技術リファレンス：有線給電＋給水ホース式FC100外壁洗浄システム

参照に関する注記： 本ページは、完了した過去のDJI FC100外壁清掃案件を、技術リファレンスとして分析します。記録された案件データはシステム設計に役立ちますが、一般的な仕様や性能保証として扱うことはできません。新規案件では、実際の建物、機体、ホース長、電源、水の要件、運用環境に基づいて再計算してください。

参照現場構成：有線給電機器、ケーブルリール、高圧給水システム。

大型UAVによる外壁清掃は、ドローンにスプレーランスを追加するだけの話ではありません。 機体が長時間飛行を続けながら、同時に水の供給も受け続ける必要が生じると、案件は電力、流体供給、ペイロード、ケーブル管理を組み合わせた課題になります。参照したFC100案件では、地上から供給する二つの独立した経路を使用しました。機体へ連続給電する高電圧の給電ケーブルと、洗浄液を送る別系統の高圧ホースです。

デュアルテザー構成の価値は、すべての運用上の制約をなくすことではありません。 電気エネルギーと洗浄水という二つの大きな持続時間の制約を、機体から地上へ移すことにあります。これにより、システム全体の容量決定と清掃作業の計画の考え方が変わります。

1. FC100による外壁清掃がシステムエンジニアリングの課題である理由

バッテリーだけで飛ぶ大型ドローンは、バッテリー交換や充電のために戻る必要があります。大型の機上水タンクを搭載する機体もペイロードをすぐに消費し、補水のために戻る必要があります。地上から供給する清掃方式は、この二つの制約を別々に解決します。

二つの経路はどちらも機体が運ぶため、どちらも単独では設計できません。作業高度が高くなると、給電ケーブルの重量と電圧降下の影響が増え、同時にホースの重量と水圧損失も増えます。したがって、正しい設計は単一の製品型式ではなく、ミッション全体から始まります。

2. 機上ペイロードの予算から始める

FC100の清掃案件では、機体のペイロード余裕は目に見える清掃ツールだけを賄えばよいわけではありません。機上の予算には、電力変換モジュール、スプレーランス、給水ホース、継手、ケーブルとホースの取付け部品、取付け構造が含まれます。さらに、想定する風や機動の条件で安定して運用できる十分な余裕を機体に残す必要があります。

参照デュアルテザー清掃案件向けに構成したDJI FC100プラットフォーム。

• 案件で使用したFC100機体の参照データ：吊り上げ仕様の機体重量は55.2 kg（バッテリーを除く）。
• 参照最大離陸重量：149.9 kg。
• 参照最大ペイロード：シングルバッテリーモードで80 kg、デュアルバッテリーモードで65 kg。
• 参照ホバリング時耐風性能：12 m/s。

これらの値は、この参照で使用したプラットフォーム情報を示すものです。案件ごとのペイロード計算に代わるものではありません。実際には、機上ハードウェアが同じでも、作業高度が上がるにつれて吊り下げられるホースとケーブルの重量が大きく増えることがあります。

3. 長さ、重量、電圧降下を前提に電力経路を設計する

参照システムの電気側では、380 V三相ACを調整可能な高電圧DCに変換し、軽量ケーブルで送電する地上給電装置を使用しました。その後、機上コンバーターがケーブル電圧を機体側のDCバスへ降圧しました。

参照清掃案件で使用した地上給電装置。

参照筐体には非導電性のFR4ガラス繊維複合材を使用し、絶縁耐力は15 kV/mmと明記されています。ケーブルの取り回しは、電動リール、ガイドプーリー、静電気防止ブラシで支えられていました。

機上変換の参照

参照機上DC/DC電源モジュール：前面冷却部とコネクター詳細。

400 Aは電流制限値であり、公表された連続定格電流ではありません。この参照用機上モジュールの連続出力またはピーク出力の定格は公表していないため、電流制限値だけから推測しないでください。

4. 水回路は別個の技術計算として扱う

地上でのポンプ圧力は、機上ノズルでの圧力と同じではありません。作業高度、ホースの長さと内径、継手、目標流量、ノズルの選定は、いずれも外壁に実際に届く圧力に影響します。そのため清掃案件では、ポンプに表示された最大圧力だけでなく、作業点で必要な圧力と流量を指定する必要があります。

スプレーランスの参照データ

近距離の外壁洗浄に使用した伸縮式機上スプレーランス。

新規構成向けの現行ポンプ参照

現在の案件相談では、KH9がこの参照ソリューションに関連する交換用の地上ポンプ構成です。過去の案件写真に写っているポンプそのものであると考えないでください。

5. ケーブルとホースの管理は飛行挙動に影響する

デュアルテザーの清掃ドローンは、一本ではなく二本の吊り下げラインの影響を受けます。その重量、空気抵抗、曲がり挙動、取付け形状は、外壁近くでの位置保持に影響し得ます。そのため、たるみ、引っ掛かり、機体への不要な横荷重を減らす実用的な取り回し方法に加えて、制御された繰出しと巻取りが必要です。

参照現場での外壁清掃作業。

このため、建物の最大高さを単純な「ケーブル長」の問題として扱うべきではありません。300 mの参照構成だからといって、同じハードウェアをあらゆる300 mの建物にそのまま使えるわけではありません。電圧降下、吊り下げケーブルの質量、給水ホースの圧力損失、ホースの質量、現地の風、機体のペイロード予算を合わせて確認する必要があります。

6. 過去の参照結果：比較の目安であり、保証ではありません

これらの結果は特定の一案件に属します。実際の清掃生産性は、外壁形状、汚れの程度、洗剤・薬剤、ノズルの選定、離隔距離、水源、ホース長、風、操縦者の手順によって大きく変わる場合があります。作業圧力や運用時間についても同様です。

7. 参照アーキテクチャから得られる五つの技術的な教訓

電力と水は一緒に容量を決めます。 高度が上がると、電気経路と水圧経路の両方に影響します。ケーブルが長くなると吊り下げ質量と電圧降下の影響が増え、ホースが長くなると吊り下げ質量と圧力損失が増えます。

搭載余力はシステム全体の予算です。 電源モジュール、ランス、ホース、継手、取付け構造は、清掃作業を始める前からペイロードを消費します。機体の最大値だけに合わせず、運用上の余裕を残して設計する必要があります。

ポンプ側圧力はノズル圧力ではありません。 ポンプの定格だけを指定した案件は不完全です。外壁で必要な圧力と流量に基づいて水圧機器を選定する必要があります。

連続給電はボトルネックを変えます。 バッテリー交換が主な中断要因でなくなると、給水、ホース管理、機体点検、清掃ルート計画、作業班の手順が次の現実的な制約になります。

参照ハードウェアは建物ごとに再計算します。 建物高さ、外壁形状、風の通り道、水源、利用可能なAC電源、現地の運用制約は、いずれも適切な構成を変える可能性があります。

8. デュアルテザー方式のFC100構成が適する場合

この構成は、地上機器の素早い移設よりも、長時間の作業と連続した給水が重視される場合に最も適しています。代表的な案件の種類には、次のものがあります。

• 高層ガラスカーテンウォールの清掃
• 大規模な交通拠点、駅舎外壁、公共建築物の外装
• アトリウムおよびアクセスが難しい垂直面
• 安全確認後に空中噴射ツールが適する橋梁・構造物の清掃
• 繰り返しの長時間清掃が必要な産業外壁・大きな垂直面

最適な選択とならない場合

有線給電式の清掃方式は、作業エリアで長距離の移設が頻繁に必要な場合、信頼できる地上電源を用意できない場合、ホースの取り回しで許容できない引っ掛かりリスクが生じる場合、または必要な吊り下げサービスに対して機体のペイロード余裕が小さすぎる場合には、適さないことがあります。そのような場合は、バッテリー運用や別の清掃方法のほうが実用的な可能性があります。

9. 新規FC100清掃案件の構成に必要な情報

新規案件では、次の情報が最初に役立ちます。

• 目標とする建物高さと実際の清掃高度
• 機体の型式と想定するバッテリー構成
• 機上ノズルで必要な圧力と流量
• 想定するホース長と取り回し
• 現場で利用可能なAC電源
• 外壁材と清掃対象の形状
• 想定する風況と現地の運用制限
• 希望する作業時間と移設の頻度

そのうえで当社は、地上給電装置、機上コンバーター、給電ケーブル、給水インターフェースを、個別に選ぶのではなく一つの統合システムとして評価できます。

よくある質問

FC100清掃システムの「デュアルテザー」とは何ですか？

機体が地上から供給される二本のラインに接続されている構成です。連続給電用の給電ケーブルと、加圧した洗浄水を送る別系統のホースです。

有線給電なら、FC100は24時間止まらずに飛行できますか？

いいえ。過去の案件では統合システムとして24+時間の能力が報告されていますが、連続給電と無中断飛行は同じではありません。機体点検、熱的な制限、天候、給水、運用手順が、現実的なスケジュールを引き続き左右します。

地上ポンプが20 MPaなら、ノズルにも20 MPaが届きますか？

必ずしも届きません。届く圧力は、ホースの長さと内径、流量、継手、垂直高さ、ノズルの選定によって決まります。水圧回路は、作業点で必要な圧力と流量に基づいて計算してください。

300 mの参照構成を300 mの建物にそのまま流用できますか？

できません。給電ケーブル、ホース、ペイロード余裕、電圧降下、圧力損失、風、現場条件を、対象の建物に合わせて再計算する必要があります。

見積もりのために最初に必要な情報は何ですか？

建物または清掃の高さ、機体型式、必要なノズル圧力と流量、想定ホース長、利用可能なAC電源、外壁と作業環境の簡単な説明をお知らせください。

FC100清掃構成について当社に相談する

当社は、産業用ドローン向けのカスタム有線給電UAV電源システムを設計・製造しています。FC100の清掃案件では、実際のミッション要件に基づいて、電力経路、機上変換、ケーブル長、給水インターフェースを評価できます。関連する清掃機器については、当社の清掃用有線給電UAVシステムをご覧ください。