JPH08216980A - 水中清掃ロボット用反力生成装置 - Google Patents

水中清掃ロボット用反力生成装置

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JPH08216980A
JPH08216980A JP4640095A JP4640095A JPH08216980A JP H08216980 A JPH08216980 A JP H08216980A JP 4640095 A JP4640095 A JP 4640095A JP 4640095 A JP4640095 A JP 4640095A JP H08216980 A JPH08216980 A JP H08216980A
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JP
Japan
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reaction force
water
cleaning robot
cleaning
underwater
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Withdrawn
Application number
JP4640095A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Kuno
敦史 久野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08216980A publication Critical patent/JPH08216980A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/04Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet
    • B05B3/06Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements driven by the liquid or other fluent material discharged, e.g. the liquid actuating a motor before passing to the outlet by jet reaction, i.e. creating a spinning torque due to a tangential component of the jet

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全かつ低コストの経済的な水中清掃ロボッ
ト用反力生成装置を得る。 【構成】 水面上の母船に搭載された船上ポンプ5によ
る高圧吐出水を水中清掃ロボットへ供給する耐圧ホース
と、上記水中ロボットに付設され上記耐圧ホースを経て
供給される高圧吐出水により駆動される水圧モータ8に
より同水中清掃ロボットに水中作業時の反力を付与する
反力生成用スラスタ2とを具えたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、養殖魚網清掃,船舶の
外殻洗浄等を目的とした水中ロボットに好適な反力生成
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】船舶の外板,水中構造物の海水浸漬部,
水中の養殖魚網等の洗浄を行う水中ロボットにおいて
は、従来、図3に縦断面図に示すように、母船5の船上
ポンプによる高圧吐出水をホースを経て水中清掃ロボッ
ト本体1に供給し、同ロボットの腹面に付設された清掃
用ウォータジェット3から同高圧水を清掃対象物9に吹
き付けることにより、その清掃を行うのである。そし
て、その際に、同ロボット本体1が反力により清掃対象
物9から離れることがないように、その背面に付設され
た反力生成ウォータジェット19からジェットを噴射し
て、同水中ロボットを清掃対象物上に保持する。なお、
この種の反力生成装置としては、従来、図4に示すよう
な構造も知られている。すなわい、図4縦断面図に示す
ものでは、船上ポンプ5からの高圧吐出水を耐圧ホース
を経て水中清掃ロボット1の清掃用ウォータジェット3
に供給するとともに、同ロボットの背面に配設されたモ
ータ駆動のスクリュー11を船上の発動発電機6の出力
電力によりケーブルを経て駆動するのである。このよう
に、図3に示した反力生成手段では船上ポンプの高圧吐
出水を耐圧ホースを経てロボットの反力生成用ウォータ
ジェット19から噴射するウォータジェット方式を採用
しているのに対して、後者(図4)によれば、船上発動
発電機の出力電力によりケーブルを経てロボットの反力
生成用電動スクリュー11を駆動する方式を採用してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、両者を比較し
てみると、前者では、ウォータジェット方式を利用する
関係上、高速でジェット水を吹き出すので、水中作業員
には危険であるとともに、後者のスクリュー方式に比べ
て効率が悪い関係上、船上ポンプの吐出流量が大流量と
なってシステム全体が高価なものとなる。これに対し
て、後者ではスクリュー方式を利用する関係上、高出力
のモーターが必要となるから、特に水中作業時の漏電等
の安全上の問題がある。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、安全かつ低コストの経済的な水中清掃ロボッ
ト用反力生成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、水面上の母船に搭載された船上ポ
ンプによる高圧吐出水を水中清掃ロボットへ供給する耐
圧ホースと、上記水中ロボットに付設され上記耐圧ホー
スを経て供給される高圧吐出水により駆動される水圧モ
ータにより同水中清掃ロボットに水中作業時の反力を付
与する反力生成用スラスタとを具えたことを特徴とす
る。
【0006】
【作用】このような構成によれば、船上ポンプ5による
水圧,水量の圧力水を配管7で水圧モータ8まで導き、
水圧モータ8の軸を回転させる。そして、水圧モータ8
に連結されているスクリュー11が回転し、反力を生成す
る。
【0007】
【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する
と、図1はその全体縦断面図、図2は図1の水中清掃ロ
ボットの反力生成スラスタ及び清掃用ウォータジェット
部を示す拡大図、図3は図1の水圧モータの部分を示す
縦断面図である。
【0008】上図において、図4〜図5と同一の符号は
それぞれ同図と同一の部材,機器を示し、本発明装置が
同図のそれと大きく相違するところは、反力生成用スラ
スタとして水圧モータを利用し、この水圧モータを船上
ポンプの高圧吐出水で駆動するようにしたことにある。
【0009】すなわち、本発明においては、まず、図1
に示すように、水中清掃ロボット本体1に反力生成用ス
ラスタ2,清掃用ウォータジェット3及び移動タイヤ4
を有し、反力生成用スラスタ2と清掃用ウォータジェッ
ト3とは配管7によって接続されており、船上ポンプ5
によって供給される高圧水を利用して駆動することと
し、水中清掃ロボット本体1内の電装品は、船上の発動
発電機6等による電力で駆動する。
【0010】反力生成スラスタ及び清掃用ウォータジェ
ット部を説明すると、図2において、反力生成用スラス
タ2は、船上ポンプ5の水の圧力を利用して回転駆動力
を発生する水圧モータ8,水圧モータ8の回転駆動力を
伝達する回転軸10,反力を発生するスクリュー11,
その反力を受ける軸受12,スラスタケース13,船上
ポンプ5から供給された高圧水の切り換えを行う電磁弁
A14及び電磁弁B15,排水口に装着される排水口用
ガード17及びスクリュー11を保護するスクリュー用
ガード18からなる。また、水圧モータ8は、図3に示
すように、船上ポンプ5からの高圧水により羽根車21
を回転させて回転駆動力を得る。
【0011】ここで、水圧モータ方式の反力装置が果た
して実現性があるか否かの問題があるので、本発明者は
この点を下記のように解析して十分に実現可能性がある
ことを疎明することができた。すなわち、水圧モータ方
式のスクリュースラスタの要求推力を一応20kgfと
して、慣用の船上ポンプ,プロペラを使用し、この要求
推力を満足するためのポンプ流量を求めてみる。ポンプ
流量Qと軸トルクT,回転数nの間には次の関係があ
る。 Q=2πn・T/ηv ηT ・P ここで、ηv ηT :効率 P :ポンプ圧力 慣用のプロペラで要求推力20kgfを出すには、回転
数n=25rpsが必要であり、さらにその回転数を得
るには100kgfcmの軸トルクTが必要であり、さ
らにまた、慣用のポンプ吐出圧力は150kgf/cm
2 である。よって、効率を70%とすれば、ポンプ流量
Qは、 Q=(2π×25×100)/(0.7 ×150) =224cm3 /sec≒13.4 lit/min となる。ところで、慣用ポンプの流量は、最大で80 l
it/min であり、水圧モータを使用した場合のポンプ流
量13.4 lit/min に比べ十分大きいので、本発明方式の
反力装置は十分に実現可能であることが判明したのであ
る。
【0012】このような水中清掃ロボット本体1を、清
掃対象物9に取り付けるには、まず、船上ポンプ5から
清掃用ウォータジェット3への配管7に流れる水を、ウ
ォータジェット用電磁弁16(図2)を閉じることによ
って遮断する。さらに、図3の実線矢印の方向に水が流
れるように、図2の電磁弁A14のバルブa,cを開,
バルブbを閉,電磁弁B15のバルブe,fを開,バル
ブdを閉とし、清掃対象物9に取り付く方向の推力のみ
を発生させ、水中清掃ロボット本体1を清掃対象物9ま
で移動させる。清掃作業中は、ウォータジェット用電磁
弁16を開とし、清掃用ウォータジェット3からの高速
水流によって水中清掃ロボット本体1を清掃対象物9の
被清掃面に押しつけながらその清掃を行う。その際、反
力生成スラスタ2の水圧モータ8は、船上ポンプ5から
供給された高圧水の水圧,水量に見合った駆動力を発生
する。その駆動力は回転軸10を経て、スクリュー11
を回転させることにより水中ロボット本体の必要とする
反力を得る。
【0013】反力は軸受12で受けられ、清掃用ウォー
タジェット3の反力となり、清掃対象物9に水中清掃ロ
ボット本体1を取り付かせることを可能にする。清掃後
の水中清掃ロボット本体1の浮上時には、船上ポンプ5
から清掃用ウォータジェット3への配管7に流れる高圧
水を、ウォータジェット用電磁弁16を閉じることによ
って遮断し、さらに、図3の破線矢印の方向に水が流れ
るように、電磁弁A14のバルブa,bを開,バルブc
を閉,電磁弁B15のバルブd,fを開,バルブeを閉
とすることにより、スクリュー11の回転を反力を生成
する場合と逆にする。その結果、水中清掃ロボット本体
1の浮力による浮上力に加えて、清掃対象物9から離れ
る方向の推力を積極的に発生させて水中清掃ロボット本
体は迅速に水面に浮上する。
【0014】
【発明の効果】本発明は図4のウォータジェット方式の
反力生成装置と比較して下記の点で優れている。 (1)システムが小型化できる。これは本発明の方が効
率が良いので、船上ポンプ吐出容量を小さくすることが
できることによる。 (2)運動性が向上する。これは、ウォータジェットは
清掃対象物から離れる方向への推力を出すことができな
いことによる。反力ウォータジェット方式の反力生成装
置では、水漏れ等の故障時に水中清掃ロボットの浮力の
みにより浮上する。また、水中で清掃対象物にひっかか
ったりしたときに作業員が潜水して同ロボットを回収す
る必要がある。 これに対し、本発明はこれらの場合はスクリューを逆回
転することで、清掃対象物から離れる方向の推力を出し
迅速に浮上したり、ひっかかりを外すことが可能となる
ことによる。また、本発明は、図5の電動スクリュー方
式の反力装置と比較して下記の点で優れている。 (1)構造が簡素化できる。これは、スラスタケースを
水密化する必要がないこと、また電動モータから発生す
る熱を逃がす構造が不要であることによる。 (2)質量の軽量化ができる。これは、電動モータから
でる熱を考慮する必要がないため、スラスタケースの材
料をアルミ合金の代わりに、プラスチック等の軽量なも
のを採用することができることによる。 (3)信頼性,整備性が向上する。これは、水圧モータ
は機械的に羽根車を回転させるだけであり、故障する確
率が小さいので、水中で清掃中に故障した際に、ロボッ
トを船上に引き上げて整備することがほとんど必要なく
なる。また、電動モータの熱による火災の危険性がない
ことによる。 (4)他の構成部材・機器への悪影響が減少する。これ
は、電動モータからの熱に対する他構成部材・機器の耐
熱を考慮する必要がないことによる。 (5)運動性が向上する。これは、ワイヤハーネスの数
が減少するため、ワイヤハーネスの剛性が低下し、水中
清掃ロボットが移動しやすくなる。また、ワイヤハーネ
スが受ける潮流の影響が少なくなるので、水中清掃ロボ
ットの制御が容易になることによる。 (6)システムが小型化できる。これは、発動発電機の
容量をかなり小さくすることができることによる。
【0015】以上の本発明によるメリットをサマライズ
すると下記のようになる。このような本発明の反力生成
スラスタによれば、図4に示した従来の反力生成用ウォ
ータジェット19を用いた反力生成機構に比べ、高速水
流による危険性がないため、安全性が向上する。また、
図5に示した従来の電動モータ20及びスクリュー11
の組み合わせによる反力形成機構と比べ、高圧電源を使
用しないため、特に水中で作業する水中清掃ロボットで
は大きな安全性が得られる。さらに、従来の反力生成用
ウォータジェット19を用いた反力生成機構に比べて、
本発明装置においては、少流量の水量で同等の推力を出
すことが可能なため、船上ポンプの吐出流量を小さく
し、システム全体を安価にすることができる。
【0016】要するに本発明によれば、水面上の母船に
搭載された船上ポンプによる高圧吐出水を水中清掃ロボ
ットへ供給する耐圧ホースと、上記水中ロボットに付設
され上記耐圧ホースを経て供給される高圧吐出水により
駆動される水圧モータにより同水中清掃ロボットに水中
作業時の反力を付与する反力生成用スラスタとを具えた
ことにより、安全かつ低コストの経済的な水中清掃ロボ
ット用反力生成装置を得るから、本発明は産業上極めて
有益なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す水中清掃ロボット構造
の全体縦断面図である。
【図2】図1の水中清掃ロボットの反力生成スラスタ及
び清掃用ウォータジェット部を示す拡大図である。
【図3】図1の水圧モータの部分を示す縦断面図であ
る。
【図4】従来のウォータジェットによる反力生成機構を
もつ水中清掃ロボット構造を示す全体縦断面図である。
【図5】従来の電動モータ及びスクリューの組み合わせ
による反力生成機構をもつ水中清掃ロボットを示す全体
縦断面図である。
【符号の説明】
1 水中清掃ロボット本体 2 反力生成スラスタ 3 清掃用ウォータジェット 4 移動用タイヤ 5 船上ポンプ 6 発動発電機 7 配管 8 水圧モータ 9 清掃対象物 10 回転軸 11 スクリュー 12 軸受 13 スラスタケース 14 電磁弁A 15 電磁弁B 16 ウォータジェット用電磁弁 17 排水口用ガード 18 スクリュー用ガード 19 反力生成用ウォータジェット 20 電動モータ 21 羽根車

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水面上の母船に搭載された船上ポンプに
    よる高圧吐出水を水中清掃ロボットへ供給する耐圧ホー
    スと、上記水中ロボットに付設され上記耐圧ホースを経
    て供給される高圧吐出水により駆動される水圧モータに
    より同水中清掃ロボットに水中作業時の反力を付与する
    反力生成用スラスタとを具えたことを特徴とする水中清
    掃ロボット用反力生成装置。
JP4640095A 1995-02-10 1995-02-10 水中清掃ロボット用反力生成装置 Withdrawn JPH08216980A (ja)

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JP4640095A JPH08216980A (ja) 1995-02-10 1995-02-10 水中清掃ロボット用反力生成装置

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Effective date: 20020507