2014 Fiscal Year Research-status Report
湖沼の放射能動態解明のための小型水中ロボットを用いた層構造保存型底質柱状採泥手法
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26550044
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| Research Institution | Fukushima University |
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Principal Investigator |
高橋 隆行 福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (70197151)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水中ロボット / 柱状採泥 / モジュール構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，まず採泥器の採泥部分の機構開発を集中して実施した。特に層構造を破壊しない柱状採泥手法の基本原理を得ることが本研究の最大の目的である。この手法開発において技術的難易度を上昇させている要因には，① 水中で効果的に下向き圧力を発生することが難しい，② 一度陥入した採泥部を抜去する上昇力を発生できる保証を得ることが難しい，③採取した底泥を落下させることなく保持することが難しい（特に放射能調査では泥の細粒が重要である）などがあった。まず①について，課題点を整理して実験を繰り返した結果，カッターのような薄い円形板で底泥を「くり貫く」というアイデアに到達し，最終的に，鏡面仕上げをした直径30mmのステンレス・パイプを用いた実験において約３kgf（約30N）の力で150mmの貫入・抜去が行えることを確認した。この値は，これまでの研究の実績によれば，小型の水中ロボットで十分に発生可能な力である。次いで，この力を発生させるために必要な圧力発生機構について検討を行った。まず，浮力調整器（バラスト）について机上での検討を行ったが，最終的に設計できた浮力調整器は，動作継続時間・装置重量などの点で，実用化は極めて困難との結論に達した。その他さまざまな方式について検討を繰り返した結果，スラスタの発生推力を増加させる方法が最も効果的であるとの結論に達して改良を行った。具体的には，一つのスラスタモジュールにスクリューを2個装備して両者を同時に使うことで，大きな重量増加を招かずに1本あたり約33Nの推力を得ることに成功した。これにより，パイプの貫入・抜去に必要な力を十分な余裕を持って発生できることとなり，課題②を解決できる見込みがついた。最後に，採取した泥を落下させない手法について検討を行った。その結果，採泥パイプの上部に弁を設け，抜去時に「管に蓋をする」という手法が最も効果的であるとの結論を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまで解決できなかった技術的課題について，基本原理においてほぼ解決できる見通しが立ち，現在，実際の湖での試験に向けた試作を進めている段階にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）採泥器の試作並びに評価を行う。前年度の成果に基づき，採泥器の試作を行うとともに，県内にある湖沼のうち，優先順位を精査して少なくとも2 湖の湖底の放射能濃度マップ作製を行い，開発した採泥器の有効性並びにこのような調査の有用性を明らかにする。また試作には，研究代表者がこれまでのさまざまなロボット開発で協力関係にある，南相馬ロボット協議会所属の企業との連携を行う。
（２）採取したサンプルの放射能レベルの測定，分析，評価には，附属環境放射能研究所所属の研究者と緊密な連携を図る。
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| Causes of Carryover |
採泥手法の基本原理の確立が当初の想定よりも順調に進み，採泥手法の検討に要する試作費が見込みより減少したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
湖沼での実験に向けたボートの購入，水中ロボットの改造費，また採泥器試作機の試作費として使用する予定である。
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