UUVをもっと早く、より深く

図1：コンパクトUUVのリペプチドファミリー（Photo：Riptide）

図2.車両構成の選択（写真：Riptide）

図3. Micro-UUV Hullの故障テストの結果（Photo：Riptide）

図4.標準3Dプリントナイロン（300 m）と新しい3Dプリントチタン（1500 m）7.5 "テールセクション。 （Photo：Riptide）

図5：マイクロUUV用の典型的なアルカリ電池パック（写真：Riptide）

図6：カスタマイズされたコンパクトなUUV（写真：Riptide）

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マイクロUUV技術は柔軟性があります
2015年には、従来のUUVセクターのベテランが業界の動向を変え、Riptide Autonomous Solutionsを設立しました。 Riptideの最初の製品は、自由度が高く、柔軟性が高く、オープンソースの自律型海底車両であるmicro-UUVで、自律性と動作の開発者、電源システム、海底センサ、および他の新しいペイロード。マイクロUUVは、オープンなハードウェアおよびソフトウェアインターフェイスを備えているため、ユーザーはテクノロジ開発を進めるための信頼性の高い堅牢なプラットフォームを利用できます。車のデザインは、クラス最高の流体力学的サインで高効率に最適化されています。ベースマイクロUUVは直径4 7/8インチ、長さ42インチ、重量は23ポンドです。標準システムの深さは300メートルです。

RiptideマイクロUUVは直径7.5インチ、65ポンド、1人乗り（1MP）UUV、直径9.375インチ、120ポンド、2人乗り（2MP）のUUVを含む次の車種を発売しました。高度な製造技術やエンジニアリング技術を含む、このファミリーアプローチを可能にする基盤技術は、UUVをもっと速く、深く、より深くとるRiptideの使命の鍵です。

より深い：高度な製造
マイクロUUVは、複数の添加剤製造技術を用いて開発された。これにより、数多くの設計上の検討事項を手頃で素早く評価することができました。この迅速な製造能力により、Riptideは迅速に生産車を製造することができました。このアプローチは、エンジニアリングモデルだけではありません。 UUVの厳しい環境に耐えられる製品を提供しています。近代的な設計と製造技術を使用することで、図2に示すように、Riptideの柔軟なアーキテクチャーの多数のマイクロUUV構成の開発と提供が可能になりました。

Riptideは、2015年中頃に最初のマイクロUUVの設計と開発作業を開始したとき、設計の柔軟性、製造の容易さ、コスト、および強度対重量比などの材料特性のために船体材料を交換しました。それは、200mのマイクロUUV（当時の最も近い小型車の競技の深さの2〜3倍）の設計閾値を設定した。それは長さが非常に柔軟な帆船マスト金型から製造された円筒形の車両中間体のための炭素繊維を選択した。流体力学的な鼻と尾のために、Riptideは3D印刷されたナイロンを選択し、新しいセンサーのための形状やポートの追加や取り付け機能に幅広い柔軟性を提供します。有限要素モデリング（FEM）は、材料と製造のバリエーションのために組み込まれた安全性と付加的な保守性の所望の要素を用いて実施された。バリデーションと故障テスト（図3、44ページ参照）により、最初のデザインはスレッショルド深度の定格を十分に上回ると判断され、標準の車両では十分な安全率を維持したまま300mまで増加しました。

Riptideは、早期の生産出荷で3D印刷や添加剤製造に大きく依存している迅速な製造の最新の方法を利用しました。 Riptideは最近、マサチューセッツ州からの製造補助金の下でマイクロUUV用のすべての3Dプリント部品用の射出樹脂モールドを調達しましたが、設計の柔軟性のためにあらゆるコンポーネントを3Dプリントする能力を維持しています。 DARPA Phase II SBIRの下で、Riptideは設計目標1,500mのより深い定格UUV（直径7.5インチ）を製作しました。最初のシール試験と船体セクションの圧力試験は成功裏に完了し、いくつかの車両のうち最初のものが最初の物品試験を受けています。図4は、標準的なテール部分対第1の物品のチタン3Dプリントテール部分を示す。コストを削減するために量が削減されました。 Riptideは、3D印刷と伝統的な金型の組み合わせ、そして斬新なデザインにより、コンパクトなUUVをより深く捉えることを約束しています。

さらに：電力およびエネルギー管理
マイクロUUVは低物流向けに設計されています。標準的な構成では、テレビのリモコンと同じように144アルカリ単3電池が使用されますが、より多くの量が使用されます。それらは数分で交換することができます。アルカリ電池の使用は、リチウム電池の出荷、安全性、および政府認定の制約と制限の多くを回避し、動作速度とペイロード電力に応じて、これらの効率的な車両を1日以上動作させるのに十分なエネルギーを供給します。輸送の柔軟性に加えて、そのような小さいサイズの車両で展開が大幅に簡素化されます。大きくて高価な表面容器に頼る必要はありません。ドック、氷雪、パドルボードからの操作も可能です。

全部で144個のアルカリ単3形電池が元のマイクロUUVを約300Whにし、ペイロードなしでピーク効率で動作することで、マイクロUUVは33時間で100海里を少し上回る。これは、3.0ノットの動作速度を仮定した。 0.5ノットで同じ車両構成が3日間運転され得る。

2018年の初め、Riptideは内部電子機器をほぼ完全に再設計し、新しいMKIIμUUVを実現しました。これにより、第1世代のボードから3.8ワットまでほぼ60％のホテル負荷電力が削減されました。また、車両の内部配線数を80％削減し、車両をさらに簡素化しました。この従来のバッテリベースの性能は、多くのアプリケーションにとって十分なものです。しかしそれは改善することができます。 Riptideは、標準の車両のエネルギー容量（および耐久力）を2倍にするリチウム充電式バッテリーパックをリリースしています。さらに、その標準的なアルカリ電池スタックは、リチウム一次およびニッケル - 金属 - 水素化物電池を含む複数の電池化学に対応するように設計されています。リチウム一次電池では、標準のマイクロUUVは1週間以上の高速動作が可能です。

マイクロUUVは、L-3-Open Water Powerとの独占的パートナーシップを通して、アルミニウム海水電池の使用を先導します。この新しい技術は、海水と特別に開発された高純度アルミニウム合金との間の化学反応のエネルギーを利用しています。その結果、本質的に安全なエネルギー貯蔵ソリューションであり、エネルギー密度が劇的に向上します。この技術は2018年に試験され、2019年にRiptide UUVで商業的に入手可能となる予定です。

エレクトロニクスの最適化と新しいエネルギー技術の両方を通じ、Riptideはこれまで以上にコンパクトなUUVを採用しています。

迅速化：ユーザー中心のUUVの迅速な配信
速いUUVは、高速車両を提案することができます。これが本当ですが、マイクロUUVは10ノットを超えることができます。さらに重要な手段は納期です。 Riptide UUVのオープンアーキテクチャーとモジュール設計により、お客様が集中しているユニットを迅速に構成し、提供することができます。オリジナルのマイクロUUVは、この約束をもとに、製作の初年度に構築された何十種類もの構成で提供されました。

それ以来、製品ラインの拡張に伴い、柔軟性と迅速な配送により、他の特徴的な構成が可能になりました。

より迅速で深いUUVの一例は、DARPAのために開発されたディープ・ビークルです。

ケーススタディ：Deep Acoustics UUV
SBIRプログラムの下で、Riptideは音響テレメトリ研究プログラムをサポートするために1 MP UUVを修正しました。

深いUUVの奥行きは1,500メートルですが、直径はわずか7.5インチです。そのペイロードは、CTD、音響モデムおよび牽引された音響受信機アレイを含む。業界をリードする低消費電力のホテルの負荷により、このシステムはフィールド試験の耐久性を48時間以上提供することができます。この車両の目的は、ミッションクリティカルなプロジェクトのために、長距離、中程度のデータレートの音響水中通信を実証することです。これを達成するために、クライアントはディープサウンドチャネルで長時間動作する必要がありました。深度約1,000メートルのこれらの水域は、通常、より小型で手頃なUUVの手の届かないところにあります。 Riptideのオープンソースソフトウェアと柔軟な機械設計は、このカスタムUUVの迅速な開発を可能にし、研究プログラムを計画どおりに実行できるようにしました。図6は、この車両を配達した状態を示しています。

ケーススタディ：オープンアーキテクチャ
ハードウェアの汎用性に加えて、Riptideのアプローチはソフトウェアの柔軟性も可能にします。 Draperと協力して、Riptideは米国政府に配布されたすべてのRiptide UUVに対してMaritime Open Architecture Autonomy（MOAA）を実装することに合意しました。ドレイパーは米国政府のためのMOAAを開発しました。 MOAAの能力は、様々な海底ミッションエリアへの適用を伴ういくつかの自律海底車両（AUV）クラスで海上で実証されている。この研究は、多額の投資、数百万ドル、数十年にわたる研究開発を表しています。

Draperは米国政府または政府の目的の車両に販売されているすべてのRiptide UUVのオプションとしてMOAAを提供するために、海軍海底戦争センター（NUWC）の承認を求め、受領しました。すべてのRiptide UUVで対象となる顧客には無償オプションとなります。 Riptide UUVに対するMOAAの可用性は、柔軟でオープンなソフトウェアアーキテクチャの直接的な結果です。 MOAAは政府のUUV顧客にとって大きな価値をもたらし、MOAAを持つRiptide UUVは2018年の第2四半期に出荷される予定です。

さらに深く
無人海底車両市場は急速な進化を遂げています。レガシー・プロバイダーは、増加するプログラムの記録をサポートするために、大規模な防御プライムによって獲得されています。一方、新しい製造技術、最先端のエレクトロニクス、オープンソースのソフトウェアアーキテクチャーによって、参入障壁が低くなっています。 Riptideはこれらの傾向をすべて活用して、柔軟なソリューションファミリを提供しています。技術的なアプローチにより、UUVのより迅速な配送が保証されています。現在までに約100台のRiptide車が提供されており、市場はより速く動いていることを明確に示しています。

（ Marine Technology Reporterの 2018年6月版に掲載されているように）