JP2005106655A - 水中移動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スラストファンとスカートによる吸着力が安定して得られるようにした水中移動装置を提供すること。
【解決手段】 本体構造部の底板部１の一方の側にスラスタユニット６、７を、そして他方の側にスカート部材１７を、夫々備え、水中で吸込ダクト７０〜７３を設け、水中で検査対象壁面Ｗに吸着し、後輪タイヤ８と前輪タイヤ１３、１４により移動するようにした水中移動装置において、底板部１に吸込ダクト７０〜７３を設け、スラスタユニット６、７による吸水の取入れをこれら吸込ダクト７０〜７３から行ない、これにより、スカート部材１７により区画された空間Ｓ内に水流Ｆを起こさせ、この水流Ｆにより検査対象壁面Ｗに対する吸着力が発生されるようにしたもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、遠隔操作される水中移動装置に係り、特に、水中の構造物の水平面はもちろん垂直面乃至は斜面に沿っても移動できるようにした水中移動装置に関する。

例えば、発電プラントなどで現用されている原子炉は、通常、ウランなどの核燃料を所定の圧力容器内に収納し、水中で加圧した状態で運転され、このとき沸騰水形の原子炉の場合でも、その圧力は数１０パスカルから１００パスカルにも達する。

そこで、この原子炉圧力容器には厳しい安全性が要求され、このため、容器自体は勿論、例えばシュラウド(炉心隔壁)など容器内にある各種の構造体や機器についても点検や検査が欠かせない。

ところで、このような原子炉の場合、その圧力容器内の検査(点検も含む)は、勿論、容器を開いて実施するのであるが、しかし、このとき容器内は強い放射能環境にあり、しかも、このとき、容器の中に水(冷却水)が張られている状態のまま検査を実施するのが通例なので、検査員が接近できる状況には程遠い。

そこで、遠隔操作が可能な水中移動装置を用い、これに超音波探傷装置など、点検、検査に必要な機器を搭載し、検査対象となる部分に移動させて検査する方法が従来から提案されている。

このとき、上記した超音波探傷装置などの検査機器は、検査に際して対象となる部分に或る程度接近させる必要があり、このため、上記したシュラウドの外壁面など、垂直乃至ほぼ垂直になっている部分も含め、その表面の近傍に沿って移動させる必要がある。

そこで、スラストファンとスカートを備え、これらにより検査対象面に吸着しようとする力を発生させ、水中で傾いている面は勿論、垂直になっている面に対しても、その面に沿って容易に移動できるようにした遠隔操作形の水中移動装置が従来から提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
特開平８−１７９０７９号公報 特開平１１−２０２５８０号公報 特開平１１−２８２３２７号公報

水中移動装置がスラストファンとスカートで壁面に対する吸着力を発生させるに際しては、スラストファンでスカート内側の水を排出してスカート内側に外側に比較して相対的に低い圧力となる状態を得るが、その状態を持続するためには、スカート内側の水を排出し続け、スカートと壁面の間の流路からスカート内側に外側の水を吸い込み続ける必要がある。

その吸い込み量がスカート内側の水を排出する量との関係で安定していれば、安定した吸着力が得られるが、上記従来技術では、スカート内側への水の吸込口がスカートと壁面間に存在し、そのスカートが柔軟な材料であることからスカートの変形や壁面の状態でその吸い込み量が変化する。その変化によって、水中移動装置の壁面に対する吸着力が変動する可能性がある。

従って、本発明の目的は、スラストファンとスカートによる壁面に対する吸着力が安定して得られるようにした水中移動装置を提供することにある。

上記目的は、スラスタユニットとスカート部材を保持し、移動対象面の間に前記スカート部材と共に区画された空間を形成させる本体部材を有し、スラスタユニットとスカート部材により、水中で移動対象面に吸着力を発生させた状態で車輪により前記移動対象面を移動するようにした水中移動装置において、前記区画された空間に連絡される吸水通路が前記本体部材に設けられるようにして達成される。

このとき、前記吸水通路の位置が、前記スラスタユニットの位置から遠い方の前記本体部材端部に寄せて設定されているようにしても、上記目的を達成することができる。

また、このとき、前記スラスタユニットが、スクリュープロペラ形の羽根の周辺にリング歯車を有する羽根車を備え、前記リング歯車により回転駆動されるダクテッド型軸流ポンプで構成されることによっても上記目的が達成され、更に、ここで、前記羽根車が周辺にリング状転がり軸受を備え、前記リング状転がり軸受により回転可能に保持されていることによっても上記が達成される。

同じく、ここで、前記本体部材が、その側面にスリーブ部材を備え、前記スリーブ部材に係合するピン部材を備えた操作ポールにより着脱自在に構成されていることによっても上記目的が達成され、更に、このとき、前記操作ポールは、その一方の端部近傍にエアシリンダにより回動駆動される可動アームを備え、前記可動アームに前記ピン部材が設けられていることによっても上記目的が達成される。

同じく、水中移動装置の本体部材に超音波探触子と前記超音波探触子を走査する手段とを装備して超音波検査用の水中移動装置としても上記目的が達成される。

本発明によれば、スラストファンとスカートによる吸着力が安定して得られるので、原子炉圧力容器内の点検や検査に適用することにより、安全性の確保と信頼性の向上に寄与することができる。

以下、本発明による水中移動装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る水中移動装置で、ここで、図１(a)は正面図で、同図(b)は側断面図である。そして、まず、この実施形態は、底板部１と左枠部２、右枠部３、上枠部４、それに下枠部５からなる有底箱形の本体構造部を備えている。このような底板部１と左枠部２、右枠部３、上枠部４、それに下枠部５は本体構造部を構成することから本体部材である。

このとき、これらの図では、底板部１が垂直になるようにして描いてあり、従って、図１(a)の正面図では、紙面の手前が本体構造部の上枠部４側になり、図１(b)の側断面図では左側が本体構造部の上枠部４側で、右側は底板部１側になる。

そこで、以下、これらの図１(a)、(b)において、上側が水中移動装置の前部又は前方向であるとし、下側は後部又は後方向であるとする。

そして、まず、底板部１は略方形(正方形又は長方形)をした板材で、その各辺に左枠部２、右枠部３、上枠部４、それに下枠部５が、夫々強度部材として接合されているもので、これにより、本体構造部の全体が有底の略方形をした箱体として作られ、所定の剛性が与えられるようになっている。

次に、この底板部１の内側において、まず、そのほぼ中央には、スラスタユニット６、７が左右に並んで取付けてある。なお、これらスラスタユニット６、７は、従来技術ではスラストファンと呼ばれているものに相当する。

ここで、これらのスラスタユニット６、７には、図示のように、スクリュープロペラ型の羽根車を円筒形のダクト内に備えた、いわゆるダクテッド型軸流ポンプが用いられていて、このとき、図１(b)の側断面図に表わされているように、そのダクトが底板部１を貫通し、上記した箱体の外側を内側に連通させた状態になるようにして取付けられている。

そして、これらスラスタユニット６、７は夫々モータ８、９を備えていて、詳細は後述するが、各々の羽根車は、これらのモータ８、９により、いわゆるリムドライブ(リング部周辺駆動)方式により回転駆動されるようになっている。

次に、底板部１の下部には、後輪タイヤ１０が回転軸を水平にして設けられているが、このとき、これも図１(b)の側断面図に表わされているように、この後輪タイヤ１０は、底板部１から外側に半分近く突出した状態にしてある。

そして、この後輪タイヤ１０にはモータ１１が設けてあり、歯車機構を介してモータ１１により後輪タイヤ１０が回転駆動され、このときの回転数はエンコーダ１２により検出されるようになっている。

また、この後輪タイヤ１０の設置に併せて、底板部１の上部には、前輪タイヤ１３、１４が左右一対になってフリー(自由回転可能)に設けてあり、これも同じく図１(b)の側断面図に表されているように、底板部１から外側に半分近く突出した状態にしてある。このように、水中移動装置は前輪タイヤ１３、１４と後輪タイヤ１０とを車輪として装備している。

このとき、これら前輪タイヤ１３、１４は、矢印Ｄで示されているように、連動して左右に転向できるように構成してあり、モータ１５から歯車機構を介して共通に動かされ、操舵輪(転向輪)として機能するようになっている。そして、このときの転向角はポテンショメータ１６により検出されるようになっている。

一方、底板部１の外側の周辺には、この底板部１の面から更に外側(図１(b)では右側)に延びるようにして、スカート部材１７が取付けてある。ここで、このスカート部材１７は、図１(a)では２点鎖線で表わされており、ほぼ矩形の平面形状をもっていることが判る。

そして、このスカート部材１７は、例えばポリアミド繊維(商品名ナイロン)で補強された弾性ゴム材などで作られ、その底板部１の周辺に取付けられている方とは反対側の端部、つまり、図１(b)において、検査対象壁面Ｗに接触される方の端部には、図示のように、断面が丸形をした縁取り１７ａが施されている。

ところで、この実施形態は、一例として、超音波探傷装置を検査機器として装備した場合を示したものであり、このため、上枠部４の上には超音波探触子２０が設けられ、後述するケーブルＣにより、外部にある超音波探傷装置の本体に接続されている。

そして、この超音波探触子２０は、図示してないが、ボールネジ２１に嵌合しているナット部材(ボールナット部材)に保持され、ボールネジ２１を回転させることにより、矢印Ｌ、Ｒで示されているように、左右に移動可能に保持されている。

このとき、ボールネジ２１は、歯車機構を介してモータ２２により回転駆動されるように構成してあり、このときの左右移動位置はエンコーダ２３により検出され、移動範囲はリミットスイッチ２４、２５により限定されるようになっている。

ところで、この実施形態に係る水中移動装置は、水中でも縦(例えば茶柱状)になった姿勢を保つようにしてあり、このため、装置の重心位置よりも上に浮力中心がくるようにする必要がある。そこで、左枠部２の左側と右枠部３の右側など適宜の場所に、適宜の大きさの浮力体３０、３１、３２を取付け、これにより、浮力体３１、３２が上になり各センサ４０、４１、４２、４３を装着したセンサボックス３３が下になる姿勢で水中で縦になった姿勢がとれるようにしてある。センサボックス３３と浮力体３２とはいづれも水中移動装置の本体構造部の枠に着脱自在に装備されている。

このとき、これら浮力体３０、３１、３２としては、発泡スチロールなどの直方体の塊りに表面処理したものなどを用いればよく、更にこのとき、左右で交換して付け替えることができるようにしても良い。また、各センサ４０，４１，４２，４３を装着したセンサボックス３３と浮力体３２とを付け替えて、浮力体３０が上になり付け替え後のセンサボックス３３が下になる姿勢で水中で縦になった姿勢がとれるようにもできる。このようにして検査しやすい姿勢を水中移動装置に与える。

また、この場合、水中移動装置の水中での姿勢と水中深さ方向の位置を知る必要がある。そこで、この実施形態では、左枠部２の左側の下部にセンサＢＯＸが設けてあり、これに２個の角度センサ４０、４１と水深センサ４２、それに水深センサ用アンプ４３が収容されている。

このとき、一方の角度センサ４０、４１は、図１(b)のように鉛直壁面に吸着した状態での水中移動装置の回転角を１８０°ずつ分担して計測する。そして、水深センサ４２は水圧を検出し、水深センサ用アンプ４３により水深が算出できるようにしてある。

更に、この実施形態に係る水中移動装置は有線遠隔操作方式であり、このためコネクタＢＯＸ４５を備え、ここに、遠隔操作用のケーブルＣが接続されるようになっている。

ここで、この実施形態に係る水中移動装置は、有線遠隔操作方式ではあるが、検査対象である原子炉圧力容器内などの水中にもたらされるまでは、自力で移動できるが目的位置までの移動に時間がかかるため、後述するように、所定の運搬用機器により運ばれてゆくようになっている。

そこで、この実施形態では、左枠部２と右枠部３の夫々に、所定の支持部材を介してスリーブ４６、４７が左右に取付けてある。ここで、これらのスリーブ４６、４７は、その名の通り、筒状の部材で、それらの中に所定のピンを挿入することにより、上記した運搬用機器に保持させることができるようにしてある。

このとき、左右にスリーブを設けた理由は、水中移動装置の左右何れの側でも運搬用機器に保持させることができるようにするためであり、従って、場合によっては一方の側に設けるだけでもよい。

次に、ここで、この実施形態の特徴である吸込ダクト７０、７１、７２、７３について説明する。これら吸込ダクト７０、７１、７２、７３は吸水通路として採用されている。

まず、これらの吸込ダクト７０〜７３は、夫々上枠部４と下枠部５の内側(上枠部４では下側で、下枠部５では上側になる)に接するようにして形成してある一種の通路である。

そして、これらの吸込ダクト７０〜７３は、図１(b)の側断面図に表わされているように、底板部１を貫通し、上記した箱体の内側(図では左側)を、この部分で外側(図では右側)に連通させた状態になるようにして設けられているものである。

次に、この実施形態の動作について説明する。まず、ここでは、図２に示すように、検査対象が原子炉圧力容器内のシュラウドで、その外壁面が図１(b)の側断面図における検査対象壁面Ｗであるものとして説明する。

前述したように、原子炉圧力容器の中には、ウラン燃料の外にも各種の構造体や機器が収容されているが、この図２では、図示のように、シュラウドとジェットポンプ、それにシュラウドサポートだけが描いてあり、且つ、この圧力容器の中には水が満されている。

ここで、まず、この図２において、ＲＯＶとして示されているのが、図１で説明した水中移動装置である。なお、ここで、このＲＯＶとは、リモート・オペレーテッド・ビーイクル(遠隔制御移動体)の略称である。

そして、この図２では、水中移動装置ＲＯＶのスリーブ４６を用い、これに操作ポールＰのピンを係合させ、図１(a)において、スリーブ４６が上側になっている状態にして圧力容器内の水中に運び込み、スカート部材１７の先端がシュラウドの検査対象壁面Ｗの近傍に位置するようにしたときの状況が示されていることになる。

従って、この図２では、図１(b)では上側にある超音波接触子２０が紙面の手前に見え、同じく左右にあった前輪タイヤ１３、１４は上下に並んで見えていることになる。

このとき、水中移動装置ＲＯＶにはケーブルＣが接続してあり、これが外部から一緒に引き込まれている。そして、このケーブルＣの他端には所定の遠隔操作ユニットが接続されているが、ここでは省略してある。また、操作ポールＰと、それによる水中移動装置ＲＯＶの運搬操作については後述する。

ところで、これまで特に水中移動装置ＲＯＶ自体についての制御は必要としなかったか、操作ポールＰにより図２の状態にしたら、ここで、まず、スラスタユニット６、７を動作させ、その羽根車を、図１(a)の紙面の手前方向に水が送り出される方向に回転させる。

こうしてスラスタユニット６、７から手前に水が送り出されると、その反力により、水中移動装置ＲＯＶは、図１(b)において右側に動こうとし、検査対象壁面Ｗにスカート部材１７が一層強く接触するようになる。

そして、これにより底板部１とスカート部材１７、それに検査対象壁面Ｗで区画された空間Ｓが形成され、このときの空間Ｓの高さｈは、後輪タイヤ１０と前輪タイヤ１３、１４が検査対象壁面Ｗに接触したことにより決められる。

従って、このとき底板部１は、スラスタユニット６、８７とスカート部材１７を保持し、検査対象壁面Ｗの間にスカート部材１７と共に区画された空間Ｓを形成させる本体部材として機能することになる。

そこで、今度は、この空間Ｓからスラスタユニット６、７により水が吸い出されるようになり、この結果、吸込ダクト７０〜７３から水が吸引され、空間Ｓ内に矢印Ｆで示す水流が現われ、これにより、空間Ｓ内が負圧になり、水中移動装置ＲＯＶと検査対象壁面Ｗの間に所定の強さの吸着力が働くようになる。

ここで詳細は後述するが、操作ポールＰのピンをスリーブ４６から引き抜いて係合を解き、この後、水中移動装置ＲＯＶを水中に残したまま、操作ポールＰを圧力容器から上に取出す。

このとき、水中移動装置ＲＯＶと検査対象壁面Ｗの間には、上記したように吸着力が働いていて、後輪タイヤ１０と前輪タイヤ１３、１４が検査対象壁面Ｗに所定の力で押し付けられているので、水中移動装置ＲＯＶが動いてしまう虞れはない。

そこで、以後、このままスラスタユニット６、７を働かせ、吸着力が発生されている状態でケーブルＣによる有線遠隔操作に移行し、後輪タイヤ１０と前輪タイヤ１３、１４により水中移動装置ＲＯＶを検査対象壁面Ｗの任意の場所に移動させ、超音波探触子２０による検査を開始させることになる。

このとき、上記した吸着力が所定の強さになるようにし、後輪タイヤ１０の駆動力がスカート部材１７による摩擦より大きくなって、検査対象壁面Ｗで摺動移動できるようにしてある。

ここで、まず、モータ１１により後輪タイヤ１０を回転駆動させると、水中移動装置ＲＯＶを検査対象壁面Ｗに沿って前後に移動させることができ、このときの前後の移動方向は、後輪タイヤ１０の回転方向で決り、走行距離はエンコーダ１２の検出値から求めることができる。

次に、この後輪タイヤ１０による前後方向の移動と共にモータ１５を制御し、前輪タイヤ１３、１４を所定の方向に転向させると、進行方向を左右に変えることができ、このときの転向方向はポテンショメータ１６の検出値から知ることができる。

また、このとき、後輪タイヤ１０と前輪タイヤ１３、１４は、その踏面に水切り用の横溝が形成してあり、これにより、水中でも確実に接触面、すなわち検査対象壁面Ｗでスリップすることなく転動して水中移動装置ＲＯＶが走行動作できる。

従って、この水中移動装置ＲＯＶによって得られる走行動作は、１輪駆動２輪転向型の３輪自動車に相当し、この結果、いわゆる３点支持となるので、別途、懸架機構(サスペンション機構)を設ける必要はなく、検査対象壁面Ｗに多少の凸凹があっても、このままで常に全輪が壁面に押し当てられ、この状態で、走行方向が水平面上に限らず、垂直面上でも車輪が壁面から浮くことなく走行可能になっている。

ところで、この水中移動装置ＲＯＶは、図示してないケーブルＣを介して、圧力容器の外部にある遠隔制御ユニットにより制御される。そこで、この遠隔制御ユニットには、水中移動装置ＲＯＶから、遠隔制御に必要な各種の情報がもたらされるようになっている。

個別に説明すると、まず、エンコーダ１２により検出されてくる情報からは水中移動装置ＲＯＶの走行速度と走行距離が求まり、ポテンショメータ１６により検出されてくる情報からは走行方向が求まるので、これにより水中移動装置ＲＯＶの位置を決定することができる。

このとき、水深センサ４２で検出される情報からは水中移動装置ＲＯＶの水中での深さが与えられるので、これを併用することにより、水中移動装置ＲＯＶの位置の決定がより一層正確に行なえることになる。

次に、角度センサ４０、５４１により検出される情報からは水中移動装置ＲＯＶの水中での姿勢が求まるので、これにより、超音波探触子２０による探傷方向を検査対象壁面Ｗの状況に合わせて任意に設定することができる。

このような遠隔制御ユニットを用いた遠隔操作の結果、水中移動装置ＲＯＶが必要な場所に移動されたら、ここで、シュラウドの検査に移行し、超音波探触子２０を必要に応じて左右方向に走査(スキャニング)し、超音波探傷装置による検査を開始する。

このときの超音波探傷動作については周知の通り処理すれば良いので、説明は割愛するが、このとき、エンコーダ２３から検出される情報とリミットスイッチ２４、２５の信号に基づいてモータ２２を回転制御することにより、左右方向での超音波探触子２０の走査に際しての位置の微細な調整が安全に得られることになる。

ところで、このような遠隔操作に際して重要なことは、水中移動装置ＲＯＶが検査対象壁面Ｗに沿ってスムースに移動できることであるが、このためには、スカート部材１７が検査対象壁面Ｗに対して適切な力で安定して接触されているようにすることが要件となる。

このとき、この実施形態では吸込ダクト７０〜７３を設け、これにより空間Ｓ内に水流Ｆを起こさせ、この水流Ｆにより吸着力が発生されるようにしてあり、この結果、上記の要件が満たされ、水中移動装置ＲＯＶを検査対象壁面Ｗに沿ってスムースに移動させることができる。

何故なら、吸込ダクト７０〜７３から取り込んだ水により形成される水流Ｆの状態や強さは、ひとたび、それらの形状や取付位置が決められた後は、スラスタユニット６、７の動作状態だけでほぼ一義的に決まってしまい、不安定要素が含まれる余地は殆どないからである。

従って、本発明の実施形態によれば、スラスタユニットとスカート部材による吸着力が安定して与えられ、これにより、水中でスムースに移動させることができ、原子炉圧力容器内の検査などに好適な水中移動装置を容易に提供することができる。

このとき、本発明の実施形態では、空間Ｓ内に現れる水流Ｆの流路の長さが吸着力の強さに関係し、一般には流路が長い程、吸着力が強くなる。

そこで、上記実施形態では、上記したように、これらの吸込ダクト７０〜７３を夫々上枠部４と下枠部５の内側に接するようにして形成し、これにより略方形をした本体構造部の中で水流Ｆの流路が長くなるようにしているのである。

次に、この実施形態におけるスラスタユニット６、７について、更に詳細に説明する。但し、これらスラスタユニット６、７は同じ構成にしてあるので、以下では、一方のスラスタユニット６についてだけ説明する。

このスラスタユニット６は、上記したように、ダクテッド形の軸流ポンプであり、このため、図示のように、円筒形のダクト６０を備え、その羽根車６１の周辺にはリング６２が設けてある。このとき、この羽根車６１は、図示のように、４枚の羽根(翼)１８を備えたスクリュープロペラ型をしている。羽根車６１は、羽根１８と、その羽根１８の外周囲を覆うように羽根１８の外周端に固定された筒状のリング６２とを備える。

そして、このリング６２の外周面がダクト６０の中で、その内周面に対して極力狭い隙間Ｇを保つようにして、その軸６３が軸受６４、６５により軸支されている。ここで、隙間Ｇを狭くする理由は、羽根車６１の周辺部で逆流が生じるのを抑えるためである。

また、これも上記したように、このスラスタユニット６はリムドライブ方式なので、このためリング６２の外周にリング歯車６６を設け、これに平歯車６７が噛み合わせられるようにしてある。なお、このため、ダクト６０の内周面で、リング歯車６６に向かい合う部分は、図示のように、内径を大きくしてある。

そして、この平歯車６７が、詳しくは割愛するが、所定の歯車機構(ギヤトレイン)を介してモータ９の軸に接続され、この結果、モータ９により羽根車６１が所定の回転速度で駆動され、ポンプとして機能することになる。

ところで、図６は、上記した図２における圧力容器を、更に範囲を広げて示した図であるが、ここで、本発明が対象とする水中移動装置を用いた場合、例えば図示のように、原子炉圧力容器内で、ジェットポンプとシュラウドの間など、狭い場所に入り込ませる必要があり、このため、図１(b)に示してある装置全体の高さＨ(厚さというべきか)は、小さければ小さい程、望ましい。

このとき、図１(b)から明らかなように、この実施形態に係る水中移動装置の場合、空隙Ｓを含めた全体の厚さＨは、主としてスラスタユニット６、７の厚さによって最小寸法が決められてしまう。

ここで、図３〜図５で説明したスラスタユニット６(スラスタユニット７も同じ)によれば、リムドライブ方式にした結果、羽根車６１を回転駆動するため、その軸６３に駆動用の部材、例えば駆動用のベルトとプーリなどを設ける必要が無いので、その分、厚さＨＦを小さくすることができる。

そして、これら図３〜図５で説明したスラスタユニット６、７を用いた結果、図１で説明した実施形態によれば、その本体構造部の厚さが小さくでき、この結果、空隙Ｓを含めた全体の厚さＨも小さくなり、その分、狭隘な場所にも容易に接近させることができ、適用範囲を広げることができる。

また、これらスラスタユニット６、７によれば、駆動用のベルトやプーリなどが不要になるので、その分、圧力容器内でロストパーツが発生する虞れが少なくなり、原子炉の信頼性向上に寄与するところが大きなロストパーツ対策が得られることになる。

次に、本発明におけるスラスタユニット６、７の他の実施形態について、図７と図８により説明する。

ここで、この図７と図８の実施形態は、図３〜図５で説明したスラスタユニット６、７におけるリング６２の外周に、同じくリング状をしたボールベアリング６８をリング状転がり軸受として設け、これにより羽根車６１を支持させたものである。この場合、ダクト６０がある場合と比べて装置内部とリング６２の隙間が減り、スカート部材と本体部材で区画された空間の圧力漏れをより防ぐことができる。また、リング６２がボールベアリング６８に拘束されているため、リング６２を回転させるときの偏心も無くなり、リング６２を回転させるモータ８、９のトルクも小さくできる。

ところで、本発明が対象としている水中移動装置は、それを、例えば原子炉圧力容器内の検査に適用した場合、図６に示すように、圧力容器の上部から当該容器内に水中移動装置を持ち込む必要がある。

この場合、圧力容器の上部には、通常、オペレーションフロアと呼ばれている施設が設けてあるので、ここから圧力容器内に水中移動装置が持ち込むようにするのが一般的である。

しかし、このとき、オペレーションフロアから検査対象部位までは、かなりの高さがあるのが通例であり、このため、水中移動装置を、例えばロープで吊すなどして、そのまま圧力容器内に持ち込んだ後、水中で検査対象部位まで移動させようとすると、操作に手間がかかる上、多くの時間が必要になってしまう。

そこで、本発明の実施形態では、既に図１で説明したように、水中移動装置にスリーブ４６、４７を設け、これにより、操作ポールＰを用いることにより、水中移動装置をオペレーションフロアから短時間で容易に検査対象部位の近傍まで運ぶことができるようにしてあり、以下、この操作ポールＰの詳細について説明する。

図６において、ここには図示してないが、圧力容器の上にはオペレーションフロアがあり、操作ポールＰは、このオペレーションフロアから、その先端に水中移動装置ＲＯＶを保持した状態で、ほば垂直に圧力容器内に挿入されるようになっている。

このとき、操作ポールＰの先端にあるピン(後述)を水中移動装置ＲＯＶの一方のスリーブ４６に係合させることにより、操作ポールＰの先端に水中移動装置ＲＯＶが保持されるようになっている。

そして、この操作ポールＰの先端には可動アーム８０が、回動軸８１により折れ曲げ可能に保持されていて、水中移動装置ＲＯＶを圧力容器内に運び込み、検査対象壁面Ｗの近傍に達したとき、水中移動装置ＲＯＶを更に検査対象壁面Ｗの表面に向けて動かすことができるようになっている。

そこで、次に、この操作ポールＰの詳細について、図９〜図１１により説明する。なお、このとき、図９と図１１については、図２及び図６とは左右を入れ替えて描いてある。

これら図９〜図１１において、まず、この操作ポールＰは、その先端部の近傍に、図９の側面図に示すように、往復動形のエアシリンダが屈曲用エアシリンダ８２として備えてあり、この屈曲用エアシリンダ８２は、図示されていないオペレーションフロアに設けてある空気圧制御装置に所定の空気管を介して接続されている。

そして、この屈曲用エアシリンダ８２は、操作ポールＰに設けられている固定側回動軸８３と、回動軸８１により保持されている可動アーム８０のクランク部８４の先端側にある可動側回動軸８５の間に連結されてある。そして、この可動アーム８０の先端部にはピン８６が設けられている。

ここで、この図９は、屈曲用エアシリンダ８２がストローク一杯に短くなっているときの状態を示したもので、この状態では、可動アーム８０は、操作ポールＰに対してほぼ直線状になっている。

一方、屈曲用エアシリンダ８２がストローク一杯に伸びたときには、クランク部８４は、図の実線表示状態から時計方向に回動し、２点鎖線で描いてあるように、操作ポールＰに対してほぼ直角に折れ曲がった状態になる。

次に、図１０は操作アームＰの先端付近の正面図で、図９を左側からみた図に相当する。そして、この図から明らかなように、可動アーム８０は左右２枚の部材で構成され、ピン８６は、これら２枚の部材に対して直角になるようにして可動アーム８０に取付けられ、このとき、屈曲用エアシリンダ８２も、可動アーム８０の左右に別れて２本設けられている。

また、このとき、２枚の部材からなる可動アーム８０には、同じく２枚の部材からなる延長部８９が設けてあり、可動アーム８０から回動軸８１の反対側に伸びている。そして、その間に往復動形のエアシリンダが押付用エアシリンダ９０として設けてある。

そして、この押付用エアシリンダ９０も、図示されていないオペレーションフロアに設けてある空気圧制御装置に空気管を介して接続されており、そのピストンロッド(可動部)の先には、弾性体からなる石突９１が取付けられている。

また、この図１０において、可動アーム８０の右になる方の側部には、更に副可動アーム９２が、ピン８６により可動アーム８０に固定された状態で回動軸８１により回動可能に保持され、可動アーム８０と一緒に回動されるようになっている。

そして、この副可動アーム９２にも、ストッパ駆動用として往復動形のエアシリンダ９３が取付けられていて、これも、図示されていないオペレーションフロアに設けてある空気圧制御装置に空気管を介して接続されており、そのピストンロッドの先にＬ字形の部材からなるストッパ９４が設けられていている。

ここで、この図１０は、エアシリンダ９３８２がストローク一杯に短くなっているときの状態を示したもので、このときは、ストッパ９４のＬ字形をした部分が、図示のように、ピン８６の先端から離れた位置にあるが、ストローク一杯に伸びたときには、図に２点鎖線で示されているように、ピン８６の先端が塞がれてしまう位置をとるようにしてある。従って、ピン８６がスリーブ４６に差し入れられて且つピン８６の先端がストッパ９４で塞がれている場合には、水中移動装置はピンから離脱できずに係留されている。また、ピン８６の先端近辺からストッパ９４が離れると、スリーブ４６からピン８６が抜ける状態、即ちピン８６から水中移動装置が離脱できる状態となる。

そこで、まず、エアシリンダ９３を制御し、ストッパ９４のＬ字形をした部分がピン８６の先端から離れた位置になっている状態にした上で、ピン８６を水中移動装置ＲＯＶのスリーブ４６、４７の一方に挿入し、次いで、ストッパ９４によりピン８６の先端が塞がれてしまうように、エアシリンダ９３を制御することにより、操作ポールＰに水中移動装置ＲＯＶを保持させることができる。

このときの操作は、圧力容器の上にあるオペレーションフロアにおいて実行され、この後、操作ポールＰを縦にして水中移動装置ＲＯＶを下にし、先端から圧力容器の中に挿入して行き、水中移動装置ＲＯＶが冷却水の中で所定の位置に達するようにする。操作は全て水中移動装置ＲＯＶを監視する、ロープ又はポールに接続された水中カメラの映像を、オペレーションフロアに設置してあるモニタで見ながら実行される。

このとき、図示してないが、オペレーションフロアには、操作ポールＰを支持して平面移動する移動手段を備えている。その移動手段には、既存の燃料交換機や天井クレーンなどが利用でき、その移動手段のウインチで操作ポールＰを上下動自在に支持する。これにより水中移動装置ＲＯＶを圧力容器内の所定の位置、すなわち検査対象壁面Ｗの近傍に運ぶことができるようになっている。

ここで、この実施形態に係る操作ポールＰには、上記したように、屈曲用エアシリンダ８２と押付用エアシリンダ９０が設けてあり、これにより、水中移動装置ＲＯＶを、検査対象壁面Ｗの近傍から、更にこの検査対象壁面Ｗの表面に押し付けることができるように構成されている。

まず、上記したように、操作ポールＰに水中移動装置ＲＯＶを保持させ、圧力容器の中に挿入させ、水中移動装置ＲＯＶが冷却水の中で検査対象壁面Ｗの近傍に運ぶまでは、可動アーム８０が図９に実線で示されているように、操作ポールＰに対してほぼ直線状になっている。

従って、このときは、図６に示したように、例えば原子炉圧力容器内で、ジェットポンプとシュラウドの間など、狭隘な場所を通って運び込ませるときでも容易に入り込ませることができる。

そして、水中移動装置ＲＯＶが検査対象壁面Ｗの近傍に達したら、今度は屈曲用エアシリンダ８２の可動部を伸ばし、可動アーム８０を、図９に２点鎖線で示したように、操作ポールＰに対して折れ曲がった状態にしてやると、水中移動装置ＲＯＶが検査対象壁面Ｗの表面に近づき、表面に接触した状態にすることができる。

このときの状態を図１１に示す。なお、この図１１も、図２及び図６とは左右を入れ替えて描いてあることは、既に説明した通りであり、ここで、可動アーム８０には、押付用エアシリンダ９０が取付けられていて、その可動部(ピストンロッド)の先端には石突９１が設けてあり、これが、図示のように、回動軸８１に対して水中移動装置ＲＯＶとは反対側に位置している。

そこで、今度は、この押付用エアシリンダ９０に空気を送り、このエアシリンダの可動部を伸ばしてやると、その石突９１が検査対象壁面Ｗの表面とは反対側にある圧力容器内壁面に当接し、これにより、操作ポールＰの全体を図１１の左側に動かすようにする。

この結果、水中移動装置ＲＯＶは、検査対象壁面Ｗの表面に押し付けられ、これにより、以後、スラスタユニット６、７とスカート部材１７による吸着動作にスムースに移行させる。

この後、エアシリンダ９３を制御し、ストッパ９４を戻してから、水中移動装置ＲＯＶの後輪タイヤ１０を駆動し、スリーブ４６、４７が可動アーム８０のピン８６から抜け出す方向に動かしてやれば、水中移動装置ＲＯＶが検査対象壁面Ｗの表面に吸着した状態で、水中移動装置ＲＯＶを操作ポールＰから取り外すことができ、以後、上記した超音波探傷による検査に移行することができる。

このとき、水中移動装置ＲＯＶを取り外した操作ポールＰは、水中移動装置ＲＯＶを回収するまでそのままの状態で固定される。操作ポールＰの位置は、オペレーションフロアにおける操作ポールＰの移動位置と、オペレーションフロアから降ろされた操作ポールＰの長さから求めることができる。

そこで、以後の水中移動装置ＲＯＶの位置は、取り外した位置を基準位置とすることにより、エンコーダ１２により検出される走行距離とポテンショメータ１６による操舵角に基づいて、制御ユニットにより算出することができる。

また、この水中移動装置ＲＯＶの回収については、水中移動装置ＲＯＶを上記した基準位置に取り外したときと同じ姿勢で移動させ、操作ポールＰの可動アーム８０のピン８６にスリーブ４６、または４７を挿入し、ストッパ９４を戻してから、再びエアシリンダ８２を制御し、可動アーム８０を真っ直ぐにして水中移動装置ＲＯＶを引き上げてやれば良い。

また、このときの水中移動装置ＲＯＶの姿勢は、２種の角度センサ４０、４１で検出される角度から算出することができ、且つ、冷却水中で水中移動装置ＲＯＶが位置する深さは水深センサ４２の検出結果から知ることができる。

従って、この操作ポールＰによれば、水中移動装置ＲＯＶをオペレーションフロアから短時間で容易に検査対象部位の近傍まで運び、確実に検査対象壁面Ｗの表面に吸着させることができ、この結果、水中移動装置ＲＯＶによる検査に必要な作業時間が大幅に短縮されることになる。

なお、以上の実施形態では、水中移動装置ＲＯＶに搭載すべき検査機器が超音波探傷装置の場合について説明したが、本発明に係る水中移動装置は、それに搭載すべき機器について限定されるものではなく、他の方式の検査機器でも良く、更には検査機器に限らず、補修機器が搭載されても良い。

ところで、以上の実施形態では付言しなかったが、原子炉圧力容器の点検や検査には、ビデオカメラ(テレビジョンカメラ)を用いて画像をモニタする方法が従来から提案されている。

そこで、上記実施形態においても、水中移動装置ＲＯＶや操作ポールＰにビデオカメラを設け、オペレーションフロアで画像モニタによる遠隔監視を併用するようにしても良い。

本発明による水中移動装置の一実施形態を示す平面図と側断面図である。 本発明による水中移動装置の一実施形態を原子炉圧力容器に適用した場合の拡大説明図である。 本発明による水中移動装置の一実施形態におけるスラスタユニットの一例を示す断面図である。 本発明による水中移動装置の一実施形態におけるスラスタユニットの一例を示す平面図である。 本発明に係水中移動装置の一実施形態におけるスラスタユニットの一例を示す平断面図である。 本発明に係る水中移動装置の一実施形態を原子炉圧力容器に適用した場合の説明図である。 本発明に係る水中移動装置の一実施形態におけるスラスタユニットの他の一例を示す平面図である。 本発明に係る水中移動装置の一実施形態におけるスラスタユニットの他の一例を示す平断面図である。 本発明に係る水中移動装置の一実施形態で使用される操作ポールの一例を示す側面図である。 本発明に係る水中移動装置の一実施形態で使用される操作ポールの一例を示す正面図である。 本発明に係る水中移動装置の一実施形態で使用される操作ポールの一例を示す側面図である。

符号の説明

１：底板部
２：左枠部
３：右枠部
４：上枠部
５：下枠部
６、７：スラスタユニット
８、９：モータ(スラスタユニット駆動用)
１０：後輪タイヤ(走行用)
１１：モータ(後輪タイヤ駆動用)
１２：エンコーダ(走行距離検出用)
１３、１４：前輪タイヤ(操舵用)
１５：モータ(転向用)
１６：ポテンショメータ(操舵角検出用)
１７：スカート部材
１７ａ：縁取り
１８：羽根
２０：超音波探触子
２１：ボールネジ
２２：モータ
２３：エンコーダ
２４、２５：リミットスイッチ
３０、３１、３２：浮力体
４０、４１：角度センサ
４２：水深センサ
４３：水深センサ用アンプ
４５：コネクタＢＯＸ
４６、４７：スリーブ
６０：ダクト
６１：羽根車
６２：リング
６３：軸(羽根車の軸)
６４、６５：軸受
６６：リング歯車
６７：平歯車
７０、７１、７２、７３：吸込ダクト
８０：可動アーム
８１：回動軸(可動アームの回動軸)
８２：屈曲用エアシリンダ
８３：固定側回動軸
８４：クランク部(可動アームのクランク部)
８５：可動側回動軸
８６：ピン(スリーブ挿入用のピン)
８９：延長部(可動アームの延長部)
９０：押付用エアシリンダ
９１：石突(弾性体からなる石突)
９２：副可動アーム
９３：ストッパ駆動用のエアシリンダ
９４：ストッパ(Ｌ字形の部材)
Ｐ：操作ポール
Ｗ 検査対象壁面

Claims (10)

1. スラスタユニットとスカート部材を保持し、移動対象面の間に前記スカート部材と共に区画された空間を形成させる本体部材を有し、
   スラスタユニットとスカート部材により、水中で移動対象面に吸着力を発生させた状態で車輪により前記移動対象面を移動するようにした水中移動装置において、
   前記区画された空間に連絡される吸水通路が前記本体部材に設けられていることを特徴とする水中移動装置。
2. 請求項１に記載の水中移動装置において、
   前記吸水通路の位置が、前記スラスタユニットの位置から遠い方の前記本体部材の端部に寄せて設定されていることを特徴とする水中移動装置。
3. 請求項１に記載の水中移動装置において、
   前記スラスタユニットが、スクリュープロペラ形の羽根の周辺にリング歯車を有する羽根車を備え、
   前記リング歯車により回転駆動されるダクテッド型軸流ポンプで構成されていることを特徴とする水中移動装置。
4. 請求項３に記載の水中移動装置において、
   前記羽根車が周辺にリング状転がり軸受を備え、
   前記リング状転がり軸受により回転可能に保持されていることを特徴とする水中移動装置。
5. 請求項１に記載の水中移動装置において、
   前記本体部材が、その側面にスリーブ部材を備え、
   前記スリーブ部材に係合するピン部材を備えた操作ポールにより着脱自在に構成されていることを特徴とする水中移動装置。
6. 請求項５に記載の水中移動装置において、
   前記操作ポールは、その一方の端部近傍にエアシリンダにより回動駆動される可動アームを備え、
   前記可動アームに前記ピン部材が設けられていることを特徴とする水中移動装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の水中移動装置において、
   前記本体部材に超音波探触子と前記超音波探触子を走査する手段とを装備していることを特徴とする水中移動装置。
8. スラスタユニットとスカート部材を保持し、移動対象面の間に前記スカート部材と共に区画された空間を形成させる本体部材を備え、
   前記スラスタユニットとスカート部材により、水中で移動対象面に吸着力を発生させた状態で車輪により前記移動対象面を移動する走行手段と、
   前記本体部材に形成されて前記区画された空間に連絡される吸水通路とを有する水中移動装置と、
   前記水中移動手段に装備された検査機器と、
   前記水中移動手段を水中に誘導する操作ポールと、
   前記操作ポールへ回動自在に装備した可動アームと、
   前記操作ポールと前記可動アームとの間に装着されて前記可動アームを回動駆動させる駆動手段と、
   前記水中移動装置と前記可動アームとの間に設けられて、前記可動アームに前記水中移動装置を着脱する手段とを有する水中移動装置。
9. 請求項８に記載の水中移動装置において、
   前記操作ポールへ回動自在に装備した石突と、
   前記石突を回動駆動する駆動手段と、
   前記石突を前記可動アームの回動端と前記操作ポールを挟んで反対の方向で前記操作ポールから離れる方向と近つく方向へと移動させる駆動手段と、
   を有する水中移動装置。
10. 請求項９に記載の水中移動装置において、
    前記水中移動装置と前記可動アームとの間に設けられて、前記可動アームに前記水中移動装置を着脱する手段は、
    前記可動アームに設けられたピンと、
    前記水中移動装置に設けられて前記ピンが抜き差し自在なスリーブと、
    前記可動アームに支持されて前記可動ピンから前記水中移動装置の離脱を阻止するストパと、
    前記ストパを前記水中移動装置の離脱を阻止する位置と前記離脱を許容する位置との間に移動させる駆動手段と、
    を有する水中移動装置。

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