JPS6192075A - 海中ロボツトの浮力調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は海中ロボットの浮力を調整する方法に関する。

〔従来技術〕

従来、海中ロボットは、例えば船から海中に吊り下げら
れ、船上からの遠隔操作によって海底探索や調査に使用
されてきた。

そして海中ロボットには、通常、テレビカメラが備え付
けられており、ロボット前部の透明なアクリルドームを
通して海底の状態を撮影し、その画像によって船上の観
察者は海中ロボットを操作していた。

ところで、かかる海中ロボットの垂直方向へ　′の移動
は、通常、海中ロボットに設けられた垂直スラスタ−に
より行っていた。

即ち、従来、海中ロボットは浮力が僅かに重量をうわま
わるように設計されており、第５図に示すように、垂直
スラスタ−１０によって下向きの力を発生させ、これに
よって過剰な浮力を打ち消すようになっていた。

なお、逆に海中ロボットを浮力に対して過剰重量となし
、この過剰重量を垂直スラスタ−の上向きの力で打ち消
す方法は、スラスタ−による海水の流が海底にあたって
海底の沈殿物を巻き上げ、ロボットの重要な使命である
視覚による観察に重大な障害となるので採用されていな
い。

そして、垂直スラスタ−による下向きの力を発生させる
場合において、スラスタ−が−基のときには海中ロボッ
トのバランスをとる都合上、第５図に示すように海中ロ
ボットの中央に上下に貫通する孔１１を設け、この孔に
スラスタ−１０が取り付けられる。

しかしながら、この場合には下記のような問題点が発生
する。

イ、海中ロボットが孔を境にして前部１２と後部１３に
二分されるので、前部と後部の連結性が乏しくなり、ロ
ボット内に収容されるテレビカメラ等の機器の配置が制
限を受け、ロボット全体として大型にならざるをえない
。

口、孔１１の大きさが制限されるので、垂直スラスタ−
１０の周囲に十分な海水の流の場を確保することが困難
であり、従って垂直スラスタ−１０の効率が低下する。

ハ、更に大容量のスラスタ−を使用できないので、効率
が悪く、上昇、下降の速度も遅い。

これに対して、スラスタ−を二基にすれば、配置上の自
由度が増加し、ロボットの前後または左右に取り付ける
ことができるが、二基のスラスタ−の設置によりロボッ
ト全体が大型にならざるをえず、かつ製造コストも上昇
する。

また、垂直スラスタ−を使用する限り、潜行、深度保持
、浮上の何れの場合においても、スラスタ−を常に回転
し続けねばならず、エネルギーの点でも無駄が多い。

更に、海中ロボットへの電力や情報の伝達は水中コネク
ターを使用して行われいるので、トラブルの発生が多く
、かつ水中コネクターは高価である。

更にまた、軸トルクの伝達は、メカニカルシールまたは
マグネットカップリングによりなされているが、メカニ
カルシールは海中ロボットの深度が増加するにつれてシ
ール面での圧力が高くなり、ロストルクが増大する。一
方、マグネットカップリングでも、深度が深くなると耐
圧殻の厚さが増し一１必然的にカップリング部でのギャ
ップが大きくなり、ロストルクが増大する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、垂直スラス
タ−を使用せずに、バラストタンクに多段階に設けたバ
ルブの開閉と、このバラストタンクへのガスの導入を遠
隔操作により制御して、海中ロボットの浮力を調整する
方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明は、海中ロボットの容器内に
、バラストタンクとガス発生装置を収容し、該バラスト
タンクに海水と連通ずるバルブを多段階に取付け、かつ
該バラストタンクの底部に海水と連通ずる開口を設け、
前記バルブを遠隔操作により開閉すると共に、前記ガス
発生装置からガスを遠隔操作により前記バラストタンク
へ導入して、開いたバルブの位置においてバラストタン
ク内のガス圧を水圧と釣り合わせることを特徴とするも
のである。

以下、本発明を図面に示す実施例にもとすき説明する。

第１図および第２図に示すように、海中ロボット１内に
は、ガス発生装置２とバラストタンク３が収容され、バ
ラストタンク３には海水と連通し、遠隔操作によって開
閉可能なバルブ４Δ、４Ｂが多段階に設けられている。

また、バラストタンク３の底部には、海水と連通する開
口５が形成されている。

いま第３図において、ガスがバラストタンク３に充填さ
れていたとする。

海中ロボット１を潜行させる場合には、遠隔操作によっ
てまずバルブ４Ｂを開く。

すると、バラストタンク３内におけるガス圧力と水圧と
のバランスが破れ、開口５から海水がバラストタンク３
内に浸入し、一方、バラストタンク３内のガスは、バル
ブ４Ｂから排出される。

このとき同時に、遠隔操作によってガス発生装置２を作
動させて発生したガス、またはガス発生装置２において
予め発生していたガスを、ガス発生装置２とバラストタ
ンク３との連結バルブを開いてバラストタンク３に導入
する。

すると、バルブ４Ｂのレベルに海水が到達し、海中ロボ
ット１は潜行する。

このとき、この圧縮に対抗するだけの、好ましくはこの
圧縮量よりも僅かに多いガスをバラストタンク３に導入
し、僅かに過剰のガスをバルブ４Ｂから排出させること
によりバラストタンク３内の水位は開放したバルブ４Ｂ
のレベルに確実に位置するようになり、バルブ４Ｂの水
位においてバラストタンク３内のガス圧と水深は釣り合
うことになる。

従って、海中ロボット１は常に一定の下向き方向の力に
より潜行を続ける。

次に目的の水深に到達したら、バルブ４Ｂを閉じ、バル
ブ４Ａを開くと共にガス発生装置からガスを導入すれば
、バラストタンク３内のガス圧と釣り合うバルブ４Ａの
位置にバラストタンク内の水位は位置する。

バルブ４Ａの位置は、海中ロボットの重量と浮力が釣り
合うような所に設けられているため、ロボット１は目的
の水深を保持するようになる。

逆にロボットを浮上させる場合には、バルブ４Ａ、４Ｂ
を閉じ、ガス発生装置２からガスをバラストタンク３に
を導入する。

するとバラストタンク３内の海水は、開口５から排出さ
れ、浮力が重量よりも大きくなった海中ロボット１は浮
上を開始する。

以上述べたようにミ多段階に設けたバルブ４八、４Ｂを
遠隔操作によって開閉すると共に、ガス発゛生装置２か
らガスを導入すれば、開口５から海水が浸入または排出
され、開いたバルブの水位までバラストタンク内に海水
が導入されて、海中ロボット１を潜水または浮上させる
ことができる。

本発明において用いるガス発生装置２としては、ドライ
アイスによるガス発生装置、高圧空気ボンベ、水の電気
分解によるガス発生装置、水の加熱による水蒸気発生装
置等を挙げることができる。

例えば、ドライアイス利用のガス発生装置においては、
ＣＯの臨界圧力は７３なので、７３０ｍまでの水深に使
用することができる。

具体的には、第４図に示すようにドライアイス６を急激
な気化を防止するために防熱容器７、例えば発泡スチロ
ール容器に収容し、ガス発生カセット８に入れられたト
レイ９上に置き、かかるガス発生装置２を海中ロボット
中に嵌め込む。

すると、ドライアイスは浸入した熱によって除徐に気化
し、必要の都度、前記のようにバラストタンク内に導入
される。

なお、使用時間は、防熱容器７の防熱壁の厚さ、ドライ
アイス６の大きさ等によって調節することができる。

なお、前記第１図および第２図の場合には、ガス発生装
置２およびバラストタンク３は上部が開放されており、
従って海中ロボット内全体が、その水深と釣り合ったガ
ス圧力に保持される。

そこで、テレビカメラ等の機器類が、水深圧に耐えられ
るものであれば、水深に対応した圧力のガス雰囲気内に
置けば良いし、もしもこれら機器類が水深圧に耐えられ
ないものであれば、水深圧に耐えられない機器類のみを
例えば、常時、−気圧の耐圧容器内に収容することがで
きる。

或いは、バラストタンクおよびガス発生装置として密閉
型のものを用い、ガス導入管によってガス発生装置とバ
ラストタンクを相互に連結し、その他の機器類を総て耐
圧容器中に収容することも可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、バラストタンクにバ
ルブを多段階に設け、遠隔操作によってこのバルブを開
閉させ、このバルブの位Ｗまで海水をバラストタンク内
に導入すると共に、ガス発生装置で発生させたガスをバ
ラストタンクに供給してバラストタンク内のガス圧を水
圧とバランスさせてロボットを潜行、浮上させるので、
従来、海中ロボットの潜行、浮上に使用していた垂直ス
ラスタ−が全く不要になる。

従って、垂直スラスタ−を取り付けていたスペースを、
他の装置の収容空間に利用することができ、ロボット内
の装置の配置が楽になる。

また、このスペースの分だけ、ロボット形状を小型化に
することができる。

さらに、一旦、目的とする水深まで潜行、または浮上し
た後は、他に特別の操作を必要としなくても、その水位
にロボットが保持されるので、従来のロボットのように
、垂直スラスタ−を常に運転する必要がなくなり、省エ
ネルギーの点でも有利である。

更にまた、電力や情報伝達用のケーブルをバラストタン
ク底部の開口から導入し、バラストタンク内のガス収容
部分においてロボットと接続すれば、従来のように水中
コネクターを使用せずに接続することができる。

従って、水中コネクターの接続不良によるトラブルを解
消することができる。

また、バラストタンク内においては、従来のようにシー
ル面における圧力差がないので、軸伝達トルクのロスを
小さくすることができる。

更に、バラスト水の注排水を圧縮空気の量でコントロー
ルして潜行、浮上するのとは異なり、バルブを多段階に
設け、このバルブの遠隔操作による開閉と、ガス発生装
置によるガス発生のオン、オフだけで潜行、浮上ができ
るので、水深に対応した圧縮空気量を算出するためのデ
ータ処理、センサー等のコントロールシステムが不要に
なり、安価な海中ロボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する海中ロボットの縦断面概要図
、第２図はその横断面概要図、第３図は本発明における
海中ロボットの潜行、浮上方法を示す説明図、第４図は
本発明におけるガス発生装置の一例を示す断面概要図、
第５図は従来の海中ロボットの構造を示す概要図である
。 １−海中ロボット、２−ガス発生装置、３−バラストタ
ンク、４Ａ、　４Ｂ、　４Ｃ・・・バルブ、５−開口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 海中ロボットの容器内に、バラストタンクとガス発生装
   置を収容し、該バラストタンクにバルブを多段階に取付
   け、かつ該バラストタンクの底部に海水と連通する開口
   を設け、前記バルブの一つを遠隔操作により開くと共に
   、前記ガス発生装置からガスを遠隔操作により前記バラ
   ストタンクへ導入し、前記開口から海水を前記バラスト
   タンク内に導入または海水を前記バラストタンクから排
   出させて、開いたバルブの位置においてバラストタンク
   内のガス圧を水圧と釣り合わせることを特徴とする海中
   ロボットの浮力調整方法。