JP2019107982A - 延線工事用無人航空機 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して操縦可能な延線工事用無人航空機を提供する。【解決手段】鉄塔への送電線の延線工事用無人航空機３であって、無人航空機の機体３１に水平維持装置６を備え、水平維持装置は、機体のテール部から後方へ長く延び、先端部が自在に昇降可能なロープガイドアーム１６を備え、一端が機体に固定され、他端が鉄塔に延線されるパイロットロープ４に連結されたリードロープ５を、ロープガイドアームの先端から吊り下げることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄塔間の送電線の延線工事において、無人航空機を自律飛行させる又は無線で遠隔操作することによって、パイロットロープを延線するための技術に関するものである。

鉄塔に送電線を初めて敷設する場合、まず軽くて丈夫なパイロットロープで鉄塔間を繋ぐ作業が必要となる。山間部には車両が通行できる道路がない場合が多く、パイロットロープは作業者が歩いて運搬するか、有人ヘリコプターで運搬するのが一般的である。しかし、作業者が運搬する場合には作業者の負担が重く、有人ヘリコプターで運搬する場合には多くののコストが発生するという問題があった。

前記の問題点を解決すべく、パイロットロープの運搬手段として、無人航空機の適用を検討する場合には、以下のような課題があった。
まずは、無人航空機の回転するプロペラに運搬中のパイロットロープが巻き込まれ、無人航空機が墜落する危険性が懸念される。

そして、無人航空機は上下方向の引張力に弱い性質があり、運搬中のパイロットロープによる引張力や、無人航空機と鉄塔上の作業者とのパイロットロープの受け渡しの際に作業者がパイロットロープを引っ張る力によって無人航空機の機体が上下方向に揺動するので、安定したホバリング（停止飛行）が維持できず操縦が困難となり、作業性が悪くなる。さらに、無人航空機のホバリングが不安定であると、パイロットロープの端部の受け渡し作業が困難となり、鉄塔上の作業者がバランスを崩して転落する危険がある。

また、運搬中のパイロットロープが樹木等の障害物に引っ掛かって外れなくなった際には、無人航空機がパイロットロープに引っ張られてその場から動けず操縦不能となるため、作業が中断し、高所に留まった無人航空機を多くの労力やコストを投じて危険を伴い回収する必要が生じることも懸念される。

本発明は、これらの問題点を解消する、安定して操縦可能な延線工事用無人航空機を提供することを目的とする。

本発明の延線工事用無人航空機は、鉄塔への送電線の延線工事用無人航空機であって、無人航空機の機体に水平維持装置を備え、前記水平維持装置は、機体のテール部から後方へ長く延び、先端部が自在に昇降可能なロープガイドアームを備え、一端が機体に固定され、他端が鉄塔に延線されるパイロットロープに連結されたリードロープを、前記ロープガイドアームの先端から吊り下げることを特徴とする。

前記の構成に加えて請求項２に記載の通り、前記リードロープを巻き回したドラムと、前記パイロットロープと前記リードロープとの連結部と機体との間に架設されるテグスと、前記無人航空機の脚部を下ろす操作により前記テグスを切断するカッターとからなる、前記テグスが切断されると前記ドラムから前記リードロープが繰り出されるリードロープ解放機構を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、無人航空機の機体にロープガイドアームを備えることで、無人航空機のプロペラへのリードロープの巻き込みを防止することができるので、無人航空機の墜落を防ぐことができ、操縦性および安全性が飛躍的に向上する。

また、ロープガイドアームの先端部が自在に昇降可能な構成であることで、リードロープに外部からの引張力が働いた場合にも、ロープガイドアームの先端部が自在に昇降することで機体の水平を保って安定したホバリング（停止飛行）をすることができ、ホバリング中はリードロープの端部はほぼ静止状態となるので、操縦性が飛躍的に向上し、延線工事の効率性が大きく向上する。さらに、無線航空機やリードロープおよびパイロットロープの作業者や障害物等への衝突や、パイロットロープの受け渡し時に作業者がバランスを崩して墜落することを防ぐことができるので、安全性も飛躍的に向上する。
そして従来の、パイロットロープを作業者が歩いて運搬する場合および有人ヘリコプターで運搬する場合に比較して、効率性および省コスト性が著しく向上する。

また、請求項２記載の発明によれば、前記請求項１に記載の効果に加えて、リードロープ解放機構を備えることで、飛行中にリードロープ又はパイロットロープが障害物に固着して、無人航空機がパイロットロープに引っ張られて操縦不能となった場合に、無人航空機の脚部を下ろすという簡便な操作により、ドラムからリードロープが繰り出されることで無人航空機が固着状態から解放され、操縦可能となる。その結果、無人航空機が操縦不能となって延線作業が中断されたり、高所において操縦不能となった無人航空機を多大な労力およびコストを割いて危険を伴い回収したりする事態を防ぐことができ、延線工事の効率性および省コスト性、そして安全性が大幅に向上する。

本発明の実施形態例における、延線工事全体の模式図である。 本発明の実施形態例におけるドローン（無人航空機）の模式図である。 本発明の実施形態例における水平維持装置の、（ａ）はロープガイドアームが下限まで下がった状態、（ｂ）はロープガイドアームが上限まで上がった状態の模式図である。 本発明の実施形態例におけるドローン（無人航空機）の脚部周辺の、（ａ）は離陸前において脚部が下限まで下がった状態、（ｂ）は離陸後において脚部が上限まで上がった状態を示す模式図である。 本発明の実施形態例におけるドローン（無人航空機）の脚部周辺の、（ａ）は離陸後において脚部が上限まで上がった状態、（ｂ）は離陸後において脚部が下限まで下がり、カッターによりテグスが切られる直前の状態を示す模式図である。 本発明の実施形態例におけるリードロープ架設部の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施例では、２基の鉄塔１ａ，１ｂ間にパイロットロープ４を延線する場合について述べる。

本実施例では、無人航空機３として、全長２メートル程度のドローン３（無線による遠隔操縦に限らず、プログラムによる自律飛行が可能な無人航空機）を使用する。ドローン３は、無線による操縦のみが可能である無線ヘリコプターに比べて、ドローン３自身のカメラやセンサーによる自律飛行機能を備えているため、自動で障害物を避ける等の、高度な自律飛行が可能である。そのため、作業性が非常によくなり、操縦者８の習熟度によらず安定した飛行が可能である。

そして、ドローン３のＧＰＳ機能を用いることで、風や作業者等によってドローン３を動かそうとする力が働いても、規定の位置でホバリングを続けたり、設定した飛行経路を外れたりしないよう制御することが可能となるため、操縦性がさらに向上する。

また、操縦者８の目視可能な範囲が操縦範囲の限界である無線ヘリコプターに比べて、ドローン３は目視範囲外での自律飛行を行うことができるため、目視不可能な遠方の鉄塔までパイロットロープ４を運搬することが可能である。

さらに、ドローン３に予め飛行経路等を設定（プログラム）しておけば、自動的に目的地までドローン３を飛ばすことも可能である。延線工事における一連の飛行経路等をプログラムする場合は、延線作業の全行程にわたって自律飛行が可能であるので、操縦者８の手動による操縦が不要となり、さらに作業性が向上する。

本発明の延線工事用無人航空機３の構成について、図２乃至図６を用いて述べる。
ドローン３に外部から力が働いた場合に機体の水平を保つ水平維持装置６は、アルミ製の中空丸棒材からなる、フレーム１８とガイド部１７を有し、フレーム１８の前方の端は、ドローン３の機体３１下部の後端部分にネジで固定してある。なお、アルミ製の棒材同士は、結束バンド１４を用いて固定される。

水平維持装置６の支点部２９は、フレーム１８に連結されたリング２８により、ロープガイドアーム１６の端部を把持する。ガイド部１７は、二本の並行した棒材からなり、ロープガイドアーム１６はガイド部１７の双方の棒材の間に位置する。ロープガイドアーム１６は、ガイド部１７により左右方向の変位を制限されるため、支点部２９に連結された一端を支点として、他方の端が上下方向に自在に昇降可能となる。

ドローン３の機体３１下部には、リードロープ５が巻き回されたドラム９を備える。ドラム９は、支持アーム２１によりドローン３の機体３１の下面に固定される。ドラム９から延びたリードロープ５は、リードロープ架設部１５に架設された後、支点部２９のリング２８を通り、ロープガイドアーム１６の内部を通ってロープガイドアーム１６の先端部から吊り下げられる。

リードロープ架設部１５において、リードロープ５は、支点部２９側に配された３個のリング３２と、４個のリードロープ保持リング２７とを交互に経由して架設される。これにより、リードロープ５がリードロープ架設部１５を経由せずに直線状に配される場合に比べて、ロープガイドアーム１６側からの張力が各リングに分散されるので、急に大きな引張力がドローン３に働いてドローン３の飛行が不安定になることを防ぐことができる。

ドローン３は、リードロープ５の解放機構を備える。ドローン３の機体３１下部には、アルミ製の棒材からなるテグス支持部材２４ａ，２４ｂがネジで固定されている。ドローン３の脚部２３には、カッター２２が固定されている。カッター２２は、刃３３と、テグス把持部２５を備える。

ドローン３の離陸前においては、図４（ａ）に示すように、テグス１３の一端は、機体下部に固定されている。テグス１３は、テグス支持部材２４ａの下端の環状部２６ａを通り、テグス把持部２５の切欠部に引っかかり把持された状態で、テグス支持部材２４ｂの環状部２６ｂを通り、ロープガイドアーム１６のリング２０ａおよび２０ｂを通り、テグス１３の他端は、ロープガイドアーム１６の先端部から吊り下げられる。

リードロープ５とテグス１３の端部は、パイロットロープ連結部１９において、延線するパイロットロープ４の一端に連結される。なお、本実施例ではパイロットロープ連結部１９における連結具として、リードロープ５の捩れを防止するためにスイベル３４を用いている。

ドローン３の離陸時には、脚部２３は上限まで上昇し、図４（ｂ）に示すように、テグス１３がテグス把持部２５から外れた状態となる。この状態で、ドローン３は飛行する。

ドローン３が飛行中（図５（ａ））に、操縦端末１１からの命令により図５（ｂ）のように脚部２３を下げる動作を行うと、テグス支持部材２４ａ，２４ｂ間に架かるテグス１３に刃３３が当たることにより、テグス１３が切断される。

テグス１３が切断されると、テグス１３によってドローン３に保持されていたパイロットロープ連結部１９が解放され、リードロープ５がドラム９から繰り出されることによって延長する。これにより、パイロットロープ４が樹木等に固着した場合にも、ドローン３が解放され、リードロープ５の届く範囲内を自由に飛行することができるので、ドローン３を操縦によって地上へ戻し回収することが可能となる。

以下では、本発明の延線工事用無人航空機３を用いた延線工事の実施方法について述べる。
まず、パイロットロープ４の一端をパイロットロープ連結部１９に連結した状態で、鉄塔ａのアーム２上で待機している作業者７ａに向けて、操縦者８は操縦端末１１を用いてドローン３を無線操縦し、飛行させる。なお、ドローン３の飛行方法は、予めプログラムすることによる自律飛行であってもよい。またこのとき、パイロットロープ４をパイロットロープ巻回ドラム１０ごとドローン３で運搬してもよいし、パイロットロープ巻回ドラム１０は地上に置かれたままでもよい。作業者７ａは、ホバリングするドローン３のパイロットロープ連結部１９からパイロットロープ４の一端を取り外し、鉄塔１ａのアーム２の先端部に位置する金車１２にパイロットロープ４の一端を通した後、ドローン３のパイロットロープ連結部１９に再び連結する。なお、パイロットロープ４をパイロットロープ巻回ドラム１０ごとドローン３で運搬した場合は、パイロットロープ巻回ドラム１０を鉄塔１ａに固定する。

この時、ドローン３がロープガイドアーム１６を備えているので、運搬中にリードロープ５がドローン３のプロペラ３０に巻き込まれるのを防ぐことができ、墜落の危険を回避できるため、安全性が向上すると共に操縦性が向上する。また、運搬中にリードロープ５に引っ張り力がかかっても、ロープガイドアーム１６の先端部が自在に昇降することで機体３１の水平を保って安定した飛行をすることができるので、安全性および作業性が飛躍的に向上する。

作業者７ａがドローン３とパイロットロープ４の受け渡しを行う際には、パイロットロープ４に作業者７ａによる引張力がかかって、ドローン３を上下に動かそうとする力が働くが、ドローン３の水平維持装置６のロープガイドアーム１６の先端部が上下方向に自在に昇降することで、ドローン３は引張力の影響を受けずに水平状態を保ったまま、安定したホバリングを行うことができる。これにより、ドローン３が上下方向に揺動して墜落する危険を回避でき、また、パイロットロープ連結部１９がほぼ静止した状態となるため、作業者７ａは高所におけるパイロットロープ４の受け渡しを容易に行うことが可能となり、安全性が大幅に向上する。また、操縦者８によるドローン３の操縦も容易となるため、操縦者８の習熟度によらず安定した飛行が可能となり、作業性および効率性が向上する。

作業者７ａからパイロットロープ４の一端を受け取ったドローン３は、鉄塔１ｂのアーム２へと飛行し、鉄塔１ｂのアーム２上で待機している作業者７ｂがドローン３からパイロットロープ４の一端を受け取り、鉄塔１ｂのアーム２に固定された金車１２に通した後、ドローン３のパイロットロープ連結部１９に再び連結する。そして、ドローン３はパイロットロープ４の一端を保持した状態で地上に戻り、パイロットロープ４の延線作業は完了する。この後、パイロットロープ４の一端に送電線を連結し、パイロットロープ４の他端を手繰り寄せることで送電線が延線される。

なお、通常、１基の鉄塔において、アーム２は左右１本ずつの対が３対の計６本が設置されている。本実施方法においては、３本のパイロットロープ４を鉄塔の最上部のアーム２へまとめて運搬し、作業者が２本のパイロットロープ４を下方の残り２本のアーム２へ分配することで、ドローン３による運搬回数を各アーム２へ直接飛行する場合に比べて１／３に抑えることができ、作業効率が大幅に向上する。

上記のようなパイロットロープ４の延線作業を行う中で、ドローン３が飛行中に、運搬中のパイロットロープ４が樹木等の障害物に引っ掛かって外れなくなった際には、ドローン３がパイロットロープ４に引っ張られてその場から動けなくなり、操縦不能となってしまう。このような事態を回避するために、上記のリードロープ５解放機構を用いる。飛行中にドローン３の脚部２３が上がった状態から、操縦端末１１からの命令により脚部２３を下げる操作を行うと、カッター２２がテグス１３を切ることで、テグス１３によって保持されていたパイロットロープ連結部１９が解放され、リードロープ５がドラム９から繰り出されて延長される。その結果、ドローン３はパイロットロープ４に引っ張られることなく、自由に操縦可能となるので、操縦により地上へ戻すことができる。これにより、ドローン３が操縦不能となって延線作業が中断されたり、高所において操縦不能となったドローン３を多大な労力およびコストを割いて危険を伴い回収したりする事態を防ぐことができ、延線工事の効率性および省コスト性、そして安全性が大幅に向上する。

以上の方法により、例えば従来の方法では１〜２日かかっていた約４キロメートルにわたる延線作業を、約１時間で完了することが可能となった。また、本発明は、速やかな送電線復旧が求められる災害時においても、大きな効力を発揮することが期待される。

１ａ 鉄塔
１ｂ 鉄塔
２ アーム
３ 無人航空機（ドローン）
４ パイロットロープ
５ リードロープ
６ 水平維持装置
７ａ 作業者
７ｂ 作業者
９ ドラム
１３ テグス
１６ ロープガイドアーム
２２ カッター
２３ 脚部

本発明は、鉄塔間の送電線の延線工事において、無人航空機を自律飛行させる又は無線で遠隔操作することによって、パイロットロープを延線するための技術に関するものである。

鉄塔に送電線を初めて敷設する場合、まず軽くて丈夫なパイロットロープで鉄塔間を繋ぐ作業が必要となる。山間部には車両が通行できる道路がない場合が多く、パイロットロープは作業者が歩いて運搬するか、有人ヘリコプターで運搬するのが一般的である。しかし、作業者が運搬する場合には作業者の負担が重く、有人ヘリコプターで運搬する場合には多くののコストが発生するという問題があった。

前記の問題点を解決すべく、パイロットロープの運搬手段として、無人航空機の適用を検討する場合には、以下のような課題があった。
まずは、無人航空機の回転するプロペラに運搬中のパイロットロープが巻き込まれ、無人航空機が墜落する危険性が懸念される。

そして、無人航空機は上下方向の引張力に弱い性質があり、運搬中のパイロットロープによる引張力や、無人航空機と鉄塔上の作業者とのパイロットロープの受け渡しの際に作業者がパイロットロープを引っ張る力によって無人航空機の機体が上下方向に揺動するので、安定したホバリング（停止飛行）が維持できず操縦が困難となり、作業性が悪くなる。さらに、無人航空機のホバリングが不安定であると、パイロットロープの端部の受け渡し作業が困難となり、鉄塔上の作業者がバランスを崩して転落する危険がある。

また、運搬中のパイロットロープが樹木等の障害物に引っ掛かって外れなくなった際には、無人航空機がパイロットロープに引っ張られてその場から動けず操縦不能となるため、作業が中断し、高所に留まった無人航空機を多くの労力やコストを投じて危険を伴い回収する必要が生じることも懸念される。

本発明は、これらの問題点を解消する、安定して操縦可能な延線工事用無人航空機を提供することを目的とする。

本発明の延線工事用無人航空機は、鉄塔への送電線の延線工事用無人航空機であって、無人航空機の機体に水平維持装置を備え、前記水平維持装置は、機体のテール部から後方へ長く延び、先端部が自在に昇降可能なロープガイドアームを備え、一端が機体に固定され、他端が鉄塔に延線されるパイロットロープに連結されたリードロープを、前記ロープガイドアームの先端から吊り下げるとともに、前記リードロープを巻き回したドラムと、前記パイロットロープと前記リードロープとの連結部と機体との間に架設されるテグスと、前記無人航空機の脚部を下ろす操作により前記テグスを切断するカッターとを配設したリードロープ解放機構を備えることを特徴とする。

前記の構成に加えて請求項２に記載の通り、前記ドラムと、前記ロープガイドアームとの間に、前記リードロープの架設部を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、無人航空機の機体にロープガイドアームを備えることで、無人航空機のプロペラへのリードロープの巻き込みを防止することができるので、無人航空機の墜落を防ぐことができ、操縦性および安全性が飛躍的に向上する。

また、ロープガイドアームの先端部が自在に昇降可能な構成であることで、リードロープに外部からの引張力が働いた場合にも、ロープガイドアームの先端部が自在に昇降することで機体の水平を保って安定したホバリング（停止飛行）をすることができ、ホバリング中はリードロープの端部はほぼ静止状態となるので、操縦性が飛躍的に向上し、延線工事の効率性が大きく向上する。さらに、無線航空機やリードロープおよびパイロットロープの作業者や障害物等への衝突や、パイロットロープの受け渡し時に作業者がバランスを崩して墜落することを防ぐことができるので、安全性も飛躍的に向上する。
そして従来の、パイロットロープを作業者が歩いて運搬する場合および有人ヘリコプターで運搬する場合に比較して、効率性および省コスト性が著しく向上する。

また、リードロープ解放機構を備えることで、飛行中にリードロープ又はパイロットロープが障害物に固着して、無人航空機がパイロットロープに引っ張られて操縦不能となった場合に、無人航空機の脚部を下ろすという簡便な操作により、ドラムからリードロープが繰り出されることで無人航空機が固着状態から解放され、操縦可能となる。その結果、無人航空機が操縦不能となって延線作業が中断されたり、高所において操縦不能となった無人航空機を多大な労力およびコストを割いて危険を伴い回収したりする事態を防ぐことができ、延線工事の効率性および省コスト性、そして安全性が大幅に向上する。

また、請求項２記載の発明によれば、リードロープの架設部を備えていることで、リードロープが架設部を経由せずに直線状に配される場合に比べて、ロープガイドアーム側からの張力が分散されるので、急に大きな引張力が無人航空機に働いて無人航空機の飛行が不安定になることを防ぐことができる。

本発明の実施形態例における、延線工事全体の模式図である。 本発明の実施形態例におけるドローン（無人航空機）の模式図である。 本発明の実施形態例における水平維持装置の、（ａ）はロープガイドアームが下限まで下がった状態、（ｂ）はロープガイドアームが上限まで上がった状態の模式図である。 本発明の実施形態例におけるドローン（無人航空機）の脚部周辺の、（ａ）は離陸前において脚部が下限まで下がった状態、（ｂ）は離陸後において脚部が上限まで上がった状態を示す模式図である。 本発明の実施形態例におけるドローン（無人航空機）の脚部周辺の、（ａ）は離陸後において脚部が上限まで上がった状態、（ｂ）は離陸後において脚部が下限まで下がり、カッターによりテグスが切られる直前の状態を示す模式図である。 本発明の実施形態例におけるリードロープ架設部の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施例では、２基の鉄塔１ａ，１ｂ間にパイロットロープ４を延線する場合について述べる。

本実施例では、無人航空機３として、全長２メートル程度のドローン３（無線による遠隔操縦に限らず、プログラムによる自律飛行が可能な無人航空機）を使用する。ドローン３は、無線による操縦のみが可能である無線ヘリコプターに比べて、ドローン３自身のカメラやセンサーによる自律飛行機能を備えているため、自動で障害物を避ける等の、高度な自律飛行が可能である。そのため、作業性が非常によくなり、操縦者８の習熟度によらず安定した飛行が可能である。

そして、ドローン３のＧＰＳ機能を用いることで、風や作業者等によってドローン３を動かそうとする力が働いても、規定の位置でホバリングを続けたり、設定した飛行経路を外れたりしないよう制御することが可能となるため、操縦性がさらに向上する。

また、操縦者８の目視可能な範囲が操縦範囲の限界である無線ヘリコプターに比べて、ドローン３は目視範囲外での自律飛行を行うことができるため、目視不可能な遠方の鉄塔までパイロットロープ４を運搬することが可能である。

さらに、ドローン３に予め飛行経路等を設定（プログラム）しておけば、自動的に目的地までドローン３を飛ばすことも可能である。延線工事における一連の飛行経路等をプログラムする場合は、延線作業の全行程にわたって自律飛行が可能であるので、操縦者８の手動による操縦が不要となり、さらに作業性が向上する。

本発明の延線工事用無人航空機３の構成について、図２乃至図６を用いて述べる。
ドローン３に外部から力が働いた場合に機体の水平を保つ水平維持装置６は、アルミ製の中空丸棒材からなる、フレーム１８とガイド部１７を有し、フレーム１８の前方の端は、ドローン３の機体３１下部の後端部分にネジで固定してある。なお、アルミ製の棒材同士は、結束バンド１４を用いて固定される。

水平維持装置６の支点部２９は、フレーム１８に連結されたリング２８により、ロープガイドアーム１６の端部を把持する。ガイド部１７は、二本の並行した棒材からなり、ロープガイドアーム１６はガイド部１７の双方の棒材の間に位置する。ロープガイドアーム１６は、ガイド部１７により左右方向の変位を制限されるため、支点部２９に連結された一端を支点として、他方の端が上下方向に自在に昇降可能となる。

ドローン３の機体３１下部には、リードロープ５が巻き回されたドラム９を備える。ドラム９は、支持アーム２１によりドローン３の機体３１の下面に固定される。ドラム９から延びたリードロープ５は、リードロープ架設部１５に架設された後、支点部２９のリング２８を通り、ロープガイドアーム１６の内部を通ってロープガイドアーム１６の先端部から吊り下げられる。

リードロープ架設部１５において、リードロープ５は、支点部２９側に配された３個のリング３２と、４個のリードロープ保持リング２７とを交互に経由して架設される。これにより、リードロープ５がリードロープ架設部１５を経由せずに直線状に配される場合に比べて、ロープガイドアーム１６側からの張力が各リングに分散されるので、急に大きな引張力がドローン３に働いてドローン３の飛行が不安定になることを防ぐことができる。

ドローン３は、リードロープ５の解放機構を備える。ドローン３の機体３１下部には、アルミ製の棒材からなるテグス支持部材２４ａ，２４ｂがネジで固定されている。ドローン３の脚部２３には、カッター２２が固定されている。カッター２２は、刃３３と、テグス把持部２５を備える。

ドローン３の離陸前においては、図４（ａ）に示すように、テグス１３の一端は、機体下部に固定されている。テグス１３は、テグス支持部材２４ａの下端の環状部２６ａを通り、テグス把持部２５の切欠部に引っかかり把持された状態で、テグス支持部材２４ｂの環状部２６ｂを通り、ロープガイドアーム１６のリング２０ａおよび２０ｂを通り、テグス１３の他端は、ロープガイドアーム１６の先端部から吊り下げられる。

リードロープ５とテグス１３の端部は、パイロットロープ連結部１９において、延線するパイロットロープ４の一端に連結される。なお、本実施例ではパイロットロープ連結部１９における連結具として、リードロープ５の捩れを防止するためにスイベル３４を用いている。

ドローン３の離陸時には、脚部２３は上限まで上昇し、図４（ｂ）に示すように、テグス１３がテグス把持部２５から外れた状態となる。この状態で、ドローン３は飛行する。

ドローン３が飛行中（図５（ａ））に、操縦端末１１からの命令により図５（ｂ）のように脚部２３を下げる動作を行うと、テグス支持部材２４ａ，２４ｂ間に架かるテグス１３に刃３３が当たることにより、テグス１３が切断される。

テグス１３が切断されると、テグス１３によってドローン３に保持されていたパイロットロープ連結部１９が解放され、リードロープ５がドラム９から繰り出されることによって延長する。これにより、パイロットロープ４が樹木等に固着した場合にも、ドローン３が解放され、リードロープ５の届く範囲内を自由に飛行することができるので、ドローン３を操縦によって地上へ戻し回収することが可能となる。

以下では、本発明の延線工事用無人航空機３を用いた延線工事の実施方法について述べる。
まず、パイロットロープ４の一端をパイロットロープ連結部１９に連結した状態で、鉄塔ａのアーム２上で待機している作業者７ａに向けて、操縦者８は操縦端末１１を用いてドローン３を無線操縦し、飛行させる。なお、ドローン３の飛行方法は、予めプログラムすることによる自律飛行であってもよい。またこのとき、パイロットロープ４をパイロットロープ巻回ドラム１０ごとドローン３で運搬してもよいし、パイロットロープ巻回ドラム１０は地上に置かれたままでもよい。作業者７ａは、ホバリングするドローン３のパイロットロープ連結部１９からパイロットロープ４の一端を取り外し、鉄塔１ａのアーム２の先端部に位置する金車１２にパイロットロープ４の一端を通した後、ドローン３のパイロットロープ連結部１９に再び連結する。なお、パイロットロープ４をパイロットロープ巻回ドラム１０ごとドローン３で運搬した場合は、パイロットロープ巻回ドラム１０を鉄塔１ａに固定する。

この時、ドローン３がロープガイドアーム１６を備えているので、運搬中にリードロープ５がドローン３のプロペラ３０に巻き込まれるのを防ぐことができ、墜落の危険を回避できるため、安全性が向上すると共に操縦性が向上する。また、運搬中にリードロープ５に引っ張り力がかかっても、ロープガイドアーム１６の先端部が自在に昇降することで機体３１の水平を保って安定した飛行をすることができるので、安全性および作業性が飛躍的に向上する。

作業者７ａがドローン３とパイロットロープ４の受け渡しを行う際には、パイロットロープ４に作業者７ａによる引張力がかかって、ドローン３を上下に動かそうとする力が働くが、ドローン３の水平維持装置６のロープガイドアーム１６の先端部が上下方向に自在に昇降することで、ドローン３は引張力の影響を受けずに水平状態を保ったまま、安定したホバリングを行うことができる。これにより、ドローン３が上下方向に揺動して墜落する危険を回避でき、また、パイロットロープ連結部１９がほぼ静止した状態となるため、作業者７ａは高所におけるパイロットロープ４の受け渡しを容易に行うことが可能となり、安全性が大幅に向上する。また、操縦者８によるドローン３の操縦も容易となるため、操縦者８の習熟度によらず安定した飛行が可能となり、作業性および効率性が向上する。

作業者７ａからパイロットロープ４の一端を受け取ったドローン３は、鉄塔１ｂのアーム２へと飛行し、鉄塔１ｂのアーム２上で待機している作業者７ｂがドローン３からパイロットロープ４の一端を受け取り、鉄塔１ｂのアーム２に固定された金車１２に通した後、ドローン３のパイロットロープ連結部１９に再び連結する。そして、ドローン３はパイロットロープ４の一端を保持した状態で地上に戻り、パイロットロープ４の延線作業は完了する。この後、パイロットロープ４の一端に送電線を連結し、パイロットロープ４の他端を手繰り寄せることで送電線が延線される。

なお、通常、１基の鉄塔において、アーム２は左右１本ずつの対が３対の計６本が設置されている。本実施方法においては、３本のパイロットロープ４を鉄塔の最上部のアーム２へまとめて運搬し、作業者が２本のパイロットロープ４を下方の残り２本のアーム２へ分配することで、ドローン３による運搬回数を各アーム２へ直接飛行する場合に比べて１／３に抑えることができ、作業効率が大幅に向上する。

上記のようなパイロットロープ４の延線作業を行う中で、ドローン３が飛行中に、運搬中のパイロットロープ４が樹木等の障害物に引っ掛かって外れなくなった際には、ドローン３がパイロットロープ４に引っ張られてその場から動けなくなり、操縦不能となってしまう。このような事態を回避するために、上記のリードロープ５解放機構を用いる。飛行中にドローン３の脚部２３が上がった状態から、操縦端末１１からの命令により脚部２３を下げる操作を行うと、カッター２２がテグス１３を切ることで、テグス１３によって保持されていたパイロットロープ連結部１９が解放され、リードロープ５がドラム９から繰り出されて延長される。その結果、ドローン３はパイロットロープ４に引っ張られることなく、自由に操縦可能となるので、操縦により地上へ戻すことができる。これにより、ドローン３が操縦不能となって延線作業が中断されたり、高所において操縦不能となったドローン３を多大な労力およびコストを割いて危険を伴い回収したりする事態を防ぐことができ、延線工事の効率性および省コスト性、そして安全性が大幅に向上する。

以上の方法により、例えば従来の方法では１〜２日かかっていた約４キロメートルにわたる延線作業を、約１時間で完了することが可能となった。また、本発明は、速やかな送電線復旧が求められる災害時においても、大きな効力を発揮することが期待される。

１ａ 鉄塔
１ｂ 鉄塔
２ アーム
３ 無人航空機（ドローン）
４ パイロットロープ
５ リードロープ
６ 水平維持装置
７ａ 作業者
７ｂ 作業者
９ ドラム
１３ テグス
１６ ロープガイドアーム
２２ カッター
２３ 脚部

Claims (2)

1. 鉄塔への送電線の延線工事用無人航空機であって、無人航空機の機体に水平維持装置を備え、前記水平維持装置は、機体のテール部から後方へ長く延び、先端部が自在に昇降可能なロープガイドアームを備え、一端が機体に固定され、他端が鉄塔に延線されるパイロットロープに連結されたリードロープを、前記ロープガイドアームの先端から吊り下げることを特徴とする延線工事用無人航空機。
2. 前記リードロープを巻き回したドラムと、前記パイロットロープと前記リードロープとの連結部と機体との間に架設されるテグスと、前記無人航空機の脚部を下ろす操作により前記テグスを切断するカッターとを配設したリードロープ解放機構を備えることを特徴とする、請求項１記載の延線工事用無人航空機。

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