WO2019181739A1

WO2019181739A1 - 水中航走体の展開装置、曳航装置、水中航走体の展開システム、及び水中航走体の展開方法

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Publication number: WO2019181739A1
Application number: PCT/JP2019/010609
Authority: WO
Inventors: 賢司永橋; 裕之福島; 均各務; 大木　健; 武志中谷; 祐也西田; ブレアソーントン; 殊大増田; 和則長野
Original assignee: Kyushu Institute of Technology NUC; Japan Agency for Marine Earth Science and Technology; University of Tokyo NUC; Mitsui E&S Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Kyushu Institute of Technology NUC; Japan Agency for Marine Earth Science and Technology; University of Tokyo NUC; Mitsui E&S Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: JP6912409B2; JP2019162946A

Abstract

水面に浮かんだ状態で曳航される構造体３２を接続機構３１によって曳航装置２０に接続した状態とし、構造体３２を構成する支持フレーム３３に設けられている着脱機構３４に水中航走体１を連結することにより、構造体３２に水中航走体１を装着し、水中航走体１の一部又は全部を水没させた状態で、構造体３２及び水中航走体１を曳航装置２０によって水中航走体１の展開目標水域まで曳航し、展開目標水域において着脱機構３４による水中航走体１の連結を解除して支持フレーム３３から水中航走体１を切り離すことにより、水中航走体１を水中に展開する。これにより、水中航走体を小規模な曳航装置で簡易に展開することができる水中航走体の展開装置、曳航装置、水中航走体の展開システム、及び水中航走体の展開方法を提供する。

Description

水中航走体の展開装置、曳航装置、水中航走体の展開システム、及び水中航走体の展開方法

　本発明は、水中航走体の展開装置、曳航装置、水中航走体の展開システム、及び水中航走体の展開方法に関し、より詳細には、水中航走体を小規模な曳航装置で簡易に展開することができる水中航走体の展開装置、曳航装置、水中航走体の展開システム、及び水中航走体の展開方法に関する。

　海底測量や海底の地形調査等を行う水中で活動する装置として、水中航走体が知られている。水中航走体は、オペレーターが遠隔操作する遠隔操作無人探査機（ＲＯＶ）や、自律型無人潜水機（ＡＵＶ）等様々な種類を有しており、科学分野や商業分野や軍用分野等で広く利用されている。

　従来、水中航走体の水中への展開方法としては、有人の支援母船に水中航走体を収容し、支援母船によって水中航走体を展開する展開目標水域まで航行し、展開目標水域において支援母船に搭載しているクレーンを用いて水中航走体を１台１台水中に投入する方法が一般的である。

　このクレーンを用いた水中航走体の展開方法としては、例えば、日本国出願特開２０１２－２２９００５号公報に記載されているように、水中航走体の長手方向端部を保持して安定させるための保持金具を揚荷手段に支持させる工程と、水中航走体の端部を保持金具に保持させて水中航走体を垂直に吊り上げる工程と、水中航走体を長手方向中心軸に沿った回転軸回りに回動させて着水方向に着水面を向ける工程と、揚荷手段を介して水中航走体を着水する工程とを有することを特徴とする水中航走体の着水揚収方法が提案されている。

　しかしながら、このようなクレーンを用いた水中航走体の展開方法では、支援母船にクレーンを設置するスペースと、水中航走体を収容するスペースが必要となる。また、水中航走体にクレーンの吊具（保持金具）を接続する作業や、クレーンを操作して水中航走体を水中に投下させる作業を行うために多くの乗組員（技術者）が必要となる。そのため、従来、水中航走体を利用して海底測量や海底の地形調査等を行う場合には、比較的大きな支援母船と多くの乗組員が必要とされていた。

日本国出願特開２０１２－２２９００５号公報

　本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、水中航走体を小規模な曳航装置で簡易に水中へ展開することができる水中航走体の展開装置、曳航装置、水中航走体の展開システム、及び水中航走体の展開方法を提供することにある。

　上記のような目的を達成するための本発明の水中航走体の展開装置は、水中航走体を着脱可能に連結すると共に、曳航装置によって曳航される水中航走体の展開装置であって、前記水中航走体を装着して水面に浮かんだ状態で曳航される構造体と、前記構造体を前記曳航装置に接続する接続機構とを備えると共に、前記構造体が、前記水中航走体を支持する支持フレームを有し、前記支持フレームが前記水中航走体の一部又は全部を水没させた状態で前記水中航走体を着脱可能に連結する着脱機構を有していることを特徴とする。

　この水中航走体の展開装置によれば、構造体を構成する支持フレームに着脱機構を介して水中航走体を連結し、曳航装置により構造体とともに水中航走体を展開目標水域まで曳航し、展開目標水域において着脱機構による水中航走体の連結を解除して支持フレームから水中航走体を切り離すだけで、水中航走体を展開目標水域に簡易に展開することができる。

　その上、この展開装置では、曳航装置にクレーンを設置するスペースや水中航走体を搭載するスペースを設ける必要がないため、小規模な曳航装置で多くの水中航走体を曳航して展開することが可能となる。

　上記の水中航走体の展開装置において、前記構造体が前記支持フレームを複数備えると共に、前記支持フレームに前記水中航走体が装着された状態では、前記水中航走体どうしが互いに離間しているように前記支持フレームどうしが連結フレームによって連結されている構成にすると、複数の支持フレームどうしを連結フレームで連結することで、展開したい水中航走体の台数に合った構造体を臨機応変に簡易に形成することができる。また、支持フレームどうしを連結フレームによって水中航走体どうしが互いに離間するように連結することで、曳航時や展開装置から水中航走体を切り離す際に水中航走体どうしが接触することを回避することができる。

　上記の水中航走体の展開装置において、前記着脱機構が前記水中航走体の上部に設けられている環状部材を引っ掛けるＬ字型のフックと、前記水中航走体の前端部と係合する係合機構とからなり、前記Ｌ字型のフック及び前記係合機構がそれぞれ前記支持フレームの下部に設けられている構成にすると次のような効果を発揮できる。

　この構成では、水中航走体の上部に設けられている環状部材を支持フレームの下部に設けられたＬ字型のフックに引っ掛けることで、支持フレームに水中航走体が支持された状態になる。そして、フックに環状部材を引っ掛けた状態で、水中航走体を前後方向に移動させることで、水中航走体の局所に負荷が集中することなく、水中航走体の前端部と係合機構とを係合する作業を容易に行うことができる。

　上記の水中航走体の展開装置において、前記係合機構が、前記水中航走体の前端部の被係合部材に係合する係合部材と、前記被係合部材と前記係合部材との係合を解除する解除部材とを有して構成され、前記解除部材への通電がない状態では前記被係合部材と前記係合部材との係合状態が維持されて前記水中航走体が前記支持フレームに支持されたままとなり、前記解除部材に通電があると、前記被係合部材と前記係合部材との係合状態が解除され、前記水中航走体が前記支持フレームから切り離されるように構成にされていると、次のような効果を発揮できる。

　この構成では、曳航時には、水中航走体の前端部の被係合部材と係合部材との係合状態を維持することで、水中航走体を支持フレームに対して安定して固定することができる。そして、展開目標水域において係合機構における係合を解除する際には、解除部材に通電するという非常に簡易な操作で解除部材によって係合部材による係合を解除できるので、係合機構による連結の解除を非常に簡易な制御で行うことが可能となる。この解除部材は、例えば、通電によりピンを移動させるようなソレノイドアクチュエータ等で構成することができる。

　上記のような目的を達成するための本発明の曳航装置は、上記の水中航走体の展開装置を曳航する曳航装置である。この曳航装置では、上記の展開装置を曳航することで、上記の展開装置と同様の効果を奏することができる。

　上記のような目的を達成するための本発明の水中航走体の展開システムは、上記の水中航走体の展開装置と、上記の曳航装置を使用した水中航走体の展開システムであって、前記展開装置の前記支持フレームに前記水中航走体を前記着脱機構により連結して前記水中航走体の一部又は全部を水没させた状態で、前記水中航走体を展開する展開目標水域まで前記展開装置を前記曳航装置により曳航し、前記展開目標水域において前記着脱機構による前記水中航走体の連結を解除して前記支持フレームから前記水中航走体を切り離すことにより、前記水中航走体を水中に展開することを特徴とする。

　この水中航走体の展開システムによれば、曳航装置にクレーンを設置するスペースや水中航走体を搭載するスペースを設ける必要がないため、小規模な曳航装置で多くの水中航走体を展開することが可能となる。さらに、構造体が水面に浮かび、その構造体の下方に水中航走体が固定された状態で曳航されるので、構造体や水中航走体が水中の岩や海藻等に干渉するリスクを低減することができる。

　上記の水中航走体の展開システムにおいて、前記曳航装置が無人航行船であり、前記曳航装置に、無線通信可能な通信装置と、この通信装置に通信可能に接続された制御装置とが搭載されており、前記通信装置及び前記制御装置を介して、前記曳航装置の操縦制御と、前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御とが遠隔操作で行われる構成にすると、曳航装置に乗組員を搭乗させる必要がなくなるため、水中航走体の展開に要する労力やコストを低減するには有利になる。

　上記の水中航走体の展開システムにおいて、前記曳航装置が自律型無人航行船であり、前記曳航装置に搭載されている制御装置に予め前記展開目標水域の位置情報を入力しておくことにより、前記展開装置を前記展開目標水域まで曳航する操縦制御と、前記展開目標水域において前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御とを、前記制御装置が自律的に行うように構成されていると、支持フレームに水中航走体を装着し、曳航装置の制御装置に展開目標水域の位置情報を入力するだけで、水中航走体を自動で展開目標水域に展開することができるので、海底測量や海底の地形調査等を少ない人員で効率的に行うことが可能となる。

　上記のような目的を達成するための本発明の水中航走体の展開方法は、上記の水中航走体の展開装置と、上記の曳航装置を使用した水中航走体の展開方法であって、前記水中航走体を前記着脱機構により前記展開装置の前記支持フレームに連結して前記水中航走体の一部又は全部を水没させた状態で、前記展開装置を前記曳航装置により前記水中航走体を展開する展開目標水域まで曳航し、前記展開目標水域において前記着脱機構による前記水中航走体の連結を解除して前記支持フレームから前記水中航走体を切り離すことにより、前記水中航走体を水中に展開することを特徴とする。

　この水中航走体の展開方法によれば、曳航装置にクレーンを設置するスペースや水中航走体を搭載するスペースを設ける必要がないため、小規模な曳航装置で多くの水中航走体を展開することが可能となる。さらに、構造体が水面に浮かび、その構造体の下方に水中航走体が固定された状態で曳航されるので、構造体や水中航走体が水中の岩や海藻等に干渉するリスクを低減することができる。

　本発明の水中航走体の展開装置、曳航装置、水中航走体の展開システム、及び水中航走体の展開方法によれば、曳航装置にクレーンを設置するスペースや水中航走体を搭載するスペースを設ける必要がないため、小規模な曳航装置で多くの水中航走体を展開することが可能となる。

図１は、本発明に係る実施の形態の展開システムを模式的に示す側断面図である。図２は、図１のＡ矢視図である。図３は、支持フレーム、連結フレーム、及び水中航走体を組立途中の状態で模式的に示す平面図である。図４は、水中航走体を支持フレームに装着する前の状態を模式的に示す側面図である。図５は、支持フレームに水中航走体を装着した状態を模式的に示す部分拡大側面図である。図６は、係合機構を模式的に示す側断面図である。図７は、他の係合機構を模式的に示す側断面図である。図８は、本発明に係る別の実施の形態の構造体を模式的に示す平面図である。

　以下、本発明に係る実施の形態の水中航走体の展開装置、曳航装置、水中航走体の展開システム、及び水中航走体の展開方法を、図面を参照しながら説明する。

　図１及び図２に例示するように、本発明に係る実施の形態の水中航走体１の展開システムは、展開装置３０を曳航する曳航装置２０を使用して水中航走体１を展開目標水域まで曳航して展開するシステムである。図中では、曳航装置２０の進行方向（前後方向）をＸ方向とし、Ｘ方向と水平面において直交する曳航装置２０の幅方向（左右方向）をＹ方向とし、鉛直方向（上下方向）をＺ方向としている。

　水中航走体１は、海底測量や海底の地形調査等を行う水中で活動する装置であり、具体的には、自律型無人潜水機（ＡＵＶ）や遠隔操作無人探査機（ＲＯＶ）などが例示できる。この実施の形態で例示する水中航走体１は、図１や図２等に示すように、細長の略楕円体形状であり、後部に垂直尾翼２と、水平尾翼を有している。垂直尾翼２の上部には、通信機器３が搭載されており、水平尾翼の後部にはそれぞれ推進器が装備されている。

　この水中航走体１の上部には、前後方向に離間した２ヶ所（複数の場所）にそれぞれ環状部材８が設けられている。さらに、水中航走体１の上部には音響機器５（トランスポンダ）が設けられている。水中航走体１の前端部には、被係合部材７がＸ方向に突設されている。この被係合部材７の詳細については後述する。なお、水中航走体１の形状や構造、付帯設備（推進器や、通信機器３、環状部材８、音響機器５、被係合部材７等）の有無及び配置等はこの実施の形態の構成に限定されず、他にも様々な構成にすることができる。

　展開装置３０は、図１や図２等に示すように、水中航走体１を装着して水面に浮かんだ状態で曳航される構造体３２と、構造体３２を曳航装置２０に接続する接続機構３１とを備えている。構造体３２は、水中航走体１を支持する支持フレーム３３を有して構成されていて、支持フレーム３３には、水中航走体１の一部又は全部を水没させた状態で水中航走体１を着脱可能に連結する着脱機構３４が設けられている。

　図２及び図３に例示するように、この実施の形態の構造体３２は、Ｙ方向に離間して配置されたＸ方向に延在する３本の支持フレーム３３と、隣り合う支持フレーム３３どうしを連結するＹ方向に延在する６本の連結フレーム４０と、格子状に形成されたフレームの対角線上に配置された４本の連結フレーム４０が設けられている。支持フレーム３３及び連結フレーム４０はそれぞれ、内部に空洞が設けられた細長の円柱形状のフレームで浮上するように構成されている。

　支持フレーム３３及び連結フレーム４０にはそれぞれ複数箇所に連結部３３ａ、４０ａが設けられていて、支持フレーム３３の連結部３３ａと連結フレーム４０の連結部４０ａとが固定具によって着脱可能に接合されている。図３では、紙面上方では、２つの支持フレーム３３が分離している状態を示し、紙面下方では、支持フレーム３３と連結フレーム４０に関連する部材を分解して部材ごとに示している。

　図４に例示するように、この実施の形態の着脱機構３４は、水中航走体１の上部に設けられている環状部材８を引っ掛けるＬ字型のフック３５と、水中航走体１の前端部と係合する係合機構３６とで構成されている。フック３５及び係合機構３６はそれぞれ支持フレーム３３の下部に設けられている。フック３５は支持フレーム３３の中央にＸ方向に離間して２か所に配置されていて、前方のＬ字型のフック３５よりもさらに前方に係合機構３６が配置されている。さらに、この実施の形態では、支持フレーム３３のＸ方向における前側のフック３５と係合機構３６との間の位置に、抑え部材３９が設けられている。抑え部材３９は、支持フレーム３３の下部から下方に突設されている。

　図５に例示するように、水中航走体１は、推進方向がＸ方向となる向きで支持フレーム３３の下方に配置される。そして、支持フレーム３３に設けられているＬ字型のフック３５に水中航走体１に設けられている環状部材８を挿通させて引っ掛けるとともに、水中航走体１の前端部（被係合部材７）と支持フレーム３３に設けられた係合機構３６（係合部材３７）とを係合することで、支持フレーム３３に対して水中航走体１が固定された状態となる。水中航走体１の前端部と係合機構３６とを係合すると、抑え部材３９によって水中航走体１の前方上部が抑えられた状態となり、抑え部材３９によって水中航走体１の前方への移動と上方への移動が抑止された状態になる。

　この実施の形態では、１つの支持フレーム３３に対してフック３５及び係合機構３６からなる着脱機構３４と抑え部材３９が１組ずつ設けられていて、１つの支持フレーム３３に対して１台の水中航走体１が固定される構成になっている。また、支持フレーム３３に水中航走体１が装着された状態で、水中航走体１の垂直尾翼２が支持フレーム３３の後端部よりも後方に配置され、垂直尾翼２の上部に設けられた通信機器３が水上に露出した状態となるように構成されている。支持フレーム３３どうしは連結フレーム４０によって、水中航走体１が装着された状態で、水中航走体１どうしが互いに離間しているように連結されている。

　図６に例示するように、この実施の形態の係合機構３６は、水中航走体１の前端部に設けられた被係合部材７に係合する係合部材３７と、被係合部材７と係合部材３７との係合を解除する解除部材３８とを有して構成されている。この解除部材３８としては、通電によりピン３８ｂを移動させるようなソレノイドアクチュエータ等が例示できる。被係合部材７と係合機構３６とを係合すると、解除部材３８への通電がない状態では被係合部材７と係合部材３７との係合状態が維持されて水中航走体１が支持フレーム３３に支持された状態が維持される。そして、解除部材３８に通電があると、被係合部材７と係合部材３７との係合状態が解除され、水中航走体１が支持フレーム３３から切り離される構成になっている。

　例えば、図６に示すように、被係合部材７は、水中航走体１の前端部から前後方向に延在する棒状部７ａと、棒状部７ａの先端側に設けられた凹部７ｂとで構成されている。一方、係合部材３７は係合穴３７ａを有している。係合穴３７ａの穴径は、被係合部材７の棒状部７ａの太さ寸法よりも大きく設定されている。そして、係合穴３７ａの奥に解除部材３８（ソレノイドアクチュエータ）を構成するピン３８ｂが設けられている。

　この解除部材３８は通電されていない状態では、バネなどの弾性力によりピン３８ｂを突出し、このピン３８ｂが凹部７ｂに挿入されて、凹部７ｂとピン３８ｂとが係合している状態となる。そして、この解除部材３８は、通電されると、ソレノイドコイルが発生する電磁力などによりピン３８ｂを引込める。これにより、ピン３８ｂが棒状部７ａの中心軸から外側に移動して、このピン３８ｂが凹部７ｂから出て、ピン３８ｂと凹部７ｂの係合が外れて、被係合部材７と係合部材３７との係合状態が解除される。

　そして、水中航走体１を支持フレーム３３に装着する場合は、解除部材３８に通電しピン３８ｂが引込められている状態で、係合部材３７の係合穴３７ａに被係合部材７を奥まで挿入する。この状態で、解除部材３８への通電を止めると、解除部材３８に備わっているバネなどの弾性力により、ピン３８ｂが突出して、凹部７ｂに挿入される。これにより、係合部材３７の係合穴３７ａから被係合部材７が引き抜けない状態となる。

　一方、水中航走体１を支持フレーム３３から分離する場合は、解除部材３８に通電すると、電磁力によりピン３８ｂが引き込まれて凹部７ｂから外れる。これにより、ピン３８ｂと凹部７ｂとの係合が解除され、係合部材３７の係合穴３７ａから被係合部材７が引き抜ける状態となる。

　また、図７に示すように、別の係合機構３６Ａの例として、被係合部材７Ａは、水中航走体１の前端部から前後方向に延在する棒状部７Ａａと、棒状部７Ａａの先端側に設けられた突起部７Ａｃとで構成されている。

　この突起部７Ａｃは、棒状部７Ａａの中心軸に向って外側から内側に一定以上の電磁力が加わらない状態では棒状部７Ａａよりも外側に突出した状態となり、突起部７Ａｃに棒状部７Ａａの中心軸に向って外側から内側に一定以上の電磁力が加わると、突起部７Ａｃが棒状部７Ａａの内部に収納される状態となる構造になっている。

　棒状部７Ａａの内部には通電すると突起部７Ａｃに対して中心軸に向って外側から内側に電磁力を発生させる電磁石で構成された解除部材３８Ａが設けられていて、解除部材３８Ａに通電がない状態では突起部７Ａｃが棒状部７Ａａから突出した状態となり、解除部材３８Ａに通電があると解除部材３８Ａが発生させる電磁力によって突起部７Ａｃが棒状部７Ａａの内部に収納される構成になっている。

　係合部材３７Ａは係合穴３７Ａａを有していて、その係合穴３７Ａａの穴径は、被係合部材７Ａの棒状部７Ａａの太さ寸法よりも大きく、かつ、突起部７Ａｃが突出した状態における棒状部７Ａａの中心軸から突起部７Ａｃの先端までの太さ寸法よりも小さく設定されている。

　係合穴３７Ａａの奥（前部）には、突起部７Ａｃが嵌る溝部３７Ａｂが設けられていて、係合部材３７Ａの係合穴３７Ａａに被係合部材７Ａを奥まで挿入すると、解除部材３８Ａに通電がない状態では突起部７Ａｃが溝部３７Ａｂに嵌ることで係合穴３７Ａａから被係合部材７Ａが抜けない状態となる。一方、解除部材３８Ａに通電があると、突起部７Ａｃが棒状部７Ａａの内部に収納されることで、溝部３７Ａｂと突起部７Ａｃとの引っ掛かりが解除され、係合部材３７Ａの係合穴３７Ａａから被係合部材７Ａが引き抜ける状態となる。

　なお、構造体３２を形成する支持フレーム３３及び連結フレーム４０の形状やサイズ、本数、配置等は、この実施の形態に限定されず、展開する水中航走体１のサイズや台数等に応じて他にも様々な構成にすることができる。また、必ずしも、水中航走体１、支持フレーム３３及び連結フレーム４０の形状やサイズを揃える必要はなく、曳航する水中航走体１に合わせて、それぞれに対応する支持フレーム３３及び連結フレーム４０を用いればよい。

　この実施の形態では、支持フレーム３３及び連結フレーム４０を内部に空洞が設けられたフレームで構成しているが、支持フレーム３３及び連結フレーム４０は他の部材で構成することもできる。支持フレーム３３及び連結フレーム４０は複数の部材を組み合わせて形成することもできる。また、この実施の形態では、支持フレーム３３及び連結フレーム４０自身の浮力によって構造体３２が水面に浮かぶ構成としているが、構造体３２を浮力材（浮き）の浮力によって浮かせる構成にすることもできる。

　構造体３２を曳航装置２０に接続する接続機構３１は、ロープやフレーム等で構成される。図１及び図２に例示するように、この実施の形態では接続機構３１がロープで構成されており、Ｙ方向に離間して配置されたＸ方向に延在する３本のロープによって、曳航装置２０の後部と構造体３２の前部とが接続されている。支持フレーム３３に設けられている連結部３３ａと連結フレーム４０に設けられている連結部４０ａはそれぞれ、ロープを連結できる構成になっており、ロープの構造体３２側の端部は、支持フレーム３３の連結部３３ａと連結フレーム４０の連結部４０ａにそれぞれ連結されている。

　曳航装置２０は推進装置を有する船舶や潜水艇で構成される。この実施の形態の曳航装置２０は自律型無人航行船で構成されている。曳航装置２０には無線通信可能な通信装置２２と、この通信装置２２に通信可能に接続された制御装置２１が搭載されている。通信装置２２は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）等の測位システムから位置情報（例えば、緯度経度）を取得できる構成となっている。曳航装置２０の船底などには、水中航走体１の音響機器５と音響通信可能な音響装置２３が設置されている。

　この曳航装置２０では、制御装置２１に水中航走体１を展開する展開目標水域の位置情報を入力すると、通信装置２２によって取得した位置情報に基づいて、展開装置３０を入力した展開目標水域まで曳航する操縦制御が自律的に行われる構成になっている。さらに、この制御装置２１は展開装置３０が展開目標水域に到着すると、展開目標水域において展開装置３０から水中航走体１を切り離す制御が自律的に行われる構成になっている。

　次に、この展開システムによって水中航走体１を水中へ展開する方法を以下に説明する。

　まず、展開する水中航走体１の台数に合わせた構造体３２を形成する。例えば、３台の水中航走体１を展開したい場合には、３本の支持フレーム３３と１０本の連結フレーム４０を連結することで、３台の水中航走体１を装着可能な構造体３２を形成する。

　次いで、構造体３２に水中航走体１を装着する。この実施の形態では、まず、支持フレーム３３の下方に水中航走体１を配置して、それぞれの支持フレーム３３の下部に設けられているＬ字型のフック３５に、水中航走体１の上部に設けられている環状部材８を引っ掛けた状態にする。そして、水中航走体１の前端部に設けられている被係合部材７を、支持フレーム３３の下部に設けられている係合機構３６（係合部材３７）に係合する。

　具体的には、解除部材３８に通電してピン３８ｂを引込めた状態で、係合部材３７に設けられている係合穴３７ａに被係合部材７を挿入し、その後、解除部材３８への通電をやめて被係合部材７の凹部７ｂと解除部材３８のピン３８ｂを係合させることで、被係合部材７と係合部材３７とを係合した状態にする。以上により、支持フレーム３３に水中航走体１が固定され、水中航走体１が支持フレーム３３に支持された状態となる。水中航走体１は、水中に展開する前の段階では、電力消費を抑えたスリープモードに設定された状態となっていて通信機器３以外には極力電力を使用しない状態となっている。

　次いで、接続機構３１により曳航装置２０に対して構造体３２を接続した状態で、水中航走体１が装着された状態の構造体３２を水面に浮かべる。すると、構造体３２は水面に浮かんだ状態となり、構造体３２の下部に固定されている水中航走体１の一部又は全部が水没した状態となる。この実施の形態では、水中航走体１の垂直尾翼２の上部に設けられた通信機器３は水面よりも上側に位置して通信可能な状態となり、水中航走体１のその他の部分は水没した状態となる。以上により、曳航前のセッティングが完了する。

　次いで、水中航走体１を展開する展開目標水域まで、曳航装置２０によって展開装置３０を曳航する。この実施の形態では、曳航装置２０の制御装置２１に展開目標水域の位置情報（例えば、緯度経度）を入力することで、展開装置３０を展開目標水域まで曳航する操舵制御が、通信装置２２が取得する位置情報を利用して自律的に行われる。

　水中航走体１は通信機器３が通信可能な状態で曳航されるので、水中航走体１の管理部（水中航走体１の管理者が待機する遠隔地）は、曳航装置２０が水中航走体１を曳航している間、通信機器３と通信することで、水中航走体１の位置情報等を取得することができる。

　そして、曳航装置２０が展開目標水域に到着した後、展開目標水域において着脱機構３４による水中航走体１の連結を解除して、支持フレーム３３から水中航走体１を切り離すことにより、水中航走体１を水中に展開する。

　この実施の形態の制御装置２１では、水中航走体１を展開する時刻を水中航走体１毎に設定できるようになっていて、曳航装置２０及び展開装置３０が予め入力された展開目標水域に到着し、設定された時刻になると、制御装置２１により、通信装置２２を介して水中航走体１の通信機器３と通信することで、スリープモードに設定されていた水中航走体１を発進モードに切り替える制御が行われる。そして、水中航走体１が発進モードに切り替わると、曳航装置２０又は水中航走体１から解除部材３８に電気が流され、被係合部材７の凹部７ｂと解除部材３８のピン３８ｂとの係合が解除されることによって被係合部材７と係合部材３７との係合状態が解除され、水中航走体１と係合機構３６との連結が解除される構成となっている。

　そして、係合機構３６による連結が解除された状態で、曳航装置２０が前進すると、支持フレーム３３に対して水中航走体１が相対的に後方にスライド移動することで、Ｌ字型のフック３５から水中航走体１の環状部材８が外れて、水中航走体１が構造体３２（支持フレーム３３）から切り離された状態となり、水中航走体１が水中に展開される。以上により、水中航走体１の展開作業が完了する。

　なお、複数の水中航走体１を曳航している場合には、分離された水中航走体１と連結されている水中航走体１とが衝突しないように、また、分離された水中航走体１どうしが衝突しないように、後ろ側に配置された水中航走体１から切り離し、この分離された水中航走体１が、連結されている水中航走体１と十分な距離離れた後に、次の水中航走体１を切り離すことが好ましい。

　この実施の形態では、水中航走体１を展開目標水域に展開した後には、曳航装置２０は展開目標水域の近傍に留まり、船底などに設置された音響装置２３で水中航走体１の音響機器５と通信することにより、水中航走体１の位置情報を取得する。そして、その取得した水中航走体１の位置情報を、曳航装置２０の通信装置２２を介して水中航走体１の管理局に送信することで、管理局が水中航走体１の位置情報を把握できるようになっている。即ち、水中航走体１を展開した後、曳航装置２０は、水中航走体１と管理局を繋ぐ中継基地の役割をする。

　そして、水中航走体１が活動を終えると、必要に応じて図示しない回収装置で水中航走体１を回収してから、曳航装置２０はあらかじめ入力された回収目標水域まで展開装置３０を曳航し、回収目標水域において展開装置３０及び曳航装置２０が回収される構成となっている。なお、水中航走体１の回収はこの曳航装置２０とは別に行ってもよい。

　なお、上記で例示した作業手順では、構造体３２に対して水中航走体１を装着した後に、構造体３２を水上に浮かべたが、構造体３２を水上に浮かべた状態で構造体３２に対して水中航走体１を装着することもできる。

　このように、本発明では、支持フレーム３３に着脱機構３４を介して水中航走体１を連結した状態で、曳航装置２０により構造体３２とともに水中航走体１を展開目標水域まで曳航し、展開目標水域において着脱機構３４による水中航走体１の連結を解除して支持フレーム３３から水中航走体１を切り離すだけで、水中航走体１を展開目標水域に簡易に展開することができる。

　この構造体３２は水面に浮かび、その構造体３２の下方に水中航走体１が固定された状態で曳航されるので、構造体３２や水中航走体１が水中の岩や海藻等に干渉するリスクを低減することができる。また、水中航走体１は、一部又は全部が水没した状態で曳航されるので、着脱機構３４による水中航走体１の連結を解除するだけで、水中航走体１を速やかに安定した状態で確実に水中に展開することができる。さらに、水中航走体１の一部又は全部が水没した状態で曳航されることで、曳航時に水中航走体１が波による衝撃を受け難くなるというメリットもある。

　その上、曳航装置２０にクレーンを設置するスペースや水中航走体１を搭載するスペースを設ける必要がないため、小規模な曳航装置２０で多くの水中航走体１を曳航して展開することが可能となる。さらに、曳航装置２０を展開目標水域まで移動させて、着脱機構３４による水中航走体１連結を解除するという簡易な制御で水中航走体１を展開することができるので、曳航装置２０の操舵制御と、展開装置３０から水中航走体１を切り離す制御とを、遠隔操作又は自律制御にすることが容易に可能であり、曳航装置２０及び展開装置３０の制御を遠隔操作又は自律制御とすることで、無人の曳航装置２０及び展開装置３０で水中航走体１を展開することも可能となる。

　この実施の形態のように、複数の支持フレーム３３どうしを連結フレーム４０によって連結して構造体３２を形成すると、複数の支持フレーム３３どうしを連結フレーム４０で連結することで、展開したい水中航走体１の台数に合った構造体３２を臨機応変に簡易に形成することができる。例えば、図８に例示するように、構造体３２を５本の支持フレーム３３を連結フレーム４０で連結することで、５台の水中航走体１を展開可能な構造体３２を形成することもできる。

　また、支持フレーム３３どうしを連結フレーム４０によって水中航走体１どうしが互いに離間するように連結することで、曳航時や展開装置３０から水中航走体１を切り離す際に水中航走体１どうしが接触することを回避することができる。さらに、構造体３２を支持フレーム３３及び連結フレーム４０で形成することで、水の抵抗が少なく波の影響も少ないフレーム構造の構造体３２を形成できるので、曳航装置２０によって構造体３２及び水中航走体１を安定した状態で曳航し易くなる。さらに、図２に示すように、格子状に形成されたフレームの対角線上に連結フレーム４０を設けると、構造体３２が歪むことを防止するにはより有利になる。

　着脱機構３４をＬ字型のフック３５及び係合機構３６で構成すると、水中航走体１の上部に設けられている環状部材８を支持フレーム３３の下部に設けられたＬ字型のフック３５に引っ掛けることで、支持フレーム３３に水中航走体１が支持された状態になる。そして、Ｌ字型のフック３５に環状部材８を引っ掛けた状態で、水中航走体１を前後方向に移動させることで、水中航走体１の局所に負荷が集中することなく、水中航走体１の前端部と係合機構３６とを係合する作業を容易に行うことができる。

　さらに、曳航時には、フック３５及び環状部材８によって水中航走体１の荷重を支持フレーム３３で支持するとともに、係合機構３６によって支持フレーム３３に対して水中航走体１の前端部を固定することで、支持フレーム３３に対して水中航走体１を安定して固定することができる。なお、この場合に、水中航走体１の浮力を重量と同じにしておくと、フック３５、環状部材８及び支持フレーム３３に荷重が殆んど掛らなくなる。

　着脱機構３４による水中航走体１の連結を解除する際には、係合機構３６による水中航走体１の前端部の係合を解除して、曳航装置２０を前進させるだけで、水中航走体１を展開することができるので、水中航走体１を切り離す制御も非常に簡易にすることができる。着脱機構３４を係合機構３６のみで構成することもできるが、フック３５を有して構成すると、係合機構３６にかかる負荷を低減することができるので、係合機構３６が故障するリスクを低減するには有利になる。

　さらに、係合機構３６を水中航走体１の前端部の被係合部材７に係合する係合部材３７と、被係合部材７と係合部材３７との係合を解除する解除部材３８とを有して構成し、被係合部材７と係合部材３７との係合状態が解除部材３８に通電することによって解除される構成にすると、曳航時には、解除部材３８に通電せずに、被係合部材７と係合部材３７との係合状態を維持することで、水中航走体１を支持フレーム３３に対して安定して固定することができる。

　そして、展開目標水域において係合機構３６における係合を解除する際には、解除部材３８に通電するという非常に簡易な操作で解除部材３８により係合部材３７による係合を解除できるで、係合機構３６による連結の解除を非常に簡易な制御で行うことが可能となる。解除部材３８に通電するか否かの簡易な制御で係合機構３６を制御できるので、係合機構３６の作動不良が起こるリスクも低くできる。

　なお、この実施の形態では、図６に示すような、支持フレーム３３の係合部材３７側の解除部材３８に通電して、水中航走体１の先端の凹部７ｂに係合するピン３８ｂを引込ませることで分離する構成と、図７に示すような、水中航走体１に設けられた被係合部材７Ａの内部に設けられた解除部材３８Ａに通電して、水中航走体１の先端の突起部７Ａｃを引込めて、溝部３７Ａｂから抜けることで分離する構成を例示しているが、解除部材３８、３８Ａを設ける位置や解除部材３８、３８Ａに通電する方法は、この実施の形態に限定されず他にも様々な構成にすることができる。

　例えば、被係合部材７の内部に解除部材３８を設け、曳航装置２０から接続機構３１及び支持フレーム３３を介して解除部材３８に通電する構成にすることもできる。また、例えば、解除部材３８を係合部材３７側に設け、曳航装置２０から接続機構３１及び支持フレーム３３を介して解除部材３８に通電する構成にすることもできる。

　この実施の形態のように、支持フレーム３３の下部に水中航走体１の前方上部を抑える抑え部材３９を設けた構成にすると、支持フレーム３３に水中航走体１を装着した際に、抑え部材３９によって水中航走体１の前方への移動と上方への移動を抑えることができるので、支持フレーム３３に対して水中航走体１をより安定して固定することができる。また、抑え部材３９を設けることで、着脱機構３４（係合機構３６やＬ字型のフック３５）にかかる負荷を低減できるので、着脱機構３４の損傷や故障を防ぐのには有利になる。

　この実施の形態のように、曳航装置２０を自律型無人航行船で構成し、曳航装置２０に搭載した通信装置２２及び制御装置２１により、展開装置３０を展開目標水域まで曳航する操縦制御と、展開目標水域において展開装置３０から水中航走体１を切り離す制御とを、制御装置２１が自律的に行う構成にすると、支持フレーム３３に水中航走体１を装着し、曳航装置２０の制御装置２１に展開目標水域の位置情報を入力するだけで、水中航走体１を展開目標水域に自動的に展開することができるので、海底測量や海底の地形調査等を少ない人員で効率的に行うことが可能となる。

　従来では、海底測量や海底の地形調査等を行う際に、支援母船や乗組員（技術者）のスケジュールを抑える必要があったが、この構成では、水中航走体１の展開を自動的に行えるので、海底測量や海底の地形調査等をより行い易くなる。さらに、曳航装置２０に乗組員が搭乗するスペースを設ける必要がないため、曳航装置２０を小規模で簡素な構成にすることができる。また、曳航装置２０に乗組員が搭乗する必要がないため、人が立ち入ることが難しい水域においても水中航走体１を展開することが可能となる。

　なお、上記で例示した実施の形態では、曳航装置２０を自律型無人航行船で構成する場合を例示したが、曳航装置２０は遠隔操作で制御する無人航行船や、乗組員が搭乗する有人船で構成することもできる。

　具体的には、例えば、曳航装置２０を、無線通信可能な通信装置２２と、この通信装置２２に通信可能に接続された制御装置２１とが搭載された無人航行船で構成し、通信装置２２及び制御装置２１を介して、曳航装置２０の操縦制御と、展開装置３０から水中航走体１を切り離す制御とを遠隔操作で行う構成にすることもできる。この構成にすると、曳航装置２０に乗組員を搭乗させる必要がなくなるため、水中航走体１の展開に要する労力やコストを低減するには有利になる。また、曳航装置２０に乗組員が搭乗する必要がないため、人が立ち入ることが難しい水域においても水中航走体１を展開することが可能となる。

　曳航装置２０を有人船で構成し、曳航装置２０に、無線通信可能な通信装置２２と、この通信装置２２に通信可能に接続された制御装置２１が搭載されており、曳航装置２０に搭乗する乗組員が通信装置２２及び制御装置２１を操作して、曳航装置２０の操舵制御と展開装置３０及び水中航走体１の制御を行なう構成にすることもできる。この構成にすると、制御装置２１の制御に関するプログラミングを簡素化できるというメリットがある。なお、曳航装置２０を有人船で構成する場合にも、展開装置３０を使用することで、少ない人員で水中航走体１を展開させることができるので、曳航装置２０は比較的小規模な船舶で構成することができる。

１　水中航走体
２　垂直尾翼
３　通信機器
４　制御機器
５　音響機器
７　被係合部材
７ａ、７Ａａ　棒状部
７Ａｃ　突起部
７ｂ　凹部
８　環状部材
２０　曳航装置
２１　制御装置
２２　通信装置
２３　音響装置
３０　展開装置
３１　接続機構
３２　構造体
３３　支持フレーム
３３ａ　連結部
３４　着脱機構
３５　フック
３６、３６Ａ　係合機構
３７、３７Ａ　係合部材
３７ａ、３７Ａａ　係合穴
３７Ａｂ　溝部
３８、３８Ａ　解除部材
３８ｂ　ピン
３９　抑え部材
４０　連結フレーム
４０ａ　連結部
ＷＬ　水面位置

Claims

　水中航走体を着脱可能に連結すると共に、曳航装置によって曳航される水中航走体の展開装置であって、
　前記水中航走体を装着して水面に浮かんだ状態で曳航される構造体と、前記構造体を前記曳航装置に接続する接続機構とを備えると共に、
　前記構造体が、前記水中航走体を支持する支持フレームを有し、前記支持フレームが前記水中航走体の一部又は全部を水没させた状態で前記水中航走体を着脱可能に連結する着脱機構を有していることを特徴とする水中航走体の展開装置。
　前記構造体が前記支持フレームを複数備えると共に、前記支持フレームに前記水中航走体が装着された状態では、前記水中航走体どうしが互いに離間しているように前記支持フレームどうしが連結フレームによって連結されている請求項１に記載の水中航走体の展開装置。
　前記着脱機構が、前記水中航走体の上部に設けられている環状部材を引っ掛けるＬ字型のフックと、前記水中航走体の前端部と係合する係合機構とからなり、前記Ｌ字型のフック及び前記係合機構がそれぞれ前記支持フレームの下部に設けられている請求項１又は２に記載の水中航走体の展開装置。
　前記係合機構が、前記水中航走体の前端部の被係合部材に係合する係合部材と、前記被係合部材と前記係合部材との係合を解除する解除部材とを有して構成され、前記解除部材への通電がない状態では前記被係合部材と前記係合部材との係合状態が維持されて前記水中航走体が前記支持フレームに支持されたままとなり、前記解除部材に通電があると、前記被係合部材と前記係合部材との係合状態が解除され、前記水中航走体が前記支持フレームから切り離されるように構成されている請求項３に記載の水中航走体の展開装置。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の水中航走体の展開装置を曳航する曳航装置。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の水中航走体の展開装置と、請求項５に記載の曳航装置を使用した水中航走体の展開システムであって、前記展開装置の前記支持フレームに前記水中航走体を前記着脱機構により連結して前記水中航走体の一部又は全部を水没させた状態で、前記水中航走体を展開する展開目標水域まで前記展開装置を前記曳航装置により曳航し、前記展開目標水域において前記着脱機構による前記水中航走体の連結を解除して前記支持フレームから前記水中航走体を切り離すことにより、前記水中航走体を水中に展開することを特徴とする水中航走体の展開システム。
　前記曳航装置が無人航行船であり、前記曳航装置に、無線通信可能な通信装置と、この通信装置に通信可能に接続された制御装置とが搭載されており、前記通信装置及び前記制御装置を介して、前記曳航装置の操縦制御と、前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御とが遠隔操作で行われる請求項６に記載の水中航走体の展開システム。
　前記曳航装置が自律型無人航行船であり、前記曳航装置に搭載されている制御装置に予め前記展開目標水域の位置情報を入力しておくことにより、前記展開装置を前記展開目標水域まで曳航する操縦制御と、前記展開目標水域において前記展開装置から前記水中航走体を切り離す制御とを、前記制御装置が自律的に行うように構成されている請求項６に記載の水中航走体の展開システム。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の水中航走体の展開装置と、請求項５に記載の曳航装置を使用した水中航走体の展開方法であって、前記水中航走体を前記着脱機構により前記展開装置の前記支持フレームに連結して前記水中航走体の一部又は全部を水没させた状態で、前記展開装置を前記曳航装置により前記水中航走体を展開する展開目標水域まで曳航し、前記展開目標水域において前記着脱機構による前記水中航走体の連結を解除して前記支持フレームから前記水中航走体を切り離すことにより、前記水中航走体を水中に展開することを特徴とする水中航走体の展開方法。