JPS6223894A - グライダ−型潜水艇の潜降浮上推進システム - 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】 （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
のものと無人のちのとがある。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滑降、
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ｉｌ！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−卜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
に多数の人員か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
ため本発明のグライダ−型潜水艇は一部たは全部を偏平
な翼形断面形状とした艇体と、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
、該艇体の浮力を調節する浮力調節装置とを具えるごと
を特徴とするものである。

（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−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ｉ４（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２６．２７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Ｈｌ（進器８を設げる
。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９八内に収容され、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に人力する。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１゜もまた耐圧容器＋０４中に格納する。１１はＭ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ｋ）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。】３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ば水又は水銀を収容
したプラスチックポ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はけ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。マニュピユレータ室２
０．２１内には海底の資源の採集等に用いるマニュピユ
レータが設置してあり、マニュピレータの使用時にはマ
ニュピユレータ室２０．２１　は開城する。

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千ツク球を樹脂で固
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２６．２
７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２
８．２９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ゼるものであり、制御
装置の指令により艇体ｌの姿勢制御を行うものである。

スラスタモータ３０はｊｍｍ常電上モータ利用し回転軸
３１の先端に取付けたスクリュー３２の回転により艇体
ｌの後方へ水流を噴出する。ごのスラスタモータ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１ｉｉ１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セることができる。

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）ｍ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（
Ｊ最小限とし、他のほとんどの機器は耐圧殻の外に出し
、耐圧殻の軽石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である。この油に水圧が加わってり
Ｉ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。マニュピユレータ
室２０．２１は水中操作器具を装備し゛（いるので当然
に水清けとなる。以」二の第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位の深海の海底を探査するために考え
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を調節す
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
ば滑降し、艇体重量より浮力力く大きくなるようにすれ
ばン甲−トすることになる。

急速滑降および急連浮」二を行なう時にはごの艇体重量
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
に滑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
させてもブライグ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」二の際の艇体の傾斜
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滑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滑降または浮」二を行うよう
にすれば小さな滑降または浮−Ｆ距離で水平方向に大き
な距離を水平移動さセることが可能になる。一般に浮」
−または滑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−１−１ＷＩ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へ
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） １叉上詳述したように本発明のグライダ−型潜水艇はそ
の艇体の一部または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−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、これにより斜め滑降およ
び斜め浮−に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セることかできるので、一
度の滑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
た場所から滑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−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ねている装置１ｔ
ｆｉ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
との滑降浮上時の艇体の動作の相違を示す図、第６図番
才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１ｆｆｌ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−−−マニュピユレータ室 ２２．２３−固定浮力材　　２４．２５−電池２６．２
７−一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−呼吸気ボンへ−ロー 諜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一部または全部を偏平な翼形断面形状とし艇体と該
   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、該艇体の浮力を調節する浮力調
   節装置とを具えることを特徴とするグライダー型潜水艇
   。