JP3122152B2 - Pipe running device - Google Patents

Pipe running device

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JP3122152B2
JP3122152B2 JP03060141A JP6014191A JP3122152B2 JP 3122152 B2 JP3122152 B2 JP 3122152B2 JP 03060141 A JP03060141 A JP 03060141A JP 6014191 A JP6014191 A JP 6014191A JP 3122152 B2 JP3122152 B2 JP 3122152B2
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/18Appliances for use in repairing pipes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、管内を走行しながら管
内の検査、管内補修作業等をおこなう管内走行装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-pipe traveling apparatus for performing inspection and repair work in a pipe while traveling in the pipe.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下に、管内補修の一例としての溶接作
業をおこなう管内走行装置の従来構成について説明す
る。こういった管内走行装置1の例が、図6に示されて
いる。この管内走行装置1は、一対のガイド装置2、作
業装置3、牽引装置4等を備え、且つ、作業対象の管5
内を走行する管内ユニット1aと、管外に配設される管
外ユニット1bとから構成されている。この管外ユニッ
ト1bはウインチ6、ランチャー7、ケーブル巻き取り
器8、ケーブルドラム9等を備えるとともに、これらの
作動に必要な動力を供給する発電機10、さらに作業制
御をおこなう制御装置11を備えて構成されている。こ
こで、管内作業をおこなう場合には、所定作業区間を含
むように作業用ピット12を掘削し、管5を空状態と
し、さらにN2パージ処理をした後、前述の管内ユニッ
ト1aを管5内に挿入操作して作業をおこなう。そして
管内ユニット1aの走行に必要な動力は、この管内ユニ
ット1aと発電機10との間に備えられているケーブル
13を介して供給されている。
2. Description of the Related Art Hereinafter, a conventional configuration of a pipe running apparatus for performing a welding operation as an example of pipe repair will be described. An example of such an in-pipe traveling device 1 is shown in FIG. The in-pipe traveling device 1 includes a pair of guide devices 2, a working device 3, a traction device 4, and the like.
It consists of an in-pipe unit 1a running inside and an out-of-pipe unit 1b disposed outside the pipe. The extra-tube unit 1b includes a winch 6, a launcher 7, a cable winder 8, a cable drum 9, and the like, a generator 10 for supplying power required for the operation thereof, and a control device 11 for performing work control. It is configured. Here, when performing the in-pipe work, the work pit 12 is excavated so as to include a predetermined work section, the pipe 5 is emptied, and after performing an N 2 purge process, the above-described in-pipe unit 1a is connected to the pipe 5. Work by inserting it into the inside. Power required for running the in-pipe unit 1a is supplied via a cable 13 provided between the in-pipe unit 1a and the generator 10.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の管
内走行装置においては、管内ユニットに動力を供給する
ために、管外に配設される発電機等よりエネルギーを供
給するためのケーブルを有するので、下記のような問題
があった。 (イ)走行にあたり管内ユニットとともにケーブルを引
きずって行く必要があるため、走行距離を長くできな
い。(現状においては、走行可能最大距離は300m程
度であり、この要因から、作業にあたってはわざわざ一
対の作業用ピットを掘削する必要があり、既設配管に対
して約1km毎に設けられているマンホール等を管内走
行装置の挿入用に利用できない。) (ロ)走行区間内に存在するエルボなどの曲がり部が多
くなるとケーブルの摩擦抵抗のため通過が困難となる。
(現状では90°エルボ6ヵ所以内が通過可能な状態で
あり、実際の配管においては、1km程度の配管長に対
して20ヵ所程度のエルボが存在する。) 以上説明したように、従来の管内走行装置においては管
内ユニットに管外より動力を供給することにより管内ユ
ニットの走行をおこなうものとしていたのであり、作業
対象の管内を流れる都市ガス等の気体が保有するエネル
ギーは利用されてこなかった。さらに、例えば、管内を
流れる気体よりそのエネルギーを得ようとすると、その
エネルギー量には限界があるため、このエネルギーを効
率よく使用することが要求される。
However, the conventional in-pipe traveling apparatus has a cable for supplying energy from a generator or the like disposed outside the pipe in order to supply power to the in-pipe unit. There were the following problems. (A) The traveling distance cannot be increased because the cable must be dragged together with the in-pipe unit when traveling. (Currently, the maximum travelable distance is about 300 m. Due to this factor, it is necessary to excavate a pair of working pits for work, and manholes provided every about 1 km from existing pipes etc. Cannot be used for insertion of the in-pipe traveling device.) (B) If there are many bent portions such as elbows in the traveling section, passage becomes difficult due to frictional resistance of the cable.
(Currently, it is possible to pass through up to six 90 ° elbows, and in actual piping, there are about 20 elbows for a pipe length of about 1 km.) As described above, the conventional pipe inside In the traveling apparatus, the in-pipe unit travels by supplying power to the in-pipe unit from outside the pipe, and the energy held by gas such as city gas flowing in the pipe to be worked has not been used. Furthermore, for example, when trying to obtain the energy from the gas flowing in the pipe, the amount of energy is limited, so that it is required to use this energy efficiently.

【0004】そこで本発明の目的は、管内走行装置を管
外ユニットに接続される電力供給用のケーブル等を必要
とせず、従来よりも長い走行区間を対象としてこれを利
用できるようにするとともに、作業対象の管内を流れる
気体の保有するエネルギーを有効に利用することがで
き、且つ走行操作にあたってこのエネルギーを効率よく
利用することが可能な管内走行装置を得ることである。
[0004] Therefore, an object of the present invention is to make it possible to use the in-pipe traveling device for a traveling section longer than conventional ones without requiring a power supply cable or the like connected to the extra-pipe unit. It is an object of the present invention to provide an in-pipe traveling apparatus that can effectively use energy held by a gas flowing in a pipe to be worked and that can efficiently use the energy in a traveling operation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による管内走行装置の特徴構成は、管内を流動
する気体の流れにより回転駆動される風車と、風車の回
転により発電をおこなう発電機と、発電機により得られ
た電力を蓄積するバッテリーと、バッテリーに蓄積され
た電力により管内走行装置を走行させる駆動手段とを備
え、さらに、管内を流れる気流の流速若しくは流れ方向
関連する情報を情報手段により取り込み、この気流の
流速若しくは流れ方向に関連する情報により、前記駆動
手段を停止させるとともに、前記風車、前記発電機を作
動させる発電状態と、前記駆動手段を作動させるととも
に、前記風車、前記発電機を停止させる走行状態とを切
り換える制御手段が設けられていることにあり、その作
用・効果は次の通りである。
To achieve the above object, a pipe running apparatus according to the present invention is characterized by a wind turbine driven to rotate by a flow of gas flowing in the pipe, and a power generator for generating power by rotating the wind turbine. , A battery for storing the electric power obtained by the generator, and driving means for driving the in-pipe traveling device by the electric power stored in the battery, and further, a flow velocity or a flow direction of an airflow flowing in the pipe.
By the information means information related to the capture, of the gas flow
According to the information related to the flow velocity or flow direction, the drive
Means is stopped and the windmill and generator are
Power generation state to be activated, and
The running state in which the wind turbine and the generator are stopped is switched off.
There is a control means for switching , and the operation and effect are as follows.

【0006】[0006]

【作用】先ずこの管内走行装置の作用を説明するにあた
り、この装置の使用環境について説明する。作業対象の
管の例としては都市ガス配管等を挙げることができ、こ
の管内走行装置がこういった管内に独立(管外からの動
力供給がおこなわれない状況)で挿入される。そして、
管が活管状態(例えば、都市ガスの供給を維持している
状態)で、本願の管内走行装置が働くこととなる。
First, before describing the operation of the in-pipe traveling device, the operating environment of the device will be described. Examples of pipes to be worked include city gas pipes and the like, and the in-pipe traveling device is inserted into such pipes independently (a situation in which power is not supplied from outside the pipes). And
When the pipe is in an active pipe state (for example, a state in which the supply of city gas is maintained), the in-pipe traveling device of the present application operates.

【0007】さらに、この管内走行装置における風車、
発電機で構成される発電機能と駆動手段が有する駆動機
能は、制御手段によって支配されて制御される。こうい
った制御の判断基準に係わる気流の流速若しくは流れ方
向に関連する情報としては、管内走行装置周りのガスの
流速、流れ方向、ガスの流れが大きくなる時間帯、ガス
の流れが大きなガス管の特定位置等を挙げることができ
る。そして、こういった情報に従ってガス流の速度が大
きく発電に好ましい状況においては発電のみをおこな
い、逆に低い場合は走行のみを行い、または気流の流れ
方向が管内走行装置の走行方向に対して向かい風の状況
においては発電のみを行い、逆に追い風の状況において
は走行のみを行うのである。このようにすると発電機
能、及び走行機能をできるだけ効率良く作動できるよう
にすることが可能となる。
Further, a windmill in this in-pipe traveling device,
The power generation function constituted by the generator and the drive function of the drive means are controlled and controlled by the control means. Velocity or flow of air flow related to such control criteria
As the information related to the direction, the flow velocity and the flow direction of the gas around the in-pipe traveling device, the time zone in which the gas flow becomes large, the specific position of the gas pipe in which the gas flow is large, and the like can be given. Then, performs only power in the preferred situation large power generation rate of the gas stream in accordance with these information, we had lines running only if low reverse or air current,
Wind direction heading against the running direction of the pipe running device
Only generates electricity in
Is a traveling only line Unode. In this way, the power generation function and the traveling function can be operated as efficiently as possible.

【0008】[0008]

【発明の効果】以上説明したように、本願の管内走行装
置においては、走行に必要とされる動力を管内を流れる
気体が有する動力により賄うため、従来必要であった、
管外から管内に配設される管内ユニットへの動力供給系
(ケーブル等)を必要とするこはない。また、必要に応
じて動力の補給等をおこなうことが管内のみでおこなえ
るため、その走行距離を格段に延長することが可能とな
る。
As described above, in the in-pipe traveling apparatus of the present invention, the power required for traveling is covered by the power of the gas flowing through the pipe, which is conventionally required.
There is no need for a power supply system (cable or the like) from the outside of the pipe to the in-pipe unit disposed inside the pipe. In addition, power supply and the like can be performed only in the pipe as needed, so that the traveling distance can be significantly extended.

【0009】さらに、この動力取り込みにあたって使用
される発電系と、走行の役割をはたす駆動系とを、管内
の気体の流動状態に関連する情報に従って制御するた
め、発電系と駆動系を最も効率よく制御することが可能
となり、例え管内の気体から得られるエネルギー量が限
られている場合にも有効にこれを利用して、管内走行を
問題なくおこなうことが可能となる。従って、管内走行
装置の自動化が容易になり、例えば地中に埋設されてい
る都市ガス配管内にこの装置を予め挿入しておき、作業
の必要に応じて適宜作業をおこなうことが可能となる。
Further, since the power generation system used for taking in the power and the drive system serving as a vehicle are controlled in accordance with information relating to the flow state of gas in the pipe, the power generation system and the drive system are most efficiently used. This makes it possible to control, and even when the amount of energy obtained from the gas in the pipe is limited, it is possible to effectively use the energy and perform the running in the pipe without any problem. Therefore, it is easy to automate the in-pipe traveling device. For example, the device can be inserted in advance into a city gas pipe buried in the ground, and the work can be performed as needed.

【0010】さらに、例えば気体の流れが速いと、管内
走行装置自体の振動が大きくなり、それが検査等の作業
におけるノイズとなって悪影響を生じる恐れがある。又
マイクロホンで音の計測をする場合も、暗騒音が大きい
ため、微妙な音の変化の検知が難しくなる。従って、流
速が小さい場合に検査等の作業を行えば、検査精度を向
上できる。
Furthermore, for example, when the flow of gas is fast, the vibration of the in-pipe traveling device itself increases, which may cause noise in inspection and other operations and adversely affect the operation. Also, when sound is measured with a microphone, it is difficult to detect a subtle change in sound because of the large background noise. Therefore, if work such as inspection is performed when the flow velocity is low, inspection accuracy can be improved.

【0011】[0011]

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
1には本願の管内走行装置20の全体構成図が、図2に
は管内走行装置20における第一ユニット21の構成詳
細図が示されている。先ず、図1、図2に基づいて説明
する。この管内走行装置20は、第一〜第三ユニット2
1、22、23を有して構成されており、それぞれのユ
ニットが磁気付着力を備えた一対の車輪24を備えてい
る。即ち、それぞれのユニットは管壁面25に付着しな
がら管内を走行し、作業をおこなう。各ユニットの機能
を次に説明すると、第一ユニット21は駆動手段として
の走行用モータ26、検知第一センサー27、制御手段
である制御用コンピュータ28、この検知第一センサー
27、制御用コンピュータ28のための第一バッテリー
29を備えている。即ちこの第一ユニット21は、この
管内走行装置20の走行作動を主に受け持つ部位であ
る。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the in-pipe traveling device 20 of the present application, and FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the first unit 21 in the in-pipe traveling device 20. First, a description will be given based on FIGS. The in-pipe traveling device 20 includes the first to third units 2
1, 22, and 23. Each unit includes a pair of wheels 24 having magnetic adhesion. That is, each unit travels in the pipe while adhering to the pipe wall surface 25 to perform work. The function of each unit will be described below. The first unit 21 includes a traveling motor 26 as a driving unit, a detection first sensor 27, a control computer 28 as a control unit, the detection first sensor 27, a control computer 28 The first battery 29 for is provided. That is, the first unit 21 is a part mainly responsible for the traveling operation of the in-pipe traveling device 20.

【0012】そしてさらに、この第一ユニット21には
前述の第一バッテリー29に接続して、電源用レギュレ
ータ30、発電機31、及び第一ユニット21の先端側
に設けられる風車32が備えられている。
Further, the first unit 21 is provided with a power supply regulator 30, a generator 31, and a windmill 32 provided at the tip end of the first unit 21 by being connected to the first battery 29 described above. I have.

【0013】次に第二ユニット22の構成について説明
する。この第二ユニット22は基本的には第二バッテリ
ー33のみを備えたものであり、この第二バッテリー3
3より供給される電力が、第三ユニット23に備えられ
る検知第二センサー34、溶接装置等の作業器35に供
給されるのである。即ち、この第二ユニット22は作業
用電源としての役割を担っている。この第二バッテリー
33もまた第一ユニット21に備えられている発電系
(風車32、発電機31、電源用レギュレータ30)に
電気的に接続されており、この系より電力が供給され
る。さて、第三ユニット23は前述のように検知第二セ
ンサー34と作業器35としての溶接装置を有して構成
されており、管内走行装置においてその主作業を担う部
位である。
Next, the configuration of the second unit 22 will be described. The second unit 22 basically includes only the second battery 33, and the second battery 3
The electric power supplied from 3 is supplied to the detection second sensor 34 provided in the third unit 23 and the working device 35 such as a welding device. That is, the second unit 22 has a role as a work power supply. The second battery 33 is also electrically connected to a power generation system (the wind turbine 32, the generator 31, and the power regulator 30) provided in the first unit 21, and power is supplied from this system. As described above, the third unit 23 is configured to include the detection second sensor 34 and the welding device as the working device 35, and is a part that performs the main work in the in-pipe traveling device.

【0014】以上の構成において、この管内走行装置2
0に於ける電源、駆動系について再度説明すると、風車
32、発電機31により発電せられた電力が、電源用レ
ギュレータ30を介して第一、第二バッテリー29、3
3に送られ、これらの部位において蓄電されるととも
に、第一バッテリー29については、第一ユニット21
の駆動用に、第二バッテリー33については、作業用に
使用されることとなる。さらに図2に示されているよう
に、第一ユニット21には管25内のガス流の流速を検
出する流速検出センサーSvが備えられている。この流
速検出センサーSvの検出情報は、前述の制御用コンピ
ュータ28に送られて、発電及び走行制御に役立てられ
るのである。即ち、この制御用コンピュータ28は、前
述の発電系と駆動系としての走行用モータ26を個別に
支配、制御する構成とされている。
In the above configuration, the in-pipe traveling device 2
0, the power generated by the wind turbine 32 and the generator 31 is supplied to the first and second batteries 29, 3 via the power regulator 30.
3 and stored in these parts, and for the first battery 29, the first unit 21
And the second battery 33 is used for work. Further, as shown in FIG. 2, the first unit 21 is provided with a flow rate detection sensor Sv for detecting the flow rate of the gas flow in the pipe 25. The detection information of the flow velocity detection sensor Sv is sent to the control computer 28, and is used for power generation and traveling control. That is, the control computer 28 is configured to individually control and control the above-described power generation system and the traveling motor 26 as a drive system.

【0015】制御自体について述べると、流速検出セン
サーSvにより検知される気流の流速が一定値以上の場
合に、走行用モータ26を停止させて管内走行装置20
を停止させるとともに、風車32、発電機31を作動さ
せ発電および充電をおこなう。一方、気流の流速が一定
値以下の場合に、走行用モータ26を作動させ管内走行
装置20の位置を移動させるとともに、風車32、発電
機31を停止させるのである。こうのような制御をおこ
なうと、管内走行装置が例えば向かい風に向かって走行
して向かい風状態にない通常走行に必要なエネルギー以
上の動力を走行時に消費することが避けられるととも
に、この状態で有効に気体が有するエネルギーを有効に
電気エネルギーに変換することが可能である。(以下の
シミュレーションで示す例においては、この制御をおこ
なった場合、ガス流速が20m/sで1時間流れている
とすると130wのエネルギー節約ができ、さらにその
30%が電力エネルギーとして取り出すことができる場
合、39wを電池の充電に充てることができる。)
The control itself will be described. When the flow velocity of the airflow detected by the flow velocity detection sensor Sv is equal to or higher than a predetermined value, the traveling motor 26 is stopped and the in-pipe traveling device 20 is stopped.
Is stopped, and the windmill 32 and the generator 31 are operated to perform power generation and charging. On the other hand, when the flow velocity of the airflow is equal to or less than the predetermined value, the traveling motor 26 is operated to move the position of the in-pipe traveling device 20 and stop the windmill 32 and the generator 31. By performing such a control, it is possible to avoid that the in-pipe traveling device travels in a head wind, for example, and consumes more power than necessary for normal traveling when the vehicle is not in a head wind state, and effectively in this state. It is possible to effectively convert the energy of the gas into electric energy. (In the example shown in the following simulation, when this control is performed, if the gas flow rate is 20 m / s and the gas flows for 1 hour, 130 w of energy can be saved, and 30% of the energy can be extracted as electric energy. In this case, 39w can be used for charging the battery.)

【0016】また、第一ユニット21の機台外形形状は
先端側に配設されている風車32の能力発揮に有効なよ
うに流線形形状が採用されており、風車32と発電機3
1間には増速機36が配設されており、風車32の回転
数を充電開始電圧以上に上げる構成が採用されている。
The outer shape of the machine base of the first unit 21 is a streamlined shape so as to be effective for exerting the performance of the wind turbine 32 disposed on the tip end side.
A speed-increasing device 36 is disposed between the two, and a configuration is adopted in which the rotation speed of the windmill 32 is increased to a charge start voltage or more.

【0017】さらに、この風車32はその軸が第一ユニ
ット21の車輪取り付け側に対して反対側に寄って配置
されており、この風車32の専有面積は配管断面の全断
面積の7割程度となる構成が採用されている。これは、
第一ユニット21が上下方向に90度の曲がりを有する
T字路を曲がるための処置である。
Further, the axis of the wind turbine 32 is arranged on the opposite side to the wheel mounting side of the first unit 21. The occupied area of the wind turbine 32 is about 70% of the total cross-sectional area of the piping cross section. Is adopted. this is,
This is a procedure for the first unit 21 to bend a T-junction having a 90-degree bend in the vertical direction.

【0018】以下の本願の風車32と管内走行装置20
の動力授受関係の条件に付いてのシミュレーションを説
明する。 (イ)風車32による発電及び充電の可能性 今、管内に於けるガス流速Vgtを5m/s、風車の半
径Rを0.07m、風車としてTSR=4の中速風車を
採用した場合、風車の回転数は、45rps(2700
rpm)となる。この場合、充電に必要な充電開始電圧
を得るための回転数(1000rpm以上)の条件を十
分に満足している。
The wind turbine 32 and the in-pipe traveling device 20 of the present application are described below.
A simulation of the power transfer condition will be described. (B) Possibility of power generation and charging by the wind turbine 32 Now, when the gas flow velocity Vgt in the pipe is 5 m / s, the radius R of the wind turbine is 0.07 m, and a medium speed wind turbine of TSR = 4 is adopted as the wind turbine, Of rotation is 45 rps (2700
rpm). In this case, the condition of the rotation speed (1000 rpm or more) for obtaining the charging start voltage required for charging is sufficiently satisfied.

【0019】(ロ)ガス流より取り込み可能な動力 (1)第一ユニット21が管路内で停止して風車により
発電をおこなう場合 、風車を過ぎるガス流の圧力差をΔP=0.05 kg
/cm2 ガス流の流速Vgtを Vgt=1 m/
s ガスの比重量を γ ガスが流れている管の管径を D =0.15 m の場合 流体が1秒間に失うエネルギーQ(w)は
(B) Power that can be taken in from the gas flow (1) When the first unit 21 is stopped in the pipeline to generate power by the windmill, the pressure difference of the gas flow passing through the windmill is ΔP = 0.05 kg.
/ Cm 2 gas flow velocity Vgt Vgt = 1 m /
When the specific weight of the gas is γ and the diameter of the pipe through which the gas is flowing is D = 0.15 m, the energy Q (w) that the fluid loses per second is

【0020】[0020]

【数1】 より、Q=87wとなる。ここで、エネルギー変換効率
eが0.4の場合、発電エネルギーLは L=Q×e=87×0.4=35w となり、例えば本願のようにガス導管の場合は1日あた
り15〜24時間は1m/s以上の風速が確保できるた
め、このシステムから得られる発電エネルギーは最低1
日当たり525WHとなる。
(Equation 1) Thus, Q = 87w. Here, when the energy conversion efficiency e is 0.4, the power generation energy L is L = Q × e = 87 × 0.4 = 35w. For example, in the case of a gas pipe as in the present application, 15 to 24 hours per day Since the wind speed of 1 m / s or more can be secured, the power generation energy obtained from this system is at least 1
525 WH per day.

【0021】(2)第一ユニット21が管路内でガスの
流れに対向して走行し、この状態で風車により発電をお
こなう場合、 ガスの密度Pgtを、0.271kg・s2 /m 4 (20℃,3atm) 走行装置の断面積Aを、管断面積の70% 走行装置の抗力係数をCd 4 ガス流の流速をVgtとすると、流体の抗力 Pw(k
gf)は、 Pw=Pgt×A×Cd×Vgt2 ×1/2 さらに、この場合の管内走行装置20が管内の風速に逆
らって進行速度Vt=5m/sで進む場合の単位時間当
たりの抗力エネルギーQ(w)は、エネルギ変換効率e
を0.8として、 Q=Pw×Vt×1/60×g×e となる。このガス流速と抗力エネルギーQの関係が図3
に示されている。図3に於いて、縦軸には抗力エネルギ
ーQが、横軸にはガス流速Vgtが示されている。
(2) In the case where the first unit 21 runs in the pipeline in opposition to the flow of gas and generates power by means of a windmill in this state, the gas density Pgt is set to 0.271 kg · s 2 / m 4. (20 ° C., 3 atm) When the cross-sectional area A of the traveling device is 70% of the cross-sectional area of the pipe, the drag coefficient of the traveling device is Cd 4, and the flow velocity of the gas flow is Vgt.
gf) is Pw = Pgt × A × Cd × Vgt 2 × 1/2 Further, the drag per unit time when the in-pipe traveling device 20 advances at a traveling speed Vt = 5 m / s against the wind speed in the pipe. Energy Q (w) is energy conversion efficiency e
Is 0.8, Q = Pw × Vt × 1/60 × g × e. The relationship between the gas flow velocity and the drag energy Q is shown in FIG.
Is shown in In FIG. 3, the vertical axis represents the drag energy Q, and the horizontal axis represents the gas flow velocity Vgt.

【0022】図3を参考にして、ガスが流速Vgt=2
0m/sで1時間流れているとすると、ガスより管内走
行装置に与える抗力エネルギーは130wであり、この
30%が電力エネルギーとして取り出せるとすると、3
9wをバッテリー充電として得ることが可能となる。前
述のように、向かい風の状態において走行を行わず、こ
れを発電用時間とすると、この状態で130wのエネル
ギー節約ができ、上記の電力量が充電できる。以上
(1)(2)に説明したように、所謂都市ガス等のガス
供給配管系においては本願の構成を採用した場合、少な
くとも35wの電力を得ることが可能である。
Referring to FIG. 3, the gas flow rate Vgt = 2
Assuming that the gas flows at 0 m / s for one hour, the drag energy given to the in-pipe traveling device from the gas is 130 w. If 30% of the drag energy can be taken out as electric energy, 3 w
9w can be obtained as a battery charge. As described above, if the vehicle does not travel in a headwind state and is used as a power generation time, 130 w of energy can be saved in this state, and the above-described electric energy can be charged. As described in (1) and (2) above, in the gas supply piping system for so-called city gas or the like, when the configuration of the present application is adopted, it is possible to obtain at least 35 w of electric power.

【0023】(ハ)管内走行装置のエネルギー消費 次に、上述の管内走行装置20のエネルギー消費につい
て説明する。 (1)管内走行装置に必要な駆動力 時刻tに管内走行装置が速度Vtで進むために必要な動
力をPt、管内走行装置の全質量をMT 、重力加速度を
g、ころがり摩擦係数をCr、磁石車輪の付着力をF
c、導管の傾斜角をa、天然ガスの密度をPgt、管内
走行装置本体の断面積をA、天然ガスの速度をVgtと
した場合、この駆動力Ptは下記の式で現される。 Pt=[MT ×g×cos(a)+Fc]Cr×Vt +MT ×g×sin(a)×Vt +Pgt×A×Cd×Vgt2 ×Vt/2 (2)管内走行装置のエネルギー消費量 管内走行装置の全消費エネルギーをE、時刻tに於ける
全動力をPTt、作業装置用動力をPs、コンピュータ及
びセンサー用動力をPc、全走行時間をT、作業装置の
稼働時間をTs、機械−電気エネルギー変換率をeとす
ると、エネルギー消費量Eは、下記の式のようになる。
E=∫PTtdt=∫(Ps+Pc+Pt/e)dt =T×Pc+Ts×Ps+1/e∫Pt dt (3)バッテリーの必要質量 バッテリーの質量をMb、バッテリー以外の全質量をM
s、バッテリーの単位質量当りエネルギー密度をBとす
ると、バッテリーの質量は、下記のようになる。 Mb=MT −Ms=E/B すなわち、 B×Mb=T×Pc+Ts×Ps+1/e∫Pt dt これより Mb={B−(1/e)×g×∫[Cr×cos(a)+si
n(a)]×Vt dt}-1×{T×Pc+Ts×Ps+
(1/e)∫[Ms×g(Cr ×cos(a)+sin(a))+
Fc×Cr+Pgt×A×Cd×Vgt2 /2]×Vt
dt}
(C) Energy consumption of the in-pipe traveling device Next, the energy consumption of the above-described in-pipe traveling device 20 will be described. (1) the power required for pipe Mobile device pipe Mobile device to the driving force times t required for advances at a speed Vt Pt, the total mass M T of the pipe running device, the gravitational acceleration g, the rolling friction coefficient Cr And the adhesion of the magnet wheel to F
c, when the inclination angle of the conduit is a, the density of the natural gas is Pgt, the cross-sectional area of the main body of the in-pipe traveling device is A, and the speed of the natural gas is Vgt, the driving force Pt is expressed by the following equation. Pt = energy consumption [M T × g × cos ( a) + Fc] Cr × Vt + M T × g × sin (a) × Vt + Pgt × A × Cd × Vgt 2 × Vt / 2 (2) pipe Mobile device E is the total energy consumed by the in-pipe traveling device, P Tt is the total power at time t, Ps is the power for the working device, Pc is the power for the computer and sensor, T is the total running time, and Ts is the operating time of the working device. Assuming that the mechanical-electrical energy conversion rate is e, the energy consumption E is represented by the following equation.
E = ∫P Tt dt = ∫ ( Ps + Pc + Pt / e) dt = T × Pc + Ts × Ps + 1 / e∫P t dt (3) Mb mass of required mass battery battery, the total weight of the non-battery M
s, the energy density per unit mass of the battery is B, and the mass of the battery is as follows. Mb = M T −Ms = E / B That is, B × Mb = T × Pc + Ts × Ps + 1 / e∫P t dt From this, Mb = {B− (1 / e) × g × ∫ [Cr × cos (a) + Si
n (a)] × V t dt} −1 × {T × Pc + Ts × Ps +
(1 / e) ∫ [Ms × g (C r × cos (a) + sin (a)) +
Fc × Cr + Pgt × A × Cd × Vgt 2/2] × V t
dt}

【0024】(4)管内装置関連の具体例 (4−1)管内走行装置の各部の質量(4) Specific examples related to the in-pipe device (4-1) Mass of each part of the in-pipe traveling device

【0025】[0025]

【表1】 (4−2)管内走行装置の走行速度 Vt 往き 2 m/min 帰り 5 m/min (4−3)ガス流速 Vgt=5 m/s (4−4)車輪と管内壁面の転がり摩擦係数 Cr=
0.1 (4−5)車輪磁石の付着力 Fc=40.8kgf (4−6)ガスの密度 Pgt=0.271kg・s2
/m4 (20℃、3atm) (4−7)管内走行装置の断面積 A=0.00883
2 (4−8)第三ユニットに備えられた作業装置用動力
Ps=20 w (4−9)第一ユニットに備えられた制御用コンピュー
タ及び検知第一センサー用動力 Pc=5 w (4−10)機械−電気エネルギー変換効率 e=0.
8 (4−11)抗力係数 Cd=1
[Table 1] (4-2) traveling speed V t forward 2 m / min way back 5 m / min (4-3) of the pipe Mobile device gas flow rate Vgt = 5 m / s (4-4 ) of the wheel and the tube wall rolling friction coefficient Cr =
0.1 (4-5) Adhesive force of wheel magnet Fc = 40.8 kgf (4-6) Gas density Pgt = 0.271 kg · s 2
/ M 4 (20 ° C, 3 atm) (4-7) Cross-sectional area of pipe running device A = 0.00883
m 2 (4-8) Power for working equipment provided in the third unit
Ps = 20 w (4-9) Control computer and detection first sensor power provided in the first unit Pc = 5 w (4-10) Mechanical-electric energy conversion efficiency e = 0.
8 (4-11) Drag coefficient Cd = 1

【0026】(5)管内走行装置のエネルギー消費シミ
ュレーション 上記の条件において、京都市右京区高田街道の所定地域
について管内走行装置を走行させた場合の条件を以下に
説明する。 Mt:管内走行装置の全質量 Mt 13.2 kg Vt:管内走行装置の速度(往き) Vt 2 m/分 管内走行装置の速度(帰り) Vt 5 m/分 Vgt:ガス流速(往き) Vgt 5 m/s ガス流速(帰り) Vgt −5 m/s 全所要行程 948m(京都市右京区高
田街道の所定地域) 所定高度差 所定曲がり箇所個数 このシミュレーション結果の計算結果を図4に示した。
この図は、横軸に管内走行装置の走行距離が、縦軸に消
費電力が示されている。この場合、往路で第三ユニット
に載置されている作業器35が作業を行っており、帰路
においては作業はおこなわれていない。こういった作業
においてその全消費エネルギーは124WHであり、停
止状態での風車32による発電により十分賄われること
を示している。ここで、Ni−Cd電池のエネルギー密
度は、28WH/kgであるため、この場合のバッテリ
の重量は4.4kgとなり、予定のバッテリ重量にほぼ
近い値となっている。
(5) Simulation of energy consumption of in-pipe traveling apparatus Under the above conditions, conditions when the in-pipe traveling apparatus is driven in a predetermined area of Takata Kaido, Ukyo-ku, Kyoto-shi will be described below. Mt: Total mass of the in-pipe traveling device Mt 13.2 kg Vt: Speed of the in-pipe traveling device (going) Vt 2 m / min Velocity of the in-tube traveling device (return) Vt 5 m / min Vgt: Gas flow rate (going) Vgt 5 m / s Gas flow velocity (return) Vgt-5 m / s Total required travel 948 m (predetermined area of Takada Highway, Ukyo-ku, Kyoto) Predetermined height difference Predetermined number of bends The calculation results of this simulation result are shown in FIG.
In this figure, the horizontal axis indicates the traveling distance of the in-pipe traveling device, and the vertical axis indicates power consumption. In this case, the working device 35 mounted on the third unit is performing the work on the outward route, and the work is not performed on the return route. In such an operation, the total energy consumption is 124 WH, which indicates that the power generation by the wind turbine 32 in the stopped state is sufficient. Here, since the energy density of the Ni-Cd battery is 28 WH / kg, the weight of the battery in this case is 4.4 kg, which is almost a value close to the expected battery weight.

【0027】〔別実施例〕 以下に本願の別実施例を箇条書きする。 (イ)上記の実施例においては、流速検出センサーSv
により直接管25内の気体の流速を検知し、この値に従
って前述の制御用コンピュータ28により発電系、駆動
系を制御する例を示したが、流速検出センサーSvの他
に気体の流れ方向、気体の流量が多い時間帯(例えば、
都市ガス供給配管においては1日の間では15時〜19
時が最も流速が速く(20〜30m/s)となる。)、
配管内の特定部位で常に高い流速が得られている場所等
の情報に基づいて前述の制御用コンピュター28が働く
ように構成することも可能である。従って、この制御用
コンピュータで判断の基礎となる情報を気流の情報と称
し、この情報を有する部位と情報手段と称する、例え
ば、ガスの流速を直接検出する場合は、流速検出センサ
ーが、これに該当し、時間・場所の場合は、タイマー及
び記憶装置等がこれに該当する。
[Another Embodiment] Another embodiment of the present invention will be described below. (A) In the above embodiment, the flow velocity detection sensor Sv
, The flow rate of the gas in the pipe 25 is directly detected, and the power generation system and the drive system are controlled by the control computer 28 in accordance with this value. During high hours (for example,
From 15:00 to 19 during the day in the city gas supply pipe
At this time, the flow velocity is the fastest (20 to 30 m / s). ),
The control computer 28 may be configured to operate based on information such as a location where a high flow velocity is always obtained at a specific portion in the pipe. Thus, referred to the information underlying the decision by the control computer with the information of the air flow, referred to as site and information means having the information, for example, when detecting the flow rate of the gas directly, the flow rate detection sensor, which In the case of time and place, a timer and a storage device correspond to this.

【0028】(ロ)さらに、作業区間における流路がT
字形になっている部位を予め管内走行装置20内に記憶
させておき、この位置において図5に示すような第一ユ
ニット21だけが、ガス流路内に突入した状態として発
電をおこなえるようにしておくこともできる。この場
合、第二、第三ユニット22、23の影響が無視できる
ため、風車32の性能を良好に作動させることが可能と
なる。
(B) Further, the flow path in the working section is T
The portion in the shape of a letter is stored in advance in the in-pipe traveling device 20, and at this position only the first unit 21 as shown in FIG. You can also put it. In this case, since the influence of the second and third units 22 and 23 can be ignored, the performance of the wind turbine 32 can be favorably operated.

【0029】(ハ)上記の実施例においては、管内走行
装置20が走行する作業対象の管がガス管である例を示
したが、本願の場合は管内を流れる流体が気体であれば
十分に風車32の効果を期待することが可能である。
(C) In the above-described embodiment, an example in which the pipe to be worked on which the in-pipe traveling device 20 travels is a gas pipe has been described. In the present invention, however, it is sufficient if the fluid flowing through the pipe is a gas. The effect of the windmill 32 can be expected.

【0030】(ニ)さらに、バッテリー29、33とし
ては鉛バッテリー、アルカリバッテリー、上述のNi−
Cd電池等必要に応じていかなるものを採用することも
可能である。
(D) Further, as the batteries 29 and 33, a lead battery, an alkaline battery, and the above-mentioned Ni-
Any device such as a Cd battery can be used as needed.

【0031】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
In the claims, reference numerals are provided for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configuration of the attached drawings by the entry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願の管内走行装置の全体構造を示す図FIG. 1 is a diagram showing the overall structure of a tube running device of the present application.

【図2】管内走行装置の第一ユニットの詳細構成を示す
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of a first unit of the in-pipe traveling device.

【図3】管内走行装置の受ける抗力エネルギーの状態を
示す図
FIG. 3 is a diagram showing a state of a drag energy received by the in-pipe traveling device.

【図4】管内走行装置のエネルギー消費例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of energy consumption of the in-pipe traveling device.

【図5】発電状態の別実施状態を示す図FIG. 5 is a diagram showing another power generation state.

【図6】従来の管内走行装置の構成を示す図FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional in-pipe traveling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 管内走行装置 25 管 26 駆動手段 28 発電制御手段 29 バッテリー 31 発電機 32 風車 Reference Signs List 20 traveling device in pipe 25 pipe 26 driving means 28 power generation control means 29 battery 31 generator 32 windmill

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−137546(JP,A) 特開 昭60−222764(JP,A) 実開 平1−59856(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B61B 13/10 F16L 55/18 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-62-137546 (JP, A) JP-A-60-222764 (JP, A) JP-A-1-59856 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) B61B 13/10 F16L 55/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 管(25)内を走行する管内走行装置
(20)において、 前記管内走行装置(20)に、 前記管内を流動する気体の流れにより回転駆動される風
車(32)と、 前記風車(32)の回転により発電をおこなう発電機
(31)と、 前記発電機(31)により得られた電力を蓄積するバッ
テリー(29)と、 前記バッテリー(29)に蓄積された電力により前記管
内走行装置(20)を走行させる駆動手段(26)とを
備え、 さらに、前記管(25)内を流れる気流の流速若しくは
流れ方向に関連する情報を情報手段により取り込み、こ
の気流の流速若しくは流れ方向に関連する情報により
前記駆動手段(26)を停止させるとともに、前記風車
(32)、前記発電機(31)を作動させる発電状態
と、前記駆動手段(26)を作動させるとともに、前記
風車(32)、前記発電機(31)を停止させる走行状
態とを切り換える制御手段(28)が設けられている管
内走行装置。
1. An in-pipe traveling device (20) traveling in a pipe (25), wherein the in-pipe traveling device (20) has a windmill (32) that is driven to rotate by a flow of gas flowing in the pipe. A generator (31) for generating power by rotation of a windmill (32), a battery (29) for storing power obtained by the generator (31), and a power supply in the pipe by the power stored in the battery (29). A driving means (26) for driving the traveling device (20), and further comprising: a flow velocity of an airflow flowing through the pipe (25);
Information related to the flow direction uptake by the information unit, the information related to the flow velocity or flow direction of the gas flow,
Stopping the driving means (26), and
(32), a power generation state for operating the generator (31)
And actuating the driving means (26),
Running state in which the wind turbine (32) and the generator (31) are stopped
An in-pipe traveling device provided with a control means (28) for switching between states.
【請求項2】 前記管(25)内を流れる気流の情報が
気流の流速であり、 前記情報手段が管内の流速を検出する流速検出センサー
(Sv)であるとともに、 前記制御手段(28)が、 前記気流の流速が一定値以上の場合に、前記発電状態と
、 前記気流の流速が一定値以下の場合に、前記走行状態と
する請求項1記載の管内走行装置。
Wherein information of the gas stream flowing through the tube (25) is a velocity of the air current, together with the information means is a flow rate detection sensor (Sv) for detecting the flow rate in the tube, said control means (28) However, when the flow velocity of the airflow is a certain value or more, the power generation state and
And, when the flow velocity of the airflow is equal to or less than a certain value, the traveling state and
The in- pipe traveling device according to claim 1, wherein
【請求項3】 気流の流速が大きくなる時間帯、又は気
流の流速が大きな管(25)の位置を予め記憶し、前記
予め記憶している情報により、前記管(25)内を流れ
る気流の流速に関連する情報を得る情報手段と、 前記気流の流速に関連する情報により管内走行装置(2
0)の走行、走行停止を制御する制御手段(28)が設
けられている管内走行装置。
3. A time zone in which the flow velocity of the airflow increases, or
The position of the pipe (25) where the flow velocity is large is stored in advance,
The information stored in advance, said tube (25) and information means for obtaining information related to the velocity of the air current flowing through the information by pipe Mobile device associated with the flow velocity of the gas stream (2
An in-pipe traveling device provided with a control means (28) for controlling traveling and traveling stop of 0).
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