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水中グライダーは、従来のプロペラやスラスタではなく、可変浮力推進方式を採用した自律型水中ビークル（AUV）の一種です。プロファイリングフロートと同様の方法で可変浮力を利用しますが、上下にしか移動できないフロートとは異なり、水中グライダーには水中翼（水中翼）が装備されており、水中を滑空しながら下降することができます。一定の深度に達すると、グライダーは正の浮力に切り替わり、再び上昇して前進し、このサイクルが繰り返されます。
グライダーは従来のAUVほど高速ではないものの、従来のAUVに比べて航続距離と耐久性が大幅に向上し、海洋サンプリングミッションを数時間から数週間または数ヶ月に延長し、航続距離を数千キロメートルにまで伸ばすことができます。[ 1 ]グライダーがたどる典型的な上下の鋸歯状のプロファイルは、動力付きAUVでは達成できない時間的および空間的スケールのデータを提供し、従来の船上技術を使用してサンプリングするにははるかにコストがかかります。海軍や海洋研究機関ではさまざまなグライダー設計が使用されており、グライダーのコストは通常約10万米ドルです。[ 2 ]
水中グライダーの概念は、1960年代初頭にコンセプト・ウィスパーと呼ばれる試作型水泳者輸送機で初めて検討されました。 [ 3 ]鋸歯状の滑空パターン、ステルス特性、水泳者乗客によって駆動される浮力エンジンのアイデアは、1960年に提出されたイーワン・ファロンのハイドログライダー特許で説明されました。 [ 4 ] 1992年、東京大学は、浮力制御がなく、滑空サイクルが1回しかないドロップウェイトグライダーであるALBACのテストを実施しました。DARPA SBIRプログラムは、1988年に温度勾配グライダーの提案を受けました。DARPAはその当時、ソ連で同様の研究プロジェクトが進行中であることを認識していました。[ 5 ] 熱交換器で駆動する浮力エンジンを備えたグライダーというこのアイデアは、ヘンリー・ストメルが1989年に海洋学誌に掲載した論文で海洋学界に紹介したもので、彼は研究エンジニアのダグ・ウェッブと共に開発した「スローカム」と呼ばれるグライダーのコンセプトを提案した。彼らは、帆船で世界一周を初めて単独で成し遂げたジョシュア・スローカムにちなんでグライダーに名前を付けた。彼らは、深海水と表層水（大気温度に近い）の間の2～4℃（3.6～7.2°F）の温度勾配からエネルギーを利用して地球一周の航続距離を達成することを提案した。航続距離は、通信、センサー、航行コンピューター用のバッテリー電源によってのみ制限される。[ 3 ]
2003 年までに、Webb Research (Doug Webb が設立) によって熱動力グライダー ( Slocum Thermal ) が実証されただけでなく、Webb Research や他の機関によって、従来の調査用 AUV をはるかに凌駕する、驚異的な持続時間と効率を備えたバッテリー駆動グライダーが導入されました。[ 6 ]これらの車両は、それ以降、広く展開されています。ワシントン大学のSeaglider、スクリップス海洋研究所のSpray、Teledyne Webb Research のSlocum車両は、大西洋横断航海を完了したり[ 7 ]、海洋変数の持続的な複数車両による協調監視を実施したりするなどの偉業を成し遂げています。2011年に、フランスの機関と企業の協力により、初の翼のないグライダーであるSeaExplorer が発表されました。 [ 8 ]
2020年、NOAAは「ハリケーングライダー」を使用してメキシコ湾流周辺の水温を監視し、暖かい水がハリケーンや嵐にどのように影響するかをよりよく理解しようとした。[ 9 ]
グライダーは通常、温度、導電率（塩分濃度を計算するため）、海流、クロロフィル蛍光、光学的後方散乱、海底深度、場合によっては音響的後方散乱または周囲の音などの測定を行います。定期的な表面GPS測位、圧力センサー、傾斜センサー、磁気コンパスを使用して航行します。機体のピッチは可動式の内部バラスト（通常はバッテリーパック）で制御でき、操舵は舵（Slocumなど）または内部バラストを移動させてロールを制御することによって行われます（ SeaExplorer、Spray、Seagliderなど）。浮力は、ピストンを使用してコンパートメントに海水を注入/排出することによって（Slocum ）、または外部ブラダーにオイルを出し入れすることによって（SeaExplorer、Seaglider、Spray、Slocum Thermal）調整されます。浮力調整は比較的小さいため、グライダーのバラストは通常、展開される水域の密度に近い機体全体の密度を達成するために、ミッション開始前に調整する必要があります。コマンドとデータは衛星を介してグライダーと陸上の間で中継されます。[ 3 ]
グライダーは耐えられる圧力がそれぞれ異なります。Slocumモデルは200 メートル (656フィート)または1,000 メートル (3,281フィート)の深度に対応しています。Sprayは1,500 メートル (4,921フィート)まで、Seaglider は1,000 メートル (3,281フィート)まで、SeaExplorer は700 メートル (2,297フィート)まで、Slocum Thermal は1,200 メートル (3,937フィート)まで運用できます。2010 年 8 月、Seaglider のDeep Gliderバリアントが6,000 メートル (19,685フィート)の運用深度を繰り返し達成しました。中国のグライダーは 2016 年に同様の深度に到達しました。[ 10 ]
2004年、米国海軍研究局は、流体力学的効率を実現するためにブレンデッドウィングボディ船体形状を採用した世界最大のグライダー、リベルダーデ級全翼グライダーの開発に着手した。当初は沿岸海域でディーゼル電気潜水艦を静かに追跡し、最長6か月間その場に留まるように設計されていた。2012年までに、海洋哺乳類を長期間追跡および識別するために、ZRayと呼ばれる新型モデルが設計された。[ 11 ]水上推進だけでなく、精密な姿勢制御にもウォータージェットを使用している。[ 11 ] [ 12 ]
グライダーは海洋観測機器を搭載するために設計されました。当初は単純な導電率、温度、深度センサーが装備されていました。[ 13 ] [ 14 ]グライダーは浮力エンジンで推進されるため、可動部品は時々しか作動せず、機械的な振動や騒音は最小限に抑えられ、微細構造プローブ[ 15 ]や音響センサーなどの高感度機器を搭載するのに最適な乗り物となっています。
既存の海洋観測センサーの多くは、グライダーに搭載できるように改造されているか、グライダー専用に設計されている。これらには以下が含まれる：[ 16 ]
グライダーに搭載できるセンサーの数は、機体内部のセンサー設置スペースによって決まります。スロカムグライダーはモジュール式の機体構造を採用しており、拡張することで新しいセンサーを追加できますが、他のタイプのグライダーは初期の表面積しか計測機器を設置できません。データ上の制約から、計測機器は特別な位置に設置する必要がある場合があります。例えば、水面からの光の透過を捉えるために機体上部に設置したり、微細構造プローブのために機体が水の流れに影響を与えない範囲の機体最前部に設置したりします。また、センサーの数は、動作に必要な電力によっても制限される場合があります。
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