- 1A
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- 24C
24D
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24F
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24I
25
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-13
(54)【発明の名称】海洋機システムと方法
(51)【国際特許分類】
B63C 11/00 20060101AFI20230306BHJP
B63C 11/48 20060101ALI20230306BHJP
B63G 8/00 20060101ALI20230306BHJP
B63G 8/08 20060101ALI20230306BHJP
B63J 99/00 20090101ALI20230306BHJP
B63G 8/42 20060101ALI20230306BHJP
B63H 25/44 20060101ALI20230306BHJP
B63B 21/58 20060101ALI20230306BHJP
【ＦＩ】
B63C11/00 B
B63C11/48 D
B63G8/00 C
B63G8/08 A
B63J99/00 A
B63G8/42 Z
B63C11/00 C
B63H25/44
B63B21/58
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022541985
(86)(22)【出願日】2021-01-05
(85)【翻訳文提出日】2022-09-01
(86)【国際出願番号】 US2021012223
(87)【国際公開番号】W WO2021141923
(87)【国際公開日】2021-07-15
(31)【優先権主張番号】62/957,478
(32)【優先日】2020-01-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522271878
【氏名又は名称】ダイブ テクノロジーズ インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム ティモシー レーボー
(72)【発明者】
【氏名】ティモシー ジョージ レイモンド
(72)【発明者】
【氏名】ジョン ジョーセフ フィッシャー ジュニア
(72)【発明者】
【氏名】ジェフリー アラン ワイリー
(72)【発明者】
【氏名】ヘイデン アレン ヘンダーソン
(72)【発明者】
【氏名】サミュエル ジョン ルッソ
(72)【発明者】
【氏名】ジェロルド スゴッボ
(72)【発明者】
【氏名】ノア マイケル ブラッチ
(72)【発明者】
【氏名】ジェイムズ ガブリエル ブエスチャー
(72)【発明者】
【氏名】イジルレイ ギマラエス フィルホ
(72)【発明者】
【氏名】エドワード アントニー セルキス
(57)【要約】
本明細書に記載及び特許請求される実施形態は、フェアリングで囲まれたフレームを有する機体を有する水中機を提供する。機体は、近位端と遠位端の間に延びかつ内部を画定する。ノーズが機体の近位端に配置されている。ノーズは、牽引位置と収容位置の間を移動するように構成された牽引システムを有する。推進システムが、機体の遠位端に配置される。推進システムは、複数の制御フィンとスラスタとを有する。配電システムは、機体の内部内に収容される。配電システムは、第１圧力容器内に収容された第１電力システムと、第２圧力容器内に収容された第２電力システムとを有する。第１圧力容器は、第２圧力容器から隔離されている。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水中機において、前記水中機は、
フェアリングで囲まれたフレームを有する機体であって、前記機体は、近位端と遠位端の間に延びかつ内部を画定する機体と、
牽引位置と収容位置の間を移動するように構成された牽引システムを有する、前記機体の近位端に配置されたノーズと、
前記機体の前記遠位端に配置された推進システムであって、複数の制御フィンとスラスタとを有する、推進システムと、
前記機体の前記内部内に収容された配電システムであって、前記配電システムは、第１電力システムと第２電力システムとを有し、前記第１電力システムは第１圧力容器内に収容され、第１圧力容器は第２圧力容器内に収容され、前記第１圧力容器は前記第２圧力容器から隔離されている、配電システムとを備える、水中機。
【請求項2】
前記水中機は、自律型水中機である、請求項１に記載の水中機。
【請求項3】
前記牽引位置は、前記水中機のための単一点の牽引を提供し、前記収容位置は、前記牽引システムの全体が前記ノーズのドラッグスキン内に収容されることを有する、請求項１に記載の水中機。
【請求項4】
前記第１電力システムは第１電圧に対応し、前記第２電力システムは第２電圧に対応し、前記第１電圧は前記第２電圧よりも低い、請求項１に記載の水中機。
【請求項5】
前記複数の制御フィンは、前記スラスタの周囲で等距離の位置で配置される、請求項１に記載の水中機。
【請求項6】
前記第１電力システムと前記第２電力システムの間において前記機体の前記内部に配置された浮揚システムを備える、請求項１に記載の水中機。
【請求項7】
緊急上昇制御システムが、前記機体の下側に配置されており、前記緊急上昇システムは、制御された上昇のための重量部を落下させるように構成される、請求項１に記載の水中機。
【請求項8】
リフトシステムが、前記機体の上側に配置され、前記リフトシステムが、前記水中機のための単一点リフトを提供する、請求項１に記載の水中機。
【請求項9】
通信マストが、前記機体上に配置されており、前記通信マストが、１つ又は複数の通信システム又は位置標識の内の少なくとも１つを収容する、請求項１に記載の水中機。
【請求項10】
前記１つ又は複数の通信システムは、全地球測位システムと無線周波数システムと衛星通信システムの内の１つ又は複数を有する、請求項９に記載の水中機。
【請求項11】
前記フェアリングは、単一ビードの厚さを有する壁を有する、請求項１に記載の水中機。
【請求項12】
前記第１電力システム及び前記第２電力システムは、電源に接続される、請求項１に記載の水中機。
【請求項13】
水中機において、前記水中機は、
フェアリングで囲まれたフレームを有する機体であって、近位端と遠位端の間に延びかつ内部を画定する機体と、
前記機体の内部内に収容された配電システムと、
前記配電システムの第１部分であって、前記内部の第１圧力容器内に配置される第１部分と、
前記配電システムの第２部分であって、前記内部の第２圧力容器内に配置される第２部分とを備える、水中機。
【請求項14】
前記第１部分は第１電圧に対応し、前記第２部分は第２電圧に対応する、請求項１３に記載の水中機。
【請求項15】
前記第１電圧は前記第２電圧よりも低い、請求項１３に記載の水中機。
【請求項16】
前記第１部分は、異なる圧力容器内で前記第２部分から隔離されている、請求項１３に記載の水中機。
【請求項17】
前記第２部分は、バスを介して前記第１部分に電源を供給する、請求項１３に記載の水中機。
【請求項18】
水中機において、前記水中機は、
近位端と遠位端の間に延びかつ内部を画定する機体と、
前記機体の前記近位端に配置されたノーズと、
前記ノーズに配置された牽引システムであって、前記牽引システムは、牽引位置と収容位置の間を移動するように構成されており、前記収容位置は抗力を最小化し、前記牽引位置では、前記水中機を牽引するための単一点牽引を形成する、牽引システムとを備える、水中機。
【請求項19】
前記単一点牽引は、伸長位置に配置された牽引点によって形成される、請求項１８に記載の水中機。
【請求項20】
前記牽引点は、前記牽引システムが収容位置にあるときに、後退位置に配置される、請求項１９に記載の水中機。
【請求項21】
前記牽引点は、１つ又は複数のばねを使用して前記後退位置に付勢される、請求項２０に記載の水中機。
【請求項22】
前記牽引点は、前記後退位置と前記伸長位置の間を回動する、請求項２０に記載の水中機
【請求項23】
前記収容位置は、前記ノーズのドラッグスキン内に配置された前記牽引システムの全体を有する、請求項１８に記載の水中機。
【請求項24】
水中機において、前記水中機は、
近位端と遠位端の間に延びている機体と、
前記機体に取り付けられた緊急上昇制御システムであって、１つ又は複数の上昇用重量部を保持するように構成された緊急上昇制御システムと、
緊急トリガに応答して１つ又は複数の上昇用重量部を解放するように構成された緊急アクチュエータシステムとを備える、水中機。
【請求項25】
前記緊急上昇制御システムは、ポートに対して前記機体の内部内に取り付けられており、前記ポートは、前記１つ又は複数の上昇用重量部が解放される１つ又は複数のポートドアを有する、請求項２４に記載の水中機。
【請求項26】
前記１つ又は複数の上昇用重量部は、１組の余剰の緊急上昇用重量部を有する、請求項２４に記載の水中機。
【請求項27】
前記緊急アクチュエータシステムは、発射機構を使用して始動されたときに、前記１つ又は複数の重量部の内の少なくとも１つを解放する緊急アクチュエータを有する、請求項２４に記載の水中機。
【請求項28】
前記発射機構は、冗長電気信号を有する、請求項２７に記載の水中機。
【請求項29】
前記緊急トリガは、１つ又は複数の水中機システムからの入力を伴う投票論理に基づいて生成される、請求項２４に記載の水中機。
【請求項30】
前記緊急トリガは、解放するための条件が満たされたときに生成される、請求項２４に記載の水中機。
【請求項31】
前記解放するための条件は、水中機の構成要素に対応する大多数の副入力を有する、請求項３０に記載の水中機。
【請求項32】
前記解放するための条件は、第１状態から第２状態に切り替わる１つ又は複数の入力を有する、請求項３０に記載の水中機。
【請求項33】
水中機において、前記水中機は、
近位端と遠位端の間に延びている機体と、
前記機体の前記遠位端に配置された推進システムと、
前記推進システムの複数の制御フィンであって、前記機体の前記遠位端に対して配置されかつ前記遠位端から延びている複数の制御フィンとを備える、水中機。
【請求項34】
前記複数の制御フィンは、スラスタの周囲に配置される、請求項３３に記載の水中機。
【請求項35】
前記複数の制御フィンは、前記スラスタの周囲で等距離の位置に配置される、請求項３４に記載の水中機。
【請求項36】
前記複数の制御フィンは、それぞれ、厚さが先細りになっているフィン本体を有する、請求項３３に記載の水中機。
【請求項37】
前記複数の制御フィンは、それぞれ、駆動モータを有する、請求項３３に記載の水中機。
【請求項38】
前記水中機は、前記複数の制御フィンの各々と対応する駆動モータの間の直接トルク伝達機構であって、前記機体上の抗力を減少させる、直接トルク伝達機構を更に備える、請求項３７に記載の水中機。
【請求項39】
水中機キットにおいて、前記水中機キットは、
配電システムと、電源と、航行システムと、推進システムをとを有する、水中機の基部キットと、
荷重支持フレームと、
フェアリングとを備え、
前記荷重支持フレーム及びフェアリングは、目標構造に従ってカスタマイズ可能である、水中機キット。
【請求項40】
前記基部キットは、通信システムをさらに有する、請求項３９に記載の水中機キット。
【請求項41】
前記基部キットは、緊急システムをさらに有する、請求項３９に記載の水中機キット。
【請求項42】
前記基部キットは、１つ又は複数の観測機器インターフェイスをさらに有する、請求項３９に記載の水中機キット。
【請求項43】
前記水中機キットは、目標構造に応じてカスタマイズされた１つ以上の内部構成要素を有するカスタムキットを更に備える、請求項３９記載の水中機キット。
【請求項44】
前記荷重支持フレーム又は前記フェアリングの内の少なくとも１つは、前記目標構造に従った付加製造を用いてカスタマイズされる、請求項３９に記載の水中機キット。
【請求項45】
水中機において、前記水中機は、
近位端から遠位端まで延びているフレームと、
前記フレームを少なくとも部分的に覆うフェアリングであって、水中環境で展開するように構成された、単一ビードの厚さを有する壁を有するフェアリングとを備える、水中機。
【請求項46】
前記壁は、付加製造を用いて製造される、請求項４５に記載の水中機。
【請求項47】
前記壁が、少なくとも３：１のビード幅対ビード高さのアスペクト比を有する、請求項４５に記載の水中機。
【請求項48】
前記壁は、空気用間隙がなく耐圧性がある、請求項４５に記載の水中機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、「海洋機のための荷積み枠構造」と題する２０１８年１１月２０日付出願の米国特許出願第６２／７６９，７４７号についての優先権を米国特許法第１１９条に基づいて主張する、「海洋機のための荷積みフレーム構造」と題する２０１９年１１月６日付出願の米国特許出願第１６／６７５，４４６号の優先権を主張する。本願は、さらに、「海洋機のフェアリング及び製造方法」と題する、２０２０年１月６日付出願の米国特許出願第６２／９５７，４７８号についての優先権を米国特許法第１１９条に基づいて主張する。これらの出願の各々は、その全体を参照することにより本明細書において具体的に組み込まれている。
【0002】
本開示の態様は、一般に、水中探査のためのシステム及び方法に関し、より詳細には、自律型水中機を含む、海洋機に関する。
【背景技術】
【0003】
水中機は、探査、研究、調査、商業、法律施行、軍及び他の目的などの目的で、様々な水中環境に配備されうる。これらの水中機には、これらに限定されないが、無人水中機、遠隔操作式水中機、自律式水中機、及び／又は、他の海洋機が含まれうる。自律的な水中機は、制限されたオペレータ入力の有無にかかわらず、その水中機が水中環境を移動するように操作することができるように、自律的に水中環境を通して航行する。水中機との動作係合を有する操作者がその動作を制御するのではなく、水中機は、一連の自律的動作を通じて、１つ又は複数の目的を自律的に実行する。しかし、そのような技術の進歩があっても、水中環境では、水中機の移動、完全性、航法、通信、制御、データ捕捉、及び、動作について難題がもたらされている。これらの観察は、とりわけ、本開示の様々な態様が、構想されかつ開発されたことを念頭に置いている。
【発明の概要】
【0004】
本明細書に記載された実施形態及び特許請求される実施形態は、水中機を使用する水中探査のためのシステム及び方法を提供することによって、前述の観察に対処する。一実施形態では、水中機は、フェアリングで囲まれたフレームを有する機体を有する。機体は、近位端と遠位端の間に延びかつ内部を画定する。ノーズが機体の近位端に配置されている。ノーズは、牽引位置と収容位置の間を移動するように構成された牽引システムを有する。推進システムが、機体の遠位端に配置される。推進システムは、複数の制御フィンとスラスタとを有する。配電システムは、機体の内部内に収容される。配電システムは、第１圧力容器内に収容された第１配電システムと、第２圧力容器内に収容された第２配電システムとを有する。第１圧力容器は、第２圧力容器から隔離されている。
【0005】
他の実施形態も本明細書に記載され、列挙される。さらに、複数の実施形態が開示されるが、現在開示されている技術のさらに他の実施形態は、現在開示されている技術の例示的な実施形態を示しかつ説明する以下の詳細な説明から、当業者には明らかである。現在開示されている技術は、全て、実現されるであって、現在開示されている技術の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な態様で修正することが可能である。従って、図面及び詳細な説明は、本来例示的なものとみなされ、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
現在開示されている技術の態様は、水中機及びそれに関連するシステム及び方法に関する。一態様では、水中環境で展開するように構成された水中機は、近位端と遠位端の間に延びている機体を有する。機体は、尾部とヘッド部を有し、これらは、それぞれ、遠位端及び近位端に配置されうる。機体は、フレームを囲みかつ内部を画定するフェアリングを有する。配電システムの第１部分は、配電システムの第２部分とは別個の圧力容器内に配置される。例えば、低配電システムを第１圧力容器内に配置することができ、高配電システムを第２圧力容器内に配置することができる。前記第１圧力容器を前記フレームの一端に配置することができ、前記第２圧力容器を前記フレームの他端に配置することができる。ヘッド部は、単一点牽引を提供する牽引システムを有するノーズを有する。尾部は、複数の制御ファン及びスラスタを有する推進システムを有する。緊急上昇制御システムが、水面への制御された上昇のために重量部を落下させるために機体の下側に配置されている。水中環境を航行するための音響センサが、機体の下側に配置されうる。リフトシステム及び通信マストは、機体の上側に配置されうる。リフトシステムは、水中機用の単一点リフトを提供する。通信マストは、１つ又は複数の通信システム及び位置標識を収容する。水中機は、自律動作のための様々な航行及び制御システムを有する。
【0008】
例示的な水中機１００の詳細な説明を開始するために、図１Ａ～図１Ｇを参照する。水中機１００は、自律型水中機、無人水中機、遠隔操作型水中機、海洋機、及び／又は、同様のものとしうる。水中機１００は、海洋、湖、及び、任務のための他の水域などの様々な水中環境又は水環境に配備することができ、これは、水中環境に関連するデータを捕捉することを有する。当然のことながら、水中機１００は、動作中、水面上又は水中に存在しうる。
【0009】
一実施形態では、水中機１００は、近位端１０４と遠位端１０６の間に延びている機体を有する。機体は、ヘッド部及び尾部を有し、これらは、それぞれ、近位端１０４及び遠位端１０６に配置されうる。機体は、機体を囲むフェアリング１０２を更に有する。フェアリング１０２は、単一の一体型構造とすることができ、又は、互いに相互接続された複数の別個の構造を備えうる。フェアリング１０２は、抗力を低減し、流体力学を最適化するために、水中機１００を流動化する。フェアリング１０２は、構造的とすることも、非構造的とすることも、又は、両方の組み合わせとしうる。
【0010】
水中機１００は、機体の長さに沿って延びている１つ又は複数のスケート１０８を有する。一実施形態では、水中機１００は、機体の下側に配置された一対のスケート１０８を有する。スケート１０８は、追加の支持装置なしで水中機１００を表面上で支持するために使用されうる。ポート１２２は、緊急上昇に関連する上昇用重量部を解放するために、水中機１００の下側に配置されうる。水中機１００は、通信マスト１１０及びリフトシステム１１２をさらに有する。通信マスト１１０及びリフトシステム１１２は、スケート１０８とは反対側で、水中機１００の上側に配置されうる。通信マスト１１０は、全地球測位システム、無線周波数システム、衛星通信システム、及び／又は、同様のものなどの１つ又は複数の通信システムを収容することができる。通信システムは、表面などの離れた場所とのデータを通信し、又は、そうでなければ、表面などの離れた場所へデータを送信して表面などの離れた場所からデータを受信するために使用されうる。通信マスト１１０は、さらに、水中機１００を視覚的に位置決めするために、ストロボライト又は同様のビーコンなどの位置標識を有しうる。
【0011】
リフトシステム１１２は、流体力学を最適化しながら、水中機１００のための単一点リフトを提供する。単一点リフトは、水中機１００を水中環境に進水させかつ水中環境から回収し、水中機１００を水中環境で展開するために使用されうる。機体のノーズ１１４は、水面又は水中のいずれかで、水中環境において単一点牽引を提供することができる。ノーズ１１４は、収容位置での抗力を最小にし、牽引状態での牽引及び解放のためのアクセスを容易にする。ノーズ１１４は、機体の近位端１０４に配置することができる。
【0012】
推進システム１１６は、機体の遠位端１０６において、ノーズ１１４とは反対側に配置されうる。推進システム１１６は、複数の制御フィン１１８と、スラスタ組立体１２０とを有する。制御フィン１１８は、スラスタ組立体１２０の周りの等距離の位置に配置されうる。スラスタ組立体１２０は、制御フィン１１８によって制御される軌道に沿って水中環境を通して水中機１００を推進させる。制御フィン１１８は、対応する駆動モータとフィンの間に直接トルク伝達機構を有し、抗力を低減する。一例では、スラスタ組立体１２０は直接駆動であり、水中機１００は、１週間以上の耐久性を有し、１ｍ／ｓで約８５０ｋｍ、２ｍ／ｓで６００ｋｍの範囲を有する。水中機１００は、大変位の水中機とすることができ、約５．８ｍの長さと、約１．２ｍの直径と、約２７２０ｋｇの乾燥重量とを有しうる。
【0013】
図２Ａ～図８Ｂを参照すると、様々な態様のフェアリング１０２が図示されている。フェアリング１０２は、流体力学的抗力を最小限に抑えながら、水中機１００の内部を囲み保護する非構造的で非密封性の外面としうる。フェアリング１０２は、水中環境における様々な深度（例えば、３００ｍ、３０００ｍ、６０００ｍ等）での展開に対して耐圧性がある。
【0014】
図２Ａ～図２Ｂに示すように、一実施形態では、フェアリング１０２は、ノーズフェアリング２００と、ヘッドフェアリング２０２と、近位機体フェアリング２０４と、中間フェアリング２０６と、遠位機体フェアリング２０８と、尾部フェアリング２１０とを有する。フェアリング部分２００～２１０は、フェアリング１０２を形成する単一の一体化された機体とすることができ、又は、フェアリング１０２を形成するために相互接続される１つ以上の別個の部分を備えうる。一実施形態では、ノーズフェアリング２００はヘッドフェアリング２０２に接続され、ヘッドフェアリング２０２は機体フェアリングに接続される。機体フェアリングは、ヘッドフェアリング２０２と中間機体フェアリング２０６に接続された近位機体フェアリング２０４と、中間機体フェアリング２０６と尾部フェアリング２１０に接続された遠位機体フェアリング２０８とを有しうる。フェアリング１０２は、内部２１２を形成することができる。
【0015】
図３Ａ～図３Ｉに示すように、一実施形態では、ノーズ１１４は、ドラッグスキン２１４とノーズ取付部２１８の間に延びているノーズフェアリング２００を有する。ノーズ１１４は、衝撃減衰を提供する、柔軟な硬質ジュロメータの鋳造材料を有しうる。ノーズ１１４は、抗力を最小化した流体力学的効率のために成形されうる。
【0016】
ドラッグスキン２１４は、牽引及び解放のためのアクセスを容易にする牽引アクセス部２１６を有する。一実施形態では、牽引アクセス部２１６は、第１方向に延びる第１スリットと、第１スリットから第２方向に延びる第２スリットとを有する。例えば、第１スリットは、ドラッグスキン２１４の頂部で水平に延びることができ、第２スリットは、第１スリットの中心から下方に垂直に延びることができる。牽引アクセス部２１６は、ノーズ内部２２０へのアクセスを提供する。一実施形態では、ノーズ内部２２０はポケット２２２を有する。ポケット２２２は、牽引アクセス部２１６の第１スリットに対して配置することができる。
【0017】
ノーズ１１４は、水中機１００から取り外し可能としうる。例えば、ノーズ取付部２１８は、直接的又は間接的にヘッドフェアリング２０２と取り外し可能に係合することができる。ノーズ１１４は、ノーズ取付部２１８から延びるブラケット取付部２２４を有しうる。ブラケット取付部２２４は、対応するノーズブラケット２２６に取り付けることができる。ノーズ１１４は、水中機１００の外部から設置することができる。異なって記載されているが、外部ファスナー及び表面の中断を減少させるために、ノーズ１１４は外部からアクセス可能であり、ノーズ１１４は水中機１００に取り付けられたままである。ノーズマ取付点には、牽引アクセス部２１６の柔軟な領域を通してアクセスすることができる。外部の特徴がないと、ノーズ１１４は、範囲を改善しながら、水中機１００の抗力を低減する。
【0018】
図４Ａ～図４Ｂは、ヘッドフェアリング２０２を示す。一実施形態では、ヘッドフェアリング２０２は、近位端２２８と、ヘッド部内部２３２を画定する遠位端２３０の間に延びている。近位端２２８は、ノーズ１１４に直接的又は間接的に接続することができ、遠位端２３０は、近位機体２０４に直接的又は間接的に接続することができる。
【0019】
ヘッドフェアリング２０２は、その中に画定されたマスト開口２３４を有しうる。通信マスト１１０は、マスト開口２３４を通って延びることができる。一実施形態では、マスト開口２３４は、ヘッドフェアリング２０２の上側に配置される。ヘッドフェアリング２０２の下側には、ポート開口２３８が画定されうる。ポート１２２の一組のポート壁２３６が、ポート開口２３８に隣接して配置され、ヘッド部内部２３２内に内方に延びうる。一組のポート壁２３６は、緊急上昇制御システムを取り付けるために使用することができる。一組のセンサ壁２４０及び一組のヘッド棚２４２などのさらなる特徴は、様々な内部構成要素を取り付けるために、ヘッド部内部２３２内に配置されうる。一組のセンサ壁２４０は、一組のポート壁２３６に隣接して配置されうる。一組の棚２４２は、ヘッド部内部２３２内で互いに反対側に配置することができる。
【0020】
図５Ａ～図５Ｂを参照すると、機体フェアリングは、近位機体フェアリング２０４と、中間機体フェアリング２０６と、遠位機体フェアリング２０８とを有する。機体フェアリング２０４～２０８は、別個の又は一体の構成要素としうる。
【0021】
水中機１００の上側には、リフトシステム１１２が配置されうる。一実施形態では、リフトシステム１１２は、リフトのためのアクセスを容易にするリフトアクセス部２５０を有するドラッグスキン２４８を有する。リフトシステム１１２は、ドラッグスキン２４８を使用して流体力学を最適化しながら、水中機１００のための単一点リフトを提供する。一実施形態では、リフトアクセス部２５０は、第１方向に延びる第１スリットと、第１スリットから第２方向に延びる第２スリットとを有する。例えば、第１スリットは、ドラッグスキン２４８の近位部分で水中機１００の長さまで横方向に延びることができ、第２スリットは、水中機１００の長さに沿って遠位側に第１スリットの中心から延びることができる。
【0022】
機体フェアリングは、一組の機体棚２４６と、一組のリップ２４４とを有することができ、各々が内部２１２内で水中機１００の長さに沿って延びている。一組の機体棚２４６は、内側に向かって水中機１００の上側まで横断して延びることができ、一方、一組のリップ２４４は、上側に向かって上方に延びることができる。一組のリップ２４４は、水中機１００の下側に配置することができる。一組のリップ２４４は、機体フェアリングの長さに沿って下側に機体開口２５４を画定することができる。
【0023】
図６Ａ～図６Ｂを参照すると、一実施形態では、トレイフェアリング２５２が、一組のリップ２４４によって画定される機体開口２５４内の機体フェアリングと係合する。トレイフェアリングは、１つ又は複数のトレイ取付部を有しうる。一実施形態では、一組のサイドトレイ取付部２５６は、対向する側でトレイフェアリング２５２の長さに沿って延び、中心トレイ取付部２５８は、一組のサイドトレイ取付部２５６の間でトレイフェアリング２５２の長さに沿って延びている。トレイフェアリング２５２は、一体片としうるし、又は、複数の相互接続された部分を備えうる。一実施形態では、トレイフェアリング２５２は、内部２１２へのアクセスを提供するために、機体フェアリングに取り外し可能に係合される。
【0024】
図７Ａ～図７Ｈから理解されるように、尾部フェアリング２１０は、近位端２６０と遠位端２６２の間に延び、内面２６６とは反対側に外面２６４を有する。近位端２６０は、遠位機体フェアリング２０８に直接的又は間接的に接続することができる。尾部フェアリング２１０は、近位端２６０と遠位端２６２の間に延びている尾部内部２６８を画定する。
【0025】
一実施形態では、尾部フェアリング２１０は、水中機１００上で静的としうる複数のストレーク２７０を有する。複数のストレーク２７０の各々は、尾部フェアリング２１０の外面２６４から外向きに延び、ストレークチャネル２７２を画定する。一実施形態では、複数のストレークチャネル２７２は、内側端から外側端まで延びている。複数のストレークチャネル２７２の各々の内側端は、尾部フェアリング２１０の内面２６６と同一の広がりを有し、これにより、複数のストレーク２７０は、尾部フェアリング２１０の外面２６４に対して外側の位置に配置される。制御フィン１１８は、ストレーク２７０に対して位置決めすることができ、制御フィン１１８のプロファイルは、ストレーク２７０のプロファイルに続いて、低抗力プロファイルを形成するように配置されうる。複数のストレーク取付部２７６は、複数のストレークチャネル２７２のそれぞれに隣接して配置することができ、棚２７４は、さらなる内部構成要素を取り付けるために、尾部内部２６８内に配置されうる。
【0026】
尾部フェアリング２１０の遠位端２６２は、スラスタフェアリング２７８と直接的又は間接的に接続することができる。図８Ａ～図８Ｂを参照すると、一実施形態では、スラスタフェアリング２７８は、内面２８２とは反対にある外面２８０を有する。スラスタフェアリング２７８は、スラスタ延伸方向フェアリング２８４を有することができ、スラスタ延伸方向フェアリング２８４は、スラスタフェアリング２７８に取り付けられ又は一体化され、近位端２８６から遠位端２８８まで延びてスラスタ内部２９０を画定することができる。スラスタ延伸方向フェアリング２８４は、スラスタフェアリング２７８と係合するための取付部２９２を有しうる。一実施形態では、取付部２９２は、スクリューなどの複数の締結具を用いてスラスタフェアリング２７８に接続する。スラスタ延伸方向フェアリング２８４は、締結具に対応するインデント２９４を有しうる。スラスタ組立体１２０は、スラスタ内部２９０内に少なくとも部分的に配置することができる。一実施形態では、スラスタ組立体１２０の一部は、遠位端２８８から遠位側に延びている。近位端２８６は、尾部フェアリング２１０と直接的又は間接的に接続するように構成される。近位端２８６は、その中に画定された、制御フィン１１８の一部がそこを通って延びるフィン開口２９６を更に有しうる。
【0027】
本明細書に記載されるように、フェアリング１０２は、水中機１００の内部構成要素を収容して衝撃や異物から保護するための内部２１２を形成する。フェアリング１０２は、単一の一体片とすることができ、又は、これに限定されないが、フェアリング部分２００～２１０、２７８及び２８４を有する複数の部分から作られうる。フェアリング１０２は、様々な方法で製造することができる。例えば、図９Ａ～図９Ｄから理解されるように、フェアリング１０２は、大判付加製造（ＬＦＡＭ(Large Format Additive Manufacturing)装置）又は他の三次元（３Ｄ）プリンタなどの付加製造システムを用いて、付加製造を介して製造することができる。
【0028】
一実施形態では、フェアリング１０２は、コンピュータシステムを使用して生成されうるフェアリングモデルに基づいて製造される。コンピュータシステムは、付加製造システムの制御装置の一部とすることができ、又は、制御装置と通信しうる。コンピュータシステムは、パーソナルコンピュータ、端子、ワークステーション、モバイルデバイス、スマートフォン、タブレット、及び／又は、同様のものを有しうる。コンピュータシステムは、有線接続（例えば、ユニバーサルシリアルバス、イーサネット（登録商標）など）を介して又は無線接続（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）を介して、付加製造システムと通信することができる。例えば、付加製造システムは、ネットワークを介してコンピュータシステムとの通信を容易にするためのネットワークインターフェイスを有しうる。フェアリングモデルは、有線接続又は無線接続を介して、付加製造システムで得ることができる。別の例では、フェアリングモデルは、フラッシュドライブなどの消去可能な記憶装置を介して、コンピュータシステムから付加製造システムで受け取られる。フェアリングモデルは、コンピュータシステムが付加製造システムの制御装置の一部である直接的な場合を含む様々な方法で、付加製造システムによって得ることができることが理解されるであろう。
【0029】
フェアリングモデルは、フェアリング１０２の、１つ又は複数のプロファイル、形状、厚さ、サイズ、硬さ、及び／又は、他の特徴を有する。フェアリングモデルは、付加製造システムを用いて別個に製造することができる、フェアリング部分２００～２１０、２７８及び／又は２８４の内の１つ又は複数についての別個のモデルを有しうる。フェアリングモデルは、プリントプロファイルを更に有してもよいし、さもなければプリントプロファイルに関連付けられうる。一実施形態では、プリントプロファイルは、限定されるものではないが、フィラメント直径、温度、プリント速度、層の高さ、惰行距離、及び／又は、フェアリング１０２のために選択された他のプリントパラメータを有する。当然のことながら、プリントプロファイルは、材料選択及びプリント環境に基づいて選択又は修正されうることが理解されよう。例えば、付加製造システムは、溶融押出、光重合、焼結、溶融フィラメント製造、及び／又は、同様な物を通してフェアリング１０２をプリントすることができる。したがって、プリントプロファイルは、特定のプリント環境でフェアリング１０２をプリントするために選択されたプリントパラメータを有する。付加製造システムは、押出、溶融、焼結、レーザ焼結、レーザ溶融、光重合、有線付加、粉末床、積層物体、成形、足場、除去製造、及び／又は、同様のものを含みうることが理解されよう。
【0030】
フェアリングモデルは、小さな詳細及び特徴を含む、フェアリング１０２の表現である。上述したように、フェアリングモデルは、フェアリング部分２００～２１０、２７８及び／又は２８４の内の１つ又は複数についての別個のモデルを有することができ、各々が、フェアリング１０２の対応する部分の詳細及び特徴を特定する。フェアリングモデルは、フェアリングモデルの一連の連続した断面などの複数の輪郭にスライスされる。複数の輪郭及びプリントプロファイルは、フェアリング１０２のプリント指示を作成するために使用される。プリント指示は、付加製造システムによって摂取可能なフォーマットとしうる。プリント指示は、フェアリング１０２の製造中の付加製造システムの１つ又は複数の構成要素の動作を規定する。
【0031】
付加製造システムの制御装置は、プリント指示に従って、プリント組立体の１つ又は複数の構成要素の動作を導くように構成される。一実施形態では、プリント組立体は、材料が層毎に堆積される付加処理を用いて、フェアリング１０２の１つ又は複数の部分を製造する。例えば、プリント組立体は、溶融熱可塑性原料の制御された押出を用いてフィラメント製造を行うことができる。プリント組立体は、代替的に、光を使用して光ポリマーを硬化させ、かつ／又は、選択的レーザ焼結処理で粉末金属同士を融着させうる。
【0032】
一実施形態では、プリント組立体は、フレームと、支持体と、リザーバと、供給装置と、アプリケータと、１つ又は複数のモータと、ファンとを有し、それぞれが制御装置によって制御される。付加製造システムは、さらなる又はより少ない又は異なる構成要素を有しうることが理解されよう。フレームは、プリント組立体の様々な構成要素を支持する。支持体は、アプリケータに対して位置決めすることができ、床、足場、又は、他の表面を有しうる。支持体及び／又はアプリケータは、１つ又は複数のモータを使用して静止又は可動とすることができる。例えば、支持体は、フェアリング１０２の部分が製造されるときに調整されるアプリケータから離れた位置に且つアプリケータに対して相対的な位置に配置することができる。
【0033】
リザーバは、ガラス繊維又は炭素繊維強化アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）材料、炭素繊維強化ポリカーボネート（ＰＣ）材料、ガラス繊維／炭素繊維及びエポキシ複合材料、及び／又は、類似の材料を有しうるが、これらに限定されない製造材料を有する。供給装置は、製造材料を、スプール供給、重力供給、ポンピング、又は、他の供給技術を介してアプリケータに導く。アプリケータは、プリント指示に従って、製造材料を受け入れ、支持体又は先に構築された層に堆積させる。
【0034】
一実施形態では、製造原料の流れは、押出機ヘッドを用いて加熱され、この押出機ヘッドは、加熱された（例えば半溶融）材料をアプリケータを通して導く。この処理は、製造材料の連続的な押出しを伴い、これらの押出しによって、各層が構成されるにつれて以前の層に結合し、冷却されるにつれて硬化する。フェアリング１０２の壁３００の一部を示す図９Ａ～図９Ｂから理解されるように、フェアリング１０２の部分は、フェアリング１０２の部分が完成するまで材料の連続した層３０２を敷設することによってそれぞれ作成される。
【0035】
アプリケータは、加熱された材料の第１層を支持体上の第１位置に堆積させる。第１層が堆積され、熱融着された後、アプリケータは、第１層の上部又は他の方法で、第１層に対して第２層を堆積させるために、又は、第２層を堆積させるための方向を変えるために、支持体に対して移動する。その後の層は、フェアリング１０２の部分が製造されるまで堆積されて熱融着される。アプリケータは、プリント指示に従ってフェアリング１０２を作製するために、支持体に対して様々な方向（例えば、ｘ軸、ｙ軸及び／又はｚ軸に沿って）に移動することができる。場合によっては、支持体がアプリケータに対して移動することがある。付加製造システムの制御装置は、アプリケータに、加熱された材料を、プリント指示によって指定された座標位置で支持体上に選択的に堆積させる。ファン及び支持体は、熱融着の間において堆積層の温度を制御するために使用されうる。層について、プリントプロファイルは、層３０２のためのビード厚３０４及びビード高さ３０６を設定し、これは、それぞれ、例えば、約６．３５ｍｍ（約０．２５０インチ）及び約１．２７ｍｍ（約０．０５０インチ）であり得る。しかしながら、他の寸法及び範囲が考えられる（例えば、ビード厚さ３０４は、約４．７８ｍｍ（約０．１８８インチ）～約１２．７ｍｍ（０．５００インチ）の範囲とすることができ、高さ３０６は、約０．６４ｍｍ（約０．０２５インチ）～約６．３５ｍｍ（０．２５０インチ）の範囲としうる）。
【0036】
図９Ａ～図９Ｂから理解できるように、フェアリング１０２の壁３００は、複数の層３０２から形成された単一ビードの厚さの壁として３Ｄプリントされうる。１つの実施形態において、層３０２の各々は、広いアスペクト比を有し、その結果、壁３００は、層の高さよりも大きな層の厚さを有する。厚さ３０４と高さ３０６のアスペクト比は、３：１から８：１の範囲としうる。１つの特定の例では、アスペクト比は５：１であり、別の例では、アスペクト比は７：１である。アスペクト比は、少なくとも３：１としうる。その結果、壁３００は、流体力学を最適化するための滑らかな表面として製造しやすく、一方、フェアリング１０２の構造的完全性のために層３０２同士の間に強い結合を提供する。更に、単一ビード厚さである壁３００により、さもなければ封入された空気をもたらすであろう同じ層の隣接するビード間の潜在的な間隙を排除する。壁３００内に封入された空気が存在すると、フェアリング１０２は、静水圧にさらされたときにフェアリング１０２の構造的完全性を損なうか又はそれ以外の点で悪影響を及ぼす可能性がある。逆に、壁３００の単一ビード厚さは、フェアリング１０２が約６２ＭＰａ（約９，０００ｐｓｉ）の静水圧に耐えるように、空気の間隙がなく耐圧性があり、これにより、水中機１００が水中環境内のある範囲の深さで作動できることが保証される。
【0037】
流体力学的効率を最適化して抗力を低減するために、図９Ｃ～図９Ｄに示されるように、壁３００の外面３０８を平滑化することができる。外面３０８は、層３０２の堆積中、又は、さもなくば層３０２の硬化（例えば、冷却、硬化などを通して）の前に、例えば、ブレード又は同様の平滑化ツールを使用して、平滑化されうる。外面３０８は、付加ポリマー被膜（例えば、エポキシ、ウレタン、ハイビルドプライマー）の適用、溶媒（例えば、アセトン）を使用する化学的平滑化、研磨又は機械加工、及び／又は、類似物を含むが、これに制限されない、他の平滑化技術によって平滑化されうる。付加被膜が、外面３０８にブラシ仕上げ、圧延、噴霧、又は、同様に施すことができる。外面３０８は、被膜又は化学薬品を使用せずに平滑化することができる。
【0038】
図９Ｃ～図９Ｄは、平滑化されている壁３００の外面３０８のみを示すが、同様の技術を用いて、内面及び他の表面を平滑化することができることが理解されよう。従って、壁３００の外面３０８を含む、フェアリング１０２の滑らかな表面は、最小限の接触労力及び後処理で製造されうる。さらに、フェアリング１０２を付加製造を通して製造することにより、フェアリング１０２を迅速かつ簡単に低コストで製造することができる。様々な態様のフェアリング１０２が、ツーリングなしで必要に応じてカスタマイズ又は調整することができる。本明細書に記載されるように、様々な取付部及び他の特徴を、製造中にフェアリング１０２に組み込むことができ、それにより、部品数及び複雑さを低減することができる。フェアリング１０２は、フェアリング部分２００～２１０、２７８及び／又は２８４を含む、別々の部分としてプリントされ、プリント後に組み立てられうる。
【0039】
付加プリント処理及び他の製造技術を使用して、水中機１００をカスタマイズすることができる。一実施形態では、水中機１００は、特定の観測機器、任務、水中環境、及び／又は、同様のものを含む目標構造に適合させることができるキットとして製造される。水中機キットは、基線構造を備えた基部キットと、水中機１００のスケーリング、形状変更、様々な内部構成要素のカスタマイズ、及び／又は、他の変更を通じて目標構造に従ってカスタマイズされうる共通副システムを有しうる。一実施形態では、基部キットは、フェアリング１０２内に、配電システム、電源、航行システム、推進システム１１６、通信システム、制御装置、緊急システム、１つ又は複数の観測機器インターフェイス、荷重支持フレーム、及び／又は、同様な物を有する。このような基部キットの内容は、目標構造に従って、カスタマイズかつ／又は除去されると共に、追加の内容が追加されうる。さらに、付加製造工程を通して、機体構造を含む、フェアリング１０２及び様々な内部構成要素を、目標構造に従って容易に修正できる、カスタマイズされたフェアリングモデル及びカスタマイズされたプリント指示に従って製造することができる。
【0040】
図１０～図１４Ｆを参照すると、フェアリング１０２の内部２１２に収容される様々な内部構成要素４００が図示されている。内部構成要素４００は、フレーム４０２と尾部ブレース４０４とヘッド部ブレース４０６とを有しうる。一実施形態では、ヘッド部ブレース４０６は、ノーズ１１４を取り付けることができるノーズブレース４０８の近位側に延びている。尾部ブレース４０４は、尾部内部２６８内に配置することができ、ヘッド部ブレース４０６は、ヘッド部内部２３２内に配置することができ、フレーム４０２は、機体フェアリングの内部内に配置されうる。１つ又は複数のリブ４１０は、フレーム４０２に取り付けられ、フレーム４０２の長さに対して横方向に配向されうる。フェアリング１０２は、フレーム４０２、尾部ブレース４０４、ヘッド部ブレース４０６、及びリブ４１０、並びに、内部構成要素４００の他の部分に取り付けるかさもなければ覆うことができる。フレーム４０２、尾部ブレース４０４、ヘッド部ブレース４０６、ノーズブレース４０８、及びリブ４１０の全て又は一部は、荷重支持構造とすることができ、内部２１２内に１つ以上の内部区画を画定する。
【0041】
内部構成要素４００は、電源４１２、浮揚システム４１４、緊急上昇制御システム４１６、第１圧力容器４１８、第２圧力容器４２０、牽引システム４２４、及び航行システム４２６をさらに有しうる。さらに、内部構成要素４００は、移動、航行、通信、緊急応答、自律的決定、及び／又は、他の動作を含む、水中機１００の様々な動作を制御するための１つ以上のコンピュータシステムを有しうる。
【0042】
例えば、機体制御装置は、自律動作を含む動作、及び、水中機１００の様々なシステムを指示することができる。機体制御装置は、任務計画、任務制御、任務診断、任務後解析、機体自律性、任務自律性、負荷自律性、機体システム健全性監視、及び／又は、同様なものを実行するために使用されうる。機体制御装置は、航行、機体健全性監視、通信、緊急システムトリガ、及び、任務実行を含む、水中機１００の自律的な制御及び監視を提供することができる。機体制御装置の自律動作は、速度、方向、出力、深さ、重量及びバランス、及び／又は、同様のものを含む制御設定値に基づきうる。さらに又は代替的に、この自律動作は、発射前又は移動中での水中動作中に得られる特定の任務計画に従って、中間地点の追従、及び／又は、１つ以上の自律的決定を実行することを伴いうる。この自律的決定は、ダイビング、ライン、偵察、スパイラル、前方推進、逆推進、ピッチ、ヨー、ロール等を含む。
【0043】
電源４１２は、配電システムの電池（例えば、リチウムポリマー電池）などの１つ以上の電源を有しうる。一例では、配電システムのエネルギ容量は、約８時間の充電時間で約９３ｋＷｈであり、約３００個の直流バス電圧を提供することができる。電源４１２は、９３ｋＷｈのエネルギ貯蔵を提供するために、６つの１５．５ｋＷｈのモジュールなどの複数のモジュールを有しうる。電源４１２の複数のモジュールは、所望のエネルギ容量まで拡張可能なエネルギ蓄積を提供するために使用されうる。電源４１２は、トレイフェアリング２５２を使用して交換可能としうる。
【0044】
一実施形態では、配電システムは、第１電力システム及び第２電力システムをさらに有する。第１電力システムは、第２電力システムから物理的に分離されうる。例えば、第１電力システムが近位端１０４に配置することができ、第２電力システムが遠位端１０６に配置されうる。第１電力システムは、ヘッド部内部２３２内に配置された第１圧力容器４１８内に収容することができ、第２電力システムは、尾部内部２６８内に配置された第２圧力容器４２０内に収容されうる。
【0045】
第１圧力容器４１８の第１電力システムは、第２圧力容器４２０の第２電力システムより低い電力を有しうる。第１電力システム及び第２電力システムを有する配電システムは、電源４１２のエネルギ源とは無関係であり、一方、機体システム及び観測機器への電圧及び電力のための柔軟なオプションを提供する。第２電力システムは、推進システム１１６に電力を供給することができ、一方、第１電力システムは、水中機１００の他の構成要素に電力を供給することができる。第２電力システムの高出力システムと第１電力システムの低出力システムは、２つの別個の圧力容器（例えば、第１圧力容器４１８と第２圧力容器４２０）に分離され、水中環境の過酷な条件から配電システムの電子機器を保護する。圧力容器４１８～４２０は、圧力容器エンドキャップの海底ケーブル及び隔壁コネクタを使用して、互いに接続されかつ水中機１００の複数のシステムのそれぞれに接続される。第２圧力容器４２０の高出力システム及び第１圧力容器４１８の低出力システムの両方は、システム回路のオン及びオフを切り替える能力、並びに、各回路上の電圧及び電流測定値を測定及び報告する能力を有する。
【0046】
一実施形態では、浮揚区画４２２が内部２１２に画定され、浮揚システム４１４を収容するように構成される。浮揚システム４１４は、モジュール式ブロック内の浮揚性発泡体、及び、鉛、黄銅、及び／又は、同等物で作られたディスク又はロッドなどのトリム重量部を有するが、これらに限定されない、複数のトリム及びバラストを有しうる。後方バラストは、水中機１００の遠位端１０６に配置することができ、前方バラストは、近位端１０４に配置することができる。水中環境における移動中の水中機１００の浮力及びトリムを最適化するために、浮揚システム４１４のトリム及びバラストは、動作環境、観測機器センサ構成、及び、内部２１２に含まれる任意の観測機器を含む水中機１００の重量に基づいて、追加され、シフトされ又は除去されうる。静的バラストの変化は、水中機１００の浮力を変化させることができる。
【0047】
緊急上昇制御システム４１６は、緊急バラストと、緊急ロジックボードなどの制御装置とを有する。一実施形態では、緊急上昇制御システム４１６は、緊急状態の検出時に水中機１００が水中環境の表面に上昇するために必要に応じて解放されうる余剰の緊急上昇用重量部を有する。各緊急上昇用重量部は、圧力容器の密封の不具合及び／又は浸水事象を克服するのに十分な正の浮力を提供しうる。例えば、緊急上昇用重量部は、喪失したバラストの１２５％（例えば、重量当たり約３４ｋｇ（約７５ポンド）の浮力）を克服するのに十分な重量を提供しうる。発射機構は、上昇用重量部を解放し、これは、緊急プロトコルに従って、機体制御装置からの指令に応答して、予備電源の使用時に、最大任務長さに対応するタイマーの期限切れ時に、機体制御装置からの指令に応答して、遠隔コンピュータシステム（例えば、オペレータシステム）から通信システムを介して受信した指令に応答して、かつ／又は、同様な場合に、始動されうる。上昇用重量部は、それぞれ冗長な発射機構を有する。より詳細には、各発射機構の海底ケーブル及び隔壁コネクタは、冗長な電気信号を有する。緊急上昇制御システム４１６は、電源４１２がオフラインである場合に予備電池によって給電されうる。
【0048】
水中機１００は、内部構成要素４００の様々な重要な構成要素のための１つ又は複数の予備電池を有しうる。航行、通信、緊急事態、位置標定、及び、他の重要な操作及びシステムのために緊急用電力を供給するための１つ又は複数の予備電池が存在しうる。例えば、航行システム、通信システム、緊急システム、及び、自律システムのために予備電力を供給する２４Ｖ電池が存在しうる。位置標識及び全地球測位システム（ＧＰＳ）は、電源４１２及び２４Ｖ予備電池が電力損失を経験した場合に使用するための予備電池を有しうる。さらに、電力損失後の経過時間（例えば、５分）の間で航行情報を維持することを可能にするために、統合された予備電池が存在しうる。さらに、音響モデムは、電力損失が発生した場合に水中機１００の位置特定及び通信を容易にするように、予備電池（例えば、３０日）を搭載することができる。水中機１００の正常な復旧を保証するための追加の緊急システム及び動作、並びに、水中環境における水中機１００の任務中かさもなければ関連する間に捕捉されるデータが存在しうる。
【0049】
水中機１００の発射及び回収に関連して、リフトシステム１１２及び牽引システム４２４を使用することができる。水中機１００は、ピア発射（pier-launch）を介して発射され、牽引システム４２４を使用して任務展開サイトに牽引することができ、又は、水中機１００は、船舶を使用して任務展開サイトに輸送されて発射されうる。同様に、水中機１００は、任務回収サイトで回収され、リフトシステム１１２を使用して船舶へ持ち上げるか、牽引システム４２４を使用して桟橋又は類似の構造物へ牽引し、そこで水から持ち上げることができる。水中から、水中機１００は、スケート１０８を使用して、船舶のデッキ又は桟橋に支持されうる。
【0050】
リフトシステム１１２は、水中機１００を桟橋又は船舶から水中に展開するための単一点リフトとして使用される。リフトシステム１１２は、単一点リフトとしてフレーム４０２に取り付けられたシャックルを有しうる。一例では、シャックルの厚さは約３．２ｃｍ（約１．２５インチ）であり、６．３４トン（１４，０００ポンド）の収容能力を有する。しかしながら、他のシャックル特性又はリフト機構が考えられる。シャックルを使用して水中機１００を持ち上げ及び降ろすために、例えば、クレーン又はＡフレーム（合掌造り）のドッキングヘッドを使用することができる。リフトシステム１１２のシャックルは、完全にドラッグスキン２４８内に配置され、ドラッグスキン２４８内のスリットを通して容易にアクセス可能であり、それにより、水中環境での動作中の抗力を低減しつつ、発射及び回収のためのアクセスを容易にすることができる。
【0051】
牽引システム４２４は、収容位置にあるときに、ドラッグスキン２１４内に完全に配置され、これにより、動作中の抗力が低減される。牽引システム４２４は、収容位置に付勢されており、牽引システム４２４が使用されていないときにドラッグスキン２１４内に完全に留まることを保証する。牽引システム４２４は、牽引システム４２４を、水中機１００を牽引するための牽引位置に移動させるように、ドラッグスキン２４８内のスリットを通してアクセス可能である。水中機１００の回収時に、ポップ・オフ・フロートを単一点リフト又は牽引システム４２４に取り付けることができる。一例では、回収中に、ラインがリフトシステム１１２のシャックルを通って供給され又はシャックルに取り付けられる。
【0052】
発射と回収の間において、水中機１００は、航行システム４２６を使用して、自律的に、半自律的に、及び／又は、遠隔操作を通じて航行する。機体制御装置は、航行システム４２６を使用する任務計画に従って、水中機１００を自律的に航行することができる。任務計画は、任務前、任務中、及び／又は任務後に、水中機１００と通信している遠隔コンピュータシステムを使用して行うことができる。
【0053】
水中機１００の航行は、これらに限定されないが、（姿勢及び機首方位基準システム（ＡＨＲＳ）、慣性航法システム（ＩＮＳ）等を含む）慣性センサ、ドップラー速度ロガー（ＤＶＬ）、音響センサ、映像装置、リングレーザジャイロスコープ（ＲＬＧ）、加速度計、圧力センサ、ＧＰＳ、音速センサ（ＳＶＳ）、電気伝導度及び温度センサ（ＣＴ）、前方監視ソナー（ＦＬＳ）及び／又は同様のものを含む、１つ又は複数の航法センサを利用することができる。一実施形態では、航行システム４２６は、ＩＮＳと、ＤＶＬと、アダプタ板と交換可能な統合センサモジュール内に収容された圧力センサとを有する。航行システム４２６は、水中機１００の下側のヘッド部内部２３２内に配置することができる。他の航行センサは、水中機１００の他の位置及び／又は統合センサモジュール内に配置することができる。
【0054】
これらのセンサに加えて、水中機１００は、観測機器インターフェイスと同様に、調査観測機器、代替観測機器、及び／又は、任務固有観測機器を含む観測機器を有する。一実施形態では、調査観測機器は、水中環境の調査を得るように構成されている。調査観測機器は、１つ又は複数の周波数にわたってデータを捕捉する。例えば、調査観測機器は、約７５ｋＨｚ～約１６００ｋＨｚの範囲の側面走査周波数で走査することができる。いくつかの実施形態では、複数の周波数を同時に走査することができる。代替観測機器は、限定するものではないが、マルチビーム音響測深機、側面主走査に代わる干渉合成開口ソナー、低周波数超広帯域合成開口ソナー、副カメラ、磁力計、及び／又は、同様のものを含みうる。
【0055】
観測機器インターフェイスは、電力、航行、通信、及び／又は、同様のものなどの、他の機体システムとの接続及び通信を制御し且つ容易にすることができる。本明細書に記載されるように、配電システムは、故障に対する保護として、異なる機体副システムの絶縁を含みうる。観測機器電源入力部は、絶縁させることができ、その結果、未加工の電池電力は３０００Ｗまでは公称３００Ｖであり、５００Ｗまでは４８Ｖに調整され、５００Ｗまでは２４Ｖに調整される。航行に関して、低い潜在的な航行データは、機体制御装置から観測機器への直接フィードを通じて利用可能である。観測機器通信ケーブルを介して、時間管理のために、差分及びシングルエンドパルス毎秒（Differential and single-ended pulse-per-second）を利用することができる。観測機器と機体システムの間の通信のために、様々な有線接続又は無線接続が使用されうる。
【0056】
推進システム１１６に関連する機体システムの詳細な説明については、図１５～図１６Ｈを参照する。一実施形態では、水中機１００の遠位端１０６は、尾部内部２６８に少なくとも部分的に配置された推進システム１１６を有する。
【0057】
一実施形態では、尾部内部２６８は、第２圧力容器４２０を収容する尾部パワーベイ５００を有する。尾部ブレース４０４は、少なくとも部分的に尾部パワーベイ５００を形成することができる。電源取付部５０２は、尾部ブレース４０４に接続し、第２圧力容器４２０は、１つ又は複数の取付ブラケット５０４を使用して電源取付部５０２に固定されている。
【0058】
尾部ブレース４０４は、複数の制御フィン１１８に対応する複数のブレースアームを有しうる。一実施形態では、尾部ブレース４０４の第１部分は、第１アーム取付部で互いに連結された、第１ブレースアーム及び第２ブレースアームを有し、尾部ブレース４０４の第２部分は、第２アーム取付部で互いに連結された、第３ブレースアーム及び第４ブレースアームを有する。尾部ブレース４０４の第１部分及び第２部分は、第１アーム取付部と第２アーム取付部が尾部ブレース中心から互いに対してある角度で（例えば直角に）延びるように、交差構成で尾部内部２６８内に取り付けられうる。これらブレースアームの各々は、尾部ブレース中心の周りの等距離位置で対応するアーム取付部から近位側に延びている。
【0059】
複数の制御フィン１１８及び複数のストレークキャップ５０６は、互いに対して尾部ブレース４０４に取り付けることができる。一実施形態では、各ストレークキャップ５０６は、対応するブレースアームの近位端付近に取り付けられ、対応する制御フィン１１８は、対応するブレースアームの遠位端付近に取り付けられている。尾部ブレース４０４の複数のブレースアームの各々は、尾部フェアリング２１０の複数のストレークチャネル２７２を貫通し、かつ／又は、その中に取り付けることができる。この構成では、ストレークキャップ５０６は、尾部フェアリング２１０の近位端２６０においてストレーク２７０のストレークチャネル２７２を覆い、制御フィン１１８は、尾部フェアリング２１０の遠位端２６２においてストレークチャネル２７２から延びている。
【0060】
一実施形態では、スラスタ組立体１２０は、尾部ブレース中心の尾部ブレース４０４に取り付けられ、これにより、制御フィン１１８及び関連するストレークキャップ５０６及びブレースアームが、スラスタ組立体１２０の周囲で等距離の位置に配置される。スラスタ組立体１２０は、スラスタ取付部５１０を使用して推進システム１１６に接続されるか又はさもなくば支持される、スラスタ５０８を有する。スラスタ５０８は、１つ又は複数のプロペラ５１２の回転を可能にするように接続されうる。スラスタ５０８は、任務中の水中機１００の動作を最適化するために、ギア抗力を排除しかつノイズを低減するために直接的に駆動されうる。
【0061】
スラスタ取付部５１０は、スラスタ取付部５１０に沿って延びている１つ又は複数のスラスタ補強材によってさらに支持されうる。スラスタ５０８は、１つ又は複数のクランプを使用して、スラスタ取付部５１０に取り付けられうる。スラスタ組立体１２０は、スラスタフェアリング２７８のスラスタ内部２９０内に少なくとも部分的に収容される。例えば、スラスタ組立体１２０は、プロペラ５１２を収容するスラスタ５０８の遠位端のみがスラスタフェアリング２７８から遠位側に延びるように取り付けられうる。複数の制御フィン１１８は、スラスタ取付部５１０に接続されうる。
【0062】
図１６Ａ～図１６Ｈを参照すると、一実施形態では、複数の制御フィン１１８の各々は、水中機の後端付近に配置されており、近位端と遠位端の間に延びているフィン本体５１４と、内側端及び外側端とを有する。制御フィン１１８は、フィン本体５１４が近位端から遠位端まで、尾部フェアリング２１０の遠位端２６２から離れる方向に延びるように配向されうる。この向きでは、フィン本体５１４の内側端は、スラスタフェアリング２７８に近接して配置される。フィン本体５１４の内側端は、スラスタフェアリング２７８の外面２８０の形状の鏡像である形状を有しうる。フィン本体５１４は、流体力学的効率を最大にするために、近位端から遠位端まで厚さを先細りにしうる。したがって、一実施形態では、制御フィン１１８の形状は、静的ストレーク２７０及びストレークキャップ５０６のプロファイルに追従し、それによって低抗力プロファイルを形成する。
【0063】
一実施形態では、キャップ組立体５１６は、フィン本体５１４の外側端に配置された第１板と、フィン本体５１４をフィン取付組立体に接続するようにフィン本体５１４の内側端の開口内に配置された第２板とを有する。フィン取付組立体は、制御フィン軸の取付ブラケット５１８と、第２軸連結部５２２と柔軟に接続された第１軸連結部５２０を有する軸連結部と、取付ブラケット５２４と、駆動クランプ５２６と、回転アクチュエータ５２８と、駆動軸５３０とを有する。一実施形態では、駆動軸５３０は、軸連結部内で回転アクチュエータ５２８と動作可能に接続され、取付ブラケット５１８内に画定されたチャネルを通って、近位端でフィン本体５１４内に画定されたフィンチャネル内に延びている。駆動軸５３０は、キャップ組立体５１６を使用してフィン本体５１４に取り付けられている。取付ブラケット５１８及び５２４は、制御フィン１１８を尾部ブレース４０４に取り付け、回転アクチュエータ５２８は、駆動クランプ５２６を使用して取付ブラケット５２４にさらに固定される。
【0064】
制御フィン１１８は、スラスタ組立体１２０を使用して生成される移動中に、水中機１００の制御を提供する。制御フィン１１８は、水中機１００の機首方位を制御するように移動させることができる。制御フィン１１８の移動は、機体制御装置の自律的決定及び／又は操作者からの遠隔入力に従って、機体制御装置を使用して制御することができる。回転アクチュエータ５２８は、駆動軸５３０を使用してフィン本体５１４に伝達される回転運動又はトルクを生成する。駆動軸５３０に取り付けられたキャップ組立体５１６は、回転アクチュエータ５２８とフィン本体５１４の間のトルク伝達機構を提供する。一例では、制御フィン１１８は、９ＲＰＭの最大速度で、絶対角度フィードバックを０．１度にして、制御フィン１１８あたり４．２３Ｎ・ｍ（５０ｆｔ－ｌｂｓ）の最大トルクを提供する。
【0065】
さらに、制御フィン１１８は、最適化された製造可能性及びメンテナンスのために構成されている。フィン本体５１４は、型で成形されたポリウレタン部品としうる。したがって、フィン本体５１４は、本明細書に記載されるように、付加製造を使用して迅速に製造されうる。初期のブランク部分から、軟質シリコーン型が作成され、迅速な再生産が可能になり得る。様々な態様の制御フィン１１８が、最小限の部品を取り除いてメンテナンスのために容易にアクセスできる。例えば、キャップ組立体５１６は、トルク伝達キーを用いて駆動軸５３０に取り付けられた、一組の低コストのウォータージェット加工された又はレーザ切断されたステンレス鋼板を有しうる。上述のように、キャップ組立体５１６は、フィン本体５１４のコアに組み立てられ、水中機１００のサイズのためのトルク伝達を提供する一方で、水中機１００の外部からそれぞれアクセス可能な２つの板への締結具の数を減らす。さらに、フィン本体５１４のための低コストの付加製造方法により、トルク伝達機構とキャップ組立体５１６が容易に一体化されうる。
【0066】
本明細書に記載されるように、制御フィン１１８及びスラスタ組立体１２０を有する推進システム１１６は、第２電力システムを使用して電力を供給される。図１７Ａ～図１７Ｆから理解されるように、第１電力システムは、隔離された圧力容器（例えば、４１８～４２０）内の第２電力システムから分離され、水中環境１００の過酷さからの保護を高める。
【0067】
一実施形態では、フレーム４０２は、上部支持体６００を形成するために互いに取り付けられた、一組の支持板を有する。リフトシステム１１２は、上部支持体６００に接続されうる。支持板の各々は、中心支持体６０２と遠位支持体６０４と近位支持体６０６とを有し、各々は、上部支持体６００から下部支持体６０８に延びている。支持板は、中心支持体６０２における上部支持体６００から、近位支持体６０６又は遠位支持体６０４の一方の近傍の下部支持体６０８へ角度に沿って延びる、角度の付いた支持体などの、他の支持体をさらに有しうる。
【0068】
複数の支持板は、複数の支持板が上端において互いに連結されて上部支持体６００を形成し、複数の下部支持体６０８が一定距離で互いに離間されるように、互いに対してある角度で配向される。この角度は、例えば、約１０度～６０度の範囲とすることができ、１つの特定の例では、約３６度としうる。遠位支持ブレース６１０は、支持板から尾部内部２６８内に遠位側に延びることができ、近位支持ブレース６２８は、支持板からヘッド部内部２３２内に近位側に延びることができる。ヘッド部ブレース４０６は、ヘッド部内部２３２内に一組のシステム支持ブレース６１２をさらに有することができ、電源ブレース６２２がヘッド部内部２３２内に配置されうる。
【0069】
一実施形態では、近位支持ブレース６２８と、電源ブレース６２２と、システム支持ブレース６１２を有するヘッド部ブレース４０６は、ノーズフレーム６１４から遠位側に近位隔壁６１６に延びている。支持板の近位支持体６０６は、上部支持体６００及び下部支持体６０８がそれぞれ近位隔壁６１６から遠位隔壁６１８に延びているように、近位隔壁６１６に接続されうる。支持板の遠位支持体６０４は、遠位隔壁６１８に接続されうる。遠位支持ブレース６１０は、遠位隔壁６１８から遠位側に尾部フレーム６２０に延びている。浮揚システム板６２６は、近位隔壁６１６から遠位隔壁６１８まで延び、浮揚区画４２２とは別個の観測機器ベイ６２４を形成することができる。リブ４１０は、浮揚システム板６２６を上部支持体６００に固定することができる。
【0070】
図１７Ａ～図１７Ｂに示されるフレーム４０２の様々な構成要素は、一次フレーム構造を形成することができる。一次フレーム構造の構成要素は、複数の切り欠きを有し、荷重を支持する支持体を提供しながら、フレーム４０２の全体的な負荷を軽減することができる。切り欠きは、例えば、ウォータージェット切断、レーザ切断、及び／又は、同様のものを介して作成することができる。従って、一例では、一次フレーム構造の重量は約９５ｋｇ（約１９０ポンド）である。一次フレーム構造の構成要素は、タブスロット接続部を用いて取り付けられ、互いに溶接されうる。しかしながら、締結具（例えば、ボルト、ねじ等）を有する他の接続機構を利用することができる。一次フレーム構造の構成要素の様々な部分は、厚さが約６．３５ｍｍ（約０．２５インチ）及び／又は約１２．７ｍｍ（０．５インチ）であり、アルミニウム又はアルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、プラスチック、及び／又は、同様のものを含む、これらに限定されない、様々な材料から作られたシートから作製されうる。本明細書に詳述されるように、一次フレーム構造の複数の構成要素の全て又はいくつかは、付加製造を用いて製造することができることが理解されるであろう。
【0071】
近位隔壁６１６により、ヘッド部内部２３２を、浮揚区画４２２及び観測機器ベイ６２４を有する機体フェアリングの内部から分離する。同様に、遠位隔壁６１８により、ヘッド部内部２３２と同様に、尾部内部２６８を機体フェアリングの内部から分離する。したがって、複数の内部構成要素４００からなる部分集合を互いに隔離するために、別個の圧力容器が作成される。図１７Ｃ～図１７Ｆに示されるように、第１電力システムは、このようにして、浮揚区画４２２及び観測機器ベイ６２４と共に、第２電力システムから絶縁されうる。
【0072】
より詳細には、図１８を参照すると、ある例では、水中機１００は、水中機１００の他のシステムの合計（例えば、５０倍）を大幅に超える電力負荷を利用する推進システム１１６を伴って高速で走行することができる。これらの高負荷のため、電源４１２などの配電システム７００の電源７０２は、電源７０２と、高電圧ボトル７０６（例えば、第２電力システム）と、スラスタ組立体１２０を有する主スラスタ７１０との間の海底コネクタを通して伝送されるアンペア数を最小化するように構成されうる。例えば、電源７０２は、３００Ｖ直流電池を有することができ、又は、エネルギ源が３００Ｖ直流で供給できない場合に電源７０２と高電圧ボトル７０６の間の電力インターフェイス７０４を利用することができる。高電圧ボトル７０６は、３００Ｖ直流の名目入力を受け入れ、バス電圧を、主スラスタ７１０、及び、制御フィンシステム７０８、水中機観測機器、ホバリングスラスタ、及び／又は、その他のシステム及び部品を含む、これらに限定されないその他の構成要素に供給する役割を持つ。また、高電圧ボトル７０６は、観測機器インターフェイス７１２を介して、機体システムの残部及び水中機１００の観測機器接続のために、直流３００Ｖを直流４８Ｖ及び直流２４Ｖの両方のバスに変換することができる。２４Ｖ直流バスは、海底コネクタ及びケーブルを通して低電圧ボトル７１４（例えば、第１電力システム）に伝送することができる。低電圧ボトル７１４は、高電圧ボトル７０６から２４Ｖ直流バスを受け入れる。この電圧を供給する前に、電力経路は、自動切換システムを備えた予備電池システムを通って進む。主電源が高電圧ボトル７０６から遮断された場合、自動切換システムが低電圧ボトル７１４の電源を予備電池に瞬時に移動させ、それによって、自律システムを有する機体コンピュータ、緊急上昇制御システム４１６を有する緊急応答システム、並びに、他の周辺機器７１６が、電源入力に対する中断を経験しないようにするように、予備電池システムは低電圧ボトル７１４内に存在する。
【0073】
一般に、配電システム７００は、バス（例えば、２４Ｖバス）と接続された、高出力圧力容器及び低出力圧力容器を形成する。高出力圧力容器は、スラスタモータ制御装置及び環境監視ボードを備えた、高出力配電盤を有する。高出力配電盤は、電源７０２から電力を受け取り、観測機器インターフェイス７１２、制御フィンシステム７０８、主スラスタ７１０、ホバリングシステム、可変浮力システム、及び／又は、同様のものを介して、水中機観測機器（例えば、２４Ｖ、４８Ｖ、及び３００Ｖ）に電力を供給する。低電源圧力容器は、予備電池システムと低出力配電盤と環境監視ボードとを有する。低出力圧力容器は、高出力圧力容器から電力を受け取り、航行センサ、（例えば、アコム、無線、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの）通信システム、緊急システム、位置標識、浮揚解放システム、前方監視ソナー、及び／又は、同様のものを含む、周辺機器７１６に電力を供給する。
【0074】
電源４１２などの電源７０２は、浮揚システム板６２６と、トレイフェアリング２５２を有するトレイによって形成される観測機器ベイ６２４内に配置されうる。トレイは、電源４１２及び観測機器を置換、交換、又はさもなくばカスタマイズするために、一次フレーム構造と取り外し可能に接続される。トレイは、重量を最小化するように構成されうる。一例では、トレイの重量は約５６．７ｋｇ（約１２５ポンド）である。一実施形態では、トレイは、例えば、サイドトレイ取付部２５６及び中心トレイ取付部２５８を使用して、トレイフェアリング２５２に取り付けられたトレイブレース８００を有する。トレイブレース８００は電源４１２を支持する。電源４１２の電池を収容しかつ支持するための電池区画８０４を形成するために、例えば、１つ又は複数の締め付け板８０２をトレイブレース８００に接続することができる。トレイは、さらに、観測機器を収容しかつ支持することができる。
【0075】
図２０～図２１を参照すると、低出力圧力容器を収容する構造の実例が示されている。一実施形態では、低出力圧力容器は、ヘッド部内部２３２内に配置される。ヘッド部パワーベイ９００は、第１圧力容器４１８を収容する。第１圧力容器４１８は、電源支持体９０２に取り付けられたクランプを使用して、ヘッド部パワーベイ９００内に固定されうる。電源支持体９０２は、電源ブレース６２２に取り付けられうる。ヘッド部内部２３２は、航行システム４２６及び緊急上昇制御システム４１６、並びに、他の構成要素を更に収容することができる。
【0076】
図２０～図２２Ｄから理解されるように、ノーズ１１４は牽引システム４２４を有する。一実施形態では、牽引システム４２４は、牽引板９０４と、牽引点回動体９０６と、牽引取付部９０８と、１つ又は複数の引張ばね９１０と、牽引点９１２とを有する。牽引点９１２は牽引板９０４に取り付けられており、牽引板は牽引点回動体９０６によって形成される軸線を中心に回動することによって伸長位置と後退位置の間を移動する。牽引取付部９０８は、牽引点回動体９０６をノーズブレース４０８に接続する。
【0077】
引張ばね９１０は、牽引点９１２を後退位置に付勢し、牽引点９１２は、引張ばね９１０のばね付勢に打ち勝つ力が加わると、後退位置に移動することができる。図２２Ａ～図２２Ｄに示されるように、牽引点９１２が後退位置にあるとき、牽引システム４２４は、完全に、収容位置にあるドラッグスキン２１４の柔軟な表面内にある。牽引点９１２が伸長位置にあるとき、牽引点９１２は、ドラッグスキン２１４のスリットを通って延び、牽引システム４２４は牽引位置にある。
【0078】
このように、ノーズ１１４は、牽引システム４２４が使用されていないときに抗力を最小にし、牽引及び解放のためのアクセスを容易にする。ノーズ１１４及び牽引システム４２４は、水中環境において反復可能な牽引サイクルのための回動牽引点９１２を提供し、牽引点９１２を延長及び収容するための完全な受動機構を利用し、水中機１００の外側からノーズ１１４を取り付け及び取り外すためのアクセスを可能にし、他の利点の中でも、表面の中断／特徴を最小限に抑えて抗力を低減する。
【0079】
１つの実施形態において、牽引点９１２は、後退構成と拡張構成の間を移動し、水平から上方へ約６０度から水平から下方へ約１０度まで牽引角度を提供する。従って、操作者は、何らかのリセット動作なしに牽引線を牽引システム４２４に取り付け及び解放することができ、それによって、水中機１００を、回収の必要なしに、複数の場所の間で牽引することができる。ノーズ１１４は、牽引線を取り付けるときに牽引フックを牽引点９１２にもたらすのを助ける漏斗機構を有する。したがって、水中機１００が水中環境の水面にありかつ牽引点９１２が水線の下にあるときに、水中機１００は容易に牽引されうる。
【0080】
さらに、牽引システム４２４は、使用されていない間は完全にドラッグスキン２１４内に存在し、水中機１００が牽引下にあるときはドラッグスキン２１４の外側に延び、それにより、水中機１００が作動しているときはノーズ１１４は低抗力であり、牽引点９１２が延びているときは軸外牽引が提供される。牽引システム４２４は受動的であり、作動を必要とせず、開くことができない（牽引点にアクセス可能）。牽引システム４２４はばね式であり、牽引点９１２は、水中機１００が牽引下にある前に回動し始めるため、牽引システム４２４は、機械的ソフト始動として機能し、水中機１００へのスナップ荷重を低減する。
【0081】
牽引システム４２４は外部からアクセス可能である。外側の締結具ファスナー及び表面の中断を減少させるために、ノーズ取付部２１８を用いてノーズ１１４を最後に水中機１００に取り付けることができ、操作者はドラッグスキン２１４内の柔軟な領域を通してノーズ取付点にアクセスする。ノーズ１１４が外部の特徴を有さずかつ水中機１００が動作しているときに収容される牽引点９１４を有するように設計することによって、水中機の抗力が低減され、範囲が改善される。従って、ノーズ１１４は、低抗力であり、衝撃減衰のための柔軟な硬ジュロメータの鋳造材料を有し、繰り返し可能な海岸線における取り付け及び取り外しを可能にし、軸外牽引を可能にし、使用後にリセットを必要とせず、受動的な伸縮機構であり、開放を行わず、牽引点９１２を延ばすために水中機の牽引抗力に依存し、とりわけ容易な設置を可能にする。
【0082】
図２３Ａ～図２３Ｇを参照すると、緊急上昇制御システム４１６の詳細な説明が提供される。緊急上昇制御システム４１６は、ポート開口２３８内のポート１２２のポート壁２３６に対して配置される。一実施形態では、緊急上昇制御システム４１６は、システム支持ブレース６１２に接続された取付部１０００を有する。１つ又は複数のガイド１００２が取付部１０００上に配置される。ガイド１００２は、上部保持板１００６及びラッチ１０１０を使用して固定される。上昇用重量部１００８（例えば、直径１５．２ｃｍ（６インチ）及び長さ２２．９ｃｍ（９インチ）を有する炭素鋼ロッド）は、ガイド１００２内に収容される。上昇用重量部１００８は、磁石の取付け工具を使用して、取り扱われ、水中機１００内に設置されうる。
【0083】
緊急アクチュエータは、解放のために始動されるまで、ガイド１００２内で上昇用重量部１００８を維持することができる。上昇用重量部１００８の各々のための下部保持板１０１６は、ピン１０１８が緊急トリガに応答して解放されてポート開口２３８を通して上昇用重量部１００８を解放するときに開くねじりばね組立体１０１２に接続されている。分離器１０１４により、水中機１００の他の構成要素を保護し、解放中に他の構成要素からの干渉されないことを保証する。
【0084】
ポート１２２のポート壁２３６は、近位端１０２８と遠位端１０３０の間に延びているポート本体１０２２を有しうる。ポート支持体１０２４は、ポート本体１０２２から下部保持板１０１６に向かって上方に突出することができ、上昇用重量部１００８を解放するまでガイド１００２内に保持するためのさらなる支持を提供する。ポート支持体１０２４は、取付部１０２６から遠位端１０３０まで延びることができる。ポート１２２は、ねじりばね組立体１０１２を使用して、取付部１０２６において水中機１００に取り付けることができ、解放中にポート１２２のポート壁２３６が開放できるようにする。
【0085】
図２３Ａ～図２３Ｇから理解されるように、緊急上昇制御システム４１６は、圧力容器の密封が故障した場合に、水中機１００に十分な正の浮力をそれぞれ提供することができる、１組の余剰の緊急上昇用重量部１００８を有する。上昇用重量部１００８の各々は、海底ケーブル及び隔壁コネクタを有する発射機構に関連付けられる。各発射機構は冗長な電気信号を有する。発射機構は、上昇用重量部１００８を解放する。複数の上昇用重量部１００８の各々は、フェアリング２００の下側外殻に適合するポート壁２３６の形態のハッチドアを有するシステムに封入される。ポート１２２は、本明細書に記載されるように、付加製造を用いて製造することができ、水中機１００が低抗力プロファイルを維持することを可能にする。緊急アクチュエータは、ポート壁２３６及び下部保持板１０１６を解放し、上昇用重量部１００８の一方又は両方が、禁止されていない水中機１００からの落下を可能にする。
【0086】
複数の上昇用重量部１００８の内の１つに関連する緊急アクチュエータは、緊急トリガに応答して発射機構を使用して始動されうる。緊急トリガは、複数の上昇用重量部１００８の内の１つ以上を解放する時期についての論理に基づく判断を行う緊急制御装置を使用して制御されうる。一実施形態では、緊急制御装置は、様々な機体装置からの入力を受け取り、上昇用重量部１００８を解放する時期を決定するために投票論理を使用する。緊急制御装置は、上昇用重量部１００８を解放する意図を通知する警報を生成することができる。
【0087】
一実施形態では、緊急制御装置は、上昇用重量部１００８を解放するための指令を受け入れて実行するか、又は、機体システムから１つ以上の入力を受け取り、上昇用重量部１００８を解放するか否かを決定する。各入力は、複数の個々の副入力を有しうる。緊急論理制御装置は、一組の副入力に対する投票論理を確立するために一組の論理ゲートを使用する。論理ゲートは、機体システム及びセンサなどの機体構成要素に対応する３つの副入力の大多数が起動されたときに、解放するための条件が満たされていると判断することができる。大多数に達した場合、緊急論理制御装置は、余剰の緊急上昇用重量部システムの両方を通じて上昇用重量部１００８の解放を開始する。
【0088】
これらの入力は、常に可能であると指定される入力、及び、時に可能であと指定される入力、及び／又は、同様のものを有しうる。常に可能であると指定された入力は、常に受け入れることができ、遠隔指令に応答して又は自律的決定に基づいて、上昇用重量部１００８の解放を始動する。遠隔指令は、遠隔応答装置から信号を受信する水中機１００の音響モデムを伴う音響指令としうる。時に可能として指定された入力は、可能ピンが緊急論理制御装置上でアクティブに設定されている場合にのみ受け入れられ、これにより、上昇用重量部１００８の不注意な解放が防止される。これらの入力は、切り替えボード、低電力供給の存在、機体制御装置からの指令、及び／又は、類似物に対応しうるが、これらに限定されない。水中機１００が予備電池電力で動作している場合、電池の切り替え板は入力をアクティブに設定する。同様に、第１圧力容器４１８に関連する低配電システムは、緊急論理制御装置へのアクティブ入力を有する。入力が複数の状態の間で切り替わる（例えば、非作動状態に切り替わる）場合、緊急論理制御装置は解放を開始する。さらに、機体制御装置は、直接的に、又は、低出力配電盤上のデジタル入力／出力を通して、上昇用重量部１００８の内の１つ又は複数を発射するように指令することができる。
【0089】
図２４Ａ～図２４Ｉを参照すると、一実施形態では、通信マスト１１０は、通信システムを収容する。通信マスト１１０は、透明としうる又はさもなければ光透過を可能とする、マスト本体１１００を有する。マスト本体１１００は、マスト取付部１１０４を使用して、水中機１００の取付板１１０２に取り付けられうる。マスト本体１１００は、低コストの迅速な製造及び低抗力プロファイルによる抗力の低減のために構成されうる。マスト本体１１００は、本明細書に記載されるように、迅速付加製造を用いて最初に作成されうる、型で成形されたポリウレタン部品としうる。次いで、この部品は、軟質シリコーン型を作製し、初期ブランクの迅速な再生産を可能にするように使用される。
【0090】
マスト本体１１００は、第１Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信リンク１００６と、位置標識１１０８と、ケーブル１１１０と、第２Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信リンク１１１２と、無指向性トランシーバを有しうる無線通信センサ１１１４とを有する、通信システムの構成要素を収容するための１つ以上の空洞を有しうる。位置標識１１０８は、イリジウム衛星通信及びＧＰＳの更新を提供することができ、同様に、水中環境において水中機１００を視覚的に見つけるために、マスト本体１１００を通して透過可能なストロボ光を有しうる。
【0091】
通信マスト１１０の通信システムは、無線通信センサ１１１４を有する９００ＭＨｚの無線と、水中環境の水面で利用可能である、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）通信リンク１００６及び１１１２を有する２．４ＧＨｚのＷｉ－Ｆｉ（登録商標）を提供することができる。通信システムは、２方向イリジウムメッセージングと、音響通信と、位置標識１１０８を使用する（例えば、任務中に監視メッセージ及び位置更新の両方を送信する）位置更新システムを有しうる。ケーブル１１１０は、外部の機体インターフェイスからアクセス可能である、水中着脱コネクタを介して利用可能なイーサネット（登録商標）としうる。
【0092】
図１２を参照して、本明細書で議論される様々なシステム及び方法を実施形態することができる１つ又は複数のコンピュータユニットを有する、例示的なコンピュータシステム１２００を詳細に説明する。コンピュータシステム１２００は、機体制御装置、緊急論理制御装置、付加製造システムの制御装置、オペレータシステム、及び、他のコンピュータシステム、制御装置、及び／又は、ネットワーク装置又はユニットに適用可能としうる。これらの装置の特定の実施形態は、異なる可能性のある特定のコンピュータ構造とすることができ、その全てが本明細書で具体的に論じられているわけではないが、当業者には理解されるであろうことが理解されるであろう。
【0093】
コンピュータシステム１２００は、コンピュータ処理を実行するためにコンピュータプログラム製品を実行することができるコンピュータシステムとしうる。データ及びプログラムのファイルは、コンピュータシステム１２００に入力することができ、コンピュータシステムは、ファイルを読み取り、その中のプログラムを実行する。コンピュータシステム１２００の複数の要素の内のいくつかは、１つ以上のハードウェアプロセッサ１２０２、１つ以上のデータ記憶装置１２０４、１つ以上の記憶装置１２０６、及び／又は、１つ以上のポート１２０８～１２１０を有し、図１２に示されている。さらに、当業者によって認識されるであろう他の要素を、コンピュータシステム１２００が有しうるが、図１２に明示的には示されず、本明細書でさらに議論される。コンピュータシステム１２００の様々な要素は、１つ又は複数の通信バス、２地点間の通信経路、又は、図１２に明示的に示されていない他の通信手段によって互いに通信することができる。
【0094】
ハードウェアプロセッサ１２０２は、例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロ制御装置、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、及び／又は、１つ以上の内部レベルのキャッシュを有しうる。ハードウェアプロセッサ１２０２が単一の中央処理ユニット、又は、並列処理環境と一般に呼ばれる、命令を実行し互いに並列に操作を実行することができる複数の処理ユニットを備えるように、１つ又は複数のハードウェアプロセッサ１２０２が存在しうる。
【0095】
コンピュータシステム１２００は、従来のコンピュータ、分散型コンピュータ、又は、クラウドコンピュータ構造を介して利用可能にされた１つ以上の外部コンピュータなどの他の任意のタイプのコンピュータとしうる。本明細書に記載された技術は、選択的に、データ記憶装置１２０４上に記憶され、記憶装置１２０６上に記憶され、かつ／又は、ポート１２０８～１２１０の内の１つ又は複数を介して通信された、データに記憶されたソフトウェアで実施され、それによって、図１２のコンピュータシステム１２００を、本明細書に記載された動作を実施するための特殊用途の機械に変換する。コンピュータシステム１２００の例としては、パーソナルコンピュータ、端子、ワークステーション、携帯電話、タブレット、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、マルチメディアコンソール、ゲームコンソール、セットトップボックスなどがある。
【0096】
１つ以上のデータ記憶装置１２０４は、コンピュータ処理を実行するためのコンピュータ実行可能命令などの、コンピュータシステム１２００内で生成又は採用されるデータを記憶することができる任意の不揮発性データ記憶装置を有することができ、これは、アプリケーション・プログラムと、コンピュータシステム１２００の様々な構成要素を管理するオペレーティング・システム（ＯＳ）の両方の命令を含みうる。データ記憶装置１２０４は、これに制限されないが、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、半導体ドライブ、フラッシュドライブ等を含みうる。データ記憶装置１２０４は、消去可能なデータ記憶媒体、消去不可能なデータ記憶媒体、及び／又は、１つ以上のデータベース管理製品、ウェブサーバー製品、アプリケーションサーバ製品、及び／又は、他の追加ソフトウェア構成要素を有する、コンピュータプログラム製品と共に、有線又は無線ネットワーク構造を介して利用可能にされる外部記憶装置を有しうる。消去可能なデータ記憶媒体の例としては、例えば、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク読み出し専用メモリ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、光磁気ディスク、フラッシュドライブ等が挙げられる。消去不可能なデータ記憶媒体の例としては、内部磁場ハードディスク、ＳＳＤ等が挙げられる。１つ以上の記憶装置１２０６は、揮発性メモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ））、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、及び／又は、不揮発性メモリ（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリなど）を有する。
【0097】
現在記載されている技術に従ってシステム及び方法を実施するための機構を含むコンピュータプログラム製品は、データ記憶装置１２０４、及び／又は、機械可読媒体と称されることがある記憶装置１２０６内に存在しうる。機械可読媒体は、機械による実行のために、本開示の動作の内の任意の１つ又は複数の動作を実行するために命令を記憶又は符号化することが可能であるか、又は、当該命令によって利用される又は関連するデータ構造及び／又はモジュールを記憶又は符号化することが可能である、任意の有形の非一時的な媒体を有しうることが理解されよう。機械可読媒体は、１つ以上の実行可能命令又はデータ構造を記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型のデータベース、及び／又は、関連するキャッシュ及びサーバ）を有する。
【0098】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１２００は、入出力（Ｉ／Ｏ）ポート１２０８などの１つ又は複数のポートと、通信ポート１２１０と、他のコンピュータ、ネットワーク、又は機体装置と通信するための機体副システムポートとを有する。ポート１２０８～１２１０は、組み合わせることができ、又は、別個とすることができ、より多くの又はより少ないポートをコンピュータシステム１２００が有しうることが理解されよう。
【0099】
入出力ポート１２０８は、入出力装置、又は他の装置に接続することができ、この装置によって、情報がコンピュータシステム１２００に入力されるか又はコンピュータシステム１２００から出力される。上記の入出力装置は、限定するものではないが、１つ又は複数の入力装置、１つ又は複数の出力装置、及び／又は、環境変換装置を有しうる。
【0100】
一実施形態では、入力装置は、人間の音声、物理的移動、物理的接触又は圧力などの、人間が生成した信号を、入出力ポート１２０８を介してコンピュータシステム１２００への入力データとしての電気信号に変換する。同様に、出力装置は、入出力ポート１２０８を介してコンピュータシステム１２００から受信される電気信号を、音、光、及び／又は、接触などの人間によって出力として感知されうる信号に変換することができる。入力装置は、入出力ポート１２０８を介してハードウェアプロセッサ１２０２に情報及び／又は指令の選択を通信するための英数字及び他のキーを有する、英数字入力装置としうる。入力装置は、マウス、トラックボール、カーソル方向キー、ジョイスティック、及び／又はホイールなどの方向及び選択制御装置、カメラ、マイクロフォン、位置センサ、方向センサ、重力センサ、慣性センサ及び／又は加速度計などの１つ又は複数のセンサ、及び／又は、タッチセンサ式ディスプレイスクリーン（「タッチスクリーン」）を含むが、これらに限定されない、別の種類の使用者入力装置としうる。出力装置は、これらに限定されないが、ディスプレイ、タッチスクリーン、スピーカ、触覚及び／又は触覚出力装置、及び／又は、同様のものを有しうる。いくつかの実施形態では、入力装置と出力装置は、例えば、タッチスクリーンの場合、同じ装置としうる。
【0101】
環境変換装置は、１つの形態のエネルギ又は信号を、入出力ポート１２０８を介して、コンピュータシステム１２００に入力又はコンピュータシステム１２００から出力するために、別の形態に変換する。例えば、コンピュータシステム１２００内で生成される電気信号は、別の種類の信号に、及び／又は、その逆に変換されうる。一実施形態では、環境変換装置は、光、音、温度、圧力、磁場、電場、化学的特性、物理的移動、配向、加速度、重力、及び／又は、同様のものなど、コンピュータデバイス１２００に局所的又は遠隔地の環境の特性又は態様を感知する。さらに、環境変換装置は、ある物体（例えば、機械的アクチュエータ）の物理的移動、物質の加熱又は冷却、化学物質の添加、及び／又は、同様のものなど、例示的なコンピュータデバイス１２００への局所的又は遠隔のいずれかの環境に何らかの影響を課すための信号を生成することができる。
【0102】
一実施形態では、通信ポート１２１０は、ネットワークに接続され、これにより、コンピュータシステム１２００は、本明細書に記載する方法及びシステムを実行する際に有用なネットワークデータを受信し、それによって、決定される情報及びネットワーク構成変更を送信することができる。別の言い方をすれば、通信ポート１２１０は、コンピュータシステム１２００と他の装置の間で情報を１つ以上の有線又は無線通信ネットワーク又は接続によって送受信するように構成された、１つ以上の通信インターフェイス装置にコンピュータシステム１２００を接続する。このようなネットワーク又は接続の例としては、これらに限定されないが、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）などが挙げられる。１つ以上の上記の通信インターフェイス装置は、通信ポート１２１０を介して、２地点間の通信経路を介して直接的に、広域ネットワーク（例えば、インターネット）を介して、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を介して、セルラネットワーク（例えば、第３世代（３Ｇ）又は第４世代（４Ｇ）又は第５世代（５Ｇ））を介して、又は、別の通信手段を介して、１つ以上の他の機械と通信するために利用することができる。さらに、通信ポート１２１０は、電磁信号送信及び／又は受信のためのアンテナと通信することができる。いくつかの例では、機械、水中機、又は、別の装置の位置の判定を容易にするためにＧＰＳデータを受信するようにアンテナを使用することができる。
【0103】
コンピュータシステム１２００は、水中機１００の動作を制御するため、かつ／又は、コンピュータシステム１２００と水中機１００の１つ又は複数の副システムの間で情報を交換するために、水中機１００に関連する１つ又は複数のシステムと通信するための水中機副システムポートを有しうる。
【0104】
実施形態では、任務計画データ、診断、任務データ、及び、水中探査及び動作に関連して様々な態様の水中機１００を動作させるためのソフトウェア及び他のモジュール及びサービスが、データ記憶装置１２０４及び／又は記憶装置１２０６に記憶されておりかつハードウェアプロセッサ１２０２によって実行される命令によって具現化されうる。コンピュータシステム１２００は、水中機と一体化することができ、さもなければ、水中機の一部を形成することができる。いくつかの例では、コンピュータシステム１２００は、機体の様々なシステム又は副システムと通信しかつ連動して作動することができる携帯デバイスである。
【0105】
図１２に記載されるシステムは、本開示の態様を採用するか又はそれに従って構成されうるコンピュータシステムの１つの可能な例にすぎない。コンピュータシステム上に現在開示されている技術を実現するためのコンピュータ実行可能命令を記憶する他の持続性の有形のコンピュータ可読記憶媒体が利用されうることが理解されるであろう。
【0106】
本開示では、開示される方法は、装置によって読み取り可能である数組の命令又はソフトウェアとして実施されうる。更に、開示される方法におけるステップの特定の順序又は階層は、例示的アプローチの例であることが理解される。設計の好みに基づいて、開示された主題の範囲内に留まったまま、方法におけるステップの特定の順序又は階層を再配置することができることが理解される。添付の方法の請求項は、様々なステップの要素をサンプル順序で提示し、必ずしも提示される特定の順序又は階層に限定されることを意味しない。
【0107】
記載された開示は、それに記憶された命令を有する持続性機械可読媒体を有しうるコンピュータプログラム製品又はソフトウェアとして提供することができ、これは、本開示による処理を実行するためにコンピュータシステム（又は他の電子デバイス）をプログラムするために使用されうる。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形態（例えば、ソフトウェア、処理アプリケーション）で情報を記憶する任意の機構を有する。機械可読媒体は、磁気記憶媒体、光記憶媒体、光磁気記憶媒体、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブルメモリ（例えば、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又は、電子命令を記憶するのに適した他の種類の媒体を含みうるが、これらに限定されない。
【0108】
本開示は、様々な実施形態を参照して説明されたが、これらの実施形態は、例示的であり、本開示の技術的範囲は、それらに限定されないことが理解されるであろう。多くの変形、修正、追加及び改良が可能である。より一般的には、本開示による実施形態は、特定の実施形態の文脈で説明した。機能性は、本開示の様々な実施形態において、別々に分離又はひとまとめに結合することができ又は異なる用語で説明されうる。これら及び他の変形、修正、追加及び改良は、以下に記載される特許請求の範囲に定義される開示の範囲に含まれうる。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図7H】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図14E】
【図14F】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図16D】
【図16E】
【図16F】
【図16G】
【図16H】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図17E】
【図17F】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22A】
【図22B】
【図22C】
【図22D】
【図23A】
【図23B】
【図23C】
【図23D】
【図23E】
【図23F】
【図23G】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【図24D】
【図24E】
【図24F】
【図24G】
【図24H】
【図24I】
【図25】
【国際調査報告】