JPS6223895A - 重力・浮力調整による艇姿勢の制御を用いたグライダ−型潜水艇 - Google Patents
重力・浮力調整による艇姿勢の制御を用いたグライダ−型潜水艇Info
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- JPS6223895A JPS6223895A JP60161760A JP16176085A JPS6223895A JP S6223895 A JPS6223895 A JP S6223895A JP 60161760 A JP60161760 A JP 60161760A JP 16176085 A JP16176085 A JP 16176085A JP S6223895 A JPS6223895 A JP S6223895A
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- B63G8/14—Control of attitude or depth
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- B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
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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。
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）
本発明は重心、浮力調整による姿勢制御により急速な滑
降浮上を可能にした潜水艇に関するものである。
降浮上を可能にした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
艇の役割も太き（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。
艇の役割も太き（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）
とごろがこのような従来の潜水艇において、滑降、浮上
しＪその姿勢をほとんど直立に保ったままなされていた
。これは有人の潜水艇の場合には内部の東部のために必
要となるが、無人の潜水ｋ］においても水平移動の際の
安定性を高めるため常時艇体を一定姿勢に保つ構造とな
っていたためである。しかしながら潜水服は一般に最も
エネルギーを大きく消費する水平移動の際に抵抗が小さ
いような形状となっており垂直移動の際にはかなか）抵
抗が太きいものが多いため滑降、浮上の速度む」毎秒１
ｍ程度しか得られなかった。このため例えば水深６ （
ｌ ＯＯｍの大洋海底で潜水艇を作業さゼる時には艇の
滑降、浮上に合計３時間以りもの時間を要し、海底での
作業時間を１時間程度とするとこの時間はあまりにも大
きく、潜水艇を用いた海洋調査が思うようにはかどらな
い原因となっていた。
しＪその姿勢をほとんど直立に保ったままなされていた
。これは有人の潜水艇の場合には内部の東部のために必
要となるが、無人の潜水ｋ］においても水平移動の際の
安定性を高めるため常時艇体を一定姿勢に保つ構造とな
っていたためである。しかしながら潜水服は一般に最も
エネルギーを大きく消費する水平移動の際に抵抗が小さ
いような形状となっており垂直移動の際にはかなか）抵
抗が太きいものが多いため滑降、浮上の速度む」毎秒１
ｍ程度しか得られなかった。このため例えば水深６ （
ｌ ＯＯｍの大洋海底で潜水艇を作業さゼる時には艇の
滑降、浮上に合計３時間以りもの時間を要し、海底での
作業時間を１時間程度とするとこの時間はあまりにも大
きく、潜水艇を用いた海洋調査が思うようにはかどらな
い原因となっていた。
（問題点を解決するための手段）
本発明の目的はこのような従来の潜水艇におＬ−する問
題点を解決し、急速な潜降浮１−を可能にした潜水１ｙ
を得ることである。このト１的を達成するため本発明の
グライダ−型潜水艇は一部または全部を（ＧＷ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イ・１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、重心または浮
心調節により該艇体の姿勢を制御する姿勢制御装置とを
具えることを特徴とするものである。
題点を解決し、急速な潜降浮１−を可能にした潜水１ｙ
を得ることである。このト１的を達成するため本発明の
グライダ−型潜水艇は一部または全部を（ＧＷ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イ・１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、重心または浮
心調節により該艇体の姿勢を制御する姿勢制御装置とを
具えることを特徴とするものである。
（作 用）
本発明の構成によれば姿勢制御装置により潜水艇の姿勢
を自由に変化さ−Ｕ−ることができるので水平移動、垂
直移動のそれぞれに最も移動抵抗の小さい姿勢をとらせ
ることができ急速な滑降浮上が可能になる。
を自由に変化さ−Ｕ−ることができるので水平移動、垂
直移動のそれぞれに最も移動抵抗の小さい姿勢をとらせ
ることができ急速な滑降浮上が可能になる。
（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夕）形のＷ面図及び側面図である
。潜水艇の艇体１ば艇体中央部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ｌの
後部−１−下面にはそれぞれ後ｊイクする垂直尾翼アク
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１
０は艇体の傾斜等の姿勢変化を検出し、この情報を制御
装Ｎ９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。なおこのジャモロ
装Ｗ１０もまた耐圧容器１（ＩＡ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ず装置で
あり、この装置により潜水艇のｎｌ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月により、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Ｉ５は水深を測定し、この検出値は制
御装置９に入力する。可変ハラス日６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。−１−下スラスタ１９は垂直１ｍ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の一ト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２０．２１内には海底の資源の採集等に用いる
マニュビプー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
。
水艇の艇体を翼とした夕）形のＷ面図及び側面図である
。潜水艇の艇体１ば艇体中央部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ｌの
後部−１−下面にはそれぞれ後ｊイクする垂直尾翼アク
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１
０は艇体の傾斜等の姿勢変化を検出し、この情報を制御
装Ｎ９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。なおこのジャモロ
装Ｗ１０もまた耐圧容器１（ＩＡ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ず装置で
あり、この装置により潜水艇のｎｌ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月により、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Ｉ５は水深を測定し、この検出値は制
御装置９に入力する。可変ハラス日６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。−１−下スラスタ１９は垂直１ｍ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の一ト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２０．２１内には海底の資源の採集等に用いる
マニュビプー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
めたブロック祠などの水より軽い祠質より成っており４
工に大きな浮力をりえる。固定浮力＋４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ば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」二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の先端に取イ」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３
０１；Ｉ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。
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
めたブロック祠などの水より軽い祠質より成っており４
工に大きな浮力をりえる。固定浮力＋４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ば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」二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の先端に取イ」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３
０１；Ｉ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。
艇体１の後部には右舷移動パラストチャンバ３４と左舷
移動パラストチャンバ３５とを設け、艇体ｌの前部には
船首バラスＩ・チャンバ３６を設ける。これらのパラス
トチャンバは内部に水および空気を収容し、バラスト移
動装？！３７，３８．３９により内部の水を相互に移動
させることにより艇重心位置を変化させ艇の姿勢を可変
させることができる。
移動パラストチャンバ３５とを設け、艇体ｌの前部には
船首バラスＩ・チャンバ３６を設ける。これらのパラス
トチャンバは内部に水および空気を収容し、バラスト移
動装？！３７，３８．３９により内部の水を相互に移動
させることにより艇重心位置を変化させ艇の姿勢を可変
させることができる。
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面］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り）に出し
、耐圧殻の軽量小型化をはかっている。
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面］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り）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ているので当然
に水流げとなる。以トの第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川船上より自動操縦に
より６０００ｍ位の深海の海底を探査するものと想定し
ている。
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ているので当然
に水流げとなる。以トの第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川船上より自動操縦に
より６０００ｍ位の深海の海底を探査するものと想定し
ている。
次にこの潜水艇の作用を説明する。まずこの潜水艇の各
部に作用する力の関係を第５図を参照して説明する。第
５図は本発明の潜水艇を模式化して示したものであり、
翼型の艇体と取付は角可変の水平尾翼を有する艇を示し
ている。なお説明を節中にするために艇体は」−下対称
とし、重心位置、浮心位置は対称線上に置き、水平尾翼
はその空力中心に回転し得るものとし、この回転モーメ
ントは無視できるくらい小さいものとする。各部の記号
は以下の通りである。
部に作用する力の関係を第５図を参照して説明する。第
５図は本発明の潜水艇を模式化して示したものであり、
翼型の艇体と取付は角可変の水平尾翼を有する艇を示し
ている。なお説明を節中にするために艇体は」−下対称
とし、重心位置、浮心位置は対称線上に置き、水平尾翼
はその空力中心に回転し得るものとし、この回転モーメ
ントは無視できるくらい小さいものとする。各部の記号
は以下の通りである。
記号
１、：ｉ体部に作用する揚力
Ｄ：〃 抗力
＋、１：補助翼に作用する揚力
Ｄｔ：〃 抗力
Ｗ：重量
１：艇の長さ
■：航行速度
Ｔ：艇の滑降角度
α：仰角
η：補助翼の取付は角
ｈｏｌ：艇の前端から艇体の空力中心までの距離ｈ７！
：〃 艇の重心までの距離り、Ｊ：〃
浮心までの距離 ｈｔ７！：〃 補助翼の空力中心までの距離Ｍ
ｃ：１体部に作用するモーメント これらの記号を用いて潜水艇の定常航行時の各部に作用
する力の関係を式で表わすと次式のようになる。
：〃 艇の重心までの距離り、Ｊ：〃
浮心までの距離 ｈｔ７！：〃 補助翼の空力中心までの距離Ｍ
ｃ：１体部に作用するモーメント これらの記号を用いて潜水艇の定常航行時の各部に作用
する力の関係を式で表わすと次式のようになる。
（（、＋Ｌｔ）ｓｉｎ ｒ −（Ｄ＋Ｄｔ）ｃｏｓ ｒ
−Ｏｆ＋）（ｌ、＋１．ｔ）ｃｏｓｒ＋（Ｄ＋Ｄｔ）ｓ
ｉｎ７＋（Ｂ−Ｗ）−Ｏｆ２１（１，ｃｏｓ α＋Ｄ
ｓｉｎ（１’）（ｈ −ｈａ ） ７！＋Ｍｃ−（
ｈ、 −Ｎ ＩＲｃｏｓ （γ−α） −（Ｌｔ
ｃｏｓα十肌ｓｉｎα）（ｈｔ ｈ）７！−〇
（３）上式において艇体重量、浮力、重心位置、浮心位
置を固定した場合には未知量は滑降角度、仰角、水平尾
翼取付は角、航行速度である。例えば航行速度を既知な
ものとして与えれば＋１１〜（３）式を解くことにより
他の未知量を決定することができる。
−Ｏｆ＋）（ｌ、＋１．ｔ）ｃｏｓｒ＋（Ｄ＋Ｄｔ）ｓ
ｉｎ７＋（Ｂ−Ｗ）−Ｏｆ２１（１，ｃｏｓ α＋Ｄ
ｓｉｎ（１’）（ｈ −ｈａ ） ７！＋Ｍｃ−（
ｈ、 −Ｎ ＩＲｃｏｓ （γ−α） −（Ｌｔ
ｃｏｓα十肌ｓｉｎα）（ｈｔ ｈ）７！−〇
（３）上式において艇体重量、浮力、重心位置、浮心位
置を固定した場合には未知量は滑降角度、仰角、水平尾
翼取付は角、航行速度である。例えば航行速度を既知な
ものとして与えれば＋１１〜（３）式を解くことにより
他の未知量を決定することができる。
この場合浮心位置と重心位置とが固定されているので静
市時の姿勢は一定となり、姿勢の変化は航行時の水平翼
の取付けの制御によってなされることになる。
市時の姿勢は一定となり、姿勢の変化は航行時の水平翼
の取付けの制御によってなされることになる。
次に滑降または浮上と同時に重心位置を移動させた場合
を考える。潜降時に一定量のバラストΔ弱をｈ′ｌの位
置に加え、浮−１一時にこの八Ｗのバラストを投棄させ
るとすると（２）式における重１ｗは滑降時Ｗ十Δ弱、
浮」二時Ｗと置けば良い。また滑降時と浮上時とが同じ
条件とする場合Ｖを一定とじ滑降時のＴ、α、ηをそれ
ぞれ浮上時には−Ｔ。
を考える。潜降時に一定量のバラストΔ弱をｈ′ｌの位
置に加え、浮−１一時にこの八Ｗのバラストを投棄させ
るとすると（２）式における重１ｗは滑降時Ｗ十Δ弱、
浮」二時Ｗと置けば良い。また滑降時と浮上時とが同じ
条件とする場合Ｖを一定とじ滑降時のＴ、α、ηをそれ
ぞれ浮上時には−Ｔ。
−α、−ηとすればよく、また１易力とモーメントも潜
降時のり、 Ｌｔ、 Ｍｃが浮上時に＆；Ｉニー１−．
−１．ｔ。
降時のり、 Ｌｔ、 Ｍｃが浮上時に＆；Ｉニー１−．
−１．ｔ。
−肚となる。滑降時を基準に考えた場合、浮上時にｈ′
ｌの位置からΔ切のバラス］・を投棄すると重量が軽く
なり浮力が生ずると同時に重心イ装置が移動する。この
時生ずるモーメントは（ｈ−ｈ’）ＩｌΔＷｃｏｓ（ｒ
−α）となり、浮上時にはこれを（３）式の左辺に加え
ることになる。ｈ′はΔＮが与えられると定めることが
でき、潜降時に艇を下方に引張る力と浮−１二時に艇を
−Ｆ方に引っ張る力とを同じにした場合には ６弱−２（Ｂ−Ｗ） となり ｈ ’ −ｂ ＋２ （ｈ ｈｂ）Ｒ／八へとなる。
ｌの位置からΔ切のバラス］・を投棄すると重量が軽く
なり浮力が生ずると同時に重心イ装置が移動する。この
時生ずるモーメントは（ｈ−ｈ’）ＩｌΔＷｃｏｓ（ｒ
−α）となり、浮上時にはこれを（３）式の左辺に加え
ることになる。ｈ′はΔＮが与えられると定めることが
でき、潜降時に艇を下方に引張る力と浮−１二時に艇を
−Ｆ方に引っ張る力とを同じにした場合には ６弱−２（Ｂ−Ｗ） となり ｈ ’ −ｂ ＋２ （ｈ ｈｂ）Ｒ／八へとなる。
以上のことから重心位置を一定とし、水平尾翼の取付は
角変化により艇の姿勢変更を行うようにした場合にはあ
る程度の速度がなければ姿勢変更ができず、またその角
度もあまり大きくすることばできないが、重心位置を移
動させるようにした場合には、重心位置の変化によりモ
ーメントが生ずるためほとんど静１トに近い状態からで
も姿勢変更ができ、その角度も大きくすることができる
ことである。なおｆｌｉ〜（３）式は静的な力のつり合
い式であるが、惰性力を考慮した場合の運動方程式を次
に示す。潮流を無視した場合の潜水艇の左右対称な２次
元運動方程式はｆｉｌ〜（３）式と同様の過程の基で（
６）〜（８）式のように書くことができる。ただし、こ
こでは重心の位置を艇の中心線上ではなく、その下方ｂ
ｌの位置にあるものとする。
角変化により艇の姿勢変更を行うようにした場合にはあ
る程度の速度がなければ姿勢変更ができず、またその角
度もあまり大きくすることばできないが、重心位置を移
動させるようにした場合には、重心位置の変化によりモ
ーメントが生ずるためほとんど静１トに近い状態からで
も姿勢変更ができ、その角度も大きくすることができる
ことである。なおｆｌｉ〜（３）式は静的な力のつり合
い式であるが、惰性力を考慮した場合の運動方程式を次
に示す。潮流を無視した場合の潜水艇の左右対称な２次
元運動方程式はｆｉｌ〜（３）式と同様の過程の基で（
６）〜（８）式のように書くことができる。ただし、こ
こでは重心の位置を艇の中心線上ではなく、その下方ｂ
ｌの位置にあるものとする。
ｍ （ｄｕ／ｄｔ ＋ ｈｆｆｄｑ／ｄｔ −１−ｉｙ
ｑ −ｈｎｑ”） −Ｘ （６１ｍ （ｄｗ／ｄｔ
−ｈｆｆｄｑ／ｄｔ −ｕｑ −ｔｌｑ”） −Ｚ
（７１（Ｉｙ＋ｍ（ｈ７り２＋ｍ（ｂ＃）２） ｄｑ／
ｄｔ →−ｍ （ｂ＃ｄｕ／ｄｔ−ｈｎｄｗ／ｄｔ ｌ
＋ ｍ （ｈ＃ｕｑ＋ ｂ７！ｗｑｌ ＝ Ｍ
（８）ここで記号は以下の通りである。
ｑ −ｈｎｑ”） −Ｘ （６１ｍ （ｄｗ／ｄｔ
−ｈｆｆｄｑ／ｄｔ −ｕｑ −ｔｌｑ”） −Ｚ
（７１（Ｉｙ＋ｍ（ｈ７り２＋ｍ（ｂ＃）２） ｄｑ／
ｄｔ →−ｍ （ｂ＃ｄｕ／ｄｔ−ｈｎｄｗ／ｄｔ ｌ
＋ ｍ （ｈ＃ｕｑ＋ ｂ７！ｗｑｌ ＝ Ｍ
（８）ここで記号は以下の通りである。
ｕ：艇の長手方向への移動速度
Ｗ：艇の上下方向への 〃
ｑ：艇のピッチング角速度
ｍ：艇の買置
Ｉｙ：ｉのピッチング慣性モーメント
Ｘ：艇の長手方向に作用する力
Ｚ：艇の４−下方向に作用する力
Ｍ：艇の水平横手軸まわりに作用するモーメントｂｌ：
艇の重心の艇の中心線下の距離 １８時間 艇の重心位置（ｈ７！、ｂ７りを変えることにより、運
動方程式（６）〜（８）を変えることができる。また（
ｍ ｊ！ ｄ”ｈ／ｄｔ”、 ｍ ｅ ｄ２ｂ／ｄｔ２
）は、重心を急速に移動したことによる慣性力であるが
、これをダランヘールの原理に基づいて＋６１． ｆ？
）およびそれによる慣性モーメント（８）式の左辺に外
力として加え、急速な重心移動の効果を表わすことがで
きる。特に（８）式のピッチング運動を主として支配す
る方程式では加速度ｄ２ｈ／ｄｔ”を大きくすることに
より重心移動の効果を大きくすることができる。すなわ
ち重心位置を速く変化させることにより姿勢変更も速く
行なうことができる。
艇の重心の艇の中心線下の距離 １８時間 艇の重心位置（ｈ７！、ｂ７りを変えることにより、運
動方程式（６）〜（８）を変えることができる。また（
ｍ ｊ！ ｄ”ｈ／ｄｔ”、 ｍ ｅ ｄ２ｂ／ｄｔ２
）は、重心を急速に移動したことによる慣性力であるが
、これをダランヘールの原理に基づいて＋６１． ｆ？
）およびそれによる慣性モーメント（８）式の左辺に外
力として加え、急速な重心移動の効果を表わすことがで
きる。特に（８）式のピッチング運動を主として支配す
る方程式では加速度ｄ２ｈ／ｄｔ”を大きくすることに
より重心移動の効果を大きくすることができる。すなわ
ち重心位置を速く変化させることにより姿勢変更も速く
行なうことができる。
第３，４図に示した実施例では３個のパラストチャンバ
３４，３５．３６内の水を相互に移動させることにより
重心位置を移動させることができ、これによりほとんど
静止状態に近い状態から容易かつ確実に急角度の姿勢変
更を行なうことができ、潜降、浮上に際し最も水中抵抗
の少ない部分を滑降またほ浮−１一方向に向くように潜
水艇の姿勢変更を行なうことができるので、急滑降、急
浮上を行なうこができる。尚姿勢変更に際しては水平尾
翼４．５の角度制御、）ＩＩ進器８の角度制御、および
−に下スラスタ１９の制御を同時に行うようにすればさ
らにｉｆ（速な姿勢制御を行な・ろことができる。
３４，３５．３６内の水を相互に移動させることにより
重心位置を移動させることができ、これによりほとんど
静止状態に近い状態から容易かつ確実に急角度の姿勢変
更を行なうことができ、潜降、浮上に際し最も水中抵抗
の少ない部分を滑降またほ浮−１一方向に向くように潜
水艇の姿勢変更を行なうことができるので、急滑降、急
浮上を行なうこができる。尚姿勢変更に際しては水平尾
翼４．５の角度制御、）ＩＩ進器８の角度制御、および
−に下スラスタ１９の制御を同時に行うようにすればさ
らにｉｆ（速な姿勢制御を行な・ろことができる。
この潜水艇の水平移動時にはスクリュー推進による他に
偏平な翼形断面形状の４１体を利用して充分な揚力が生
じるように適切な角度を保って艇体を）ｚ十および滑降
させることにより少ないエネルギー消費財で長距離の水
平移動をさせるこができこれにより広範囲な海洋調査を
行うことができる。
偏平な翼形断面形状の４１体を利用して充分な揚力が生
じるように適切な角度を保って艇体を）ｚ十および滑降
させることにより少ないエネルギー消費財で長距離の水
平移動をさせるこができこれにより広範囲な海洋調査を
行うことができる。
次に第６，７図を参照して本発明の他の実施例を詳述す
る。この実施例で番：［重心移動の他の手段として艇体
中央部前端２ａを艇体中央部２と別体とし、移動装置４
０により突出および後退さセることにより重心移動を行
なうようにしたものであり、他の構成は前ｉ４１の実施
例と同様である。この実施例においても前述の実施例と
同様の作用効果を得ることが可能である。
る。この実施例で番：［重心移動の他の手段として艇体
中央部前端２ａを艇体中央部２と別体とし、移動装置４
０により突出および後退さセることにより重心移動を行
なうようにしたものであり、他の構成は前ｉ４１の実施
例と同様である。この実施例においても前述の実施例と
同様の作用効果を得ることが可能である。
（効 果）
以ト詳述したように本発明のグライダ−型潜水艇は艇体
の一部または全部を偏平な翼形断面形状とするきともに
、重心または浮心調節による姿勢制御装置を具える構成
としたため、垂直移動の際には姿勢制御装置により最も
水中抵抗の少ない方向が進行方向となるように姿勢を制
御することができるので潜降、浮上の際の速度が増加し
滑降、浮上に要する時間を短縮することができ、また水
平移動の際には艇体の偏平な翼形断面部分を利用して充
分な揚力が生じるように適切な角度を保って艇体を浮−
トおよび潜降さセる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ができ、海洋調査の調査時間の短縮
および調査範囲の拡大に寄与する所大である。
の一部または全部を偏平な翼形断面形状とするきともに
、重心または浮心調節による姿勢制御装置を具える構成
としたため、垂直移動の際には姿勢制御装置により最も
水中抵抗の少ない方向が進行方向となるように姿勢を制
御することができるので潜降、浮上の際の速度が増加し
滑降、浮上に要する時間を短縮することができ、また水
平移動の際には艇体の偏平な翼形断面部分を利用して充
分な揚力が生じるように適切な角度を保って艇体を浮−
トおよび潜降さセる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ができ、海洋調査の調査時間の短縮
および調査範囲の拡大に寄与する所大である。
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図は本発明
の潜水艇の水中航行時に使用する力の関係を示す図、 第６図は本発明の他の実施例の平面透視図、第７図は第
６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”ｊＦＩ １０−ジャイロ装置１
１−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１り−Ｊ−下スラスス ラスタ２１−マニュピユレータ室 ２２．２３−一固定浮力材 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−右舷移動ハラストチャンバ ３５−左舷移動ハラストチャンバ ３６−船首バラストチャンバ ３７．３８．３９−−−バラスト移動装置４〇−艇体船
首移動装置 特許出願人 東 京 大 学 長 −７日口 諜
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図は本発明
の潜水艇の水中航行時に使用する力の関係を示す図、 第６図は本発明の他の実施例の平面透視図、第７図は第
６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”ｊＦＩ １０−ジャイロ装置１
１−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１り−Ｊ−下スラスス ラスタ２１−マニュピユレータ室 ２２．２３−一固定浮力材 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−右舷移動ハラストチャンバ ３５−左舷移動ハラストチャンバ ３６−船首バラストチャンバ ３７．３８．３９−−−バラスト移動装置４〇−艇体船
首移動装置 特許出願人 東 京 大 学 長 −７日口 諜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、重心または浮力調節により該艇体の姿勢を制
御する姿勢制御装置とを具えることを特徴とするグライ
ダー型潜水艇。 ２、前記姿勢制御装置が前記本体の上下に水流を噴出す
る上下スラスタである特許請求の範囲第１項記載のグラ
イダー型潜水艇。 ３、前記姿勢制御装置が浮力体を前記本体の前後および
／または左右に移動させる機構である特許請求の範囲第
１項記載のグライダー型潜水艇。 ４、前記姿勢制御装置が重量物を前記本体の前後および
／または左右に移動させる機構である特許請求の範囲第
１項記載のグライダー型潜水艇。 ５、前記姿勢制御装置が艇体船首を前後にスライドさせ
る機構である特許請求の範囲第１項記載のグライダー型
潜水艇。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60161760A JPH0749277B2 (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 重力・浮力調整による艇姿勢の制御を用いたグライダ−型潜水艇 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60161760A JPH0749277B2 (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 重力・浮力調整による艇姿勢の制御を用いたグライダ−型潜水艇 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6223895A true JPS6223895A (ja) | 1987-01-31 |
| JPH0749277B2 JPH0749277B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=15741371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60161760A Expired - Lifetime JPH0749277B2 (ja) | 1985-07-24 | 1985-07-24 | 重力・浮力調整による艇姿勢の制御を用いたグライダ−型潜水艇 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749277B2 (ja) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6245865B1 (en) | 1999-07-02 | 2001-06-12 | Samsung General Chemicals Co., Ltd. | Polymerization process for preparing syndiotactic polystyrenes through microfluidization |
| US7131389B1 (en) | 2004-01-22 | 2006-11-07 | Graham Hawkes | Submersible |
| JP2007276609A (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Osaka Prefecture Univ | 水中グライダー |
| CN100357155C (zh) * | 2005-06-16 | 2007-12-26 | 上海交通大学 | 浮力和推进器双驱动方式远程自治水下机器人 |
| CN100384693C (zh) * | 2006-07-04 | 2008-04-30 | 浙江大学 | 水下滑翔探测器 |
| CN102152844A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-08-17 | 高广学 | 一种高速冲浪潜水艇 |
| JP2011230627A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Osaka Prefecture Univ | ソーラー水中グライダー及びその潜航方法 |
| CN103895846A (zh) * | 2014-03-08 | 2014-07-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种用于飞翼式水下滑翔机的姿态控制装置及控制方法 |
| CN106394835A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-15 | 重庆交通大学 | 水下检测机器人 |
| CN107310701A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-11-03 | 浙江大学 | 一种水下滑翔机纵横姿态综合调节装置 |
| CN108791779A (zh) * | 2018-07-30 | 2018-11-13 | 武汉交通职业学院 | 一种仿生水下滑翔机器人控制系统及控制方法 |
| CN109466728A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-03-15 | 上海海洋大学 | 应用于大深度潜水器的无动力下潜上浮运动方法及系统 |
| TWI673206B (zh) * | 2018-09-27 | 2019-10-01 | National Taiwan University Of Science And Technology | 水中載具重心調整裝置 |
| CN110696574A (zh) * | 2018-07-10 | 2020-01-17 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种可切换航行姿态的旋翼海空两栖机器人 |
| CN110775234A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-11 | 西北工业大学 | 一种仿生扑翼水下滑翔器构型 |
| CN111516839A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-11 | 中国船舶科学研究中心 | 一种水下滑翔器综合调节机构 |
| CN112660347A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-04-16 | 杭州电子科技大学 | 一种节能式水下滑翔机 |
| CN114275128A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-05 | 哈尔滨工程大学 | 一种特殊浮力均衡装置辅助auv艏部坐底的结构与方法 |
| CN114771786A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-07-22 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种无动力深海无人运载器 |
| CN115092344A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-23 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于大深度水下机器人姿态调整的配重与压铁布局方法 |
| WO2022246505A1 (en) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | UAM Tec Pty Ltd | A bladder system for a submersible |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6343068B1 (ja) * | 2017-05-15 | 2018-06-13 | 石井 昭良 | 海中輸送機 |
| KR102155454B1 (ko) * | 2019-06-28 | 2020-09-11 | 충남대학교산학협력단 | 공압 밸브 조절 알고리즘을 이용한 잠수함의 잠항 시 자세 제어 시뮬레이션 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4329389Y1 (ja) * | 1964-09-19 | 1968-12-03 | ||
| JPS54101793U (ja) * | 1970-09-12 | 1979-07-18 | ||
| JPS5647395A (en) * | 1979-09-21 | 1981-04-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Automatic course holding apparatus for underwater navigation body |
-
1985
- 1985-07-24 JP JP60161760A patent/JPH0749277B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4329389Y1 (ja) * | 1964-09-19 | 1968-12-03 | ||
| JPS54101793U (ja) * | 1970-09-12 | 1979-07-18 | ||
| JPS5647395A (en) * | 1979-09-21 | 1981-04-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Automatic course holding apparatus for underwater navigation body |
Cited By (25)
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| CN109466728A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-03-15 | 上海海洋大学 | 应用于大深度潜水器的无动力下潜上浮运动方法及系统 |
| CN110775234A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-11 | 西北工业大学 | 一种仿生扑翼水下滑翔器构型 |
| CN111516839A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-11 | 中国船舶科学研究中心 | 一种水下滑翔器综合调节机构 |
| CN111516839B (zh) * | 2020-05-26 | 2021-01-29 | 中国船舶科学研究中心 | 一种水下滑翔器综合调节机构 |
| CN112660347A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-04-16 | 杭州电子科技大学 | 一种节能式水下滑翔机 |
| WO2022246505A1 (en) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | UAM Tec Pty Ltd | A bladder system for a submersible |
| CN114275128A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-05 | 哈尔滨工程大学 | 一种特殊浮力均衡装置辅助auv艏部坐底的结构与方法 |
| CN114275128B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-01-03 | 哈尔滨工程大学 | 一种特殊浮力均衡装置辅助auv艏部坐底的结构与方法 |
| CN114771786A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-07-22 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种无动力深海无人运载器 |
| CN114771786B (zh) * | 2022-05-11 | 2024-05-07 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种无动力深海无人运载器 |
| CN115092344A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-09-23 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于大深度水下机器人姿态调整的配重与压铁布局方法 |
| CN115092344B (zh) * | 2022-07-14 | 2024-03-19 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 用于大深度水下机器人姿态调整的配重与压铁布局方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0749277B2 (ja) | 1995-05-31 |
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|---|---|---|---|
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