船舶・海洋・安全性

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1 Sea Japan C-5 海上技術安全研究所主催セミナー 平成 28 年 4 月 14 日 小型 AUV による海洋資源調査技術の開発 国立研究開発法人海上 港湾 航空技術研究所 海上技術安全研究所研究統括監 田村兼吉

2 海技研と深海ロボット 国土交通省平成 年度技術研究開発調査費 深海モニター用小型ロボットシステムの技術開発 ( 財 )S&O 財団平成 年度技術開発基金補助研究 新形式海中モニタリングシステムに関する研究 Tam-Egg Tuna-Sand 海洋工学研究所 東大生研 海上技術安全研究所の共同研究 2

3 総合科学技術 イノベーション会議が司令塔となり 府省や分野の枠を超えたマネジメントを通じて 科学技術イノベーションを実現するためのプログラム <SIP の特徴 > 社会的に不可欠で 日本の経済 産業競争力にとって重要な 11 課題を総合科学技術 イノベーション会議が選定 府省 分野横断的な取組み 基礎研究から実用化 事業化までを見据えて一気通貫で研究開発を推進 規制 制度 特区 政府調達なども活用 国際標準化も意識 企業が研究成果を戦略的に活用しやすい知財システム 3

4 SIP の体制 内閣府 HP より 4

5 SIP の 11 課題 革新的燃焼技術 次世代パワーエレクトロニクス 革新的構造材料 エネルギーキャリア 次世代海洋資源調査技術 自動走行システム インフラ維持管理 更新 マネジメント技術 レジリエントな防災 減災機能の強化 次世代農林水産業創造技術 革新的設計生産技術 重要インフラ等におけるサイバーセキュリティの確保 5

6 次世代海洋資源調査技術とは? 通称 : 海のジパング計画 世界第 6 位の面積の我が国の排他的経済水域 (EEZ) には 海底熱水鉱床等の有望な鉱物資源が存在 しかし その成因は解明されておらず 広大な海域を効率よく調査する技術も開発途上 我が国の海洋に関する科学技術を担う研究機関が一丸となり 低コスト 高効率で調査する技術および環境影響評価手法を開発 その成果である知見 技術を民間に技術移転し 日本の海洋資源調査能力を飛躍的に高める 海からの資源大国 黄金の国ジパング の復活! 6

7 海底鉱物資源とは? 海底熱水鉱床 コバルトリッチクラスト マンガン団塊 JOGMEC HP より 7

8 目標と実施項目 海のジパング計画 HP より 8

9 次世代海洋資源調査技術の体制 海のジパング計画 HP より 9

10 海洋資源調査技術の開発 4 衛星を活用した高速通信技術の開発 1 海洋資源調査システム 運用手法の開発 3 ROVによる高効率海中システムの開発 2 AUVの複数運用手法等の技術開発 海のジパング計画 HP より 10

11 AUV 複数運用手法等の技術開発 JAMSTEC との役割分担 レントゲンと MRI? JAMSTEC 特異点重点調査 広域調査 海技研 既存の高性能 AUV を複数運用する技術を開発 高効率で安価な AUV を複数運用するシステムを技術開発 海のジパング計画 HP より 11

12 12 高効率小型システムの技術開発 傭船料の安い作業船をベースとし 洋上中継機を用いた AUV を複数機同時に運用できる技術の確立を 海技研と民間企業等が一体となって取り組む AUV 複数同時運用で作業域の広域化 迅速化 日本製の世界的競争力のある AUV 開発を促進し AUV 産業を国内に育成 AUV の民間利用を促進して 調査効率の向上を図るため 民間企業が保有し かつ利用しやすい環境を整備 高性能小型で安価な AUV システムを開発 ターゲットを新たな熱水鉱床 ( 深度 2 千 m) の発見に絞り込む

13 高効率小型システムのイメージ 洋上中継器 AUV 複数運用システム 作業船搭載可能な着揚収装置 ホバリング型 AUV 航行型 AUV 熱水鉱床 13

14 14 高効率小型システムの体制 産官学一体となって研究開発から実証試験及び実海域試験までを推進するため 企画提案募集を実施し 民間企業及び大学と研究開発体制を構築 ユーザーニーズを把握するため 有識者 AUV ユーザー オペレーター 研究開発チーム代表者等からなる AUV 開発検討委員会 を国土交通省ご支援のもと設置

15 高効率小型システムの年度計画 開発 小型 AUV ( ホバリング型 ) H26 H27 H28 H29 H30 H31 以降 平成 26 年度末完成開発調整 開発 平成 27 年度 1 号機完成調整 小型 AUV ( 航行型 ) 洋上中継器 投入揚収装置 海域試験 研究開発スタート 開発 開発 開発 平成 27 年度末プロトタイプ完成 平成 28 年度中頃 2 号機完成予定調整 開発 平成 28 年度中頃完成予定調整 AUV 1 機 - 洋上中継器の連接試験 平成 28 年度末 3 号機完成予定 調整 改良 調整 開発 平成 29 年度末 4 号機完成予定 複数 AUV- 洋上中継器の連接試験 海のジパング計画総合実験 実用化 標準化 試験運用 単体 / 複数運用 ホバリング型 1 号機 2 号機 海域試験 ( 大室ダシ ) IMO ISO 等動向の把握 単体 / 複数運用 プログラム内での海底調査 3 号機 4 号機 実証による調査手法等の標準化 ( 調調査査期面間積 5 倍 ) 1 5 / 15

16 AUV 要素技術の研究開発 AUV の要素技術のうち 高度化 国産化 低価格化が必要な技術を選別し 研究開発を実施 1 慣性航法装置 JAXA と共同して 国産高精度の FOG の研究開発に着手 MEMS を用いた安価な慣性航法装置の開発 2 音響通信システム 国内メーカーとの共同開発 3 水中モーター ( 推進器 ) 国内メーカーを指導して AUV 用モーターを国産化 4AUV の形状 流体力学的手法を用いた低抵抗 AUV の設計方法開発 16

17 AUV 要素技術の研究開発 5 耐圧容器設計法 設計最適化手法を研究開発 6 バッテリー 油漬 Li イオン電池パックを国内メーカーと共同開発 7 バラスト投下装置 製品化による安定供給を目指し 製作会社を決定 製作 8 地形計測装置 レーザーを用いた新システムを研究開発 9AUV オペレーションシステム OS の Linux への移行と ROS 等のミドルウエア利用検討 17

18 18 小型 AUV( ホバリング型 ) の開発 平成 26 年 7 月に実施された伊平屋北海丘での熱水鉱床の科学掘削調査により 当該海域海底下での熱水域分布が把握されたことを受け この海底面の集中的かつ効率的な接近調査を早急に実施し この接近調査技術を民間に移転することを目的に 軽量で使いやすい小型 AUV システム ( ホバリング型 ) の開発を実施 海洋調査船など 一般作業船 洋上中継器 音響通信可能エリア 洋上中継器 音響通信可能エリア 航行型 AUV システム 小型 AUV システム ( ホバリング型 ) 小型 AUV システム ( ホバリング型 ) 海中中継器

19 小型 AUV( ホバリング型 ) ほばりん SIP 追加予算で平成 26 年度中にハードウエア完成 長さ 幅 高さ 空中重量 深度 最大速力 観測用センサー 1,200 mm 700 mm 760 mm 約 270 kg 2,000 m 1.5 knot プロファイリングソナー 水中雑音測定装置 濁度計 CT センサ ph センサ 障害物検知 地形観測用カメラ レーザー 海底撮影用カメラ 19

20 小型 AUV( ホバリング型 ) ほばりん 20

21 ほばりん 大室ダシ実海域試験 21

22 φ650 小型 AUV( 航行型 )1 号機の開発 最大潜航深度 :2,000m 3,900 艇体空中重量 :800kg 以下 水中重量 : 中性浮力 速力 : 巡航 2kt( 最大約 4kt) 航続時間 :12 時間 航行型 AUV1 号機の特徴 東京大学浅田研開発中の SBP を搭載して 海底下の状況も把握 潜頭鉱床の発見 このためやや長くなる 22

23 φ600 小型 AUV( 航行型 )2 号機の開発 最大潜航深度 :2,000m 3,600 艇体空中重量 :800kg 以下 水中重量 : 中性浮力 速力 : 巡航 2kt( 最大約 4kt) 航続時間 :12 時間 航行型 AUV2 号機の特徴 MBES や地磁気計を標準搭載 他の観測機器への換装も可能 油漬電池を採用し 運用効率を向上 23

24 SBP(Sub-Bottom Profiler) とは 東大生研浅田研 HP より SBP(Sub Bottom Profiler) とは 海底の直上 10~200mを航行するAUVから低周波音を海底面に発信して 海底下の地層及び 底質を計測するシステム 音響測位装置 CTD 及び DVLと組み合わせることで 地層の三次元位置情報を取得できる 24

25 小型 AUV( 航行型 ) 実海域試験 25

26 26 洋上中継器とは何か? 巡航する AUV への追従 複数 AUV 同時運用時の各 AUV の監視 通信 制御 AUV からの情報の作業船への伝送及び AUV 異常時の現場での情報収集を行う ABA 直径 1.5 m 高さ 3.2 m 空中重量 270 kg 速力 2.2 knot( 最大 )

27 JAMSTEC の洋上中継器 JAMSTEC の まいなみ JAMSTEC HP より 27

28 洋上中継器の開発 28

29 洋上中継器の開発の現状 29

30 30 投入揚収システムの検討 (1) 捕捉方式数種の捕捉方式について 検討を行った結果 Popup Buoy 方式を選択 展張長さを確実に確保するリリース方式を中心に 小型 AUV システム開発と連携しながら検討 (2) 乾舷高さ海洋調査会社複数社の所有する作業船を調査し 乾舷高さを 1 ~4m と想定 (3) 吊り上げ方式既存する AUV(AE2000) をベースに 数種の方式について検討の結果 小型 A フレームクレーンによる縦吊り方式を選択

31 投入揚収システムの開発 31

32 投入揚収装置岸壁試験 32

33 33 協調行動システムの開発 複数の小型 AUV( 航行型 ) に対する運用フロー異なるタイプ ( 航行型 ホバリング型 ) に対する運用フローに関する研究開発を実施

34 現状 (1)AUV1 号機 12 月下旬に駿河湾 ( 三津浜 ) で実海域試験 (2)AUV2 号機 設計終了 製作中 (3) ほばりん 海技研水槽での調整 11 月下旬 ~12 月初旬に 京浜ドック で公開実験 & 実験 12 月下旬に駿河湾 ( 三津浜 ) で実海域試験 1 月末に JAMSTEC みらい で実海域実験 (4) 洋上中継器 設計終了 製作中 (5) 着揚収装置 1 月完成 神戸港で実験終了 34

35 35 研究の出口戦略 1 国内深海底調査産業へ向けた支援 高効率で安価な調査システムの安定的供給 ユーザーニーズを直接吸い上げた システムの改善 民間企業による AUV 調査産業への貢献 (AUV の貸出 ) 2 国内 AUV 製作産業の創出 AUV の要素技術の高度化 国産化 低価格化 世界に売れる小型 AUV システムプロトタイプの開発 国内 AUV 製作文化 ( 風土 ) の醸成 小型 AUV 研究開発センターとしての海技研の役割

36 ご清聴ありがとうございました 36

事業の目的 概要 次世代海洋資源調査システムの開発 広大な海域を迅速かつ効率的に探査する手法 技術を開発するとともに 資源開発に伴う環境影響をモニタリングする技術を開発する ( 総務省 文科省 経産省 国交省が連携 ) 研究開発の 3 本柱 海洋資源探査技術の開発 海底下鉱物資源情報等を現在の 2

事業の目的 概要 次世代海洋資源調査システムの開発 広大な海域を迅速かつ効率的に探査する手法 技術を開発するとともに 資源開発に伴う環境影響をモニタリングする技術を開発する ( 総務省 文科省 経産省 国交省が連携 ) 研究開発の 3 本柱 海洋資源探査技術の開発 海底下鉱物資源情報等を現在の 2 資料 4-3 平成 26 年度科学技術重要施策アクションプラン 次世代海洋資源調査システムの開発 文部科学省 総務省平成 25 年 12 月 20 日第 2 回エネルギー戦略協議会 1 事業の目的 概要 次世代海洋資源調査システムの開発 広大な海域を迅速かつ効率的に探査する手法 技術を開発するとともに 資源開発に伴う環境影響をモニタリングする技術を開発する ( 総務省 文科省 経産省 国交省が連携

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