防災用500㏄エンジン搭載ドローンを福島県で初披露の豪雨/津波防災支援システムの中間報告を実施

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ドローンプレス防災格納庫

コンクリートマテリアルの製品を主に提供する會澤高圧コンクリート株式会社は、2022年3月1日(火)、福島県浪江町と21年4月に連携協定を締結し実用化開発を進めている豪雨/津波防災支援システム「(仮称)ザ・ガーディアン」の中間報告会を浪江町庁舎にて実施しました。システムの中核テクノロジーのひとつである新開発の防災用大型エンジンドローン「AZ-500」と、「AZ-500」が自動的に飛び立てる専用格納庫「The Port」の実機を浪江町庁舎において初披露しました。

浪江町庁舎の駐車場に特設された会場には浪江町総務課防災安全係の横山芳幸係長をはじめ、およそ100名の町職員が参加。司会の合図とともに防災用エンジンドローンが格納庫の内部からせり上がって来ると会場から拍手が沸き起こりました。その後、格納庫から横引きされて機体が地上に搬出されると、多くの職員がドローンのボディやプロペラに直接手を触れ、「想像以上に大きい」などと感想を述べました。

浪江町と連携し、衛星・ドローンを活用した統合防災支援システムを開発中

創業以来、ひとの命を守るためのインフラ整備に取り組んできた會澤高圧コンクリートは、巨大地震による津波防災、激甚化する豪雨災害に対する追加の備えとして、地球観測衛星のデータやドローンの撮影映像などを組み合わせた住民避難のための統合防災支援システム「ザ・ガーディアン」の構築を進めています。23年4月に浪江町南産業団地に次世代の研究開発型生産施設「福島RDMセンター」が建設されるのを機に、「ザ・ガーディアン」の国内初実装と新しい防災テック産業の育成を目指して、浪江町と連携して進めています

「ザ・ガーディアン」は、ゲリラ豪雨等による河川氾濫や、地震による津波被害といった主に水にまつわる緊急事態に対し、早期警戒情報を住民サービスとして提供することで、ひとりでも多くの命を守ることを目的とした、衛星・ドローンを活用しての避難支援型統合情報システムです。

地球観測衛星の撮像データにより川幅の経時変化を監視し、気象衛星の降雨予測データと地表面をデジタル化した三次元データを組み合わせることで河川氾濫を早期に予測。河川氾濫データなどを活用した防災情報を住民それぞれのスマートフォンに通知するパーソナルな河川防災システムを構築します。また、大型地震が発生した際には、専用格納庫からエンジンドローンが地震発生の信号に即応して自動的に飛び立ち、海岸の映像を5時間以上にわたって地上の住民のスマートフォンなどに配信し続ける、津波警戒のブロードキャストシステムを構築します。

開発期間は21年4月から24年2月の3ヵ年の予定です。

防災用として期待がかかる、純国産の大型エンジンドローン「AZ-500」

ドローン防災

今回、會澤高圧コンクリートの地元である福島県浪江町初お目見えとなった、新開発の500㏄エンジン搭載ドローン「AZ-500」は、22年中に浪江町内に別途設置される耐震性能と給油タンクを持つコンクリート製ハウジング内に防災専用機として常設され、引き続き、実用化に向けた検証などを進める計画です。統合システムとしての実装は24年3月を予定しています。

「AZ-500」は、アイザワグループの無人航空機会社であるアラセ・アイザワ・アエロスパシアル合同会社が開発した機体です。開発コンセプトは「Ultra‐Stable and Long Duration」。様々な産業に使える高い安定性と、50kgという高ペイロード、航続時間5時間以上を実現した純国産の大型エンジンドローンです。「AZ-500」の開発は、建設、物流、防災、防衛など様々な産業用途に使えるベースマシンを生み出すことを志し、高性能二輪エンジン技術を応用して、ドローンの専用エンジンを新規に設計するところからスタート。汎用エンジンをドローンの機体に搭載した例は過去にもありましたが、大型二輪技術を応用して専用エンジンを開発したのは世界初の試みです。

ドローンの動力源をエンジンに求める場合、高出力とともに軽量化と無振動化が課題となります。AZ-500のエンジン(愛称:『國男』)型式は油冷式500㏄、ジャイロ効果キャンセル構造(特許取得済み)の独自設計により、エンジン本体の無振動化に成功。これによりエンジン本体から4本のローターシャフトを腕のように伸ばし、エンジンのパワーをロスすることなく直駆動でプロペラに伝えるクアッド型マルチコプターを機体形式として採用しています。姿勢制御はプロペラの角度を調整して行う可変ピッチ方式です。

「AZ-500」が持つスペックは、ドローンの防災活用に求められる降雨時飛行、強風時飛行などを可能にし、防災用ドローンとしての活躍が期待されています。

自動給油や自動点検、通信機能などを持つ、牽引移動可能な機体格納庫「The Port」

重量物を搭載して長時間飛べる機体が「空飛ぶ産業用ロボット」として活躍するためには、ひとの手を煩わせずに自動で飛ぶ能力が求められます。そのため會澤高圧コンクリートでは「AZ-500」の機体開発とともに、その格納庫となる「The Port」を一体設計しました。「AZ-500」が「The Port」から飛び立ち、仕事した後に「The Port」にリフト機能で帰還するという利用環境を実現。機体が格納された「The Port」は車による牽引による移動が可能で、建設現場など所定の場所に運び込むことができます。さらに「The Port」には自動給油機能やIoTを駆使した機体の自動点検機能、飛行支援の通信機能、RTK-GPS基地としての機能が備わっており、一定期間、人の手を一切煩わせることなく空飛ぶ仕事を繰り返すことができます。また、電源内蔵で48時間のオフグリット動作が可能で災害時にも正常稼働できるシステムとなっています。

なお「AZ-500」には、リアルタイムに現実空間と仮想空間が同期し続けるデジタルツイン技術を活用した自律航行システム「SYNCWORLD」を開発・採用する予定です。大地震時に海岸の映像を配信し続けるだけでなく、河川防災のために河川上空を定期的に自律航行し状況を撮像する機能なども持たせる予定です。

會澤高圧コンクリートでは、空飛ぶロボットのベースマシンとなる「AZ-500」、機体の格納庫となる「The Port」、そして「SYNCWORLD」による完全自律航行を実現するためのエンジン「SyncWorld Engine」。この3つの技術要素が一体となった統合システムを「The Drone Basics for Industries」(産業用ドローンの基本構成)として具体化し、普及を進めていくとしています。

「AZ-500」とは?

・機体形式:クアッド型マルチコプター
・寸法(プロペラ折りたたみ時):H1052×L2677×W2677mm(H1052×L1450×W1450mm)
・空虚重量(最大離陸重量):100kg(150kg未満)
・ペイロード+燃料重量:50kg未満
・航続時間:5時間以上(ペイロード5kg時)
・燃料タンク容量:50L
・プロペラ:自社設計アルミ製・可変ピッチ式・直径1520mm
・エンジン形式:油冷・4サイクル・水平対向2気筒・SOHC・4バルブ
・最高出力:40Kw(54PS)以上
・排気量:499cc
・燃料給油装置:電子制御フュエルインジェクションシステム
・エンジン特徴:無振動・ジャイロ効果キャンセル構造(特許第6932411号)

無人航空機開発などDXによる新展開を進める會澤高圧コンクリート

會澤高圧コンクリートは、「Innovate・Challenge・Trust」の理念のもと、コンクリートマテリアルと先端テクノロジーを掛け算して新たな企業価値の創造に取り組む総合コンクリートメーカーです。バクテリアの代謝機能を活用してクラック(ひび割れ)を自ら修復する自己治癒コンクリート「Basilisk」や、速乾性のセメント系材料を使ったコンクリート3Dプリンターといった新サービスを、マサチューセッツ工科大学(MIT)やデルフト工科大学等との産学協力により続々と打ち出しています。伝統的な素材産業からスマートマテリアルを基軸とするイノベーション・マーケティング集団へとデジタルトランスフォーメーションを進めています。

その一つとして、ドローンを使った液体補修材の完全機械施工法を確立するため、アメリカ・ボストンにあるMIT系スタートアップ「Top Flight Technologies」と組み、バッテリーとエンジンのハイブリッド型ドローン「Airborg」をプロトタイピングしました。しかし汎用エンジンを使ったハイブリッド型では出力に限界があるうえエネルギーロスも大きく、産業用として求めていた機体性能には届きませんでした。コロナ禍もあって開発体制の見直しを迫られていた2021年7月、最高速度300㎞/hを超えた20世紀最速の市販バイク「隼・GSX-R」などを設計したエンジンデザイナーである荒瀬国男と出会いました。荒瀬は高性能二輪エンジンの技術を空の世界に活かすことを構想しており、會澤高圧コンクリートと意気投合し、翌2021年8月にはアイザワグループの無人航空機開発会社、アラセ・アイザワ・アエロスパシアル合同会社を設立し、機体をはじめとした新サービス開発に取り組んでいます。

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