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JP7738831B1 - Self-righting vessel - Google Patents

Self-righting vessel

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Publication number
JP7738831B1
JP7738831B1 JP2025075561A JP2025075561A JP7738831B1 JP 7738831 B1 JP7738831 B1 JP 7738831B1 JP 2025075561 A JP2025075561 A JP 2025075561A JP 2025075561 A JP2025075561 A JP 2025075561A JP 7738831 B1 JP7738831 B1 JP 7738831B1
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JP
Japan
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hull
section
vertical cross
outer edge
ship
Prior art date
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Active
Application number
JP2025075561A
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Japanese (ja)
Inventor
亮浩 金井
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Oceanic Constellations
Original Assignee
Oceanic Constellations
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Publication date
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Abstract

【課題】本発明によれば、船舶が反転した場合に、より確実に又はより短時間に反転状態から自動復元させることができる。
【解決手段】本発明は、水上を航行する船舶であって、前記船舶の船体が水面上で停泊又は定速航行しているときに水面と前記船体の外板の交線を含む面を喫水面とし、前記船舶の直進進行時の進行方向に形成される第一の直線上のいずれかの位置における前記第一の直線と垂直な面と前記船体の外板の交線で囲われる断面を鉛直断面とした場合に、前記第一の直線上の少なくともいずれかの位置における前記鉛直断面の形状が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通る鉛直線を基準として、左右非対称の形状となる、船舶である。
【選択図】図5

According to the present invention, when a ship turns over, it is possible to automatically correct the ship from the turned over state more reliably or in a shorter time.
[Solution] The present invention is a ship that sails on the water, wherein when the hull of the ship is anchored or sailing at a constant speed on the water surface, the plane including the intersection of the water surface and the outer plating of the hull is defined as the waterline, and when the cross section is defined as the cross section enclosed by the intersection of the hull's outer plating and a plane perpendicular to a first line formed in the direction of travel when the ship is traveling straight ahead, the shape of the vertical cross section at least at any position on the first line is asymmetrical with respect to a vertical line passing through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section.
[Selected figure] Figure 5

Description

本発明は、船舶の船体構造に関し、特に、セルフライティング機能を有する船舶の船体構造に関する。 The present invention relates to a ship hull structure, and more particularly to a ship hull structure with a self-righting function.

近年、海洋データの収集、海上や海中エリアへの通信環境の提供、不審船等の探索、洋上インフラ等の点検など、様々な用途に比較的小型の無人船舶(以下、「無人艇」とも言う)などを利用することが検討されている。 In recent years, there has been a growing interest in using relatively small unmanned vessels (hereinafter referred to as "unmanned boats") for a variety of purposes, including collecting oceanographic data, providing a communications environment for sea and underwater areas, searching for suspicious vessels, and inspecting offshore infrastructure.

特許文献1には、船尾近くに自動復元構造を備えたトリマランの船体構造が開示されている。特に、トリマランが反転した際に、船体が自動復元構造と主船体の隅に支えられて、船体の重心が大幅に上昇し、船体の縦軸を中心に回転して安定した通常姿勢に復元することができる船体構造が開示されている。 Patent Document 1 discloses a trimaran hull structure equipped with an automatic righting structure near the stern. In particular, the document discloses a hull structure in which, when the trimaran flips over, the hull is supported by the automatic righting structure and the corners of the main hull, causing the center of gravity of the hull to rise significantly, allowing the hull to rotate around its longitudinal axis and return to a stable, normal position.

米国特許第11655008号U.S. Pat. No. 1,165,5008

上記した無人船舶などを運行させる海洋エリアは、高波や強風などを含む気象や海象の影響またはその他の原因により無人船舶が反転してしまう場合がある。このように船舶が反転してしまった状態では、無人船舶を任意の位置に航行させることができず、または無人船舶に搭載したセンサ等による情報収集などの動作を実行することができない。そのため、無人船舶が反転した場合に、より確実にまたより迅速に自動復元(「セルフライティング」とも言う)することが求められる。 In marine areas where the above-mentioned unmanned vessels operate, there is a risk that the vessel may flip over due to the effects of weather and sea conditions, including high waves and strong winds, or other causes. If the vessel flips over in this way, it is not possible to navigate the unmanned vessel to a desired location, or to perform operations such as information gathering using sensors installed on the vessel. For this reason, if the unmanned vessel flips over, it is required to automatically right itself (also known as "self-righting") more reliably and quickly.

特許文献1には、船尾上部に設けられた自動復元構造により、通常姿勢に戻りやすい船体構造が開示されているものの、体積の大きな自動復元構造(浮体)を甲板上部に設ける必要があるため、風のなどの外乱の影響を受けやすくなり、無人船舶の動力性能が低下するという問題がある。また、体積の大きな自動復元構造(浮体)を甲板上部に設ける必要があるため、無人船舶の運搬が困難になり、保管に必要なスペースが大きくなるという問題がある。更には、甲板上部に設けた体積の大きな自動復元構造(浮体)の重量分と、自動復元構造(浮体)と船体の接合部の重量分が、船体全体の重量に追加されるため、船体重量が増加するという問題がある。 Patent Document 1 discloses a hull structure that easily returns to its normal position thanks to an automatic righting structure installed in the upper stern. However, because a large automatic righting structure (floating body) must be installed on the upper deck, it becomes susceptible to external disturbances such as wind, resulting in a decrease in the power performance of the unmanned vessel. Furthermore, because a large automatic righting structure (floating body) must be installed on the upper deck, it becomes difficult to transport the unmanned vessel and requires a large amount of storage space. Furthermore, the weight of the large automatic righting structure (floating body) installed on the upper deck and the weight of the joint between the automatic righting structure (floating body) and the hull are added to the weight of the entire hull, resulting in an increase in the vessel's weight.

そこで、本発明は、上記した少なくともいずれかの問題を考慮してなされたものであり、船舶が反転した場合に、より確実に又はより短時間に反転状態から自動復元させることができる船舶を提供することを一つの目的とする。 The present invention was made in consideration of at least one of the above problems, and one of its objectives is to provide a vessel that can automatically right itself from an inverted state more reliably or in a shorter time if the vessel turns over.

本発明によれば、水上を航行する船舶であって、前記船舶の船体が水面上で停泊又は定速航行しているときに水面と前記船体の外板の交線を含む面を喫水面とし、前記船舶の直進進行時の進行方向に形成される第一の直線上のいずれかの位置における前記第一の直線と垂直な面と前記船体の外板の交線で囲われる断面を鉛直断面とした場合に、前記第一の直線上の少なくともいずれかの位置における前記鉛直断面の形状が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通る鉛直線を基準として、左右非対称の形状となる、船舶が得られる。 According to the present invention, a ship is obtained that navigates on water, and when the hull of the ship is anchored or sailing at a constant speed on the water, the draft plane is defined as a plane including the intersection of the water surface and the shell plating of the hull, and when the cross section is defined as a cross section enclosed by a plane perpendicular to a first line formed in the direction of travel of the ship when the ship is sailing straight ahead and the intersection of the hull's shell plating and the first line at any position on the first line, the shape of the vertical cross section at at least any position on the first line is asymmetrical with respect to a vertical line passing through the midpoint of the intersection of the draft plane and the vertical cross section.

本発明によれば、より確実に又はより短時間に、船舶を反転状態から自動復元させることができる。 The present invention makes it possible to automatically right a vessel from an inverted position more reliably or in a shorter time.

本発明の一実施形態に係る海上監視システム1の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a maritime monitoring system 1 according to an embodiment of the present invention. 無人艇システム1000のシステム構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the system configuration of an unmanned boat system 1000. 無人艇1010の機能構成を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing the functional configuration of an unmanned watercraft 1010. 海中通信部1420を利用して海中対象物7200と通信を行う様子を示す概念図である。FIG. 14 is a conceptual diagram showing communication with an underwater object 7200 using an underwater communication unit 1420. 無人艇1010の外部のハードウェア構成の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of the external hardware configuration of the unmanned watercraft 1010. 無人艇1010の船体を右後ろから見た斜視図である。This is an oblique view of the hull of the unmanned watercraft 1010 as seen from the rear right. 無人艇1010の船体を左前から見た斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of the hull of the unmanned watercraft 1010 as seen from the front left. 無人艇1010の船体の三面図である。FIG. 1 is a three-view diagram of the hull of the unmanned boat 1010. 無人艇1010の重心位置で進行方向に垂直な面により船体を切断する場合の船体外板のA-A断面図の一例を示す図である。10 is a diagram showing an example of an A-A cross-sectional view of the hull shell plating when the hull is cut along a plane perpendicular to the direction of travel at the center of gravity of the unmanned watercraft 1010. FIG. 無人艇1010の重心位置で進行方向に垂直な面により船体を切断する場合の船体外板のA-A断面図の他の一例を示す図である。10 is a diagram showing another example of an A-A cross-sectional view of the hull shell plating when the hull is cut along a plane perpendicular to the direction of travel at the center of gravity of the unmanned watercraft 1010. FIG. 無人艇1010の船体を進行方向に対して左右に分割する中央鉛直面の一例を示す図である。10 is a diagram showing an example of a central vertical plane that divides the hull of the unmanned watercraft 1010 into left and right halves in the direction of travel. 無人艇1010が水上において反転した状態の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of an unmanned boat 1010 turned upside down on the water. 左右非対称の船体形状と比較するための左右対称の船体形状の斜視図を示す図である。FIG. 1 is a perspective view of a symmetrical hull shape for comparison with an asymmetrical hull shape. 左右非対称と左右対称の船体形状の復元性能の比較結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of a comparison of the restoring performance of asymmetric and symmetric hull shapes. ロール角が150度の場合の左右対称船体形状(比較例)における重心と浮心の位置を示す後方側面図である。FIG. 10 is a rear side view showing the positions of the center of gravity and the center of buoyancy in a bilaterally symmetrical hull shape (comparison example) when the roll angle is 150 degrees. ロール角が150度の場合の左右非対称船体形状における重心と浮心の位置を示す後方側面図である。FIG. 1 is a rear side view showing the positions of the center of gravity and the center of buoyancy in an asymmetric hull shape when the roll angle is 150 degrees. ロール角が140度乃至110度の場合の左右非対称船体形状における重心と浮心の位置を示す後方側面図である。FIG. 10 is a rear side view showing the positions of the center of gravity and the center of buoyancy in a left-right asymmetric hull shape when the roll angle is between 140 degrees and 110 degrees. 反転時に進行方向の左側から波を受ける場合の復元動作の様子を示す図である。10A and 10B are diagrams illustrating the state of the restoration operation when a wave is received from the left side of the traveling direction during reversal. 反転時に進行方向の右側から波を受ける場合の復元動作の様子を示す図である。10A and 10B are diagrams illustrating the state of the restoration operation when a wave is received from the right side of the traveling direction during reversal. 船体形状の第一の変形例におけるA-A断面図を示す図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line A-A of a first modified example of the hull shape. 船体形状の第二の変形例における斜視図を示す図である。FIG. 10 is a perspective view of a second modified example of the hull shape. 船体形状の第三の変形例における斜視図を示す図である。FIG. 10 is a perspective view of a third modified example of the hull shape. A-A断面における船体内部の各機器の配置の一例を示すハードウェア構成図である。FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing an example of the arrangement of each device inside the hull along the A-A cross section. 構造境界線の位置で船体を水平方向に切断したB-B断面における船体内部の各機器の配置の一例を示すハードウェア構成図である。This is a hardware configuration diagram showing an example of the arrangement of each device inside the hull at the B-B cross section, which is a horizontal cut of the hull at the structural boundary line. A-A断面における船体内部の各機器の配置と船体外板の厚みの一例を示すハードウェア構成図である。This is a hardware configuration diagram showing an example of the arrangement of each device inside the hull and the thickness of the hull shell plating at the A-A cross section. 無人艇1010の右側面図の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a right side view of the unmanned watercraft 1010. 無人艇1010の後方側面図の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a rear side view of the unmanned watercraft 1010. 統括制御システム2000及びユーザ端末5000のハードウェア構成図である。FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the overall control system 2000 and the user terminal 5000.

本発明の実施形態の内容を以下に列記して説明する。本発明は、以下のような構成を備える。
[項目1]
水上を航行する船舶であって、
前記船舶の船体が水面上で停泊又は定速航行しているときに水面と前記船体の外板の交線を含む面を喫水面とし、
前記船舶の直進進行時の進行方向に形成される第一の直線上のいずれかの位置における前記第一の直線と垂直な面と前記船体の外板の交線で囲われる断面を鉛直断面とした場合に、
前記第一の直線上の少なくともいずれかの位置における前記鉛直断面の形状が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通る鉛直線を基準として、左右非対称の形状となる、船舶。
[項目2]
項目1に記載の船舶において、
前記船体は、前記進行方向の左右の側面形状が略対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右対称部は、前記喫水面よりも下側の少なくとも一部に設けられ、
前記左右非対称部は、前記喫水面よりも上側に設けられる、船舶。
[項目3]
項目1又は2に記載の船舶において、
前記船体は、前記進行方向の左右の側面形状が対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右対称部は、前記喫水面よりも下側、及び前記喫水面から前記喫水面よりも所定距離鉛直上側の位置の間に設けられ、
前記左右非対称部は、前記喫水面よりも所定距離上側の位置よりも上側に設けられる、船舶。
[項目4]
項目1乃至3のいずれかに記載の船舶において、
前記第一の直線の方向の前記船舶の重心位置付近において、前記第一の直線と垂直な面と前記船体の外板の交線で囲われる前記鉛直断面の形状が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通る鉛直線を基準として、左右非対称の形状となる船舶。
[項目5]
項目1乃至4のいずれかに記載の船舶において、
前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面により、前記進行方向に対して左右に分けられた右側の前記船体の体積と、左側の前記船体の体積が異なる、船舶。
[項目6]
項目1乃至5のいずれかに記載の船舶において、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記左右対称部の前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでいる、船舶。
[項目7]
項目1乃至6のいずれかに記載の船舶において、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第二側面側の前記鉛直断面の外縁が、前記左右対称部の前記第二側面側の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出している、船舶。
[項目8]
項目1乃至7のいずれかに記載の船舶において、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記左右対称部の前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでおり、
前記左右非対称部の前記第一側面と対向する第二側面側の前記鉛直断面の外縁が、前記左右対称部の前記第二側面側の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出している、船舶。
[項目9]
項目1乃至8のいずれかに記載の船舶において、
前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線の近傍位置、又は前記中央線の近傍の上側もしくは下側の位置が、前記船舶の重心位置となる、船舶。
[項目10]
項目1乃至9のいずれかに記載の船舶において、
前記船体は、左右の側面形状が対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでおり、または前記左右非対称部の前記進行方向に対する前記第一側面とは逆側の第二側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第二側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出した船体形状であり、
前記船体の内部に設けられる機器、蓄電装置、ケーブル、他の重量物の少なくともいずれかを含む搭載物の総合重量の重心が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面よりも前記第一側面にずれた位置となるように前記搭載物を配置した、船舶。
[項目11]
項目1乃至10のいずれかに記載の船舶において、
前記船体は、左右の側面形状が対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでおり、または前記左右非対称部の前記進行方向に対する前記第一側面とは逆側の第二側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第二側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出した船体形状であり、
前記船体の上面又は前記船体の上側又は船底の下側に設けられる機器、発電装置、他の重量物の少なくともいずれかを含む搭載物の総合重量の重心が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面よりも前記第一側面にずれた位置となるように前記搭載物を配置した、船舶。
[項目12]
項目1乃至11のいずれかに記載の船舶において、
前記船体は、左右の側面形状が対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでおり、または前記左右非対称部の前記進行方向に対する前記第一側面とは逆側の第二側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第二側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出した船体形状であり、
前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面よりも前記第一側面の前記船体の外板の厚みが、前記中央鉛直面よりも前記第二側面の前記船体の外板よりも厚い、船舶。
[項目13]
水上を航行する船舶であって、
前記船舶の船体が水面上で停泊又は定速航行しているときに水面と前記船体の外板の交線を含む面を喫水面とし、
前記船舶の直進進行時の進行方向に形成される第一の直線上のいずれかの位置における前記第一の直線と垂直な面と前記船体の外板の交線で囲われる断面を鉛直断面と定義する場合に、
前記第一の直線上の少なくともいずれかの位置における前記鉛直断面を前記喫水面により上側と下側に分けた際の、前記上側の前記鉛直断面の図心と、前記下側の前記鉛直断面の図心の横方向の位置がずれている、船舶。
[項目14]
項目13に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第一側面の外縁が、前記第一側面と対向する第二側面の外縁よりも前記船体の中央側に傾斜もしくは凹んでいる、船舶。
[項目15]
項目13に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第二側面の外縁が、前記第二側面と対向する第一側面の外縁よりも前記船体の外側に張り出している、船舶。
[項目16]
項目13に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第一側面の外縁が、前記船体の中央側に傾斜もしくは凹んでおり、
前記上側の前記鉛直断面の第二側面の外縁が、前記船体の外側に張り出している、船舶。
[項目17]
水上を航行する船舶であって、
前記船舶の直進進行時の進行方向に形成される第一の直線上のいずれかの位置における前記第一の直線と垂直な面と前記船舶の船体の外板の交線で囲われる断面を鉛直断面と定義する場合に、
前記第一の直線上の少なくともいずれかの位置における前記鉛直断面を、上下方向の長さで下側の三分の一と、上側の三分の二に分けた際の、前記上側の前記鉛直断面の図心と、前記下側の前記鉛直断面の図心の横方向の位置がずれている船舶。
[項目18]
項目17に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第一側面の外縁が、前記第一側面と対向する第二側面の外縁よりも前記船体の中央側に傾斜もしくは凹んでいる、船舶。
[項目19]
項目17に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第二側面の外縁が、前記第二側面と対向する第一側面の外縁よりも前記船体の外側に張り出している、船舶。
[項目20]
項目17に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第一側面の外縁が、前記船体の中央側に傾斜もしくは凹んでおり、
前記上側の前記鉛直断面の第二側面の外縁が、前記船体の外側に張り出している、船舶。
The present invention will be described below with reference to the following embodiments.
[Item 1]
A waterborne vessel,
When the hull of the ship is anchored or sailing at a constant speed on the water surface, a plane including an intersection line between the water surface and the outer plating of the hull is defined as a waterline,
When a cross section enclosed by an intersection line of a plane perpendicular to a first straight line formed in the traveling direction of the ship when the ship is traveling straight ahead and the outer plating of the hull at any position on the first straight line is defined as a vertical cross section,
A ship in which the shape of the vertical cross section at least at any position on the first straight line is asymmetrical with respect to a vertical line passing through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section.
[Item 2]
In the vessel according to item 1,
The hull has a symmetrical portion in which the left and right side shapes in the traveling direction are substantially symmetrical, and a asymmetrical portion in which the left and right side shapes are asymmetrical,
The left-right symmetrical portion is provided in at least a part below the waterline,
The ship, wherein the left-right asymmetric portion is located above the waterline.
[Item 3]
In the vessel according to item 1 or 2,
The hull has a symmetrical portion where the left and right side shapes in the traveling direction are symmetrical, and a asymmetrical portion where the left and right side shapes are asymmetrical,
The left-right symmetrical portion is provided below the waterline and between the waterline and a position vertically above the waterline by a predetermined distance,
The ship, wherein the left-right asymmetric portion is located above a position that is a predetermined distance above the waterline.
[Item 4]
In the vessel according to any one of items 1 to 3,
A ship in which, near the center of gravity of the ship in the direction of the first straight line, the shape of the vertical cross section enclosed by the intersection line of a plane perpendicular to the first straight line and the outer plating of the hull has an asymmetrical shape with respect to a vertical line passing through the midpoint of the intersection line of the waterline and the vertical cross section.
[Item 5]
In the vessel according to any one of items 1 to 4,
A ship in which the volume of the hull on the right side is different from the volume of the hull on the left side when the ship is divided into left and right halves with respect to the direction of travel by a central vertical plane that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section and includes a center line generated in the direction of travel.
[Item 6]
In the vessel according to any one of items 1 to 5,
A ship in which the outer edge of the vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion relative to the direction of travel is inclined or recessed toward the center of the hull more than the outer edge of the vertical cross section of the first side surface of the symmetric portion.
[Item 7]
In the vessel according to any one of items 1 to 6,
A ship in which the outer edge of the vertical cross section of the left-right asymmetric portion on the second side surface side relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the vertical cross section of the left-right symmetric portion on the second side surface side.
[Item 8]
In the vessel according to any one of items 1 to 7,
an outer edge of the vertical cross section of a first side surface of the left-right asymmetric portion with respect to the traveling direction is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the first side surface of the left-right symmetric portion,
A ship, wherein the outer edge of the vertical cross section of a second side surface side opposite the first side surface of the left-right asymmetric portion protrudes further outward from the hull than the outer edge of the vertical cross section of the second side surface side of the left-right symmetric portion.
[Item 9]
In the vessel according to any one of items 1 to 8,
A vessel in which the center of gravity of the vessel is located near a center line generated in the direction of travel that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section, or a position above or below the center line.
[Item 10]
In the vessel according to any one of items 1 to 9,
The hull has a symmetrical portion where the left and right side shapes are symmetrical and an asymmetrical portion where the left and right side shapes are asymmetrical,
a hull shape in which an outer edge of a vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion with respect to the direction of travel is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the first side surface at the position of the waterline, or an outer edge of a vertical cross section of a second side surface of the asymmetric portion on the opposite side to the first side surface with respect to the direction of travel protrudes outward from the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the second side surface at the position of the waterline,
A ship in which the onboard equipment, including at least one of equipment, a power storage device, cables, and other heavy objects installed inside the hull, is positioned so that the center of gravity of the total weight of the onboard equipment is shifted to the first side from a central vertical plane that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section and includes a center line generated in the direction of travel.
[Item 11]
In the vessel according to any one of items 1 to 10,
The hull has a symmetrical portion where the left and right side shapes are symmetrical and an asymmetrical portion where the left and right side shapes are asymmetrical,
a hull shape in which an outer edge of a vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion with respect to the direction of travel is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the first side surface at the position of the waterline, or an outer edge of a vertical cross section of a second side surface of the asymmetric portion on the opposite side to the first side surface with respect to the direction of travel protrudes outward from the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the second side surface at the position of the waterline,
A ship in which the loads are arranged so that the center of gravity of the total weight of the loads, including at least one of equipment, power generation equipment, and other heavy objects provided on the upper surface of the hull or the upper side or underside of the hull or bottom, is shifted to the first side from a central vertical plane that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section and includes a center line generated in the direction of travel.
[Item 12]
In the vessel according to any one of items 1 to 11,
The hull has a symmetrical portion where the left and right side shapes are symmetrical and an asymmetrical portion where the left and right side shapes are asymmetrical,
a hull shape in which an outer edge of a vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion with respect to the direction of travel is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the first side surface at the position of the waterline, or an outer edge of a vertical cross section of a second side surface of the asymmetric portion on the opposite side to the first side surface with respect to the direction of travel protrudes outward from the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the second side surface at the position of the waterline,
A ship in which the thickness of the outer plate of the hull on the first side is thicker than the thickness of the outer plate of the hull on the second side relative to the central vertical plane, the thickness being greater than the thickness of the outer plate of the hull on the second side relative to the central vertical plane, the thickness being greater than the thickness of the outer plate of the hull on the first side relative to the central vertical plane, the thickness being greater ...
[Item 13]
A waterborne vessel,
When the hull of the ship is anchored or sailing at a constant speed on the water surface, a plane including an intersection line between the water surface and the outer plating of the hull is defined as a waterline,
When a vertical cross section is defined as a cross section enclosed by an intersection line of a plane perpendicular to a first straight line formed in the direction of travel of the ship when the ship is traveling straight ahead and the outer plating of the hull,
A ship in which, when the vertical cross section at least at any position on the first straight line is divided into an upper side and a lower side by the waterline, the centroid of the upper vertical cross section and the centroid of the lower vertical cross section are misaligned in the lateral direction.
[Item 14]
Item 14. The vessel according to item 13,
A ship, wherein an outer edge of a first side surface of the upper vertical cross section is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of a second side surface opposite the first side surface.
[Item 15]
Item 14. The vessel according to item 13,
A ship, wherein an outer edge of a second side surface of the upper vertical cross section protrudes outward from the hull more than an outer edge of a first side surface opposite the second side surface.
[Item 16]
Item 14. The vessel according to item 13,
The outer edge of the first side surface of the upper vertical cross section is inclined or recessed toward the center of the hull,
An outer edge of the second side surface of the upper vertical cross section protrudes outward from the hull.
[Item 17]
A waterborne vessel,
When a vertical cross section is defined as a cross section enclosed by an intersection line of a plane perpendicular to a first straight line formed in the traveling direction of the ship when the ship is traveling straight ahead and an outer plating of the hull of the ship,
A ship in which, when the vertical cross section at least at any position on the first straight line is divided into a lower one-third and an upper two-thirds in terms of vertical length, the centroid of the upper vertical cross section and the centroid of the lower vertical cross section are misaligned in the lateral direction.
[Item 18]
Item 18. The vessel according to item 17,
A ship, wherein an outer edge of a first side surface of the upper vertical cross section is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of a second side surface opposite the first side surface.
[Item 19]
Item 18. The vessel according to item 17,
A ship, wherein an outer edge of a second side surface of the upper vertical cross section protrudes outward from the hull more than an outer edge of a first side surface opposite the second side surface.
[Item 20]
Item 18. The vessel according to item 17,
The outer edge of the first side surface of the upper vertical cross section is inclined or recessed toward the center of the hull,
An outer edge of the second side surface of the upper vertical cross section protrudes outward from the hull.

<第1の実施形態>
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、例を表すに過ぎず、その用途、目的又は規模等に応じて、他の既知の要素や代替手段を採用可能である。なお、本実施形態では、無人艇システム1000を海上監視システム1に適用した例を説明するが、これも実施形態の一例に過ぎず、無人艇システム1000は、他の洋上インフラの点検、洋上の海象や気象の観測、海洋生物の生態調査など他のさまざまな用途に適用することができる。
First Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Furthermore, the embodiments described below are merely examples, and other known elements or alternative means may be adopted depending on the application, purpose, scale, etc. In this embodiment, an example in which the unmanned watercraft system 1000 is applied to a maritime monitoring system 1 will be described, but this is also merely one example of an embodiment, and the unmanned watercraft system 1000 can be applied to various other applications, such as inspection of other offshore infrastructure, observation of oceanographic and meteorological conditions at sea, and ecological surveys of marine life.

[A.構成]
(A-1.システム構成)
まず、図1を用いて、本発明の一実施形態に係る無人艇システム1000を用いた海上監視システム1の全体システム構成について説明する。
[A. composition]
(A-1. System Configuration)
First, the overall system configuration of a maritime monitoring system 1 using an unmanned boat system 1000 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

(A-1-1.海上監視システム1のシステム構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る海上監視システム1(以下「システム1」ともいう。)の全体構成図である。図1に示されるように、海上監視システム1は、無人艇システム1000と統括制御システム2000を備えている。また、統括制御システム2000は、インターネット回線6000等を介して図示しないユーザ端末5000と通信可能に構成されており、互いに情報の送受信を行うことができる。また統括制御システム2000は、上空アクセスポイント(図中では「上空AP」と記載)3100や地上アクセスポイント(図中では「上空AP」と記載)3200などを介して、海上に展開する無人艇システム1000に対して制御指令を送信することができ、また、無人艇システム1000から動作ステータスや計測データなどを受信することができる。
(A-1-1. System configuration of maritime monitoring system 1)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a maritime monitoring system 1 (hereinafter also referred to as "system 1") according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the maritime monitoring system 1 includes an unmanned watercraft system 1000 and a general control system 2000. The general control system 2000 is configured to be able to communicate with a user terminal 5000 (not shown) via an Internet line 6000 or the like, allowing them to send and receive information to and from each other. The general control system 2000 can also send control commands to the unmanned watercraft system 1000 deployed on the sea via an air access point (referred to as "air AP" in the figure) 3100 or a ground access point (referred to as "air AP" in the figure) 3200, and can also receive operational status and measurement data from the unmanned watercraft system 1000.

無人艇システム1000は、単一機または複数機の無人艇1010を備えている。無人艇システム1000が複数の無人艇1010で構成される場合には、複数の無人艇1010は、互いに無線通信(図中では点線で記載)で接続されており通信ネットワークを構成することができる。また、無人艇システム1000は、複数の無人艇グループ(1000a、1000b)を構成することもできる。その場合には、各無人艇グループの少なくとも1機の無人艇1010が上空アクセスポイント3100又は地上アクセスポイント3200を介して統括制御システム2000と無線通信を行う。 The unmanned boat system 1000 comprises a single or multiple unmanned boats 1010. When the unmanned boat system 1000 is composed of multiple unmanned boats 1010, the multiple unmanned boats 1010 are connected to each other via wireless communication (shown by dotted lines in the figure), allowing them to form a communication network. The unmanned boat system 1000 can also be composed of multiple unmanned boat groups (1000a, 1000b). In this case, at least one unmanned boat 1010 in each unmanned boat group communicates wirelessly with the overall control system 2000 via an air access point 3100 or a ground access point 3200.

無人艇1010は、計測部1100を備え、計測部1100は海上の海上対象物7100を計測する海上計測センサ1110と、海中に存在する海中対象物7200を計測する海中計測センサ1120を備える。海上計測センサ1110は、例えば、船舶、漂流物、漂流者などの海上移動物や、洋上設備(風力発電設備、波力発電設備、洋上石油プラント、海上滑走路等)、海象(海流、潮流、波高、波周期、波速度)、気象、海岸生息生物(アザラシ、ペンギン、ホッキョクグマ等)、離島、岩礁、などを含む海上の海上対象物7100に関する計測データを取得することができる。また、海上対象物7100は、座礁ポイント、低潮線、海岸形状などの沿岸陸地部状態や、海水状態(塩分濃度、水素イオン指数、水温、海水成分、海水密度)、海洋生態(藻場、プランクトン等)、海洋生物生態(クジラ、ウミガメ、魚群等)などを含む海中の海中対象物7200に関する計測データを取得することができる。 The unmanned vessel 1010 is equipped with a measurement unit 1100, which includes a marine measurement sensor 1110 that measures marine objects 7100 on the sea surface, and an underwater measurement sensor 1120 that measures underwater objects 7200 located in the sea. The marine measurement sensor 1110 can acquire measurement data regarding marine objects 7100 on the sea surface, including, for example, ships, drifting objects, drifters, and other marine moving objects, offshore facilities (wind power generation facilities, wave power generation facilities, offshore oil plants, offshore runways, etc.), ocean conditions (ocean currents, tidal currents, wave height, wave period, wave speed), weather, coastal inhabitants (seals, penguins, polar bears, etc.), remote islands, reefs, etc. In addition, the marine object 7100 can acquire measurement data regarding the underwater object 7200, including coastal land conditions such as stranding points, low tide lines, and coastal shapes, as well as seawater conditions (salinity, hydrogen ion index, water temperature, seawater components, seawater density), marine ecology (seaweed beds, plankton, etc.), and marine biological ecology (whales, sea turtles, schools of fish, etc.).

また、無人艇1010は、自機状態判定部1200により自機の各種状態を判定することができる。また、無人艇1010は、通信部1400に含まれる無線通信部1410や海中通信部1420により海上の通信相手(他の無人艇1010など)や海中の通信相手(ダイバーや潜水艇)と情報の送受信を行うことができる。 The unmanned vessel 1010 can also determine various states of its own vessel using the vessel state determination unit 1200. The unmanned vessel 1010 can also send and receive information with communication partners on the sea (such as other unmanned vessels 1010) and communication partners underwater (such as divers and submarines) using the wireless communication unit 1410 and underwater communication unit 1420 included in the communication unit 1400.

無人艇1010の計測部1100により取得した計測データ、無人艇1010の状態情報、通信部1400により取得した通信相手の情報などを含む各種情報は、上空アクセスポイント3100や地上アクセスポイント3200を介して、統括制御システム2000に伝送される。統括制御システム2000は、無人艇システム1000から取得する計測データ、無人艇1010の状態情報及び通信部1400により取得した通信相手の情報などに基づいて、無人艇システム1000を構成する無人艇1010に対する制御指令を決定し、無人艇1010の動作を制御することができる。生成された制御指令などの情報は、図示しないユーザ端末5000などに表示され、ユーザ端末5000を介してユーザから指令入力を取得することもできる。 Various types of information, including measurement data acquired by the measurement unit 1100 of the unmanned vessel 1010, status information of the unmanned vessel 1010, and information about the communication partner acquired by the communication unit 1400, are transmitted to the overall control system 2000 via the air access point 3100 and the ground access point 3200. The overall control system 2000 determines control commands for the unmanned vessel 1010 that constitutes the unmanned vessel system 1000 based on the measurement data acquired from the unmanned vessel system 1000, status information of the unmanned vessel 1010, and information about the communication partner acquired by the communication unit 1400, and can control the operation of the unmanned vessel 1010. Information such as the generated control commands is displayed on a user terminal 5000 (not shown), and command input can also be received from a user via the user terminal 5000.

なお、統括制御システム2000と無人艇システム1000の間における情報の送受信のための非地上系ネットワーク(Non-Terrestrial Network)の一例として説明した上空アクセスポイント3100は、例えば静止軌道(Geosynchronous orbit)、中軌道(MEO)、地球低軌道(Low Earth orbit)、またはその他の軌道に投入される通信衛星3110や他の通信衛星を利用することができる。また、本発明に適用可能な通信ネットワークはこれに限られず、HAPS(High Altitude Platform Station)3120と呼ばれる無人飛行体を用いた非地上系ネットワークを利用することもできる。HAPSを利用する場合には、例えば、高度8~50km程度を旋回飛行する無人飛行体を利用することができる。 The airborne access point 3100, described as an example of a non-terrestrial network for transmitting and receiving information between the integrated control system 2000 and the unmanned watercraft system 1000, can utilize, for example, a communications satellite 3110 or other communications satellites placed in geosynchronous orbit, medium earth orbit (MEO), low earth orbit, or other orbits. Furthermore, communications networks applicable to the present invention are not limited to this, and a non-terrestrial network using an unmanned air vehicle known as a HAPS (High Altitude Platform Station) 3120 can also be used. When using a HAPS, for example, an unmanned air vehicle that circles at an altitude of approximately 8 to 50 km can be used.

(A-1-2.無人艇システム1000のシステム構成)
図2は、無人艇システム1000のシステム構成の一例を示す図である。図2に示す通り、無人艇システム1000を構成する複数の無人艇1010は、上空アクセスポイント3100(又は地上アクセスポイント3200)と無線通信可能な親機1001、または親機1001と直接または間接的に通信可能な子機1002の役割を担うように構成される。また、複数の子機1002と親機1001の役割を担う複数の無人艇1010の間で互いに無線通信可能な無線通信ネットワークが構築される。なお、各無人艇グループ(1000a、1000b)は、少なくとも1機の親機1001と複数の子機1002を備えている。親機1001は、上空アクセスポイント3100(又は地上アクセスポイント3200)と無線通信接続され、複数の子機1002から収集した各種情報を集約して上空アクセスポイント3100(又は地上アクセスポイント3200)に送信すると共に、上空アクセスポイント3100(又は地上アクセスポイント3200)から取得した制御指令に関する情報を各子機1002へ直接または間接的に伝送する機能を有する。なお、地上側の統括制御システム2000と無人艇システム1000の間の無線通信経路は上空アクセスポイント3100を介した通信経路と、地上アクセスポイント3200を介した通信経路のいずれかを利用することができるが、これに限られず、他の通信経路を利用することも可能であり、また、これらの通信経路を冗長化して情報の送受信を行うこともできる。
(A-1-2. System Configuration of Unmanned Boat System 1000)
2 is a diagram showing an example of the system configuration of the unmanned watercraft system 1000. As shown in Fig. 2, the multiple unmanned watercraft 1010 that make up the unmanned watercraft system 1000 are configured to serve as parent units 1001 that can communicate wirelessly with an air access point 3100 (or a ground access point 3200), or as child units 1002 that can communicate directly or indirectly with the parent unit 1001. A wireless communication network that allows wireless communication between the multiple child units 1002 and the multiple unmanned watercrafts 1010 that serve as parent units 1001 is established. Each unmanned watercraft group (1000a, 1000b) has at least one parent unit 1001 and multiple child units 1002. The master unit 1001 is connected via wireless communication to the air access point 3100 (or ground access point 3200), and has the function of aggregating various information collected from multiple slave units 1002 and transmitting it to the air access point 3100 (or ground access point 3200), as well as transmitting information related to control commands obtained from the air access point 3100 (or ground access point 3200) directly or indirectly to each slave unit 1002. Note that the wireless communication path between the ground-side integrated control system 2000 and the unmanned boat system 1000 can be either a communication path via the air access point 3100 or a communication path via the ground access point 3200, but is not limited to this and other communication paths can also be used, and these communication paths can also be made redundant to send and receive information.

図2に示す無人艇グループ1000aは、親機1001と通信接続する一次接続子機1002と、一次接続子機1002と通信接続する二次接続子機1002と、二次接続子機1002と通信接続する三次接続子機1002を備えている。各子機(一次接続子機1002、二次接続子機1002、三次接続子機1002)は、それぞれ他の親機1001または子機1002から受信した情報を他の親機1001や子機1002に中継する機能を有することで、無人艇グループ1000aに属するすべての無人艇1010と接続可能な通信ネットワークを構成している。 The unmanned boat group 1000a shown in Figure 2 includes a primary connection slave device 1002 that is communicatively connected to the master device 1001, a secondary connection slave device 1002 that is communicatively connected to the primary connection slave device 1002, and a tertiary connection slave device 1002 that is communicatively connected to the secondary connection slave device 1002. Each slave device (primary connection slave device 1002, secondary connection slave device 1002, tertiary connection slave device 1002) has the function of relaying information received from other master devices 1001 or slave devices 1002 to other master devices 1001 or slave devices 1002, thereby forming a communication network that can connect to all unmanned boats 1010 belonging to the unmanned boat group 1000a.

(A-1-3.無人艇1010のシステム構成)
次に、図3を用いて、無人艇1010のシステム構成について説明する。なお、本発明において、無人艇1010とは、自律航行や遠隔操縦の制御タイプを問わず、水上または水中を航行することが可能な移動体を意図し、バッテリーや内燃機関、または風力や波力などを利用した推力発生部1310により移動可能な移動式ブイを含む移動体を意味するものである。また、本実施形態では、本発明を無人艇1010に適用した例を説明するが、本発明は、人が乗船することのない無人船舶に限定されるものではなく、状況に応じて人が乗船することができる船舶、あるいは、状況に応じて人や有人ボート等をけん引することができる船舶など、海上で人を輸送することができる船舶にも適用することができる。
(A-1-3. System configuration of unmanned boat 1010)
Next, the system configuration of the unmanned watercraft 1010 will be described using Figure 3. In the present invention, the unmanned watercraft 1010 refers to a mobile body capable of navigating on or underwater water, regardless of whether it is autonomous or remotely controlled, and includes a mobile body such as a mobile buoy that can move using a battery, an internal combustion engine, or a thrust generating unit 1310 that utilizes wind power or wave power. In addition, although this embodiment describes an example in which the present invention is applied to the unmanned watercraft 1010, the present invention is not limited to unmanned watercraft that do not carry people on board, but can also be applied to watercraft that can transport people at sea, such as watercraft that can carry people on board depending on the situation, or watercraft that can tow people or manned boats depending on the situation.

図3は、無人艇1010の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図3では、無人艇1010の機能ブロック図を説明するが、無人艇1010を親機1001と子機1002のいずれに利用する場合であっても、無人艇1010に実装する機能は、図3に示す構成と同様の機能とすることができる。無人艇1010は、計測部1100と、自機状態判定部1200と、航行部1300と、通信部1400と、電源部1500と、計測データ処理部1600と、記録部1700を備えている。 Figure 3 is a functional block diagram showing the functional configuration of the unmanned vessel 1010. Note that Figure 3 illustrates the functional block diagram of the unmanned vessel 1010, but whether the unmanned vessel 1010 is used as the parent unit 1001 or the child unit 1002, the functions implemented in the unmanned vessel 1010 can be similar to those shown in Figure 3. The unmanned vessel 1010 is equipped with a measurement unit 1100, a vessel status determination unit 1200, a navigation unit 1300, a communication unit 1400, a power supply unit 1500, a measurement data processing unit 1600, and a recording unit 1700.

計測部1100は、無人艇1010周辺の海上または海中の計測可能範囲に存在する対象物7000を検出し、対象物7000に関する計測データを取得する機能部である。計測部1100は、海上計測センサ1110と、海中計測センサ1120と、計測制御部1130を備えている。 The measurement unit 1100 is a functional unit that detects an object 7000 present within a measurable range on or underwater around the unmanned vessel 1010 and acquires measurement data related to the object 7000. The measurement unit 1100 includes a marine measurement sensor 1110, an underwater measurement sensor 1120, and a measurement control unit 1130.

海上計測センサ1110は、周辺の海上エリアの画像データを取得する1台(単眼)又は複数台の電子光学センサ(Electro-Opticalセンサ)、光学カメラ、赤外線センサ(IRセンサ)、ステレオカメラなどの光学式センサ、点群データを取得するLiDARなどのレーザーセンサ、ToFセンサ(Time of Flightセンサ)等の光学測距センサ、ミリ波やマイクロ波を検出するレーダーセンサを含んでいても良い。海上計測センサ1110は、無人艇1010の周辺の海上エリアを計測することで、海上の計測可能範囲内に存在する海上対象物7100の計測データを取得する。また、上記した各センサは、計測データに基づいて対象物までの距離を計測する測距センサとして利用することができる。 The marine measurement sensor 1110 may include one (monocular) or multiple electro-optical sensors that acquire image data of the surrounding marine area, optical sensors such as optical cameras, infrared sensors (IR sensors), and stereo cameras, laser sensors such as LiDAR that acquire point cloud data, optical ranging sensors such as ToF sensors (Time of Flight sensors), and radar sensors that detect millimeter waves and microwaves. The marine measurement sensor 1110 acquires measurement data of marine objects 7100 that exist within the measurable range on the sea by measuring the marine area around the unmanned vessel 1010. In addition, each of the above sensors can be used as a ranging sensor that measures the distance to an object based on the measurement data.

海中計測センサ1120は、超音波などの音波を利用して、周辺の海中エリアの音響データを取得するソナーなどを含む音波センサ(音波計測部とも言う)、または光学式センサなどで構成することができる。音波センサは、発生させた音波が対象物に反射して戻ってくる音波を計測することで、計測を行う海中対象物7200までの距離を計測する測距センサとして利用することができる。また、音波センサは、音波を発生させて水中の物体に反響する音波を計測するアクティブソナーと、水中の物体から発生する音を計測するパッシブソナーのいずれであっても良い。アクティブソナーは、例えば、サイドスキャンソナー、マルチビームソナー、若しくはシングルビームソナーなどで構成することができる。また、音波センサは、USBLトランシーバや音響通信用モデムなどで構成されていても良い。 The underwater measurement sensor 1120 can be composed of an acoustic sensor (also called an acoustic measurement unit) including sonar, which uses sound waves such as ultrasound to acquire acoustic data of the surrounding underwater area, or an optical sensor. The acoustic sensor can be used as a ranging sensor that measures the distance to the underwater object 7200 being measured by measuring the sound waves that are generated and reflected off the object. The acoustic sensor can also be either an active sonar, which generates sound waves and measures the sound waves that resonate off underwater objects, or a passive sonar, which measures the sound generated from underwater objects. The active sonar can be composed of, for example, a side scan sonar, a multi-beam sonar, or a single-beam sonar. The acoustic sensor can also be composed of a USBL transceiver, an acoustic communication modem, or the like.

更に、海中計測センサ1120は、上記した各センサの他に、海水の塩分濃度、水素イオン指数(pH)、水温、海水成分、密度などの海水状態を計測する海水状態計測センサ、または、周辺海域の海流、潮流、波高、波周期、海流又は潮流の速度などの海象状態を計測する海象計測センサ、または周辺海上の気温、湿度、風速、日射量、気圧、雨量、他天候、空気質などの気象状態を計測する気象計測センサ、海中の藻場やプランクトンの状態を計測する海洋生態計測センサなどで構成されていても良い。 Furthermore, in addition to the above-mentioned sensors, the underwater measurement sensor 1120 may also be composed of a seawater condition measurement sensor that measures seawater conditions such as the salinity, hydrogen ion exponent (pH), water temperature, seawater components, and density of seawater; a sea state measurement sensor that measures seawater conditions such as ocean currents, tidal currents, wave height, wave period, and ocean or tidal current speed in the surrounding sea area; a meteorological measurement sensor that measures meteorological conditions such as temperature, humidity, wind speed, solar radiation, air pressure, rainfall, other weather conditions, and air quality in the surrounding sea; and a marine ecology measurement sensor that measures the state of underwater seaweed beds and plankton.

計測制御部1130は、海上計測センサ1110又は海中計測センサ1120の姿勢を変更可能なセンサ姿勢変更装置を操作して、無人艇1010に対する海上計測センサ1110又は海中計測センサ1120の3軸まわりの少なくともいずれかの姿勢角度を制御する。また、例えば、海上計測センサ1110又は海中計測センサ1120が光学式センサである場合には、計測制御部1130は、フレームレートやシャッタースピードなどを調整することができる。また、海上計測センサ1110又は海中計測センサ1120がレーザーセンサである場合には、計測制御部1130は、照射するレーザーの出力を調整することができる。また、海上計測センサ1110又は海中計測センサ1120がレーダーセンサである場合には、計測制御部1130は、ミリ波やマイクロ波の出力を調整することができる。また、計測制御部1130は、計測センサの計測感度を任意の制御量に調整することができる。また、海上計測センサ1110又は海中計測センサ1120が光学式センサである場合には、計測制御部1130は、光学式センサのズーム量や解像度を任意の制御量に変更することができる。 The measurement control unit 1130 operates a sensor attitude changing device capable of changing the attitude of the surface measurement sensor 1110 or the underwater measurement sensor 1120, thereby controlling at least one of the attitude angles around three axes of the surface measurement sensor 1110 or the underwater measurement sensor 1120 relative to the unmanned vessel 1010. Furthermore, for example, if the surface measurement sensor 1110 or the underwater measurement sensor 1120 is an optical sensor, the measurement control unit 1130 can adjust the frame rate, shutter speed, etc. Furthermore, if the surface measurement sensor 1110 or the underwater measurement sensor 1120 is a laser sensor, the measurement control unit 1130 can adjust the output of the irradiated laser. Furthermore, if the surface measurement sensor 1110 or the underwater measurement sensor 1120 is a radar sensor, the measurement control unit 1130 can adjust the output of millimeter waves or microwaves. Furthermore, the measurement control unit 1130 can adjust the measurement sensitivity of the measurement sensor to any control amount. Furthermore, if the marine measurement sensor 1110 or the underwater measurement sensor 1120 is an optical sensor, the measurement control unit 1130 can change the zoom amount and resolution of the optical sensor to any control amount.

次に、自機状態判定部1200は、航行状態判定部1210と内部状態判定部1220と外部状態判定部1230を備え、無人艇1010の航行状態、内部及び外部の状態を判定する機能部である。航行状態判定部1210は、自機の位置(二次元または三次元)、移動速度、機首方位、移動方向、移動加減速度、回頭速度、ロール姿勢角、その他の航行状態に関する状態量を判定する。航行状態判定部1210は、検出したロール姿勢角に応じてロール角が100度以上または-100度以下の状態が継続している場合には、船体が反転状態であると判定することができる。内部状態判定部1220は、自機に搭載した発電部1510による発電量や、蓄電部1520(バッテリーなどで構成)のエネルギー残量や、燃料残量、エネルギー残量や燃料残量により算出可能な移動可能距離、自機に搭載された機器の一時的な異常状態(温度異常、通信異常など)、機器の故障状態を判定する。また、外部状態判定部1230は、無人艇システム1000内の他の無人艇1010との無線通信、または上空アクセスポイント3100(又は地上アクセスポイント3200)を介した統括制御システム2000との無線通信の通信強度(dB値など)、通信速度、通信遅延などの通信状態、または自機の周辺の海流や潮流(流速、流れ方向)、風速(風速、風向)、波高さ、天候(雨、雪、曇りなど)を判定する。 Next, the aircraft state determination unit 1200 includes a navigation state determination unit 1210, an internal state determination unit 1220, and an external state determination unit 1230, and is a functional unit that determines the navigation state, internal and external states of the unmanned watercraft 1010. The navigation state determination unit 1210 determines the aircraft's position (two-dimensional or three-dimensional), movement speed, heading, movement direction, movement acceleration/deceleration, turning speed, roll attitude angle, and other state quantities related to the navigation state. The navigation state determination unit 1210 can determine that the hull is in an inverted state if the roll angle remains above 100 degrees or below -100 degrees depending on the detected roll attitude angle. The internal state determination unit 1220 determines the amount of power generated by the power generation unit 1510 installed on the vehicle, the remaining energy and fuel levels in the power storage unit 1520 (consisting of a battery, etc.), the travelable distance that can be calculated from the remaining energy and fuel levels, temporary abnormal states (temperature abnormalities, communication abnormalities, etc.) of equipment installed on the vehicle, and equipment failure states. The external state determination unit 1230 also determines the communication state, such as communication strength (dB value, etc.), communication speed, and communication delay of wireless communications with other unmanned boats 1010 in the unmanned boat system 1000 or wireless communications with the overall control system 2000 via the air access point 3100 (or ground access point 3200), as well as ocean and tidal currents (flow speed, flow direction), wind speed (wind speed, wind direction), wave height, and weather (rain, snow, cloudiness, etc.) around the vehicle.

航行状態判定部1210による、自機の位置や移動速度や移動方向や加減速度の判定方法は、特に限定されないが、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)、GPS(Global Positioning System)、RTK-GNSS(Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite System)等を用いて、現時刻における自機の位置、移動速度、移動方向を判定することができる。ここで自己の位置情報は、少なくとも平面視での2次元での座標情報(例えば緯度、経度)を含み、好ましくは高度情報を含む3次元での座標情報を含む。また、加減速度は、判定した移動速度の時間変化量に基づいて算出することができる。 The method by which the navigation state determination unit 1210 determines the aircraft's position, movement speed, movement direction, and acceleration/deceleration is not particularly limited. For example, the aircraft's position, movement speed, and movement direction at the current time can be determined using GNSS (Global Navigation Satellite System), GPS (Global Positioning System), RTK-GNSS (Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite System), etc. Here, the aircraft's position information includes at least two-dimensional coordinate information (e.g., latitude and longitude) in a planar view, and preferably three-dimensional coordinate information including altitude information. Furthermore, acceleration/deceleration can be calculated based on the amount of change over time in the determined movement speed.

また、自機の機首方位の計測方法は、例えば、地磁気センサ、GNSSコンパス、海底形状を利用したSLAM技術等を用いて、現時刻における自機の機首方位を判定する。機首方位は、少なくともZ軸まわりの平面視での姿勢角(方位)を含み、好ましくはX軸、Y軸、及びZ軸の3軸まわりの姿勢情報であっても良い。また、回頭速度は、判定した機首方位情報の時間変化量に基づいて算出することができる。 Methods for measuring the aircraft's heading include determining the aircraft's heading at the current time using, for example, a geomagnetic sensor, a GNSS compass, or SLAM technology that uses the shape of the seabed. Heading includes at least the attitude angle (orientation) in a planar view around the Z axis, and preferably may be attitude information around three axes: the X axis, the Y axis, and the Z axis. The turning speed can be calculated based on the amount of change over time in the determined heading information.

次に、航行部1300は、推力発生部1310と、姿勢制御機構部1320と、航行制御部1330を備え、通信部1400を介して統括制御システム2000から受信した制御指令に従って、自機を任意の方向に航行させる機能部である。推力発生部1310は、例えばプロペラで構成され、エンジン又は電動モーターの動力を利用してプロペラを駆動することにより推力を発生させることができる。また、推力発生部1310は、風を受けて推力を発生させる帆で構成することもでき、あるいは、波力を受けて推力を発生するウェイブグライダーで構成することもできる。 Next, the navigation unit 1300 includes a thrust generation unit 1310, an attitude control mechanism unit 1320, and a navigation control unit 1330, and is a functional unit that navigates the aircraft in any direction in accordance with control commands received from the overall control system 2000 via the communication unit 1400. The thrust generation unit 1310 is configured, for example, with a propeller, and can generate thrust by driving the propeller using the power of an engine or electric motor. The thrust generation unit 1310 can also be configured with a sail that generates thrust by catching wind, or with a wave glider that generates thrust by catching wave power.

姿勢制御機構部1320は、無人艇1010の船体の下側に設けられる舵板、又はプロペラの姿勢角(主にZ軸回りのヨー角)を変更可能なプロペラ姿勢変更機構などで構成され、これらの角度を変更することにより無人艇1010の機首方向(ヨー角)を制御することができる。 The attitude control mechanism 1320 is composed of a rudder mounted on the underside of the hull of the unmanned vessel 1010, or a propeller attitude change mechanism that can change the attitude angle of the propeller (mainly the yaw angle around the Z axis), and by changing these angles, the heading direction (yaw angle) of the unmanned vessel 1010 can be controlled.

航行制御部1330は、推力発生部1310からの出力と姿勢制御機構部1320の動作を制御して自機の航行動作を制御する機能部である。航行制御部1330は、プログラマブルプロセッサ(例えば、中央処理ユニット(CPU)、MPU又はDSP)等の1つ以上のプロセッサを有し、メモリ(記憶部)にアクセス可能な処理ユニットを備える。メモリは、1つ以上の処理ステップを行うために処理ユニットが実行可能であるロジック、コード、及び/又はプログラム命令を記憶している。 The navigation control unit 1330 is a functional unit that controls the output from the thrust generation unit 1310 and the operation of the attitude control mechanism unit 1320 to control the navigation operations of the aircraft. The navigation control unit 1330 has one or more processors, such as a programmable processor (e.g., a central processing unit (CPU), MPU, or DSP), and is equipped with a processing unit that can access memory (storage unit). The memory stores logic, code, and/or program instructions that the processing unit can execute to perform one or more processing steps.

処理ユニットは、自機の航行状態を制御するように構成された制御モジュールを含んでいる。例えば、制御モジュールは、自機の海面上における位置、移動速度、移動加減速度、機首方位、回頭速度、3軸回りの姿勢角を調整する。すなわち、航行制御部1330は、自機に前進、後進、加速、減速、回頭旋回等の各動作を行わせることで、自機の航行動作を制御する。 The processing unit includes a control module configured to control the aircraft's navigation status. For example, the control module adjusts the aircraft's position on the sea surface, movement speed, movement acceleration/deceleration, heading, turning speed, and attitude angle around three axes. In other words, the navigation control unit 1330 controls the aircraft's navigation operations by causing the aircraft to perform various operations such as forward movement, reverse movement, acceleration, deceleration, and turning.

次に、通信部1400は、無線通信部1410と、海中通信部1420と、通信制御部1430を備え、無人艇システム1000内の他の無人艇1010や、統括制御システム2000や、海上対象物7100や、海中対象物7200などと通信を行う機能部である。無線通信部1410は、海上の無線通信ネットワークに利用する通信アンテナを備え、無人艇システム1000内の他の無人艇1010や海上対象物7100との間で通信を行うことができる。また、無線通信部1410は、上空アクセスポイント3100や地上アクセスポイント3200と通信可能な長距離無線通信用のアンテナを備え、上空アクセスポイント3100や地上アクセスポイント3200を介して、統括制御システム2000と通信を行うことができる。なお、通信部1400は、上記した各通信部以外に、AIS用アンテナやVHF用アンテナを備え、外部の監視艇やAIS基地局と通信を行う通信部を備えていても良い。 Next, the communication unit 1400 is equipped with a wireless communication unit 1410, an underwater communication unit 1420, and a communication control unit 1430, and is a functional unit that communicates with other unmanned boats 1010 within the unmanned boat system 1000, the overall control system 2000, the offshore objects 7100, and the underwater objects 7200. The wireless communication unit 1410 is equipped with a communication antenna used for the offshore wireless communication network, and is capable of communicating with other unmanned boats 1010 within the unmanned boat system 1000 and the offshore objects 7100. The wireless communication unit 1410 is also equipped with an antenna for long-distance wireless communication that can communicate with the air access point 3100 and the ground access point 3200, and is capable of communicating with the overall control system 2000 via the air access point 3100 and the ground access point 3200. In addition to the communication units described above, the communication unit 1400 may also include an AIS antenna and a VHF antenna, and may also include communication units for communicating with external surveillance boats and AIS base stations.

海中通信部1420は、海中対象物7200と通信を行う機能部である。図4は、海中通信部1420を利用して海中対象物7200と通信を行う様子を示す概念図である。図4に示す例では、海中通信部1420として、USBLトランシーバや音響通信用モデムを用いて、水中ダイバーなどの海中対象物7200と水中通信を行う様子を示している。 The underwater communication unit 1420 is a functional unit that communicates with the underwater object 7200. Figure 4 is a conceptual diagram showing how the underwater communication unit 1420 is used to communicate with the underwater object 7200. The example shown in Figure 4 shows how a USBL transceiver and an acoustic communication modem are used as the underwater communication unit 1420 to perform underwater communication with the underwater object 7200, such as an underwater diver.

海中通信部1420として、音響通信用モデムを用いる場合には、水中ダイバーなどの海中対象物7200に搭載された音響通信用モデムと相互に水中通信を行うことができる。また、海中通信部1420として、USBLトランシーバを用いる場合には、水中ダイバーなどの海中対象物7200に搭載された音響測位用トランスポンダと相互に水中通信を行うことができる。 When an acoustic communication modem is used as the underwater communication unit 1420, underwater communication can be performed between the unit and an acoustic communication modem mounted on an underwater object 7200 such as an underwater diver. When a USBL transceiver is used as the underwater communication unit 1420, underwater communication can be performed between the unit and an acoustic positioning transponder mounted on an underwater object 7200 such as an underwater diver.

USBLトランシーバや音響通信用モデムを用いて、相互通信が可能な水中ダイバーなどの位置検出を行う場合には、USBLトランシーバから音響信号(呼出)を送信し、ダイバー側に搭載された音響測位用トランスポンダから応答発信される音響信号(応答)をUSBLトランシーバで受信することにより、無人艇1010に対するダイバーの相対位置を検出することができる。また、無人艇1010内の航行状態判定部1210により算出する自己位置座標に基づいてダイバーの絶対位置座標を算出し、ダイバーの絶対位置座標を含むデータを音響通信用モデムからダイバーへ送信することができる。 When using a USBL transceiver and acoustic communication modem to detect the position of an underwater diver or other device capable of mutual communication, the USBL transceiver sends an acoustic signal (call) and the USBL transceiver receives an acoustic signal (response) transmitted in response from an acoustic positioning transponder installed on the diver, thereby detecting the diver's relative position to the unmanned vessel 1010. Furthermore, the diver's absolute position coordinates can be calculated based on the self-position coordinates calculated by the navigation state determination unit 1210 in the unmanned vessel 1010, and data including the diver's absolute position coordinates can be transmitted from the acoustic communication modem to the diver.

通信制御部1430は、外部状態判定部1230により判定した、無人艇システム1000内の他の無人艇1010との無線通信、または上空アクセスポイント3100(又は地上アクセスポイント3200)を介した統括制御システム2000との無線通信の通信強度(dB値など)、通信速度、通信遅延などの通信状態、または自機の周辺の海流や潮流(流速、流れ方向)、風速(風速、風向)、波高さ、天候(雨、雪、曇りなど)などの判定結果に応じて、無線通信部1410や海中通信部1420による通信経路や無線周波数や通信手段などを制御する機能を有する。 The communication control unit 1430 has the function of controlling the communication path, radio frequency, and communication means of the wireless communication unit 1410 and the underwater communication unit 1420 based on the communication conditions, such as communication strength (dB value, etc.), communication speed, and communication delay, of wireless communication with other unmanned boats 1010 in the unmanned boat system 1000 or wireless communication with the overall control system 2000 via the air access point 3100 (or ground access point 3200), as determined by the external condition determination unit 1230, or the ocean currents and tides (current speed, flow direction), wind speed (wind speed, wind direction), wave height, and weather (rain, snow, cloudy, etc.) around the unmanned boat.

また、通信制御部1430は、航行状態判定部1210により船体が反転した状態と判定した場合には、無線通信部1410や海中通信部1420により他の無人艇1010や統括制御システム2000に対して、復元動作の援助要請指令を送信することができる。当該援助要請指令を受けた他の無人艇1010は、反転した無人艇1010を横方向から接触して押すことで、復元動作を援助することができる。 In addition, if the navigation state determination unit 1210 determines that the hull is inverted, the communication control unit 1430 can transmit a request for assistance with the righting operation to other unmanned vessels 1010 and the overall control system 2000 via the wireless communication unit 1410 and underwater communication unit 1420. Other unmanned vessels 1010 that receive the request for assistance can assist with the righting operation by contacting and pushing the inverted unmanned vessel 1010 from the side.

次に、電源部1500は、発電部1510と、蓄電部1520と、電源制御部1530を備え、無人艇1010の動作に必要な電源を生成し、蓄積する機能を有する。発電部1510は、例えば、甲板に設けられた太陽光パネルや、海上の波の力を利用する波力発電装置や、風力発電装置や、ディーゼルエンジン発電装置や、燃料電池やその他の発電装置で構成することができ、無人艇1010の各種機能部の動作に必要な電力を発生させる機能部である。 Next, the power supply unit 1500 includes a power generation unit 1510, a power storage unit 1520, and a power supply control unit 1530, and has the function of generating and storing the power necessary for the operation of the unmanned watercraft 1010. The power generation unit 1510 can be composed of, for example, solar panels installed on the deck, a wave power generation device that utilizes the power of waves on the ocean, a wind power generation device, a diesel engine power generation device, a fuel cell, or other power generation device, and is a functional unit that generates the power necessary for the operation of the various functional units of the unmanned watercraft 1010.

蓄電部1520は、電源部1500により発電された電力を蓄電する機能部であり、バッテリーやキャパシターなどで構成することができる。 The power storage unit 1520 is a functional unit that stores the power generated by the power supply unit 1500, and can be composed of a battery, a capacitor, or the like.

電源制御部1530は、発電部1510による発電動作や、蓄電部1520による充放電動作を制御する機能部である。 The power supply control unit 1530 is a functional unit that controls the power generation operation by the power generation unit 1510 and the charging and discharging operation by the power storage unit 1520.

次に、計測データ処理部1600は、計測部1100により取得された計測データの一次処理、データ圧縮などデータ処理を行う機能部である。計測データ処理部1600は、例えば、計測部1100により取得された計測後の生データ(計測データ)のデータ処理を行い、無人艇システム1000から統括制御システム2000へ無線伝送する送信用データを生成する一次処理を行うことができる。また、無人艇システム1000から統括制御システム2000へ送信用データを無線伝送する際の送信負荷が小さくなるように、計測データ処理部1600は、計測後の生データ(計測データ)を圧縮して送信用データを生成するデータ圧縮処理を行うことができる。更には、計測データ処理部1600は、計測データを一次処理することにより、対象物7000の状態を判読し、当該判読結果に応じて無人艇システム1000から統括制御システム2000への計測データや送信用データの送信要否、または送信するデータの選別などを行う機能を有していても良い。 Next, the measurement data processing unit 1600 is a functional unit that performs data processing such as primary processing and data compression of the measurement data acquired by the measurement unit 1100. For example, the measurement data processing unit 1600 can perform data processing of the raw measurement data (measurement data) acquired by the measurement unit 1100 and primary processing to generate transmission data to be wirelessly transmitted from the unmanned watercraft system 1000 to the overall control system 2000. Furthermore, in order to reduce the transmission load when wirelessly transmitting transmission data from the unmanned watercraft system 1000 to the overall control system 2000, the measurement data processing unit 1600 can perform data compression processing to compress the raw measurement data (measurement data) to generate transmission data. Furthermore, the measurement data processing unit 1600 may have the function of interpreting the state of the object 7000 by performing primary processing of the measurement data and, based on the interpretation results, determining whether or not to transmit measurement data or transmission data from the unmanned watercraft system 1000 to the overall control system 2000, or selecting the data to be transmitted.

次に、記録部1700は、計測データ記録部1710と、自機状態記録部1720と、判定情報記録部1730を備える。計測データ記録部1710は、計測部1100により計測された計測データを記録する機能を有する。また、自機状態記録部1720は、自機状態判定部1200により判定された自機に関する各種状態情報を記録する機能を有する。また、判定情報記録部1730は、計測データ処理部1600により処理された処理後のデータを記録する機能を有する。 Next, the recording unit 1700 includes a measurement data recording unit 1710, a host device status recording unit 1720, and a determination information recording unit 1730. The measurement data recording unit 1710 has the function of recording measurement data measured by the measurement unit 1100. The host device status recording unit 1720 has the function of recording various status information related to the host device determined by the host device status determination unit 1200. The determination information recording unit 1730 has the function of recording data processed by the measurement data processing unit 1600.

次に、重心位置制御機構部1800は、無人艇1010の船体内部に搭載された重量物の位置を変更するアクチュエータや給排水ポンプ等を備え、無人艇1010の重心位置を変更する機能を有する。例えば、重心位置制御機構部1800は、無人艇1010の直進進行時の進行方向をX軸、水平横方向をY軸、鉛直上下方向をZ軸とした場合のY軸方向、またはZ軸方向に重心位置を変更する機能を有することで、無人艇1010が水面上で上下反転した場合に、Y軸方向、またはZ軸方向に重心位置を変更させて、無人艇1010が通常姿勢に復元する動作を補助することができる。 Next, the center of gravity position control mechanism 1800 is equipped with actuators and water supply and drainage pumps that change the position of heavy objects mounted inside the hull of the unmanned boat 1010, and has the function of changing the center of gravity position of the unmanned boat 1010. For example, the center of gravity position control mechanism 1800 has the function of changing the center of gravity position in the Y-axis direction or Z-axis direction, where the direction of travel when the unmanned boat 1010 is traveling straight ahead is the X-axis, the horizontal lateral direction is the Y-axis, and the vertical up-down direction is the Z-axis. By changing the center of gravity position in the Y-axis direction or Z-axis direction when the unmanned boat 1010 turns upside down on the water surface, it can assist the unmanned boat 1010 in restoring itself to its normal attitude.

(A-2.ハードウェア構成)
次に、図5乃至図27を用いて、無人艇1010のハードウェアの構成とその構成により得られる効果について説明する。
(A-2. Hardware configuration)
Next, the hardware configuration of the unmanned watercraft 1010 and the effects obtained by this configuration will be described with reference to FIGS.

(A-2-1.無人艇1010の外部のハードウェア構成)
次に、図5を用いて無人艇1010の外部ハードウェアの構成について説明する。図5は、無人艇1010の外部のハードウェア構成の一例を示す斜視図である。図5に示す例では、無人艇1010の船体は、船体上面を構成する甲板と、船体側面を構成する右舷外板と左舷外板と、船体下側の船底外板を有する。無人艇1010の甲板の上部には、発電部1510として太陽光パネルが設置される。また、無人艇1010の船体の甲板にはポールが設置されており、当該ポールの上部には、海上計測センサ1110や無線通信部1410が設置される。このように、ポールの上部に海上計測センサ1110や無線通信部1410を設置することにより、海上計測センサ1110による海上の計測可能範囲を広げることができ、また、無線通信部1410による無線通信の通信性能(通信可能距離、通信強度など)を向上させることができる。
(A-2-1. External hardware configuration of the unmanned watercraft 1010)
Next, the external hardware configuration of the unmanned watercraft 1010 will be described using FIG. 5 . FIG. 5 is a perspective view showing an example of the external hardware configuration of the unmanned watercraft 1010. In the example shown in FIG. 5 , the hull of the unmanned watercraft 1010 has a deck that forms the upper surface of the hull, starboard and port side shell plating that form the sides of the hull, and a bottom shell plating on the underside of the hull. Solar panels are installed on the upper part of the deck of the unmanned watercraft 1010 as a power generation unit 1510. In addition, a pole is installed on the deck of the hull of the unmanned watercraft 1010, and a marine measurement sensor 1110 and a wireless communication unit 1410 are installed on the upper part of the pole. By installing the marine measurement sensor 1110 and the wireless communication unit 1410 on the upper part of the pole in this way, the measurable range of the sea by the marine measurement sensor 1110 can be expanded, and the communication performance (communication distance, communication strength, etc.) of the wireless communication by the wireless communication unit 1410 can be improved.

更に、船体の下側には、海中計測センサ1120や海中通信部1420や推力発生部1310(プロペラなど)や姿勢制御機構部1320(舵板)が設けられる。なお、海中計測センサ1120や海中通信部1420や推力発生部1310(プロペラなど)や姿勢制御機構部1320(舵板)は、無人艇1010の船体が水面上で停泊又は定速航行しているときに水面1910と船体の外板が交わる交線である喫水線1911(図中の点線)の下側に設けられる。 Furthermore, the underwater measurement sensor 1120, underwater communication unit 1420, thrust generation unit 1310 (propeller, etc.), and attitude control mechanism unit 1320 (rudder) are mounted on the underside of the hull. The underwater measurement sensor 1120, underwater communication unit 1420, thrust generation unit 1310 (propeller, etc.), and attitude control mechanism unit 1320 (rudder) are mounted below the waterline 1911 (dotted line in the figure), which is the intersection line between the water surface 1910 and the hull's outer plating when the hull of the unmanned vessel 1010 is anchored or sailing at a constant speed on the water surface.

(A-2-2.無人艇1010の船体形状)
次に、図6乃至図8を用いて、無人艇1010の船体形状の特徴について説明する。図6は、無人艇1010の船体を右後ろから見た斜視図である。特に、図6の上側図は、船体を進行方向の右後ろ斜め上の位置から見た場合の斜視図を示しており、図6の下側図は、船体を進行方向の右後ろ斜め下の位置から見た場合の斜視図を示している。
(A-2-2. Hull shape of unmanned boat 1010)
Next, the characteristics of the hull shape of the unmanned watercraft 1010 will be described using Figures 6 to 8. Figure 6 is a perspective view of the hull of the unmanned watercraft 1010 as seen from the right rear. In particular, the upper view of Figure 6 shows a perspective view of the hull as seen from a position diagonally above and to the right rear in the direction of travel, and the lower view of Figure 6 shows a perspective view of the hull as seen from a position diagonally below and to the right rear in the direction of travel.

図7は、無人艇1010の船体を左前から見た斜視図である。特に、図7は、船体を進行方向の左前斜め上の位置から見た場合の斜視図を示している。 Figure 7 is a perspective view of the hull of the unmanned watercraft 1010 as seen from the front left. In particular, Figure 7 shows a perspective view of the hull as seen from a position diagonally above and to the front left in the direction of travel.

図8は、無人艇1010の船体の三面図である。特に、図8の左上側の図は、船体を進行方向の後方から見た後方側面図であり、右上側の図は、船体を進行方向の右手側から見た右側面図であり、右下の図は、船体を下側から見た底面図である。 Figure 8 is a three-view diagram of the hull of the unmanned watercraft 1010. In particular, the diagram on the upper left of Figure 8 is a rear side view of the hull as seen from the rear in the direction of travel, the diagram on the upper right is a right side view of the hull as seen from the right in the direction of travel, and the diagram on the lower right is a bottom view of the hull as seen from below.

図6乃至図8に示す通り、本実施形態における無人艇1010の船体は、船体の上下方向(Z軸方向)の中央付近に一点鎖線で示した構造境界線1922を境に、構造境界線1922の上側に左右非対称部1920を設け、構造境界線1922の下側の全部または一部に左右対称部1921を設けている。ここで、左右対称部1921とは、進行方向に垂直なY-Z平面により船体を切断する場合の船体外板の鉛直断面と喫水面1912の交線の中心を通る鉛直線(中央鉛直線1930)を中心として、左右の鉛直断面の形状が略左右対称となる部分である。また、図6乃至図8には、無人艇1010が速度ゼロで停泊している場合における、水面1910と船体の交線である喫水線1911が示されている。ここで、船体の構造境界線1922は、喫水線1911よりも上下方向(Z軸方向)における所定距離上側の位置に設けられている。つまり、左右非対称部1920は、喫水線1911よりも上下方向(Z軸方向)において所定距離上側の位置(構造境界線1922の位置)よりも上側に設けられる。 6 to 8, the hull of the unmanned watercraft 1010 in this embodiment has a structural boundary line 1922, shown by a dashed line near the center of the hull in the vertical direction (Z-axis direction), with an asymmetric section 1920 above the structural boundary line 1922 and a symmetric section 1921 below all or part of the structural boundary line 1922. Here, the symmetric section 1921 refers to a section in which the shapes of left and right vertical cross sections are approximately symmetrical about a vertical line (central vertical line 1930) that passes through the center of the intersection of the vertical cross section of the hull shell and the waterline 1912 when the hull is cut along a Y-Z plane perpendicular to the direction of travel. Also shown in Figures 6 to 8 is the waterline 1911, which is the intersection line between the water surface 1910 and the hull when the unmanned watercraft 1010 is anchored at zero speed. Here, the structural boundary line 1922 of the hull is located a predetermined distance above the waterline 1911 in the vertical direction (Z-axis direction). In other words, the left-right asymmetric section 1920 is located above a position (the position of the structural boundary line 1922) that is a predetermined distance above the waterline 1911 in the vertical direction (Z-axis direction).

また、左右対称部1921は、構造境界線1922の下側に設けられるため、上下方向(Z軸方向)において喫水線1911よりも下側に設けられ、更に、喫水線1911よりも所定距離上側の位置(構造境界線1922の位置)と喫水線1911の間に設けられる。 Furthermore, the left-right symmetrical portion 1921 is located below the structural boundary line 1922, and is therefore located below the waterline 1911 in the vertical direction (Z-axis direction), and is further located between a position a predetermined distance above the waterline 1911 (the position of the structural boundary line 1922) and the waterline 1911.

なお、図6乃至図8では、無人艇1010が速度ゼロで停泊している場合における、水面1910と船体の交線である喫水線1911を示したが、喫水線1911は、無人艇1010が定速で航行している場合における水面1910と船体の交線であっても良い。定速で航行している場合の喫水線1911であっても、上記した喫水線1911と左右非対称部1920と左右対称部1921の位置関係を満たす構造となる。 Note that Figures 6 to 8 show the waterline 1911, which is the intersection of the water surface 1910 and the hull when the unmanned vessel 1010 is anchored at zero speed, but the waterline 1911 may also be the intersection of the water surface 1910 and the hull when the unmanned vessel 1010 is traveling at a constant speed. Even when the waterline 1911 is when traveling at a constant speed, the structure satisfies the positional relationship between the waterline 1911, the asymmetric portion 1920, and the symmetric portion 1921 described above.

無人艇1010の航行時に外部から受ける抵抗は、風などよりも水の抵抗の方が無人艇1010の航行制御に与える影響度が大きい。そのため、水の抵抗がより小さくなり、かつ水の抵抗が左右均等となる船体形状が望ましい。そのため、船体の水の抵抗を受ける部分は、水の抵抗が小さく、かつ進行方向に対して左右対称の船体形状とすることが望ましい。ここで、水の抵抗を受ける船体部分は、無人艇1010は速度ゼロで停泊している場合や定速で航行している場合における水面1910と船体の交線を含む喫水面1912の下側の部分だけではなく、波がある場合や無人艇1010が加速や減速などを行った場合においては、喫水面1912よりも所定距離上側の部分も水の抵抗を受ける。そのため、上記したように、左右対称部1921は、喫水面1912の下側だけではなく、上下方向(Z軸方向)において喫水面1912から所定距離上側の位置(構造境界線1922の位置)の間にも設けることで、水の抵抗がより小さくなり、かつ水の抵抗が左右均等とすることができる。 When the unmanned vessel 1010 is sailing, water resistance has a greater impact on the navigation control of the unmanned vessel 1010 than wind resistance and other external resistance. Therefore, a hull shape that minimizes water resistance and that distributes water resistance evenly across the left and right sides is desirable. Therefore, it is desirable for the parts of the hull that are subject to water resistance to have a hull shape that minimizes water resistance and is symmetrical across the direction of travel. Here, the hull parts that are subject to water resistance include not only the part below the water surface 1912, which includes the intersection of the water surface 1910 and the hull, when the unmanned vessel 1010 is anchored at zero speed or sailing at a constant speed, but also the part a certain distance above the water surface 1912, when there are waves or when the unmanned vessel 1010 accelerates or decelerates. Therefore, as mentioned above, by providing the left-right symmetrical portion 1921 not only below the waterline 1912, but also at a position a certain distance above the waterline 1912 in the vertical direction (Z-axis direction) (the position of the structural boundary line 1922), water resistance can be reduced and made equal on both sides.

図9は、無人艇1010の重心位置で進行方向に垂直な面により船体を切断する場合の船体外板のA-A断面図の一例を示す図である。特に、図9は、A-A断面図における喫水面1912と断面形状の位置関係を示している。以下に、図9を用いて本実施形態における船体形状の特徴を説明する。 Figure 9 shows an example of an A-A cross-sectional view of the hull shell when the hull is cut along a plane perpendicular to the direction of travel at the center of gravity of the unmanned watercraft 1010. In particular, Figure 9 shows the positional relationship between the waterline 1912 and the cross-sectional shape in the A-A cross-sectional view. Below, the characteristics of the hull shape in this embodiment will be explained using Figure 9.

図9に示すように、本実施形態における船体形状は、A-A断面図における船体外板断面と喫水面1912の交線の中点を通る鉛直線である中央鉛直線1930を基準として、船体外板断面の形状は左右非対称となっている。 As shown in Figure 9, the hull shape in this embodiment is asymmetrical with respect to the central vertical line 1930, which is a vertical line passing through the midpoint of the intersection of the hull shell cross section and the waterline 1912 in the A-A cross section.

また、図9に示すような無人艇1010の重心位置におけるA-A断面図、または無人艇1010の重心位置で進行方向のいずれかの位置で進行方向に垂直な面により船体を切断する場合の船体外板の断面において、本実施形態における船体形状は、喫水面1912よりも上側の断面形状の図心と、喫水面1912よりも下側の断面形状の図心の左右方向(Y軸方向)における位置がずれているという特徴を有する。 Furthermore, in the A-A cross-sectional view at the center of gravity of the unmanned boat 1010 as shown in Figure 9, or in a cross-section of the hull shell when the hull is cut along a plane perpendicular to the direction of travel at any position in the direction of travel at the center of gravity of the unmanned boat 1010, the hull shape in this embodiment is characterized in that the centroid of the cross-sectional shape above the waterline 1912 and the centroid of the cross-sectional shape below the waterline 1912 are misaligned in the left-right direction (Y-axis direction).

図10は、無人艇1010の重心位置で進行方向に垂直な面により船体を切断する場合の船体外板のA-A断面図の他の一例を示す図である。特に、図10は、A-A断面図における船体の上下方向の高さ寸法と断面形状の位置関係を示している。一般的に船舶における喫水面1912は船体の下側の底面から上側の甲板までの上下方向の高さに対して、少なくとも下側の1/4よりも高い位置が喫水面1912となるように設計されることが多い。そのため、図10に示すような無人艇1010の重心位置におけるA-A断面図、または無人艇1010の重心位置で進行方向のいずれかの位置で進行方向に垂直な面により船体を切断する場合の船体外板の断面において、本実施形態における船体形状は、船体の下側の底面から1/4の高さの水平面により断面形状を上限に分けた場合の、下側1/4の断面形状の図心と、上側3/4の断面形状の図心の左右方向(Y軸方向)における位置がずれているという特徴を有していても良い。なお、船舶における喫水面1912の位置は、船舶の巡航速度や重量などの様々な条件に応じて変更されるため、必ずしも図10に示したような船体下側から1/4の位置とはならず、断面の高さ方向の寸法に対して1/5~1/2程度の高さの位置になることもある。そのため、図10に示す図心位置を判断する際に上下に領域を分ける基準線は、船体下側から1/5~1/2の間の任意の値とすることができ、例えば、1/3とすることもできる。 Figure 10 shows another example of an A-A cross-sectional view of the hull shell plating when the hull is cut by a plane perpendicular to the direction of travel at the center of gravity of the unmanned craft 1010. In particular, Figure 10 shows the positional relationship between the vertical height dimension and cross-sectional shape of the hull in the A-A cross-sectional view. Generally, the waterline 1912 of a ship is often designed so that it is at a position higher than at least the lower 1/4 of the vertical height from the bottom surface of the lower side of the hull to the upper deck. Therefore, in the A-A cross-sectional view at the center of gravity of the unmanned watercraft 1010 shown in FIG. 10 , or in a cross-section of the hull shell plating when the hull is cut along a plane perpendicular to the direction of travel at any point in the direction of travel of the unmanned watercraft 1010's center of gravity, the hull shape of this embodiment may be characterized in that, when the cross-sectional shape is divided into upper and lower sections by a horizontal plane located at a height of one-quarter of the hull's underside, the centroids of the lower one-quarter and the upper three-quarters of the hull are misaligned in the left-right direction (Y-axis direction). Note that the position of the waterfront 1912 of a ship changes depending on various conditions, such as the ship's cruising speed and weight. Therefore, the position of the waterfront 1912 does not necessarily lie one-quarter of the way down from the bottom of the hull as shown in FIG. 10 , but may lie at a height of approximately one-fifth to one-half of the height of the cross-section. Therefore, the reference line dividing the upper and lower regions when determining the centroid position shown in FIG. 10 can be any value between one-fifth and one-half of the way down from the bottom of the hull, for example, one-third.

図11は、無人艇1010の船体を進行方向に対して左右に分割する中央鉛直面1931の一例を示す図である。図11において、中央鉛直面1931とは、図9に示す喫水面1912と鉛直断面(A-A断面図に示す船体外板断面)の交線の中点を通り、無人艇1010の進行方向に生成した中央線を含む鉛直面である。本実施形態に示す例では、図11に示すように、この中央鉛直面1931により、無人艇1010の進行方向に対して船体を左右に分割した場合の中央鉛直面1931の右側の船体の体積は、中央鉛直面1931の左側の船体の体積とは異なる。図11に示す船体形状においては、中央鉛直面1931の右側の船体の体積は、中央鉛直面1931の左側の船体の体積よりも大きくなっている。 Figure 11 is a diagram showing an example of a central vertical plane 1931 that divides the hull of the unmanned watercraft 1010 into left and right halves with respect to the direction of travel. In Figure 11, the central vertical plane 1931 is a vertical plane that passes through the midpoint of the intersection of the waterline 1912 shown in Figure 9 and the vertical cross section (the hull shell cross section shown in the A-A cross section) and includes a center line generated in the direction of travel of the unmanned watercraft 1010. In the example shown in this embodiment, as shown in Figure 11, when the hull is divided into left and right halves with respect to the direction of travel of the unmanned watercraft 1010 by this central vertical plane 1931, the volume of the hull to the right of the central vertical plane 1931 is different from the volume of the hull to the left of the central vertical plane 1931. In the hull shape shown in Figure 11, the volume of the hull to the right of the central vertical plane 1931 is larger than the volume of the hull to the left of the central vertical plane 1931.

図9や図10に示す左右非対称の断面形状の一つの特徴は、左右非対称部1920の進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁は、左右対称部1921の左側面(第一側面)の外縁よりも船体中央側に傾斜した(又は凹んだ)形状となっている点である。もしくは、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁は、進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁よりも船体中央側に傾斜した(又は凹んだ)形状となっている。 One feature of the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10 is that the outer edge of the left side (first side) of the asymmetric part 1920 relative to the direction of travel is inclined (or concave) toward the center of the hull more than the outer edge of the left side (first side) of the symmetrical part 1921. Alternatively, in the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10, the outer edge of the left side (first side) relative to the direction of travel is inclined (or concave) toward the center of the hull more than the outer edge of the right side (second side) relative to the direction of travel.

また、図9や図10に示す左右非対称の断面形状の一つの特徴は、左右非対称部1920の進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、左右対称部1921の右側面(第二側面)の外縁よりも船体の外側に張り出した形状となっている点である。もしくは、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁よりも船体の外側に張り出した形状となっている。 One feature of the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10 is that the outer edge of the right side (second side) of the asymmetric part 1920 relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the right side (second side) of the symmetric part 1921. Alternatively, in the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10, the outer edge of the right side (second side) relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the left side (first side) relative to the direction of travel.

更に、図9や図10に示す左右非対称の断面形状の一つの特徴は、左右非対称部1920の進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁が、左右対称部1921の左側面の外縁よりも船体中央側に傾斜し(又は凹んでおり)、かつ左右非対称部1920の進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、左右対称部1921の右側面の外縁よりも船体の外側に張り出した形状となっていることが望ましい。もしくは、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、左右非対称部1920の進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁が船体中央側に傾斜し(又は凹んでおり)、かつ左右非対称部1920の進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が船体の外側に張り出した形状となっていることが望ましい。 Furthermore, one feature of the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10 is that the outer edge of the left side (first side) of the asymmetric portion 1920 relative to the direction of travel is inclined (or concave) toward the center of the hull more than the outer edge of the left side of the symmetric portion 1921, and the outer edge of the right side (second side) of the asymmetric portion 1920 relative to the direction of travel protrudes outward from the hull more than the outer edge of the right side of the symmetric portion 1921. Alternatively, in the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10, it is desirable that the outer edge of the left side (first side) of the asymmetric portion 1920 relative to the direction of travel is inclined (or concave) toward the center of the hull, and the outer edge of the right side (second side) of the asymmetric portion 1920 relative to the direction of travel protrudes outward from the hull.

図9に示す左右非対称の船体の断面形状において、中央鉛直線1930と甲板の左右中央の甲板中央線との間の左右方向の距離であるずれ量は、一例として、甲板の最大横幅の15%の距離とすることができる。なお、このずれ量は、必ずしも15%とする必要はなく、15%以上であっても良く、また船体の重心位置が低い場合には、ずれ量を15%よりも小さくすることもできる。 In the asymmetric cross-sectional shape of the hull shown in Figure 9, the offset, which is the lateral distance between the central vertical line 1930 and the deck centerline at the center of the left and right sides of the deck, can be, as an example, 15% of the maximum width of the deck. Note that this offset does not necessarily have to be 15% and can be more than 15%, and if the center of gravity of the hull is low, the offset can be less than 15%.

(A-2-3.無人艇1010の復元性能の説明)
図12は、無人艇1010が水上において反転した状態の一例を示す図である。このように、無人艇1010が水上で反転してしまった状態では、航行部1300が機能せず無人艇1010を航行させることができない。また無人艇1010に搭載した計測部1100による計測データの取得動作を実行することができない。また、通信部1400による海上や海中における通信を行うこともできない。更には、発電部1510として太陽光パネル等を用いる場合には、発電を行うこともできない。そのため、より確実にまたより迅速に船体を通常の姿勢に復元させることが求められる。
(A-2-3. Explanation of the restoring performance of the unmanned boat 1010)
FIG. 12 is a diagram showing an example of the unmanned watercraft 1010 inverted on the water. When the unmanned watercraft 1010 is inverted on the water in this way, the navigation unit 1300 does not function, and the unmanned watercraft 1010 cannot navigate. Furthermore, the measurement unit 1100 installed on the unmanned watercraft 1010 cannot acquire measurement data. Furthermore, communication on or underwater using the communication unit 1400 is also not possible. Furthermore, if a solar panel or the like is used as the power generation unit 1510, power generation is also not possible. Therefore, it is necessary to more reliably and quickly restore the hull to its normal attitude.

以下に、上述した本実施形態における無人艇1010の左右非対称の船体形状が、左右対称の船体形状と比較して、復元性能がより高くなることを示すデータとその理由を説明する。 Below, we will explain the data showing that the asymmetric hull shape of the unmanned watercraft 1010 in this embodiment described above has better stability performance than a symmetrical hull shape, and the reasons for this.

(A-2-3-1.左右対称と左右非対称の船体形状の比較)
図13は、左右非対称の船体形状と比較するための左右対称の船体形状の斜視図を示す図である。特に、図13の上側図は、船体を進行方向の右後ろ斜め上の位置から見た場合の斜視図を示しており、図13の下側図は、船体を進行方向の右後ろ斜め下の位置から見た場合の斜視図を示している。図13に示す左右対称の船体形状は、従来の船舶に適用されていた一般的な形状であり、船舶の進行方向(X軸方向)の任意の位置においてX軸と垂直な平面で船体を切断したY-Z平面の断面形状は、Y軸方向の中央を通るZ軸に平行な鉛直線を中心として左右対称となる船体形状である。
(A-2-3-1. Comparison of symmetrical and asymmetrical hull shapes)
Figure 13 is a diagram showing a perspective view of a symmetrical hull shape for comparison with an asymmetrical hull shape. In particular, the upper view of Figure 13 shows a perspective view of the hull as viewed from a position diagonally above and to the right rear of the direction of travel, and the lower view of Figure 13 shows a perspective view of the hull as viewed from a position diagonally below and to the right rear of the direction of travel. The symmetrical hull shape shown in Figure 13 is a common shape applied to conventional ships, and the cross-sectional shape of a Y-Z plane obtained by cutting the hull at an arbitrary position in the direction of travel of the ship (X-axis direction) with a plane perpendicular to the X-axis is a hull shape that is symmetrical with respect to a vertical line parallel to the Z-axis that passes through the center of the Y-axis direction.

図14は、左右非対称と左右対称の船体形状の復元性能の比較結果を示す図である。特に、図14は、船舶の進行方向のベクトル(X軸)周りのロール姿勢角とロール角周りの復元モーメントの関係を示す図であり、図6等に示した左右非対称の船体形状(本実施形態)と、図13に示した左右対称の船体形状(比較例)を比較した結果を示している。図14に示す折れ線グラフ中において、左右非対称の船体形状の復元モーメントは実線で示され、左右対称の船体形状(比較例)の復元モーメントは点線で示されている。 Figure 14 is a diagram showing the results of a comparison of the restoring performance of asymmetric and symmetric hull shapes. In particular, Figure 14 is a diagram showing the relationship between the roll attitude angle around the ship's heading vector (X-axis) and the restoring moment around the roll angle, and shows the results of a comparison between the asymmetric hull shape shown in Figure 6 etc. (this embodiment) and the symmetric hull shape shown in Figure 13 (comparison example). In the line graph shown in Figure 14, the restoring moment for the asymmetric hull shape is shown by a solid line, and the restoring moment for the symmetric hull shape (comparison example) is shown by a dotted line.

図14の横軸は、船舶の進行方向のベクトル(X軸)周りのロール姿勢角を示しており、特に、X軸に対して左周りに回転する方向をプラスのロール角、X軸に対して右周りに回転する方向をマイナスのロール角として示している。また、図14の縦軸は、X軸に対して右周りに回転する方向のモーメントをプラスの復元モーメント、X軸に対して左周りに回転する方向のモーメントをマイナスの復元モーメントとして示している。 The horizontal axis of Figure 14 shows the roll attitude angle around the vector (X axis) of the ship's direction of travel. In particular, the direction of rotation counterclockwise around the X axis is shown as a positive roll angle, and the direction of rotation clockwise around the X axis is shown as a negative roll angle. Furthermore, the vertical axis of Figure 14 shows the moment in the direction of rotation clockwise around the X axis as a positive restoring moment, and the moment in the direction of rotation counterclockwise around the X axis as a negative restoring moment.

まず、図14に点線で示す左右対称の船体形状(比較例)の場合について説明する。左右対称の船体形状において、船体がX軸に対して左周りに回転する場合には、ロール角が0度~120度の間でロール角0度に戻ろうとする方向の復元モーメントが発生し、70度付近で復元モーメントがピークとなる。また、ロール角が120度~180度の間でロール角が180度(反転状態)となる方向の復元とは逆方向のモーメントが発生し、160度付近で逆方向のモーメントがピークとなる。 First, we will explain the case of a bilaterally symmetrical hull shape (comparison example) shown by the dotted line in Figure 14. With a bilaterally symmetrical hull shape, when the hull rotates counterclockwise about the X axis, a restoring moment occurs in a direction that attempts to return to a roll angle of 0 degrees when the roll angle is between 0 and 120 degrees, with the restoring moment peaking at around 70 degrees. Furthermore, when the roll angle is between 120 and 180 degrees, a moment occurs in the opposite direction to the restoring direction, in the direction that results in a roll angle of 180 degrees (inverted state), with the opposite moment peaking at around 160 degrees.

逆に、船体がX軸に対して右回りに回転する場合においては、ロール角が0度~-120度の間でロール角0度に戻ろうとする方向の復元モーメントが発生し、-70度付近で復元モーメントがピークとなる。また、ロール角が-120度~-180度の間でロール角が-180度にとなる方向の復元とは逆方向のモーメントが発生し、160度付近で逆方向のモーメントがピークとなる。 Conversely, when the hull rotates clockwise around the X axis, a restoring moment occurs in the direction that tries to return the roll angle to 0 degrees when the roll angle is between 0 and -120 degrees, with the restoring moment peaking at around -70 degrees. Furthermore, a moment occurs in the opposite direction to the restoring moment that would return the roll angle to -180 degrees when the roll angle is between -120 and -180 degrees, with the opposite moment peaking at around 160 degrees.

また、ロール角が180度(-180度)でモーメントがゼロとなるため、図12に示すように船体が反転した場合には、ロール角180度付近で船体の姿勢が安定する。この際、ロール角が180度を中心として120度~-120度の間は、ロール角が180度(-180度)にとなる方向の復元とは逆方向のモーメントが発生するため、船体がロール角0度の姿勢に戻るためには、波の力などにより船体のロール角が逆方向のモーメントに逆らって、120度以下または-120度以上になる必要がある。 In addition, because the moment becomes zero at a roll angle of 180 degrees (-180 degrees), when the hull flips over as shown in Figure 12, the hull's posture stabilizes at a roll angle of around 180 degrees. At this time, when the roll angle is between 120 degrees and -120 degrees around 180 degrees, a moment occurs in the opposite direction to the restoration direction of the roll angle to 180 degrees (-180 degrees). Therefore, in order for the hull to return to a posture with a roll angle of 0 degrees, the hull's roll angle must be below 120 degrees or above -120 degrees due to wave forces, etc., against the opposite moment.

次に、図14に実線示す左右非対称の船体形状(本実施形態)の場合について説明する。左右非対称の船体形状においては、船体がX軸に対して左周りに回転する場合には、ロール角が0度~120度の間でロール角0度に戻ろうとする方向の復元モーメントが発生し、70度付近で復元モーメントがピークとなる。また、ロール角が120度~165度付近の間はロール角が165度(反転状態)となる方向の復元とは逆方向のモーメントが発生し、150度付近で逆方向のモーメントがピークとなる。 Next, we will explain the case of the asymmetric hull shape (this embodiment) shown by the solid line in Figure 14. With an asymmetric hull shape, when the hull rotates counterclockwise about the X axis, a restoring moment occurs in a direction that attempts to return to a roll angle of 0 degrees when the roll angle is between 0 and 120 degrees, with the restoring moment peaking at around 70 degrees. Furthermore, when the roll angle is between 120 and 165 degrees, a moment occurs in the opposite direction to the restoring direction that would result in a roll angle of 165 degrees (inverted state), with the opposite moment peaking at around 150 degrees.

ここで、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、左右非対称部1920の進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁が、左右対称部1921の左側面(第一側面)の外縁よりも船体中央側に傾斜した(又は凹んだ)形状となっているため、ロール角150度付近の復元とは逆方向のモーメントのピーク値が、左右対称船体(比較例)よりも小さな値となっている。そのため、比較例よりも、X軸に対して右回りに回転してロール角がゼロの姿勢に戻る復元動作が生じやすい船体形状と言える。 Here, in the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10, the outer edge of the left side (first side) of the asymmetric section 1920 relative to the direction of travel is inclined (or concave) toward the center of the hull more than the outer edge of the left side (first side) of the symmetric section 1921. As a result, the peak value of the moment in the direction opposite to the restoration at a roll angle of around 150 degrees is smaller than in the symmetrical hull (comparative example). Therefore, it can be said that this hull shape is more likely to rotate clockwise about the X axis and return to a zero roll angle posture than the comparative example.

また、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁が、進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁よりも船体中央側に傾斜した(又は凹んだ)形状となっているため、ロール角150度付近の復元とは逆方向のモーメントのピーク値が、左右対称船体(比較例)よりも小さな値となっていると言うこともできる。そのため、比較例よりも、X軸に対して右回りに回転してロール角がゼロの姿勢に戻る復元動作が生じやすい船体形状と言える。 Furthermore, in the asymmetric cross-sectional shapes shown in Figures 9 and 10, the outer edge of the left side (first side) relative to the direction of travel is inclined (or concave) toward the center of the hull more than the outer edge of the right side (second side) relative to the direction of travel, so it can be said that the peak value of the moment in the direction opposite to the restoring position at a roll angle of around 150 degrees is smaller than in the symmetrical hull (comparative example). Therefore, it can be said that this hull shape is more likely to rotate clockwise about the X axis and return to a zero roll angle attitude than the comparative example.

逆に、船体がX軸に対して右回りに回転する場合においては、ロール角が0度~-120度の間でロール角0度に戻ろうとする方向の復元モーメントが発生し、-70度付近で復元モーメントがピークとなる。また、ロール角が-120度~165度の間はロール角が165度にとなる方向の復元とは逆方向のモーメントが発生し、150度付近で逆方向のモーメントがピークとなる。 Conversely, when the hull rotates clockwise around the X axis, a restoring moment occurs in the direction that attempts to return the roll angle to 0 degrees when the roll angle is between 0 and -120 degrees, with the restoring moment peaking at around -70 degrees. Furthermore, when the roll angle is between -120 and 165 degrees, a moment occurs in the opposite direction to the restoring direction that would result in a roll angle of 165 degrees, with the opposite moment peaking at around 150 degrees.

ここで、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、左右非対称部1920の進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、左右対称部1921の右側面(第二側面)の外縁よりも船体の外側に張り出した形状となっているため、ロール角が-150度付近の復元とは逆方向のモーメントのピーク値が、左右対称船体(比較例)よりも大きな値となり、また、モーメントがゼロとなり反転状態で安定する角度が165度付近にずれる。そのため、ロール角150度付近の復元とは逆方向のモーメントが発生する角度範囲(120度~165度)が、左右対称船体(120度~180度)よりも狭くなっている。そのため、比較例よりも、X軸に対して右回りに回転してロール角がゼロの姿勢に戻る復元動作が生じやすい船体形状と言える。 In the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10, the outer edge of the right side (second side) of the asymmetric section 1920 relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the right side (second side) of the symmetric section 1921. As a result, the peak value of the moment in the direction opposite to the righting motion at a roll angle of approximately -150 degrees is greater than in the symmetrical hull (comparative example), and the angle at which the moment becomes zero and the hull stabilizes in an inverted state is shifted to approximately 165 degrees. Therefore, the angle range (120 degrees to 165 degrees) in which a moment in the direction opposite to the righting motion at a roll angle of approximately 150 degrees occurs is narrower than in the symmetrical hull (120 degrees to 180 degrees). Therefore, this hull shape is more likely to rotate clockwise about the X axis and return to a zero roll angle than in the comparative example.

また、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁よりも船体の外側に張り出した形状となっているため、ロール角が-150度付近の復元とは逆方向のモーメントのピーク値が、左右対称船体(比較例)よりも大きな値となり、また、モーメントがゼロとなり反転状態で安定する角度が165度付近にずれて、ロール角150度付近の復元とは逆方向のモーメントが発生する角度範囲(120度~165度)が、左右対称船体(120度~180度)よりも狭くなっていると言うこともできる。そのため、比較例よりも、X軸に対して右回りに回転してロール角がゼロの姿勢に戻る復元動作が生じやすい船体形状と言える。 Furthermore, in the asymmetric cross-sectional shapes shown in Figures 9 and 10, the outer edge of the right side (second side) relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the left side (first side) relative to the direction of travel. As a result, the peak value of the moment in the direction opposite to the righting motion at a roll angle of approximately -150 degrees is greater than that of the symmetrical hull (comparative example). Furthermore, the angle at which the moment becomes zero and the vehicle stabilizes in an inverted state is shifted to approximately 165 degrees, meaning that the angle range (120 degrees to 165 degrees) in which a moment in the direction opposite to the righting motion at a roll angle of approximately 150 degrees occurs is narrower than that of the symmetrical hull (120 degrees to 180 degrees). For this reason, the hull shape is more likely to rotate clockwise about the X axis and return to a zero roll angle than the comparative example.

更に、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、左右非対称部1920の進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁が、左右対称部1921の左側面の外縁よりも船体中央側に傾斜し(又は凹んでおり)、かつ左右非対称部1920の進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、左右対称部1921の右側面の外縁よりも船体の外側に張り出した形状となっている。そのため、図14に示す通り、反転状態で安定する角度165度付近からX軸に対して右回りに回転してロール角がゼロの姿勢に戻る復元動作を行う際の復元とは逆向きのモーメントのピーク値を低くでき、かつ逆向きのモーメントの発生する角度範囲を狭くできるため、X軸に対して右回りに回転してロール角がゼロの姿勢に戻る復元動作が、比較例よりも生じやすい船体形状と言える。 Furthermore, in the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10, the outer edge of the left side (first side) of the asymmetric portion 1920 relative to the direction of travel is inclined (or concave) toward the center of the hull more than the outer edge of the left side of the symmetric portion 1921, and the outer edge of the right side (second side) of the asymmetric portion 1920 relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the right side of the symmetric portion 1921. Therefore, as shown in Figure 14, when a rightward rotation about the X axis from an angle of approximately 165 degrees, at which the inverted state becomes stable, is performed to return to an attitude with a zero roll angle, the peak value of the moment in the opposite direction to the restoring action can be lowered, and the angular range in which the opposite moment occurs can be narrowed. Therefore, it can be said that this hull shape makes it easier for a rightward rotation about the X axis to return to an attitude with a zero roll angle to occur than in the comparative example.

また、図9や図10に示す左右非対称の断面形状において、左右非対称部1920の進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁が船体中央側に傾斜し(又は凹んでおり)、かつ左右非対称部1920の進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が船体の外側に張り出した形状となっている。そのため、図14に示す通り、反転状態で安定する角度165度付近からX軸に対して右回りに回転してロール角がゼロの姿勢に戻る復元動作を行う際の復元とは逆向きのモーメントのピーク値を低くでき、かつ逆向きのモーメントの発生する角度範囲を狭くできるため、X軸に対して右回りに回転してロール角がゼロの姿勢に戻る復元動作が、比較例よりも生じやすい船体形状と言うことができる。 Furthermore, in the asymmetric cross-sectional shape shown in Figures 9 and 10, the outer edge of the left side (first side) of the asymmetric portion 1920 relative to the direction of travel is inclined (or concave) toward the center of the hull, and the outer edge of the right side (second side) of the asymmetric portion 1920 relative to the direction of travel protrudes outward from the hull. Therefore, as shown in Figure 14, when a restoring operation is performed to rotate clockwise about the X axis from an angle of approximately 165 degrees, at which the inverted state becomes stable, and to return to an attitude with a zero roll angle, the peak value of the moment in the opposite direction to the restoring operation can be lowered, and the angular range in which the opposite moment is generated can be narrowed. Therefore, it can be said that this hull shape makes it easier for a restoring operation to rotate clockwise about the X axis and return to an attitude with a zero roll angle to occur than in the comparative example.

次に、ロール角が150度の状態において、左右非対称の船体形状の方が、左右対称の船体形状(比較例)よりも復元を妨げる逆方向のモーメントの値が小さくなる理由について、図15及び図16を用いて説明する。 Next, we will use Figures 15 and 16 to explain why, at a roll angle of 150 degrees, the value of the reverse moment that hinders recovery is smaller for an asymmetric hull shape than for a symmetric hull shape (comparison example).

図15は、ロール角が150度の場合の左右対称船体形状(比較例)における重心と浮心の位置を示す後方側面図である。図14のグラフに示されたように、ロール角150度においては、左右対称の船体形状には、復元方向とは逆向きのモーメントが発生している。つまり、図15に示すように、重心周りに左回りのモーメントが発生し、船体が反転状態に戻る回転方向のモーメントが発生する。 Figure 15 is a rear side view showing the positions of the center of gravity and center of buoyancy for a symmetrical hull shape (comparison example) when the roll angle is 150 degrees. As shown in the graph in Figure 14, at a roll angle of 150 degrees, a moment is generated in the symmetrical hull shape in the opposite direction to the restoring direction. In other words, as shown in Figure 15, a counterclockwise moment is generated around the center of gravity, generating a rotational moment that returns the hull to its inverted state.

図15の示すロール角150度の状態においては、船体の浮心の位置は重心位置よりも右側にずれた位置となる。また、浮心の位置に働く浮力ベクトルは、鉛直上向きに船体の重量と釣り合う大きさのベクトルとなる。そのため、重心周りに働くモーメントの大きさは、重心を通る鉛直線と浮心の距離と、浮力ベクトルの大きさの掛け算で求めることができる。 When the roll angle is 150 degrees as shown in Figure 15, the position of the center of buoyancy of the hull is shifted to the right of the center of gravity. Furthermore, the buoyancy vector acting at the center of buoyancy is a vector pointing vertically upward with a magnitude that balances with the weight of the hull. Therefore, the magnitude of the moment acting around the center of gravity can be calculated by multiplying the distance between the vertical line passing through the center of gravity and the center of buoyancy by the magnitude of the buoyancy vector.

また、図16は、ロール角が150度の場合の左右非対称船体形状における重心と浮心の位置を示す後方側面図である。図14のグラフに示されたように、ロール角150度においては、左右非対称の船体形状には、復元方向とは逆向きのモーメントが発生している。つまり、図16に示すように、重心周りに左回りのモーメントが発生し、船体が反転状態に戻る回転方向のモーメントが発生する。 Figure 16 is a rear side view showing the positions of the center of gravity and center of buoyancy for an asymmetric hull shape when the roll angle is 150 degrees. As shown in the graph in Figure 14, at a roll angle of 150 degrees, a moment is generated in the asymmetric hull shape in the opposite direction to the restoring direction. In other words, as shown in Figure 16, a counterclockwise moment is generated around the center of gravity, generating a rotational moment that returns the hull to its inverted state.

図16の示すロール角150度の状態において、船体の浮心の位置は、重心位置よりも右側にずれた位置となる。また、浮心の位置に働く浮力ベクトルは、鉛直上向きに船体の重量と釣り合う大きさのベクトルとなる。そのため、重心周りに働くモーメントの大きさは、重心を通る鉛直線と浮心の距離と、浮力ベクトルの大きさの掛け算で求めることができる。 When the roll angle is 150 degrees as shown in Figure 16, the position of the center of buoyancy of the hull is shifted to the right of the center of gravity. Furthermore, the buoyancy vector acting at the center of buoyancy is a vector pointing vertically upward with a magnitude that balances with the weight of the hull. Therefore, the magnitude of the moment acting around the center of gravity can be calculated by multiplying the distance between the vertical line passing through the center of gravity and the center of buoyancy by the magnitude of the buoyancy vector.

ここで、図15に示した左右対称船体に発生するモーメントと、図16に示した左右非対称船体に発生するモーメントを比較した場合、図15の左右対称船体では、重心と浮心を結ぶ直線と鉛直線の成す角度が15度であるのに対して、図16の左右非対称船体では、重心と浮心を結ぶ直線と鉛直線の成す角度が10度であり、左右対称船体よりも角度Θが小さくなっていることが分かる。そのため、左右非対称船体の方が、重心を通る鉛直線と浮心の距離が小さくなり、モーメントがより小さくなる。 Comparing the moment generated in the symmetrical hull shown in Figure 15 with the moment generated in the asymmetrical hull shown in Figure 16, we can see that in the symmetrical hull in Figure 15, the angle between the vertical line and the line connecting the center of gravity and the center of buoyancy is 15 degrees, whereas in the asymmetric hull in Figure 16, the angle between the vertical line and the line connecting the center of gravity and the center of buoyancy is 10 degrees, making the angle Θ smaller than in the symmetrical hull. Therefore, the distance between the vertical line passing through the center of gravity and the center of buoyancy is shorter in the asymmetric hull, resulting in a smaller moment.

更に、図15の左右対称船体における重心と浮心の間の距離と、図16の左右非対称船体における重心と浮心の距離を比較すると、図16の左右非対称船体における重心と浮心の距離の方が長いことが分かる。そのため、左右非対称船体の方が、重心を通る鉛直線と浮心の距離が小さくなり、モーメントがより小さくなる。 Furthermore, when comparing the distance between the center of gravity and the center of buoyancy in the symmetrical hull in Figure 15 with the distance between the center of gravity and the center of buoyancy in the asymmetrical hull in Figure 16, it can be seen that the distance between the center of gravity and the center of buoyancy in the asymmetrical hull in Figure 16 is longer. Therefore, the distance between the vertical line passing through the center of gravity and the center of buoyancy is shorter in the asymmetrical hull, resulting in a smaller moment.

図16の左右非対称船体は、左右非対称部1920の進行方向に対する左側側面が船体の中央側に傾斜しており(又は凹んでおり)、左右対称船体よりも船体の体積が少なくなっているため、上記したように、重心と浮心を結ぶ直線と鉛直線の成す角度がより小さくなり、重心と浮心の距離がより短くなるという特徴を有する。そのため、左右非対称船体の方が、重心を通る鉛直線と浮心の距離が小さくなり、モーメントの大きさがより小さくなる。 The asymmetric hull in Figure 16 has the left side of the asymmetric section 1920 inclined (or concave) toward the center of the hull relative to the direction of travel, resulting in a smaller hull volume than a symmetrical hull. As a result, as mentioned above, the angle between the vertical line and the line connecting the center of gravity and the center of buoyancy is smaller, and the distance between the center of gravity and the center of buoyancy is shorter. Therefore, with an asymmetric hull, the distance between the vertical line passing through the center of gravity and the center of buoyancy is shorter, resulting in a smaller moment.

(A-2-3-2.左右非対称船体の復元の様子)
次に、図17を用いて、本実施形態に係る左右非対称の船体の姿勢が、ロール角140度から110度の角度に徐々に変化する場合に、各状態で発生するモーメントについて説明する。図17は、ロール角が140度乃至110度の場合の左右非対称船体形状における重心と浮心の位置を示す後方側面図である。
(A-2-3-2. Restoration of the asymmetrical hull)
Next, we will explain the moments that occur in each state when the attitude of the left-right asymmetric hull according to this embodiment gradually changes from a roll angle of 140 degrees to 110 degrees, using Figure 17. Figure 17 is a rear side view showing the positions of the center of gravity and the center of buoyancy in an asymmetric hull shape when the roll angle is between 140 degrees and 110 degrees.

図17の上側に示すロール角140度及び130度においては、浮心の位置が重心の位置よりもY軸方向の右側にずれた位置に存在するため、重心を中心とした左回りのモーメント(復元とは逆向きのモーメント)が発生する。図17の中央下側に示すロール角120度においては、浮心の位置と重心の位置がY軸方向において略同一の位置となるため、重心を中心としたモーメントが発生しない。更に、図17の下側に示すロール角110度においては、浮心の位置が重心の位置よりもY軸方向において左側にずれた位置に存在するため、重心を中心とした右回りのモーメント(復元方向のモーメント)が発生する。 At roll angles of 140 degrees and 130 degrees shown in the upper part of Figure 17, the center of buoyancy is shifted to the right in the Y-axis direction from the center of gravity, so a counterclockwise moment (moment in the opposite direction to the restoring direction) is generated around the center of gravity. At a roll angle of 120 degrees shown in the lower center of Figure 17, the center of buoyancy and the center of gravity are approximately in the same position in the Y-axis direction, so no moment is generated around the center of gravity. Furthermore, at a roll angle of 110 degrees shown in the lower part of Figure 17, the center of buoyancy is shifted to the left in the Y-axis direction from the center of gravity, so a clockwise moment (moment in the restoring direction) is generated around the center of gravity.

上記したように、本実施形態に係る左右非対称の船体の姿勢が120度よりも小さく角度まで変化した場合には、船体にはロール角0度に復元する方向のモーメントが発生し、船体の姿勢を復元させることができる。一方で、船体の姿勢が120度よりも大きな角度となる場合には、復元とは逆向きのモーメントが発生し、船体が反転した状態が継続する。 As described above, when the attitude of the asymmetrical hull of this embodiment changes to an angle smaller than 120 degrees, a moment is generated in the hull in a direction that restores it to a roll angle of 0 degrees, and the hull's attitude can be restored. On the other hand, when the hull's attitude changes to an angle larger than 120 degrees, a moment is generated in the opposite direction to the restoration, and the hull remains in an inverted state.

(A-2-3-3.水面の波と復元動作の関係)
次に、図18及び図19を用いて、水面に発生する波と船体の復元動作の関係について説明する。図18は、反転時に進行方向の左側から波を受ける場合の復元動作の様子を示す図である。特に、図18は、左右非対称の船体が反転時に左側から波を受ける場合に、進行方向(X軸方向)の右周りで船体がロール角0度の通常姿勢に復元する際の様子を示している。
(A-2-3-3. Relationship between water surface waves and restoring motion)
Next, the relationship between waves generated on the water surface and the hull's righting motion will be described using Figures 18 and 19. Figure 18 shows the righting motion when a wave is received from the left side of the traveling direction during a turnaround. In particular, Figure 18 shows the state in which an asymmetric hull returns to its normal attitude with a roll angle of 0 degrees in a clockwise direction of travel (X-axis) when a wave is received from the left side during a turnaround.

図18の上側図は、時刻t1において船体のロール角が150度程度である場合に、進行方向の左側から船体の側面に波を受ける状態を示している。時刻t1の状態では、船体の左右非対称部1920の張り出し部1923が波により持ち上げられるため、右回りのモーメントが発生する。そして、図18の下側図に示す時刻t2において、船体のロール角が120度程度まで回転することができるため、時刻t2以降に船体はロール角0度の通常姿勢に復元することができる。 The upper diagram in Figure 18 shows the state in which a wave hits the side of the hull from the left side of the direction of travel when the hull's roll angle is approximately 150 degrees at time t1. At time t1, the wave lifts the protruding portion 1923 of the asymmetric portion 1920 of the hull, generating a clockwise moment. Then, at time t2, shown in the lower diagram in Figure 18, the hull's roll angle can rotate to approximately 120 degrees, and the hull can return to its normal attitude with a roll angle of 0 degrees after time t2.

このように、左右非対称部1920の進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、左右対称部1921の右側面(第二側面)の外縁よりも船体の外側に張り出した形状、もしくは、進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁よりも船体の外側に張り出した形状により、張り出し部1923が左側から受ける波によりより大きな浮力を受けることができるため、張り出し部1923を有さない船体形状と比較して、復元性能を向上させることができる。 In this way, by having the outer edge of the right side (second side) of the asymmetrical portion 1920 relative to the direction of travel protruding further outward from the hull than the outer edge of the right side (second side) of the symmetrical portion 1921, or by having the outer edge of the right side (second side) relative to the direction of travel protruding further outward from the hull than the outer edge of the left side (first side) relative to the direction of travel, the protruding portion 1923 can receive greater buoyancy from waves received from the left side, thereby improving stability compared to a hull shape without the protruding portion 1923.

図19は、反転時に進行方向の右側から波を受ける場合の復元動作の様子を示す図である。特に、図19は、左右非対称の船体が反転時に右側から波を受ける場合に、進行方向(X軸方向)の右周りで船体がロール角0度の通常姿勢に復元する際の様子を示している。 Figure 19 shows the state of the restoration motion when a wave is received from the right side of the traveling direction during a turnaround. In particular, Figure 19 shows the state of the hull returning to its normal position with a roll angle of 0 degrees in a clockwise direction of travel (X-axis) when an asymmetrical hull receives a wave from the right side during a turnaround.

図19の上側図は、時刻t1において船体のロール角が150度程度である場合に、進行方向の右側から船体の側面に波を受ける状態を示している。時刻t1の状態では、船体の右側が波により持ち上げられるため、左回りのモーメントが発生する。そして、図19の中央図に示す時刻t2において、船体のロール角が-170度程度まで回転する。この時刻t2において、船体の張り出し部1923が水面下に潜り込むため、図14のグラフにも示した通り、右回りの強いモーメントが発生する。そして、図19の下側図に示す時刻t3において、船体のロール角が120度程度まで回転することができるため、時刻t3以降に船体はロール角0度の通常姿勢に復元することができる。 The upper diagram in Figure 19 shows the state in which a wave hits the side of the hull from the right side of the direction of travel when the hull's roll angle is approximately 150 degrees at time t1. At time t1, the right side of the hull is lifted by the wave, generating a counterclockwise moment. Then, at time t2, shown in the center diagram in Figure 19, the hull's roll angle rotates to approximately -170 degrees. At this time t2, the hull's overhang 1923 dives below the water surface, generating a strong clockwise moment, as shown in the graph in Figure 14. Then, at time t3, shown in the lower diagram in Figure 19, the hull's roll angle can rotate to approximately 120 degrees, allowing the hull to return to its normal attitude with a roll angle of 0 degrees after time t3.

このように、左右非対称部1920の進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、左右対称部1921の右側面(第二側面)の外縁よりも船体の外側に張り出した形状、もしくは、進行方向に対する右側面(第二側面)の外縁が、進行方向に対する左側面(第一側面)の外縁よりも船体の外側に張り出した形状により、船体の右側から受ける波により、船体が回転して張り出し部1923が水面下に潜り込み、右回り強いモーメントを発生することができるため、張り出し部1923を有さない船体形状と比較して、復元性能を向上させることができる。 In this way, the outer edge of the right side (second side) of the asymmetrical section 1920 relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the right side (second side) of the symmetrical section 1921, or the outer edge of the right side (second side) relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the left side (first side) relative to the direction of travel. As a result, waves received from the right side of the hull cause the hull to rotate, causing the protruding section 1923 to dive below the water surface and generate a strong rightward moment, thereby improving the stability of the hull compared to a hull shape without the protruding section 1923.

(A-2-4.無人艇1010の船体形状の変形例)
以下に、本発明に係る船体形状の変形例について説明する。図5乃至図19では、進行方向に対して右側に張り出し部1923を有し、左側が船体中央側に傾斜した(又は凹んだ)左右非対称の船体形状について説明したが、本発明の実施形態はこれに限られず、進行方向に対して左側に張り出し部1923を有し、右側が船体中央側に傾斜した(又は凹んだ)左右非対称の船体形状であっても良い。また、図5乃至図19に示す例では、船体の左右非対称部1920が、左右の一方側面に張り出し部1923を設け、他方側面に船体中央側に傾斜した(又は凹んだ)形状を設ける例を示したが、上記した特徴の片方の形状のみを備えた船体であっても良い。つまり、左右の一方側面に張り出し部1923を設けた船体形状、もしくは左右の一方側面に船体中央側に傾斜した(又は凹んだ)形状を設けた船体形状であっても良い。更には、船体の左右非対称部1920が、左右の両方側面に張り出し具合の異なる、つまり張り出し部分の体積が左右で異なる張り出し部1923を設けた船体形状とすることもできる。同様に、船体の左右非対称部1920が、左右の両方側面に傾斜又は凹み具合の異なる、つまり傾斜や凹みによる体積が左右で異なる形状を設けた船体形状とすることもできる。
(A-2-4. Modified Hull Shape of Unmanned Boat 1010)
Modified hull shapes according to the present invention are described below. While FIGS. 5 to 19 illustrate asymmetric hull shapes with a protruding portion 1923 on the right side relative to the direction of travel and a left side that is inclined (or recessed) toward the center of the hull, embodiments of the present invention are not limited to this. Alternatively, the hull may have an asymmetric hull shape with a protruding portion 1923 on the left side relative to the direction of travel and a right side that is inclined (or recessed) toward the center of the hull. Furthermore, while the examples shown in FIGS. 5 to 19 illustrate an example in which the asymmetric hull portion 1920 has a protruding portion 1923 on one of the left and right sides and a shape that is inclined (or recessed) toward the center of the hull on the other side, a hull having only one of the above-described features may also be used. In other words, the hull may have a protruding portion 1923 on one of the left and right sides, or a shape that is inclined (or recessed) toward the center of the hull on one of the left and right sides. Furthermore, the left-right asymmetric portion 1920 of the hull may be a hull shape having different degrees of protrusion on both the left and right sides, i.e., having protruding portions 1923 with different volumes of the protruding portions on the left and right. Similarly, the left-right asymmetric portion 1920 of the hull may be a hull shape having different degrees of inclination or depression on both the left and right sides, i.e., having shapes with different volumes due to inclination or depression on the left and right.

次に、図20は、船体形状の第一の変形例におけるA-A断面図を示す図である。図20に示す船体形状は、図5乃至図11に示した船体形状よりも、船底から甲板までのZ軸方向の船体の高さが低くなっている。このように、船体の高さは適宜変更することができる。また、喫水面1912と構造境界線1922の間の距離も適宜変更することが可能である。 Next, Figure 20 shows an A-A cross-sectional view of a first modified hull shape. The hull shape shown in Figure 20 has a lower hull height in the Z-axis direction from the bottom to the deck than the hull shapes shown in Figures 5 to 11. In this way, the hull height can be changed as needed. The distance between the waterline 1912 and the structural boundary line 1922 can also be changed as needed.

次に、図21は、船体形状の第二の変形例における斜視図を示す図である。図21に示す船体形状は、図5乃至図11に示した船体形状よりも、船底から甲板までのZ軸方向の船体の高さが高く、甲板の面積も広くなっている。更に、船体下側に設けた左右対称部1921と左右非対称部1920の体積比率を変更し、左右非対称部1920の体積比率を大きくした船体形状である。このように、船体の高さ、甲板の広さ、更には左右対称部1921と左右非対称部1920の体積比率は任意の値に適宜変更することが可能である。 Next, Figure 21 is a perspective view of a second modified hull shape. The hull shape shown in Figure 21 is taller in the Z-axis direction from the bottom of the hull to the deck, and has a larger deck area than the hull shapes shown in Figures 5 to 11. Furthermore, the volume ratio between the symmetrical portion 1921 and the asymmetrical portion 1920 on the underside of the hull has been changed, with the volume ratio of the asymmetrical portion 1920 being larger. In this way, the hull height, deck area, and even the volume ratio between the symmetrical portion 1921 and the asymmetrical portion 1920 can be changed to any desired value as needed.

次に、図22は、船体形状の第三の変形例における斜視図を示す図である。図22に示す船体形状は、進行方向の重心位置におけるA-A断面図においては、断面形状が左右非対称となっており、進行方向の他の位置では断面形状が左右非対称となっている船体形状である。このような船体形状も、図11に示すような無人艇1010の船体を進行方向に対して左右に分割する中央鉛直面1931により、無人艇1010の進行方向に対して船体を左右に分割した場合の中央鉛直面1931の右側の船体の体積は、中央鉛直面1931の左側の船体の体積とは異なる。つまり、図22に示す船体形状においては、中央鉛直面1931の右側の船体の体積は、中央鉛直面1931の左側の船体の体積よりも大きくなっている。そのため、図5乃至図11に示した船体形状と同様に、左右対称の船体形状と比較して、復元性能が向上するという効果を奏することができる。 Next, Figure 22 is a perspective view of a third modified hull shape. The hull shape shown in Figure 22 is a hull shape in which the cross-sectional shape is asymmetrical in the A-A cross-section at the center of gravity in the direction of travel, and is asymmetrical at other positions in the direction of travel. This type of hull shape also has a central vertical plane 1931 that divides the hull of the unmanned watercraft 1010 into left and right halves in the direction of travel as shown in Figure 11. When the hull is divided into left and right halves in the direction of travel of the unmanned watercraft 1010 by the central vertical plane 1931, the volume of the hull to the right of the central vertical plane 1931 is different from the volume of the hull to the left of the central vertical plane 1931. In other words, in the hull shape shown in Figure 22, the volume of the hull to the right of the central vertical plane 1931 is larger than the volume of the hull to the left of the central vertical plane 1931. Therefore, similar to the hull shapes shown in Figures 5 to 11, it can achieve the effect of improved stability compared to symmetrical hull shapes.

(A-2-5.無人艇1010の内部のハードウェア構成)
次に、図23乃至図27を用いて、無人艇1010の船体内部のハードウェア構成及び船体外部のハードウェア構成の特徴について説明する。ここで、本実施形態における左右非対称の船体構造においては、船体の重量が張り出し部1923を有する船体の右側に偏るため、船体外板の重心位置が、図23や図24に示した中央鉛直面1931(喫水面1912と鉛直断面の交線の中点を通り進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面1931)よりも船体の右側の位置となる。しかし、船舶の航行性能を維持するためには、航行時の船体の姿勢を略水平(ロール角をゼロ度付近)に維持して、喫水面1912よりも下側の船体が自ら受ける抵抗を左右均等にすることが求められる。そのため、以下に示す例では、船体の外板の重量と、無人艇1010の船体内部に搭載された各機器を含めた無人艇1010の全体の重心位置が、進行方向に垂直なY-Z平面により船体を切断する場合の船体外板の鉛直断面と喫水面1912の交線の中心を通り前記進行方向に生成した中央線(図24に示す)の近傍位置、又は中央線の近傍の上側もしくは下側の位置となるように構成される。
(A-2-5. Internal hardware configuration of the unmanned boat 1010)
Next, features of the internal and external hardware configurations of the unmanned watercraft 1010 will be described using Figures 23 to 27. In the asymmetric hull structure of this embodiment, the weight of the hull is biased to the right side of the hull, which has the overhanging portion 1923, and the center of gravity of the hull shell plating is located to the right of the central vertical plane 1931 (central vertical plane 1931 including a center line generated in the direction of travel that passes through the midpoint of the intersection of the waterline 1912 and the vertical cross section) shown in Figures 23 and 24. However, in order to maintain the navigation performance of the vessel, it is necessary to maintain the attitude of the hull during navigation approximately horizontal (roll angle near zero degrees) and to equalize the left and right resistance experienced by the hull below the waterline 1912. Therefore, in the example shown below, the weight of the hull's outer plating and the overall center of gravity of the unmanned vessel 1010, including each piece of equipment mounted inside the hull of the unmanned vessel 1010, are configured to be near a center line (shown in Figure 24) generated in the direction of travel, passing through the center of the intersection of the vertical cross section of the hull's outer plating and the waterline 1912 when the hull is cut by a YZ plane perpendicular to the direction of travel, or to a position above or below the center line.

(A-2-5-1.無人艇1010の内部搭載物の設置位置)
まず、無人艇1010の船体内部の搭載物の設置位置を調整することで、船体全体の重心位置を調整する例を説明する。図23は、A-A断面における船体内部の各機器の配置の一例を示すハードウェア構成図である。また、図24は、構造境界線1922の位置で船体を水平方向に切断したB-B断面における船体内部の各機器の配置の一例を示すハードウェア構成図である。
(A-2-5-1. Installation location of internal equipment of the unmanned craft 1010)
First, an example will be described in which the center of gravity position of the entire hull is adjusted by adjusting the installation positions of the equipment inside the hull of the unmanned watercraft 1010. Fig. 23 is a hardware configuration diagram showing an example of the layout of each device inside the hull in cross section AA. Fig. 24 is a hardware configuration diagram showing an example of the layout of each device inside the hull in cross section BB, which is obtained by cutting the hull horizontally at the position of the structural boundary line 1922.

図23に示すように、A-A断面の位置における船体内部には、船体内部の下側にワイヤーハーネスが船体の長手方向に設けられており、中段に蓄電部を構成するバッテリーが設けられ、バッテリーの上段に自機状態判定部1200、航行制御部1330、電源制御部1530、計測データ処理部1600、記録部1700、重心位置制御機構部1800などの無人艇1010に搭載される他の機能部を構成する機器が搭載される。 As shown in Figure 23, inside the hull at the position of cross section A-A, a wire harness is installed on the lower side of the inside of the hull in the longitudinal direction of the hull, a battery constituting the power storage unit is installed in the middle level, and above the battery are installed devices constituting other functional units installed on the unmanned watercraft 1010, such as the aircraft status determination unit 1200, navigation control unit 1330, power supply control unit 1530, measurement data processing unit 1600, recording unit 1700, and center of gravity position control mechanism unit 1800.

上記したように、無人艇1010の全体の重心位置が中央鉛直面1931に含まれる位置、又は中央鉛直面1931の近傍の位置となるように、図23及び図24に示す例では、船体の内部に設けられる機器、蓄電装置、ケーブル、他の重量物の少なくともいずれかを含む搭載物の重心が、中央鉛直面1931よりも左側(第一側面側)にずれた位置となるように搭載物を配置している。より具体的には、図23及び図24に示す例では、船体の長手方向に複数搭載されたバッテリーの少なくとも一部が、バッテリーの重心位置が中央鉛直面1931よりも左側(第一側面側)、つまり張り出し部1923が設けられえた右側とは逆側に寄った位置に配置されており、船体内に搭載された搭載物の総合重量の重心位置が中央鉛直面1931よりも左側(第一側面側)となっている。なお、図24に示すように、バッテリーの全部が左側に偏って配置される必要はなく、複数のバッテリーの全体の重心位置が左側に偏っていれば良いため、後尾側の一部のバッテリーは中央鉛直面1931よりも右側に寄った位置に配置されていても良い。 As described above, in the example shown in Figures 23 and 24, the loads, including at least one of the equipment, power storage device, cables, and other heavy objects installed inside the hull, are positioned so that the center of gravity of the entire unmanned craft 1010 is located within or near the central vertical plane 1931. More specifically, in the example shown in Figures 23 and 24, the loads are positioned so that the center of gravity of the loads, including at least one of the equipment, power storage device, cables, and other heavy objects installed inside the hull, is shifted to the left (first side) of the central vertical plane 1931. More specifically, in the example shown in Figures 23 and 24, the center of gravity of at least some of the batteries installed in the longitudinal direction of the hull is positioned to the left (first side) of the central vertical plane 1931, that is, on the opposite side from the right side where the protrusion 1923 is provided, and the center of gravity of the total weight of the loads installed inside the hull is positioned to the left (first side) of the central vertical plane 1931. As shown in Figure 24, it is not necessary for all batteries to be positioned to the left; as long as the overall center of gravity of the multiple batteries is positioned to the left, some of the batteries at the rear may be positioned to the right of the central vertical plane 1931.

なお、図23及び図24に示す例では、バッテリーの配置を調整して船体全体の重心位置を調整する例を説明したが、本発明はこれに限られず、ワイヤーハーネス、他の機器、又はその他の搭載物の重心位置が中央鉛直面1931よりも左側(第一側面側)に寄った位置となるように設けても良い。 In the example shown in Figures 23 and 24, an example is described in which the center of gravity of the entire hull is adjusted by adjusting the battery placement, but the present invention is not limited to this. The center of gravity of a wire harness, other equipment, or other mounted items may also be positioned to the left (first side) of the central vertical plane 1931.

(A-2-5-2.無人艇1010の船体外板の厚み)
次に、無人艇1010の船体の外板の厚みを調整することで、船体全体の重心位置を調整する例を説明する。図25は、A-A断面における船体内部の各機器の配置と船体外板の厚みの一例を示すハードウェア構成図である。
(A-2-5-2. Thickness of the hull shell of the unmanned craft 1010)
Next, an example will be described in which the position of the center of gravity of the entire hull is adjusted by adjusting the thickness of the outer plating of the hull of the unmanned watercraft 1010. Fig. 25 is a hardware configuration diagram showing an example of the arrangement of each device inside the hull and the thickness of the outer plating of the hull in the AA cross section.

上記したように、図25に示す例では、中央鉛直面1931よりも左側(第一側面側)の船体外板の厚みが、右側(第二側面側)の船体外板の厚みよりも厚くなるように船体外板の厚みを調整することにより、無人艇1010の全体の重心位置が中央鉛直面1931に含まれる位置、又は中央鉛直面1931の近傍の位置となるように調整することができる。図25に示す例では、具体的には、船体下側の左右対称部1921と船体上側の左右非対称部1920の左側(第一側面側)の船体外板の厚みが、他の部分の船体外板の厚みよりも厚くなっている。 As described above, in the example shown in Figure 25, by adjusting the thickness of the hull shell plating so that the thickness of the hull shell plating on the left side (first side side) of the central vertical plane 1931 is thicker than the thickness of the hull shell plating on the right side (second side side), the position of the overall center of gravity of the unmanned vessel 1010 can be adjusted to be located within the central vertical plane 1931 or near the central vertical plane 1931. Specifically, in the example shown in Figure 25, the thickness of the hull shell plating on the left side (first side side) of the left-right symmetrical portion 1921 on the lower hull and the left-right asymmetrical portion 1920 on the upper hull is thicker than the thickness of the hull shell plating in other parts.

(A-2-5-3.無人艇1010の上側と下側の搭載物の設置位置)
次に、図26及び図27を用いて、無人艇1010の船体の上側と下側に搭載する搭載物の設置位置を調整することで、船体全体の重心位置を調整する例を説明する。図26は、無人艇1010の右側面図の一例を示す図である。また、図27は、無人艇1010の後方側面図の一例を示す図である。
(A-2-5-3. Installation positions of the upper and lower payloads of the unmanned craft 1010)
Next, an example of adjusting the center of gravity of the entire hull by adjusting the installation positions of payloads mounted on the upper and lower sides of the hull of the unmanned watercraft 1010 will be described with reference to Figures 26 and 27. Figure 26 is an example of a right side view of the unmanned watercraft 1010. Figure 27 is an example of a rear side view of the unmanned watercraft 1010.

図26及び図27に示すように、無人艇1010の船体の甲板にはポールが設置されており、当該ポールの上部には、海上計測センサ1110や無線通信部1410が設置される。例えば、このポールは、中央鉛直面1931よりも左側(第一側面側)にずれた位置に配置することで、無人艇1010の全体の重心位置が中央鉛直面1931に含まれる位置、又は中央鉛直面1931の近傍の位置となるように調整することができる。 As shown in Figures 26 and 27, a pole is installed on the deck of the hull of the unmanned vessel 1010, and the marine measurement sensor 1110 and wireless communication unit 1410 are installed on the top of the pole. For example, by positioning this pole to the left (first side) of the central vertical plane 1931, the overall center of gravity of the unmanned vessel 1010 can be adjusted to be located within the central vertical plane 1931 or in the vicinity of the central vertical plane 1931.

また、図26及び図27に示すように、無人艇1010の船体の下側にはフィン状のキールが設置されており、当該キールの下側先端部には、内部に機器を搭載可能な機器搭載部が設けられる。この機器搭載部の内部には、海中計測センサ1120や海中通信部1420、または無人艇1010の重心位置を下げるための重量物などを搭載することができる。ここで、例えば、機器搭載部の内部に搭載される搭載物の重心が、中央鉛直面1931よりも左側(第一側面側)にずれた位置に配置することで、無人艇1010の全体の重心位置が中央鉛直面1931に含まれる位置、又は中央鉛直面1931の近傍の位置となるように調整することができる。 As shown in Figures 26 and 27, a fin-shaped keel is installed on the underside of the hull of the unmanned vessel 1010, and an equipment mounting section capable of mounting equipment inside is provided at the lower tip of the keel. Inside this equipment mounting section, an underwater measurement sensor 1120, an underwater communication section 1420, or a heavy object for lowering the center of gravity of the unmanned vessel 1010 can be mounted. Here, for example, by positioning the center of gravity of the equipment mounted inside the equipment mounting section at a position shifted to the left (first side) of the central vertical plane 1931, the overall center of gravity of the unmanned vessel 1010 can be adjusted to be within the central vertical plane 1931 or near the central vertical plane 1931.

つまり、船体の上面又は船体の上側又は船底の下側に設けられる機器、発電装置、他の重量物の少なくともいずれかを含む搭載物の重心が、喫水面1912と鉛直断面の交線の中点を通り進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面1931よりも第一側面側にずれた位置となるように搭載物を配置することで、無人艇1010の全体の重心位置が中央鉛直面1931に含まれる位置、又は中央鉛直面1931の近傍の位置となるように調整することができる。 In other words, by positioning the equipment, power generation equipment, and other heavy objects mounted on the top surface of the hull, the upper side of the hull, or the underside of the bottom of the vessel so that the center of gravity of the equipment is shifted toward the first side from the central vertical plane 1931, which passes through the midpoint of the intersection of the waterline 1912 and the vertical cross section and includes a center line generated in the direction of travel, the overall center of gravity of the unmanned vessel 1010 can be adjusted to be located within the central vertical plane 1931 or in the vicinity of the central vertical plane 1931.

(A-2-6.統括制御システム2000のハードウェア構成)
図28は、統括制御システム2000及びユーザ端末5000のハードウェア構成図である。ここで、本発明における統括制御システム2000及びユーザ端末5000は、サーバ装置やPCなどの情報処理装置である。図示するように、統括制御システム2000は、入力装置100と、出力装置200と、処理装置300と、主記憶装置400と、補助記憶装置500と、通信装置600と、これらの各装置を電気的に接続するバス700と、を有する。
(A-2-6. Hardware configuration of the integrated control system 2000)
28 is a hardware configuration diagram of an overall control system 2000 and a user terminal 5000. Here, the overall control system 2000 and the user terminal 5000 in the present invention are information processing devices such as a server device or a PC. As shown in the figure, the overall control system 2000 has an input device 100, an output device 200, a processing device 300, a main memory device 400, an auxiliary memory device 500, a communication device 600, and a bus 700 that electrically connects these devices.

入力装置100は、ユーザ入力受付部を構成することができ、ユーザが統括制御システム2000に情報や指示を入力するための装置である。具体的には、入力装置100は、例えばタッチパネル、キーボード、マウスあるいはマイクロフォンのような音声入力装置である。 The input device 100 can constitute a user input reception unit and is a device that allows a user to input information and instructions to the integrated control system 2000. Specifically, the input device 100 is, for example, a touch panel, a keyboard, a mouse, or an audio input device such as a microphone.

出力装置200は、統括制御システム2000により生成された各種情報を出力する装置であり、表示部2710を構成することができる。具体的には、出力装置200は、アイウェア、AR、VRのディスプレイ装置などで表示部を構成でき、またプリンタあるいはスピーカーであっても良い。 The output device 200 is a device that outputs various information generated by the integrated control system 2000, and can constitute the display unit 2710. Specifically, the output device 200 can constitute a display unit such as an eyewear, AR, or VR display device, and can also be a printer or speaker.

処理装置300は、例えば演算処理を行う装置である。具体的には、処理装置300は、例えば、CPU、マイクロプロセッサ、GPU(Graphics Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、あるいはその他の演算できる半導体デバイス等である。 The processing device 300 is, for example, a device that performs arithmetic processing. Specifically, the processing device 300 is, for example, a CPU, microprocessor, GPU (Graphics Processing Unit), FPGA (Field Programmable Gate Array), or other semiconductor device capable of performing calculations.

主記憶装置400は、処理の中で、任意のアドレスの記憶素子に対して随時、アクセスパターンに依存した待ち時間などを要することなく、読み出しや一時的な書き込みを行うRAMやROMを含むメモリ装置である。例えば、RAMは、処理装置300で実行されるプログラムやアプリケーションプログラムおよびその他の様々な処理の中で一時的に書き込みと読み出しが行われる。また、ROMは、装置の電源が喪失した場合であっても記録情報が失われない不揮発性メモリである。補助記憶装置500は、デジタル情報を記憶可能なHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)あるいはフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。 The main memory device 400 is a memory device including RAM and ROM that reads and writes temporarily to memory elements at any address during processing, without requiring any waiting time that depends on the access pattern. For example, RAM is temporarily written to and read from during programs, application programs, and various other processes executed by the processing device 300. ROM is a non-volatile memory that does not lose recorded information even if the device loses power. The auxiliary memory device 500 is a non-volatile memory device capable of storing digital information, such as an HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or flash memory.

通信装置600は、外部との間で無線あるいは有線による情報通信を行う装置であり、前述した情報通信部を構成することができる。 The communication device 600 is a device that communicates information with the outside world wirelessly or via a wired connection, and can constitute the information communication unit described above.

上述した実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。 The above-described embodiments are merely examples intended to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from its spirit, and it goes without saying that the present invention also includes equivalents.

[B.本実施形態の効果]
上述した実施形態により、船舶が反転した場合に、より確実に又はより短時間に反転状態から自動復元させることができる船舶を得ることが可能となる。特に、船体の一部に左右非対称部1920を設けることで、船体が水面上で反転した場合の進行方向の軸周りの復元特性を右回りと左周りで異なる特性とすることができ、左右対称の船体形状よりもより確実又はより短時間に反転状態から自動復元できる船舶を得ることができる。
[B. Effects of this embodiment]
The above-described embodiment makes it possible to obtain a ship that can automatically right itself from an inverted state more reliably or in a shorter time when the ship flips over. In particular, by providing a left-right asymmetric portion 1920 in part of the hull, it is possible to make the righting characteristics around the axis of the traveling direction when the hull flips over on the water surface different between clockwise and counterclockwise, thereby making it possible to obtain a ship that can automatically right itself from an inverted state more reliably or in a shorter time than a ship with a left-right symmetrical hull shape.

1…海上監視システム(システム)
100…入力装置 200…出力装置
300…処理装置 400…主記憶装置
500…補助記憶装置 600…通信装置
700…バス
1000…無人艇システム
1001…親機 1002…子機
1010…無人艇
1100…計測部 1110…海上計測センサ
1120…海中計測センサ 1130…計測制御部
1200…自機状態判定部 1210…航行状態判定部
1220…内部状態判定部 1230…外部状態判定部
1300…航行部 1310…推力発生部
1320…姿勢制御機構部 1330…航行制御部
1400…通信部 1410…無線通信部
1420…海中通信部 1430…通信制御部
1500…電源部 1510…発電部
1520…蓄電部 1530…電源制御部
1600…計測データ処理部
1700…記録部 1710…計測データ記録部
1720…自機状態記録部 1730…判定情報記録部
1800…重心位置制御機構部
1910…水面 1911…喫水線
1912…喫水面
1920…左右非対称部 1921…左右対称部
1922…構造境界線 1923…張り出し部
1930…中央鉛直線 1931…中央鉛直面
2000…統括制御システム
3100…上空アクセスポイント 3110…通信衛星
3120…HAPS 3200…地上アクセスポイント
5000…ユーザ端末
6000…インターネット回線
7000…対象物
7100…海上対象物 7200…海中対象物
1. Maritime surveillance system (system)
100...input device 200...output device 300...processing device 400...main memory device 500...auxiliary memory device 600...communication device 700...bus 1000...unmanned boat system 1001...parent device 1002...child device 1010...unmanned boat 1100...measurement unit 1110...surface measurement sensor 1120...undersea measurement sensor 1130...measurement control unit 1200...own boat state determination unit 1210...navigation state determination unit 1220...internal state determination unit 1230...external state determination unit 1300...navigation unit 1310...thrust generation unit 1320...attitude control mechanism unit 1330...navigation control unit 1400...communication unit 1410...wireless communication unit 1420...undersea communication unit 1430...communication control unit 1500...power supply unit 1510... power generation unit 1520... power storage unit 1530... power supply control unit 1600... measurement data processing unit 1700... recording unit 1710... measurement data recording unit 1720... aircraft status recording unit 1730... determination information recording unit 1800... center of gravity position control mechanism unit 1910... water surface 1911... waterline 1912... water surface 1920... asymmetric part 1921... symmetric part 1922... structural boundary line 1923... protrusion part 1930... central vertical line 1931... central vertical plane 2000... overall control system 3100... aerial access point 3110... communications satellite 3120... HAPS 3200... ground access point 5000... user terminal 6000... internet line 7000... object 7100... marine object 7200...Underwater objects

Claims (20)

水上を航行し、反転した場合に自動復元する船舶であって、
前記船舶の船体が水面上で停泊又は定速航行しているときに水面と前記船体の外板の交線を含む面を喫水面とし、
前記船舶の直進進行時の進行方向に形成される第一の直線上のいずれかの位置における前記第一の直線と垂直な面と前記船体の外板の交線で囲われる断面を鉛直断面とした場合に、
前記第一の直線上の少なくともいずれかの位置における前記鉛直断面の形状が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通る鉛直線を基準として、左右非対称の形状とすることにより、前記船舶のロール角がゼロ角の姿勢へ戻る復元動作が生じやすい船体形状とした、船舶。
A vessel that sails on water and automatically right itself if it flips over ,
When the hull of the ship is anchored or sailing at a constant speed on the water surface, a plane including an intersection line between the water surface and the outer plating of the hull is defined as a waterline,
When a cross section enclosed by an intersection line of a plane perpendicular to a first straight line formed in the traveling direction of the ship when the ship is traveling straight ahead and the outer plating of the hull at any position on the first straight line is defined as a vertical cross section,
The shape of the vertical cross section at least at any position on the first straight line is asymmetrical with respect to a vertical line passing through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section , thereby creating a hull shape that makes it easy for the ship to perform a restoring operation to return to an attitude with a roll angle of zero .
請求項1に記載の船舶において、
前記船体は、前記進行方向の左右の側面形状が略対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右対称部は、前記喫水面よりも下側の少なくとも一部に設けられ、
前記左右非対称部は、前記喫水面よりも上側に設けられる、船舶。
2. The watercraft of claim 1,
The hull has a symmetrical portion in which the left and right side shapes in the traveling direction are substantially symmetrical, and a asymmetrical portion in which the left and right side shapes are asymmetrical,
The left-right symmetrical portion is provided in at least a part below the waterline,
The ship, wherein the left-right asymmetric portion is located above the waterline.
請求項1に記載の船舶において、
前記船体は、前記進行方向の左右の側面形状が対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右対称部は、前記喫水面よりも下側、及び前記喫水面から前記喫水面よりも所定距離鉛直上側の位置の間に設けられ、
前記左右非対称部は、前記喫水面よりも所定距離上側の位置よりも上側に設けられる、船舶。
2. The watercraft of claim 1,
The hull has a symmetrical portion where the left and right side shapes in the traveling direction are symmetrical, and a asymmetrical portion where the left and right side shapes are asymmetrical,
The left-right symmetrical portion is provided below the waterline and between the waterline and a position vertically above the waterline by a predetermined distance,
The ship, wherein the left-right asymmetric portion is located above a position that is a predetermined distance above the waterline.
請求項1に記載の船舶において、
前記第一の直線の方向の前記船舶の重心位置付近において、前記第一の直線と垂直な面と前記船体の外板の交線で囲われる前記鉛直断面の形状が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通る前記鉛直線を基準として、左右非対称の形状となる、船舶。
2. The watercraft of claim 1,
A ship in which, near the center of gravity of the ship in the direction of the first straight line, the shape of the vertical cross section enclosed by the intersection line of a plane perpendicular to the first straight line and the outer plating of the hull is asymmetrical with respect to the vertical line passing through the midpoint of the intersection line of the waterline and the vertical cross section.
請求項1に記載の船舶において、
前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面により、前記進行方向に対して左右に分けられた右側の前記船体の体積と、左側の前記船体の体積が異なる、船舶。
2. The watercraft of claim 1,
A ship in which the volume of the hull on the right side is different from the volume of the hull on the left side when the ship is divided into left and right halves with respect to the direction of travel by a central vertical plane that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section and includes a center line generated in the direction of travel.
請求項2又は3に記載の船舶において、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記左右対称部と前記左右非対称部の境界線の位置における前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでいる、船舶。
4. The vessel according to claim 2 or 3,
A ship in which the outer edge of the vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion relative to the direction of travel is inclined or recessed toward the center of the hull more than the outer edge of the vertical cross section of the first side surface at the boundary between the asymmetric portion and the asymmetric portion .
請求項2又は3に記載の船舶において、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第二側面側の前記鉛直断面の外縁が、前記左右対称部と前記左右非対称部の境界線の位置における前記第二側面側の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出している、船舶。
4. The vessel according to claim 2 or 3,
A ship in which the outer edge of the vertical cross section of the asymmetric portion on the second side surface side relative to the direction of travel protrudes further outward from the hull than the outer edge of the vertical cross section of the second side surface side at the boundary between the asymmetric portion and the asymmetric portion .
請求項2又は3に記載の船舶において、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記左右対称部と前記左右非対称部の境界線の位置における前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでおり、
前記左右非対称部の前記第一側面と対向する第二側面側の前記鉛直断面の外縁が、前記左右対称部と前記左右非対称部の境界線の位置における前記第二側面側の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出している、船舶。
4. The vessel according to claim 2 or 3,
an outer edge of the vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion with respect to the traveling direction is inclined or recessed toward the center of the hull with respect to the outer edge of the vertical cross section of the first side surface at a boundary line between the asymmetric portion and the asymmetric portion ,
A ship, wherein the outer edge of the vertical cross section of a second side surface opposite the first side surface of the asymmetric portion protrudes further outward from the hull than the outer edge of the vertical cross section of the second side surface at the boundary between the asymmetric portion and the asymmetric portion .
請求項1に記載の船舶において、
前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線の近傍位置、又は前記中央線の近傍の上側もしくは下側の位置が、前記船舶の重心位置となる、船舶。
2. The watercraft of claim 1,
A vessel in which the center of gravity of the vessel is located near a center line generated in the direction of travel that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section, or a position above or below the center line.
請求項1に記載の船舶において、
前記船体は、左右の側面形状が対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでおり、または前記左右非対称部の前記進行方向に対する前記第一側面とは逆側の第二側面側の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第二側面側の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出した船体形状であり、
前記船体の内部に設けられる機器、蓄電装置、ケーブル、他の重量物の少なくともいずれかを含む搭載物の総合重量の重心が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面よりも前記第一側面にずれた位置となるように前記搭載物を配置した、船舶。
2. The watercraft of claim 1,
The hull has a symmetrical portion where the left and right side shapes are symmetrical and an asymmetrical portion where the left and right side shapes are asymmetrical,
a hull shape in which an outer edge of a vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion with respect to the traveling direction is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the first side surface at the position of the waterline, or an outer edge of the vertical cross section of a second side surface of the asymmetric portion opposite the first side surface with respect to the traveling direction protrudes outward from the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the second side surface at the position of the waterline,
A ship in which the onboard equipment, including at least one of equipment, a power storage device, cables, and other heavy objects installed inside the hull, is positioned so that the center of gravity of the total weight of the onboard equipment is shifted to the first side from a central vertical plane that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section and includes a center line generated in the direction of travel.
請求項1に記載の船舶において、
前記船体は、左右の側面形状が対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでおり、または前記左右非対称部の前記進行方向に対する前記第一側面とは逆側の第二側面側の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第二側面側の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出した船体形状であり、
前記船体の上面又は前記船体の上側又は船底の下側に設けられる機器、発電装置、他の重量物の少なくともいずれかを含む搭載物の総合重量の重心が、前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面よりも前記第一側面側にずれた位置となるように前記搭載物を配置した、船舶。
2. The watercraft of claim 1,
The hull has a symmetrical portion where the left and right side shapes are symmetrical and an asymmetrical portion where the left and right side shapes are asymmetrical,
a hull shape in which an outer edge of a vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion with respect to the traveling direction is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the first side surface at the position of the waterline, or an outer edge of the vertical cross section of a second side surface of the asymmetric portion opposite the first side surface with respect to the traveling direction protrudes outward from the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the second side surface at the position of the waterline,
A ship in which the loads are arranged so that the center of gravity of the total weight of the loads, including at least one of equipment, power generation equipment, and other heavy objects provided on the upper surface of the hull or the upper side or underside of the hull or bottom, is shifted toward the first side from a central vertical plane that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section and includes a center line generated in the direction of travel.
請求項1に記載の船舶において、
前記船体は、左右の側面形状が対称となる左右対称部と、左右の側面形状が非対称となる左右非対称部を有し、
前記左右非対称部の前記進行方向に対する第一側面の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第一側面の前記鉛直断面の外縁よりも船体中央側に傾斜もしくは凹んでおり、または前記左右非対称部の前記進行方向に対する前記第一側面とは逆側の第二側面側の前記鉛直断面の外縁が、前記喫水面の位置における前記第二側面側の前記鉛直断面の外縁よりも船体外側に張り出した船体形状であり、
前記喫水面と前記鉛直断面の交線の中点を通り前記進行方向に生成した中央線を含む中央鉛直面よりも前記第一側面の前記船体の外板の厚みが、前記中央鉛直面よりも前記第二側面側の前記船体の外板よりも厚い、船舶。
2. The watercraft of claim 1,
The hull has a symmetrical portion where the left and right side shapes are symmetrical and an asymmetrical portion where the left and right side shapes are asymmetrical,
a hull shape in which an outer edge of a vertical cross section of a first side surface of the asymmetric portion with respect to the traveling direction is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the first side surface at the position of the waterline, or an outer edge of the vertical cross section of a second side surface of the asymmetric portion opposite the first side surface with respect to the traveling direction protrudes outward from the hull more than an outer edge of the vertical cross section of the second side surface at the position of the waterline,
A ship in which the thickness of the outer plate of the hull on the first side relative to a central vertical plane including a center line generated in the direction of travel that passes through the midpoint of the intersection of the waterline and the vertical cross section is thicker than the thickness of the outer plate of the hull on the second side relative to the central vertical plane.
水上を航行し、反転した場合に自動復元する船舶であって、
前記船舶の船体が水面上で停泊又は定速航行しているときに水面と前記船体の外板の交線を含む面を喫水面とし、
前記船舶の直進進行時の進行方向に形成される第一の直線上のいずれかの位置における前記第一の直線と垂直な面と前記船体の外板の交線で囲われる断面を鉛直断面と定義する場合に、
前記第一の直線上の少なくともいずれかの位置における前記鉛直断面を前記喫水面により上側と下側に分けた際の、前記上側の前記鉛直断面の図心と、前記下側の前記鉛直断面の図心の横方向の位置がずれていることにより、前記船舶のロール角がゼロ角の姿勢へ戻る復元動作が生じやすい船体形状とした、船舶。
A vessel that sails on water and automatically right itself if it flips over ,
When the hull of the ship is anchored or sailing at a constant speed on the water surface, a plane including an intersection line between the water surface and the outer plating of the hull is defined as a waterline,
When a vertical cross section is defined as a cross section enclosed by an intersection line of a plane perpendicular to a first straight line formed in the direction of travel of the ship when the ship is traveling straight ahead and the outer plating of the hull,
A ship having a hull shape that makes it easy for the ship to perform a restoring action to return to a zero roll angle attitude, by dividing the vertical cross section at least at any position on the first straight line into an upper side and a lower side by the waterline, such that the lateral positions of the centroid of the upper vertical cross section and the centroid of the lower vertical cross section are misaligned .
請求項13に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第一側面の外縁が、前記第一側面と対向する第二側面の外縁よりも前記船体の中央側に傾斜もしくは凹んでいる、船舶。
14. The watercraft of claim 13,
A ship, wherein an outer edge of a first side surface of the upper vertical cross section is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of a second side surface opposite the first side surface.
請求項13に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第二側面の外縁が、前記第二側面と対向する第一側面の外縁よりも前記船体の外側に張り出している、船舶。
14. The watercraft of claim 13,
A ship, wherein an outer edge of a second side surface of the upper vertical cross section protrudes outward from the hull more than an outer edge of a first side surface opposite the second side surface.
請求項13に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第一側面の外縁が、前記船体の中央側に傾斜もしくは凹んでおり、
前記上側の前記鉛直断面の第二側面の外縁が、前記船体の外側に張り出している、船舶。
14. The watercraft of claim 13,
The outer edge of the first side surface of the upper vertical cross section is inclined or recessed toward the center of the hull,
An outer edge of the second side surface of the upper vertical cross section protrudes outward from the hull.
水上を航行し、反転した場合に自動復元する船舶であって、
前記船舶の直進進行時の進行方向に形成される第一の直線上のいずれかの位置における前記第一の直線と垂直な面と前記船舶の船体の外板の交線で囲われる断面を鉛直断面と定義する場合に、
前記第一の直線上の少なくともいずれかの位置における前記鉛直断面を、上下方向の長さで下側の四分の一と、上側の四分の三に分けた際の、前記上側の前記鉛直断面の図心と、前記下側の前記鉛直断面の図心の横方向の位置がずれていることにより、前記船舶のロール角がゼロ角の姿勢へ戻る復元動作が生じやすい船体形状とした、船舶。
A vessel that sails on water and automatically right itself if it flips over ,
When a vertical cross section is defined as a cross section enclosed by an intersection line of a plane perpendicular to a first straight line formed in the traveling direction of the ship when the ship is traveling straight ahead and an outer plating of the hull of the ship,
When the vertical cross section at least at any position on the first straight line is divided into a lower one-quarter and an upper three-quarters in terms of vertical length, the centroid of the upper vertical cross section and the centroid of the lower vertical cross section are misaligned in the lateral direction , thereby making it easy for the ship to perform a restoring action to return its roll angle to a zero angle attitude .
請求項17に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第一側面の外縁が、前記第一側面と対向する第二側面の外縁よりも前記船体の中央側に傾斜もしくは凹んでいる、船舶。
18. The watercraft of claim 17,
A ship, wherein an outer edge of a first side surface of the upper vertical cross section is inclined or recessed toward the center of the hull more than an outer edge of a second side surface opposite the first side surface.
請求項17に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第二側面の外縁が、前記第二側面と対向する第一側面の外縁よりも前記船体の外側に張り出している、船舶。
18. The watercraft of claim 17,
A ship, wherein an outer edge of a second side surface of the upper vertical cross section protrudes outward from the hull more than an outer edge of a first side surface opposite the second side surface.
請求項17に記載の船舶において、
前記上側の前記鉛直断面の第一側面の外縁が、前記船体の中央側に傾斜もしくは凹んでおり、
前記上側の前記鉛直断面の第二側面の外縁が、前記船体の外側に張り出している、船舶。
18. The watercraft of claim 17,
The outer edge of the first side surface of the upper vertical cross section is inclined or recessed toward the center of the hull,
An outer edge of the second side surface of the upper vertical cross section protrudes outward from the hull.
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