特開 2023-170064 揚収システム及び水中航走体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023170064

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】揚収システム及び水中航走体

(51)【国際特許分類】

   B63G 8/00 20060101AFI20231124BHJP

   B63C 11/00 20060101ALI20231124BHJP

   B63B 45/02 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

B63G8/00 L

B63C11/00 C

B63B45/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081522

(22)【出願日】2022-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】504194878

【氏名又は名称】国立研究開発法人海洋研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128107

【弁理士】

【氏名又は名称】深石 賢治

(72)【発明者】

【氏名】福田 達也

(72)【発明者】

【氏名】石原 靖久

(72)【発明者】

【氏名】永橋 賢司

(57)【要約】

【課題】 水中航走体を適切かつ確実に揚収する。
【解決手段】 揚収システム１０は、水中航走体２０を水中から揚収するシステムであって、水中航走体２０が固定されて水中から引き上げるための引き上げ用索１１を備え、引き上げ用索１１は、長さ方向における間隔をあけた複数の位置に、水中航走体２０を誘導するための誘導光を出射する出射部１２を有する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水中航走体を水中から揚収する揚収システムであって、
水中航走体が固定されて水中から引き上げるための引き上げ用索を備え、
前記引き上げ用索は、長さ方向における間隔をあけた複数の位置に、水中航走体を誘導するための誘導光を出射する出射部を有する揚収システム。

【請求項2】

異なる位置に設けられる前記出射部は、互いに異なる波長の誘導光を出射する請求項１に記載の揚収システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の揚収システムの揚収対象である水中航走体であって、
前記揚収システムに備えられる引き上げ用索から出射される誘導光を検出して、引き上げ用索の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された引き上げ用索の位置に基づいて、自身を移動させる移動手段と、
前記移動手段による移動に応じて、自身を前記引き上げ用索に固定させる固定手段と、
を備える水中航走体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水中航走体を水中から揚収する揚収システム、及び当該揚収システムの揚収対象である水中航走体に関する。

【背景技術】

【0002】

ＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle）又はＵＵＶ（Unmanned Undersea Vehicle）等の水中航走体を船舶に揚収する方法として、特許文献１には、揚収用のケーブルを水中に投下し、水中航走体をケーブルに固定して引き上げる方法が示されている。特許文献１では、水中航走体をケーブルに誘導するのに音響装置が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－３８５４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水中航走体を揚収用の索に固定するためには、水中航走体の高精度な誘導が必要となる。しかしながら、特許文献１に示されるような音響での誘導では、揚収対象となる水中航走体が位置する環境等によっては、必ずしも水中航走体の高精度な誘導を行えないおそれがある。その結果、水中航走体の適切かつ確実な揚収が困難になり得る。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、水中航走体を適切かつ確実に揚収することができる揚収システム、及び当該揚収システムの揚収対象である水中航走体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】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る揚収システムは、水中航走体を水中から揚収する揚収システムであって、水中航走体が固定されて水中から引き上げるための引き上げ用索を備え、引き上げ用索は、長さ方向における間隔をあけた複数の位置に、水中航走体を誘導するための誘導光を出射する出射部を有する。

【0007】

本発明に係る水中航走体は、上記の揚収システムの揚収対象である水中航走体であって、揚収システムに備えられる引き上げ用索から出射される誘導光を検出して、引き上げ用索の位置を検出する検出手段と、検出手段によって検出された引き上げ用索の位置に基づいて、自身を移動させる移動手段と、移動手段による移動に応じて、自身を引き上げ用索に固定させる固定手段と、を備える。

【0008】

本発明に係る揚収システムから出射される誘導光によれば、水中航走体が水中で高精度に引き上げ用索の位置を検出することができる。また、本発明に係る水中航走体では、本発明に係る揚収システムから出射される誘導光の検出によって、水中で高精度に引き上げ用索の位置を検出することができる。従って、本発明に係る揚収システム及び水中航走体によれば、水中航走体を引き上げ用索に高精度に誘導することができ、水中航走体を適切かつ確実に揚収することができる。

【0009】

異なる位置に設けられる出射部は、互いに異なる波長の誘導光を出射することとしてもよい。この構成によれば、水中航走体を引き上げ用索に更に高精度に誘導することができ、水中航走体を更に適切かつ確実に揚収することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、水中航走体を適切かつ確実に揚収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る揚収システム、及び水中航走体であるＡＵＶを示す図である。

【図2】ＡＵＶが揚収される際の揚収システム及びＡＵＶを示す図である。

【図3】航空機、揚収システム及びＡＵＶのブロック図である。

【図4】ＡＵＶが引き上げ用索に固定される際の引き上げ用索及びＡＵＶを示す図である。

【図5】揚収システムの支持部を示す図である。

【図6】ＡＵＶが水中に投入される際の揚収システム及びＡＵＶを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面と共に本発明に係る揚収システム及び水中航走体の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

【0013】

図１及び図２に、本実施形態に係る揚収システム１０、及び当該揚収システム１０の揚収対象である本実施形態に係る水中航走体であるＡＵＶ２０を示す。また、図１及び図２に示されていない構成を図３に示す。本実施形態における上下は、図１及び図２に示す状態を基準としたものとする。ＡＵＶ２０は、例えば、水中を航走して水中の調査を行う自律型の無人の水中航走体である。ＡＵＶ２０は、ＵＵＶとも呼ばれる。例えば、ＡＵＶ２０は、海中の調査を行う。なお、水中航走体は、ＡＵＶ２０以外のものであってもよい。例えば、水中航走体は、ユーザによって操作可能なもの、又は人が搭乗する有人機であってもよい。また、水中航走体は、水中の調査を行う目的以外のものであってもよい。ＡＵＶ２０は、以下に説明する構成を除いては従来のＡＵＶと同様の構成を有していてもよい。

【0014】

ＡＵＶ２０は、母機に格納（搭載）されて、航走する領域（例えば、調査対象海域）に移動されて母機から水中（例えば、海中）に投入される。図１及び図２に示すようにＡＵＶ２０を搭載する母機は、離着水が可能な構成を有する航空機３０である。航空機３０は、例えば、自律型の無人航空機（ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）、ドローン）である。また、航空機３０は、ユーザによって操作可能なもの、又は人が搭乗する有人機であってもよい。図３に示すように、航空機３０は、ＡＵＶ２０を格納する格納部３１を備える。揚収システム１０は、航空機３０に設けられ、揚収対象である水中のＡＵＶ２０を航空機３０に揚収するシステム（装置）である。

【0015】

母機を無人の航空機とすることで、船舶を用いる場合と比べて、ＡＵＶ２０で海中を調査するためのコスト及び所要人数を少なくし、期間を短くすることができる。但し、母機は、航空機である必要はなく、船舶であってもよい。例えば、母機は、ＵＳＶ（Unmanned Surface Vehicle）又はＡＳＶ（Autonomous Surface Vehicle）であってもよい。

【0016】

引き続いて、本実施形態に係る揚収システム１０、ＡＵＶ２０及び航空機３０の構成を説明する。ＡＵＶ２０の揚収は、水中において引き上げ用索にＡＵＶ２０を固定して引き上げて航空機３０に収容することで行われる。まず、引き上げ用索にＡＵＶ２０を固定する工程のための構成を説明し、その後に引き上げ用索に固定されたＡＵＶ２０を航空機３０の格納部３１に収容する工程のための構成を説明する。

【0017】

航空機３０は、胴体にＡＵＶ２０を格納する空間を有する格納部３１を備える。航空機３０の胴体における、着水する際に水に接する底面にＡＵＶ２０を格納部３１から出し入れするための部分が設けられる（詳細には後述する）。当該部分には、航空機３０の底面の一部となるドア３２が設けられる。航空機３０の胴体における、ドア３２の内側に格納部３１が設けられる。ドア３２は、ＡＵＶ２０の揚収の際等に開放される。例えば、ドア３２は、自動で横（即ち、航空機３０の底面に沿う方向）にスライドされて開放される。ＡＵＶ２０の揚収は、水中のＡＵＶ２０を航空機３０の胴体の底面から航空機３０の格納部３１内に収容することで行われる。

【0018】

図１に示すように揚収システム１０は、引き上げ用索（ロープ、吊り上げ索）１１と、出射部１２（出射部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの総称）と、音波発生装置１３とを備える。引き上げ用索１１は、ＡＵＶ２０が固定されて水中から引き上げるための部材である。引き上げ用索１１は、従来の引き上げ用索によって実現されればよい。引き上げ用索１１としては、水中においてＡＵＶ２０を引き上げ可能な強度及び長さのものが用いられる。引き上げ用索１１の一方の先端は水中に吊り下げられて沈められる。

【0019】

引き上げ用索１１のもう一方の先端は航空機３０に保持される。また、引き上げ用索１１は、水中に沈められる部分の長さが調整できるようにされる。図３に示すように揚収システム１０は、航空機３０に設けられるウィンチ１４を備える。引き上げ用索１１は、ウィンチ１４に巻かれた状態で保持され、ウィンチ１４によって水中に沈められる部分の長さが調節される。引き上げ用索１１の水中に沈む部分の長さ方向は概ね鉛直方向となる。これは、引き上げ用索１１の水中に沈む部分の自重及び音波発生装置１３の重みによるものである。また、引き上げ用索１１は、航空機３０の底面におけるＡＵＶ２０を格納部３１から出し入れする部分から、垂れ下がるように航空機３０に配置される。

【0020】

それぞれの出射部１２は、水中においてＡＵＶ２０を引き上げ用索１１に誘導するための誘導光を出射する装置である。それぞれの出射部１２は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の水中で用いられ得る従来の光源によって実現されればよい。引き上げ用索１１は、水中に沈む部分の長さ方向における間隔をあけた複数の位置に出射部１２を有する。それぞれの出射部１２は、引き上げ用索１１の上記の位置に固定されて設けられる。それぞれの出射部１２によって出射される誘導光は、ＡＵＶ２０が、出射部１２の位置、即ち、誘導光の出射元の位置を適切に検出できるものである。

【0021】

異なる位置に設けられる出射部１２は、互いに異なる波長の誘導光を出射するものであってもよい。例えば、図１に示すように交互に、緑色の誘導光を出射する出射部１２ａ，１２ｃと、赤色の誘導光を出射する出射部１２ｂ，１２ｄとが設けられていてもよい。それぞれの出射部１２の間の間隔（長さ）は、後述する方法によってＡＵＶ２０が引き上げ用索１１の位置を適切に検出できるような間隔である。例えば、当該間隔は、０．５ｍである。また、同一の波長の誘導光を出射する出射部１２間の距離を一定にしてもよい。これによって、引き上げ用索１１の傾き具体をＡＵＶ２０に認識させることができる。誘導光を上記のようにすることで、天候及び海象による視認性の変化に対応することができる。

【0022】

なお、誘導光の波長の種類は、上記のように２種類ではなく、３種類以上であってもよい。また、上記の通り、複数の出射部１２の中に互いに異なる波長の誘導光を出射するものが含まれていればよく、複数の出射部１２には互いに同一の波長の誘導光を出射するものが含まれていてもよい。

【0023】

音波発生装置１３は、水中においてＡＵＶ２０を引き上げ用索１１に誘導するための誘導音波（音響）を出力する装置である。音波発生装置１３は、例えば、水中で用いられ得る従来の音波発生装置によって実現されればよい。図１に示すように、音波発生装置１３は、引き上げ用索１１の水中に沈む側の先端に固定されて設けられる。

【0024】

また、引き上げ用索１１には、点滅によって通信を行う光通信装置が配置されていてもよい。これにより揚収システム１０側から、近距離でのＡＵＶ２０に対して制御を行えるようになっていてもよい。光による通信は、光の点滅によって実施される。

【0025】

図１に示すようにＡＵＶ２０は、本体２１と、固定用部材２２とを備える。本体２１は、例えば、図１に示すように魚雷型の形状である。なお、本体２１の形状は、魚雷型である必要はなく、ＡＵＶとして取り得る任意の形状であってもよい。本体２１は、ＡＵＶ２０としての機能、例えば、水中での航走及び調査に係る機能を有する。本体２１は、後述する本実施形態に係る機能を除いて、従来のＡＵＶと同様の構成であってもよい。

【0026】

固定用部材２２は、ＡＵＶ２０を揚収システム１０の引き上げ用索１１に固定するための部材である。例えば、固定用部材２２は、引き上げ用索１１を挟むことができる２本の触覚状（棒状）の部材である。固定用部材２２は、本体２１の予め設定された位置、例えば、図１に示すように魚雷型の形状の先端部の位置に設けられる。

【0027】

２本の固定用部材２２は、動くことができるように本体２１に設けられる。図４（ａ）に示すように、２本の固定用部材２２は開いた状態とされており、２本の固定用部材２２の間に引き上げ用索１１が位置した状態で引き上げ用索１１を挟むように動く。固定用部材２２の動きの制御は、後述するように行われる。なお、ＡＵＶ２０を引き上げ用索１１に固定する構成は、必ずしも上記の構成である必要はなく、ＡＵＶ２０を引き上げ用索１１に固定できればどのような構成であってもよい。

【0028】

図３に示すように、ＡＵＶ２０は、上記に加えてカメラ２３と、制御装置２４とを備える。カメラ２３及び制御装置２４は、本体２１に設けられる。カメラ２３は、出射部１２から出射される誘導光を撮像して、引き上げ用索１１の位置を検出するための画像を得る装置である。例えば、カメラ２３は、固定用部材２２の近傍に、ＡＵＶ２０の先端部からその前方を撮像できるように設けられる。カメラ２３は、水中の撮像が可能な従来の光学カメラ等によって実現されればよい。カメラ２３は、撮像された画像を制御装置２４に出力する。

【0029】

制御装置２４は、ＡＵＶ２０の揚収に係る制御を行う装置である。制御装置２４は、本体２１の水中での航走の機能及び固定用部材２２の動きの制御を行うようにされている。また、制御装置２４は、それ以外のＡＵＶ２０における構成要素の動作を制御してもよい。制御装置２４は、例えば、従来のＡＵＶで用いられるコンピュータ等の制御装置によって実現されればよい。

【0030】

図３に示すように、制御装置２４は、機能的な構成として、検出部２４１と、移動部２４２と、固定部２４３とを備える。検出部２４１は、揚収システム１０に備えられる引き上げ用索１１から出射される誘導光を検出して、引き上げ用索１１の位置を検出する検出手段である。検出部２４１は、カメラ２３から画像を入力する。検出部２４１は、入力した画像から誘導光を検出して、検出した誘導光に基づいて水中における引き上げ用索１１の位置を検出する。

【0031】

上記の通り、水中では引き上げ用索１１は鉛直方向に延びているので、誘導光の出射位置である出射部１２は鉛直方向に並んでいる。検出部２４１は、画像から検出した誘導光に基づいて、鉛直方向に延びる引き上げ用索１１のＡＵＶ２０に対する水中での相対位置を検出する。検出部２４１は、引き上げ用索１１の状態（例えば、傾き及び直線性）を認識してもよい。画像に基づく、引き上げ用索１１の位置の検出は、ＡＩ（人工知能）等の従来の画像認識技術によって行われればよい。検出部２４１は、検出した引き上げ用索１１の位置を示す情報を移動部２４２に出力する。

【0032】

また、ＡＵＶ２０は、引き上げ用索１１に固定された音波発生装置１３から出力される水中での誘導音波を検出する水中用のマイク等の装置を備えていてもよい。検出部２４１は、検出された誘導音波にも基づいて引き上げ用索１１の位置を検出してもよい。例えば、検出部２４１は、検出された誘導音波とカメラ２３から入力された画像との両方に基づいて引き上げ用索１１の位置を検出してもよい。あるいは、検出部２４１は、誘導光が写った画像が撮像されるまで、検出された誘導音波に基づいて引き上げ用索１１の位置を検出してもよい。検出された誘導音波に基づく、引き上げ用索１１の位置の検出は、従来の技術によって行われればよい。

【0033】

移動部２４２は、検出部２４１によって検出された引き上げ用索１１の位置に基づいて、自身（ＡＵＶ２０）を移動させる移動手段である。移動部２４２は、検出部２４１から引き上げ用索１１の位置を示す情報を入力する。移動部２４２は、入力した情報に基づいて、ＡＵＶ２０を引き上げ用索１１に近づけるように移動させる。また、移動部２４２は、固定用部材２２が引き上げ用索１１を挟むことができる位置にＡＵＶ２０を移動させる。移動部２４２によるＡＵＶ２０の移動の制御は、水中での航走に係る機能の制御、例えば、ＡＵＶ２０が備えるスラスタの制御によって行われる。

【0034】

固定部２４３は、移動部２４２による移動に応じて、自身（ＡＵＶ２０）を引き上げ用索１１に固定させる固定手段である。図４（ａ）に示すように、移動部２４２による制御によって、固定用部材２２が引き上げ用索１１を挟むことができる位置にＡＵＶ２０が移動すると、図４（ｂ）に示すように、固定部２４３は、引き上げ用索１１を挟むように固定用部材２２を動かす。例えば、ＡＵＶ２０の先端部にセンサを設けておき、センサが引き上げ用索１１との接触を検出すると、固定部２４３は、上記の固定を行うようにしてもよい。固定用部材２２によって引き上げ用索１１が挟まれることで、ＡＵＶ２０が引き上げ用索１１に固定される。即ち、固定用部材２２は、引き上げ用索１１を捕縛する。

【0035】

なお、ＡＵＶ２０への引き上げ用索１１の固定は、少なくとも、引き上げ用索１１の長さ方向（鉛直方向）と垂直な方向に対して行われればよい。即ち、ＡＵＶ２０は、引き上げ用索１１に対して、長さ方向（鉛直方向）に移動可能になっていてもよい。その場合、引き上げ用索１１が引き上げられると、ＡＵＶ２０は音波発生装置１３に引っかかって音波発生装置１３と共に引き上げられる。

【0036】

ＡＵＶ２０への引き上げ用索１１の固定の構成、引き上げ用索１１に固定されたＡＵＶ２０を引き上げ用索１１と共に引き上げる構成は、上記の構成である必要はなく、任意の構成を取ることができる。以上が、引き上げ用索１１にＡＵＶ２０を固定する工程のための構成である。

【0037】

引き続いて、引き上げ用索１１に固定されたＡＵＶ２０を航空機３０の格納部３１に収容する工程のための構成を説明する。揚収システム１０が備えるウィンチ１４は、ＡＵＶ２０が固定された引き上げ用索１１を引き上げる引き上げ手段である。なお、引き上げ用索１１を航空機３０に保持すると共に引き上げるための構成は、ウィンチ１４以外のものであってもよい。

【0038】

図２に示すように揚収システム１０は、支持部１５と、位置調整部１６とを備える。支持部１５は、ウィンチ１４によって引き上げ用索１１と共に引き上げられたＡＵＶ２０を水中において支持し、ＡＵＶ２０を支持した状態で回転移動してＡＵＶ２０が格納された格納部３１の一部となる部分（架台、台座）である。図２（ａ）に示すように、ＡＵＶ２０を揚収する際、支持部１５は、着水した航空機３０の下面から突出するように、水中に位置するようにされる。図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、例えば、支持部１５は、ＡＵＶ２０の長手方向の側面を、当該長手方向が概ね鉛直となった状態で支持する。図２（ｃ）に示すように、支持部１５は、ＡＵＶ２０を支持した状態で、ＡＵＶ２０が水平になると共に航空機３０の格納部３１に向かうように回転移動する。即ち、支持部１５は、ＡＵＶ２０を上架する。支持部１５の回転移動が完了すると、ＡＵＶ２０は航空機３０の格納部３１に格納された状態となる。その状態では格納部３１において、支持部１５は、下側からＡＵＶ２０を支持している。このように支持部１５は、ＡＵＶ２０のベッドのような役割を果たす。

【0039】

図５（ａ）に、ＡＵＶ２０を支持する部分を側面から見た支持部１５を示す。図５（ｂ）に、ＡＵＶ２０を支持する部分を正面から見た支持部１５を示す。図５（ｃ）に、航空機３０から突出し水中に位置するようにされた支持部１５を示す。格納部３１は、上記のように、水中でＡＵＶ２０を支持可能であり、ＡＵＶ２０を格納部３１に収容できるような形状及び強度とされる。

【0040】

例えば、図２及び図５に示すように、例えば、支持部１５の形状は、ＡＵＶ２０の長手方向の側面を支持できるように、当該側面よりも少し大きい部分を有する薄い形状である。具体的には、図５示すように、支持部１５は、金属等の棒状の部材を組み合わせて構成されている。例えば、支持部１５は、楕円状の棒状の部材とＡＵＶ２０に接触する部材とを組み合わせて、網目状の形状に構成されてもよい。支持部１５のＡＵＶ２０に接触し、支持する部分は、ＡＵＶ２０の形状にあわせた窪みを設けて、より適切にＡＵＶ２０を支持できるようにしてもよい。このように棒状の部材で構成されて隙間が設けられることで、支持部１５が水中に位置している際に支持部１５に対する水の抵抗を軽減させることができる。特に支持部１５は、上記のように回転する際の移動方向に対して投影面積の小さい形状を採用してもよい。

【0041】

支持部１５は、ＡＵＶ２０を揚収する際に上述した位置取り及び回転が可能となるように航空機３０に固定される。例えば、支持部１５が格納部３１を構成する際にはＡＵＶ２０を支持する部分が上を向き、ＡＵＶ２０を揚収する際には当該部分がＡＵＶ２０を支持可能なように水中に位置するように、支持部１５の一端部を回転軸として回転できるように支持部１５は航空機３０に固定される。なお、回転は、支持部１５が格納部３１を構成する際の位置、及び支持部１５が水中でＡＵＶ２０を支持可能な位置の間で行えればよい。例えば、支持部１５が格納部３１を構成する際の位置を基準として、１２０～１５０度程度回転ができればよい。

【0042】

図３に示すように揚収システム１０は、航空機３０に設けられる駆動部１７を備える。駆動部１７は、支持部１５を回転移動させる駆動手段である装置である。駆動部１７は、例えば、従来のアクチュエータ等によって実現されればよい。駆動部１７による支持部１５の回転は、例えば、水中で支持部１５がＡＵＶ２０を支持したことを検出するようにしておき、当該検出をトリガとして行われる。

【0043】

航空機３０の格納部３１において、揚収時のＡＵＶ２０の破損、及び確実かつ適切なＡＵＶ２０の保持を行うために、図２（ｃ）に示すように、揚収システム１０には、格納部３１内に設けられる低反発部材１８が設けられていてもよい。低反発部材１８は、格納部３１において、格納部３１を構成する支持部１５と向かい合う位置に固定されて設けられる。低反発部材１８は、支持部１５が回転してＡＵＶ２０が格納部３１に格納される際に、ＡＵＶ２０の支持部１５によって支持される側と逆側に接触して変形し、ＡＵＶ２０からの圧力を吸収又は分散する。格納部３１においてＡＵＶ２０が保持されている状態では、支持部１５と低反発部材１８とでＡＵＶ２０が挟まれて、ＡＵＶ２０が格納部３１内で動かないようにされる。低反発部材１８の素材及び形状は、上記を達成し得るものであればよい。

【0044】

位置調整部１６は、ウィンチ１４によって引き上げ用索１１と共に引き上げられたＡＵＶ２０の少なくとも一部に固定されることが可能であり、固定されたＡＵＶ２０を支持部１５に支持される位置に移動させるための部分である。位置調整部１６は、支持部１５の近傍に自身が移動可能であるように設けられる。位置調整部１６は、ＡＵＶ２０の先端部に被せられる形状であると共に、引き上げ用索１１が貫通する孔を有する構成であってもよい。

【0045】

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、引き上げ用索１１によってＡＵＶ２０が航空機３０の近くまで引き上げられても、単に引き上げるだけではＡＵＶ２０の位置は、必ずしも支持部１５に適切に支持できる位置にはならない。位置調整部１６は、引き上げられたＡＵＶ２０の位置を、支持部１５に適切に支持できる位置にするためのものである。

【0046】

位置調整部１６は、引き上げられるＡＵＶ２０の先端部とあった形状である。例えば、図２に示すようにＡＵＶ２０の本体の先端部の形状が丸い球状である場合、位置調整部１６の形状は、当該球状の形状に被せられるヘルメット状の形状である。位置調整部１６は、支持部１５の回転軸の近傍に、引き上げられたＡＵＶ２０の先端部に被せられて固定できるように設けられる。例えば、ＡＵＶ２０の先端部がヘルメット状の位置調整部１６に入って、ＡＵＶ２０が位置調整部１６に固定されるように設けられる。位置調整部１６は、支持部１５に固定されていてもよい。

【0047】

確実に位置調整部１６とＡＵＶ２０とを固定できるように、位置調整部１６には引き上げ用索１１が貫通する孔を有していてもよい。孔は、例えば、ヘルメット状の形状の頂点を貫通するように設けられる。当該孔を貫通した引き上げ用索１１が引き上げられることで、ＡＵＶ２０の先端部が位置調整部１６に確実に入るようにすることができる。

【0048】

位置調整部１６は、ＡＵＶ２０の位置調整のための移動が可能なように設けられる。ＡＵＶ２０が引き上げられてＡＵＶ２０が位置調整部１６に固定される際には、位置調整部１６は、ＡＵＶ２０が支持部１５に接触しない状態でＡＵＶ２０に固定できる位置とされる。位置調整部１６とＡＵＶ２０とが固定されると、ＡＵＶ２０が支持部１５に支持される位置になるように位置調整部１６は移動される。位置調整部１６の移動は、回転移動であってもよい。位置調整部１６の移動は、例えば、航空機３０に設けられる従来のアクチュエータ等の駆動部によって行われればよい。

【0049】

揚収システム１０における上述した各構成要素の動作は、揚収システム１０が備えるコンピュータ等の制御装置によって行われればよい。動作の制御は、自律的に行われてもよいし、外部からの操作によって行われてもよい。以上が、引き上げ用索１１に固定されたＡＵＶ２０を航空機３０の格納部３１に収容する工程のための構成である。

【0050】

引き続いて、図１、図２及び図４を用いて本実施形態に係るＡＵＶ２０を航空機３０の格納部３１に水中から揚収する際の本実施形態に係る揚収システム１０及びＡＵＶ２０の動作を説明する。図１に示すように、航空機３０は、まずＡＵＶ２０の近傍に着水する。続いて、航空機３０の底面のドア３２が解放される。続いて、航空機３０から、引き上げ用索１１が水中に吊り下げられて沈められる。引き上げ用索１１に設けられた水中の出射部１２は誘導光を出射する。また、引き上げ用索１１に設けられた水中の音波発生装置１３は誘導音波を出力する。

【0051】

ＡＵＶ２０は、揚収システム１０からの誘導光及び誘導音波を検出して、引き上げ用索１１を見つけ引き上げ用索１１に向かって移動する。誘導光の検出による移動は、以下のように行われる。ＡＵＶ２０では、カメラ２３によって水中が撮像される。続いて、撮像された画像から、検出部２４１によって誘導光が検出されて、引き上げ用索１１の位置が検出される。続いて、検出された引き上げ用索１１の位置に基づいて、移動部２４２によってＡＵＶ２０が引き上げ用索１１に向かって移動させられる。

【0052】

図４（ａ）に示すようにＡＵＶ２０の固定用部材２２が引き上げ用索１１を挟むことができる位置にＡＵＶ２０が移動されると、図４（ｂ）に示すように固定部２４３による制御によって、固定用部材２２が引き上げ用索１１を挟み、これによりＡＵＶ２０が引き上げ用索１１に固定される。

【0053】

続いて、図２（ａ）に示すように支持部１５が水中に回転移動する。なお、図２（ａ）に示すような支持部１５の水中への回転移動は、引き上げ用索１１が航空機３０から水中に吊り下げられる前に行われてもよい。続いて、図２（ｂ）に示すように引き上げ用索１１が、引き上げ用索１１に固定されたＡＵＶ２０と共に水中で引き上げられる。水中で引き上げられたＡＵＶ２０は、水中で位置調整部１６に固定される。続いて、位置調整部１６の移動によって、ＡＵＶ２０は支持部１５によって支持される位置に移動される。続いて、水中の支持部１５が、ＡＵＶ２０を支持した状態で格納部３１に向かうように回転移動し、ＡＵＶ２０を格納部３１に収容する。ＡＵＶ２０が格納部３１に収容されると、航空機３０の底面のドア３２が閉められる。以上が、本実施形態に係るＡＵＶ２０を航空機３０の格納部３１に揚収する際の本実施形態に係る揚収システム１０及びＡＵＶ２０の動作である。

【0054】

続いて、図６を用いて本実施形態に係るＡＵＶ２０を航空機３０の格納部３１から水中に投入する際の本実施形態に係る揚収システム１０及びＡＵＶ２０の動作を説明する。図６（ａ）に示すように、航空機３０は、ＡＵＶ２０を投入する水域に着水する。続いて、航空機３０の底面のドア３２が解放される。続いて、図６（ｂ）に示すように、格納部３１において、ＡＵＶ２０を支持している支持部１５が、水中に向かうように回転移動する。この際、ＡＵＶ２０は、予め支持部１５に固定されていてもよい。即ち、ＡＵＶ２０は、予め支持部１５にロックされていてもよい。例えば、ＡＵＶ２０は、紐状の部材１９で支持部１５に括り付けられる。なお、この際、ＡＵＶ２０の向きは揚収される際と逆向きになっていてもよい。即ち、ＡＵＶ２０の固定用部材２２が設けられる先端部が上向きではなく、下向きになっていてもよい。

【0055】

続いて、図６（ｃ）に示すように、支持部１５に対するＡＵＶ２０の固定が解かれる。即ち、ＡＵＶ２０のロックが解除される。例えば、紐状の部材１９が切断される。紐状の部材１９及び切断の機構は、従来のものが用いられてもよい。続いて、図６（ｄ）に示すように、ＡＵＶ２０は支持部１５から離れて、自重によって水中で沈降する。以上が、本実施形態に係るＡＵＶ２０を航空機３０の格納部３１から水中に投入する際の本実施形態に係る揚収システム１０及びＡＵＶ２０の動作である。

【0056】

本実施形態において、揚収システム１０の出射部１２から出射される誘導光によれば、ＡＵＶ２０が水中で高精度に引き上げ用索の位置を検出することができる。また、本実施形態に係る水中航走体であるＡＵＶ２０では、誘導光の検出によって、水中で高精度に引き上げ用索１１の位置を検出することができる。従って、本実施形態によれば、ＡＵＶ２０を引き上げ用索１１に高精度に誘導することができ、ＡＵＶ２０を適切かつ確実に揚収することができる。

【0057】

また、本実施形態のように、異なる位置に設けられる出射部１２は、互いに異なる波長の誘導光を出射してもよい。この構成によれば、ＡＵＶ２０を引き上げ用索１１に更に高精度に誘導することができ、ＡＵＶ２０を更に適切かつ確実に揚収することができる。但し、複数の出射部１２は、互いに異なる波長の誘導光を出射する必要はなく、全て同一の波長の誘導光を出射してもよい。

【0058】

また、本実施形態では、支持部１５が、水中においてＡＵＶ２０を支持し、支持した状態で回転移動してＡＵＶ２０が格納された格納部３１の一部となる。従って、適切にＡＵＶ２０を母機である航空機３０に格納できる。また、揚収を行うための機構と揚収したＡＵＶ２０を格納する構成とが一部共通となっているため、母機である航空機３０に広いスペースを必要としない。

【0059】

また、本実施形態のようにＡＵＶ２０を水中で捕捉することで、海象条件の影響を低減することができる。例えば、波浪による衝突でのＡＵＶ２０又は母機である航空機３０の破損を防止することができる。また、船舶の甲板上に引き上げる必要がないため、振れ止め索が不要となる。従って、本実施形態によれば、航空機３０等の小型の母機にＡＵＶ２０を揚収する場合であっても適切にＡＵＶ２０を揚収することができる。

【0060】

また、本実施形態のように、支持部１５が水中に位置している際には、支持部１５自体が水中での抵抗となる。そのため、船舶のキールと同様の働きによって航空機３０の同様を軽減することができる。

【0061】

また、水中から直接、ＡＵＶ２０を揚収することで、揚収システム１０を小型及び軽量化することができる。通常、水中でのＡＵＶ２０の重量（水中重量）はほぼ０（ゼロ）になるように設計されている。従って、ウィンチ１４を使用してＡＵＶ２０を引き寄せるときの力（張力）は無視できる。そのため、引き上げ用索１１として軽量のものを使用することでき、また、ウィンチ１４として小型及び軽量のものを用いることができる。また、支持部１５が重くなると、支持部１５を動かす駆動部１７も大きくなるため、支持部１５の構造を航空機３０の機体とは切り離し、ＡＵＶ２０を格納することに特化した台座としている。

【0062】

また、本実施形態のように揚収システム１０は、位置調整部１６を更に備えてもよい。この構成によれば、より適切かつ確実にＡＵＶ２０を支持部１５に支持させることができ、その結果、より適切かつ確実にＡＵＶ２０を揚収することができる。また、直接ＡＵＶ２０が支持部１５に接触する場合、ＡＵＶ２０が支持部１５に強く接触してＡＵＶ２０が損傷するおそれがあるが、位置調整部１６によってＡＵＶ２０が支持部１５されるようにされることでその可能性を低減することができる。

【0063】

また、位置調整部１６は、ＡＵＶ２０の先端部に被せられる形状であると共に、引き上げ用索１１が貫通する孔を有することとしてもよい。この構成によれば、適切かつ確実に位置調整部１６を構成することができ、適切かつ確実に本実施形態に係る揚収システム１０を実施することができる。但し、位置調整部１６は、支持部１５に対するＡＵＶ２０の位置を調整できるものであれば、上記以外の構成であってもよい。また、揚収システム１０は、位置調整部１６を備えない構成であってもよい。

【0064】

また、本実施形態のように支持部１５は、棒状の部材を組み合わせて構成されていてもよい。この構成によれば、支持部１５に対する水の抵抗を軽減させることができ、その結果、より適切かつ確実に水中航走体を揚収することができる。但し、支持部１５は、上記の構成である必要はなく、ＡＵＶ２０を支持して揚収できるものであれば、上記以外の構成であってもよい。

【0065】

なお、引き上げ用索１１に固定されたＡＵＶ２０を母機である航空機３０に収容する工程に係る、上述した揚収システム１０、ＡＵＶ２０及び航空機３０の構成は、ＡＵＶを母機に収容可能なものであれば、必ずしも上記の構成でなくてもよい。

【0066】

また、本実施形態の揚収システム１０を用いると共に母機である航空機３０として自律型の無人航空機を用いることとすれば、無人でのＡＵＶ２０の着水及び揚収が可能となる。

【0067】

本開示の揚収システム及び水中航走体は、以下の構成を有する。
［１］水中航走体を水中から揚収する揚収システムであって、
水中航走体が固定されて水中から引き上げるための引き上げ用索を備え、
前記引き上げ用索は、長さ方向における間隔をあけた複数の位置に、水中航走体を誘導するための誘導光を出射する出射部を有する揚収システム。
［２］異なる位置に設けられる前記出射部は、互いに異なる波長の誘導光を出射する［１］に記載の揚収システム。
［３］［１］又は［２］に記載の揚収システムの揚収対象である水中航走体であって、
前記揚収システムに備えられる引き上げ用索から出射される誘導光を検出して、引き上げ用索の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された引き上げ用索の位置に基づいて、自身を移動させる移動手段と、
前記移動手段による移動に応じて、自身を前記引き上げ用索に固定させる固定手段と、
を備える水中航走体。

【符号の説明】

【0068】

１０…揚収システム、１１…引き上げ用索、１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）…出射部、１３…音波発生装置、１４…ウィンチ、１５…支持部、１６…位置調整部、１７…駆動部、１８…低反発部材、１９…紐状の部材、２０…ＡＵＶ、２１…本体、２２…固定用部材、２３…カメラ、２４…制御装置、２４１…検出部、２４２…移動部、２４３…固定部、３０…航空機、３１…格納部、３２…ドア。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】