JP2019023143A - 吊上物姿勢安定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリコプターに被救助者などを吊り上げる際に、簡便な機構で、かつ、操作者の操作を不要とした吊上物姿勢安定装置を提供すること。【解決手段】吊上物姿勢安定装置であって、各部を保持するための本体部と、上方からのロープに連結するために本体部に設けられた上部接続部と、本体部に設けられ、吊上物の姿勢を検知する姿勢検知部と、本体部に設けられ、姿勢検知部の検知結果に基づき吊上物の姿勢の安定を行う姿勢安定機構と、本体部に設けられ、姿勢安定機構を制御する姿勢安定制御部と、吊上物を保持するロープを連結するために本体部に設けられた下部接続部とを有すること。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘリコプターに被救助者などの吊上物を吊り上げる際に、その姿勢を安定させる装置に関する。

近年、ヘリコプターによって、急病人、遭難者、災害被災者、事故被害者など（以下被救助者という）を吊り上げて救助することが広く行われている。この際に、被救助者、救助者あるいは担架などの救助用具が、吊り上げ時に、風の影響などで、回転することがあり、それによって、救助が困難になったり、被救助者が危険な状態になったりすることがあった。

これらの問題に関して、例えば、特許文献１には、吊荷を揚重した状態で吊ビーム自体に旋回方向の推力を発生させることにより、この推力で吊ビームの旋回位置を正確に設定し、かつ、設定位置に固定することができるクレーン用吊荷装置を提供することを目的として、吊ビームの一端部に設けたシーブに、電動シリンダから繰り出すワイヤを周回して下方に案内し、その下端部に吊荷を支持する。吊ビームに駆動装置を介してバランスウエイトを移動可能に取付け、バランスウエイトを吊荷と釣り合わせて吊ビームを水平状態に保持する。吊ビームの他端部上側に、回転中心軸を吊ビームの長さ方向に対して直角に配置した送風機を備えた回転羽根装置を取付ける。モータを正転して送風機に正方向の推力Ｆを発生させ、モータを逆転して負方向の推力−Ｆを発生させる技術思想が開示されている。

しかしながら、この装置は、大型の吊荷を取り扱うクレーン用の装置であり、ヘリコプターにおける被救助者の救助のような比較的軽量の吊荷を取り扱うものではなく、吊金具から離れてワイヤ（ペンダントロープ）で吊り下げられた吊ビームに送風機を設けるものであり、かつ、吊ビームの旋回（回転）状態を検出する手段が開示されておらず、操作する者が目視などでその状態を把握して、吊ビームに旋回方向の推力を発生させるように操作を行うものと認められる。

また、特許文献２には、 救命治具の回転方向の姿勢を安定させるために、ジャイロフレームにワイヤロープを介して被災者を収容する救命治具を吊り下げ、フライホイールの回転及びジンバルの回動により発生するＺ軸回りの旋回力により救命治具の旋回を抑制し、救命治具の回転方向の姿勢を安定させる。そして、ジンバルの内部を真空にする真空ポンプを設け、フライホイールを真空内で回転させ、フライホイールを大型化して回転慣性を大きくすることなく、大きな旋回力を得るようにし、ジンバルに角速度を与えたときの姿勢制御力を増大させるという技術思想が開示されている。

このような装置であると、特に、操作者による旋回状態の監視や、推力発生のための操作は不要で、装置自体で姿勢の制御が行われるという利点があるが、そのための装置は、真空ポンプを内蔵するなど機構も複雑で大がかりになり、コストも高くなるという問題点がある。

特開平７−６９５７９号公報 特開２００３−１８２９７２号公報

解決しようとする問題点は、ヘリコプターに被救助者などを吊り上げる際に、簡便な機構で、かつ、操作者の操作を不要とした吊上物姿勢安定装置を提供することが難しい点である。

本発明は、上記課題を解決するために、吊上物姿勢安定装置であって、
各部を保持するための本体部と、
上方からのロープに連結するために本体部に設けられた上部接続部と、
本体部に設けられ、吊上物の姿勢を検知する姿勢検知部と、
本体部に設けられ、姿勢検知部の検知結果に基づき吊上物の姿勢の安定を行う姿勢安定機構と、
本体部に設けられ、姿勢安定機構を制御する姿勢安定制御部と、
吊上物を保持するロープを連結するために本体部に設けられた下部接続部と
を有することを特徴とする。

ここで、本体部は、箱型の形状で、上に列挙する各部を保持あるいは収容できるものである。ただし、箱型形状には限定せず、かつ、内部に収容することにも限定せず、外部にそれらを固定するようにしてもよい。

また、この本体部は、上部接続部を有しており、ヘリコプターなどに吊り上げられるためのロープの下方に、必要に応じて回転自在のスイベルなどを介して連結されるものとする。

なお、上部接続部は１か所で、単一のロープが接続されることが、吊上物の姿勢安定のためには好適である。

このような構成によって、下部接続部から下方に吊り下げられた被救助者や被救助者を載置した担架などを、上昇・下降させ、あるいは飛行移動させる場合に、その姿勢、特に、水平面での回転（旋回）が生じた際に、姿勢検知部がそれを検知し、姿勢安定制御部の制御により姿勢安定機構が作動することで、自動的に姿勢を維持することが可能となる。

また、本発明は、姿勢検知部が、ジャイロセンサを用いたものであることを特徴としてもよい。

これによれば、ジャイロセンサは、回転角度のほか、種々の姿勢（変位）を検知することができ、高度な姿勢制御が可能となる。また、近年、ジャイロセンサはスマートホンなどに利用しうる小形で高性能なものが入手可能となっており、それを用いることで装置の構造が簡便で、かつ、低コストが実現できる。

また、本発明は、姿勢安定機構が、本体部の両端に１つずつ設けられた送風機であることを特徴としてもよい。

これによれば、速やかで滑らかに、回転角度などの姿勢の補正を行うことができる。

本発明の吊上物姿勢安定装置では、ヘリコプターに被救助者などを吊り上げる際に、簡便な機構で、かつ、操作者の操作を不要とした吊上物姿勢安定装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の吊上物姿勢安定装置の斜視図である。 本発明の一実施形態の吊上物姿勢安定装置の使用例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の吊上物姿勢安定装置の機能構成図である。

本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態の吊上物姿勢安定装置１の斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態の吊上物姿勢安定装置１の使用例を示す斜視図である。

吊上物姿勢安定装置１は、ヘリコプター１００から繰り出されたロープ１０１の下端に、回転自在のスイベル１０２を介して、本体部１０の上部に設けた円環状の上部接続部１１において接続されている。

なお、ここで、ロープと総称しているが、ワイヤやワイヤロープなど、接続するための紐状のものであればどのようなものであってもよい。また、上部接続部１１の形状は、図示されたものに限定されず、ロープが接続できる形状であればどのようなものでもよい。

本体部１０は、箱型の筐体であり、例えば、内部に空洞のある直方体に蓋１８をねじ止めする構造である。ここで、内部の中央部に姿勢検知部１２、姿勢安定制御部１４、電源部１５、内部の両端部付近に姿勢安定機構１３、下部に下部連結部１６を備えている。

姿勢検知部１２は、本体部１０の姿勢を検知するためのセンサであり、特に、図２に矢印で示すような水平方向の回転角度を検知することができる。

このようなセンサとしては、小型で高性能の磁気式や光学式の角度センサが実用化されており、それらを用いてもよい。

また、ジャイロセンサを用いることによって、角速度が求められるので、それを積分して角度の変位を求めることができるほか、種々の姿勢を検知することができ、精度の高い制御を行うことができる。

なお、ジャイロセンサとしては、ＩＣタイプのＭＥＭＳ技術を使って小型化した振動式のものが実用化されており、このようなものを用いることで、簡便で精度の高い姿勢検知部１２が実現できる。

姿勢安定制御部１４は、マイクロプロセッサ、メモリーなどを有するコントロールユニットであり、種々の制御を行うもので、ＩＣタイプのジャイロセンサであれば、姿勢検知部１２と一体化した構造とすることもできる。

姿勢安定機構１３は、姿勢を安定させる動力を発生させる機構であり、送風機（ファン）、特に、軸流送風機が好適である。これは、電力の供給により、正・逆方向の回転が可能になっており、本体部１０の両端に２個設けられている。

電源部１５は、姿勢検知部１２、姿勢安定制御部１４、姿勢安定機構１３などに電力を供給するための蓄電池である。なお、電源部１５についてはヘリコプター本体から電力が供給される場合は不要であり、また、蓄電池でなくても、他の電池や、発電機、太陽電池などによってもよい。

下部接続部１６は、本体部１０の下部に設けられ、担架１０３などの吊上物から延伸するロープ１０４を接続する、円環状の部分であり、４か所設けられているが、その数に限定はない。また、その形状も、図示されたものに限定されず、ロープが接続できる形状であればどのようなものでもよい。

次に、吊上物姿勢安定装置１の動作を説明する。

図３は、本発明の一実施形態の吊上物姿勢安定装置１の機能構成図である。

ここで、ヘリコプター１００によって、急病人を担架１０３に載置して輸送する場合を例に説明する。

まず、ロープ１０４で担架１０３あるいは救助隊員を降ろす場合に、姿勢安定制御部１４をＯＮにし、初期状態を記憶させる。この吊り下げ時にも後述する姿勢安定制御は行うことが可能である。

次に、担架１０３が地上に下ろされると、姿勢安定制御部１４を、一旦、ＯＦＦにする。急病人を載置した担架１０３は、その４隅からロープ１０４を延伸し、そのロープ１０４が吊上物姿勢安定装置１の各々の下部接続部１６に接続される。

この初期状態では、担架１０３は水平、かつ、回転やねじれなどがない状態に調整され、その状態で、姿勢安定制御部１４を、作業者がＯＮにする。

次に、ヘリコプター１００が上昇して、空中で停止している状態、あるいは移送中に、風の影響などで、担架１０３が水平面で、上から見て右回り（時計回り）に回転したとする。

すると、本体部１０が、同様に右向きに回転することになり、その回転角度を、姿勢検知部１２が検知する。その検知信号が、姿勢安定制御部１４に伝達され、回転を左回り（反時計回り）に補正して、元の状態に戻すための方法が算出される。

ここでは、本体部１０を左回りに回転させるため、本体部１０の上から見て右端側の送風機、左端側の送風機の両方とも、空気流が左回りに吹出すように、姿勢安定制御部１２が、自動的に送風機を起動する指示を発する。なお、本体部１０が逆方向に回転する場合は、それに見合った送風機の制御が行われる。

また、送風する風量や、送風する時間についても、フィードバック制御や、過去の蓄積データなどを活用して、適切に制御することが可能である。

２個の送風機が協働することによって、スムーズで、かつ、速やかな回転の補正が行われ、担架１０３の安全移送や、担架１０３に載置された被救助者の不安解消に役立つ。

なお、２個の送風機の送風量は、検知された回転角の大きさや回転角の変位の早さなどに応じて異なってもよく、あるいは、２個の送風機は同一吹出し方向でなくてもよく、また、片方のみの動作でもよい。

また、姿勢検知部１２では、本体部１０の水平面での回転角を検知するとしてきたが、鉛直軸に対して傾く、すなわち、風力によって、吊上物全体が、回転することなく変位する場合もあり、その場合も姿勢検知部１２としてジャイロセンサを用いる場合には、検出が可能である。

その場合には、姿勢安定制御部１４において、両方の送風機を同一方向に送風し、そのような傾きを補正することができる。

更に、水平面での回転と鉛直軸に対する傾きが、併せて起きる場合もあり、その場合にも、２個の送風機の送風方向、送風量、送風時間などを調節することによって、正しい姿勢に近づけることが可能である。

これまでの説明では、姿勢安定機構１３を、２個の送風機として説明してきたが、送風機の個数についても、２個に限定されず、１個でも、あるいは３個以上であってもよく、送風機以外にも、圧縮空気によるものや、風を受ける翼によるものなどであってもよい。

また、これまでの説明では、初期状態を姿勢安定制御部１４に伝達する方法を、作業員によることとし、それ以後の動作は自動的に行われるものとしたが、いずれも有線または無線による遠隔操作で行うようにしてもよい。

例えば、想定外の状況が発生し、回転角度の補正ができなくなった場合などに、非常停止するとか、手動で送風機に指示を与えるようにしてもよい。そのようにすれば、より安全な使用が可能となる。

本発明の吊上物姿勢安定装置は、ヘリコプターへの被救助者の吊上げに有効であるが、更に、一般的にクレーンなどによる吊り上げなどにも用いることができ、幅広く産業界で利用することができる。

１ 吊上物姿勢安定装置
１０ 本体部
１１ 上部接続部
１２ 姿勢検知部
１３ 姿勢安定機構
１４ 姿勢安定制御部
１５ 電源部
１６ 下部接続部
１００ ヘリコプター
１０１ ロープ
１０２ スイベル
１０３ 担架

Claims (3)

1. 各部を保持するための本体部と、
   上方からのロープに連結するために前記本体部に設けられた上部接続部と、
   前記本体部に設けられ、吊上物の姿勢を検知する姿勢検知部と、
   前記本体部に設けられ、前記姿勢検知部の検知結果に基づき吊上物の姿勢の安定を行う姿勢安定機構と、
   前記本体部に設けられ、前記姿勢安定機構を制御する姿勢安定制御部と、
   吊上物を保持するロープを連結するために本体部に設けられた下部接続部と
   を有することを特徴とする吊上物姿勢安定装置。
2. 前記姿勢検知部が、ジャイロセンサであることを特徴とする請求項１に記載の吊上物姿勢安定装置。
3. 前記姿勢安定機構が、前記本体部の両端に１つずつ設けられた送風機であることを特徴とする請求項１に記載の吊上物姿勢安定装置。
   
   
   

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