WO2014185519A1 - 水中移動体 - Google Patents

水中移動体 Download PDF

Info

Publication number
WO2014185519A1
WO2014185519A1 PCT/JP2014/063065 JP2014063065W WO2014185519A1 WO 2014185519 A1 WO2014185519 A1 WO 2014185519A1 JP 2014063065 W JP2014063065 W JP 2014063065W WO 2014185519 A1 WO2014185519 A1 WO 2014185519A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
underwater
liquid tank
pump unit
underwater vehicle
moving body
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/063065
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中川　敏彦
雅明 市川
有恒 川辺
易 松永
芳幸 和田
Original Assignee
株式会社Ihi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ihi filed Critical 株式会社Ihi
Publication of WO2014185519A1 publication Critical patent/WO2014185519A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
    • B63B22/04—Fixations or other anchoring arrangements
    • B63B22/08—Fixations or other anchoring arrangements having means to release or urge to the surface a buoy on submergence thereof, e.g. to mark location of a sunken object
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/22—Adjustment of buoyancy by water ballasting; Emptying equipment for ballast tanks

Definitions

  • the present invention relates to an underwater moving body, and more particularly, to an underwater moving body capable of traveling between the water and the water surface.
  • the hydrosphere (ocean, lakes, rivers) occupies about 70% of the earth's surface, and its heat capacity is said to be about 1000 times that of the atmosphere.
  • water temperature of the vast ocean is greatly changed, it has a great influence on the atmospheric conditions, causing a great change in the weather and climate around the world (for example, the El Nino phenomenon). Therefore, it is necessary to investigate marine information including water temperature in order to grasp fluctuations in marine information. It is also necessary to conduct tidal current observation, seafloor crustal deformation observation, seafloor active fault survey, continental shelf survey, etc. for navigational safety, disaster prevention / environmental conservation, marine interest conservation.
  • the underwater moving body floating and sinking mechanism described in Patent Document 1 includes: a telescopic ballast oil tank disposed in a pressure resistant container; a pump unit; and a telescopic variable ballast receiver disposed outside the pressure resistant container.
  • the pump unit is configured to inflate and contract the variable ballast receiver and change the volume occupied in the sea by sending the ballast oil from the ballast oil tank to the variable ballast receiver or returning it to the ballast oil tank. ing.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an underwater moving body that can suppress leakage of hydraulic fluid to the outside of the system and mixing of air into the system. To do.
  • an underwater moving body that can travel between water and a water surface, an inflatable and inflatable floating bag, a pump unit that supplies liquid to the floating bag, and the pump unit that is supplied to the floating bag. And a liquid tank for storing the working fluid, wherein the pump unit is immersed in the working fluid in the liquid tank, and the liquid tank is used as a working fluid for the floating bag.
  • An underwater mobile body is provided that is configured to have a variable capacity according to the amount of water supplied.
  • the pump unit since the pump unit is immersed in the hydraulic fluid, even if the hydraulic fluid leaks from the seal portion of the rotating shaft, it is only recirculated to the liquid tank. The leakage of hydraulic fluid to the outside of the system can be suppressed. In addition, since the pump unit is not exposed to the air, it is possible to suppress the entry of air into the system.
  • FIG. 1A and FIG. 1B It is a whole block diagram which shows the floating state of the underwater moving body which concerns on 1st embodiment of this invention. It is a whole block diagram which shows the descent state of the underwater moving body which concerns on 1st embodiment of this invention. It is a conceptual diagram which shows the use condition of the underwater mobile body shown to FIG. 1A and FIG. 1B. It is a whole block diagram which shows the floating state of the underwater moving body which concerns on 2nd embodiment of this invention. It is a whole block diagram which shows the descent state of the underwater moving body which concerns on 2nd embodiment of this invention. It is a conceptual diagram which shows the use condition of the underwater moving body shown to FIG. 3A and FIG. 3B.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are the whole block diagrams which show the underwater moving body which concerns on 1st embodiment of this invention, FIG. 1A has shown the floating state and FIG. 1B has shown the descent
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a usage state of the underwater moving body illustrated in FIGS. 1A and 1B.
  • the underwater vehicle 1 is an underwater vehicle that can travel between the water and the water surface, and can be inflated and contracted.
  • the specific gravity adjusting unit 2 includes a pump unit 22 that supplies liquid to the bag 21 and a liquid tank 23 that stores hydraulic fluid supplied to the bag 21 via the pump unit 22.
  • the liquid tank 23 is immersed in the hydraulic fluid in the liquid tank 23.
  • the liquid tank 23 is configured to have a variable capacity in accordance with the amount of hydraulic fluid supplied to the floating bag 21.
  • the underwater vehicle 1 is, for example, a buoy, an underwater vehicle, an underwater glider, an underwater towed vehicle, etc. that are arranged in the hydrosphere of the ocean, lakes, rivers, etc., and can travel between the water and the water surface, It is an underwater device that is configured to float and sink.
  • the underwater vehicle 1 includes a data acquisition unit 3 that acquires data such as a current position, water temperature, salinity concentration, water pressure, magnetic force, and radiation concentration in an arranged hydrosphere and an antenna unit 4 that communicates with a ground base station. ing.
  • a data acquisition unit 3 that acquires data such as a current position, water temperature, salinity concentration, water pressure, magnetic force, and radiation concentration in an arranged hydrosphere
  • an antenna unit 4 that communicates with a ground base station.
  • the main body 11 of the underwater vehicle 1 has, for example, a substantially cylindrical casing.
  • a specific gravity adjusting unit 2, a control unit 12, a storage battery 13, and the like are stored inside the main body unit 11.
  • the data acquisition unit 3, the antenna unit 4, the stabilizing blade 14, and the like are disposed outside the main body unit 11.
  • the data acquisition unit 3 includes, for example, a CTD sensor (conductivity, temperature: temperature, depth: sensor that measures depth), a pressure sensor, a magnetic sensor, a radiation measuring instrument, and sonar. Etc. It is comprised by the sensor and apparatus for various measurement and observation. These sensors and devices are appropriately selected according to the type of ocean information desired to be acquired in the ocean where observation or measurement is performed. Further, the data acquisition unit 3 may include a seawater collection device that samples and collects seawater. In addition, the data acquisition part 3 may be arrange
  • the antenna unit 4 is a communication device that transmits the marine information acquired by the data acquisition unit 3 to a main device such as a ground base station or an observation ship.
  • the antenna unit 4 may communicate directly with the antenna of the main apparatus, or may communicate with the main apparatus via a communication satellite.
  • the antenna unit 4 may be arranged at the tail part of the main body part 11 or may be arranged at the upper part depending on the type and shape of the underwater mobile body 1.
  • the specific gravity adjusting unit 2 has a cover 24 that covers the outer periphery of the float 21 in addition to the float 21, the pump unit 22, and the liquid tank 23 described above.
  • the float 21 is made of a soft material (for example, resin) that is resistant to seawater.
  • the cover 24 is a component that suppresses breakage of the float 21 and has a plurality of openings 24a on the outer peripheral surface. Therefore, the inside of the cover 24 is filled with seawater.
  • the hydraulic fluid stored in the liquid tank 23 is, for example, silicon oil.
  • the pump unit 22 includes, for example, an oil pump 22a and a drive motor 22b.
  • the oil pump 22a and the drive motor 22b are immersed in the hydraulic fluid in the liquid tank 23.
  • the oil pump 22a is connected to the floating bag 21 via a pipe 22c, and is configured to be able to inject or drain the working fluid in the liquid tank 23 into the floating bag 21.
  • a check valve 22d is disposed in the middle of the pipe 22c. That is, the check valve 22 d is disposed between the air bag 21 outside the liquid tank 23 and the pump unit 22. By arranging the check valve 22d, the backflow of the hydraulic fluid due to the water pressure applied to the bladder 21 can be suppressed.
  • the liquid tank 23 includes, for example, a cylindrical cylinder 23a, a header portion 23b disposed at the tip of the cylinder 23a, and a piston 23c disposed so as to be movable along the inner peripheral surface of the cylinder 23a.
  • Wiring and piping 22c connected to the pump unit 22 are arranged in a concentrated manner in the header portion 23b.
  • the space surrounded by the cylinder 23a, the header portion 23b, and the piston 23c is filled with hydraulic fluid.
  • a guide rod 23d is disposed along the cylinder 23a from the center of the header portion 23b, and the piston 23c is fitted to the guide rod 23d.
  • the piston 23c slides in the cylinder 23a along the guide rod 23d according to the increase / decrease of the hydraulic fluid.
  • a sealing material such as an O-ring is appropriately disposed between the piston 23c, the guide rod 23d, and the cylinder 23a as necessary.
  • a magnet 23e is disposed in the piston 23c, and the guide rod 23d is configured to be energized.
  • the magnetic field of the magnet 23e in the piston 23c is distorted and its position can be measured.
  • the liquid tank 23 has a position sensor (for example, a magnetostrictive linear sensor) that measures the position of the piston 23c.
  • the specific gravity adjusting unit 2 described above, when the oil pump 22a is operated and the working fluid is injected from the liquid tank 23 into the floating bag 21, the floating bag 21 expands in the cover 24, and the seawater in the cover 24 enters the sea. Extruded. As a result, the apparent volume of the underwater vehicle 1 can be increased, the specific gravity of the underwater vehicle 1 can be reduced, the buoyancy can be increased, and the underwater vehicle 1 can be levitated.
  • the oil pump 22 a When the oil pump 22 a is operated to drain the working fluid from the bladder 21 to the liquid tank 23, the bladder 21 contracts within the cover 24, and seawater flows into the cover 24. As a result, the apparent volume of the underwater vehicle 1 can be reduced, the specific gravity of the underwater vehicle 1 is increased, the buoyancy is reduced, and the underwater vehicle 1 can be lowered.
  • the storage battery 13 is connected to the control unit 12, the pump unit 22, the guide rod 23d, the check valve 22d, the data acquisition unit 3, the antenna unit 4, and the like, and supplies necessary power to each device.
  • the control unit 12 is connected to the storage battery 13, the pump unit 22, the guide rod 23d, the check valve 22d, the data acquisition unit 3, the antenna unit 4, and the like.
  • Each device is controlled in accordance with processing such as data communication.
  • the storage unit (memory) connected to the control unit 12 stores operation schedules of the sensors of the data acquisition unit 3, the ups and downs schedule of the underwater moving body 1, and the like.
  • the control unit 12 performs a predetermined operation necessary for measurement and ups and downs.
  • FIG. 2 shows an example of a marine information collection system using the underwater vehicle 1 shown in FIGS. 1A and 1B.
  • a marine information collecting system includes, for example, an anchor 5 disposed on the seabed, an intermediate buoy 6 connected to the anchor 5 and floating in the sea, a mooring line 7 having one end connected to the intermediate buoy 6, And an underwater moving body 1 connected to the other end.
  • the communication state of the underwater vehicle 1 is illustrated by a solid line
  • the observation state of the underwater vehicle 1 is illustrated by a dashed line.
  • the anchor 5 is a component for keeping the underwater vehicle 1 connected to the seabed.
  • the intermediate buoy 6 is a component that constitutes the starting point of the floating and sinking of the underwater vehicle 1.
  • the intermediate buoy 6 is connected to the anchor 5 by a mooring line 61.
  • the mooring line 7 is a part that connects the intermediate buoy 6 and the underwater vehicle 1.
  • the length of the mooring line 7 depends on the conditions such as the depth of the underwater moving object 1 at the underwater standby position, the speed of the ocean current at which the underwater moving object 1 is arranged, the length of the mooring line 7, etc. It is set so that it can reach the sea level.
  • the mooring line 7 is connected to the main body part 11 at a position ahead of the center part of the entire length of the underwater mobile body 1 and behind the tip part. By connecting the mooring line 7 to such a position, the underwater mobile body 1 can be easily supported so as to be substantially parallel to the traveling direction of the ocean current.
  • the underwater moving body 1 In the observation state indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 2, the underwater moving body 1 is held in a state of being submerged in the sea and is located downstream of the intermediate buoy 6 by the ocean current.
  • the antenna unit 4 needs to be exposed on the sea surface in order to transmit the data to the ground side.
  • the pump unit 22 is actuated to inject the working liquid from the liquid tank 23 into the floating bag 21.
  • the antenna unit 4 when the antenna unit 4 is exposed on the sea surface, the antenna unit 4 starts communication with a communication satellite or the like, and transmits the acquired marine information to the ground base station. Next, in order to return to the observation state again, it is necessary to lower the underwater vehicle 1.
  • the pump unit 22 When the underwater moving body 1 is lowered, as shown in FIG. 1B, the pump unit 22 is operated to discharge the working fluid from the air bag 21 to the liquid tank 23.
  • the pump unit 22 since the pump unit 22 is immersed in the hydraulic fluid, even if the hydraulic fluid leaks from the seal portion of the rotating shaft, it is returned to the liquid tank 23. In other words, the leakage of hydraulic fluid to the outside of the system can be suppressed. In addition, since the pump unit 22 is not exposed to the air, mixing of air into the system can be suppressed.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are the whole block diagrams which show the underwater moving body which concerns on 2nd embodiment of this invention, FIG. 3A has shown the floating state, FIG. 3B has shown the descent
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a usage state of the underwater moving body illustrated in FIGS. 3A and 3B.
  • symbol is attached
  • the figure of the data acquisition part 3 is abbreviate
  • the underwater vehicle 1 according to the second embodiment shown in FIGS. 3A and 3B is obtained by applying the present invention to a float type buoy.
  • the float-type underwater vehicle 1 has, for example, a substantially cylindrical main body 11 that floats in water so that its longitudinal direction is substantially vertical, and includes a float 21 at the lower end, and an antenna portion at the upper end. 4 is provided. Since the internal structure of the underwater vehicle 1 is the same as that of the underwater vehicle 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, the description thereof is omitted here.
  • FIG. 4 shows an example of a marine information collection system using the underwater vehicle 1 shown in FIGS. 3A and 3B.
  • a marine information collecting system is constituted by, for example, an underwater vehicle 1 that can travel between the sea and the sea surface.
  • the underwater vehicle 1 should have a GPS (Global Positioning System) function to observe the position of the underwater vehicle 1 Can do. Therefore, the ocean current survey can be performed by tracking the movement of the underwater vehicle 1.
  • GPS Global Positioning System
  • the underwater vehicle 1 In the observation state indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 4, the underwater vehicle 1 is held in a state of being submerged in the sea. At this time, the specific gravity adjusting unit 2 can control the balance between the buoyancy and gravity of the underwater moving body 1 and can keep the underwater moving body 1 at a predetermined depth.
  • the antenna unit 4 needs to be exposed on the sea surface in order to transmit the data to the ground side.
  • the pump unit 22 is actuated to inject the working liquid from the liquid tank 23 into the floating bag 21.
  • the antenna unit 4 when the antenna unit 4 is exposed on the sea surface, the antenna unit 4 starts communication with a communication satellite or the like, and transmits the acquired marine information to the ground base station. At this time, the position of the underwater vehicle 1 can be grasped by the GPS function, and a follow-up survey can be performed. Next, in order to return to the observation state again, it is necessary to lower the underwater vehicle 1.
  • the pump unit 22 When the underwater moving body 1 is lowered, as shown in FIG. 3B, the pump unit 22 is operated to discharge the working fluid from the air bag 21 to the liquid tank 23.
  • an underwater moving body capable of traveling between water and a water surface.
  • a liquid tank for storing the hydraulic fluid supplied to the pump the pump unit is immersed in the hydraulic fluid in the liquid tank, and the liquid tank is supplied to the floating bag.
  • the capacity is variable according to the amount of hydraulic fluid supplied.
  • the second aspect of the present invention includes a check valve disposed between the floating bag outside the liquid tank and the pump unit in the first aspect.
  • the liquid tank in the first or second aspect, includes a cylindrical cylinder, a header portion disposed at a tip of the cylinder, and an inner peripheral surface of the cylinder. And the piston and the piston arranged so as to be movable, and the wiring and piping connected to the pump unit are gathered and arranged in the header portion.
  • a fourth aspect of the present invention includes a position sensor that measures the position of the piston in the third aspect.

Abstract

水中と水面との間を往来可能な水中移動体であって、膨縮可能な浮袋（２１）と、浮袋（２１）に液体を供給するポンプユニット（２２）と、ポンプユニット（２２）を介して浮袋（２１）に供給される作動液を貯留する液体タンク（２３）と、を備えた比重調整部（２）を有し、ポンプユニット（２２）は、液体タンク（２３）内の作動液中に浸漬されており、液体タンク（２３）は、浮袋（２１）への作動液の供給量に応じて容量可変に構成されている。これにより、系外への作動液の漏洩及び系内への空気の混入を抑制することができる。

Description

水中移動体
　本発明は、水中移動体に関し、特に、水中と水面との間を往来可能な水中移動体に関する。
　水圏（海洋、湖沼、河川）は、地球表面の約７０％を占めており、その熱容量は大気の約１０００倍といわれている。特に、最も広大な海洋の水温が大きく変化した場合には、大気の状態に大きな影響を及ぼし、世界各地の天候や気候に大きな変化をもたらすこととなる（例えば、エルニーニョ現象等）。そこで、海洋情報の変動を把握するために、水温を含む海洋情報を調査する必要がある。また、航海安全、防災・環境保全、海洋権益保全等のために、潮流観測、海底地殻変動観測、海底活断層調査、大陸棚調査等を行う必要もある。
　これらの海洋調査では、水中に潜水可能なブイ、水中を自走可能な水中航走体や水中グライダー、水中で曳航可能な水中曳航体等の水中移動体が使用されることが多い。これらの水中移動体は、一般に、水中移動体を浮上又は沈降させる浮沈機構を有している（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載された水中移動体の浮沈機構は、耐圧容器内に配置された伸縮自在のバラストオイルタンクと、ポンプユニットと、耐圧容器外に配置された伸縮自在の可変バラストレシーバーと、を有している。そして、ポンプユニットによりバラストオイルをバラストオイルタンクから可変バラストレシーバーに送入したり、バラストオイルタンクに戻したりすることによって、可変バラストレシーバーを膨縮させ、海中で占める体積を変化させるように構成されている。
特許第２７３９５３４号公報
　特許文献１に記載されたような浮沈機構では、ポンプの回転軸におけるシール性能が低く、シール部からオイルが漏れやすい、空気が混入しやすいという問題があった。また、油圧系統が密閉系であることから、ドレインポートを大気開放することができず、シール部の圧力が不安定になり、シール性能がさらに低下してしまうという問題があった。また、水中移動体は水中で上下が不確かな状態で使用されることから、油圧系統に空気が混入した場合には、空気抜きが困難であるという問題もあった。
　本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、系外への作動液の漏洩及び系内への空気の混入を抑制することができる、水中移動体を提供することを目的とする。
　本発明によれば、水中と水面との間を往来可能な水中移動体において、膨縮可能な浮袋と、該浮袋に液体を供給するポンプユニットと、該ポンプユニットを介して前記浮袋に供給される作動液を貯留する液体タンクと、を備えた比重調整部を有し、前記ポンプユニットは、前記液体タンク内の作動液中に浸漬されており、前記液体タンクは、前記浮袋への作動液の供給量に応じて容量可変に構成されている、ことを特徴とする水中移動体が提供 される。
　上述した本発明の水中移動体によれば、ポンプユニットが作動液中に浸漬されていることから、回転軸のシール部から作動液が漏洩したとしても、液体タンクに還流されるだけであり、系外への作動液の漏洩を抑制することができる。また、ポンプユニットが空気中に曝露されていないことから、系内への空気の混入を抑制することができる。
本発明の第一実施形態に係る水中移動体の浮上状態を示す全体構成図である。 本発明の第一実施形態に係る水中移動体の降下状態を示す全体構成図である。 図１Ａ、図１Ｂに示した水中移動体の使用状態を示す概念図である。 本発明の第二実施形態に係る水中移動体の浮上状態を示す全体構成図である。 本発明の第二実施形態に係る水中移動体の降下状態を示す全体構成図である。 図３Ａ、図３Ｂに示した水中移動体の使用状態を示す概念図である。
　以下、本発明の実施形態について図１Ａ～図４を用いて説明する。ここで、図１Ａ、図１Ｂは、本発明の第一実施形態に係る水中移動体を示す全体構成図であり、図１Ａは浮上状態、図１Ｂは降下状態、を示している。図２は、図１Ａ、図１Ｂに示した水中移動体の使用状態を示す概念図である。
　本発明の第一実施形態に係る水中移動体１は、図１Ａ及び図１Ｂに示したように、水中と水面との間を往来可能な水中移動体であって、膨縮可能な浮袋２１と、浮袋２１に液体を供給するポンプユニット２２と、ポンプユニット２２を介して浮袋２１に供給される作動液を貯留する液体タンク２３と、を備えた比重調整部２を有し、ポンプユニット２２は、液体タンク２３内の作動液中に浸漬されており、液体タンク２３は、浮袋２１への作動液の供給量に応じて容量可変に構成されている。
　水中移動体１は、例えば、海洋、湖沼、河川等の水圏に配置される、ブイ、水中航走体、水中グライダー、水中曳航体等であって、水中と水面との間を往来可能、すなわち、浮沈可能に構成された水中機器である。かかる水中移動体１は、配置された水圏における、現在位置、水温、塩分濃度、水圧、磁力、放射線濃度等のデータを取得するデータ取得部３及び地上基地局と通信するアンテナ部４を有している。以下、水中移動体１を海洋に配置して、海洋情報を取得する場合について説明する。
　水中移動体１の本体部１１は、例えば、略円筒形状の筐体を有している。本体部１１の内部には、比重調整部２、制御部１２、蓄電池１３等が格納されている。また、本体部１１の外部には、データ取得部３、アンテナ部４、安定翼１４等が配置されている。
　データ取得部３は、例えば、塩分濃度等の基礎情報を取得するＣＴＤセンサ（電気伝導度：Conductivity、温度：Temperature、深度：Depthを計測するセンサ）、圧力センサ、磁気センサ、放射線測定器、ソナー等、種々の計測・観測用のセンサや装置により構成される。これらのセンサ及び装置は、観測又は計測を行う海洋において取得したい海洋情報の種類に応じて適宜選択される。また、データ取得部３は、海水をサンプリング採取する海水採取装置を含んでいてもよい。なお、データ取得部３は、センサや装置の種類に応じて、本体部１１の後尾部に配置されていてもよいし、下部や上部に配置されていてもよい。
　アンテナ部４は、データ取得部３により取得した海洋情報を地上基地局や観測船等の主装置にデータ伝送する通信機器である。アンテナ部４は、主装置のアンテナと直接的に交信してもよいし、通信衛星を介して主装置と交信するようにしてもよい。なお、アンテナ部４は、水中移動体１の種類や形状に応じて、本体部１１の後尾部に配置されていてもよいし、上部に配置されていてもよい。
　比重調整部２は、上述した浮袋２１、ポンプユニット２２及び液体タンク２３の他に、浮袋２１の外周を覆うカバー２４を有している。浮袋２１は、海水に対して耐性を有する柔らかい素材（例えば、樹脂等）により構成される。カバー２４は、浮袋２１の破損を抑制する部品であり、外周面に複数の開口部２４ａが形成されている。したがって、カバー２４内は海水で満たされた状態になっている。なお、液体タンク２３に収容された作動液は、例えば、シリコンオイルである。
　ポンプユニット２２は、例えば、オイルポンプ２２ａと駆動モータ２２ｂとにより構成される。かかるオイルポンプ２２ａ及び駆動モータ２２ｂは、液体タンク２３内の作動液内に浸漬されている。オイルポンプ２２ａは、浮袋２１と配管２２ｃを介して接続されており、液体タンク２３内の作動液を浮袋２１に注液したり排液したりすることができるように構成されている。
　配管２２ｃの中間部には逆止弁２２ｄが配置されている。すなわち、逆止弁２２ｄは、液体タンク２３外の浮袋２１とポンプユニット２２との間に配置されている。かかる逆止弁２２ｄを配置することにより、浮袋２１にかかる水圧による作動液の逆流を抑制することができる。
　液体タンク２３は、例えば、筒形状のシリンダ２３ａと、シリンダ２３ａの先端に配置されたヘッダ部２３ｂと、シリンダ２３ａの内周面に沿って移動可能に配置されたピストン２３ｃと、を有し、ポンプユニット２２に接続される配線及び配管２２ｃはヘッダ部２３ｂに集約されて配置されている。シリンダ２３ａ、ヘッダ部２３ｂ及びピストン２３ｃにより囲まれた空間に作動液が充填されている。
　また、ヘッダ部２３ｂの中心部からシリンダ２３ａに沿ってガイドロッド２３ｄが配置されており、ピストン２３ｃはガイドロッド２３ｄに嵌装されている。ピストン２３ｃは、作動液の増減に応じて、ガイドロッド２３ｄに沿ってシリンダ２３ａ内を摺動する。ピストン２３ｃとガイドロッド２３ｄ及びシリンダ２３ａとの間にはＯリング等のシール材が必要に応じて適宜配置される。また、ヘッダ部２３ｂに配線や配管２２ｃを集約することにより、シリンダ２３ａの周面部から配線や配管２２ｃを引き出す必要がなく、ピストン２３ｃの円滑な動作とシール性の向上を図ることができる。
　また、ピストン２３ｃ内にはマグネット２３ｅが配置されており、ガイドロッド２３ｄは通電可能に構成されている。ガイドロッド２３ｄに通電すると、ピストン２３ｃ内のマグネット２３ｅの磁界が歪み、その位置を計測することができる。すなわち、液体タンク２３は、ピストン２３ｃの位置を計測する位置センサ（例えば、磁歪式リニアセンサ）を有している。かかる位置センサを配置することにより、ピストン２３ｃの位置を正確に制御することができ、浮袋２１に供給される作動液の流量を正確に制御することができる。
　上述した比重調整部２によれば、オイルポンプ２２ａを作動させて、液体タンク２３から浮袋２１に作動液を注液すると、浮袋２１はカバー２４内で膨張し、カバー２４内の海水が海中に押し出される。その結果、水中移動体１の見かけ上の体積を増大させることができ、水中移動体１の比重が低下して浮力が増大し、水中移動体１を浮上させることができる。
　また、オイルポンプ２２ａを作動させて、浮袋２１から液体タンク２３に作動液を排液すると、浮袋２１はカバー２４内で収縮し、カバー２４内に海水が流入する。その結果、水中移動体１の見かけ上の体積を減少させることができ、水中移動体１の比重が上昇して浮力が低下し、水中移動体１を降下させることができる。
　蓄電池１３は、制御部１２、ポンプユニット２２、ガイドロッド２３ｄ、逆止弁２２ｄ、データ取得部３、アンテナ部４等に接続されており、各機器に必要な電力を供給する。また、制御部１２は、蓄電池１３、ポンプユニット２２、ガイドロッド２３ｄ、逆止弁２２ｄ、データ取得部３、アンテナ部４等に接続されており、水中移動体１の浮沈、海洋情報の取得、データ通信等の処理に応じて各機器を制御する。具体的には、制御部１２に接続された記憶部（メモリ）には、データ取得部３の各センサ等の操作スケジュールや水中移動体１の浮沈スケジュール等が保存されており、これらのスケジュールに従って制御部１２が計測や浮沈に必要な所定の操作を行う。
　ここで、図２は、図１Ａ、図１Ｂに示した水中移動体１を用いた海洋情報収集システムの一例を示している。かかる海洋情報収集システムは、例えば、海底に配置されるアンカー５と、アンカー５に接続され海中に浮遊する中間ブイ６と、中間ブイ６に一端が接続された係留索７と、係留索７の他端に接続された水中移動体１と、を有している。なお、水中移動体１の通信状態を実線、水中移動体１の観測状態を一点鎖線で図示している。
　アンカー５は、水中移動体１を海底に繋ぎ留めておくための部品である。中間ブイ６は、水中移動体１の浮沈の起点を構成する部品である。中間ブイ６は、係留索６１によりアンカー５と接続されている。係留索７は、中間ブイ６と水中移動体１とを接続する部品である。係留索７の長さは、水中移動体１の海中待機位置の深度、水中移動体１が配置される海流の速度、係留索７の長さ等の条件により、水中移動体１が浮上して海面に到達することができるように設定される。
　また、係留索７は、水中移動体１の全長の中央部よりも前方かつ先端部よりも後方の位置の本体部１１に接続される。かかる位置に係留索７を接続することにより、水中移動体１を海流の進行方向に対して略平行となるように支持し易くすることができる。
　図２において一点鎖線で示した観測状態では、水中移動体１は海中に沈降した状態に保持されており、海流によって中間ブイ６の下流側に位置している。水中移動体１が所定の海洋情報を取得すると、そのデータを地上側に送信するために、アンテナ部４を海面上に露出させる必要がある。水中移動体１を浮上させる場合は、図１Ａに示したように、ポンプユニット２２を作動させて、液体タンク２３から浮袋２１に作動液を注液すればよい。
　図２において実線で示したように、アンテナ部４が海面上に露出すると、アンテナ部４は通信衛星等と通信を開始し、取得した海洋情報を地上基地局に送信する。次に、再び観測状態に戻るためには、水中移動体１を降下させる必要がある。水中移動体１を降下させる場合は、図１Ｂに示したように、ポンプユニット２２を作動させて、浮袋２１から液体タンク２３に作動液を排液すればよい。
　上述した本実施形態に係る水中移動体１によれば、ポンプユニット２２が作動液中に浸漬されていることから、回転軸のシール部から作動液が漏洩したとしても、液体タンク２３に還流されるだけであり、系外への作動液の漏洩を抑制することができる。また、ポンプユニット２２が空気中に曝露されていないことから、系内への空気の混入を抑制することができる。
　次に、水中移動体１の第二実施形態について、図３Ａ、図３Ｂ及び図４を参照しつつ説明する。ここで、図３Ａ、図３Ｂは、本発明の第二実施形態に係る水中移動体を示す全体構成図であり、図３Ａは浮上状態、図３Ｂは降下状態、を示している。図４は、図３Ａ、図３Ｂに示した水中移動体の使用状態を示す概念図である。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。また、各図において、データ取得部３の図を省略してある。
　図３Ａ及び図３Ｂに示した第二実施形態に係る水中移動体１は、フロート式のブイに本発明を適用したものである。かかるフロート式の水中移動体１は、例えば、水中で略鉛直方向に長手方向が沿うように浮遊する略円筒形状の本体部１１を有し、下端部に浮袋２１を備え、上端部にアンテナ部４を備えている。水中移動体１の内部構成は、図１Ａ及び図１Ｂに示した第一実施形態に係る水中移動体１と同一であるため、ここでは説明を省略する。
　図４は、図３Ａ、図３Ｂに示した水中移動体１を用いた海洋情報収集システムの一例を示している。かかる海洋情報収集システムは、例えば、海中と海面との間を往来可能な水中移動体１によって構成される。フロート式の水中移動体１を海洋情報収集システムに使用した場合には、水中移動体１にＧＰＳ（Global Positioning System：衛星航法）機能を持たせることによって、水中移動体１の位置を観測することができる。したがって、水中移動体１の移動を追跡することによって、海流調査を行うことができる。
　図４において一点鎖線で示した観測状態では、水中移動体１は海中に沈降した状態に保持されている。このとき比重調整部２により、水中移動体１の浮力と重力のバランスを制御し、所定の水深に水中移動体１を留まらせることができる。水中移動体１が所定の海洋情報を取得すると、そのデータを地上側に送信するために、アンテナ部４を海面上に露出させる必要がある。水中移動体１を浮上させる場合は、図３Ａに示したように、ポンプユニット２２を作動させて、液体タンク２３から浮袋２１に作動液を注液すればよい。
　図４において実線で示したように、アンテナ部４が海面上に露出すると、アンテナ部４は通信衛星等と通信を開始し、取得した海洋情報を地上基地局に送信する。このときＧＰＳ機能によって水中移動体１の位置を把握することができ、追跡調査を行うことができる。次に、再び観測状態に戻るためには、水中移動体１を降下させる必要がある。水中移動体１を降下させる場合は、図３Ｂに示したように、ポンプユニット２２を作動させて、浮袋２１から液体タンク２３に作動液を排液すればよい。
　本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
（本発明の態様）
　本発明の第１の態様は、水中と水面との間を往来可能な水中移動体において、膨縮可能な浮袋と、該浮袋に液体を供給するポンプユニットと、該ポンプユニットを介して前記浮袋に供給される作動液を貯留する液体タンクと、を備えた比重調整部を有し、前記ポンプユニットは、前記液体タンク内の作動液中に浸漬されており、前記液体タンクは、前記浮袋への作動液の供給量に応じて容量可変に構成されている。
　本発明の第２の態様は、前記第１の態様において、前記液体タンク外の前記浮袋と前記ポンプユニットとの間に配置された逆止弁を備えている。
　本発明の第３の態様は、前記第１又は第２の態様において、前記液体タンクは、筒形状のシリンダと、該シリンダの先端に配置されたヘッダ部と、前記シリンダの内周面に沿って移動可能に配置されたピストンと、を有し、前記ポンプユニットに接続される配線及び配管は前記ヘッダ部に集約されて配置されている。
　本発明の第４の態様は、前記第３の態様において、前記ピストンの位置を計測する位置センサを有する。
　　１　水中移動体
　　２　比重調整部
　２１　浮袋
　２２　ポンプユニット
　２２ｃ　配管
　２２ｄ　逆止弁
　２３　液体タンク
　２３ａ　シリンダ
　２３ｂ　ヘッダ部
　２３ｃ　ピストン

Claims (4)

  1. 　水中と水面との間を往来可能な水中移動体において、
    　膨縮可能な浮袋と、該浮袋に液体を供給するポンプユニットと、該ポンプユニットを介して前記浮袋に供給される作動液を貯留する液体タンクと、を備えた比重調整部を有し、
    　前記ポンプユニットは、前記液体タンク内の作動液中に浸漬されており、
    　前記液体タンクは、前記浮袋への作動液の供給量に応じて容量可変に構成されている、
    ことを特徴とする水中移動体。
  2. 　前記液体タンク外の前記浮袋と前記ポンプユニットとの間に配置された逆止弁を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の水中移動体。
  3. 　前記液体タンクは、筒形状のシリンダと、該シリンダの先端に配置されたヘッダ部と、前記シリンダの内周面に沿って移動可能に配置されたピストンと、を有し、前記ポンプユニットに接続される配線及び配管は前記ヘッダ部に集約されて配置されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水中移動体。
  4. 　前記ピストンの位置を計測する位置センサを有する、ことを特徴とする請求項３に記載の水中移動体。
     
PCT/JP2014/063065 2013-05-16 2014-05-16 水中移動体 WO2014185519A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-103899 2013-05-16
JP2013103899A JP2016155392A (ja) 2013-05-16 2013-05-16 水中移動体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014185519A1 true WO2014185519A1 (ja) 2014-11-20

Family

ID=51898493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/063065 WO2014185519A1 (ja) 2013-05-16 2014-05-16 水中移動体

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2016155392A (ja)
WO (1) WO2014185519A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105775081A (zh) * 2016-03-04 2016-07-20 中国船舶科学研究中心上海分部 一种水下滑翔机进排水装置
US9921327B2 (en) 2015-03-25 2018-03-20 Cgg Services Sas Submerged front end buoy
CN107878716A (zh) * 2017-10-30 2018-04-06 北京精密机电控制设备研究所 一种基于海水泵的浮力调节装置
CN108674619A (zh) * 2018-04-27 2018-10-19 江苏泰姆仕机器人科技有限公司 一种水下机器人运行姿态的调节装置及方法
CN111746722A (zh) * 2020-07-10 2020-10-09 国家海洋技术中心 一种核应急浮潜标放射性监测系统及监测方法
CN114750909A (zh) * 2022-05-24 2022-07-15 鲁东大学 一种下潜式海洋污染物观测设备及其工作方法
CN115071928A (zh) * 2022-06-23 2022-09-20 衡州机器(杭州)有限公司 一种内外膜片浮力调节装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102160718B1 (ko) * 2019-06-13 2020-09-28 경북대학교 산학협력단 수중글라이더의 부력조정 최적화를 위한 밀도 분석 장치, 이의 밀도 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 기록매체

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62187692A (ja) * 1986-02-13 1987-08-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 潜水船用油圧駆動式水中浮量調整装置
WO1999001338A1 (en) * 1997-07-03 1999-01-14 The Secretary Of State For Defence Depth control device
US20020129601A1 (en) * 2001-03-01 2002-09-19 Kim Kawasaki Hydraulic power system
KR20060038155A (ko) * 2004-10-29 2006-05-03 한국해양수산개발원 부력변환장치 및 부력 변환장치를 이용한 수중측정장치
CN1951762A (zh) * 2006-11-21 2007-04-25 沈阳工业大学 一种封闭式电液浮力驱动系统
US20090178603A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Alaska Native Technologies, Llc Buoyancy control systems and methods
WO2011052647A1 (ja) * 2009-10-27 2011-05-05 株式会社鶴見精機 フロート装置
JP2012030637A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 M Hikari Energy Kaihatsu Kenkyusho:Kk 水中重量物の降下および浮上方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62187692A (ja) * 1986-02-13 1987-08-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 潜水船用油圧駆動式水中浮量調整装置
WO1999001338A1 (en) * 1997-07-03 1999-01-14 The Secretary Of State For Defence Depth control device
US20020129601A1 (en) * 2001-03-01 2002-09-19 Kim Kawasaki Hydraulic power system
KR20060038155A (ko) * 2004-10-29 2006-05-03 한국해양수산개발원 부력변환장치 및 부력 변환장치를 이용한 수중측정장치
CN1951762A (zh) * 2006-11-21 2007-04-25 沈阳工业大学 一种封闭式电液浮力驱动系统
US20090178603A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Alaska Native Technologies, Llc Buoyancy control systems and methods
WO2011052647A1 (ja) * 2009-10-27 2011-05-05 株式会社鶴見精機 フロート装置
JP2012030637A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 M Hikari Energy Kaihatsu Kenkyusho:Kk 水中重量物の降下および浮上方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9921327B2 (en) 2015-03-25 2018-03-20 Cgg Services Sas Submerged front end buoy
CN105775081A (zh) * 2016-03-04 2016-07-20 中国船舶科学研究中心上海分部 一种水下滑翔机进排水装置
CN107878716A (zh) * 2017-10-30 2018-04-06 北京精密机电控制设备研究所 一种基于海水泵的浮力调节装置
CN108674619A (zh) * 2018-04-27 2018-10-19 江苏泰姆仕机器人科技有限公司 一种水下机器人运行姿态的调节装置及方法
CN108674619B (zh) * 2018-04-27 2019-10-11 江苏泰姆仕机器人科技有限公司 一种水下机器人运行姿态的调节装置及方法
CN111746722A (zh) * 2020-07-10 2020-10-09 国家海洋技术中心 一种核应急浮潜标放射性监测系统及监测方法
CN114750909A (zh) * 2022-05-24 2022-07-15 鲁东大学 一种下潜式海洋污染物观测设备及其工作方法
CN115071928A (zh) * 2022-06-23 2022-09-20 衡州机器(杭州)有限公司 一种内外膜片浮力调节装置
CN115071928B (zh) * 2022-06-23 2024-04-12 衡州机器(杭州)有限公司 一种内外膜片浮力调节装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016155392A (ja) 2016-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014185519A1 (ja) 水中移動体
KR101841594B1 (ko) 방수기능이 구비된 부력식 해양 관측 장치
AU2014279255B2 (en) Underwater mobile body
US8726827B1 (en) Systems and methods for compensating for compressibility and thermal expansion coefficient mismatch in buoyancy controlled underwater vehicles
US8601969B2 (en) Float device
CN104890816B (zh) 定时卫星通讯潜标
CN109436208B (zh) 一种海洋剖面浮标及其控制方法
US20130239870A1 (en) Underwater Vehicle Bouyancy System
CN105644743A (zh) 一种三体构型的长期定点观测型水下机器人
AU2012337863B2 (en) Oceanographic information collection system
CN101487704A (zh) 一种海洋监测用潜标
JP2018069881A (ja) 浮沈式観測ブイ
CN107544526A (zh) 油囊式水下滑翔机浮力精确控制方法
CN109878639A (zh) 模块化定点剖面浮标
US10640188B1 (en) Passive ballast device, system and methods of using same
US6718900B2 (en) Variable storage vessel and method
CN115184569B (zh) 一种用于河道区域水质检测的水下机器人
CN205333068U (zh) 一种自持式漂流循环剖面探测浮标
JP7466830B2 (ja) 水中移動体
CN109835437A (zh) 一种深海剖面测量浮标
KR100640291B1 (ko) 부력변환장치 및 부력 변환장치를 이용한 수중측정장치
KR200379866Y1 (ko) 부력변환장치 및 부력 변환장치를 이용한 수중측정장치
CN201787941U (zh) 自持式剖面探测浮标
CN202033485U (zh) 海洋剖面循环探测浮标
US11325685B2 (en) Passive ballast device, system and methods of using same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14798547

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14798547

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP