特許 5665049 水中環境無人調査船

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5665049

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】水中環境無人調査船

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/12 20060101AFI20150115BHJP

   G01N 33/18 20060101ALI20150115BHJP

   G01N 1/04 20060101ALI20150115BHJP

   B63C 11/00 20060101ALI20150115BHJP

   B63C 11/48 20060101ALI20150115BHJP

   E21B 49/08 20060101ALN20150115BHJP

   E21B 43/00 20060101ALN20150115BHJP

【ＦＩ】

   G01N1/12 A

   G01N33/18 106A

   G01N1/04 U

   G01N1/04 V

   B63C11/00 B

   B63C11/48 D

   !E21B49/08

   !E21B43/00 B

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2010-288127(P2010-288127)

(22)【出願日】2010年12月24日

(65)【公開番号】特開2012-137318(P2012-137318A)

(43)【公開日】2012年7月19日

【審査請求日】2013年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】510288910

【氏名又は名称】株式会社エスアイ

(74)【代理人】

【識別番号】100067091

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 弘

(72)【発明者】

【氏名】猪狩 清一

【審査官】 清水 督史

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １／００−１／４４

Ｇ０１Ｎ ３３／１８

Ｂ６３Ｃ １１／００

Ｂ６３Ｃ １１／４８

Ｅ２１Ｂ ４３／００

Ｅ２１Ｂ ４９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ．陸上からのリモコンによる遠隔操作で操船されるラジコンボートと、
ｂ．前記ラジコンボート上に設置されていると共に地上からの遠隔操作でアームの上下運動と旋回運動が制御されるクレーンと、
ｃ．外筒の下端において、垂直から互いに対向する方向に閉じて前記外筒の下端を閉塞することができるショベルを開閉自在に取り付けると共に前記外筒の天板の中央に開口部を形成し、この開口部に断面ハ字状の栓シートを形成すると共に、この栓シートに下方から接して密閉する栓体を外筒内に組み込み、この栓体の下部から延長してその先端を前記ショベルの内側に形成したアームに連結し、前記栓体が上昇して栓シートに密着するのに連動して前記アームによりショベルを内方に回転させて外筒の下端を閉じ、栓体が下降して栓シートを開放するのに連動して外筒の下端を開放するショベル開閉軸で構成された土砂採集器と、
ｄ．筒体の上部と下部の開口部をそれぞれ天板と底板で覆い、この天板と底板の中央部にそれぞれ断面ハ字状のボールシートを形成すると共に前記天板と底板のボールシートを経由して筒体内を貫通し、かつ上下動自在にシャフト挿入し、このシャフトの下端側であって、前記筒体の外に位置する部分とシャフトの上端側であって、前記筒体の内側に位置する部分にそれぞれボールバルブを取り付けてシャフトを上昇させると天板と底板のボールシートに下方から同時に接してそれぞれを閉塞し、シャフトを下降させるとボールバルブがボールシートから離れて天板と底板のボールシートをそれぞれ同時に開放する開閉機構を組み込んで成る採水器と、
ｅ．前記土砂採集器の外筒又は採水器の筒体の上部に先端が連結自在であって、前記クレーンのアームの先端に取り付けられた一つのガイドリングを経由して前記ラジコン船上に延長された土砂採集器又は採水器昇降用の昇降ワイヤーの捲き揚げ又は下降を制御する昇降ウインチと、
ｆ．前記土砂採集器の栓体又は採水器のシャフトの上端に先端が連結自在であって、前記クレーンのアームの先端に取り付けられたガイドリングとは別のガイドリングを経由して前記ラジコン船上に延長された土砂採集器又は採水器の栓体及びショベル又はボールバルブを開閉する開閉用ワイヤーの捲き揚げ又は下降を制御する開閉ウインチと、
ｇ．陸地からの信号を受けて前記ラジコンボートを操船し、かつ前記クレーン及び昇降ウインチ並びに開閉ウインチを自動制御するラジコン船上に搭載された制御器と、
ｈ．から成ることを特徴とする水中環境無人調査船。

【請求項2】

前記クレーンのアームの先端に前記ガイドリング以外に更にカメラコード用ガイドリングを取り付けてこのガイドリングを経由してカメラコードを水中カメラまで延長し、先端を該水中カメラに接続すると共に前記ラジコンボート上にはカメラコード捲取機を備え、かつ前記アームのガイドリングを経由して水中カメラ吊設ワイヤーを延長して水中カメラに結び、この水中カメラの電動リールをラジコン船上に備え、かつ前記制御器により陸地からの信号を受けて水中カメラの操作と電動リールを制御するように構成して成ることを特徴とする請求項１に記載の水中環境無人調査船。

【請求項3】

前記水中カメラを用いての水中撮影に併せて土砂採集器又は採水器を制御して土砂採集又は採水を同時に行うことができるように構成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の水中環境無人調査船。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、河川あるいは湖等での水中環境調査をラジコンボートを用いて行う無人調査船に関し、更に詳しくは、有人ボートでは近づくことの出来ない危険な場所での調査を陸上からリモコン操作により簡単に行うことができると共に調査コストを大幅に削減できる水中環境無人調査船に関する。

【背景技術】

【0002】

河川や湖水の水質を調査したり、水底の土砂や沈殿物を採取して各種の環境汚染物質を検査するために、従来は採取器を携帯した調査員がモーターボート等に乗り移り、採取ポイントに移動して採取器を水中に降し、採水あるいは土砂の採集作業を行っている。

【0003】

例えば特許文献１〜４には、このように有人ボートで河川や湖等で採水を行うときに用いられる採水器が紹介されている。

【0004】

しかし、これらの公知例は、いずれも調査員がボート（船舶）で移動することが必要なため、危険な場所に近づいての作業ができないことから、環境調査に空白域が出てしまうという問題がある。

【0005】

また、調査には最低でも２人の調査員が必要なことから、人件費が嵩むという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−２５５１３７号公報

【特許文献2】特開２０１０−１９０６２５号公報

【特許文献3】特開２００８−２４１６７３号公報

【特許文献4】特開２００１−１８３２６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、係る点に鑑みて提供されるものであって、その目的は、危険な場所での採取を無人で行うことができると共に調査コストを大幅に削減できる水中環境無人調査船を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、水中環境無人調査船として、ａ．陸上からのリモコンによる遠隔操作で操船されるラジコンボートと、ｂ．前記ラジコンボート上に設置されていると共に地上からの遠隔操作でアームの上下運動と旋回運動が制御されるクレーンと、ｃ．外筒の下端において、垂直から互いに対向する方向に閉じて前記外筒の下端を閉塞することができるショベルを開閉自在に取り付けると共に前記外筒の天板の中央に開口部を形成し、この開口部に断面ハ字状の栓シートを形成すると共に、この栓シートに下方から接して密閉する栓体を外筒内に組み込み、この栓体の下部から延長してその先端を前記ショベルの内側に形成したアームに連結し、前記栓体が上昇して栓シートに密着するのに連動して前記アームによりショベルを内方に回転させて外筒の下端を閉じ、栓体が下降して栓シートを開放するのに連動して外筒の下端を開放するショベル開閉軸で構成された土砂採集器と、ｄ．筒体の上部と下部の開口部をそれぞれ天板と底板で覆い、この天板と底板の中央部にそれぞれ断面ハ字状のボールシートを形成すると共に前記天板と底板のボールシートを経由して筒体内を貫通し、かつ上下動自在にシャフト挿入し、このシャフトの下端側であって、前記筒体の外に位置する部分とシャフトの上端側であって、前記筒体の内側に位置する部分にそれぞれボールバルブを取り付けてシャフトを上昇させると天板と底板のボールシートに下方から同時に接してそれぞれを閉塞し、シャフトを下降させるとボールバルブがボールシートから離れて天板と底板のボールシートをそれぞれ同時に開放する開閉機構を組み込んで成る採水器と、ｅ．前記土砂採集器の外筒又は採水器の筒体の上部に先端が連結自在であって、前記クレーンのアームの先端に取り付けられた一つのガイドリングを経由して前記ラジコン船上に延長された土砂採集器又は採水器昇降用の昇降ワイヤーの捲き揚げ又は下降を制御する昇降ウインチと、ｆ．前記土砂採集器の栓体又は採水器のシャフトの上端に先端が連結自在であって、前記クレーンのアームの先端に取り付けられたガイドリングとは別のガイドリングを経由して前記ラジコン船上に延長された土砂採集器又は採水器の栓体及びショベル又はボールバルブを開閉する開閉用ワイヤーの捲き揚げ又は下降を制御する開閉ウインチと、ｇ．陸地からの信号を受けて前記ラジコンボートを操船し、かつ前記クレーン及び昇降ウインチ並びに開閉ウインチを自動制御するラジコン船上に搭載された制御器と、から成ることを特徴とするものである。

【0009】

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の水中環境無人調査船において、前記クレーンのアームの先端に前記ガイドリング以外に更にカメラコード用ガイドリングを取り付けてこのガイドリングを経由してカメラコードを水中カメラまで延長し、先端を該水中カメラに接続すると共に前記ラジコンボート上にはカメラコード捲取機を備え、かつ前記アームのガイドリングを経由して水中カメラ吊設ワイヤーを延長して水中カメラに結び、この水中カメラの電動リールをラジコン船上に備え、かつ前記制御器により陸地からの信号を受けて水中カメラの操作と電動リールを制御するように構成して成ることを特徴とするものである。

【0010】

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の水中環境無人調査船において、前記水中カメラを用いての水中撮影に併せて土砂採集器又は採水器を制御して土砂採集又は採水を同時に行うことができるように構成して成ることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、ラジコンボートにより水上を採集ポイントまで移動し、このポイントで採取することができる。

【0012】

このため、有人では近づくことの出来ない危険な水域での採取作業ができることから、調査の空白域を無くすことができる。

【0013】

また、陸上からの遠隔操作で採取作業を行うことができるため、調査人数を減らして調査コストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る無人調査船を側方から見た説明図。

【図2】本発明に係る無人調査船を上方から見た側面図。

【図3】船上に設置されたクレーンを側方から見た説明図。

【図4】船上に設置されたクレーンを上方から見た説明図。

【図5】ガイドリングの説明図。

【図6】土砂採集器の説明図。

【図7】土砂を採集した状態の説明図。

【図8】採集器の下部の形状を示す説明図であって、（Ａ）は外枠の先端部であって、ショベル取付前の側面図、（Ｂ）は正面図。

【図9】ショベルの取付状態と開閉状態を示す説明図であって、（Ａ）はショベルを開いて土砂に突き刺す状態、（Ｂ）は突き刺してショベルを閉じ、土砂を採集した状態の説明図。

【図10】採水器の説明図。

【図11】採水した状態の説明図。

【図12】Ａ−Ａ’線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明に係る無人調査船は、陸上からの遠隔操作で水上を自由に移動することができる。船の位置確認は目視又はＧＰＳ機能を搭載して行うことができる。

【0016】

水底の土砂及び水の採取及び水中カメラの操作も陸上からの遠隔操作で行う。

【実施例1】

【0017】

本発明の実施例１を図１〜図１２に基づいて詳細に説明する。図１及び図２はラジコンボートを示し、このラジコンボート１は、搭載されたアンテナ２ａ付の遠隔制御器２によりその走行が自動制御される。

【0018】

符号の３は、図１〜図４において、ラジコンボート１の船尾に設置されたクレーンであって、このクレーン３のアーム４はアーム軸４ａを介して駆動装置５により１８０°旋回することができると共にアーム４の先端側を上下に振ることができ、このアーム４の運動は陸上から前記制御器２を介して遠隔操作される。

【0019】

６ａ、６ｂ、６ｃは図５に示すようにアーム４の先端に取り付けられたガイドリングであって、６ａは開閉ワイヤーリング、６ｂは昇降ワイヤーリング、６ｃは水中カメラコードリング、７は船上に設置された吊り上げ物仮置き場、８は土砂採集器又は採水器（後述）を先端に吊設する昇降ワイヤー９を捲き揚げたり下降させるためのウインチ、１０は前記土砂採集器又は採水器２９の開閉操作を行うための開閉ワイヤー１１を引いたり弛めたりするためのウインチであって、このウインチ８、１０は前記制御器２を介して陸上から遠隔操作される。

【0020】

符号の１２はアーム受け台、１３は後述する水中カメラのコード４１を捲き揚げるためのモータ１５で駆動される電動リール、１６は捲き揚げたカメラコード４１を前記電動リール１３の下方で受けるためのコード受けであって、捲き揚げられたコード１４は図１に示すように自重でコード受け１６内に落下し、自身の弾性の作用でとぐろ巻きに巻き取られる。

【0021】

図６は土砂採集器１７を示すもので、この採集器１７は、外筒１８の天板１９の中央に栓シート２０を形成し、下部開口部２１に左右に分けて軸２３、２３ａを中心にして下部開口部２１を閉塞したり、開放できるアーム２４ｂ付のショベル２４、２４ａを取り付けると共に前記栓シート２０に内部から密着して栓シート２０を閉塞することができる栓体２５を取付軸２６に対してネジ２６ａ、ナット２６ｂを介して位置調整可能に取り付け、この取付軸２６の上端はフック２６ａにより前記した開閉ワイヤー１１の先端に連結自在である。

【0022】

２７は外筒１８の上部にフック２７ａにより取り付けられた吊り下げワイヤーであって、前記昇降ワイヤー９の先端にフック２７ｂを介して連結自在である。

【0023】

２８、２８ａは前記栓体２５の取付軸２６の下端部に取り付けられた駆動板であって、前記アーム２４ｂはこの駆動板２８、２８ａ間に係合していて、取付軸２６が下るとショベル２４、２４ａを開放し、上がると閉じることができる。

【0024】

図１０、１１は採水器２９を示すもので、この採水器２９は、筒体３０の天板３１の中央に断面ハ字状の上部バルブシート３２を形成し、底板３３の中央に断面ハ字状の下部バルブシート３４を形成すると共に前記上部バルブシート３２と下部バルブシート３４を貫通する上下動軸３５の上部であって、前記上部バルブシート３２の内側に位置する上部ボールバルブ３６を取り付け、上下動軸３５の下部であって、下部バルブシート３４の外側に位置する下部ボールバルブ３７を取り付け、上下動軸３５の上端はフック２６ａを介して前記開閉ワイヤー１１の先端に連結自在であって、開閉ワイヤー１１が引かれると図１１に示すように上下動軸３５が上昇して上部ボールバルブ３６と下部ボールバルブ３７がそれぞれのバルブシート３２、３３に密着する。

【0025】

３８は筒体３０の上部のフック３０ａに取り付けられた吊り下げワイヤーであって、前記昇降ワイヤー９の先端にフック３８ａを介して連結自在である。

【0026】

図８〜１０において、３９は上下動軸３５において、上部及び下部ボールバルブ３６、３７が取り付けられる部分に切設されたネジ部であって、上下のボールバルブ３６、３７はこのネジ部３９においてナット４０により取り付けられていると共にナット４０の調整により上下のボールバルブ３６、３７の位置を微調整してバルブシート３２、３３に対する密着タイミングを調整することができる。

【0027】

次に、上記構成の環境無人調査船を用いて行う環境調査であって、水底の土砂を採集する例を先ず説明する。

【0028】

先ず、土砂を採集する水底までの水深をあらかじめ測定しておき、この水底に採集器１７が届く長さに昇降ワイヤー９と開閉ワイヤー１１の長さを調整し、昇降ワイヤー９の先端に採集器１７の吊りワイヤー２７をフック２７ｂを介して連結し、開閉ワイヤー１１の先端に取付軸２６の上端をフック２６ａを介して連結する。

【0029】

この作業は陸上において行い、次にリモコンボート１上のウインチ８、９を捲いてそれぞれのワイヤー９、１１をクレーン３のアーム４を上げた状態で水面に届かないところまで捲き取っておく。

【0030】

この状態でリモコンボート１を操作して採集ポイントのところまで移動し、アーム４を上下及び旋回させて位置を定めたのち、ウインチ８、１０を解いて採集器１７を水中に降す。

【0031】

採集器１７が水底に届くとあらかじめ定めた昇降ワイヤーの延長距離で判るので、この距離になったところでウインチ８、１０を止める。

【0032】

なお、この採集器１７の下降時に、開閉ワイヤー１１は弛めて取付軸２６を下げて栓体２５を開き、ショベル２４、２４ａは垂直方向に開いたままとしておくことにより、採集器１７内を水が通るために採集器１７は水底まで円滑に沈みながら到達し、やがてショベル２４、２４ａの先端が重量で水底の土砂に突き刺る（図６）。

【0033】

この突き刺った状態で開閉ワイヤー１１をウインチ１０で引き上げると、取付軸２６が上昇し、栓体２５が栓シート２０に密着して閉塞すると同時にアーム２４ｂによりショベル２４、２４ａが土砂を掻き集めるようにして外筒１８内に採集し、外筒１８の底部を閉じる（図７）。

【0034】

この状態で昇降ワイヤー９と開閉ワイヤー１１を捲き揚げることにより採集器１７が水上に現われるので、あとはクレーン３を１８０°旋回させて採集器１７を船上に置き、そのままラジコンボート１を操作して陸上の基地のところに帰還させる。

【0035】

次に、採水作業について説明する。採水器２９の吊設ワイヤー３８のフック３８ａを昇降ワイヤー９に連結し、上下動軸３５を開閉ワイヤー１１に連結するのは上記採集器１７の場合と同じである。

【0036】

また、採水ポイントと水深もあらかじめ測定しておくことにより、それぞれのワイヤー９、１１の長さを陸上で設定しておく点も同じである。

【0037】

なお、本実施例１では、陸上において筒体３０内に水を入れ、栓体３６、３７を図９に示すよう閉じて水を封じ、この水の重さを利用して採水器２９を水中に降下させているが、採水器２９がある程度重い場合には必ずしもこの水の封入の必要はない。

【0038】

ラジコンボート１がポイントに到達すると、開閉ワイヤー１１を弛めてボールバルブ３６、３７を開き、昇降ワイヤー９を上下に揺らすことにより筒体３０内の水を水中に排出し、その上でポイントの水を筒体３０内に流入させて（入れ替えさせて開閉ワイヤー１１を引いて）ボールバルブ３６、３７を閉じることにより採水を終る。この採水状態を図９に示す。

【0039】

以上の採水が終るとウインチ８を駆動して昇降ワイヤー９を引き上げることにより採水器２９を採集器１７と同じようにラジコンボート１上に置き、ラジコンボート１を陸上の基地に帰還させる。

【0040】

このようにしてラジコンボート１がポイントまで移動して帰還するまでの動作及びウインチ９、１０及び採集器１７と採水器２９の動作は、すべて陸上においてリモコンを作業員が操作することによりラジコンボート１上の制御器２を介して自動制御で行われる。

【0041】

なお、採集器１７及び採水器２９は、好ましくはステンレス等の防錆金属製とすることが必要であるが、条件によってはガラス製としても良い。

【実施例2】

【0042】

本実施例２は、水中カメラ５０で水中撮影する場合であって、請求項３に記載した発明に対応する。

【0043】

この水中カメラ５０を用いて行う水中の観察は、図１、図４に示すように昇降ワイヤー９に水中カメラ５０を取り付けると共に水中カメラ５０のコード５１は別に船上に設けた電動リール４２を用いて延長又は捲き取り、この捲き取ったカメラコード５１は船上において前記電動リール５２の下に置いたコード収納箱１６内に自重で落下させて収納する。

【0044】

カメラコード５１は、この自然落下に際し、自身の弾性により箱１６内において自然ととぐろ巻き状になる。

【0045】

なお、水中カメラ５０は、単独で用いても良いし、前記採集器１７又は採水器２９と併せて用いても良い。

【0046】

また、前記カメラコード５１は陸上のモニターにアンテナ２ａを介して無線で結ばれていると共にこのカメラコード５１には水中カメラ５０をリモコン操作する信号線が併設されている。

【符号の説明】

【0047】

１ ラジコンボート
２ 制御器
３ クレーン
４ アーム
８・１０ ウインチ
９ 昇降ワイヤー
１１ 開閉ワイヤー
１７ 採集器
２４、２４ａ ショベル
２５ 栓体
２９ 採水器
３６・３７ ボールバルブ
５０ 水中カメラ
５１ カメラコード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】