水中航走体の発射回収システムおよびこの発射回収システムを備える船舶

【課題】小型船舶で安全に水中航走体の発射回収を行うことを目的とする。
【解決手段】水中を航走可能な水中航走体５と、水中航走体５を水中で発射または収容する発射回収カゴ３と、発射回収カゴ３に配置され、水中航走体５を誘導する誘導信号を発するピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とを備え、水中航走体５には、ピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から発せられた誘導信号を受信するハイドロフォン２３と、ハイドロフォン２３からの信号に基づいて発射回収カゴ３の位置および姿勢を計測する位置姿勢計測部と、位置姿勢計測部により計測された発射回収カゴ３の姿勢に合わせて水中航走体５の姿勢を制御する姿勢制御部とが設けられている水中航走体の発射回収システム１０を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中航走体の発射回収システムおよびこの発射回収システムを備える船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中航走体を水中へ投入したり水中から回収したりする装置として、母船に備えられたクレーンにより水中航走体を投入・揚収する水中航走体の投入・揚収装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１によれば、母船の船首部、舷側部あるいは船尾部にクレーンを配置し、外方へ張り出させたクレーンのアームから繰り出されるロープの先端部と水中航走体の金具とを接続することにより、水中航走体を吊り上げるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−１５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の装置では、クレーンのロープと水中航走体との接続作業が海上で行われるため、波浪の影響を受け易い。そのため、海面が荒れると作業が非常に困難となったり、水中航走体を回収できなかったりするという不都合がある。また、水中航走体と母船との衝突を防ぐために、母船からできるだけ離れた位置で水中航走体を吊り上げる必要があるが、アームを長く大型にするには、クレーン自体を大型にすることになる。そのため、大型クレーンを搭載できるだけの数１００トン以上の大きな船舶が要求されるという不都合がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、小型船舶で安全に水中航走体の発射回収を行うことができる水中航走体の発射回収システムおよびこの発射回収システムを備える船舶を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、水中を航走可能な水中航走体と、該水中航走体を水中で発射または収容する発射回収装置と、該発射回収装置に配置され、前記水中航走体を誘導する誘導信号を発する誘導装置とを備え、前記水中航走体には、前記誘導装置から発せられた誘導信号を受信する受信装置と、該受信装置からの信号に基づいて前記発射回収装置の位置および姿勢を計測する位置姿勢計測部と、該位置姿勢計測部により計測された前記発射回収装置の姿勢に合わせて前記水中航走体の姿勢を制御する姿勢制御部とが設けられている水中航走体の発射回収システムを提供する。
【０００６】
本発明によれば、位置姿勢計測部により、発射回収装置と水中航走体との相対的な位置関係および姿勢が把握され、姿勢制御部により、水中航走体の姿勢が発射回収装置の姿勢に合うように制御されるので、水中で発射回収装置に水中航走体を収容させることできる。また、水中で水中航走体を発射させることができる。
【０００７】
したがって、波浪等の影響を受け易い海上での作業に比べて、安全に水中航走体の発射・回収を行うことができる。また、大型のクレーン等が不要であり、本システムを小型の船舶に取り付けることができる。
【０００８】
また、本発明は、本発明に係る水中航走体の発射回収システムと、前記発射回収装置を曳航する曳航部とを備える船舶を提供する。
【０００９】
本発明によれば、水中での発射回収装置の姿勢が安定し易く、水中航走体を収容し易くすることができる。また、船舶により、水中航走体を航走させる領域まで発射回収装置に水中航走体を収容した状態で搬送したり、その領域から水中航走体を発射回収装置に収容した状態で引き揚げたりすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小型船舶で安全に水中航走体の発射回収を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る水中航走体の発射回収システムおよびこの発射回収システムを備える船舶について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る船舶１は、図１および図２に示すように、発射回収カゴ（発射回収装置）３と、水中を航走可能な水中航走体５とからなる水中航走体の発射回収システム１０と、発射回収カゴ３を曳航する曳航部７とを備えている。
【００１２】
発射回収カゴ３は、水中航走体５を水中で発射または収容するものである。発射回収カゴ３は、図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、パイプ等が組み合わされて円筒状に構成されており、周囲の水がどの方向からも発射回収カゴ３に出入り可能となっている。具体的には、発射回収カゴ３は、軸方向の両端に配置されたリング状パイプ４と、両端のリング状パイプ４を繋ぐように周方向に間隔をあけて配置された複数の棒状パイプ６とを備えている。
【００１３】
この発射回収カゴ３の軸方向の一端は、図３（ｂ）に示すように、水中航走体５の出入りが可能なように水中航走体５に対して開放されている（以下、水中航走体５に対して開放された発射回収カゴ３の一端を「開口端部」という。）。また、発射回収カゴ３の軸方向の他端は、図３（ｃ）に示すように、径方向に伸びる十字状の支持部材８によってリング状パイプ４に支持された小径リング状パイプ１２により、水中航走体５に対して閉塞されている（以下、水中航走体５に対して閉塞された発射回収カゴ３の他端を「閉塞端部」という。）。
【００１４】
また、発射回収カゴ３は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、発音体である４つのピンガ（誘導装置）Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を備えている。これらピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、１つが閉塞端部の支持部材８の略中央に配置され（以下、このピンガを「ピンガＰ１」という。）、残りの３つが発射回収カゴ３の開口端部のリング状パイプ４に周方向に沿って等間隔に配置されている（以下、これらを「ピンガＰ２，Ｐ３，Ｐ４」という。）。
【００１５】
発射回収カゴ３の内部には、図５に示すように、収容した水中航走体５を支持する水中航走体ガイド１１が各棒状パイプ６の内側に沿って設けられている。水中航走体ガイド１１は、開口付近が長手方向内方に向かってテーパ状に形成されている。また、この開口付近には、棒状パイプ６から半径方向内方に向かって延びる一対の固定切り離し装置１５が設けられている。
【００１６】
固定切り離し装置１５は、回転支点１７を有するヒンジ構造によって棒状パイプ６に取付けられている。この固定切り離し装置１５は、水中航走体５の収容時には、回転支点１７を軸として互いに半径方向内方に回動し、一方、水中航走体５の切り離し時には、回転支点１７を軸として互いに開口方向に回動するようになっている。なお、発射回収カゴ３には、曳航時の動揺安定性を高めるためのフェアリング（図示略）が設けられている。
【００１７】
水中航走体５は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、略円柱形状の自律航行型の無人潜航艇である。水中航走体５の進行方向後方には、舵１９と推進器２１とが設けられている。また、水中航走体５は、発射回収カゴ３のピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から発せられるピンガ音を受信する４つのハイドロフォン（受信装置）２３と、水中航走体５の航走を制御する制御装置（図示略）とを備えている。
【００１８】
ハイドロフォン２３は、水中航走体５の進行方向の先端部に設けられており、内壁の周方向に沿って等間隔に配置されている。
制御装置には、ハイドロフォン２３によって受信されたピンガ音に基づいて各ピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の位置を測位し、ピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の位置関係から発射回収カゴ３の位置および姿勢を計測する位置姿勢計測部（図示略）と、位置姿勢計測部により計測された発射回収カゴ３の姿勢に合わせて水中航走体５の姿勢を制御する姿勢制御部とが設けられている。
【００１９】
曳航部７は、船舶１と発射回収カゴ３とを繋ぐものであり、船舶１に配置されるウィンチ（図示略）と、ウィンチから送り出され、発射回収カゴ３の閉塞端部に接続されるケーブル２５とを備えている。
【００２０】
このように構成された本実施形態に係る水中航走体の発射回収システム１０およびこの発射回収システム１０を備える船舶１の作用について説明する。
まず、水中航走体５を水中に投入する場合には、船舶１により、水中航走体５を収容した発射回収カゴ３が、海底調査等が行われる目的領域まで曳航される。目的領域では、発射回収カゴ３の固定切り離し装置１５が回転支点１７を軸として開口方向に回動することにより、水中航走体５が切り離されて水中に投入される。
【００２１】
次に、水中航走体５の回収時には、船舶１は、発射回収カゴ３を曳航しながら低速で航走し、水中航走体５は、事前に設定された回収位置付近を周回しながら待機する。船舶１が水中航走体５の待機場所に近づくと、発射回収カゴ３に設けられているピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４により水中航走体５が誘導される。
【００２２】
具体的には、発射回収カゴ３のピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から発信されたピンガ音が、水中航走体５のハイドロフォン２３により受信される。そして、制御装置の位置姿勢計測部により、各ピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の位置が測位され、ピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の位置関係から発射回収カゴ３の位置および姿勢が計測される。
【００２３】
水中航走体５は、発射回収カゴ３を後方から追跡するように近づき、姿勢制御部により、位置姿勢計測部によって計測された発射回収カゴ３の姿勢に合わせて自らの姿勢が制御される。
【００２４】
具体的には、図７に示すように、姿勢制御部により、発射回収カゴ３の中心位置が計測されて、発射回収カゴ３のピンガＰ２，Ｐ３，Ｐ４の中心にピンガＰ１が位置するように、発射回収カゴ３の開口の正面に水中航走体５が移動させられる。そして、水中航走体５は、発射回収カゴ３の姿勢に合わせて自らの姿勢を微調整されながら、発射回収カゴ３の内部へと進入する。
【００２５】
この場合に、発射回収カゴ３は曳航されているので、発射回収カゴ３の姿勢が進行方向に沿って安定し易い。また、水中航走体５は、発射回収カゴ３を追従するので、水中航走体５との軸線が合わせ易い。したがって、水中航走体５を発射回収カゴ３に進入させ易くすることができる。また、船舶１が移動しながら水中航走体５の回収作業を行うので、例えば、船舶１が他の船舶の航路上に位置していて、船舶１が回避行動に移った場合であっても、水中航走体５が発射回収カゴ３に追従するので、回収作業を行うことができる。
【００２６】
水中航走体５が発射回収カゴ３に収容されたことが確認されると、船上のウィンチによりケーブル２５が巻き上げられ、発射回収カゴ３および水中航走体５が船舶１に回収される。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態に係る水中航走体の発射回収システム１０およびこの発射回収システム１０を備える船舶１によれば、水中航走体５を水中で発射回収カゴ３から発射させたり、水中で発射回収カゴ３に収容したりすることできる。したがって、波浪等の影響を受け易い海上での作業に比べて、安全に水中航走体５の発射回収を行うことができる。また、大型のクレーン等が不要であり、船舶１を小型化することができる。
【００２８】
また、船舶１によって曳航される発射回収カゴ３に対して水中航走体５を追従させながら回収作業を行うので、水中航走体５を回収し易くすることができる。
なお、本実施形態においては、船舶１が発射回収カゴ３を曳航しながら水中航走体５を回収することとしたが、例えば、発射回収カゴ３を水中で停止させた状態で水中航走体５を発射回収することとしてもよい。
【００２９】
本実施形態は以下に示すように変形することができる。
例えば、図８に示すように、発射回収カゴ３および水中航走体５が、それぞれ音響通信装置２５，２７をさらに備えることとしてもよい。この場合、発射回収カゴ３には、音響通信装置２５を閉塞端部の支持部材８やリ小径ング状パイプ１２等の内側に配置することとし、水中航走体５には、音響通信装置２７を外壁面に配置することとすればよい。このようにすることで、水中航走体５の音響通信装置２７から発射回収カゴ３の音響通信装置２５を経由して船舶１にステータス等を伝送したりすることができる。
さらに、水中航走体５をモニタするためのＣＣＤカメラを閉塞端部の支持部材８や小径リング状パイプ１２等の内側に配置することとし、音響通信装置２５，２７およびＣＣＤカメラを介して、人が水中航走体５の進入タイミングを指示することとしてもよい。このようにすることで、水中航走体５の回収作業をより迅速かつ確実に行うことができる。
【００３０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る水中航走体の発射回収システム１１０およびこの発射回収システム１１０を備える船舶１０１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る船舶１０１は、図９（ａ）に示すように、発射回収カゴ３を格納するためのポッド１３１を備えている点で第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態に係る水中航走体の発射回収システム１０およびこのシステムを備える船舶１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
ポッド１３１は、図９（ｂ）に示すように、略流線型状の中空円筒部材であり、船舶１の両舷側に固定されている。ポッド１３１の進行方向前方には、発射回収カゴ３を接続するケーブル２５を有する電動ウィンチ１３３と、海水取入口（図示略）とが設けられている。
【００３２】
また、図９（ｃ）に示すように、ポッド１３１の進行方向後方には、発射回収カゴ３の出し入れ口１３５が設けられている。このポッド１３１では、電動ウィンチ１３３の作動により、出し入れ口１３５から発射回収カゴ３の出し入れが行われるようになっている。
【００３３】
このように構成された本実施形態に係る水中航走体の発射回収システム１１０およびこの発射回収システム１１０を備える船舶１０１の作用について説明する。
まず、水中航走体５を水中に投入する場合には、図１０に示すように、ポッド１３１に発射回収カゴ３が格納された状態で、発射回収カゴ３の固定切り離し装置１５が回転支点１７を軸として開口方向に回動することにより、水中航走体５が切り離されて水中に投入される。
【００３４】
次に、水中航走体５の回収時には、図１１に示すように、電動ウィンチ１３３からケーブル２５が送り出されて、ポッド１３１の出し入れ口１３５から発射回収カゴ３が離脱させられる。この状態で、船舶１０１により発射回収カゴ３が曳航されながら、水中航走体５の回収が行われる。水中航走体５が発射回収カゴ３に収容されたことが確認されると、電動ウィンチ１３３によりケーブル２５が巻き上げられ、ポッド１３１の出し入れ口１３５から発射回収カゴ３が格納される。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る水中航走体の発射回収システム１１０およびこの発射回収システム１１０を備える船舶１０１によれば、船舶１０１が備えるポッド１３１に発射回収カゴ３および水中航走体５を格納するので、船舶１０１自体を航走し易くすることができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、船舶１０１がポッド１３１を両舷側に備えることとしたが、これに代えて、例えば、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、船舶２０１が、複数（例えば、４つ）のポッド２３１が筏状に固定されたポッドユニット２３７を曳航することとしてもよい。このようにすることで、ポッド２３１を効率よく増設することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記各実施形態においては、発射回収カゴ３が４つのピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を備え、水中航走体５が４つのハイドロフォン２３を備えることとしたが、ピンガＰ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４およびハイドロフォン２３の数はこれに限定されるものではない。また、上記各実施形態の船舶１，１０１，２０１をさらに大型の船舶等により回収することとしてもよい。また、例えば、発射回収カゴ３が、水中において、魚雷、機雷、海中に敷設するセンサ類等を発射させることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水中航走体の発射回収システムおよびこれを備える船舶の船舶および発射回収カゴを示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る水中航走体の回収時の待機ならびに発射回収カゴへの接近行動についての概略図である。
【図３】（ａ）は図１の発射回収カゴを横から見た概略図であり、（ｂ）は（ａ）の発射回収カゴを進行方向前方から見た概略図であり、（ｃ）は（ａ）の発射回収カゴを進行方向後方から見た概略図であり、（ｄ）は（ａ）の発射回収カゴのＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は図１の発射回収カゴが備えるピンガの位置関係を示した図であり、（ｂ）はピンガの位置関係を別の角度から示した図である。
【図５】図２の水中航走体を収容した発射回収カゴの横断面図である。
【図６】（ａ）は図２の水中航走体を横から見た概略図であり、（ｂ）は水中航走体を進行方向前方から見た概略図である。
【図７】水中航走体のハイドロフォンが発射回収カゴのピンガの位置関係を計測する様子を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例に係る水中航走体の発射回収システムおよびこれを備える船舶の発射回収カゴおよび水中航走体を示す概略図である。
【図９】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る水中航走体の発射回収システムおよびこれを備える船舶の船舶を進行方向前方から見た概略図であり、（ｂ）は（ａ）の船舶が備えるポッドの横断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のポッドを進行方向後方から見た概略図である。
【図１０】図９（ａ)のポッドから水中航走体が水中に投入される様子を横から見た図である。
【図１１】図９（ａ)のポッドに水中航走体が収容される様子を横から見た図である。
【図１２】（ａ）は本発明の第２の実施形態の変形例に係る水中航走体の発射回収システムおよびこれを備える船舶を横から見た概略図であり、（ｂ）は（ａ）の水中航走体の発射回収システムが備えるポッドユニットを進行方向後方から見た概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１０１，２０１船舶
３発射回収カゴ（発射回収装置）
５水中航走体（水中航走体）
７曳航部
１０，１１０発射回収システム
２３ハイドロフォン（受信装置）
Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ピンガ（誘導装置）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中を航走可能な水中航走体と、
該水中航走体を水中で発射または収容する発射回収装置と、
該発射回収装置に配置され、前記水中航走体を誘導する誘導信号を発する誘導装置と
を備え、
前記水中航走体には、前記誘導装置から発せられた誘導信号を受信する受信装置と、該受信装置からの信号に基づいて前記発射回収装置の位置および姿勢を計測する位置姿勢計測部と、該位置姿勢計測部により計測された前記発射回収装置の姿勢に合わせて前記水中航走体の姿勢を制御する姿勢制御部とが設けられている水中航走体の発射回収システム。
【請求項２】
前記水中航走体の発射回収システムと、
前記発射回収装置を曳航する曳航部とを備える船舶。

【図１】