JP2018095105A

JP2018095105A - 飛翔体の安全装置

Info

Publication number: JP2018095105A
Application number: JP2016242244A
Authority: JP
Inventors: 小林　大; Masaru Kobayashi; 大小林; 博平山; Hiroshi Hirayama; 大樹田代; Daiki Tashiro
Original assignee: Nippon Eng Consultants Co Ltd; Nippon Engineering Consultants Co Ltd
Current assignee: Nippon Eng Consultants Co Ltd; Nippon Engineering Consultants Co Ltd
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-21

Abstract

【課題】飛翔体が点検区域を外れて飛んでしまうことを確実に防止する飛翔体の安全装置を提供する。【解決手段】被点検物７に沿って張られる親綱３と、一端側の部位が被点検物７を点検する点検部２１が設けられている飛翔体１９に接合され、他端側の部位が親綱３の長手方向で移動自在なように親綱３に係合する連結綱５とを有する飛翔体の安全装置１である。【選択図】図１

Description

本発明は、飛翔体の安全装置に係り、特に、ロープを用いて飛翔体の飛行の安全をはかるものに関する。

従来、地上あるいは梯子で実施困難な範囲の点検手法の一つとして、橋梁点検車を用いて橋梁の点検を行っている。たとえば、橋梁点検車を橋梁の道路端に止め、橋梁点検車のブームの先端に設けられているバケットに点検を行う者が乗り、橋梁点検車のブームを道路端から桁下かつ下方の延ばすことで、橋梁の上部構造や下部構造の点検を行っている。

しかし、橋梁点検車ではバケットが届かず点検をすることができない箇所（橋脚の、バケットよりも下方の部位）が発生する。また、バケットを届かせるために希少かつ高額な大型の点検車等を用いる。

そこで、マルチコプタにカメラを装着して橋脚の点検を行う場合がある。たとえば、マルチコプタを橋脚の近くで橋脚に沿って飛行させ、このときにカメラで橋脚を撮影し、この撮影によって得られた画像を用いて、橋脚の点検を行う場合がある。

マルチコプタを使用することで、高額な大型の点検車が不要になり、安全かつ容易に橋脚等の点検を行うことができる。

ここで、マルチコプタを用いた従来の技術に関連する文献としてたとえば特許文献１を掲げることができる。

特開２０１５−２１７９０１号公報

マルチコプタを用いて橋脚等の点検を行う場合、マルチコプタが点検区域を外れて飛んで第三者に危害を加えてしまわないようにすることが重要である。

このことは、マルチコプタ以外の飛翔体を用いて、また、橋脚以外の被点検物を点検する場合においても同様に重要である。

本発明は、上記重要性に鑑みてなされたものであり、飛翔体が点検区域を外れて飛んでしまうことを確実に防止する飛翔体の安全装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被点検物に沿って張られる親綱と、それに係合する連結綱からなる飛翔体の安全装置である。連結綱は、一端側の部位が、前記被点検物を点検する点検部が設けられている飛翔体に接合され、他端側の部位が、前記親綱の長手方向で移動自在なように前記親綱に係合される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の飛翔体の安全装置において、前記連結綱は、環状部材を介して、前記親綱に係合するように構成されており、前記マルチコプタが飛翔している状態で、前記マルチコプタよりも下方に前記連結綱を位置させるだけの重量を、前記環状部材が備えている飛翔体の安全装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の飛翔体の安全装置において、前記環状部材の内側には、前記親綱との間の摩擦係数を低減させるための処理がされている飛翔体の安全装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の飛翔体の安全装置において、前記親綱に上下方向で所定の張力を発生させるために、前記親綱の下端部に接合される錘を有する飛翔体の安全装置である。

本発明によれば、飛翔体が点検区域を外れて飛んでしまうことを確実に防止することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る飛翔体の安全装置の概略構成と使用状況を示す斜視図である。図１におけるＩＩ矢視図である。図２におけるＩＩＩ部の拡大図である。本発明の実施形態に係る飛翔体の安全装置の環状部材の変形例を示す図であり、（ａ）は１つ目の変形例であり、（ｂ）は２つ目の変形例である。本発明の実施形態に係る飛翔体の安全装置の他の使用状況を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る飛翔体の安全装置の錘の変形例を示す図である。

本発明の実施形態に係る飛翔体の安全装置（被点検物７の点検に使用される飛翔体１９の安全装置）１は、図１や図２で示すように、親綱（メインロープ）３と連結綱（連結ロープ）５とを備えている。

メインロープ３は、被点検物（被検査物；被調査物）７に沿って張られるようになっている。たとえば、メインロープ３は、上下方向に延びて、橋梁９の橋脚１１（被点検物７）に沿って張られるようになっている。

メインロープ３が上下方向に延びて橋脚１１に沿って張られている状態では、たとえば、メインロープ３の上端部がバケット１５に接合されており、メインロープ３の下端部にメインロープ３をバケット１５から所定の張力で下方向に延伸させるための錘１３が接合されている。

また、メインロープ３が上下方向に延びて橋脚１１に沿って張られている状態では、たとえば、メインロープ３は、大地から上方向に起立している橋脚１１の側面から所定の距離だけ離れており、橋梁点検車１４のバケット１５は、橋梁９の上部構造（桁、床版等）１７の下方で上部構造１７と橋脚１１とから離れている。

連結ロープ５は、長手方向の一端側の部位が、自らの動力で飛翔が可能な飛翔体（たとえばマルチコプタ）１９に接合され、長手方向の他端側部位が、橋脚１１に沿って張られたメインロープ３に係合するようになっている。

マルチコプタ１９には、橋脚１１を点検する点検部（たとえば撮影するカメラ）２１が設けられている。カメラ２１は、マルチコプタ１９とともに飛行するようになっている。連結ロープ５の他端側部位は、張られているメインロープ３の長手方向で移動自在なように、メインロープ３に係合するようになっている。

メインロープ３として、たとえば登山用のロープが採用される。登山用のロープの表面には、摩擦係数を小さくするための処理（たとえばテフロン加工）がされていることが望ましい。なお、登山用のロープ代わりにワイヤロープ等の他のロープを採用してもよい。

連結ロープ５も、たとえば登山用のロープが採用される。連結ロープ５の重量は飛行するマルチコプタ１９にかかるので、メインロープ３よりも軽量であることが望ましい。連結ロープ５については、表面の摩擦係数を小さくするための処理がされていてもよいし、されていなくてもよい。

なお、メインロープ３も連結ロープ５も引っ張り力に対しては抵抗があるが、その他の力に対してはほとんど抵抗が無く、自由に曲がるようになっている。

また、メインロープ３も連結ロープ５も、マルチコプタ１９が飛行したときに発生するマルチコプタ１９の最大の推力に耐える充分な引っ張り強度を備えている。さらに、メインロープ３も連結ロープ５も、飛行しているマルチコプタ１９の回転している回転翼２３がぶつかっても切断されない程度の強度を備えている。

マルチコプタ１９は、たとえば無線もしくは有線による遠隔操縦で飛行するようになっているが、自律式飛行ができるようになっていてもよい。なお、図１等に参照符号２３で示すものは、マルチコプタ１９の回転翼であり、参照符号２３で示すものは、回転翼２３のカバーである。

なお、上記態様では、橋梁９の橋脚１１を点検対象にしているが、橋脚１１だけでなく、橋梁９の上部構造１７等の他の部位を点検対象にしてよい。

連結ロープ５は、たとえば金属で構成された環状部材（たとえばトーラス体；いわゆるドーナツ形の環状部材）２７を介して、メインロープ３に係合するように構成されている。

連結ロープ５がメインロープ３に係合している状態では、図３等で示すように、環状部材２７の中央の穴をメインロープ３が貫通しており、連結ロープ５の端部が環状部材２７の環の周囲（外周）の部位に接合されている。

環状部材２７は、次に示す重量を備えている。すなわち、メインロープ３が張られており、連結ロープ５がメインロープ３に係合しており、連結ロープ５がマルチコプタ１９に接合しており、マルチコプタ１９が飛翔（飛行）している状態で、マルチコプタ１９よりも下方に連結ロープ５を位置させるだけの重量を、環状部材２７が備えている。

なお、すでに張られているメインロープ３への設置をするために、環状部材２７の環の一部に図示しないゲート（開閉できる部位）が設けられているが、ゲートの存在しない環状部材２７を採用してもよい。

また、トーラス体で構成されている環状部材２７は「Ｏ」型になっているが、環状部材２７として、「Ｄ」型等の他の形態のもの（たとえば、カラビナ）を採用してもよい。

また、ゲートを有する環状部材２７を用いた場合、ゲートにスクリュー式等の方式を採用することで、ゲートが容易に開かないようにすることが望ましい。

環状部材２７としてトーラス体を採用した場合の寸法関係について、例を掲げて説明する。図３で示すように、メインロープ３の外径を「ｄ１」とし、トーラス体２７の小外径（小半径を２倍したもの）を「ｄ２」とし、トーラス体２７の大内径（大半径を２倍したものから小外径ｄ２をひいたもの）を「ｄ３」とし、錘１３の外径を「ｄ４」とする。

トーラス体２７の小外径ｄ２の値は、メインロープ３の外径ｄ１の値の０．５倍〜２．０倍程度になっている。トーラス体２７の大内径ｄ３の値は、張られているメインロープ３へのトーラス体２７の引っ掛かりを防止するために、メインロープ３の外径ｄ１の値の２.０倍〜１０．０倍程度になっている。錘１３の外径ｄ４の値は、トーラス体２７が錘１３やメインロープ３から下方に外れてしまうことを防止するために、トーラス体２７の大内径ｄ３の値よりも大きくなっている。

錘１３としては、たとえば、コンクリートや鋼材等の塊で構成された専用のものが採用されるが、錘１３として、容器内に、水や砂や砂利等（被点検物７の点検をする場所で容易に入手することができるもの）を入れたものが採用されてもよい。

錘１３として、容器内に水を入れたものを採用する場合、容器として、合成樹脂等の容易に変形し上部が開口しているものを採用することが望ましい。

この点についてさらに説明する。容器内の所定量の水を入れて錘１３とし、容器の開口部のところのメインロープ３の下端を接合する。メインロープ３の張力によって、容器の側壁が剛性を保ち、容器から水がこぼれることはない。

そして、錘１３をメインロープ３の下端に設置しメインロープ３が上下方向に延びて張られている状態でマルチコプタ１９による橋脚１１の点検をする。この点検をし終えてからメインロープ３等の撤去のために、メインロープ３を緩めれば、容器の側壁が変形して容器の開口部の位置が下がり、容器内の水の大部分が容器の外にこぼれ、錘１３が軽くなり、錘１３やメインロープ３の回収がしやすくなる。

なお、内部の水が無くなった状態でも、錘１３の外径ｄ４の値はトーラス体２７の大内径ｄ３の値よりも大きくなっている。

また、錘１３は、マルチコプタ１９が飛行しているときに最大の推力を発揮しても、マルチコプタ１９の自由な飛行を許さないだけの重量を備えている。

ところで、環状部材２７の内側に、環状部材２７とメインロープ３との間の摩擦係数を低減させるための処理がされていてもよい。たとえば、図４（ａ）で示すように、環状部材２７の内側に、摩擦低減部材２９が設けられていてもよい。摩擦低減部材２９は、たとえば、フッ素の樹脂等の合成樹脂で構成されており、断面が半円弧状になって、環状部材２７の内周に密着して内周の全周を覆っている。また、摩擦低減部材２９を設ける代わりに、環状部材２７の内側の表面に、鏡面加工やメッキ等の摩擦低減処理がなされていてもよい。

また、環状部材２７として、図４（ｂ）で示すような筒状（たとえば円筒状）のものを採用してもよい。図４（ｂ）で示す環状部材２７は、内径寸法が「ｄ６」で長さ寸法がＬ１である本体部３１と、円錐台側面状に形成されており本体部３１の両端から突出している一対のガイド部３３とを備えている。

本体部３１の内径ｄ６の値は、メインロープ３の外径ｄ１の値の、たとえば、１．１倍〜３倍程度になっており、本体部３１の長さＬ１の値は、メインロープ３の外径ｄ１の値の、たとえば、１．０倍〜５．０倍程度になっている。また、ガイド部３３の頂角αは、たとえば、１０°〜４５°程度になっている。

次に、飛翔体の安全装置１の設置について説明する。

まず、点検対象である橋脚１１の上方に位置する上部構造１７上の路肩に橋梁点検車１４を止める。

次に、錘１３が設置されているメインロープ３と、環状部材２７と停止しているマルチコプタ１９とが接合されている連結ロープ５と、マルチコプタ１９の操縦装置とを、バケット１５に搭載するとともに、バケット１５に作業員Ｐが乗る。なお、環状部材２７とマルチコプタ１９と連結ロープ５を、これらが未接合になっている状態でバケット１５に搭載してもよい。

続いて、橋梁点検車１４のブーム３５を適宜延ばして、バケット１５を、たとえば、橋脚１１の近くで上部構造１７の下に位置させる。

続いて、錘１３を下にして、メインロープ３を、錘１３が大地３７や河床に接地するまで下方に延ばし、メインロープ３が張るように、メインロープ３の上端部をバケット１５に接合する。なお、錘１３を大地３７に接地させることなく、錘１３が空中や水中にある状態で、メインロープ３を張っていてもよい。

続いて、ゲートを用いて環状部材２７をメインロープ３に設置し、マルチコプタ１９を稼働させて飛行させ、カメラ２１等を用いて橋脚１１の点検を行う。なお、環状部材２７にゲートが設けられていない場合には、メインロープ３の上端部をバケット１５に接合する前に、環状部材２７の穴にメインロープ３を通す。

橋脚１１の点検が終了したら、錘１３を活用してマルチコプタ１９を回収する。具体的には、マルチコプタ１９が飛行したままの状態で、ある程度（連結ロープの１．５倍程度の高さ）錘１３を吊り上げ、徐々にマルチコプタ１９の推力を絞り、マルチコプタ１９を停止してメインロープ３に懸垂させ、メインロープ３を巻き上げ、更に連結ロープ５を巻き上げマルチコプタ１９を回収する。

なお、橋脚１１の点検が終了したときに、マルチコプタ１９をバケット１５のところまで飛行させて回収し、この後、メインロープ３と錘１３をバケット１５まで引き上げ回収してもよい。

橋脚１１の点検をする場合、上部構造１７の延伸方向（図２の紙面に直交する方向）で、マルチコプタ１９は、橋脚１１とメインロープ３との間を飛行することが望ましい。

また、上記態様では、橋梁点検車１４のバケット１５からメインロープ３を垂らしているが、橋梁９の検査路（図示せず）もしくは橋梁９の上部構造１７の手摺３９からメインロープ３を垂らす等してメインロープ３を張ってもよい（図２の二点鎖線参照）。橋梁９の上部構造１７の手摺３９や検査路からメインロープ３を垂らす場合には、橋梁点検車１４やバケット１５は不要になる。

飛翔体の安全装置１によれば、マルチコプタ１９が連結ロープ５で、張られているメインロープ３に接続されているので、故障や誤操作等の要因でマルチコプタ１９が暴走しても、マルチコプタ１９が点検区域を外れて飛んでいってしまうことを防止することができる。

また、飛翔体の安全装置１によれば、橋脚１１に沿って張られたメインロープ３の長手方向で移動自在なように、連結ロープ５がメインロープ３に係合しているので、メインロープ３を橋脚１１のほぼ全高にわたって張れば、橋脚１１が高くても、連結ロープ５の重量を増やすことなく、橋脚１１をこの全高にわたって点検することができる。

また、飛翔体の安全装置１によれば、マルチコプタ１９よりも下方に連結ロープ５を位置させるだけの重量を環状部材２７が備えているので、マルチコプタ１９と連結ロープ５との干渉を防止することができる（特に、連結ロープ５が回転翼２３にからまる等のおそれを回避することができる）。

また、飛翔体の安全装置１によれば、環状部材２７に摩擦低減部材２９が設けられているので、マルチコプタ１９が上下動するときの、環状部材２７のメインロープ３への引っ掛かりを確実に防止することができる。

また、飛翔体の安全装置１によれば、メインロープ３を上下方向に延伸させるための錘１３を備えているので、メインロープ３を狙った位置への垂下させることが容易になるとともに、メインロープ３と連結ロープ５により規定される空間にマルチコプタ１９を確実に留め置くことが可能になる。

ところで、大地が斜面になっている場合、この斜面での錘１３の転がりを防止するめに、図６で示すように、錘１３の下面から、突起（たとえば針状突起）４１が下方に突出していてもよい。

また、上記態様では、メインロープ３が上下方向に延びているが、メインロープ３が他の方向に延びていてもよい。

たとえば、図５で示すように、メインロープ３（３Ａ）が横方向（水平方向）に延びていてもよい。メインロープ３Ａは、たとえば、被点検物７から突出している一対のメインロープ支持体４３の間に張られており、錘は使用されていない。

水平に張られたメインロープ３Ａを使用する場合には、連結ロープ５の中間部に、連結ロープ用錘４５が設けられていることが望ましい。連結ロープ用錘４５が設けられていることで、連結ロープ５が舞い上がることなく下方に引っ張られ、マルチコプタ１９が連結ロープ５に干渉する事態の発生を極力防止することができる。なお、連結ロープ用錘４５は、連結ロープ５の長手方向で連結ロープ用錘４５に対して移動自在になっていることが望ましい。

また、図５で示すように、メインロープ３（３Ｂ）を上下方向に延ばして張る場合であっても、錘を用いることなく、一対のメインロープ支持体４３の間に張ってもよい。さらに、メインロープ３を斜めに張ってもよい。

また、上記説明では、被点検物（点検対象）７として、橋梁９を例に掲げているが、橋梁９の他に、建屋等の建築物、人工構造物、さらには、崖等の自然に形成された物を被点検物としてもよい。

１飛翔体の安全装置
３親綱（メインロープ）
５連結綱（連結ロープ）
７、９、１１被点検物（橋梁、橋脚）
１３錘
１９飛翔体（マルチコプタ）
２１点検部（カメラ）
２７環状部材
２９摩擦低減部材

Claims

被点検物に沿って張られる親綱と、
一端側の部位が、前記被点検物を点検する点検部が設けられている飛翔体に接合され、他端側の部位が、前記親綱の長手方向で移動自在なように前記親綱に係合する連結綱と、
を有することを特徴とする飛翔体の安全装置。
請求項１に記載の飛翔体の安全装置において、
前記連結綱は、環状部材を介して、前記親綱に係合するように構成されており、
前記マルチコプタが飛翔している状態で、前記マルチコプタよりも下方に前記連結綱を位置させるだけの重量を、前記環状部材が備えていることを特徴とする飛翔体の安全装置。
請求項２に記載の飛翔体の安全装置において、
前記環状部材の内側には、前記親綱との間の摩擦係数を低減させるための処理がされていることを特徴とする飛翔体の安全装置。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の飛翔体の安全装置において、
前記親綱に上下方向で所定の張力を発生させるために、前記親綱の下端部に接合される錘を有することを特徴とする飛翔体の安全装置。