JP4917849B2 - 水中点検システム - Google Patents

Description

本発明は、水力発電所の導水路や天然ガスの地下備蓄施設において、水を満たした縦坑内の各種配管などの水中点検に適用する水中点検システムに関する。

従来の水中点検方法は、ケーブルオペレータがケーブルを繰り出し、ロボットオペレータが水中ロボットを操縦して水中ロボットを点検位置まで移動させた後、水中ロボットに搭載したＴＶカメラなどを用いて点検を実施しているが、検査部位が垂直配管の深部に位置する場合には、水中ロボットの移動作業のために多大な労力を費やしていた。

ところで、水中ロボットを単独で使用するのではなく、水中ロボットを収容容器に収容した後、ホイストなどの懸垂装置を用いて水中ロボットを収容した収容容器を検査部位の近傍に降下させるようにした容器内検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、この容器内検査装置は、ケーブルオペレータがケーブルを繰り出す方法よりも水中ロボットを簡単に降下させることができるが、収容容器を吊り下げるワイヤーロープと、水中ロボットに電力及び制御信号を供給するケーブルとが別個になっているため、水中ロボットを収容した収容容器が検査部位に降下する間に水中ロボットに接続しているケーブルが炉内構造物に接触するなどのトラブルが発生し易い。

また、水中ロボットが複数の各種配管をかいくぐって移動して点検した場合には、ケーブルが配管などに絡み付き、水中ロボットをランチャ側から引っ張ってもケーブルと配管との摩擦によってケーブルが動かなくなって回収不能になったり、更には、引っ張り過ぎてケーブルが切断するおそれがある。
特開平７−２１８６８１号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、第１の目的は、水中ロボットを収容した収容容器を安全に、かつ、よりスムーズに昇降させることができる水中点検システムを提供することにある。第２の他の目的は、水中ロボットを収容容器に回収する時に、配管などに絡み付いたケーブルの回収不能や切断などのトラブルを回避することができる水中点検システムを提供することにある。

請求項１に係る水中点検システムは、少なくとも目視用のカメラと推進装置を備えた水中点検ロボットを、ランチャガイドに沿って昇降するランチャ内に収容し、該ランチャをウインチから繰り出したケーブルを用いて水中の被検査部の近傍に降下させ、その後、前記ランチャから発進した前記水中点検ロボットによって前記被検査部の点検を行う水中点検システムにおいて、前記水中点検ロボットの前進に伴って前記水中点検ロボット内に搭載したケーブルドラムから繰り出されたケーブルを、点検終了後、前記ケーブルドラムに巻き取ることによって前記水中点検ロボットを前記ランチャ内に戻すことを特徴とする。

請求項２に係る水中点検システムは、少なくとも目視用のカメラと推進装置を備えた水中点検ロボットをランチャ内に収容し、該ランチャをウインチから繰り出したケーブルを用いて水中の被検査部の近傍に降下させ、その後、前記ランチャから発進した前記水中点検ロボットによって前記被検査部の点検を行う水中点検システムにおいて、前記ランチャの昇降ガイドとして、ウエイトによってテンションが付加された複数本のワイヤーロープを適用すると共に、前記ランチャに目視用のＴＶカメラと照明装置を設けて前記ワイヤーロープが装着されている支持アームの前後左右の移動を制御する一方、前記水中点検ロボットの前進に伴って前記水中点検ロボット内に搭載したケーブルドラムから繰り出されたケーブルを、点検終了後、前記ケーブルドラムに巻き取ることによって前記水中点検ロボットを前記ランチャ内に戻すことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の水中点検システムにおいて、前記ランチャの重量を水よりも重くすることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の水中点検システムにおいて、前記ランチャガイドを、水面近傍から水中の被検査部まで概ね垂直に結ぶ１本または複数のレールとし、該レールの断面形状をＬ型、Ｔ型、Ｈ型、Ｉ型とすることを特徴とする。

上記の如く、請求項１に記載の発明は、少なくとも目視用のカメラと推進装置を備えた水中点検ロボットをランチャ内に収容し、該ランチャをウインチから繰り出したワイヤーロープを用いて水中の被検査部の近傍に降下させ、その後、前記ランチャから発進した前記水中点検ロボットによって前記被検査部の点検を行うようにした水中点検システムにおいて、前記ランチャの昇降を、前記被検査部の近傍に設けたランチャガイドによって誘導するため、水中点検ロボットを収容したランチャが内部構造物などに接触することもなく、被検査部の近傍まで安全に、かつ、速やかに移動させることが可能になった。

また、この発明では、水中点検ロボットの前進に伴って繰り出されたケーブルを、水中点検ロボット内に設けたケーブルドラムによって巻き取るので、配管などに絡み付いたケーブルをランチャ側から引っ張ることもなく、容易に回収することができる。更には、引っ張り過ぎてケーブルが切断するおそれもない。

請求項２に記載の発明は、少なくとも目視用のカメラと推進装置を備えた水中点検ロボットをランチャ内に収容し、該ランチャをウインチから繰り出したワイヤーロープを用いて水中の被検査部の近傍に降下させ、その後、前記ランチャから発進した前記水中点検ロボットによって前記被検査部の点検を行うようにした水中点検システムにおいて、前記ランチャに、目視用のカメラ及びランチャの水平方向の位置と方位とを制御するための推進器を設けたため、水中点検ロボットを収容したランチャが内部構造物などに接触することもなく、被検査部の近傍に安全に、かつ、速やかに移動させることが可能になった。

また、この発明では、水中点検ロボットの前進に伴って繰り出されたケーブルを、水中点検ロボット内に設けたケーブルドラムによって巻き取るため、配管などに絡み付いたケーブルをランチャ側から引っ張ることもなく、容易に回収することができる。更には、引っ張り過ぎてケーブルが切断するおそれもない。

請求項３に記載の発明は、前記ランチャの重量を水よりも重くするので、ウインチからワイヤーロープを繰り出すだけで、ランチャをガイドレールに沿って速やかに移動又は降下させることが可能になった。また、ウインチにエンコーダなどを設けることにより、垂直方向の位置も精度よく検知することが可能になった。

請求項４に記載の発明は、前記ランチャガイドを、水面近傍から水中の被検査部まで概ね垂直に結ぶ１本または複数のレールとし、該レールの断面形状をＬ型、Ｔ型、Ｈ型、Ｉ型とするので、前記水中検査ロボットが内部構造物に接触したり、或いは、衝突することなく、被検査部の近傍に速やかに移動させることが可能になった。

請求項５に記載の発明は、前記ランチャガイドを、テンションが付加された１本または複数のワイヤーロープにより構成したので、レール式のランチャガイドに比べて安価に設置することが可能になった。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１において、符号１は、縦坑であり、地下の岩盤内に構築した天然ガス備蓄用の空洞（図示せず）内に挿入され、その内部は、空洞内に注入した水Ｗによって満たされている。この縦坑１の中には、直径の異なる多数のガス管（内部構造物）２が設けられている。これらのガス管２は、多段に設けたステージ３の穴（図示せず）に通されている。

また、この縦坑１は、その中にランチャガイド５を設けてランチャ４の昇降を誘導するようになっている。図２のランチャガイド５は、空洞を構築する時に使用したエレベータのガイドレール６を利用したものであるが、これに限定されることはない。例えば、ランチャガイド５は、水面近傍から水中の被検査部まで概ね垂直に結ぶ１本または複数のレールでも差し支えがない。また、レールの断面形状は、Ｌ型、Ｔ型、Ｈ型、Ｉ型でも差し支えがない。要は、ランチャ４を水面近傍から水中の被検査部まで略垂直に誘導できるものであればよい。

図１に戻って説明すると、地上７には、発電機８と、制御コンテナ室９と、クレーン１０とが設定され、クレーン１０に具備したウインチ１１から引き出した１次ケーブル１２の先端にランチャ４が取り付けられている。１次ケーブル１２は、複合ケーブルであり、ランチャ昇降用ワイヤーロープに電力及び光通信用ケーブルを組み込んだものである。その際、ランチャ４の重量を水よりも重くしてウインチ１１を繰り出すだけでランチャ４がガイドレール６に沿って降下するようになっている。

また、ウインチ１１にエンコーダなどを設けることによってランチャ４の垂直方向の位置を正確に知ることができるようになっている。なお、図１中、符号１３は電力ケーブル、１４は電力及び光通信用ケーブル、１５はクレーン先端のシーブ、１６は作業指揮者、１７はロボットオペレータを示している。

上記ランチャ４は、正面に開口部４ａを有し、水中点検ロボット２０が自由に出入りできるようになっている。水中点検ロボット２０は、図３及び図４に示すように、目視検査用のＴＶカメラ２１、照明装置２２、超音波探傷装置２３、ケーブルドラム２４、水平スラスタ２５、横スラスタ２６、垂直スラスタ２７、横行車輪２８などをロボット本体２９に搭載している。

上記ＴＶカメラ２１は、ロボット本体２９の頭部に設けられ、被検査部の目視検査や、移動時における障害物の有無などを目視するようになっている。また、上記照明装置２２は、ＴＶカメラ２１の両側に設けられ、ロボット本体２９の前方を照射するようになっている。更に、上記ケーブルドラム２４は、ロボット本体２９の後部に設けられ、ドラム駆動モータ（図４参照）３０によって駆動されるようになっている。このケーブルドラム２４の後方には、一対のローラ３１が設けられ、ケーブルドラム２４から引き出された２次ケーブル１８をガイドするようになっている。図４中、符号３２はスリップリング、３６は張力センサを示している。

上記超音波探傷装置２３は、図３に示すように、ケーブルドラム２４の下方に設けられ、被検査部の探傷検査を行うようになっている。また、上記水平スラスタ２５は、ロボット本体２９の後部の左右両側と上部とにそれぞれ１基ずつ水平に設けられ、前後方向の移動及びロボットのトリム制御ができるようになっている。上記横スラスタ２６は、ロボット本体２９の横腹を貫通する水平ダクト３３内に水平に設けられ、横行時に使用するようになっている。上記垂直スラスタ２７は、ロボット本体２９を貫通する垂直ダクト３４内に垂直に設けられ、上下方向の移動時に使用するようになっている。また、ロボット本体２９は、その底部に全輪駆動式の横行車輪２８を設けている。尚、この横行車輪２８は、ステアリング付きでも良いし、２輪駆動でも良い。

上記２次ケーブル１８は、電力及び光通信用ケーブルであり、その一端は、１次ケーブル１２の電力及び光通信用ケーブル１４に接続し、他端は、水中点検ロボット２０内の各種の機器と電気的、或いは光学的に接続されている。ここで、水中点検ロボット２０と２次ケーブル１８とは、重量が水とバランスするように作られており、水中点検ロボット２０が水中を容易に移動したり、或いは、静止することができるようになっている。

次に、上記水中点検ロボットによる被検査部（例えば、溶接部５０）の目視検査および探傷検査について説明する。

（１） 陸上において、ランチャ４内に水中点検ロボット２０を収容し、前記水中点検ロボット２０内のケーブルドラム２４に２次ケーブル１８を巻き取る。その後、ケーブルドラム２４が動かないように図示しないドラムロック手段によってロックする。

（２） 次に、クレーン１０によって吊り上げたランチャ４をランチャガイド５のガイドレール６間に嵌合させた後、ウインチ１１から１次ケーブル１２を繰り出し、前記ランチャ４を点検を実施する深度まで降下させる。

（３） 次に、ドラムロック手段によるロックを解除して水中点検ロボット２０内のケーブルドラム２４の回転をフリーにする。その後、ロボットオペレータによって水中点検ロボット２０を操縦して点検位置まで移動させる（図５参照。）。この時の水中点検ロボット２０の移動は、おおよそ水平方向のみの移動である。

（４） そして、溶接部（図示せず）の目視検査は、図６に示すように、水中点検ロボット２０の頭部に設けたＴＶカメラ（図示せず）によって実施し、溶接部５０の探傷検査は、図７に示すように、水中点検ロボット２０内に設けた超音波探傷装置２３によって実施する。その際、水中点検ロボット２０の横行は、横スラスト２６及び横行車輪３５によって実施する。

（５） 上記点検の終了後、水中点検ロボット２０内に設けたケーブルドラム２４に２次ケーブル１８を巻き取る。水中点検ロボット２０内のケーブルドラム２４に２次ケーブル１８を巻き取ることによって最終的に水中点検ロボット２０は、ランチャ４内に格納される。ここで、ケーブルドラム２４が動かないように図示しないドラムロック手段によってロックする。

なお、水中点検ロボット２０が、図６に示すように、縦坑１内に設けた複数のガス管２の間を縫うように前進したとしても、上記のように、水中点検ロボット２０内のケーブルドラム２４に２次ケーブル１８を巻き取ることによって水中点検ロボット２０がガス管２の外周面に沿って回頭するため、ランチャ４内に戻ることができる。

（６） 陸上のウインチ１１によって１次ケーブル１２を巻き取ることにより、水中点検ロボット２０をランチャ４と一緒に陸上に回収する。

以上の説明では、ランチャ４の昇降ガイドとして、既存のガイドレール６を用いた場合について説明したが、これに限らず、例えば、図８に示すように、ウエイト４０によってテンションが付加された複数のワイヤーロープ４１を適用することができる。その際、ワイヤーロープ４１を支持する支持アーム４２を水平面内において前後及び左右移動可能にすることにより、ランチャ４と縦坑１内にある図示しない構造物との接触を回避することができる。この場合、ランチャ４に目視用のＴＶカメラ４３及び照明装置４４を設けて上記支持アーム４２を位置を制御する必要がある。

他方、上記の如きガイドを適用しない場合には、図９に示すように、ランチャ４に目視用のＴＶカメラ４３、照明装置４４およびスラスタ４５を設けて縦坑１内にある図示しない構造物との接触を回避することができる。

なお、この水中点検システムは、天然ガス備蓄設備の縦坑内の各種配管の点検のほか、水力発電所の導水路の水中点検などにも適用することができる。

本発明に係る水中点検システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。 上記第１の実施形態の要部の斜視図である。 水中点検ロボットの平面図である。 水中点検ロボットの側面図である。 水中点検ロボットがランチャーから前進した様子を示す説明図である。 水中点検ロボットによる目視検査の様子を示す説明図である。 水中点検ロボットによる探傷検査の様子を示す説明図である。 本発明に係る水中点検システムの第２の実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る水中点検システムの第３の実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

４ ランチャ
５ ランチャガイド
１１ ウインチ
１８ ケーブル
２０ 水中点検ロボット
２１ 目視用のカメラ
２４ ケーブルドラム
２５，２６，２７ 推進装置
５０ 被検査部

Claims (4)

1. 少なくとも目視用のカメラと推進装置を備えた水中点検ロボットを、ランチャガイドに沿って昇降するランチャ内に収容し、該ランチャをウインチから繰り出したケーブルを用いて水中の被検査部の近傍に降下させ、その後、前記ランチャから発進した前記水中点検ロボットによって前記被検査部の点検を行う水中点検システムにおいて、前記水中点検ロボットの前進に伴って前記水中点検ロボット内に搭載したケーブルドラムから繰り出されたケーブルを、点検終了後、前記ケーブルドラムに巻き取ることによって前記水中点検ロボットを前記ランチャ内に戻すことを特徴とする水中点検システム。
2. 少なくとも目視用のカメラと推進装置を備えた水中点検ロボットをランチャ内に収容し、該ランチャをウインチから繰り出したケーブルを用いて水中の被検査部の近傍に降下させ、その後、前記ランチャから発進した前記水中点検ロボットによって前記被検査部の点検を行う水中点検システムにおいて、前記ランチャの昇降ガイドとして、ウエイトによってテンションが付加された複数本のワイヤーロープを適用すると共に、前記ランチャに目視用のＴＶカメラと照明装置を設けて前記ワイヤーロープが装着されている支持アームの前後左右の移動を制御する一方、前記水中点検ロボットの前進に伴って前記水中点検ロボット内に搭載したケーブルドラムから繰り出されたケーブルを、点検終了後、前記ケーブルドラムに巻き取ることによって前記水中点検ロボットを前記ランチャ内に戻すことを特徴とする水中点検システム。
3. 前記ランチャの重量を、水よりも重くすることを特徴とする請求項１又は２記載の水中点検システム。
4. 前記ランチャガイドを、水面近傍から水中の被検査部まで概ね垂直に結ぶ１本又は複数のレールとし、該レールの断面形状をＬ型、Ｔ型、Ｈ型、Ｉ型とすることを特徴とする請求項１記載の水中点検システム。

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