水中グライダー

水中グライダーは、従来のプロペラやスラスターの代わりに可変浮力推進を採用した自律型水中車両（AUV）の一種です。プロファイリングフロートと同様に可変浮力を採用していますが、上下にしか動か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）が取り付けられており、水中を降下しながら前方に滑空することができます。ある深さに達すると、グライダーは正浮力に切り替わり、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ほど高速ではありませんが、従来のAUVに比べて航続距離と耐久性が大幅に向上し、海洋サンプル採取ミッションを数時間から数週間または数か月、航続距離を数千キロメートルに延長します。^[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では達成できず、従来の船上技術を使用したサンプル採取にははるかにコストがかかる時間的および空間的なスケールのデータを提供できます。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10万ドルです。^[2]

水中グライダーのコンセプトは、1960年代初頭にコンセプト・ウィスパーという名の試作型スイマー輸送機で初めて検討された。 ^[3]鋸歯状の滑空パターン、ステルス特性、およびスイマーの乗客によって駆動される浮力エンジンのアイデアは、1960年に提出されたユアン・ファロンのハイドログライダー特許で説明されている。^[4] 1992年に東京大学は、浮力制御がなく滑空サイクルが1つだけの落下重量グライダーであるALBACのテストを実施した。^[要出典] 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た。DARPAは当時、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た。^[5] このアイデア、すなわち熱交換器で駆動する浮力エンジンを搭載したグライダーは、ヘンリー・ストンメルが1989年に海洋学界に発表した論文で、研究エンジニアのダグ・ウェッブと共同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ときに紹介されました。彼らは、帆船で世界一周を単独で達成した最初の人物、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ました。彼らは、深海水（2〜4℃）と表層水（ほぼ大気圧）の間の温度 勾配からエネルギーを利用して、通信、センサー、航法コンピューター用の搭載バッテリー電源のみで地球を一周する航行距離を達成することを提案しました。^[3]

2003年までに、ダグ・ウェッブが設立したウェッブ・リサーチ社によって実用的な熱動力グライダー（Slocum Thermal ）が実証されただけでなく、同社と他の機関は、従来の調査用AUVをはるかに超える優れた持続時間と効率を備えたバッテリー駆動のグライダーを導入しました。 ^[6]これらの車両はそれ以来広く配備されています。ワシントン大学 シーグライダー、スクリップス海洋研究所 スプレー、テレダイン・ウェッブ・リサーチのSlocum車両は、大西洋横断航海を完了する^[7]や、海洋変数の持続的な複数車両共同監視を実施するなどの偉業を成し遂げました。^[要出典] 2011年には、フランスの機関と企業のコラボレーションにより、最初の無翼グライダーであるSeaExplorerがリリースされました。 ^[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、温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ました。^[9]

グライダーは、通常、温度、導電率（塩分濃度の計算）、海流、クロロフィル 蛍光、光学的後方散乱、海底深度、および場合によっては音響的後方散乱または周囲音などの測定を行います。グライダーは、定期的な水面GPS位置測定、圧力センサー、傾斜センサー、および磁気コンパスの助けを借りて航行します。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）によって制御可能であり、操舵は舵（Slocumの場合）または内部バラストを動かしてロールを制御する（ SeaExplorer、SprayおよびSeagliderの場合）ことによって行われます。浮力は、ピストンを使用してコンパートメントを海水で満たしたり排出したりすること（Slocum）または外部ブラダーにオイルを出し入れすること（SeaExplorer、Seaglider、SprayおよびSlocum Thermal）によって調整されます。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​​、ミッション開始前に調整され、展開される水面の密度に近い全体的な車両密度を達成する必要があります。コマンドとデータは、グライダーと陸上の間で衛星によって中継されます。^[3]

グライダーは、耐えられる圧力が異なります。Slocumモデルは、200 メートルまたは 1000 メートルの深さまで耐えられます。Spray は1500メートル、 Seagliderは 1000 メートル、SeaExplorerは 700 メートル、Slocum Thermal は1200 メートルまで作動できます。2010年 8 月、 Seaglider の派生型であるDeep Glider は、 6000 メートルの作動深度を繰り返し達成しました。^[要出典]同様の深度は、2016 年に中国のグライダーによって達成されています。^[10]

2004年、米海軍海軍研究局は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を開始した。このグライダーは、流体力学的効率を達成するために、主翼胴体と潜水艦を一体化した船型を使用している。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た。2012年までに、ZRayと呼ばれる新しいモデルが、長期間にわたって海洋哺乳類を追跡および識別するように設計された。^[11]このモデルは、水ジェットを使用して、微細な姿勢制御と水上での推進力を使用する。^{[11] [12] [更新が必要]}

グライダーは海洋学計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によって推進されるため、可動部品は時々しか作動せず、機械的な振動や騒音が最小限に抑えられ、微細構造プローブ[15]}や音響センサーなどの高感度計測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。これには以下のものが含まれる: ^[16]

• 蛍光光度計
• 光合成有効放射（PAR）センサー
• 溶存酸素オプトード
• 音響ドップラー流速計 (ADCP)
• レーザーインサイチュ散乱透過率測定装置（LISST）
• 硝酸塩センサー
• アクティブ音響
• パッシブ音響モニタリング（PAM）
• シャドウグラフカメラ
• 微細構造（乱流）プローブ
• 炭化水素センサー

グライダーに装備できるセンサーの数は、船体にセンサー用のスペースがどれだけあるかによって決まります。Slocum グライダーはモジュール式の船体で、拡張して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では、機器を装備できるのは最初の表面積のみです。データ上の理由から、機器は、表面からの光の透過を捉えるために機体の上部に、または微細構造の調査のために機体が水の流れに影響を与える領域外の機体の最前部など、特別な配置が必要になる場合があります。センサーの数は、センサーを動作させるために必要な電力によって制限される場合もあります。

• 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
• アルゴフロート – 国際海洋観測プログラム
• リキッド・ロボティクス – アメリカの海洋ロボット企業、ウェーブグライダーの開発者
• パラベーン（武器）  - 機雷掃海装置
• パラベーン（水上凧）  – 水中翼船で曳航される物体
• DeepFlight Super Falcon  – 有翼の個人用潜水艦
• Autonomous Robotics Ltd  – 自律型水中車両を開発している英国企業

ウィキメディア・コモンズには、水中グライダーに関連するメディアがあります。

• GROOM - 研究、海洋観測、管理のためのグライダー
• コストアクション ES0904
• EGO ネットワーク - グライダー ユーザー グループ
• ALSEAMAR-ALCEN の Seaexplorer ページ
• カナリア諸島海洋プラットフォーム -PLOCAN-
• スクリップス海洋研究所のスプレーページ
• スプレー水中グライダーデータベース
• ワシントン大学応用物理学研究所の Seaglider ページ
• APL-UW の Seaglider 運用ページ
• ラトガース大学沿岸海洋観測研究所 -- グライダー運用
• Webb Research Corp. の Slocum ページ。
• 水中グライダーの構成と詳細 - AUVAC.org ^{[永久リンク切れ‍ ]}
• 海洋研究のための水中グライダー
• ロボットグライダーが海の熱を収集
• 英国国立海洋学センター。グライダーホームページ