遠隔操作型水中車両

遠隔操作型無人潜水艇（ROUV ） [^要出典]または遠隔操作型無人潜水艇（ROV）は、水中の観察、検査、バルブ操作、油圧機能などの物理的な作業、海底石油・ガス産業、軍事、科学およびその他の用途におけるその他の一般的な作業を実行するために使用される自由に泳ぐ潜水艇です。ROVは、フレキシブルフローラインやアンビリカルケーブルの引き込みや接続、部品の交換などの特定の作業を行うためのツールパッケージも搭載できます。^{[1] ROVは、研究目的で}潜水艇の能力を超える深度にある難破船を訪問するためによく使用されます。たとえば、タイタニック号などです。^[2]

この意味は、陸上または空中で操作されるリモートコントロール車両とは異なります。 ^{[説明が必要]} ROV は無人で、通常は非常に機動性が高く、船/浮体式プラットフォームまたは近くの陸上の乗組員によって操作されます。これらは、沖合炭化水素抽出などの深海産業で一般的です。通常、中性浮力のテザーによってホスト船にリンクされていますが、必ずしもそうとは限りません。または、荒れた条件や深い水域で作業する場合は、テザー管理システム (TMS) とともに荷重伝達用のアンビリカル ケーブルが使用されます。TMS は、飛沫帯を通過する際に ROV を収容するガレージのような装置か、より大型の作業クラスの ROV では ROV の上に取り付けられた別のアセンブリです。TMS の目的は、テザーを伸縮して、水中の流れがある場所でのケーブルの抵抗の影響を最小限に抑えることです。アンビリカルケーブルは、オペレーターとTMSの間で電力、ビデオ、データ信号を運ぶ電気導体と光ファイバーのグループを含む装甲ケーブルです。TMSが使用される場合、信号と電力はテザーケーブルを介してROVに中継されます。ROVに到達すると、電力はROVのコンポーネント間で分配されます。ただし、高出力アプリケーションでは、ほとんどの電力が油圧ポンプを駆動する高出力電気モーターを駆動します。ポンプは推進力として使用され、トルクツールやマニピュレーターアームなどの機器に電力を供給します。電気モーターを海中に実装するのは困難すぎるためです。ほとんどのROVには、少なくともビデオカメラとライトが装備されています。車両の機能を拡張するために、通常、追加の機器が追加されます。これには、ソナー、磁力計、静止カメラ、マニピュレーターまたはカッティングアーム、採水器、水の透明度、水温、水の密度、音速、光の透過率、温度を測定する機器が含まれます。^[3]

プロのダイビング業界や海洋請負業界では、遠隔操作型無人探査機（ROV）という用語が使用されています。^{[4] [5] [6] [1]}

潜水型ROVは通常、サイズ、重量、能力、またはパワーに基づいてカテゴリに分類されます。一般的な評価は次のとおりです。

• マイクロ - 通常、マイクロクラスの ROV はサイズと重量が非常に小さくなっています。今日のマイクロクラスの ROV の重量は 3 kg 未満です。これらの ROV は、ダイバーの代わりとして使用され、特に下水道、パイプライン、小さな空洞など、ダイバーが物理的に立ち入ることができない場所で使用されます。
• ミニ - 通常、ミニクラスの ROV の重量は約 15 kg です。ミニクラスの ROV は、ダイバーの代替としても使用されます。1 人で小型ボートに ROV システム全体を載せて運び、展開して、外部の助けを借りずに作業を完了できる場合があります。一部のマイクロ クラスとミニ クラスは、介入タスクを実行できる ROV と区別するために「アイボール」クラスと呼ばれています。
• 全般 - 通常は 5 HP (推進力)未満。ごく初期の RCV 225 など、小型の 3 本指マニピュレーター グリッパーが搭載されている場合もあります。これらの ROV はソナーユニットを搭載できる場合があり、通常は軽量の調査用途に使用されます。通常、最大作業深度は 1,000 メートル未満ですが、7,000 メートルの深さまで潜れるように開発されたものもあります。
• 検査クラス - これらは通常、堅牢な商用または産業用の観察およびデータ収集 ROV であり、通常、ライブフィード ビデオ、静止写真、ソナー、およびその他のデータ収集センサーが装備されています。検査クラス ROV には、軽作業や物体操作用のマニピュレーター アームも装備されています。
• 軽量作業クラス - 通常、50 馬力未満 (推進力)。これらの ROV は、マニピュレーターを搭載できる場合があります。シャーシは、従来のステンレス鋼やアルミニウム合金ではなく、ポリエチレンなどのポリマーで作られている場合があります。通常、最大作業深度は 2000 m 未満です。
• 重作業クラス - 通常、220 馬力未満 (推進力) で、少なくとも 2 台のマニピュレーターを搭載できます。作業深度は最大 3500 m です。
• 溝掘りおよび埋設 - 通常は 200 馬力以上 (推進力)、通常は 500 馬力以下 (一部はこれを超える) で、ケーブル敷設そりを搭載し、場合によっては最大 6000 メートルの深さで作業できる能力を備えています。

潜水型ROVは、発射船またはプラットフォームからロープでつないだ状態で中性浮力状態で動作する「自由浮遊型」と、船またはプラットフォームから降ろした重いガレージにロープでつないだ状態で水中の「ガレージ」または「トップハット」から動作する「ガレージ型」の2種類がある。どちらの技術にも長所と短所があるが^{[説明が必要]、}非常に深いところでの作業は通常ガレージで行う。^[7]

1970 年代から 80 年代にかけて、英国海軍は遠隔操作潜水艇「カトレット」を使用して、練習用の魚雷や機雷を回収しました。RCA (Noise) は BUTEC 射撃場を拠点とする「カトレット 02」システムを保守し、「03」システムはクライドの潜水艦基地を拠点とし、英国海軍の人員によって操作および保守されていました。

1960 年代、米国海軍は、当時「ケーブル制御式水中回収機 (CURV)」と呼ばれていたものに、初期の ROV 技術開発の大半に資金を提供しました。これにより、深海救助活動を実施し、1966 年のパロマレス B-52 墜落後に地中海で失われた核爆弾などの物体を海底から回収する能力が生まれました。この技術基盤を基に、沖合石油・ガス産業は沖合油田の開発を支援するために実用クラスの ROV を開発しました。ROV が最初に導入されてから 10 年以上経った 1980 年代、新しい沖合開発の多くが人間のダイバーの手が届かないものになったため、ROV は不可欠なものとなりました。1980 年代半ば、海洋 ROV 産業は、石油価格の下落と世界的な経済不況が一因となって、技術開発の深刻な停滞に見舞われました。それ以来、ROV 産業の技術開発は加速し、今日では ROV は多くの分野で数多くのタスクを実行しています。その任務は、海底構造物、パイプライン、プラットフォームの単純な検査から、パイプラインの接続や水中マニホールドの設置まで多岐にわたります。海底開発の初期建設とその後の修理やメンテナンスの両方で広く使用されています。 ^[8] 石油・ガス業界では、作業用ROVの使用から、より浅い環境でより有用なミニROVの使用へと拡大しています。小型であるため、多くの場合、コストが低く、展開時間が短くなります。^[9]

潜水型ROVは、 RMSタイタニック号、ビスマルク号、USS ヨークタウン号、SM U-111号、SSセントラルアメリカ号など、多くの歴史的な難破船の特定に使用されてきました。タイタニック号やSSセントラルアメリカ号など、いくつかのケースでは、ROVが海底から物質を回収して海面に引き上げるために使用されており、^{[10] [11]}最も最近のケースでは、2024年7月にタイタニック号の遺物を回収する遠征中に使用されました。^[12]

ROV は石油・ガス業界で主に使用されていますが、その他の用途としては科学、軍事、救助などがあります。軍事では地雷除去や検査などの作業に ROV を使用しています。科学での使用については以下で説明します。

作業用ROVは、さまざまなタスクを実行するために必要な浮力を提供するために、アルミニウムシャーシの上に大きな浮力パックを装備して構築されています。アルミニウムフレームの構造の洗練度は、メーカーの設計によって異なります。浮力材には、合成フォームがよく使用されます。さまざまなセンサーやツールパッケージを収容するために、ツールスキッドをシステムの下部に取り付ける場合があります。軽いコンポーネントを上部に、重いコンポーネントを下部に配置することで、システム全体で浮心と重心が大きく離れ、水中で作業するための安定性と剛性が得られます。ロボットの操縦中に姿勢の安定性を維持するために、浮心と重心の間にスラスタが配置されます。さまざまなスラスタ構成と制御アルゴリズムを使用して、特に流れの強い水域での操作中に適切な位置と姿勢の制御を行うことができます。スラスタは通常、可能な限り最も正確な制御を提供するためにバランスのとれたベクトル構成になっています。

電気部品は、海水中での腐食や、深海での作業中にROVにかかる極度の圧力による破損から保護するため、油入りの防水区画または1気圧区画に収納される。ROVには、基本的な作業を行うために、スラスター、 カメラ、ライト、テザー、フレーム、パイロットコントロールが装備される。^[13]マニピュレーターやソナーなどの追加センサーは、特定のタスクの必要に応じて取り付けることができる。^[14] ROVには2本のロボットアームが付いているのが一般的で、各マニピュレーターには異なる掴み口がある。カメラも衝突防止のためにガードされていることがある。

作業用 ROV の大部分は上記のように構築されますが、これは ROV 構築方法の唯一のスタイルではありません。小型 ROV は、それぞれが意図するタスクに適した、非常に異なる設計になる場合があります。大型 ROV は一般に船舶から展開および操作されるため、ROV にはデッキへの回収用の着陸スキッドが装備されている場合があります。

遠隔操作車両には 3 つの基本構成があり、それぞれに特定の制限があります。

• オープンまたはボックスフレームROV - これはROV構成の中で最も一般的です - オープンフレームで構成され、すべての動作センサー、スラスター、および機械部品が囲まれています。これらは、弱い流れ（メーカーの仕様に基づいて4ノット未満）での自由遊泳に役立ちます。これらは、流体力学的設計が非常に悪いため、牽引用途には適していません。ほとんどのワーククラスおよびヘビーワーククラスのROVはこの構成に基づいています。^[15]
• 魚雷型ROV - これはデータ収集や検査クラスのROVによく使われる構成です。魚雷型は流体抵抗が低いですが、制御に大きな制限があります。魚雷型は位置と姿勢を安定させるために高速が必要ですが（この形状が軍用兵器に使用されている理由です）、このタイプは高速では非常に脆弱です。低速（0～4ノット）では、テザーによるロールとピッチ、電流によるロール、ピッチ、ヨーなど、多くの不安定性が発生します。尾部または船尾の制御面が限られているため、過補正による不安定性が生じやすくなります。これらは牽引式ROVとして使用されることが多いため、「牽引魚」と呼ばれることがよくあります。^[15]

ROV は、車両と地表の間で電力とデータを伝送するために、テザーまたはアンビリカル (AUV とは異なります) が必要です。テザーのサイズと重量を考慮する必要があります。テザーが大きすぎると車両の抗力に悪影響を及ぼし、小さすぎると打ち上げと回収の際の持ち上げ要件を満たすのに十分な強度がない可能性があります。

テザーは通常、テザー管理システム（TMS）に巻き付けられ、テザーが絡まったり結び目ができたりしないように管理するのに役立ちます。状況によっては、車両を降ろしたり回収したりするためのウインチとして使用できます。^[16]

調査用または検査用のROVは、一般的に作業用ROVよりも小型で、クラスI: 観測のみ、またはクラスII 観測用（ペイロード付き）のいずれかに分類されることが多い。^[17]これらは、水路測量、つまり海底構造物の位置と配置を支援するために使用され、また、パイプライン調査、ジャケット検査、船舶の海洋船体検査などの検査作業にも使用される。調査用ROV（「アイボール」とも呼ばれる）は、作業用ROVよりも小型であるが、流れの中で位置を保持する能力に関しては同等の性能を備えていることが多く、車両のペイロード能力とユーザーのニーズに応じて、照明、カメラ、ソナー、超短基線（USBL）ビーコン、ラマン分光計、^[18]ストロボフラッシャーなどの同様のツールと機器を搭載していることが多い。

安全上の理由から、同時潜水作業と連動したROV操作は、潜水監督者の全体的な監督下で行われる。^[4]

国際海洋請負業者協会（IMCA）は、請負業者と顧客の両方が使用することを目的とした文書「潜水作業中の遠隔操作型無人探査機介入（IMCA D 054、IMCA R 020）」の中で、ダイバーと連携したROVの沖合操作に関するガイドラインを発表しました。^[19]

ROV は数十年にわたっていくつかの海軍で主に機雷探知と機雷破に使用されてきました。

2008年10月、米海軍はミスティックDSRVと支援艇をベースにした現地操縦の救助システムを、加圧救助モジュール（PRM）と呼ばれる有人有人遠隔操作ビークルをベースにしたモジュラーシステムSRDRSで改良し始めた。これは数カ国の艦隊の潜水艦を使った何年にもわたるテストと演習の成果である。^[20]また、無人シビツキーROVは、機能不全の潜水艦の調査やPRMに向けた潜水艦の準備にも使用されている。

米海軍は機雷戦にAN/SLQ-48機雷無力化車両（MNV）と呼ばれるROVも使用している。接続ケーブルにより船から1,000ヤード（910メートル）離れた場所まで移動でき、深さ2,000フィート（610メートル）まで到達できる。MNVで利用可能なミッションパッケージはMP1、MP2、MP3として知られている。^[21]

• MP1 は、係留された機雷を地上に引き上げて回収作業や爆発物処理 (EOD) を行うケーブル カッターです。
• MP2 は、底部/地上の地雷を無力化するための75 ポンド (34 kg) のポリマー結合爆薬PBXN-103高性能爆薬の子爆弾です。
• MP3 は、係留機雷ケーブルグリッパーとフロート、および MP2 子爆弾の組み合わせで、水中の係留機雷を無力化します。

爆弾は船からの音響信号によって爆発します。

AN /BLQ-11自律型無人潜水艇（UUV）は、秘密裏に機雷対策を行うために設計されており、特定の潜水艦から発射することができます。^[22]

米海軍のROVはアベンジャー級掃海艇にのみ搭載されている。USSガーディアン（MCM-5）の座礁、 USSアベンジャー（MCM-1）とUSSディフェンダー（MCM-2）の退役後、バーレーン（USSセントリー（MCM-3）、USSデバステーター（MCM-6）、USSグラディエーター（MCM-11）、USSデクストラス（MCM-13）、日本（USSパトリオット（MCM-7）、 USSパイオニア（MCM-9） 、 USSウォリアー（MCM-10） 、USSチーフ（MCM-14）、カリフォルニア（USSチャンピオン（MCM- 4 ）、 USSスカウト（ MCM-8 ）、USSアーデント（MCM-12） ）の沿岸海域で活動している米掃海艇は11隻のみである。^[23]

2011年8月19日、ボーイング社製のロボット潜水艦「エコー・レンジャー」が、敵海域の監視、国家安全保障上の脅威に対する地元港湾の巡視、環境危険の探知のための海底探査に米軍が使用できるかどうかの試験が行われていた。^[24]ノルウェー海軍は、ノルウェーのブルーアイ・パイオニア水中ドローンでヘルゲ・イングスタッド号を検査した。 ^[25]

能力が向上するにつれて、小型ROVは、米国沿岸警備隊や米国海軍、オランダ海軍、ノルウェー海軍、英国海軍、サウジアラビア国境警備隊など、世界中の海軍、沿岸警備隊、港湾当局にもますます採用されつつあります。また、警察署や捜索回収チームにも広く採用されています。爆発物処理（EOD）、気象、港湾警備、機雷対策（MCM）、海洋情報監視偵察（ISR）など、さまざまな水中検査タスクに役立ちます。^[26]

ROVは科学界でも海洋研究に広く使われている。数多くの深海動物や植物がROVの使用により自然環境で発見または研究されてきた。例としてはクラゲの Stellamedusa ventanaやウナギに似たハロサウルスなどがある。米国では、モントレー湾水族館研究所（MBARI）、ウッズホール海洋研究所（WHOI）（ネレウスと共同）、ロードアイランド大学探査研究所（URI/IFE）など、いくつかの公的および私的海洋学機関で最先端の研究が行われている。^{[27] [28]}欧州では、アルフレッド・ウェゲナー研究所が北極と南極の海氷調査にROVを使用しており、氷の喫水、 ^[29]光透過率、^[30]堆積物、酸素、硝酸塩、海水温、塩分などを測定している。これらの目的のために、シングルビームおよびマルチビームソナー、分光放射計、マニピュレーター、蛍光計、導電率/温度/深度（塩分測定）（CTD）、オプトード、およびUV分光計が装備されています。^[31]

科学用ROVにはさまざまな形や大きさがあります。良質のビデオ映像はほとんどの深海科学研究の核となる要素であるため、研究用ROVには高出力照明システムと放送品質のカメラが装備される傾向があります。^[32]実施される研究に応じて、科学用ROVにはさまざまなサンプリング装置とセンサーが装備されます。これらの装置の多くは、深海の極限環境で動作するように構成された、他に類を見ない最先端の実験コンポーネントです。科学用ROVには、油圧マニピュレーターや高精度の海中ナビゲーションシステムなど、商業用ROVセクター向けに開発された多くの技術も組み込まれています。また、メキシコ湾のマルディグラ難破船プロジェクト^{[33] [34]}や地中海のCoMASプロジェクト^[35]などの水中考古学プロジェクトにも使用されています。 ^[36]

機能と用途で注目に値する、より大型のハイエンドシステムがいくつかあります。MBARIのTiburonビークルは開発に600万ドル以上かかり、主に米国西海岸の中層水と熱水調査に使用されています。^[37] WHOIのJasonシステムは深海海洋学研究に多くの重要な貢献をしており、世界中で稼働し続けています。URI/IFEのHercules ROVは、油圧推進システムを完全に組み込んだ最初の科学ROVの1つであり、古代および現代の難破船の調査と発掘のために独自に装備されています。カナダ科学潜水施設ROPOSシステムは、深海噴出孔の回復と探査から海洋観測所の保守と展開まで、いくつかの主要な海洋科学機関と大学で継続的に使用されています。^[38]

SeaPerch遠隔操作型水中車両（ROV）教育プログラムは、小学生、中学生、高校生がポリ塩化ビニル（PVC）パイプやその他の簡単に作れる材料から、簡単な遠隔操作型水中車両を組み立てることができる教育ツールとキットです。SeaPerchプログラムは、学生に船舶と潜水艦の設計に関する基本的なスキルを教え、造船学や海洋工学の概念を探求するよう促します。SeaPerchは、国立海軍技術責任部（NNRNE）の一環として海軍研究局が後援しており、プログラムは海軍建築家・海洋技術者協会が管理しています。^[39]

ROV 技術のもう 1 つの革新的な使用例は、マルディグラ難破船プロジェクトです。「マルディグラ難破船」は、約 200 年前にメキシコ湾のルイジアナ州沖約 35 マイルの水深 4,000 フィート (1,200 メートル) に沈みました。正体が謎のままであるこの難破船は、2002 年にオケアノス ガス ギャザリング カンパニー (OGGC) の油田検査チームによって発見されるまで、海の底に忘れ去られていました。2007 年 5 月、テキサス A&M 大学が主導し、鉱物管理サービス (現在の BOEM ) との契約に基づいて OGGC が資金を提供する探検隊が発足し、当時試みられた中で最も深い科学的考古学的発掘調査が実施されました。この調査は、海底の遺跡を調査し、ルイジアナ州立博物館で一般公開される予定の遺物を回収するものでした。教育的アウトリーチの一環として、ノーチラス・プロダクションズはBOEM、テキサスA&M大学、フロリダ公共考古学ネットワーク^[40] 、ヴェオリア環境と提携して、プロジェクトに関する1時間のHDドキュメンタリー^[41]、一般公開用の短編ビデオを制作し、遠征中にビデオアップデートを提供しました。^[42] ROVからのビデオ映像はこのアウトリーチの不可欠な部分であり、ミステリー・マルディグラ難破船ドキュメンタリーで広く使用されました。^[43]

海洋先端技術教育センター（MATE）は、ROVを使用して中学生、高校生、コミュニティカレッジ、大学の学生に海洋関連の職業について教え、科学、技術、工学、数学のスキルを向上させるのに役立てています。MATEの毎年恒例の学生ROVコンテストでは、世界中の学生チームが設計および構築したROVで競い合います。このコンテストでは、高性能な職場環境をシミュレートする現実的なROVベースのミッションを使用し、さまざまなテーマに焦点を当てて、学生に海洋関連の技術スキルと職業のさまざまな側面を紹介しています。ROVコンテストは、MATEと海洋技術協会のROV委員会によって主催され、米国航空宇宙局（NASA）、米国海洋大気庁（NOAA）、Oceaneeringなどの組織や、ROVの設計、エンジニアリング、操縦などの技術スキルを備えた高度な訓練を受けた学生の価値を認める他の多くの組織から資金提供を受けています。MATEは、国立科学財団からの資金提供を受けて設立され、カリフォルニア州モントレーのモントレー半島大学に本部を置いています。^[44]

カメラやセンサーが進化し、乗り物がより機敏で操縦が簡単になったため、ダイバーでは到達できない深く危険な狭い場所にアクセスできるため、特にドキュメンタリー映画製作者の間でROVが人気を集めています。ROVが水中に潜って映像を撮影できる時間に制限はなく、これまで見たことのない視点を得ることができます。^{[69] ROVは、ナショナルジオグラフィックの「シャークメン」や「}ルシタニア号の暗い秘密」、BBCワイルドライフスペシャル「スパイ・イン・ザ・ハドル」など、いくつかのドキュメンタリーの撮影に使用されています。^[70]

ROV は軍隊、法執行機関、沿岸警備隊によって広く使用されているため、CBS の人気シリーズ「CSI」などの犯罪ドラマにも登場しています。

老若男女を問わず多くの人々が海に興味を持ち、かつては高価で市販されていなかった機器が入手しやすくなったため、ROV は多くの人々の間で人気の趣味になりました。この趣味では、通常 PVC パイプで作られた小型 ROV を製作し、50 フィートから 100 フィートの深さまで潜ることができますが、中には 300 フィートまで到達できるものもあります。

ROVへのこの新たな関心により、MATE（海洋先端技術教育）、NURC（全米水中ロボット競技大会）、RoboSubなど、多くの競技会が開催されるようになった。^[71]これらは、参加者（最も一般的には学校やその他の組織）が、自らが製作したROVを使用して一連のタスクで互いに競い合う競技会である。 ^[72]ほとんどの趣味用ROVは、水が穏やかなプールや湖でテストされているが、海で独自のROVをテストしている人もいる。しかし、そうすると、波や流れのために多くの困難が生じ、ROVがコースから外れたり、ほとんどの趣味用ROVに搭載されているエンジンが小さいために波をかき分けるのに苦労したりする可能性がある。^[73]

• 自律型水中車両 – 自律誘導システムを備えた無人水中車両
• エコーレンジャー – ボーイング社が開発した海洋自律型水中車両
• Eelume – 検査、メンテナンス、修理のための自律型水中車両
• グローバル エクスプローラー ROV  – 深海科学調査遠隔操作車両
• Helix Energy Solutions Group  – オフショアサービスおよびROV運用のプロバイダー
• ネレウス（水中車両）  – ハイブリッド遠隔操作または自律型水中車両
• PantheROV  – ウィスコンシン大学システムの淡水研究センターリダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• スコーピオROV  – 作業用遠隔操作型水中車両
• 海中（技術）  - 海中での潜水作業の技術リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
• 水中音響測位システム – 音響信号を使用して水中車両またはダイバーを追跡およびナビゲーションするシステム
• ユネスコ水中文化遺産の保護に関する条約 – 2001年11月2日に採択された条約
• VideoRay UROV  – 検査クラスの遠隔操作型水中車両シリーズ
• ロボットによる非破壊検査 - 遠隔操作ツールを使用した検査方法
• 無線操縦潜水艦、無線操縦で操作する
• 無人潜水艇 – 人が乗ることなく水中で航行できる潜水艇

ウィキメディア・コモンズには、遠隔操作型水中車両に関連するメディアがあります。

• 水中ROVとは何ですか？何に使用されますか？
• 遠隔操作探査機（ROV）、海洋探査機、NOAA
• 遠隔操作車両（ROV）とは何ですか？^[盗用]
• スミソニアン海洋ポータルのROV
• YouTubeの謎のマルディグラ難破船