JP4848314B2 - 水中検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば原子炉内構造物等の検査を実施する水中検査装置に関する。

発電プラントなどで現用されている原子炉には厳しい安全性が要求されており、原子炉圧力容器自体は勿論、容器内にある例えばシュラウド等の構造物や機器についても点検や検査が欠かせない。原子炉圧力容器内の点検や検査は、容器内が放射能環境にあり、容器中に水（冷却水）が張られた状態のまま実施するのが通例であり、遠隔操作が可能な水中検査装置を用いる方法が知られている。

この水中検査装置の一例として、水中泳動可能な検査用ビーグル（水中ビーグル）と、この検査用ビーグルにケーブルを介し接続され、検査用ビーグルを遠隔操作するコントローラ（詳細には、制御装置、モニタテレビ、及びジョイスティック等からなる）とを備えた構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。検査用ビーグルは、略球形状の耐圧ケーシングと、耐圧ケーシングの前部に設けられた目視観察用のカメラ及び照明装置と、耐圧ケーシングの後部に設けられた前後方向推進機構と、この前後方向推進機構の推進軸心と直交する位置に設けられた上下方向推進機構と、耐圧ケーシングの左右両側に配置された一対のバランスウェイトとを備えている。

上下方向推進機構は、耐圧ケーシングを上下方向に貫通する左右一対の通水孔と、これら通水孔にそれぞれ設けられたスクリューと、これらスクリューをそれぞれ正逆回転させるモータ（駆動機構）とを有しており、例えば回転速度や回転方向を同じにすることで検査用ビーグルを昇降させ、例えば回転速度や回転方向を異ならせることで検査用ビーグルを左右に傾けるようになっている。前後方向推進機構は、耐圧ケーシングの後部の同一高さ位置に配置された左右一対のプロペラと、これらプロペラをそれぞれ正逆回転させるモータ（駆動機構）とを有しており、例えば回転速度や回転方向を同じにすることで検査用ビーグルを前後進させ、例えば回転速度や回転方向を異ならせることで検査用ビーグルを左右に旋回するようになっている。

また、水中検査装置の他の例として、上述したような検査用ビーグルと、この検査用ビーグルに第１ケーブルを介し接続され水中泳動可能な中継ロボットと、この中継ロボットに第２ケーブルを介し接続され水面上で浮遊するブイと、このブイに第３ケーブルを介し接続された制御盤とを備えた構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。中継ロボットは、球殻構造であり、上下に設けられたカメラと、左右側面に設けられた一対の推進機と、これら推進機の向きを水平方向軸廻りにそれぞれ回動する駆動装置と、第１ケーブルの巻き取り装置とを備えている。ブイは、カメラと、一対の推進機と、第２ケーブルの巻き取り装置とを備えている。そして、ブイは、一対の推進機の回転速度や回転方向を同じにすることで水面上を移動し、一対の推進機の回転速度や回転方向を異ならせることで左右に旋回させるようになっている。また、中継ロボットは、左右の推進機の向きや回転方向を変えることによって様々な方向に泳動可能にしている。

特開平１０−２２１４８１公報（段落［００５９］〜［００７０］、［００８９］〜［００９１］）

上記中継ロボットは、左右の推進機と、これら推進機の向きを水平方向軸廻りに回動する駆動装置とを備えており、左右の推進機の向きや回転方向を変えることによって様々な方向に泳動可能にしている。具体的には、例えば左右の推進機の向きを同じ水平方向としつつ、同じ回転方向及び回転速度で駆動した場合は、中継ロボットが前方向又は後方向に移動する。また、例えば左右の推進機の向きを同じ水平方向としつつ、同じ回転方向かつ異なる回転速度で駆動した場合は、中継ロボットが旋回しつつ移動する。また、例えば左右の推進機の向きを同じ水平方向としつつ、異なる回転方向かつ同じ回転速度で駆動した場合は、中継ロボットが移動しないで旋回するようになっている。そのため、中継ロボット（なお、検査用ビーグルについても同様）は、姿勢維持したまま水平方向二方位（前方向又は後方向）に移動することができるものの、姿勢維持したまま水平方向全方位（例えば左右方向や斜め方向等を含む）に移動することができなかった。特に、検査用ビーグルにケーブルを介し接続された中継ロボット等の支援用ビーグルは、検査用ビーグルへの影響を極力小さくするため、姿勢維持したまま停留させることが好ましく、この支援用ビーグルの停留を安定させるためには、支援用ビーグルを姿勢維持したまま水平方向全方位に泳動可能にすることが重要であった。

本発明の目的は、ビーグルを姿勢維持したまま水平方向全方位に泳動することができる水中検査装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、水中泳動可能な検査用ビーグルと、前記検査用ビーグルに二次ケーブルを介し接続され水中泳動可能な支援用ビーグルと、前記支援用ビーグルに一次ケーブルを介し接続され、前記検査用ビーグル及び前記支援用ビーグルを制御する制御装置とを備えた水中検査装置において、前記支援用ビーグルは、上下方向の推進力を付与する複数の昇降スラスタと、本体の同一水平位置に配設され、互いに異なる水平方向の推進力を付与する３つの水平スラスタとを有し、前記制御装置は、前記支援用ビーグルの回転モーメントをゼロとしつつ任意の水平方向の総推進力が得られるように、前記水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する第１の水平スラスタ制御手段を有する。

本発明においては、支援用ビーグルは、本体の同一水平位置に配設され、互いに異なる水平方向の推進力を付与する３つの水平スラスタを有し、制御装置は、支援用ビーグルの回転モーメントをゼロとしつつ任意の水平方向の総推進力が得られるように、水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する。これにより、支援用ビーグルは、姿勢維持したまま水平方向全方位へ移動させることができる。そして、例えば支援用ビーグルを停留させる場合、支援用ビーグルが何らかの影響により水平方向に移動しても、容易に姿勢維持したまま元の位置に戻すことができるため、支援用ビーグルの停留を安定させることができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御装置は、前記支援用ビーグルの水平方向の総推進力をゼロとしつつ回転モーメントが得られるように、前記水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する第２の水平スラスタ制御手段を有する。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記水平スラスタは、本体の中心位置から同じ距離でかつ周方向に等間隔で配置するとともに、互いの推進方向線が交わってなす角度が６０度となるように向けて設ける。

（４）上記目的を達成するために、また本発明は、水中泳動可能な検査用ビーグルと、前記検査用ビーグルにケーブルを介し接続され前記検査用ビーグルを制御する制御装置とを備えた水中検査装置において、前記検査用ビーグルは、上下方向の推進力を付与する複数の昇降スラスタと、本体の同一水平位置に配設され、互いに異なる水平方向の推進力を付与する３つの水平スラスタとを有し、前記制御装置は、前記検査用ビーグルの回転モーメントをゼロとしつつ任意の水平方向の総推進力が得られるように、前記水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する第１の水平スラスタ制御手段を有する。

（５）上記（４）において、好ましくは、前記制御装置は、前記検査用ビーグルの水平方向の総推進力をゼロとしつつ回転モーメントが得られるように、前記水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する第２の水平スラスタ制御手段を有する。

（６）上記（４）又は（５）において、好ましくは、前記水平スラスタは、本体の中心位置から同じ距離でかつ周方向に等間隔で配置するとともに、互いの推進方向線が交わってなす角度が６０度となるように向けて設ける。

（７）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記支援用ビークルは、前記検査用ビーグルに接続された二次ケーブルの繰り出し及び巻き取りを行うウインチと、互いに対向配置され前記二次ケーブルを挟んで送る駆動プーリ及び従動プーリと、前記ウインチから前記二次ケーブルを繰り出す場合は前記ウインチの回転動力を前記駆動プーリへ伝達し、前記ウインチに前記二次ケーブルを巻き取る場合は前記駆動プーリへの動力伝達を遮断するプーリ駆動機構とを有する。

（８）上記（７）において、好ましくは、前記プーリ駆動機構は、前記駆動プーリ及び前記従動プーリより前記ウインチ側に固定され、前記ケーブルを送る固定プーリと、前記固定プーリより前記ウインチ側に配置され、前記ケーブルを送る可動プーリと、前記可動プーリ、前記駆動プーリ、及び前記従動プーリが取り付けられ、前記固定プーリを中心として揺動可能に設けられた揺動部材と、前記ウインチの回転動力が伝達され、前記駆動プーリに噛合可能な歯車と、前記歯車と前記駆動プーリとの間に設けられ互い近接する方向の付勢力を付与する弾性体とを有し、前記ウインチから前記ケーブルを繰り出す場合は、前記弾性体の付勢力により前記歯車と前記駆動プーリが噛合して、前記駆動プーリに前記ウインチの回転動力が伝達され、前記ウインチにケーブルを巻き取る場合は、前記ケーブルの巻き取り張力により前記可動プーリを介した前記ウインチから前記固定プーリまでのケーブル部分が一直線状になり、前記可動プーリとともに前記駆動プーリが前記弾性体の付勢力に対抗して揺動し前記歯車から離脱して、前記駆動プーリへの動力伝達が遮断されるように構成する。

本発明によれば、ビーグルを姿勢維持したまま水平方向全方位に泳動することができる。

本発明の水中検査装置の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の水中検査装置は、原子炉内の欠陥検査、特に原子炉内のアニュラス部、バッフルプレート下部等の圧力容器内狭隘部、ＰＬＲ（Primary Loop Re-circulation System：一次冷却水再循環系）配管、及びジェットポンプ等の配管内部の検査に好適なものである。

図１は、本実施形態の水中検査装置の機器配置の一例を表す概略図である。

この図１において、原子炉１内には、シュラウド２、上部格子板３、炉心支持板４、シュラウドサポート５、及びジェットポンプ６等の構造物があり、またＰＬＲ配管７等の配管が接続されている。ＰＬＲ配管７における一次冷却水の流れは、出口ノズル８ｂ、ＰＬＲポンプ（図示せず）を経由し、入口ノズル８ａから原子炉１に戻るようになっている。また、原子炉１の上部には、作業スペースであるオペレーションフロア９があり、また同じく上方には、燃料交換装置１０がある。

水中検査装置は、水中泳動可能な検査用ＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle ：遠隔操作ビークル）１１と、この検査用ＲＯＶ１１に二次ケーブル１２を介し接続され水中泳動可能な支援用ＲＯＶ１３と、この支援用ＲＯＶに一次ケーブル１４を介し接続され、オペレーションフロア９上に配置された制御装置１５とを備えている。支援用ＲＯＶ１３は、検査用ＲＯＶ１１を搭載可能とし（後述の図４参照）、検査用ＲＯＶ１１の航行を支援する。ここで、検査用ＲＯＶ１１は検査用ビークルとも称し、支援用ＲＯＶ１３は支援用ビークルとも称する。

制御装置１５は、検査用ＲＯＶ１１及び支援用ＲＯＶ１３を航行せしめるため、検査用ＲＯＶ１１及び支援用ＲＯＶ１３に電力を供給するとともに、検査用ＲＯＶ１１及び支援用ＲＯＶ１３の位置及び姿勢を検知するとともに制御する信号処理機能を備えている。また、制御装置１５には表示装置１６が接続されており、この表示装置１６は、検査用ＲＯＶ１１及び支援用ＲＯＶ１３に搭載されたカメラからの映像を表示するとともに、制御装置１５で検知された検査用ＲＯＶ１１及び支援用ＲＯＶ１３の位置及び姿勢を表示する。また、制御装置１５にはコントローラ１７が接続されており、ＲＯＶ操作員１８ａが操作するようになっている。

そして、例えばＰＬＲ配管７内を目視検査する場合、支援用ＲＯＶ１３は、上部を取り外したジェットポンプ６の上方で停留し、検査用ＲＯＶ１１は、ジェットポンプ６及び入口ノズル８ａを通過しＰＬＲ配管７内に進入して点検作業を実施する。このとき、燃料交換装置１０上のカメラ操作員１８ｂは、支援用ＲＯＶ１３の位置を検知することを目的とし、ステレオカメラを搭載した水中ＩＴＶカメラ１９を支援用ＲＯＶ１３が視認できる位置に操作ケーブル２０を用いて投下している。水中ＩＴＶカメラ１９の映像は、水中ＩＴＶカメラ用ケーブル２１を介して制御装置１５に入力される。

図２は、本実施形態の水中検査装置の機器配置の他の例を表す概略図である。

この図２において、支援用ＲＯＶ１３は、検査用ＲＯＶ１１とともに、ジェットポンプ６が無い出口ノズル８ｂ側からＰＬＲ配管７の内部に進入する。水中ＩＴＶカメラ１９は、出口ノズル８ｂからＰＬＲ配管７内部を視認できる位置に投下され、支援用ＲＯＶ１３は、水中ＩＴＶカメラ１９の視野から外れない範囲、例えば、出口ノズル８ｂからみてＰＬＲ配管７の最初のコーナーの手前で停留し、検査用ＲＯＶ１１は、その先のＰＬＲ配管７内に進入して点検作業を実施する。

図３は、支援用ＲＯＶ１３の構造を表す前方側斜視図である。また、図４は、支援用ＲＯＶ１３の構造を表す後方側斜視図であり、検査用ＲＯＶ１１を搭載した状態を示す。また、図５（ａ）〜図５（ｄ）は、図４中断面Ｖ−Ｖにおける支援用ＲＯＶ１３の断面図であり、検査用ＲＯＶ１１を支援用ＲＯＶ１３から離脱させるときの一連の動作を表している。また、図６は、図３中断面VI−VIにおける支援用ＲＯＶ１３の断面図である。また、図７（ａ）は、図６中断面VII−VIIにおける支援用ＲＯＶ１３の断面図であり、図７（ｂ）は、水平スラスタの配置を説明するための概略図である。

略円柱構造の支援用ＲＯＶ１３は、大別して、本体上部２２、本体中部２３、及び本体下部２４で構成されている。本体上部２２は、内部を空気雰囲気として浮力体としての役割を果たす一方、本体下部２４は、後述のモータを設置するとともに下側に開口した空洞３７（図５（ａ）及び図６参照）に冷却水が満たされるので重力体としての役割を果たす。これにより、支援用ＲＯＶ１３の浮心の位置が重心の位置より十分高くなるので、支援用ＲＯＶ１３の姿勢が安定する。

支援用ＲＯＶ１３の本体下部２４の後側（図４中右下側、図５（ａ）〜図５（ｄ）中右側）には、検査用ＲＯＶ１１の前方側（図５（ｄ）に示す姿勢では図中右側）を下に向けた状態で（言い換えれば、垂直姿勢で）収納する収納部３２が設けられている。この収納部３２は、底壁３２ａと、検査用ＲＯＶ１１の前後方向寸法の半分程度の高さを有する内側側壁３２ｂと、検査用ＲＯＶ１１の前後方向寸法の１／６程度の高さを有する外側側壁３２ｃとで構成されている。また、収納部３２の上方（すなわち、本体中部２３）には、検査用ＲＯＶ１１を収納及び離脱させるためのスペースが形成されており、その上方にはガイドシャフト４２とこのガイドシャフト４２の上方側（図５中上側）及び後方側（図５中右側）を覆う半透明なガイドドーム３３とが設けられている。

検査用ＲＯＶ１１の前部には、図示しない照明及びカメラが内蔵されており、目視検査を可能にしている。また、検査用ＲＯＶ１１は、詳細を図示しないが、前後方向の推進機構と、左右方向への旋回機構と、可動式ウエイトによりピッチ方向の姿勢を変える（言い換えれば、検査用ＲＯＶ１１の前方側を上下方向に向ける）姿勢変換機構とを備えている。また、検査用ＲＯＶ１１の後側（図５（ｄ）に示す姿勢では図中左側）に二次ケーブル１２が接続されている。

支援用ＲＯＶ１３の本体中部２３の中心には、回転軸が水平方向となるように配置され、検査用ＲＯＶ１１に接続された二次ケーブル１２の繰り出し及び巻き取りを行うウインチ３６が設けられている。ウインチ３６の二次ケーブル１２は、互いに対向配置された上下一対の固定プーリ４１に挟まれて送られてから、ガイドドーム３３に案内されつつガイドシャフト４２に巻き回されて下方側（図５（ａ）〜図５（ｄ）中下側）に向けられている。

そして、例えば検査用ＲＯＶ１１を支援用ＲＯＶ１３から離脱させる場合は、まず、支援用ＲＯＶ１１のウインチ３６を駆動して二次ケーブル１２を巻き取り、検査用ＲＯＶ１１を支援用ＲＯＶ１１の収納部３２の外側側壁３２ｃより上方となるように持ち上げる（図５（ｂ）参照）。その後、検査用ＲＯＶ１１のピッチ機構により検査用ＲＯＶ１１の前方側を浮上させる（図５（ｃ）参照）。その後、支援用ＲＯＶ１３のウインチ３６を駆動して二次ケーブル１２を繰り出しつつ、検査用ＲＯＶ１１の推進機構により検査用ＲＯＶ１１を支援用ＲＯＶ１３から離脱させるようになっている。

一方、例えば検査用ＲＯＶ１１を支援用ＲＯＶ１３に搭載させる場合は、まず、支援用ＲＯＶ１３のウインチ３６を駆動して二次ケーブル１２を巻き取る。その後、支援用ＲＯＶ１３の姿勢変換機構により支援用ＲＯＶ１３を垂直姿勢に変えてもよいが、支援用ＲＯＶ１３の姿勢変換機構を用いなくとも、支援用ＲＯＶ１３のガイドドーム３３及びガイドシャフト４２によって二次ケーブル１２が案内されることで、検査用ＲＯＶ１１は自ずと垂直姿勢になる（図５（ｂ）参照）。その後、支援用ＲＯＶ１３のウインチ３６を駆動して二次ケーブル１２を繰り出し、検査用ＲＯＶ１１を支援用ＲＯＶ１３の収納部３２に収納させるようになっている。したがって、例えば検査用ＲＯＶ１１が何らかの理由で故障した場合でも、検査用ＲＯＶ１１を支援用ＲＯＶ１３に搭載することができる。

支援用ＲＯＶ１３の本体上部２２の上部には、前方側（図３中左下側）及び後方側（図４中右下側）をそれぞれ照らす照明２８が設けられ、本体上部２２の前方側側面及び後方側側面には、スリットレーザ（図示せず）及びこのスリットレーザが照射された被写体を撮像するカメラ２９が設けられている。また、本体上部２２には、支援用ＲＯＶ１３の位置及び姿勢に係わる状態量を検出するセンサ群（図示せず、例えば加速度センサやジャイロ等）が内蔵されている。また、本体上部２２の上部には、サポートケーブル２６が取り付けられている。制御装置１５からの一次ケーブル１４は、サポートケーブル２６の先端部に圧着されて支持されつつ、本体上部２２のケーブル接続部２７を介し支援用ＲＯＶ１３の内部に引き込まれている。そして、この一次ケーブル１４を介してカメラ２９の画像信号やセンサ群の検出信号が制御装置１５に出力され、制御装置１５はそれらの信号を処理して支援用ＲＯＶ１３の位置及び姿勢を検知するようになっている。

図６に示すように、支援用ＲＯＶ１３の本体上部２２及び本体中部２３には左右の昇降スラスタダクト３０ａ，３０ｂが設けられ、これら昇降スラスタダクト３０ａ，３０ｂには上下方向を回転軸とした昇降スラスタ３４ａ，３４ｂが設けられ、これら昇降スラスタ３４ａ，３４ｂを回転駆動する昇降スラスタ用モータ３５ａ，３５ｂが本体下部２４に設けられている。

また、図７（ａ）に示すように、支援用ＲＯＶ１３の本体中部２３の同一水平位置（詳細には、昇降スラスタダクト３０ａ，３０ｂより下方側の位置）には、互いに異なる水平方向の流れを形成する水平スラスタダクト３１ａ，３１ｂ，３１ｃが設けられ、これら水平スラスタダクト３１ａ，３１ｂ，３１ｃにはそれぞれの流れ方向を回転軸とした水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃが設けられ、これら水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃを回転駆動する水平スラスタ用モータ４０ａ，４０ｂ，４０ｃが本体下部２４に設けられている。水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ（言い換えれば、図７（ｂ）に示す水平スラスタ３８ａの作用点３９ａ、水平スラスタ３８ｂの作用点３９ｂ、及び水平スラスタ３８ｃの作用点３９ｃ）は、本体中部２３の中心位置Ｏからの距離が同じでかつ周方向に１２０°の等間隔で配置されている。また、水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、互いの推進方向線が交わってなす角度が６０°となるように向けられている（なお、水平スラスタダクト３１ａ，３１，３１ｃは、流れ方向が互いに交わってなす角度が６０°となるように設けられている）。

そして、制御装置１５は、昇降スラスタ用モータ３５ａ，３５ｂを駆動制御して昇降スラスタ３４ａ，３４ｂの回転方向及び回転数を制御するようになっている。例えば昇降スラスタ３４ａ，３４ｂを同じ回転方向（正回転又は逆回転）及び回転速度で駆動すると、上方向又は下方向の総推進力が得られて、支援用ＲＯＶ１３が下降又は上昇するようになっている。

また、制御装置１５は、支援用ＲＯＶ１３の水平スラスタ用モータ４０ａ，４０ｂ，４０ｃを駆動制御して水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの回転方向及び回転数を制御し、これによって例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま任意の水平方向へ移動させたり、また例えば支援用ＲＯＶ１３を旋回させたりするようになっている。このような水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの制御を、図８（ａ）〜図８（ｇ）により説明する。なお、これら図８（ａ）〜図８（ｇ）において、白抜き矢印は支援用ＲＯＶ１３の動作方向を示す。また、支援用ＲＯＶの前方向（図中下方向）、右方向（図中左方向）、後方向（図中上方向）、及び左方向（図中右方向）は、方位角０°（＝３６０°）、９０°、１８０°、及び２７０°と定義して説明する。

例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま前方向（方位角０°）へ移動させる場合は、図８（ａ）に示すように、水平スラスタ３８ａを停止し（すなわち、作用点３９ａに作用する推進力Ｆa＝０となり）、水平スラスタ３８ｂを正回転で駆動し（これにより、作用点３９ｂに作用する推進力Ｆbの向きは図中左上側となり）、水平スラスタ３８ｃを逆回転で駆動する（これにより、作用点３９ｃに作用する推進力Ｆcの向きは図中右上側となる）。このとき、Ｆb：Ｆc＝１：１となるように、水平スラスタ３８ｂ，３８ｃの回転数を制御する。これにより、推進力Ｆbによって生じる回転モーメントと推進力Ｆcによって生じる回転モーメントとが相殺され、支援用ＲＯＶ１３の回転モーメントはゼロになる。また、推進力Ｆb，Ｆcが合わさった総推進力は後方向（方位角１８０°）となる。その結果、支援用ＲＯＶ１３は、姿勢維持したまま前方向へ移動する。

例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま前右方向（方位角３０°）へ移動させる場合は、図８（ｂ）に示すように、水平スラスタ３８ａ，３８ｂを正回転で駆動し（これにより、推進力Ｆａの向きは図中右側となり）、水平スラスタ３８ｃを逆回転に駆動する。このとき、Ｆa：Ｆb：Ｆc＝１：１：２となるように、水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの回転数を制御する。これにより、推進力Ｆa，Ｆbによって生じる回転モーメントと推進力Ｆcによって生じる回転モーメントとが相殺され、支援用ＲＯＶ１３の回転モーメントはゼロになる。また、推進力Ｆa，Ｆb，Ｆcが合わさった総推進力は、後左方向（方位角２１０°）となる。その結果、支援用ＲＯＶ１３は、姿勢維持したまま前右方向へ移動する。

例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま右前方向（方位角６０°）へ移動させる場合は、図８（ｃ）に示すように、水平スラスタ３８ｂを停止し（すなわち、推進力Ｆb＝０となり）、水平スラスタ３８ａを正回転で駆動し、水平スラスタ３８ｃを逆回転で駆動する。このとき、Ｆa：Ｆc＝１：１となるように、水平スラスタ３８ａ，３８ｃの回転数を制御する。これにより、推進力Ｆaによって生じる回転モーメントと推進力Ｆcによって生じる回転モーメントとが相殺され、支援用ＲＯＶ１３の回転モーメントはゼロになる。また、推進力Ｆa，Ｆcが合わさった総推進力は、推左後方向（方位角２４０°）となる。その結果、支援用ＲＯＶ１３は、姿勢維持したまま右前方向へ移動する。

例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま右方向（方位角９０°）へ移動させる場合は、図８（ｄ）に示すように、水平スラスタ３８ａを正回転で、水平スラスタ３８ｂ，３８ｃを逆回転で駆動する。このとき、Ｆa：Ｆb：Ｆc＝２：１：１となるように、水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの回転数を制御する。これにより、推進力Ｆaによって生じる回転モーメントと推進力Ｆb，Ｆcによって生じる回転モーメントとが相殺され、支援用ＲＯＶ１３の回転モーメントはゼロになる。また、推進力Ｆa，Ｆb，Ｆcが合わさった総推進力は、左方向（方位角２７０°）となる。その結果、支援用ＲＯＶ１３は、姿勢維持したまま右方向へ移動する。

例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま右後方向（方位角１２０°）へ移動させる場合は、図８（ｅ）に示すように、水平スラスタ３８ｃを停止し（すなわち、推進力Ｆc＝０となり）、水平スラスタ３８ａを正回転で、水平スラスタ３８ｂを逆回転で駆動する。このとき、Ｆa：Ｆb＝１：１となるように、水平スラスタ３８ａ，３８ｂの回転数を制御する。これにより、推進力Ｆaによって生じる回転モーメントと推進力Ｆbによって生じる回転モーメントとが相殺され、支援用ＲＯＶ１３の回転モーメントはゼロになる。また、推進力Ｆa，Ｆbが合わさった総推進力は、左前方向（方位角３００°）となる。その結果、支援用ＲＯＶ１３は、姿勢維持したまま右後方向へ移動する。

例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま後右方向（方位角１５０°）へ移動させる場合は、図８（ｆ）に示すように、水平スラスタ３８ａ，３８ｃを正回転で、水平スラスタ３８ｂを逆回転で駆動する。このとき、Ｆa：Ｆb：Ｆc＝１：２：１となるように、水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの回転数を制御する。これにより、推進力Ｆa，Ｆcによって生じる回転モーメントと推進力Ｆbによって生じる回転モーメントとが相殺され、支援用ＲＯＶ１３の回転モーメントはゼロになる。また、推進力Ｆa，Ｆb，Ｆcが合わさった総推進力は、前左方向（方位角３３０°）となる。その結果、支援用ＲＯＶ１３は、姿勢維持したまま後右方向へ移動する。

なお、例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま、範囲０°＜θ＜６０°における任意の方位角θへ移動させる場合は、水平スラスタ３８ａ，３８ｂを正回転で、水平スラスタ３８ｃを逆回転で駆動するとともに、（Ｆa＋Ｆb）：Ｆc＝１：１としつつ方位角θに対応するＦa：Ｆbの比となるように回転数を制御する。また、例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま、範囲６０°＜θ＜１２０°における任意の方位角θへ移動させる場合は、水平スラスタ３８ａを正回転で、水平スラスタ３８ｂ，３８ｃを逆回転で駆動するとともに、Ｆa：（Ｆb＋Ｆc）＝１：１としつつ方位角θに対応するＦb：Ｆcの比となるように回転数を制御する。また、例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま、範囲１２０°＜θ＜１８０°における任意の方位角θへ移動させる場合は、水平スラスタ３８ａ，３８ｃを正回転で、水平スラスタ３８ｂを逆回転で駆動するとともに、（Ｆa＋Ｆc）：Ｆb＝１：１としつつ方位角θに対応するＦa：Ｆcの比となるように回転数を制御する。

また、例えば支援用ＲＯＶ１３を姿勢維持したまま、範囲１８０°≦θ＜３６０°における任意の方位角θへ移動させる場合は、上述した水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの制御において回転方向を逆にする。

また、例えば支援用ＲＯＶを右廻りに旋回させる場合は、図８（ｇ）に示すように、水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃを正回転で駆動し、Ｆa：Ｆb：Ｆc＝１：１：１となるように回転数を制御する。一方、例えば支援用ＲＯＶを左廻りに旋回させる場合は、水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃを逆回転で駆動し、Ｆa：Ｆb：Ｆc＝１：１：１となるように回転数を制御する。

次に、本実施形態の水中検査装置の動作を図９により説明する。

まず、検査用ＲＯＶ１１を搭載した支援用ＲＯＶ１３を投入し（ステップ５０）、支援用ＲＯＶ１３を潜航させる（ステップ５１）。支援用ＲＯＶ１３が停留位置に到着すると（ステップ５２）、支援用ＲＯＶ１３の位置及び姿勢を停留位置・姿勢として記録する（ステップ５３）。その後、検査用ＲＯＶ１１を支援用ＲＯＶ１３から離脱させる（ステップ５４）。詳細には、支援用ＲＯＶ１３のウインチ３６を操作して二次ケーブル１２を一旦巻き取り（ステップ５５）、その後、ウインチ３６を操作して二次ケーブル１２を繰り出しつつ、検査用ＲＯＶ１１を水平姿勢にする（ステップ５６）。そして、検査用ＲＯＶ１１及び支援用ＲＯＶ１３を同時操作する（ステップ５７）。

支援用ＲＯＶ１３においては、検査用ＲＯＶ１１の移動及び検査が終了するまで、停留制御を行う（ステップ５８）。詳細には、まず、上述のステップ５３で記録した支援用ＲＯＶ１３の停留位置及び姿勢を基準値として読み込み（ステップ５９）、その後、検査用ＲＯＶ１３のカメラ２９の画像信号やセンサ群の検出信号に基づき、検査用ＲＯＶ１３の位置及び姿勢を検知する（ステップ６０）。そして、上述のステップ５９で読み込んだ基準値とステップ６０で検知した位置及び姿勢とを比較し、その差異が予め設定した閾値を越えた場合に、支援用ＲＯＶ１３が移動したと判断し、昇降スラスタ３４ａ，３４ｂ及び水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃを制御する（ステップ６２）。

一方、検査用ＲＯＶ１１においては、移動及び検査の操作を行う（ステップ６３）。詳細には、例えば二次ケーブル１２の操作が必要な場合（ステップ６４）、ウインチ３６を操作して、二次ケーブル１２の繰り出し又は巻き取りを行う（ステップ６５）。また、例えば検査用ＲＯＶ１１の姿勢変換が必要な場合（ステップ６６）、姿勢変換を行う（ステップ６７）。また、例えば目視検査位置に到達した場合（ステップ６８）、カメラで目視検査を行う（ステップ６９）。これらステップ６４〜ステップ６９までの動作は、検査が完了するまで繰り返し行う。

そして、検査完了後、検査用ＲＯＶ１１を回収する。詳細には、支援用ＲＯＶ１３のウインチ３６を操作して二次ケーブル１２を巻き取る（ステップ７１）。この二次ケーブル１２の巻き取り中に検査用ＲＯＶ１１の姿勢を変換する必要がある場合（ステップ７２）、姿勢変換を行う（ステップ７３）。そして、検査用ＲＯＶ１１を収納する（ステップ７４）。詳細には、検査用ＲＯＶ１１を操作して垂直姿勢に変換し（ステップ７５）、その後、支援用ＲＯＶ１３のウインチ３６を操作して二次ケーブル１２を繰り出し、検査用ＲＯＶ１１を収納する。なお、検査用ＲＯＶ１１が何らかの故障により制御不能になった場合、上述のステップ７４〜ステップ７６は省略する。最後に、支援用ＲＯＶ１３を浮上させ（ステップ７７）、回収して終了となる（ステップ７８）。

以上のような本実施形態においては、支援用ＲＯＶ１３は、本体中部２３の同一水平位置に配設され、互いに異なる水平方向の推進力を付与する３つの水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃを有し、制御装置１５は、支援用ＲＯＶ１３の回転モーメントをゼロとしつつ任意の水平方向の総推進力が得られるように、水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃの回転方向及び回転数を制御する。これにより、支援用ＲＯＶ１３は、姿勢維持したまま水平方向全方位へ移動させることができる。そして、例えば支援用ＲＯＶ１３を停留させる場合、支援用ＲＯＶ１３が何らかの影響により水平方向に移動しても、容易に姿勢維持したまま元の位置に戻すことができるため、支援用ＲＯＶ１３の停留を安定させることができる。

なお、上記一実施形態においては、水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、本体中部２３の中心位置Ｏから同じ距離でかつ周方向に１２０°の等間隔で配置するとともに、互いの推進方向線が交わってなす角度が６０°となるように向けて設けた場合（言い換えれば、均等配置した場合）を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、３つの水平スラスタは、互いの推進方向線が交わってなす角度がいずれも１８０°とならない範囲で（言い換えれば、３つの推進方向線が三角形をなすように）配置変更することが可能であり、制御装置は、それら水平スラスタの配置や向き、本体の中心位置からの距離等に基づき、支援用ＲＯＶ１３の回転モーメントをゼロとしつつ任意の水平方向の総推進力が得られるように回転方向及び回転数を制御すればよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記一実施形態においては、支援用ＲＯＶ１３は、ウインチ３６の二次ケーブル１２を挟んで送る上下一対の固定プーリ４１を設けた場合を例にとって説明したが、一対のプーリのうちの一方をプーリ駆動機構により回転駆動させるように構成してもよい。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、このような変形例によるプーリ駆動機構の構造を表す概略図である。

本変形例では、ウインチ３６のドラム８１に同軸接続された回転軸８２が設けられている。プーリ支柱８４には、互いに噛み合う歯車８５ａ，８５ｂが取り付けられ、歯車８５ａと回転軸８２との間には連結ベルト８３が掛け渡されており、ウインチ３６の回転動力が回転軸８２、連結ベルト８３、及び歯車８５ａを介し歯車８５ｂに伝達されるようになっている。また、プーリ支柱８４には固定プーリ８８が取り付けられ、この固定プーリ８８を中心として揺動可能なプーリベース８６（揺動部材）が取り付けられている。プーリベース８６には、固定プーリ８８よりウインチ３６側（図中左側）に可動プーリ８９が取り付けられ、反対側（図中右側）に互いに対向配置された駆動プーリ８７ａ及び従動プーリ８７ｂが取り付けられている。ウインチ３６の二次ケーブル１２は、可動プーリ８９及び固定プーリ８８を経由し、駆動プーリ８７ａ及び従動８７ｂに挟まれて送られるようになっている（但し、本変形例では、上記ガイドシャフト４２が設けられていないものとする）。また、駆動プーリ８７ａと歯車８５ｂとの間には、互いに近接する方向の付勢力を付与するバネ９０（弾性体）が設けられている。

そして、例えば図１０（ａ）に示すようにウインチ３６から二次ケーブル１２を繰り出す場合は、バネ９０の付勢力によって歯車８５ｂと駆動プーリ８７ａが噛合し、ウインチ３６の回転動力が伝達されて駆動プーリ８７ａが駆動する。これにより、例えば検査用ＲＯＶ１１の重量及びその推進力が小さい場合でも、二次ケーブル１２の繰り出しを円滑に行うことができる。一方、例えば図１０（ｂ）に示すようにウインチ３６に二次ケーブル１２を巻き取る場合は、二次ケーブル１２の巻き取り張力（図１０（ｂ）中矢印９３で示す）により、可動プーリ８９を介したウインチ３６から固定プーリ８８までのケーブル部分が一直線状になり、可動プーリ８９とともに駆動プーリ８７ａ及び従動プーリ８７ｂがバネ９０の付勢力に対抗して揺動し、駆動プーリ８７ａが歯車８５ｂから離脱して動力伝達が遮断される。これにより、駆動プーリ８７ａの駆動力が抵抗となるのを避け、二次ケーブル１２の巻き取りを円滑に行うことができる。

このようにして本変形例においては、支援用ＲＯＶ１３の二次ケーブル１２の繰り出し及び巻き取りをともに円滑に行うことができる。また、例えば駆動プーリ８７ａを駆動するためにアクチュエータ等を別途設ける場合に比べ、支援用ＲＯＶ１３の小型化を図ることができる。

なお、以上においては、水中検査装置は、検査用ＲＯＶ１１と、この検査用ＲＯＶ１１に二次ケーブル１２を介し接続された支援用ＲＯＶ１３と、この検査用ＲＯＶ１３に一次ケーブル１４を介し接続され、検査用ＲＯＶ１１及び支援用ＲＯＶ１３を制御する制御装置１５とを備え、支援用ＲＯＶ１３に水平スラスタ３８ａ，３８ｂ，３８ｃを設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、水中検査装置は、検査用ＲＯＶと、この検査用ＲＯＶにケーブルを介し接続され検査用ＲＯＶを制御する制御装置とを備え、検査用ＲＯＶに上述した３つの水平スラスタを設けてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。

本発明の水中検査装置の一実施形態の機器配置の一例を表す概略図である。 本発明の水中検査装置の一実施形態の機器配置の他の例を表す概略図である。 本発明の水中検査装置の一実施形態を構成する支援用ＲＯＶの構造を表す前方側斜視図である。 本発明の水中検査装置の一実施形態を構成する支援用ＲＯＶの構造を表す後方側斜視図であり、検査用ＲＯＶを搭載した状態を示す。 図４中断面Ｖ−Ｖにおける支援用ＲＯＶの断面図であり、検査用ＲＯＶを支援用ＲＯＶから離脱させるときの一連の動作を表している。 図３中断面VI−VIにおける支援用ＲＯＶの断面図である。 図６中断面VII−VIIにおける支援用ＲＯＶの断面図、及び水平スラスタの配置を説明するための概略図である。 本発明の水中検査装置の一実施形態における支援用ＲＯＶの水平スラスタの御を説明するための概略図である。 本発明の水中検査装置の一実施形態の動作を説明するためのＰＡＤ図である。 本発明の水中検査装置の一実施形態を構成する支援用ＲＯＶのウインチ機構の変形例の構成を表す概略図である。

符号の説明

１１ 検査用ＲＯＶ
１２ 二次ケーブル
１３ 支援用ＲＯＶ
１４ 一次ケーブル
１５ 制御装置
３４ａ，３４ｂ 昇降スラスタ
３６ ウインチ
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ 水平スラスタ
８５ｂ 歯車
８６ ベースプーリ（揺動部材）
８７ａ 駆動プーリ
８７ｂ 従動プーリ
８８ 固定プーリ
８９ 可動プーリ
９０ バネ（弾性体）

Claims (8)

1. 水中泳動可能な検査用ビーグルと、前記検査用ビーグルに二次ケーブルを介し接続され水中泳動可能な支援用ビーグルと、前記支援用ビーグルに一次ケーブルを介し接続され、前記検査用ビーグル及び前記支援用ビーグルを制御する制御装置とを備えた水中検査装置において、
   前記支援用ビーグルは、上下方向の推進力を付与する複数の昇降スラスタと、本体の同一水平位置に配設され、互いに異なる水平方向の推進力を付与する３つの水平スラスタとを有し、
   前記制御装置は、前記支援用ビーグルの回転モーメントをゼロとしつつ任意の水平方向の総推進力が得られるように、前記水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する第１の水平スラスタ制御手段を有することを特徴とする水中検査装置。
2. 請求項１記載の水中検査装置において、前記制御装置は、前記支援用ビーグルの水平方向の総推進力をゼロとしつつ回転モーメントが得られるように、前記水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する第２の水平スラスタ制御手段を有することを特徴とする水中検査装置。
3. 請求項１又は２記載の水中検査装置において、前記水平スラスタは、本体の中心位置から同じ距離でかつ周方向に等間隔で配置するとともに、互いの推進方向線が交わってなす角度が６０度となるように向けて設けたことを特徴とする水中検査装置。
4. 水中泳動可能な検査用ビーグルと、前記検査用ビーグルにケーブルを介し接続され前記検査用ビーグルを制御する制御装置とを備えた水中検査装置において、
   前記検査用ビーグルは、上下方向の推進力を付与する複数の昇降スラスタと、本体の同一水平位置に配設され、互いに異なる水平方向の推進力を付与する３つの水平スラスタとを有し、
   前記制御装置は、前記検査用ビーグルの回転モーメントをゼロとしつつ任意の水平方向の総推進力が得られるように、前記水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する第１の水平スラスタ制御手段を有することを特徴とする水中検査装置。
5. 請求項４記載の水中検査装置において、前記制御装置は、前記検査用ビーグルの水平方向の総推進力をゼロとしつつ回転モーメントが得られるように、前記水平スラスタの回転方向及び回転数を制御する第２の水平スラスタ制御手段を有することを特徴とする水中検査装置。
6. 請求項４又は５記載の水中検査装置において、前記水平スラスタは、本体の中心位置から同じ距離でかつ周方向に等間隔で配置するとともに、互いの推進方向線が交わってなす角度が６０度となるように向けて設けたことを特徴とする水中検査装置。
7. 請求項１〜３のいずれか１項記載の水中検査装置において、
   前記支援用ビークルは、前記検査用ビーグルに接続された二次ケーブルの繰り出し及び巻き取りを行うウインチと、互いに対向配置され前記二次ケーブルを挟んで送る駆動プーリ及び従動プーリと、前記ウインチから前記二次ケーブルを繰り出す場合は前記ウインチの回転動力を前記駆動プーリへ伝達し、前記ウインチに前記二次ケーブルを巻き取る場合は前記駆動プーリへの動力伝達を遮断するプーリ駆動機構とを有することを特徴とする水中検査装置。
8. 請求項７記載の水中検査装置において、前記プーリ駆動機構は、前記駆動プーリ及び前記従動プーリより前記ウインチ側に固定され、前記ケーブルを送る固定プーリと、前記固定プーリより前記ウインチ側に配置され、前記ケーブルを送る可動プーリと、前記可動プーリ、前記駆動プーリ、及び前記従動プーリが取り付けられ、前記固定プーリを中心として揺動可能に設けられた揺動部材と、前記ウインチの回転動力が伝達され、前記駆動プーリに噛合可能な歯車と、前記歯車と前記駆動プーリとの間に設けられ互いに近接する方向の付勢力を付与する弾性体とを有し、前記ウインチから前記ケーブルを繰り出す場合は、前記弾性体の付勢力により前記歯車と前記駆動プーリが噛合して、前記駆動プーリに前記ウインチの回転動力が伝達され、前記ウインチにケーブルを巻き取る場合は、前記ケーブルの巻き取り張力により前記可動プーリを介した前記ウインチから前記固定プーリまでのケーブル部分が一直線状になり、前記可動プーリとともに前記駆動プーリ及び前記従動プーリが前記弾性体の付勢力に対抗して揺動し、前記駆動プーリが前記歯車から離脱して動力伝達が遮断されるように構成したことを特徴とする水中検査装置。

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