潜水艇

潜水艇は、より大きな船舶またはプラットフォームによって輸送およびサポートされる必要がある水中車両です。これは、潜水艇と、海上で長期間にわたって独立して動作できる自立型潜水艦との違いです。^[1]

潜水艇には多くの種類があり、有人潜水艇（HOV）と無人潜水艇（ROV）とも呼ばれる^{[2] 。潜水艇は}海洋学、水中考古学、海洋探査、観光、機器の保守と回収、水中ビデオ撮影など、さまざまな用途に使用されています。^[3]

記録に残る最初の自走式水中船は、ウィリアム・ボーン（1535年頃 - 1582年）が考案し、1620年にオランダの発明家コルネリス・ドレベルが設計・建造した小型のオール駆動式潜水艦であり、その後4年間でさらに2つの改良型が建造された。^{[4]同時代の記録によると、最終モデルは}ジェームズ1世に直接披露され、テスト潜水のために乗船した可能性もある。^{[5] [4]ブッシュネルの}タートルまで、これ以上の潜水艇の記録はないようである。

戦争で使用された最初の潜水艇は、1775年にアメリカの発明家デイビッド・ブッシュネルによって設計・建造された。アメリカ独立戦争中に敵船に爆薬を仕掛ける手段として作られた。ブッシュネルのタートルと名付けられたこの装置は、木と真鍮でできた楕円形の船だった。潜水艇にはタンクがあり、潜水時にはタンクに水を入れ、その後手動ポンプで水を抜いて水面に戻した。操縦者は2つの手回し式プロペラを使って水中を垂直または横方向に移動した。潜水艇の上部には小さなガラス窓があり、暗闇でも読めるように計器類には天然の発光木材^{[要説明]が取り付けられていた。 [要出典]}

ブッシュネルのタートルは、1776 年 9 月 7 日にニューヨーク港でイギリスの旗艦HMS イーグルを攻撃するために初めて投入されました。当時、この車両を操縦していたのはエズラ リー軍曹でした。リーはタートルをイーグルの船体下部に押し付けることに成功しましたが、強い水流のために爆薬を仕掛けることはできませんでした。^{[引用が必要]}

有人潜水艇は主に特殊部隊によって使用され、このタイプの船舶はさまざまな特殊任務に使用できます。^[6]

大きさ以外では、「潜水艇」と「潜水艦」の主な技術的な違いは、潜水艇は完全に自律的ではなく、電力や呼吸ガスの補充のために支援施設または船舶に依存する場合があることです。潜水艇は通常、航続距離が短く、主に水中で動作します。ほとんどの潜水艇は水面でほとんど機能しません。^[要出典]一部の潜水艇は「テザー」または「アンビリカル」で動作し、補助艇（潜水艦、水上艇、またはプラットフォーム）に接続されたままです。潜水艇は、水面下10 km（33,000フィート）を超える 海洋の完全な深さまで潜ることができます。

潜水艇は比較的小型で、乗組員も少人数しかおらず、居住施設もありません。^[要出典]

潜水艇は、海洋スラスタやポンプジェットによって非常に機敏な機動性を備えていることが多い。^[要出典]

潜水艇の設計と建造に使用される技術:

• 浮力制御
• 船舶用スラスター
• 外部圧力負荷のある圧力容器
• 生命維持システム
• 水上通信
• マニピュレータアーム
• 潜水艦の航行

絶対圧力:海面では、大気は約 1 bar、つまり 103,000 N/m ²の圧力を及ぼします。水中では、圧力は深さ 1 メートルごとに約 0.1 bar 増加します。任意の深さでの全圧力は、その深さの水圧 (静水圧) と大気圧の合計です。この複合圧力は絶対圧力と呼ばれ、関係は次のようになります。

絶対圧力（bar abs）= ゲージ圧力（bar）+大気圧（約1 bar）

絶対圧力を計算するには、同じ単位を使用して大気圧をゲージ圧に加えます。ダイビングの計算では、圧力ではなく深度で計算すると便利です。この場合、大気圧は 10 メートルの深度に相当するとみなされます。絶対深度 (m) = ゲージ深度 (m) + 10 m。

深度測定：圧力監視装置

構造的および生理学的な理由から、圧力は線深度よりも重要です。特定の深さでの圧力は、水の密度の変化によって変化する可能性があります。

水中の線深を正確に表すには、測定単位をメートル (m) にする必要があります。「海水メートル (msw)」という単位は、定義上、圧力の測定単位です。

注: 1 bar の圧力変化に対する 10 メートルの深さの変化は、水の密度 1012.72 kg/m ^{3に相当します[引用が必要]}

一気圧潜水艇には、内部圧力が表面大気圧に維持される耐圧殻があります。このため、船体は外部の水からの周囲の静水圧に耐えることができなければなりません。この静水圧は内部圧力より何倍も大きくなることがあります。

常圧潜水艇は、船の内外の圧力を一定に保ちます。船内は空気で満たされ、外圧とバランスが取れた圧力がかかっているため、船体は圧力差に耐える必要がありません。

3 つ目の技術は「ウェット サブ」です。これは、密閉されているかどうかは別として、いずれの場合も内部に水が浸水するため、乗組員は水中呼吸装置を使用します。これは、ダイバーが携行するスキューバ ダイビング ダイビングの場合もあれば、船が携行する呼吸ガス供給装置である場合もあります。

物体が液体に浸されると、その物体は液体を押しのけて押しのけます。

物体が部分的に水に浸かると、水に浸かった部分に働く圧力は、押しのけられた水の重さに等しくなります。その結果、この浮力により、液体に浸かった物体の重さは軽く見えるようになります。押しのけられた液体の量と、その結果生じる浮力の関係は、アルキメデスの原理として知られており、次のように述べられています。

「物体が液体に完全にまたは部分的に浸っている場合、物体が受ける浮上力は、押しのけられた液体の重量に等しい。」^{[引用が必要]}

浮力と重量によって、物体が液体に浮くか沈むかが決まります。重量と浮力の相対的な大きさによって結果が決まり、3 つのシナリオが考えられます。

負の浮力:物体の重量が、押しのけられた液体の重量によって生じる浮力よりも大きい場合、物体は沈みます。

中性浮力:物体の重量が浮力に等しい場合、物体は沈むことも浮かぶこともせず、現在の位置に安定したままになります。

正の浮力:物体の重量が浮力より小さい場合、物体は浮き上がります。物体が液体の表面に達すると、物体の一部が液体から出てきて、押しのけられた液体の重量が減り、その結果、浮力も減ります。最終的に、減少した浮力によって物体の重量が釣り合い、平衡状態で浮くようになります。

水中での作業中、潜水艇は一般に中性浮力になりますが、垂直方向の動きを容易にするために正または負の浮力を使用する場合があります。負の浮力は、船舶を底に沈めるのに役立つ場合があり、正の浮力は船舶を水面に浮かべるために必要です。微調整は、1 つまたは複数の可変浮力圧力容器をトリム タンクとして 使用して行うことができ、水面またはその近くでの浮力の大幅な変更には、水中での作業中に完全に浸水する大気圧バラスト タンクを使用できます。一部の潜水艇は、緊急時に深海で放出される高密度の外部バラストを使用して、すべての電源が失われた場合でも船舶を水面に浮かび上がらせたり、垂直方向により速く移動したりできるようにすることができます。

いくつかの潜水艇は、非常に深いところまで潜ることができます。バチスカーフ トリエステは、1960 年にマリアナ海溝の底、水面下約 11 km (36,000 フィート) の海の最も深い部分に到達した最初の潜水艇です。 ^{[引用が必要]}

中国は2002年の蛟龍プロジェクトで、米国、フランス、ロシア、日本に続いて海面下3,500メートルに人を送った5番目の国となった。2012年6月22日、蛟龍潜水艇は3人乗りで太平洋の6,963メートル（22,844フィート）まで潜り、国有船舶の深度潜水記録を樹立した。^[7]

最も有名で最も長く運用されている潜水艇の一つが、深海潜水調査船DSV アルビンで、3人を最大4,500メートル（14,800フィート）の深さまで運ぶことができる。アルビンはアメリカ海軍が所有し、 WHOIが運用しており、2011年までに4,400回以上の潜水を行っている。^[8]

ジェームズ・キャメロンは2012年3月26日、マリアナ海溝の最深部であるチャレンジャー海淵の底まで有人潜水艇で記録的な潜水を行った。キャメロンの潜水艇はディープシー・チャレンジャーと名付けられ、10,908メートル（35,787フィート）の深さまで到達した。^[9]

DSV リミティング・ファクターは、 2022年に売却されて以来バクナワと呼ばれており、トリトン・サブマリンズ社が製造し、2022年からゲイブ・ニューウェルの海洋探査研究組織インクフィッシュが所有・運営している有人深海潜水艇（DSV）である。 ^[10] 5つの海洋すべてで有人潜水の最深記録を保持している。 リミティング・ファクターは、ビクター・ベスコヴォによって3,700万ドルで委託され、彼の海洋研究組織カラダン・オセアニックによって2018年から2022年まで運営された。 ^[11] DNVによって全海洋深度への潜水が商業的に認定されており、パイロットによって操作され、オブザーバー用の設備がある。

この船はファイブ・ディープス探検で使用され、五大洋すべての最深部に到達した初の有人潜水艇となった。^[12] DSVでは21人以上が地球上で最も深いチャレンジャー海淵を訪れている。リミティング・ファクターは、フィリピン海溝の水深6,469メートル（21,224フィート）で駆逐艦 ジョンストンの残骸を、また水深6,865メートル（22,523フィート）でサミュエル ・B・ロバーツの残骸を特定するために使用された。これらは沈没船への最深潜水である。[ ^{13]また、地中海の約2,350メートル（7,710フィート）での}フランスの潜水艦ミネルブ（S647）の潜水や、大西洋の約3,800メートル（12,500フィート）でのRMS タイタニックの潜水にも使用されている。

民間企業としては、トリトン・サブマリンズ、シーアマジン・ハイドロスペース、サブ・アビエーター・システムズ（SAS）、オランダに拠点を置くUボート・ワークスなどが、観光、探検、冒険旅行用の小型潜水艇を開発している。カナダのブリティッシュコロンビア州にあるスポーツサブという会社は、1986年からオープンフロア設計（部分的に浸水したコックピット）の個人用レクリエーション用潜水艇を製造している。^{[14] [15] [16] [17]}

米国の民間企業オーシャンゲートも潜水艇の建造に参加していたが、同社の最新型潜水艇が水中で爆発し生存者が出なかったため、同社は厳しい監視を受けることになった。^[18]

「海洋遠隔操作車両」（MROV）^[要出典]または「遠隔操作水中車両」（ROUV）と呼ばれる小型の無人潜水艇は、ダイバーにとって深すぎる水や危険すぎる水域での作業、または経済的に有利な場合に広く使用されています。

遠隔操作車両 ( ROV )は、沖合の石油プラットフォームを修理したり、沈没船にケーブルを取り付けて船を引き上げたりします。このような遠隔操作車両は、アンビリカル ケーブル(電力と通信を提供する太いケーブル) によって船上の制御センターに接続されます。船上のオペレーターは、R​​OV から送信されたビデオやソナー画像を確認し、スラスターとマニピュレーター アームを遠隔操作します。タイタニック号の残骸は、このような車両と、乗組員を乗せた船によって調査されました。^{[引用が必要]}

自律型水中車両 (AUV) は、オペレーターからの継続的な入力を必要とせずに水中を移動するロボットです。AUV は、無人水中車両と呼ばれる大規模な海中システム グループの一部です。この分類には、オペレーター/パイロットが臍の緒を介して、またはリモート コントロールを使用して水面から制御および電源供給する非自律型遠隔操作型水中車両(ROV) が含まれます。軍事用途では、AUV は無人水中車両 (UUV) と呼ばれることがよくあります。 水中グライダーはAUV のサブクラスです。

エアロックと一体型の潜水室を備え、そこから水中ダイバーが展開できる潜水艇のクラス:

• ディープダイバー – 調査潜水艇
• アンティポデス（潜水艇）  – 1973年に建造された商用潜水艦

• ポルマー、ノーマン (2008)。「バチスカーフ」。ワールドブックオンラインリファレンスセンター。 2008年1月26日閲覧。^{[永久リンク切れ‍ ]}

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• 観光用潜水艇でのダイビングのビデオ、shipvideos.net