JP6714236B2 - 水難救助装置 - Google Patents

Description

本発明は、浮具と、揚力を発生させる複数の回転翼を有し、ホバリングが可能な無人航空機と、無人航空機を操縦する無線コントローラとを備える水難救助装置に関し、特に無人航空機が無線による遠隔制御が可能なマルチコプターである水難救助装置に関する。本明細書では、回転翼を３個以上備える無人航空機をマルチコプターと呼称し、例えば、回転翼が３つのトライコプター、４つのクアッドコプター、６つのヘキサコプターおよび８つのオクトコプターもマルチコプターに含まれる。

平成１７〜２６年の過去１０年間で水難に遭った人の数は１５００〜１９００人／年で推移しており（出典：警視庁「平成２６年中における水難の概況）、そのうち、約半数は死亡または行方不明となっている。一旦事故が起きると、命に関わる重大事故になる可能性が高いのが、水難の特徴である。
水難救助において、最も必要とされることは、水難者に捕まることができる浮遊物を迅速に提供することである。

例えば、特許文献１には、ペットボトルロケットを使用した水難救助装置が開示されている。この水難救助装置は、底部が切除されたペットボトルから成る胴体部と、柔らかい素材から成り前記胴体部の先端側を閉塞するカバーと、先端部が開口部となっているペットボトルから成り底部又は近傍部分が前記胴体部の下端部に接合されている加圧タンクと、一端が前記加圧タンクの下方部分に接合されているスカート部と、前記スカート部の外周面に配置された複数の尾翼とから成るペットボトルロケットと、発射台と、前記スカート部に取り付け又は形成されたリング状金具又は挿通穴と、前記リング状金具又は挿通穴に挿通されている糸又は紐と、前記糸又は紐を供給可能又は巻き取り可能に保持する巻取部（リール）と、前記糸又は紐の他端に接続されている浮き輪とを備えたものである。

特開２００９−２６９５０８号公報

しかしながら、ペットボトルロケット等の飛翔体を水難者に向けて発射する水難救助装置では、水難者が遠方にいる場合、飛翔体の到達距離に限界があり、届かない場合があった。また、発射後の飛翔体の飛行は自動制御されないため、水難者が掴むことができる範囲内に正確に着水させることは困難であった。

また、マルチコプターを用いて浮き輪を空中から落下させる水難救助装置では、浮き輪の体積により風の影響を受けやすく、マルチコプターを水難者の頭上付近にホバリングさせることは困難であった。そして、落下させた浮き輪も空気抵抗やマルチコプターからの風の影響を受けてしまい、水難者が掴むことができる範囲内に正確に着水させることは困難であった。さらに、水難者が浮き輪に掴まることができても、別途救助を待たなくてはならず、水難者が漂流し、見失う恐れもあった。

そこで、本発明は、水難者の手が届く範囲内に精度良く浮具を届けることができ、水難者を陸地から救助することができる水難救助装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、浮具と、揚力を発生させる複数の回転翼を有し、ホバリングが可能な無人航空機と、無人航空機を操縦する無線コントローラとを備える水難救助装置において、前記浮具が、砲弾形の浮具であり、前記無人航空機が、浮具発射機構と、無線コントローラとの無線通信を可能とする無線通信部と、浮具が連結されたラインと、ラインを巻回するスプールを有するリールと、制御部とを備え、前記浮具発射機構の少なくとも一部が、圧縮気体を噴出することで推進力を付与すること、前記無人航空機に浮力を付与する固定浮具を備え、前記固定浮具の少なくとも一部が、前記浮具発射機構に圧縮気体を供給するエアータンクを兼用すること、前記無線コントローラにより、前記浮具発射機構を操作することにより前記浮具を水難者側へ発射することができる水難救助装置である。
第２の発明は、浮具と、揚力を発生させる複数の回転翼を有し、ホバリングが可能な無人航空機と、無人航空機を操縦する無線コントローラと、搬送可能なリール装置とを備え、前記浮具が、砲弾形の浮具であり、前記無人航空機が、浮具発射機構と、無線コントローラとの無線通信を可能とする無線通信部と、制御部とを備え、前記浮具発射機構の少なくとも一部が、圧縮気体を噴出することで推進力を付与すること、前記無人航空機に浮力を付与する固定浮具を備え、前記固定浮具の少なくとも一部が、前記浮具発射機構に圧縮気体を供給するエアータンクを兼用すること、前記リール装置が、浮具が連結されたラインと、ラインを巻回するスプールを有するリールとを備え、前記無線コントローラにより、前記浮具発射機構を操作することにより前記浮具を水難者側へ発射することができる水難救助装置である。
第３の発明は、第１または２の発明において、前記無人航空機が、前記回転翼が配設された複数のアームと、複数のアームと連結されたフレームとを備え、前記浮具発射機構が、前記アームまたは前記フレームに配設されることを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、前記固定浮具が、前記無人航空機に７．５ｋｇ以上の浮力を付与することを特徴とする。
第５の発明は、第４の発明において、前記浮具に機械要素による推進力を付与する推進力付与機構を更に備えることを特徴とする。
第６の発明は、第１ないし４のいずれかの発明において、前記浮具が、１個あたり１．５〜４リットルの空気室を備え、前記浮具の総浮力が７．５ｋｇ以上であることを特徴とする。
第７の発明は、第１ないし６のいずれかの発明において、前記リールが、前記ラインの引張力より生じるスプールの回転に制動力を付与するドラグ機構と、前記ラインの引張力が所定の値以下となった場合に前記スプールを巻取方向に回転させることで前記ラインを巻き取る自動巻取機構を備えることを特徴とする。
第８の発明は、第１ないし７のいずれかの発明において、前記無人航空機が、撮像装置と、スピーカとを備え、前記無線コントローラが、マイクを備え、前記スピーカが、前記マイクに入力された音声を出力することを特徴とする。

本発明によれば、水難者の手が届く範囲内に精度良く浮具を届けることができ、水難者を陸地から救助することが可能となる。

第一実施形態例に係る無人航空機を示す底面図である。 第一実施形態例に係る無人航空機の使用態様を示す図である。 第二実施形態例に係る無人航空機の使用態様を示す図である。 第三実施形態例に係る無人航空機を示す底面図である。 第三実施形態例に係る発射機構の構成概要を示す要部断面側面図である。

［第一実施形態例］
［構成］
第一実施形態例に係る水難救助装置は、無線操縦により無人航空機を水難者Ｈの頭上まで飛行させ、浮具およびラインの一端が繋がれたライン環を水難者Ｈに発射し、ラインを送り出しながらラインの他端側を救助者Ｓに運搬する装置である。図１，２を参照しながら第一実施形態例に係る水難救助装置の構成を説明する。

本実施形態例に係る水難救助装置は、無人航空機１と、無線コントローラとを主な構成要素としている。
図１に示すように、無人航空機１は、本体１０と、４本のアーム１１と、４個の回転翼１２と、４個のモータ１３と、撮像装置１４と、ライン環２２と、取付ライン２１と、ライン２０と、リール２３と、４個の浮具３０と、４組の浮具発射機構（３１〜３５）と、制御部と、バッテリと、無線通信部とを主な構成要素としている。

本体１０は、制御部および無線通信部の装置やバッテリ等を備える箱体である。本体１０は、軽量であり、かつ、厳しい環境下（風雨、塩水、日射、低温・高温）においても使用できるよう、高強度・耐久性を備えた樹脂材料（例えばガラス繊維や炭素繊維等で強化された樹脂）からなる。

４本のアーム１１は、本体１０の側面上部の４つの角に放射状に設けられた棒状部材である。詳細には、４本のアーム１１は、本体１０の中心に対し等間隔（９０°間隔）に設けられている。アーム１１は、本体１０から外方に延出され、回転翼１２の回転によって下方に生じる風が本体１０にぶつかって揚力が低下することを防止する。アーム１１は、本体１０と同様の樹脂材料からなる。

回転翼１２ａ〜１２ｄは、回転により無人航空機１に揚力を与えるためのものであり、１つの回転軸に対して対向する２枚の羽を備える。なお、羽の枚数は、重量と必要な揚力・回転翼の回転数等のバランスを考慮して適宜設定することができ、例えば３枚以上であってもよい。

回転翼１２ａ〜１２ｄは、それぞれフレーム１１ａ〜１１ｄの先端付近の上方に設けられており、回転翼１２ａ〜１２ｄの回転軸は本体１０の中心に対し回転対称の位置関係にある。
回転翼１２ａ〜１２ｄは、回転の反作用によって無人航空機１が本体１０の中心周りに回転することを防止している。すなわち、回転翼（１２ａ，１２ｃ）が正方向に回転して反作用により生じる本体１０中心周りのトルクをキャンセルし、回転翼（１２ｂ，１２ｄ）が逆方向に回転して反作用により生じる本体１０中心周りのトルクをキャンセルしている。

回転翼１２の個数は、例示の４個に限られず、３個または５個以上であってもよいが、５個以上の場合、偶数個（例えば、６個または８個）であることが好ましい。偶数個であれば、正方向に回転する回転翼と逆方向に回転する回転翼を同数個ずつ設けることができるので、トルクを打ち消すための制御が容易となるからである。偶数個の回転翼を設ける場合も、本体１０の中心に関して等間隔で回転対称に配置し、回転方向が正方向と逆方向の回転翼を交互に配置することが好ましい。

モータ１３ａ〜１３ｄは、回転翼１２ａ〜１２ｄに回転の動力を与えるものであり、メンテナンスフリーの観点からは、摩耗部品のないモータ（例えばブラシレスモータ）を用いることが好ましい。モータ１３ａ〜１３ｄは、それぞれ４本のアーム１１の先端付近に設けられており、シャフトを介して回転翼１２ａ〜１２ｄの中心に接合されている。

モータ１３ａ〜１３ｄは、制御部により独立して回転方向および回転速度を変えることができ、これにより揚力が調整される。回転翼１２ａ〜１２ｄの揚力のバランスによって、無人航空機１の高度・機体の傾き・機体方向が制御される。

撮像装置１４は、無人航空機１の救助者Ｓが撮像された映像を見ながら水難者Ｈを捜索し、水難者Ｈに無人航空機１を接近させるためのデジタルカメラであり、例えばＣＣＤカメラで構成される。撮像装置１４は、広大な海上や夜間においても水難者Ｈを認識できるよう、例えば、水難者Ｈの体温を捉えることのできる赤外線カメラで構成してもよい。撮像装置１４は、上空から水面Ｗの水難者Ｈを撮像できるよう、本体１０の底面に対物面を下方に向けて設置されている。なお、無線コントローラで撮像装置１４の対物面の向きを変えたり、ズーミングを行ったりすることができる構成としてもよい。

ライン２０は、救助の際に引張りや岩礁や浮遊物等との接触により切れない程度の強度が必要であるのと共に軽量性も要求されるため、例えば釣り用のナイロン糸またはワイヤで構成される。なお、より細いラインで強度を確保する観点からは、これらを編み込んだものを用いることが好ましい。
ライン２０は、浮具３０に掴まった水難者Ｈを引張り、安全な場所に引き上げるための強度が必要であることから、例えば１００〜１３０ｌｂ以上の釣り用ラインを使用する。ライン２０の一端はライン環２２に固定され、他端は後述するリール２３のスプールに固定されている。ライン２０は、無人航空機１により運搬され、一端側は水難者Ｈへ発射され、他端側は救助者Ｓに渡される。

取付ライン２１は、一端がライン環２２の周長を浮具３０の個数分だけ実質等分した位置に固定され、他端が浮具３０に固定された紐材である。取付ライン２１は、浮具３０の推進力により生じる衝撃に耐えうる強度のものを使用する。

ライン環２２は、取付ライン２１ａ〜２１ｄを介して浮具３０が取付けられており、水難者Ｈが浮具３０を手繰り寄せたり、救助の際に水難者Ｈの体に巻きつけ漂流を防いだりするためのものである。ライン環２２は、水難者Ｈが掴みやすいよう、水面Ｗに浮かぶフローティングライン、または、多数の浮きが略等間隔に配置されたラインにより構成することが好ましい。ライン環２２は、水難者Ｈが容易に視認できるような色（例えば蛍光色）とすることが好ましい。
ライン環２２が形成する環の大きさは、水難者Ｈを囲んで水面Ｗに浮遊した状態で水難者Ｈが自力で掴みに行ける程度の大きさであり、例えば、直径３〜６ｍまたは５〜１０ｍである。ライン環２２は、後述するように、環の開口部内に水難者Ｈが入るように発射される（図２参照）。

リール２３は、本体１０の下部に設けられ、ライン２０を巻回するための円筒状のスプールと、スプールの円筒中心軸に設けられ、スプールを回転させるための棒状のシャフトと、ドラグ機構を主な構成要素とする。リール２３は、ドラグ機構によりライン２０の張力を一定の範囲内に維持することで、無人航空機１が飛行中の姿勢を崩すことを防止する。

ライン環２２およびライン２０は、スプールの正回転により巻き取られ、リール２３に収納されている。ライン２０またはライン環２２が引張られると、スプールが逆回転してライン２０を送り出す。

ドラグ機構は、シャフトに接続され、ライン２０の引張力により生じるスプールの回転に制動力を付与するものであり、例えばスタードラグで構成されている。ドラグ機構は、リール２３から引き出されたライン２０の張力を一定の範囲内に維持する張力安定装置として機能する。
ドラグ機構には、ライン２０に弛みが生じた際にラインを巻き取ることで、一定トルクを保つ自動巻取機能を付加してもよい。自動巻取機能は、例えば、ギヤードモーターにより実現される。自動巻取機能を付加することで、無人航空機１が風で押し戻された場合などでもライン２０の張力を一定の範囲内に維持することが可能となり、しかもライン２０が障害物や回転翼１２等に引っ掛かることを防止することが可能となる。

浮具３０は、水難者Ｈが溺れてしまわないように、水難者Ｈに浮力を与える砲弾形の浮具である。また、浮具３０は、ライン環２２を環状に広げながら飛翔し、水難者Ｈの周辺に着水するものである。浮具３０は、推進力付与機構３０１と、空気室３０２とを備える。

浮具３０は、後述する浮具発射機構（３１〜３５）から発射され、推進力付与機構３０１の起動で推進力が与えられることにより飛翔する。浮具３０の円錐形の先端部には、水難者Ｈを傷つけないようにクッション性を持たせることが好ましい。
浮具３０の表面は、水難者Ｈの周囲に着水した後に認識しやすいように、例えば蛍光塗料で着色されている。また、水中で掴んでも滑りにくくするため、例えば滑り止めの表面加工を施すことが好ましい。

推進力付与機構３０１は、浮具３０の下半部に設けられた圧力タンクと噴射口とで構成されている。図示とは異なり、圧力タンクを浮具とは別に設置し、銛を打ち出すように筒の一端から圧縮空気の噴出により浮具を発射する構造としてもよい。推進力付与機構３０１は、噴射口を閉じた状態で圧力タンクに圧縮空気を封入し、噴射口を開けると、圧縮空気が噴射口から噴出し、噴出した空気の反作用により浮具３０に推進力を与えるものである。推進力により得られる浮具３０の飛距離は数ｍ〜１０数ｍあれば足りる。

なお、推進力付与機構３０１の推進力の生成は、圧縮空気によるものに限られず、例えば、圧縮気体の作用により液体を噴出して推進力を得るもの、バネの反発等による機械要素による力を推進力とするもの、火薬の爆発等の化学要素による力を利用してもよい。また、推進力付与機構３０１は、浮具３０に限られず、後述する浮具発射機構（３１〜３５）に設けられてもよい。

空気室３０２は、浮具３０の胴部に設けられた空気を密封する空間であり、例えば、ペットボトルにより構成される。空気室３０２の体積１リットルあたり約１ｋｇの浮力が発生することを考慮し、浮具３０の総浮力および浮具３０の個数を設定する。浮具３０の総浮力は、例えば法定浮力（標準体重の大人１人が淡水中に２４時間浮き続けられるための浮力）である７．５ｋｇ以上であることが好ましい。風の影響を小さくする観点からは、１個あたりの浮具３０の空気室３０２の体積は、例えば１．５〜４リットルに設定される。

風の影響を小さくする観点からは、浮具３０の個数は少ない方が好ましいが、ライン環２２を広面積に開口させるという観点からは３個または４個とすることが好ましい。
浮具３０は、アーム１１ａ〜１１ｄ間の中心位置に後述する浮具発射機構により配置する。アーム１１の数が、３本、４本、６本、または８本の場合には、浮具の個数をアーム１１の数と同数またはその約数、かつ、複数とし、浮具発射機構により浮具３０が相互に等間隔となるように放射状に配置することが好ましい。

浮具発射機構（３１〜３５）は、固定具３１と、ジョイント３２と、起動機構３３と、ワイヤ３４と、ガイド３５とを主な構成要素としており、浮具３０を保持し、遠隔操作により浮具３０の推進力付与機構３０１を起動させ、水難者Ｈの周囲に向けて発射するためのものである。
浮具発射機構（３１〜３５）は、放射状に配置することで、浮具３０発射時の反作用による荷重を相互にキャンセルさせるようにする。

固定具３１は、本体１０の底部に放射状に設けられた４個の金具であり、ジョイント３２を固定する。固定具３１は、ジョイント３２と推進力付与機構３０１の噴射口を嵌合したときに、浮具３０の頂部が本体１０中心から放射状にかつ斜め下方に向くようにジョイント３２を固定している。これにより、４個の浮具３０は推進力付与機構３０１の起動後、水面Ｗに向かって放射状に飛翔することができる。

ジョイント３２は、推進力付与機構３０１の噴射口を開閉自在とするためのものであり、例えば、ワンタッチジョイントで構成され、噴射口と嵌合する閉位置と、噴射口を開放する開位置を有する。ジョイント３２は、圧縮空気を封入可能とする逆止弁を備える。

ジョイント３２を浮具３０の噴射口に嵌合させ、ジョイント３２の逆止弁に空気入れ等を接続し、空気を送り込むことで、浮具３０の圧力タンクに圧縮空気を蓄えることができる。この状態で、ジョイント３２を開位置に動かされると、浮具３０の推進力付与機構３０１が起動する。すなわち、浮具３０の噴射口が開き、浮具３０の圧力タンクが開放される。

起動機構３３は、推進力付与機構３０１を起動させるためのものであり、例えば直線方向に駆動するアクチュエータで構成され、無線コントローラからの指示を受け、ジョイント３２を閉位置から開位置に動かす。起動機構３３は、ガイド３５により案内されたワイヤ３４を介して４個のジョイント３２に接続されており、一度の動作で４個のジョイント３２を同時に動かすことが可能となっている。浮具３０を同時に発射し、発射時の反作用を打ち消し合うことにより、無人航空機１の姿勢の崩れを最小限とすることを可能としている。

本実施形態例の浮具発射機構は、浮具３０の圧力タンクへの圧縮空気の供給を空気入れにより行い、推進力付与機構３０１の起動をアクチュエータで行う構成としているが、この構成に限られず、別途エアータンクを設けて圧縮空気を蓄えておき、起動機構に電磁弁を用いる構成としてもよい。この場合、電磁弁を介してエアータンクと浮具３０とを連結する筒状のジョイントを接続し、電磁弁を開くことによりジョイントに圧縮空気が送り込まれて４個の浮具３０を同時に発射する。

本体１０に内蔵される制御部は、処理装置と、ＸＹＺ方向の加速度やヨー・ロール・ピッチ方向の角速度等を検出するセンサ群とを主な構成要素とし、無線コントローラの指示によりモータ１３や起動機構３３等の装置を制御する。
本体１０に内蔵されるバッテリは、処理装置やモータ１３等の装置に電源を供給するものであり、小型かつ大容量の観点から、例えばリチウムポリマー型のバッテリである。
本体１０に内蔵される無線通信部は、例えば、２．４ＧＨｚもしくは５ＧＨｚ帯の周波数帯域の無線通信により、無線コントローラからの指示を受信したり、撮像装置１４が撮像した映像を送信したりする。

図示しない無線コントローラは、無人航空機１や起動機構３３を遠隔操作するためのものであり、コントローラ本体と、２本の操作スティックと、モニタと、発射ボタンとを主な構成要素としている。
図示しない２本の操作スティックは、それぞれ３６０°自在に倒すことができ、制御部に対し、例えばスロットル（上昇・下降）、ラダー（左右旋回）、エレベータ（前進・後退）、エルロン（左右移動）およびこれらを組み合わせた動作を指示することができる。

図示しないモニタは、撮像装置１４が撮像した映像を表示するためのものであり、例えば液晶モニタで構成される。モニタを見ながら操作スティックを操作できるので、無人航空機１を移動させながら水難者Ｈを捜索することが可能である。また、無人航空機１の位置を調整して水難者Ｈの頭上に正確にホバリングさせることができ、浮具３０の着弾の位置精度を高めることができる。
なお、モニタは無線コントローラとは別途に構成されていてもよい。

発射ボタンは、救助者に押下されることで無線通信を介して制御部に対し、起動機構３３が浮具３０の推進力付与機構３０１を起動させることができる。

なお、無線コントローラにマイクを設け、無人航空機１の本体１０にスピーカを設け、マイクから入力された音声をスピーカから出力する構成としてもよい。この場合、水難者Ｈに救助に来た旨の呼びかけを行ったり、浮具３０やライン環２２の使用に関する指示を出したりすることができる。

［使用態様］
図２を参照しながら、無人航空機１の使用態様について説明する。
水難が発生すると、救助者Ｓは、浮具２０の推進力付与機構３０１の圧力タンクに水空気を入れ、浮具発射機構（３１〜３５）にセットする。そして、救助者Ｓは、ジョイント３２を閉位置にセットし、空気入れを使って推進力付与機構３０１の圧力タンクに圧縮空気を送り込む。

続いて、救助者Ｓは、無線コントローラの操作スティックを操作して無人航空機１を操縦し、水難者Ｈの頭上の所定高さ（例えば、５〜１０ｍ）まで移動させる。無人航空機１が機動性を有すること、および、救助者Ｓがモニタで撮像装置１４の映像を見ながら水難者Ｈを捜索することができることから、無人航空機１は水難者Ｈの元へ迅速に到達することができる。

そして、救助者Ｓは無線コントローラのマイクで浮具３０を発射する旨を伝え、浮具３０に掴まるよう指示し、無線コントローラの発射ボタンを押し、起動機構３３に浮具３０の推進力付与機構３０１を起動させる。

推進力付与機構３０１が起動すると、浮具３０は、ライン環２２の環を開口しながら飛翔する。開口したライン環２２は水難者Ｈを囲んで着水する。被救護者はライン環２２を掴んで浮具３０を手繰り寄せることで、自力で浮具３０に掴まることができる。

水難者Ｈが浮具３０に掴まると、救助者Ｓは無人航空機１を無線操縦し、救助者Ｓの元に帰還させる。その間、リール２３よりライン２０が送り出される。リール２３のドラグ機構により、ライン２０にかかる張力は一定の範囲内に維持され、無人航空機１はライン２０の張力変化により姿勢を崩すことなく安定して飛行することができる。なお、無人航空機１を自律飛行可能に構成し、無線コントローラまで自動運転で帰還するようにしてもよい。

水難者Ｈは、無人航空機１とライン２０により繋がっているため、漂流しても再度捜索する必要はなく、別途の救助を待つ必要もない。
その後、救助者Ｓは、ライン２０を引張り、水難者Ｈを引揚げて保護する。

以上に説明した第一実施形態例の水難救助装置によれば、水難者Ｈが掴める範囲内に確実に浮具を届けるのと共に、遠方にいる水難者を陸地から救助することが可能となる。

［第二実施形態例］
第二実施形態例の水難救助装置は、ラインを送り出す始点を救助者Ｓ側にしている点で、第一実施形態例の水難救助装置と相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については第一実施形態例と同一の符号を付し、説明を割愛する。

図３は第二実施形態例に係る無線航空機２を示す図である。
本実施形態例に係る水難救助装置は、ライン環２２が本体１０の底部に設けられたライン係止機構２４に係止され、リール２３が救助者Ｓ側に設置されるリールベース２５に設けられる構成を採用している点で第一実施形態例に係る水難救助装置と相違する。

リール２３は、第一実施形態例と同様である。リール２３とリールベース２５とにより、搬送可能なリール装置が構成される。
ライン係止機構２４は、ライン環２２が弛んで回転翼１２や障害物等に引っ掛からないようにするためにライン環２２を束ねて係止するためのものであり、例えば磁力等の弱い係止力でライン環２２を係止する閉位置と、係止を解除する開位置を有する。ライン係止機構２４は、ジョイント３２と同様に救助者Ｓの指示で起動機構３３により開位置に動かされ、ライン環２２の係止を解除する。

リールベース２５は、救助者Ｓの側でリール２３を支持し、リール２３を回転させるための持ち運び可能な台であり、ライン２０に引張られて移動しない程度の重量を有する。なお、リールベース２５にモータおよび制御回路を備える巻取機構を設け、ライン２０を自動で巻き取り、或いは半自動で巻き取りを支援するようにしてもよい。

無人航空機２は、リール２３を搭載していないので、リール２３の存在による風の影響をなくすことができ、より安定して飛行することができる。

無線航空機２の使用時においては、救助者Ｓは、リールベース２５を救助者Ｓの近く載置する。無人航空機２の飛行中、リール２３はライン２０を送り出す。リール２３のドラグ機構により、ライン２０にかかる張力は一定の範囲内に維持され、無人航空機２はライン２０の張力変化により姿勢を崩すことなく安定して飛行することができる。

無人航空機２が水難者Ｈの元に到達すると、救助者Ｓの指示により起動機構３３は、ライン係止機構２４を開位置に動かし、推進力付与機構３０１を起動する。すると、束ねられていたライン環２２がほどけ、浮具３０が放射状に飛翔し、ライン環２２は環状に開口しながら水難者Ｈに発射される。
その後、無人航空機２は救助者Ｓの無線操縦により救助者Ｓの元に帰還する。

以上に説明した第二実施形態例の水難救助装置によっても、水難者が掴める範囲内に確実に浮具を届けるのと共に、遠方にいる水難者を陸地から救助することが可能となる。

［第三実施形態例］
第三実施形態例の水難救助装置は、無人航空機３がフロート付きフレーム１４０を備えている点で、第一実施形態例の水難救助装置と主に相違する。以下では、相違点を中心に説明し、共通する構成については第一実施形態例の符号に百を付加した符号を付し、説明を割愛する場合がある。

図４は第三実施形態例に係る無人航空機３の底面図である。無人航空機３は、本体１１０から延出される４本のアーム１１１ａ〜１１１ｄを備えている。アーム１１１ａ〜１１１ｄは、第一実施形態例とは異なり、長さ方向の中心またはその付近回転翼１１２ａ〜１１２ｄがそれぞれ配置されている。アーム１１１ａ〜１１１ｄの本体１１０とは反対側の端部は、直方体形状のフレーム１４０に連結されている。

フレーム１４０は、１９本のロッド部材からなる。詳細には、底面の各辺を構成するロッド部材１４１ａ〜１４１ｄ、底面を補強するロッド部材１４２、上面の各辺を構成するロッド部材１４３ａ〜１４３ｄ、底面と上面とを連結するロッド部材１４４ａ〜１４４ｆにより構成される。各ロッド部材の本数は例示の本数に限定されず、強度や重量などを考慮し、任意の本数を採用することができる。

底面の各辺を構成するロッド部材１４１ａ〜１４１ｄには、４個の固定浮具１５１ａ〜１５１ｄと、４個のエアータンク１５２ａ〜１５２ｄとが配設されている。本実施形態例では、４個の固定浮具１５１ａ〜１５１ｄおよび４個のエアータンク１５２ａ〜１５２ｄを、いずれも同容量のペットボトルにより構成した。固定浮具１５１ａ〜１５１ｄおよびエアータンク１５２ａ〜１５２ｄの容量は、無人航空機３自体を着水させ、救命具として使用することが可能な浮力を有するように構成されている。すなわち、エアータンク１５２ａ〜１５２ｄは無人航空機３用の浮具としても機能する。

アーム１１１ａ〜１１１ｄの本体１１０とは反対側の端部近傍には、４組の発射機構（１６１〜１６３）が配設される。図５に示すように、この発射機構は、外筒１６１と、ピストン１６２と、連結具１６３とを備えて構成される。
外筒１６１内にはピストン１６２が摺動自在に配設されており、発射準備時にはピストン１６２は外筒１６１の最奥部に位置している。外筒１６１は、エアータンク１５２と配管１５３により流体的に連通され、エアータンク１５２と反対側の端部は開口している。ピストン１６２は連結具１６３を介して浮具１３０と接続されている。エアータンク１５２から供給される圧縮気体Ｇの作用によりピストン１６２を進出移動させることにより、浮具１３０がピストン１６２および連結具１６３と共に外筒１６１の開口端より飛翔する。

配管１５３は、配管１５３ａ，１５３ｂの２又に分岐しており、分岐の一方の配管１５３ａには、バルブ１５５ａを介してエアータンク１５２が接続されている。バルブ１５５ａはエアータンク１５２の連通を開閉自在としており、使用時には手動で開状態とされる。配管１５３には、電磁弁１５４が設けられており、電磁弁１５４を閉状態とすると外筒１６１とエアータンク１５２の連通が遮断され、電磁弁１５４を開状態とすると外筒１６１とエアータンク１５２が連通される。電磁弁１５４の開閉は、無線コントローラにより遠隔操作することが可能である。

エアータンク１５２への圧縮気体Ｇの貯留は、配管１５３の分岐の他方である配管１５３ｂにバルブ１５５ｂを介してコンプレッサー１７１を接続することにより行われる。電磁弁１５４を閉状態とし、２個のバルブ１５５ａ，１５５ｂを手動で開状態とし、コンプレッサー１７１より空気を供給すると、エアータンク１５２に圧縮空気Ｇが貯留される。エアータンク１５２への空気の供給が終わると、バルブ１５５ｂを手動で閉状態としてコンプレッサー１７１は取り外される。

浮具１３０は、空気室を備えているが、第一実施形態例とは異なり推進力付与機構は備えていない。本実施形態例では、４個の浮具１３０ａ〜１３０ｄをペットボトルにより構成した。
無人航空機３は、第一実施形態例のようにリール２３を本体１０に搭載することもできるし、第二実施形態例のように本体１０にライン係止機構２４を設け、岸側に設置されたリール装置（２３，２５）と連係させることも可能である。

以上に説明した第三実施形態例の水難救助装置によれば、水難者が掴める範囲内に確実に浮具を届けることも可能であるし、無人航空機３自体を浮具として提供し、遠方にいる水難者を陸地から救助することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

１〜３ 無人航空機
１０，１１０ 本体
１１，１１１ アーム
１２，１１２ 回転翼
１３，１１３ モータ
１４ 撮像装置
２０ ライン
２１ 取付ライン
２２ ライン環
２３ リール
２４ ライン係止機構
２５ リールベース
３０，１３０ 浮具
３１ 発射台
３２ 係止部
３３ 起動機構
３４ ワイヤ
３５ ガイド
１４０ フレーム
１４１〜１４４ ロッド部材
１５１ 固定浮具
１５２ エアータンク
１５３ 配管
１５４ 電磁弁
１５５ バルブ
１６１ 外筒
１６２ ピストン
１６３ 連結具
１７１ コンプレッサー
Ｈ 水難者
Ｓ 救助者
Ｗ 水面
Ｇ 圧縮気体

Claims (8)

1. 浮具と、揚力を発生させる複数の回転翼を有し、ホバリングが可能な無人航空機と、無人航空機を操縦する無線コントローラとを備える水難救助装置において、
   前記浮具が、砲弾形の浮具であり、
   前記無人航空機が、浮具発射機構と、無線コントローラとの無線通信を可能とする無線通信部と、浮具が連結されたラインと、ラインを巻回するスプールを有するリールと、制御部とを備え、
   前記浮具発射機構の少なくとも一部が、圧縮気体を噴出することで推進力を付与すること、
   前記無人航空機に浮力を付与する固定浮具を備え、前記固定浮具の少なくとも一部が、前記浮具発射機構に圧縮気体を供給するエアータンクを兼用すること、
   前記無線コントローラにより、前記浮具発射機構を操作することにより前記浮具を水難者側へ発射することができる水難救助装置。
2. 浮具と、揚力を発生させる複数の回転翼を有し、ホバリングが可能な無人航空機と、無人航空機を操縦する無線コントローラと、搬送可能なリール装置とを備え、
   前記浮具が、砲弾形の浮具であり、
   前記無人航空機が、浮具発射機構と、無線コントローラとの無線通信を可能とする無線通信部と、制御部とを備え、
   前記浮具発射機構の少なくとも一部が、圧縮気体を噴出することで推進力を付与すること、
   前記無人航空機に浮力を付与する固定浮具を備え、前記固定浮具の少なくとも一部が、前記浮具発射機構に圧縮気体を供給するエアータンクを兼用すること、
   前記リール装置が、浮具が連結されたラインと、ラインを巻回するスプールを有するリールとを備え、
   前記無線コントローラにより、前記浮具発射機構を操作することにより前記浮具を水難者側へ発射することができる水難救助装置。
3. 前記無人航空機が、前記回転翼が配設された複数のアームと、複数のアームと連結されたフレームとを備え、
   前記浮具発射機構が、前記アームまたは前記フレームに配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の水難救助装置。
4. 前記固定浮具が、前記無人航空機に７．５ｋｇ以上の浮力を付与することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の水難救助装置。
5. 前記浮具に機械要素による推進力を付与する推進力付与機構を更に備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の水難救助装置。
6. 前記浮具が、１個あたり１．５〜４リットルの空気室を備え、前記浮具の総浮力が７．５ｋｇ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の水難救助装置。
7. 前記リールが、前記ラインの引張力より生じるスプールの回転に制動力を付与するドラグ機構と、前記ラインの引張力が所定の値以下となった場合に前記スプールを巻取方向に回転させることで前記ラインを巻き取る自動巻取機構を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の水難救助装置。
8. 前記無人航空機が、撮像装置と、スピーカとを備え、
   前記無線コントローラが、マイクを備え、
   前記スピーカが、前記マイクに入力された音声を出力することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の水難救助装置。