルギーはモータによるスクリ
ュー駆動により消費されるエネルギーよりはるかに小さ
い。このような浮上、潜降を第７図に示すようにして繰
り返すことにより小さいエネルギー消費量での長距離水
平移動が可能となり、一度の潜降で広範囲の海域調査を
行うこが可能になる。

次に第8,9図を参照して本発明の他の実施例を詳述す
る。前述の実施例では無人の潜水艇を示したが、この実
施例は有人の潜水艇に本発明を適応させるようにしたも
のである。このため乗員用の耐圧殻34を設置するととも
にこの耐圧殻34内に呼吸気を供給する呼吸気ボンベ35を
艇体１内の適当位置に配設する。なお他の装備の構成お
よび作用は前述の実施例と同様である。

（効 果） 以上詳述したように本発明のグライダー型潜水艇はその
艇体の全部を偏平な形状としたため、この偏平な部分を
グライダーの翼のように作用させて水中を滑走させるこ
とが可能となり、これにより斜め潜降および斜め浮上を
繰り返すことにより少ないエネルギー消費量で長距離の
水平移動をさせることができるので、一度の潜降で広範
囲の海洋調査を行うことができ、海洋調査に要する時間
も短縮でき、また多少目標地点から離れた場所から潜降
を行っても目標地点に到達することができるので、潜降
する海域についてそれほど綿密な調査を行なわなくとも
目標地点に到達し、調査をすることができるので、母船
に要求される装備も削減でき、調査費用も低減できるの
で、少ない費用で短期間に多くの海洋調査を行うことが
でき、海洋調査および海洋開発の進展に寄与するところ
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のグライダー型潜水艇の一実施例を示す
平面図、 第２図は第１図の潜水艇の側面図、 第３図は第1,2図の潜水艇に搭載されている装備の一例
を示す平面透視図、 第４図は第３図の潜水艇の側面透視図、 第５図は従来の潜水艇と本発明の潜水艇との潜降浮上時
の艇体の動作の相違を示す図、 第６図は本発明の潜水艇が水中を移動する際に作用する
力を示す図、 第７図は本発明の潜水艇によって達成される斜め浮上、
斜め潜降による水中水平移動を示す図、 第８図は本発明の他の実施例の構成を示す平面透視図、 第９図は第８図の潜水艇の側面透視図である。 １……艇体、２……艇体中央部 ３……艇体側部、4,5……水平尾翼 6,7……垂直尾翼、８……推進器 ９……制御装置、10……ジャイロ装置 11……照明、12……超音波通信装置 13……スチールカメラ、14……テレビカメラ 15……測深器、16……可変バラスト 17……可変浮力材、18……油圧装置 19……上下スラスタ 20,21……マニュピュレータ室 22,23……固定浮力材、24,25……電池 26,27……垂直尾翼アクチュエータ 28,29……水平尾翼アクチュエータ 30……スラスタモータ、31……回転軸 32……スクリュー 33……スラスタアクチュエータ 34……耐圧殻、35……呼吸気ボンベ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友田 好文 東京都文京区本郷４丁目20番１号401 (72)発明者 浅田 敏 東京都新宿区下落合３丁目13番12号 (56)参考文献 実開 昭54−101793（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭43−29389（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】艇体と、該艇体後部に設けた垂直尾翼と、
   該艇体後部に回動可能に取り付けた水平尾翼と、艇体の
   後部に設けた推進器と、該艇体の浮力を調節する浮力調
   節装置とを具えるグライダー型潜水艇において、艇体中
   央部を実質的に偏平な翼形断面形状とし、それぞれ耐圧
   殻又は耐圧容器に収容された、姿勢制御装置９と、ジャ
   イロ装置10と、測深器15と、可変浮力材17とを艇体中央
   部に設けると共に、艇体両側部に固定浮力材22,23とを
   設け、ジャイロ装置により傾斜等の姿勢変化を検出した
   信号と、測深器により測定した水深検出値とを姿勢制御
   装置に入力し、これらの信号に基づいて水平尾翼、垂直
   尾翼及び可変浮力材17とを自動操作制御し、重心及び浮
   心を可変するよう構成した機構を具備することを特徴と
   するグライダー型潜水艇。