JPH0958585A - 水中移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直な壁面を走行するのに好適であり、且つ
小型化軽量化を図った水中移動装置を提供する。 【解決手段】 スラストファン１０ａ，１０ｂを正回転
又は逆回転させることにより、装置本体５が腹側４又は
背側１９へ移動するよう構成されている。そして、腹側
４の開口の周囲に設けられたシールスカート２６が水中
の壁面２５に当接されることにより、装置本体５内部が
負圧となって、水中移動装置１が壁面２５に吸着される
よう構成されている。この状態で、移動機構１１を駆動
すれば、装置本体５が壁面２５上を走行するよう構成さ
れている。ここで、シールスカート２６外縁のシールリ
ング部２８における壁面２５側に内外間を連通する水流
確保用溝４３を形成することにより、水流確保用溝４３
を介してシールスカート２６の内外間に適度な漏れ水流
が生じ、スラストファン１０ａ，１０ｂの駆動系に過負
荷が掛ることが防止されるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉の圧力容器
の内面検査や、船舶のスクリューの清掃や、火力発電所
の取水や排水のための水路の清掃や、その他の海洋構造
物に対する各種水中作業に用いるための水中移動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、火力発電所等においては、冷却
用海水を取水したり排水したりするために海と発電プラ
ントとの間に比較的長い水路が設けられているが、この
水路の路面には、種々の貝藻類が付着する。そこで、こ
れら海洋付着生物を除去すべく、水路の路面に沿って自
在に走行する水中移動装置が必要となる。

【０００３】この種の水中移動装置としては、図５
（ａ）（ｂ）に示すようなものが知られている（詳しく
は、実開平３−７９３２３号公報を参照のこと）。この
水中移動装置ａは、図示するように、装置本体に備えら
れたスラストファンｂを回転させて噴流を発生させるこ
とにより装置本体を水路の水平な路面ｄへ押し付けさ
せ、この状態で駆動輪ｃを用いて水平な路面ｄ上を走行
させるようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにス
ラストファンｂの噴流によって装置本体を水路の路面ｄ
へ押し付けさせるタイプの水中移動装置ａにあっては、
図示するように水平な路面ｄではなく垂直な壁面に沿っ
て走行させようとすると、水中移動装置ａを壁面に押し
付けて駆動輪ｃに適正な接触圧を与えるために、スラス
トファンｂの推力を著しく増大させなければならない。
即ち、垂直な壁面に沿って水中移動装置ａ走行させるた
めには、スラストファンｂのモータを大型化するか、そ
の設置個数を増やすかしなければならなくなるため、台
車全体が大型化、大重量化してしまう。

【０００５】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、垂直な壁面を走行するのに好適であり、且つ小
型化、軽量化を図り得るようにした水中移動装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、腹側が開口さ
れた装置本体と、該装置本体の背側に正逆回転自在に設
けられたスラストファンと、上記装置本体の腹側の開口
の周囲に設けられ壁面吸着時に装置本体内部を負圧に保
つべく壁面と接するシールスカートと、シールスカート
外縁の壁面と接する部分に形成された内外間を連通する
水流確保用溝と、装置本体を壁面に沿って移動させる移
動機構とを備えたことを特徴とする水中移動装置にかか
るものである。

【０００７】又、本発明は、腹側が開口された装置本体
と、該装置本体の背側に正逆回転自在に設けられたスラ
ストファンと、上記装置本体の腹側の開口の周囲に設け
られ壁面吸着時に装置本体内部を負圧に保つべく壁面と
接するシールスカートと、シールスカート外縁の壁面と
接する部分に形成された周方向へ延びる突起部と、装置
本体を壁面に沿って移動させる移動機構とを備えたこと
を特徴とする水中移動装置にかかるものである。

【０００８】この場合において、突起部を複数条設け、
外側の突起部を大きく、内側の突起部を小さく形成して
も良い。

【０００９】上記構成によれば、スラストファンを正回
転又は逆回転させると、装置本体は腹側又は背側へ移動
する。

【００１０】そして、腹側の開口の周囲に設けられたシ
ールスカートが水中の壁面に接すると、そのシールスカ
ートによって装置本体内部が負圧となり、水中移動装置
が壁面に吸着される。

【００１１】この状態で、移動機構を駆動することによ
り、水中移動装置は壁面上を走行することができる。

【００１２】ここで、シールスカート外縁の壁面と接す
る部分に内外間を連通する水流確保用溝を形成すること
により、水流確保用溝を介してシールスカートの内外間
に適度な漏れ水流が生じ、スラストファンの駆動系に過
負荷が掛ることが防止される。

【００１３】又、シールスカート外縁の壁面と接する部
分に周方向へ延びる突起部を形成することにより、シー
ルリング部と壁面とが線接触となるため、適度なシール
性を確保しつつ移動機構によって容易に移動することが
可能となる。

【００１４】更に、シールリング部に突起部を複数条設
け、外側の突起部を大きく、内側の突起部を小さく形成
することにより、大きな突起部によって障害物をより容
易に乗り越えさせることができるようになり、小さな突
起部によって適度なシール性を確保し易くなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
１〜図４を参照しつつ説明する。

【００１６】この場合において、図１は本実施の形態に
係る水中移動装置の部分破断平面図、図２は壁面に吸着
した水中移動装置の側断面図、図３は図２の部分拡大
図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【００１７】図示するように、この水中移動装置１は、
直径に比べて高さの低い円筒体６の一端面を円板７で閉
止して成る、腹側４が開口した装置本体５を備えてい
る。

【００１８】そして、円板７の内側の面にはケーシング
８が水密に取り付けられており、ケーシング８内の上部
には浮体部２が、下部に錘体部３が形成されている。

【００１９】前記浮体部２は、空気又は発泡スチロール
等が充填された密閉タンク９から成っており、錘体部３
は、後述するスラストファン１０ａ，１０ｂや移動機構
としての駆動輪１１を駆動するモータ１２〜１７からな
っている。そして、これら密閉タンク９及びモータ１２
〜１７によって、装置本体５が水中にて茶柱状（垂直に
立った状態、以下、茶柱状という）に浮遊するように浮
力調節されている。より詳しくは、装置本体５が僅かに
沈降するように浮力調節されている。

【００２０】スラストファン１０ａ，１０ｂは、円板７
の左右両側に形成された腹側４へ向かって延びるダクト
１８内にそれぞれ１個ずつ配置されている。即ち、各ス
ラストファン１０ａ，１０ｂは、装置本体５の背側１９
に設けられている。この構成によれば、スラストファン
１０ａ，１０ｂを正逆回転させることにより、装置本体
５を水中にて茶柱状に浮遊した状態で背側１９又は腹側
４へ移動させることができる。左側のスラストファン１
０ａは、直列に接続された２個のモータ１２，１３によ
って駆動され、同様に、右側のスラストファン１０ｂ
は、直列に接続された２個のモータ１４，１５によって
駆動される。各モータ１２〜１５は、電流値が一定にな
るように制御されており、従って、負荷が大きくなると
回転速度が遅くなり、負荷が小さくなると回転速度が速
くなるようになっている。

【００２１】各ファン用のモータ１２〜１５は、上記円
板７と平行な面内に四角形状に配置されている。そし
て、モータ１２と１３の回転軸２０は互いに連結されて
いる。同様に、モータ１４と１５の回転軸２１は互いに
連結されている。この構成によれば、全高Ｈを抑えつ
つ、スラストファン１０ａ，１０ｂの推力を高めること
ができる。又、左側のスラストファン１０ａ用のモータ
１２と１３、右側のスラストファン１０ｂ用のモータ１
４と１５は、それぞれ独立して回転速度及び回転方向を
制御できるようになっている。

【００２２】スラストファン１０ａ，１０ｂ用のモータ
１２，１５の回転軸２０，２１には、それぞれ段付プー
リ２２が取り付けられている。各段付プーリ２２は、左
右のスラストファン１０ａ，１０ｂの駆動軸に取り付け
られた段付プーリ２３と、段付ベルト２４によって連動
されている。この構成によれば、モータ１２，１３によ
って左側のスラストファン１０ａが駆動され、モータ１
４，１５によって右側のスラストファン１０ｂが駆動さ
れる。よって、各モータ１２〜１５の回転速度及び回転
方向を制御し、左右のスラストファン１０ａ，１０ｂの
回転速度及び回転方向を適宜変更することにより、装置
本体５が水中で茶柱状に浮遊している状態で背側１９又
は腹側４へ移動又は転回させることができる。

【００２３】上記円筒体６の開口の周囲即ち装置本体５
の腹側４の開口の周囲には、装置本体５が茶柱状に立っ
たまま移動してその腹側４が水中の壁面２５に突き当っ
たとき、その壁面２５と接して装置本体５内部を負圧に
保たせるためのシールスカート２６が設けられている。

【００２４】シールスカート２６は、図３・図４に示す
ように、円筒体６の開口の周囲に取り付けられた、ゴム
などの自在に変形可能な膜状の樹脂材料からなるフレア
部２７と、フレア部２７の外縁に取り付けられた、ポリ
エステル樹脂などの部分的に変形可能な程度の柔軟性を
有するドーナツリング状の樹脂材料からなるシールリン
グ部２８とで構成されている。

【００２５】フレア部２７は、装置本体５内が負圧にな
るとその吸引力により図３に二点鎖線で示すように内方
へ引っ張られ、壁面２５に接するように変形する。但
し、このときフレア部２７は、装置本体５の内外を完全
に液密にシールしてしまうようなことはなく、壁面２５
との間で装置本体５の外から内への水流を許容するよう
になっている。よって、装置本体５内が真空となって完
全に壁面２５に固定されてしまうことはない。

【００２６】又、シールリング部２８の外縁には、壁面
２５に付着した障害物２９（ゴミやボルトや溶接線や貝
類等）を乗り越えるための傾斜面３０が形成され、且
つ、シールリング部２８の内面には周方向に延びる複数
条の突起部４０，４１が形成されている。そして、外側
の突起部４０は傾斜面３０に連続する比較的大きい半円
形の断面形状を有しており、内側の突起部４１は突起部
４０に対し僅かな間隔４２を有して配置され、突起部４
０よりも小径の半円形をした断面形状を有している。加
えて、シールリング部２８の内面には、内外間を連通す
る放射状の水流確保用溝４３が適宜の本数形成されてい
る。

【００２７】更に、上記ケーシング８の左右には、装置
本体５が壁面２５に吸着したときにその壁面２５に接す
る駆動輪１１が取付けられている。各駆動輪１１は、ケ
ーシング８内に収容された駆動輪用のモータ１６，１７
によって駆動される。各駆動輪用のモータ１６，１７
は、ファン用のモータ１４，１５にそれぞれ隣接して配
置されている。各駆動輪用のモータ１６，１７の回転軸
には、ピニオン３１が取り付けられている。これらピニ
オン３１は、各駆動輪１１の駆動軸に取り付けられたピ
ニオン３２と歯合されている。

【００２８】左右の駆動輪用のモータ１６，１７は、そ
れぞれ独立に回転速度及び回転方向を制御できるように
なっている。この構成によれば、装置本体５を壁面２５
に吸着させた後、左右の駆動輪用のモータ１６，１７の
回転速度及び回転方向を制御して左右の駆動輪１１を独
立に駆動させることにより、壁面２５上を自在に直進又
は旋回走行させることができる。

【００２９】上記駆動輪１１は、茶柱状に立った装置本
体５の腹側４の下部寄りに設けられている。よって、駆
動輪１１の取付け位置は、茶柱状に立った装置本体５の
重心位置に近くなり、壁面２５に接したときのトラクシ
ョン（接触摩擦）が良好となる。この結果、駆動輪１１
の空回りを抑制できる。又、上記ケーシング８の上部に
は、ボールキャスタ（従動輪）３３が設けられている。
ボールキャスタ３３は、装置本体５の走行する旋回の方
向に応じて自在に方向を変更させるようになっている。

【００３０】上記ケーシング８内の上部には、様々な基
板３４及び各モータ１２〜１７用の制御装置３５が設け
られている。又、ケーシング８の上部には、コネクタ３
６が設けられている。コネクタ３６には、給電用及び制
御信号用のケーブル３７（動力伝達用ケーブル）が接続
される。動力伝達用ケーブル３７は、水中にて茶柱状に
立った状態で浮遊する装置本体５に対する上下方向の移
動を操作する操作ケーブルの機能をも兼ねている。

【００３１】上記ケーシング８の左右には、壁面２５に
対する走行距離を検出するプラニメータ３８が設けられ
ている。プラニメータ３８は、装置本体５が壁面２５上
を走行するときに壁面２５に接して転動されるフリクシ
ョンローラ３９と、フリクションローラ３９の回転数を
カウントするロータリエンコーダ（図示せず）とを備え
ており、これらによって壁面２５上の走行距離を検出す
るものである。

【００３２】以上の構成からなる本発明の実施の形態の
作動について述べる。

【００３３】上記構成の水中移動装置１は、ケーシング
８内の上部に浮体部２としての密閉タンク９を有し、下
部に錘体部３としてのモータ１２〜１７を有しているた
め、水中にて茶柱状に立った状態で浮遊する。よって、
この状態でスラストファン１０ａ，１０ｂを正回転又は
逆回転させると、水中移動装置１は水中にて茶柱状に立
った状態で腹側４又は背側１９へ移動する。

【００３４】そして、左右のスラストファン１０ａ，１
０ｂの回転速度を変えることにより、水中移動装置１は
茶柱状に立った状態で水中を移動しつつ方向転回する。
又、左右のスラストファン１０ａ，１０ｂの回転方向を
反対にすることにより、水中移動装置１は茶柱状に立っ
た状態でその場で転回する。又、装置本体５に接続され
た操作ケーブルを兼ねた動力伝達用ケーブル３７を上方
から操作することにより、水中移動装置１は茶柱状に立
った状態で水中を上下方向へ移動する。

【００３５】上記スラストファン１０ａ，１０ｂの操作
によって水中移動装置１をその腹側４が水中の垂直な壁
面２５に対向した状態で壁面２５に近付け、図２に示す
ように、水中移動装置１の腹側４の開口の周囲に設けら
れたシールスカート２６を水中の壁面２５に当接させ
る。すると、当接されたシールスカート２６により水中
移動装置１の装置本体５内が閉空間となるので、スラス
トファン１０ａ，１０ｂによる排水作用で装置本体５内
が負圧になり、このとき発生する吸引力によりシールス
カート２６のフレア部２７が図３に示すように内方へ吸
引されて変形すると共に、装置本体５内部が負圧に保た
れて水中移動装置１が壁面２５に吸着される。

【００３６】ここで、上記シールスカート２６は、装置
本体５よりも広い面積を囲うようにしているため、単位
面積当りでは小さな負圧であっても、全体としては大き
な吸着力を得ることが可能である。よって、スラストフ
ァン１０ａ，１０ｂのモータ１２〜１５の出力を小さく
でき、小型化を図ることができる。

【００３７】尚、吸引されて変形されたフレア部２７
は、壁面２５との間を完全に液密にシールしてしまうよ
うなものではなく、シールリング部２８に形成された水
流確保用溝４３を介して装置本体５の外から内へ流入さ
れる漏れ水流程度の水流は通過させることが可能であ
る。よって、スラストファン１０ａ，１０ｂは、この水
流分の水量及び負圧にするための水量を排出するように
回転される。

【００３８】このようにして装置本体５が壁面２５に吸
着されると同時に、装置本体５の腹側４に設けられた駆
動輪１１が壁面２５に接触する。よって、この後はこの
駆動輪１１を回転させることにより、水中移動装置１は
壁面２５上を走行することができる。ここで、シールス
カート２６には、複数条の突起部４０，４１を形成して
壁面２５に対して線接触するようにしているため、必要
なシール性を確保しつつ両者間の摩擦を小さくすること
ができるので、上記駆動輪１１によって容易に壁面２５
上を走行させることができる。よって、駆動輪用のモー
タ１６，１７を小型化することができる。

【００３９】駆動輪１１は、茶柱状に立った装置本体５
の腹側４の下部に設けられているため、取付け位置が重
心位置に近くなるので、壁面２５に接したときのトラク
ション（駆動摩擦）が良好となる。よって、駆動輪１１
の空回りが抑制される。又、左右の駆動輪１１の回転速
度を変えることにより、水中移動装置１は壁面２５上を
旋回走行することができる。このとき、プラニメータ３
８によって壁面２５上の走行距離を検出することによ
り、水中移動装置１の位置決め精度を向上させることが
できる。又、水中移動装置１の全高Ｈが低く抑えられて
いるため、狭い隙間への侵入も容易にできる。

【００４０】図３に示すように壁面２５上に障害物２９
（ゴミやボルトや溶接線や貝類等）がある場合であって
も、水中移動装置１はシールスカート２６のシールリン
グ部２８の傾斜面３０、及び、傾斜面３０に連続する大
径の突起部４０によって容易に乗り越えることができ
る。このとき、柔軟性のあるシールリング部２８が部分
的に変形して多少装置本体５内外のシール性が悪化する
ため外から内への吸込水流（以下漏れ水流という）が増
加するが、スラストファン１０ａ，１０ｂのモータ１２
〜１５を電流値一定に制御しているので、装置本体５内
をほぼ一定の負圧に保つことができる。即ち、電流値一
定制御の場合、モータ１２〜１５は、漏れ水流が多くな
れば負荷が小さくなるため回転速度が速まり、漏れ水流
が少なくなれば負荷が大きくなるため回転速度が遅くな
る。この結果、装置本体５内をほぼ一定の負圧に保つこ
とができるのである。

【００４１】以上述べたように、シールスカート２６の
シールリング部２８に水流確保用溝４３を形成すること
により、適度な漏れ水流を積極的に確保して、スラスト
ファン１０ａ，１０ｂ用のモータ１２〜１５が過負荷と
なることを防止することができ、又、シールスカート２
６のシールリング部２８に突起部４０，４１を設けるこ
とにより、適度なシール性と走行性を確保することがで
き、特に、外側の突起部４０を大径とすることにより、
障害物２９をより乗り越え易くすることができるように
なり、内側の突起部４１を小径とすることにより、より
適度なシール性を確保することができるようになる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる水中
移動装置によれば、垂直な壁面を走行可能な小型、軽量
の装置を提供することができ、しかも、シールスカート
のシールリング部に形成した水流確保用溝によりスラス
トファンの駆動系に過負荷が掛ることを防止し、シール
スカートのシールリング部に形成した大径の突起部によ
り障害物の乗り越え性を向上することができ、シールス
カートのシールリング部に形成した小径の突起部により
適度なシール性を確保することができるという優れた効
果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す水中移動装置の部分
破断平面図である。

【図２】上記水中移動装置が壁面に吸着した状態を示す
側断面図である。

【図３】図２の部分拡大図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】従来例を示す水中移動装置の説明図であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１ 水中移動装置 ４ 腹側 ５ 装置本体 １０ａ，１０ｂ スラストファン １１ 駆動輪（移動機構） １９ 背側 ２５ 壁面 ２６ シールスカート ２８ シールリング部 ４０，４１ 突起部 ４３ 水流確保用溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹原 利彦 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内 (72)発明者 三浦 雄一 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 甲斐 勝己 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 腹側が開口された装置本体と、該装置本
   体の背側に正逆回転自在に設けられたスラストファン
   と、上記装置本体の腹側の開口の周囲に設けられ壁面吸
   着時に装置本体内部を負圧に保つべく壁面と接するシー
   ルスカートと、シールスカート外縁の壁面と接する部分
   に形成された内外間を連通する水流確保用溝と、装置本
   体を壁面に沿って移動させる移動機構とを備えたことを
   特徴とする水中移動装置。
2. 【請求項２】 腹側が開口された装置本体と、該装置本
   体の背側に正逆回転自在に設けられたスラストファン
   と、上記装置本体の腹側の開口の周囲に設けられ壁面吸
   着時に装置本体内部を負圧に保つべく壁面と接するシー
   ルスカートと、シールスカート外縁の壁面と接する部分
   に形成された周方向へ延びる突起部と、装置本体を壁面
   に沿って移動させる移動機構とを備えたことを特徴とす
   る水中移動装置。
3. 【請求項３】 突起部が複数条設けられ、且つ、外側の
   突起部が大きく、内側の突起部が小さい請求項２記載の
   水中移動装置。