JPH05131978A - 水中航走体における位置確認装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水中航走体を水面近くまで浮上させずにブイ
だけを水面上に浮上させて衛星航法により位置確認が行
え、ブイが水中航走体の運動にまったく影響を与えるこ
とがないようにする。 【構成】 受信アンテナ(21)、衛星航法受信機(22)およ
び音波送信装置(23)からなる衛星航法装置(17)を内蔵し
たブイ(15)を水中航走体(1) に収納しておき、測位地点
において、水中航走体(1) の管制装置(13)からのブイ放
出指令に基づいてブイ放出装置(16)によりブイ(15)を水
中に放出し、ブイ(15)が水面上に浮上したときに衛星航
法装置(17)によって測位を行い、音波送信装置(23)によ
り測位データを水中音波で水中航走体(1) に送信し、音
波受信装置(18)でこの水中音波による測位データを受信
して管制装置(13)に伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、所定の目標地点に向
かって水中航走体を潜水航走させている途中で、目標地
点に正確に水中航走体を誘導すべく軌道修正するため
に、衛星航法により位置を確認する水中航走体における
位置確認装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】所定の目標地点に向かって水中航走体を
潜水航走させている途中で、目標地点に正確に水中航走
体を誘導すべく軌道修正するために、衛星航法により位
置を確認するには、従来は衛星からの電波を受信するた
めに水中航走体を水面近くに浮上させて受信アンテナを
水上に出していた。

【０００３】しかしながら、この方法では水中航走体が
水面近くに浮上したときに水面が荒れていると、水中航
走体が波浪による外力を受け再潜水することが困難にな
るという問題がある。

【０００４】そこで、受信アンテナを内蔵したブイを曳
航し、アンテナの受信信号を伝送ケーブルによって水中
航走体に送り、水中航走体内に設けられた信号処理装置
によって信号処理して位置を求めるようにしたものがあ
る。

【０００５】この方法では、衛星航法で用いられる電波
が高周波(1575MHz) であるため、アンテナの受信信号を
水中航走体に送るためには、径の大きな伝送ケーブルを
用いる必要があるとともに伝送ケーブルを長くできな
い。伝送ケーブルの径を大きくする必要があることか
ら、航走中の流体抵抗が大きくなり、姿勢制御が不能と
なる。安定航走のために高速にしなければならないとい
うように水中航走体の運動性能に悪影響を及ぼすという
問題がある。また、伝送ケーブルを長くできないので、
水中航走体を水面近くまで浮上させなければならず前述
の方法と同様な問題がある。

【０００６】そこで、本出願人らは、受信アンテナおよ
び受信アンテナにより受信された電波を処理して測位デ
ータを作成する信号処理装置からなる衛星航法装置を内
蔵したブイを水中航走体に収納しておき、測位地点にお
いて、水中航走体の管制装置からのブイ放出指令に基づ
いてブイ放出装置によりブイを水中航走体内から水中に
放出し、ブイが水面上に浮上したときに衛星航法装置に
よって測位を行い、測位終了までブイを自由に移動させ
得る長さの測位データ伝送ケーブルを介してブイの衛星
航法装置から水中航走体の管制装置に測位データを伝送
し、測位データの伝送後に、管制装置からの駆動指令に
基づいてケーブル切断装置により水中航走体内で測位デ
ータ伝送ケーブルを切断するようになされた水中航走体
における位置確認装置を提案した（特開平１−２４９５
９０号公報参照）。

【０００７】この装置によれば、伝送ケーブルで伝送さ
れるのは、高周波のアンテナの受信信号ではなく、これ
を処理した後の測位データであるから、伝送ケーブルを
細くかつ長くできる。したがって、水中航走体を水面近
くまで浮上させることなく、ブイだけを水面上に浮上さ
せて、衛星航法により位置確認が行える。また、測位前
にはブイは水中航走体内に収納されており、測位時にの
み水中航走体からブイが放出されて伝送ケーブルが繰出
され、測位後には伝送ケーブルが切断されてブイが切り
離されるので、測位前と測位後にはブイおよびケーブル
による影響がまったくなく、安定した航走ができる。さ
らに、測位時においても、伝送ケーブルが測位終了まで
ブイを自由に移動させ得る長さであるため、ブイおよび
ケーブルが水中航走体の運動に与える影響が小さく、安
定した航走状態で測位を行える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
装置では、伝送ケーブルおよびケーブル切断装置が必要
なため、構造が複雑になり、作動信頼性が低下する。

【０００９】また、伝送ケーブルの繰り出し抵抗が水中
航走体の運動に影響を与え、伝送ケーブルが推進器など
に絡まるおそれがある。

【００１０】この発明の目的は、上記の問題をすべて解
決し、ブイが水中航走体の運動にまったく影響を与える
ことがない水中航走体における位置確認装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明による水中航走
体における位置確認装置は、水中航走体内に収納された
ブイ、水中航走体に設けられた管制装置からのブイ放出
指令に基づいて、ブイを水中航走体内から放出するブイ
放出装置、ブイに設けられ、受信アンテナ、受信アンテ
ナによって受信された電波を処理し測位データを作成す
る衛星航法受信機および衛星航法受信機で作成した測位
データを水中音波で水中航走体に送信する音波送信装置
からなり、ブイが放出されて水面上に浮上したときに測
位を行う衛星航法装置、ならびに、水中航走体に設けら
れ、ブイの音波送信装置からの水中音波による測位デー
タを受信し管制装置に伝送する音波受信装置を備えてい
るものである。

【００１２】

【作用】ブイは水中音波で測位データを水中航走体に送
信し、これらの間に伝送ケーブルがないので、水中航走
体を水面近くまで浮上させずにブイだけを水面上に浮上
させて衛星航法により位置の確認が行え、また、伝送ケ
ーブルが推進器などに絡まったりブイが水中航走体の運
動に影響を与えるおそれがまったくない。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。

【００１４】図１は、水中航走体(1) の概略構成を示し
ている。水中航走体(1) は、魚形であり、後部に舵(2)
を有する安定翼(3) および推進器(4) が設けられてい
る。水中航走体(1) 内の後部には、推進器(4) を回転駆
動する電動モータ(5) 、舵(2)を駆動制御する操舵装置
(6) および各電気機器へ電力を供給するための電池(7)
が搭載されている。

【００１５】水中航走体(1) 内には、方位計(8) 、深度
計(9) 、速度計(10)、第１および第２の２つの位置確認
装置(11)、(12)ならびに上記各機器を制御する管制装置
(13)が搭載されている。

【００１６】図２〜図４は、位置確認装置(11)、(12)の
詳細を示している。

【００１７】各位置確認装置(11)、(12)は、水中航走体
(1) に設けられた垂直円形穴(14)にそれぞれ収容されて
おり、ブイ(15)、ブイ(15)を放出するためのブイ放出装
置(16)、ブイ(15)に設けられた衛星航法装置(17)および
水中航走体(1) に設けられた音波受信装置(18)を備えて
いる。

【００１８】円形穴(14)は水中航走体(1) を上下に貫通
しており、その底部が閉鎖部材(19)で塞がれて、上部だ
けが開放されている。なお、閉鎖部材(19)の下面は、水
中航走体(1) の外面の一部をなすように、部分円筒面と
なっている。

【００１９】ブイ(15)は密閉された垂直な円筒よりな
り、底面の外周部を４等分する位置に脚部(20)が設けら
れている。

【００２０】衛星航法装置(17)は、衛星航法の電波を受
信する受信アンテナ(21)、アンテナ(21)によって受信さ
れた電波を処理して位置を算出し測位データを作成する
衛星航法受信機（信号処理装置）(22)、衛星航法受信機
(22)によって作成された測位データを水中音波で水中航
走体(1) に送信する音波送信装置(23)およびこれらの電
源としての電池(24)より構成されている。

【００２１】アンテナ(21)、衛星航法受信機(22)および
電池(24)は、ブイ(15)内に設けられている。

【００２２】音波送信装置(23)は、水中音波送信のため
の信号処理を行う音波発信機(25)および水中音波を発信
する送波器(26)よりなる。音波発信機(25)は、ブイ(15)
内に設けられている。送波器(26)は、ブイ(15)の外底面
に設けられている。

【００２３】ブイ放出装置(16)は、次のように構成され
ている。

【００２４】円形穴(14)内の底部中央に、上部が閉鎖さ
れて底部が開放された垂直円筒状のばね受け(27)が穴(1
4)と同心になるように固定されている。ばね受け(27)の
底部には外向きフランジ(27a)が形成され、このフラン
ジ(27a) の部分が閉鎖部材(19)の上面と穴(14)の下部と
の間に挟み止められている。

【００２５】円形穴(14)内の上端部に、円環状ストッパ
(28)が固定されている。このストッパ(18)の内径は、穴
(14)の内径より少し小さく、ブイ(15)の外径より少し大
きくなっている。穴(14)の内周面を円周方向に４等分す
る位置に、垂直なガイド棒(29)が固定されている。これ
らのガイド棒(29)は、ストッパ(28)のすぐ下からばね受
け(27)の上端より少し下方までのびている。４つのガイ
ド棒(29)に内接する円は穴(14)と同心であり、この内接
円の直径はストッパ(28)の内径と等しいかこれよりわず
かに大きい。

【００２６】ばね受け(27)の上方の円形穴(14)の内部
に、上部が閉鎖されて底部が開放された垂直短円筒状の
蓋(30)が配置されている。蓋(30)の下端部には、外向き
フランジ(30a) が形成されている。蓋(30)の円筒部の外
径は、ブイ(15)の外径とほぼ等しく、ストッパ(28)の内
径より少し小さくなっており、蓋(30)の内径は、ばね受
け(27)の外径より大きくなっている。蓋(30)のフランジ
(30a) の外径は穴(14)の内径より少し小さく、フランジ
(30a) にはガイド棒(28)がはまる４つの切欠き(31)が形
成されている。そして、蓋(30)は、ガイド棒(29)に沿っ
て穴(14)内を上下に移動しうるようになっている。ま
た、ばね受け(27)の周囲のフランジ(27a) と蓋(30)の上
面との間に、蓋(30)を上向きに付勢する圧縮コイルばね
(32)が設けられている。

【００２７】ブイ(15)は、分離前においては、ばね(32)
の弾性力に抗して蓋(30)を下方に押し、蓋(30)の上面を
ばね受け(27)の上面に近接させた状態で穴(14)内に収容
され、分離装置(33)によって穴(14)内に固定されてい
る。ブイ(15)の上面は、このときに水中航走体(1) の外
面の一部をなすように、部分円筒面となっている。

【００２８】分離装置(33)の詳細が、図５および図６に
示されている。

【００２９】分離装置(33)は、ブイ(15)を放出するとき
まで、ブイ(15)の外底面に固定されたボルト(34)の部分
をばね受け(27)に固定して、ブイ(15)を穴(14)内に保持
しておくものであり、その主要部はホルダ(35)内に設け
られている。

【００３０】ボルト(34)は、ブイ(15)の外底面に垂直に
固定され、分離前には、蓋(30)の上面およびばね受け(2
7)の上面に形成された穴(36)(37)を貫通してばね受け(2
7)内に突出している。

【００３１】ホルダ(35)は上下両端部が開放された垂直
円筒状をなし、ホルダ(35)内の上寄りの部分に穴(38)の
あいた隔壁(39)が形成されて、これより上側がナット収
容部(40)、下側が圧力室(41)となっている。

【００３２】ホルダ(35)のナット収容部(40)内に、三つ
割ナット(42)が３等分されたナット片(42a) を組合わせ
た状態で収容されている。各ナット片(42a) とホルダ(3
5)との間に、剪断ピン(43)がそれぞれ設けられている。
また、１つのナット片(42a)と収容部(40)の内周面との
間に、回り止めのキー(44)が設けられている。

【００３３】ホルダ(35)の下部に、内部に電気雷管など
が収容されたカートリッジ(45)の上部がＯリング(46)を
介して密閉状にねじ込まれている。

【００３４】ホルダ(35)の圧力室(41)内に、上面に短い
ロッド(47a) を備えたピストン(47)が上下摺動自在に収
容されている。ピストン(47)は、分離前には、圧力室(4
1)の下部に位置しており、ロッド(47a) の上端が隔壁(3
9)の穴(38)に臨んで、ボルト(34)の下端に小さな隙間を
あけて対向している。

【００３５】ばね受け(27)内に突出したボルト(34)の周
囲に皿ばね(48)がはめられ、その下からホルダ(35)に収
容された三つ割ナット(42)が皿ばね(48)を圧縮させた状
態までねじ込まれており、これにより、ばね(32)の弾性
力に抗して、蓋(30)とブイ(15)がばね受け(27)の上面に
重ねられた状態で固定されている。

【００３６】カートリッジ(45)の電気雷管の電線(49)
は、閉鎖部材(19)の上面に形成されたみぞ(50)の部分を
通して、管制装置(13)に接続されている。

【００３７】音波受信装置(18)は、円形穴(14)に近接す
る水中航走体(1) 上部に設けられており、ブイ(15)から
の水中音波を受信する受波器(51)および受波器(51)の信
号を管制装置(13)へ送信する音波受信機(52)より構成さ
れている。

【００３８】図７を参照して、水中航走体(1) の発射地
点Ａから目標地点Ｂまでのコースは、あらかじめ設定さ
れており、水中航走体(1) を目標地点Ｂに誘導するため
のデータは、あらかじめ管制装置(13)に記憶されてい
る。水中航走体(1) は、管制装置(13)に記憶されている
データ、方位計(8) 、深度計(9) および速度計(10)に基
づいて、推測航法によって上記コースに沿って航走され
る。そして、あらかじめ定められたコース上の２点、す
なわち、第１回測位点Ｓ１および第２回測位点Ｓ２で衛
星航法によって測位が行われ、この測位結果に基づいて
軌道修正処理が行われる。この例では、発射地点Ａと目
標地点Ｂとの間の距離をＬとすると、第１回測位点Ｓ１
は、発射地点Ａから目標地点Ｂに向かってＬ／２離れた
位置に、第２回測位点Ｓ２は、目標地点Ｂから発射地点
Ａ側にＬ／８の距離の地点にそれぞれ設定されている。

【００３９】図２〜図６を参照して、測位時の第１位置
確認装置(11)の動作について説明する。

【００４０】水中航走体(1) が、発射地点Ａから発射さ
れ第１回測位点Ｓ１に到達すると、管制装置(13)から第
１位置確認装置(11)のブイ放出装置(16)の分離装置(33)
のカートリッジ(45)にブイ放出指令（分離信号）が送ら
れる。これにより、電気雷管が作動してカートリッジ(4
5)が爆発し、ピストン(47)の下側の圧力室(41)内に高圧
ガスが充満する。このため、ピストン(47)が上方に移動
しようとするが、すぐにロッド(47a) がボルト(34)の下
端に当たって停止するため、ホルダ(35)が剪断ピン(43)
を切断して下方に移動し、三つ割ナット(42)がホルダ(3
5)から外れる。ナット(42)は、ホルダ(35)から外れる
と、皿ばね(48)により下向きの力を受けて３つのナット
片(42a) に分解する。これにより、ブイ(15)のボルト(3
4)を保持するものがなくなるので、蓋(30)がばね(32)の
弾性力によってフランジ(30a) がストッパ(28)に当たる
まで上昇し、ブイ(15)を上方に押して、穴(14)から水中
に放出する。

【００４１】ブイ(15)が放出されると、蓋(30)は、フラ
ンジ(30a) がストッパ(28)に当たった状態で停止する。
蓋(30)の上面は、このときに水中航走体(1) の外面の一
部をなすように、部分円筒面になっており、このような
蓋(30)で穴(14)の上部が塞がれるため、水中航走体(1)
の運動に流体的に悪影響を及ぼすことがない。

【００４２】水中に放出されたブイ(15)は水面に浮上す
ると、衛星航法装置(17)による測位が開始される。この
測位中においても、水中航走体(1) は一定の深度を一定
の速度で航走している。

【００４３】測位が終了すると、衛星航法装置(17)の音
波送信装置(23)から水中航走体(1)の音波受信装置(18)
へ水中音波によって測位データ（緯度データ、経度デー
タ等）が送られ、これがさらに管制装置(13)に送られ
る。管制装置(13)は、測位データに基づいて水中航走体
(1) の軌道修正処理を行う。

【００４４】水中航走体(1) は、軌道修正されながら推
測航法によって第２回測位地点Ｓ２に向かって航走す
る。そして、第２回測位地点Ｓ２に到達すると、上記と
同様に第２位置確認装置(12)が作動されて測位が行われ
るとともに第２回目の軌道修正が行われ、水中航走体
(1) は、推測航法によって目標地点Ｂに向かって航走す
る。

【００４５】上記実施例では、水中航走体(1) に２つの
位置確認装置(11)(12)が設けられているが、位置確認装
置の設置数は、測位回数に応じて任意に定めることがで
きる。また、ブイ放出装置(16)としては、管制装置から
のブイ放出指令に基づいてブイ(15)を水中航走体内から
放出できるものであれば、上記構成のものに限られな
い。

【００４６】上記水中航走体(1) では、ブイ(15)を放出
して水面上に浮上させ、ブイ(15)に設けられた衛星航法
装置(17)によって測位を行い、測位データを水中音波で
送信しているので、水中航走体(1) を水面近くまで浮上
させることなく、衛星航法によって位置確認が行える。
また、水中航走体(1) とブイ(15)との間には測位データ
を送信するケーブルがないので、伝送ケーブルが推進器
(4) に絡まったりブイ(15)が水中航走体(1) の水中航走
運動に影響を与えるおそれがまったくない。

【００４７】

【発明の効果】この発明の水中航走体における位置確認
装置によれば、上述のように、ブイを放出して水面上に
浮上させ、ブイに設けられた衛星航法装置によって測位
を行い、測位データを水中音波で送信しているので、ブ
イと水中航走体との間に測位データを送信するケーブル
が不要になり、したがって、水中航走体を水面近くまで
浮上させずに衛星航法によって位置確認が行え、また、
伝送ケーブルが推進器に絡まったりブイ(15)が水中航走
体(1) の水中航走運動に影響を与えるおそれがまったく
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す水中航走体の概略縦断
面図である。

【図２】位置確認装置の部分の詳細を示す水中航走体の
縦断面図である。

【図３】位置確認装置の部分の詳細を示す水中航走体の
横断面図である。

【図４】図２のＸ−Ｘ線の断面図である。

【図５】ブイ放出装置の分離装置の分離前の詳細を示す
縦断面図である。

【図６】ブイ放出装置の分離装置の分離後の詳細を示す
縦断面図である。

【図７】水中航走体の航走コースおよび測定位置地点を
示す説明図である。

【符号の説明】

(1) 水中航走体 (11)(12) 位置確認装置 (13) 管制装置 (15) ブイ (16) ブイ放出装置 (17) 衛星航法装置 (18) 音波受信装置 (21) 受信アンテナ (22) 衛星航法受信機 (23) 音波送信装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水中航走体内に収納されたブイ、 水中航走体に設けられた管制装置からのブイ放出指令に
   基づいて、ブイを水中航走体内から放出するブイ放出装
   置、 ブイに設けられ、受信アンテナ、受信アンテナによって
   受信された電波を処理し測位データを作成する衛星航法
   受信機および衛星航法受信機で作成した測位データを水
   中音波で水中航走体に送信する音波送信装置からなり、
   ブイが放出されて水面上に浮上したときに測位を行う衛
   星航法装置、 ならびに、水中航走体に設けられ、ブイの音波送信装置
   からの水中音波による測位データを受信し管制装置に伝
   送する音波受信装置を備えている水中航走体における位
   置確認装置。