自律型OBEM計測システム用海中ビークルの着底位置制御に関する研究

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26289336
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 山口 悟 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00253542)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水永 秀樹 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40226246)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 海底資源 / 資源探査 / OBEM / 水中ビークル

Outline of Annual Research Achievements

低コストで効率的な海底資源探査を早期に実現するために、海底資源探査用のOBEMを搭載する自律型海中ビークルの海底における精密位置制御方法を提案し、その有効性を調査することを目的として研究を実施した。すなわち、九州大学で開発中の海底資源探査用小型電磁センサを自律型海中ビークルに搭載し、従来は固定点での計測のみに用いられて来たOBEM に移動能力を付加することにより、低コストで効率的な海底下構造の観測を実現する自律型OBEM 計測システムを提案した。
海底下構造の探査手法としては、海中ビークル単体での自律計測を可能とするため、海底電磁探査法の一種で自然界の電磁場変動を観測するMT 法を採用した。また、長期間連続の自律計測を行うため、ビークルの運動制御には省エネルギー性に優れるグライダー型推進の有効性について調査した。
今年度は、自律型OBEM 装置の海底における着底姿勢と位置を精度良く推定するために、加速度センサと磁気センサを用いた着底姿勢の計測法の開発と自律型潜航浮上式ビークルの精密位置制御システムの開発に関する調査を実施した。加速度センサと磁気センサを用いた着底姿勢の計測法の開発に関しては、OBEMによる電磁探査に用いる計測用センサと機体の運動制御に用いる加速度センサを用いて、着底して計測状態にある機体の方位と姿勢を推定する方法について検討した。また、自律型潜航浮上式ビークルの精密位置制御システムの開発については、OBEMを搭載して自律多点計測を行う機体を計画し、運動特性をCFD計算に基づき調査した。その結果潜降・浮上時の最適な滑空比が推定され、提案する機体の有効性が確認された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

自律型潜航浮上式ビークルの精密位置制御システムの開発に関しては、自律型OBEM 計測システム用海中ビークルの機体計画と、その運動方程式の調査を実施し、計画された機体に関する運動方程式中の各流体力係数がCFD計算を実施することにより求められた。また、計画した機体形状により有効な自律型OBEMシステムが実現できることが確認された。
引続き、ビークル機体の運動方程式の精度確認および加速度センサと磁気センサを用いた着底姿勢の計測法の開発を実施する必要が有る。

Strategy for Future Research Activity

計画されたビークル機体の運動モデルの精度確認と運動制御システムの開発のために機体模型を製作し、数値シミュレーション計算と水槽試験による調査を実施する。また、製作された機体模型に開発中の加速度センサと磁気センサシステムを搭載し、着底姿勢の計測法に関する調査を実施する。

Causes of Carryover

交付額の不足により、研究計画において予定していた水槽試験用機体模型および各種センサ・計測機器の購入が出来なかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

計画を一部変更し、翌年度分と次年度使用額を合わせた経費により水槽試験用機体模型の制作と優先順位の高いセンサ・計測機器の購入を予定する。