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水中環境無人調査船
説明

水中環境無人調査船

【技術課題】 河川や湖において、危険な場所でも土砂の採集及び採水できる環境調査船を提供する。
【解決手段】 ラジコンボート1上にクレーン3とウインチ8・10を取り付け、ウインチ8で昇降ワイヤー9の先端に採集器17又は採水器29又は水中カメラ40を取り付ける。採集器17及び採水器29には船上のウインチ10操作で引かれる開閉ワイヤー11により開閉する栓体25又はボールバルブ36、37を取り付け、陸上から船上の制御器2を経由して前記栓体25又はボールバルブ36、37をリモコン操作することにより水中での土砂の採集あるいは採水を行う。このようにラジコンボート1を用いて環境調査を行うため、危険な場所まで入り込んで調査ができると共に無人のため調査コストの削減ができる。

【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、前記底板の外に位置する部分とシャフトの上端側であって、前記天板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円筒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又はショベル及び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8、9は採水器29を示すもので、この採水器29は、水筒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8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は水筒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30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、陸上において水筒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水筒30内の水を水中に排出し、その上でポイントの水を水筒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40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40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40を取り付けると共に水中カメラ40のコード41は別に船上に設けた電動リール42を用いて延長及び捲き取り、この捲き取ったカメラコード41は船上において前記電動リール42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41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40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41は陸上のモニターにアンテナ41aを介して無線で結ばれていると共にこのカメラコード41には水中カメラ40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
40 水中カメラ
41 カメラコード

【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、前記底板の外に位置する部分とシャフトの上端側であって、前記天板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円筒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又はショベル及び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。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2012−137318(P2012−137318A)
【公開日】平成24年7月19日(2012.7.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−288127(P2010−288127)
【出願日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【出願人】(510288910)株式会社エスアイ (3)
【Fターム(参考)】