BE1028074A1

BE1028074A1 - Diepzeemijnbouwvoertuig

Info

Publication number: BE1028074A1
Application number: BE20205116A
Authority: BE
Inventors: Bruyne Kris De; Beuf Hendrik De; Stéphane Flamen; Harm Stoffers
Original assignee: Deeptech Nv
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-09-13
Also published as: US20230082082A1; EP4107365B1; CN115244268A; EP4107365A1; WO2021165920A1; CA3165040A1; KR20220137764A; BE1028074B1; MX2022008782A

Abstract

Beschreven wordt een diepzeemijnbouwvoertuig voor het op grote diepte opnemen van minerale afzettingen vanaf een zeebodem, en het optioneel transporteren van genoemde afzettingen naar een drijvend tuig. Het voertuig omvat een draagframe dat is voorzien van middelen om het voertuig op de zeebodem voort te bewegen, een opslag voor de opgenomen minerale afzettingen, en verder een zuigkop met een naar de zeebodem gerichte open aanzuigzijde waarlangs de minerale afzettingen worden opgenomen. Het diepzeemijnbouwvoertuig is verder voorzien van een regelinrichting om de hoogte van het aanzuigvlak ten opzichte van de zeebodem tussen vooraf bepaalde grenzen te houden. De regelinrichting maakt gebruik van meetmiddelen voor het verkrijgen van zeebodemhoogtes in posities die ten opzichte van de voortbewegingsrichting voorlopen op de open aanzuigzijde, en zich uitstrekken over een breedte van het diepzeemijnbouwvoertuig. Een in een regelkring opgenomen actuator past de zuigkophoogte aan op basis van de in de posities gemeten zeebodemhoogtes.

Description

' BE2020/5116

DIEPZEEMIJNBOUWVOERTUIG

TECHNISCH GEBIED VAN DE UITVINDING De uitvinding heeft betrekking op een diepzeemijnbouwvoertuig voor het op grote dieptes verzamelen van minerale afzettingen op een zeebodem en het transporteren van genoemde afzettingen naar cen drijvend tuig of andere opslag boven water. De uitvinding betreft eveneens cen werkwijze voor het met het diepzeemijnbouwvoertuig op grote dieptes verzamelen van minerale afzettingen, en op een zuigkop voor gebruik in een diepzeemijnbouwvoertuig. De minerale afzettingen kunnen polymetaalknollen, zoals mangaanknollen, omvatten.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Gezien de groei van de wereldbevolking en de steeds schaarser wordende grondstoffen is er een toenemende behoefte aan baanbrekende technologieën voor diepzeemijnbouw. Polymetaalknollen komen op de bodem van een aantal oceanen voor en bevatten essentiële grondstoffen, zoals nikkel, koper, kobalt en mangaan. De in de polymetaalknollen aanwezige metalen kunnen na winning bijvoorbeeld worden toegepast in roestvrij staal, batterijen, windturbines, fotovoltaïsche systemen en andere nuttige toepassingen.

In de diepzeemijnbouw kan de zeebodem zich op een afstand van 4000-6000 m en meer van het zeeoppervlak bevinden en diepzeemijntuigen dienen dan ook bestand te zijn tegen de hoge drukken en andere moeilijke omstandigheden die in de nabijheid van de zeebodem heersen op dergelijke dieptes.

Een diepzeemijnbouwvaartuig wordt doorgaans vanaf een diepzeemijnschip in de richting van de zeebodem neergelaten. Daarbij kan gebruik worden gemaakt van in het bijzonder voor dit doel ontworpen lanceerinrichtingen, die desgewenst aangepast zijn aan het ontwerp van het diepzeemijnbouwvoertuig. Verder zorgt cen tussen het diepzeemijnbouwvoertuig en het diepzeemijnschip aangebrachte stijgpijp of —streng, ook wel aangeduid met de Engelse term riser, er voor dat door het diepzeemijnvaartuig verzamelde minerale afzettingen vanaf de zeebodem naar cen zich boven het wateroppervlak bevindende opslag worden gebracht. Hiertoe is het diepzeemijnschip voorzien van geschikte pompapparatuur. Ook kunnen pompen desgewenst op bepaalde waterdieptes in de stijgstreng zijn opgenomen. Een flexibele verbinding tussen de stijgstreng en het diepzeemijnvoertuig zorgt ervoor dat het voertuig relatief vrij over de zeebodem kan bewegen.

Het zal duidelijk zijn dat het verzamelen van polymetaalknollen en het vervolgens transporteren van de verzamelde polymetaalknollen naar een drijvend tuig boven het wateroppervlak zo efficiënt mogelijk dient te gebeuren, gelet op de moeilijke omstandigheden ter plaatse.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING De onderhavige uitvinding stelt zich onder andere ten doel te voorzien in een diepzeemijnbouwvoertuig waarmee minerale afzettingen met een ten opzichte van de stand der techniek verhoogde efficiëntie op grote dieptes kunnen worden verzameld.

De uitvinding omvat daartoe een diepzeemijnbouwvoertuig volgens conclusie 1. Het diepzeemijnbouwvoertuig voor het op grote diepte opnemen van minerale afzettingen vanaf een zeebodem, en het optioneel transporteren van genoemde afzettingen naar een drijvend tuig, omvat een draagframe dat is voorzien van middelen om het voertuig op de zeebodem voort te bewegen in cen voortbewegingsrichting, van een opslag voor de opgenomen minerale afzettingen, en verder van ten minste één zuigkop met een naar de zeebodem gerichte, in een aanzuigvlak voorziene, open aanzuigzijde waarlangs de minerale afzettingen worden opgenomen, waarbij een breedterichting van de ten minste één zuigkop samenvalt met een breedterichting van het diepzeemijnbouwvoertuig, waarbij het diepzeemijnbouwvoertuig verder is voorzien van een regelinrichting om de hoogte van het aanzuigvlak ten opzichte van de zeebodem tussen vooraf bepaalde grenzen te houden, waarbij de regelinrichting meetmiddelen omvat voor het verkrijgen van zeebodemhoogtes in posities die ten opzichte van de voortbewegingsrichting voorlopen op de open aanzuigzijde, en zich uitstrekken over een breedte van het diepzeemijnbouwvoertuig, en verder een in een regelkring opgenomen actuator die, op basis van de in de posities gemeten zeebodemhoogtes, is ingericht om de hoogte van het aanzuigvlak van de ten minste één zuigkop dusdanig aan te passen dat deze ten opzichte van de zeebodem tussen de vooraf bepaalde grenzen blijft.

Volgens de uitvinding wordt de hoogte van het aanzuigvlak van de ten minste één zuigkop ten opzichte van de zeebodem tussen vooraf bepaalde grenzen gehouden. Gebleken is dat deze maatregel de efficiëntie waarmee minerale afzettingen vanaf de zeebodem worden opgenomen verhoogd.

Met efficiëntie wordt in het kader van de onderhavige uitvinding de gewichtshoeveelheid minerale afzettingen dat per vermogenseenheid wordt opgenomen aangeduid.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding betreft een diepzeemijnbouwvoertuig waarbij de meetmiddelen een, ten opzichte van de voortbewegingsrichting op de open aanzuigzijde voorlopende, langwerpige drager omvatten, waarbij de drager is voorzien van een reeks bronnen, ingericht om een geofysisch signaal voort te brengen onder water in de richting van de zeebodem, en van een reeks ontvangers, ingericht om een via de zeebodem terugkerend responssignaal te meten, waarbij de drager zich in de breedterichting van het diepzeemijnbouwvoertuig uitstrekt over cen breedte van het diepzeemijnbouw voertuig.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een diepzeemijnbouwvoertuig verschaft waarbij het geofysisch signaal een geluidsgolf omvat.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt verkregen door een diepzeemijnbouwvoertuig waarbij de meetmiddelen een multibeam omvatten.

Een multibeam is op zich bekend en wordt bijvoorbeeld toegepast om de topografie van de zeebodem in kaart te brengen.

Een multibeamsysteem zendt geluidsgolven uit in een waaiervorm, dat wil zeggen onder verschillende hoeken.

De hoeveelheid tijd die het kost om de geluidsgolven van de zeebodem terug te sturen naar ontvangers wordt gebruikt om de waterdiepte te bepalen.

Afwijkend van andere sonarsystemen gebruiken multibeamsystemen beamforming om richtingsinformatie uit de terugkerende geluidsgolven af te leiden.

Een andere uitvoeringsvorm heeft betrekking op cen diepzeemijnbouwvoertuig waarbij het aantal posities waarvan de zeebodemhoogte wordt gemeten in de breedterichting is begrepen tussen 1 en 400, met meer voorkeur tussen 100 en 350, met nog meer voorkeur tussen 200 en 300. Door deze maatregelen wordt een relatief compleet beeld verkregen van de zeebodem topologie en eventueel op de zeebodem aanwezige vreemde voorwerpen die dienen vermeden te worden.

Nog een andere uitvoeringsvorm betreft een diepzeemijnbouwvoertuig waarbij de tussenafstand van twee naastliggende posities waarvan de zeebodemhoogte wordt gemeten in de breedterichting is begrepen tussen 1 en 3 cm, met meer voorkeur tussen 1.2 en 2.5 cm, met nog meer voorkeur tussen 1.4 en 2 cm.

De in deze uitvoeringsvorm geclaimde tussenafstand van twee naastliggende posities is niet essentieel voor de uitvinding en kan desgewenst anders worden gekozen.

In een verder verbeterde uitvoeringsvorm wordt een diepzeemijnbouwvoertuig verschaft waarbij de ten minste één zuigkop een breedte heeft, de in de breedterichting van het diepzeemijnbouwvoertuig gemeten zeebodemhoogtes worden gefilterd van extreme waarden, een subset van zeebodemhoogtes over de breedte van de ten minste één zuigkop wordt bepaald, en uit de subset een maximale zeebodemhoogte wordt berekend over de breedte van de ten minste één zuigkop, waarbij de actuator op basis van de berekende maximale zeebodemhoogte is ingericht om de hoogte van het aanzuigvlak van de ten minste één zuigkop dusdanig aan te passen dat deze ten opzichte van de zeebodem tussen de vooraf bepaalde grenzen blijft.

Nog een andere uitvoeringsvorm verschaft een diepzeemijnbouwvoertuig omvattende ten minste twee evenwijdig in de breedterichting van het diepzeemijnbouwvoertuig aan elkaar opgestelde zuigkoppen, en met meer voorkeur omvattende van 2 tot 16 zuigkoppen, met meer voorkeur van 10 tot 16 zuigkoppen. De in deze uitvoeringsvorm geclaimde hoeveelheid zuigkoppen is niet essentieel voor de uitvinding en deze hoeveelheid kan desgewenst anders worden gekozen.

Een verder geoptimaliseerd diepzeemijnbouwvoertuig heeft het kenmerk dat de zuigkoppen ten opzichte van de zeebodem afzonderlijk in hoogte worden geregeld.

Een diepzeemijnbouwvoertuig volgens nog een andere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat de vooraf bepaalde grenzen 0 en 200 mm bedragen, en met meer voorkeur 20 en 100 mm.

In een uitvoeringsvorm van het diepzeemijnbouwvoertuig lopen de meetmiddelen ten opzichte van de voortbewegingsrichting voor op een voorzijde van de open aanzuigzijde van de ten minste één zuigkop met een voorloopafstand begrepen tussen 20cm en 250cm cm, met meer voorkeur tussen 50 cm en 200 cm, en met de meeste voorkeur tussen 80cm en 150cm.

Een andere uitvoeringsvorm verschaft cen diepzeemijnbouwvoertuig omvattende verdere meetmiddelen voor het verkrijgen van zeebodemhoogtes in posities die ten opzichte van de voortbewegingsrichting voorlopen op de open aanzuigzijde, en zich uitstrekken over een breedte van het diepzeemijnbouw voertuig, waarbij de verdere meetmiddelen een met het frame verbonden ski-lat omvatten die over de zeebodem kan bewegen in de voortbewegingsrichting, en voorts rekenmiddelen omvatten om uit de gemeten helling van de ski-lat een zeebodemhoogte te bepalen.

Het heeft hierbij voordelen wanneer in het diepzeemijnbouwvoertuig volgens een uitvoeringsvorm de ski-lat wegneembaar is van de zeebodem.

Volgens nog een ander aspect van de uitvinding wordt een werkwijze voor het op grote diepte opnemen van minerale afzettingen op een zeebodem verschaft, en het optioneel transporteren van genoemde afzettingen naar een drijvend tuig. De werkwijze omvat het verschaffen van een

) BE2020/5116 diepzeemijnbouwvoertuig volgens de uitvinding, het verbinden van het diepzeemijnbouwvoertuig met een tussen het drijvend tuig en het diepzeemijnbouwvoertuig voorziene ophangkabel, het neerlaten van het diepzeemijnbouwvoertuig in de richting van een zeebodem, en het over of op de zeebodem voortbewegen van het diepzeemijnbouwvoertuig om de minerale afzettingen op te nemen. De in deze octrooiaanvrage beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen gecombineerd worden in elke mogelijke combinatie van deze uitvoeringsvormen, en elke uitvoeringsvorm kan afzonderlijk het voorwerp uitmaken van een afgesplitste octrooiaanvrage.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN De uitvinding zal nu verder worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren en beschrijving van cen voorkeursuitvoeringsvorm, zonder dat de uitvinding daar overigens toe is beperkt. In de figuren toont: Figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een samenstel van een drijvend vaartuig en cen ermee verbonden stijgbuis, aan een onderzijde waarvan een diepzeemijnbouwvoertuig volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is verbonden; Figuur 2 een schematisch zijaanzicht van een diepzeemijnbouwvoertuig volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 3 een schematisch perspectivisch vooraanzicht van een diepzeemijnbouwvoertuig volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 4 een schematisch perspectivisch vooraanzicht van een zuigkop van het diepzeemijnbouwvoertuig volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 5 een schematisch perspectivisch achteraanzicht van de in figuur 4 getoonde zuigkop van het diepzeemijnbouw voertuig volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 6 een gespecificeerd schematisch zijaanzicht van het in figuur 1 getoond diepzeemijnbouwvoertuig volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Figuur 7 een visualisatie van door de op het diepzeemijnbouwvoertuig aangebrachte meetmiddelen verkregen metingen van de diepzeebodemhoogte.

BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVOORBEELDEN Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een deel van een typische opstelling getoond die wordt gebruikt in diepzeemijnbouw van minerale afzettingen, zoals polymetallische nodulen. De opstelling omvat typisch een transportsysteem in de vorm van een buisvormige stijgbuisstreng 2 (die een lengte van enkele duizenden meters kan hebben en aansluit op een drijvend vaartuig 1

° BE2020/5116 waaraan mijnbouwapparatuur zoals een diepzeemijnbouwvoertuig 3 is bevestigd. Een flexibel verbindingsslangsamenstel 4 kan zijn aangebracht tussen het ondereinde 7 van de stijgbuis 2 en het diepzeemijnbouwvoertuig 3 dat is aangepast om op een diepzeebodem 5 te bewegen en daaruit minerale afzettingen te verzamelen.

Het verbindingssamenstel 4 omvat een flexibele onderzeese slang 40 die is aangepast om door het voertuig 3 verzamelde minerale nodulen naar de stijve stijgbuis 2 te transporteren. De slang 40 kan zijn voorzien van drijfblokken 41 die het eigen gewicht van de onderdelen compenseren en een opwaartse kracht genereren in een deel van de slang om een S-vorm te creëren. Het flexibele verbindingssamenstel 4 stelt het mijnbouwvoertuig 3 in staat een bepaalde mate van vrijheid te hebben om rond te bewegen op de zeebodem 5, en zorgt ervoor dat het voertuig niet wordt beïnvloed door de bewegingen van de stijgbuis 2. Om het voertuig 3 te ondersteunen en te heffen kunnen (niet getoonde) stalen hijskabels zijn voorzien tussen het vaartuig 1 en het diepzeemijnbouwvoertuig 3.

Het transportsysteem in de vorm van een buisvormige stijgbuisstreng 2 van extreme lengte kan desgewenst tevens een aantal pompmodules 10 omvatten die over de lengte zijn aangebracht. De pompmodules 10 zijn aangepast om minerale afzettingen (nodulen) op te pompen van de zeebodem 5 in een opwaartse richting 6, die weg wijst van de zeebodem 5 in de richting van het zeeoppervlak.

In figuur 2 wordt een diepzeemijnbouwvoertuig 3 volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding getoond. Diepzeemijnbouwvoertuig 3 omvat typisch een draagframe 300, dat is voorzien van middelen 301 om het diepzeemijnbouwvoertuig 3 te kunnen bewegen, bij voorbeeld over de zeebodem. Dergelijke middelen kunnen de vorm aannemen van rupsbanden 301, wielen, of andere voortbewegingsmiddelen.

Om minerale afzettingen te kunnen opnemen, is draagframe 300 typisch voorzien van een _ nodule verzamelhoofd 8, een hopper 32, en een uitlaat 33. Een mengsel van onder andere water en minerale afzetting, dat door nodule verzamelhoofd 8 wordt opgenomen, wordt getransporteerd naar vanaf de zeebodem diepzeemijnbouwvoertuig 3 in. In diepzeemijnbouwvoertuig 3, in het bijzonder in scheidingsruimte 31, wordt het mengsel gesplitst in ten minste twee delen, bijvoorbeeld door het aanbrengen van een filter 311 aan een ingang van uitlaat 33. Zo worden de minerale nodule gescheiden van het grootste gedeelte van het water en enkele fijnere delen uit het mengsel. Het water en fijnere delen van het mengsel wordt via uitlaat 33 uitgestoten, terug de omliggende omgeving in.

De minerale nodule worden afgevangen in hopper 32, welke in dit geval als opslag of als tijdelijke opslag dient. Wanneer diepzeemijnbouwvoertuig 3 onderdeel uitmaakt van een diepzeemijnbouwopstelling zoals getoond in figuur 1, worden minerale nodule, via deze opslag, eventueel via een centrale ontladingspijp van het diepzeemijnbouwviertuig 3, naar de slang 40 toe

/ BE2020/5116 gepompt. In een andere uitvoeringsvorm is het mogelijk dat het diepzeemijnbouwvoertuig 3 is voorzien van een nodule emmer voor het verzamelen van de minerale nodule.

In Figuur 3 wordt een schematisch perspectivisch vooraanzicht van diepzeemijnbouwvoertuig 3 getoond volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Vanuit dit perspectief valt wederom te zien dat diepzeemijnbouwvoertuig 3 draagframe 300 en rupsbanden 301 omvat. In het bijzonder is vanuit dit perspectief te zien dat diepzeemijnbouwvoertuig 3 naast één, ook meerdere, evenwijdig aan elkaar opgestelde nodule verzamelhoofden 8 kan omvatten.

Dergelijke nodule verzamelhoofden & spuiten, in een gebruikssituatie, water met een hoge snelheid op de zeebodem om zo minerale afzetting die zich daar bevindt te vermengen met het aangevoerde en omliggende water.

Deze nodule verzamelhoofden 8 bestaan typisch uit pomp 81, welke via een of meer aanvoerleidingen water onder hoge druk verschaft aan zuigkop 80. Pomp 81 kan ook worden gedeeld tussen twee of meer nodule verzamelhoofden, waarbij het water verschaft aan beide hoofden. Vanuit zuigkop 80 wordt, met hoge snelheid, water op de zuigkop uit gespoten, zodanig dat minerale afzetting die zich daar kunnen bevinden worden vermengd met het aangevoerde en omliggende water. Dit mengsel van water en zeebodem wordt via de nodule verzamelhoofden opgenomen in diepzeemijnbouwvoertuig 3, waarna het wordt verwerkt zoals hierboven beschreven aan de hand van figuur 2. Vanuit kop 80 wordt het mengsel via zuigleiding 84 opgenomen in nodule verzamelhoofd 8.

De een of meer nodule verzamelhoofden 8 kunnen worden aangestuurd op basis van via een op een meetinstallatieframe 83 gemonteerde meetinstallatie van de omgeving genomen metingen.

In figuren 4 en 5 worden respectievelijk een schematisch, perspectivisch voor- en achteraanzicht van zuigkop 80 getoond, als onderdeel van nodule verzamelhoofd & van diepzeemijnbouwvoertuig 3, volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding. Vanuit dit perspectief valt wederom te zien dat nodule verzamelhoofd 8 onder andere bestaat uit zuigkop 80 en zuigleiding 84. In het bijzonder is vanuit dit perspectief te zien dat zuigkop 80 voor een deel plaats neemt in zuigleiding 84, waarbij deze elementen onderling zijn verbonden door een hoogte- instelactuator 851 en een geleidingsinstallatie 852. In het bijzonder wordt uitlaat 813, die een buitenste omtrek heeft die overeenkomt met een opening in zuigleiding 84, ten minste deels aangebracht in zuigleiding 84. Hoogte-instelactuator 851 maakt het mogelijk dat zuigkop 80 en zuigleiding 84 ten opzichte van elkaar verstelbaar zijn. Dit wordt behaald door uitlaat 813 zuigleiding 84 in of uit te bewegen. Om deze lineaire beweging verder te ondersteunen is geleidingsinstallatie 852 aangebracht.

Tevens valt vanuit dit perspectief te zien dat zuigkop 80 verder bestaat uit een of meer waterinlaten 801, drukkamer 802, open aanzuigzijde 803, uitlaat 813, en een optionele actieve aanzuigruimte 804. Water dat wordt verschaft vanuit aanvoerleiding 82, dat zich al onder hoge

| BE2020/5116 druk bevindt, wordt in drukkamer 802 verzameld via een of meer waterinlaten 801. Vanuit drukkamer 802 wordt het verschafte water met hoge snelheid open aanzuigzijde 803 in gespoten, in het bijzonder in de richting van de uitlaat.

Wanneer een nodule verzamelhoofd 8 waar zuigkap 80 deel van is, is geïnstalleerd op diepzeemijnbouwvoertuig 3, dan is open aanzuigzijde 803 in een gebruiksomgeving naar de bodem gericht waar diepzeemijnbouwvoertuig 3 op rust, bijvoorbeeld de zeebodem. Bij een dergelijke geïnstalleerd verzamelhoofd 8 maakt de lengteas van zuigleiding 84 bij voorkeur een hoek met een horizontaal vlak maakt tussen de 30 en 80graden, en meer bij voorkeur tussen de 40 en 50 graden.

Door de waterstroom over de zeebodem te richten wordt er een waterstroom gerealiseerd vanaf drukkamer 802 naar zuigleiding 84, en op deze manier wordt het mengsel van water en mineraal afzetting zuigleiding 84 in gezogen. De stroming van dit mengsel zuigleiding 84 in kan worden versterkt in actieve aanzuigruimte 804, door water op hoge snelheid zuigleiding 84 in te spuiten, in aanzuig richting van zuigleiding 84. Water wordt onder hoge druk aangeleverd aan actieve aanzuigruimte 804 via secondaire waterinlaat 805. Verder kan het water daarvoor door een pomp, bijvoorbeeld pomp 81, onder druk gebracht worden en door een aanvoerleiding, vergelijkbaar met aanvoerleiding 802 aan secondaire waterinlaat 805 worden verschaft. Bij een dergelijke aanpak kunnen zowel mineraal afzettingen die zich op de zeebodem bevinden, als mineraal afzettingen die zich deels onder de zeebodem bevinden aanzuigen.

In figuur 6 wordt een deel van diepzeemijnbouwvoertuig 3 getoond. In dit aanzicht is wederom te zien dat diepzeevoertuig 3 bestaat uit draagframe 300, wat rust op rupsbanden 301.

Verder valt in dit aanzicht te zien hoe zuigleiding 84 is bevestigd aan draagframe 300, waarbij uitlaat 813 van zuigkop 80 ten minste deels is gerangschikt in zuigleiding 84. Verder omvat meetmiddelen 83 een drager 831 waar een navigatie- en positioneringssysteem 832 en meetkop 833 (multibeam) aan opgehangen zijn. Het meetinstallatieframe 83 is ook voorzien van een mechanisch terugvalsysteem 834.

De onderlinge verplaatsing tussen zuigleiding 84 en zuigkop 80 wordt geregeld door hoogte- instelactuator 851. Om deze lineaire beweging verder te ondersteunen is geleidingsinstallatie 852 aangebracht. Geleidingsinstallatie 852 deint de torsiekrachten op de hoogte-instelactuator te verminderen. Watertoevoer aan zuigkop 80 is mogelijk voor meerdere hoogtes van zuigkop 80 doordat de primaire aanvoerleiding 82A en secondaire aanvoerleiding 82B gemaakt zijn van een flexibel materiaal. Vanwege de hoek waarmee zuigleiding 84 is bevestigt aan draagframe 300, zal het verplaatsen van zuigkop 80 ook altijd onder een hoek, in het bijzonder deze zelfde hoek plaatsvinden. Bij het omhoog verplaatsen van zuigkop 80 wordt deze dus ook altijd ten minste ten dele naar achter verplaatst.

) BE2020/5116 In het bijzonder is deze opstelling ingericht voor het regelen van de afstand van zuigkop 80 tot onderliggende diepzeebodem. Wanneer diepzeemijnbouwvoertuig meerdere zuigkoppen omvat, kunnen deze ten opzichte van de zeebodem afzonderlijk in hoogte worden geregeld.

Het vlak van zuigkop 80 dat richting de zeembodem is gericht, hierna het aanzuigvlak genoemd, wordt door de regelinrichting in hoogte versteld om deze afstand binnen bepaalde grenzen te houden.

Dit wordt gerealiseerd door meetkop 833 voor het verkrijgen van zeebodemhoogtes in posities die ten opzichte van de voortbewegingsrichting voorlopen op de open aanzuigzijde, en zich uitstrekken over de vrijwel de volledige breedte van diepzeemijnbouwvoertuig 3, en door in de regelkring opgenomen hoogte-instelactuator 851 die, op basis van de in de posities gemeten zeebodemhoogtes, is ingericht om de hoogte van het aanzuigvlak van zuigkop 80 dusdanig aan te passen dat deze ten opzichte van de zeebodem tussen de vooraf bepaalde grenzen blijft.

De meetkop 833 omvat bronnen, welke zijn ingericht om een geofysisch signaal, bijvoorbeeld een geluidssignaal, voort te brengen onder water in de richting van de zeebodem, en van een reeks ontvangers, ingericht om een via de zeebodem terugkerend responssignaal te meten, waarbij de drager zich in de breedterichting van diepzeemijnbouwvoertuig 3 uitstrekt over een breedte van diepzeemijnbouwvoertuig 3.Om voldoende precisie over de volledige breedte te verzekeren, kunnen de meetmiddelen een multibeam omvatten. Dergelijke multibeam meet, in plaats van 1 plek, op meerdere, bijvoorbeeld op 256 plekken over de volledige breedte van het voertuig. Deze posities zijn verdeeld over de volledige breedte van diepzeemijnbouwvoertuig 3, waardoor de tussenafstand van twee naastliggende posities waarvan de zeebodemhoogte wordt gemeten in de breedterichting is begrepen tussen 1 en 3 cm, met meer voorkeur tussen 1.2 en 2.5 cm, met nog meer voorkeur tussen 1.4 en 2 cm. In andere uitvoeringsvoorbeelden kan de tussenafstand van twee naastliggende posities anders worden gekozen.

Actuator 851 kan op basis van de berekende maximale zeebodemhoogte de hoogte van het aanzuigvlak van de ten minste één zuigkop 80 dusdanig aan passen dat deze ten opzichte van de zeebodem tussen de vooraf bepaalde grenzen blijft.

Als ondanks bovenstaande voorzorgmaatregelen, zuigkop 80 dichter bij de zeebodem is opgesteld dan de bovengenoemde grenzen of als de meetkop 832 om andere redenen zou uitvallen, biedt mechanisch terugvalsysteem 834 in de vorm van een of meer aan drager 831 verbonden ski- latten een oplossing. Deze kunnen over de zeebodem bewegen in de voortbewegingsrichting, en het terugvalsysteem omvat voorts rekenmiddelen om uit de gemeten helling van de ski-lat een zeebodemhoogte te bepalen. Dergelijke skilatten zijn wegneembaar van het systeem.

In figuur 7 wordt een schematische weergave van dergelijke metingen weergegeven. In dit figuur worden meerdere meetpunten 92 getoond, gemeten door meetkoppen 833, 832 en welke altijd gerangschikt zijn binnen een uiterste meetgebied 90. Meetgebied 90 is opgedeeld in verschillende zones, waarbij een enkele zone 91 overeenkomt met een op deze breedte van diepzeemijnbouwvoertuig 3 gerangschikte zuigkop 80. Alle zones samen komen daarom ongeveer overeen met de volledige breedte van diepzeemijnbouwvoertuig 3. Voor een enkele zuigkop 80 wordt de in te stellen hoogte bepaald op basis van meting 92 die in de desbetreffende zone worden gedaan. Om te voorkomen dat zuigkop 80 onterecht hoog wordt opgeheven en zo de aanzuigcapaciteit verlaagt, kunnen de gemeten zeebodemhoogtes worden gefilterd van extreme waarden — Bij voldoende metingen per breedte van zuigkop 80 kan van hoogste uitschieters aangenomen worden dat deze door meetfouten worden veroorzaakt. Verder kan uit de overgebleven metingen een maximale zeebodemhoogte wordt berekend over de breedte van deze zuigkop 80.

Om te voorkomen dat zuigkop 80 de hele tijd op en neer wordt bewogen, wordt er een aantal opeenvolgende metingen over een vooraf gedefinieerde tijdsperiode genomen en wordt hier een gemiddelde waarde van bepaald, als gewenste hoogte 93 van zuigkop 80. Het kan hierdoor komen dat bij een onverwachte, stijle verandering, gewenste hoogte 93 niet op tijd wordt bijgesteld, waardoor er bij het instellen van bovengenoemd meetsysteem rekening gehouden moet worden dat cen minimale hoeveelheid schrapen over de bodem geaccepteerd zal moeten worden.

De uitvinding is niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm en omvat tevens wijzigingen hieraan voor zover deze binnen het raamwerk vallen van de hieronder toegevoegde conclusies.

Claims

CONCLUSIES

1. Diepzeemijnbouwvoertuig voor het op grote diepte opnemen van minerale afzettingen vanaf een zeebodem, en het optioneel transporteren van genoemde afzettingen naar een drijvend tuig, waarbij het voertuig een draagframe omvat dat is voorzien van middelen om het voertuig op de zeebodem voort te bewegen in een voortbewegingsrichting, van een opslag voor de opgenomen minerale afzettingen, en verder van ten minste één zuigkop met een naar de zeebodem gerichte, in cen aanzuigvlak voorziene, open aanzuigzijde waarlangs de minerale afzettingen worden opgenomen, waarbij een breedterichting van de ten minste één zuigkop samenvalt met een breedterichting van het diepzeemijnbouwvoertuig, waarbij het diepzeemijnbouwvoertuig verder is voorzien van een regelinrichting om de hoogte van het aanzuigvlak ten opzichte van de zeebodem tussen vooraf bepaalde grenzen te houden, waarbij de regelinrichting - meetmiddelen omvat voor het verkrijgen van zeebodemhoogtes in posities die ten opzichte van de voortbewegingsrichting voorlopen op de open aanzuigzijde, en zich uitstrekken over een breedte van het diepzeemijnbouwvoertuig, en verder - een in een regelkring opgenomen actuator die, op basis van de in de posities gemeten zeebodemhoogtes, is ingericht om de hoogte van het aanzuigvlak van de ten minste één zuigkop dusdanig aan te passen dat deze ten opzichte van de zeebodem tussen de vooraf bepaalde grenzen blijft.

2. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens conclusie 1, waarbij de meetmiddelen een, ten opzichte van de voortbewegingsrichting op de open aanzuigzijde voorlopende, langwerpige drager omvatten, waarbij de drager is voorzien van een reeks bronnen, ingericht om een geofysisch signaal voort te brengen onder water in de richting van de zeebodem, en van cen reeks ontvangers, ingericht om een via de zeebodem terugkerend responssignaal te meten, waarbij de drager zich in de breedterichting van het diepzeemijnbouwvoertuig uitstrekt over een breedte van het diepzeemijnbouwvoertuig.

3. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens conclusie 2, waarbij het geofysisch signaal een geluidsgolf omvat.

4. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens conclusie 2 of 3, waarbij de meetmiddelen een multibeam omvatten.

5. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het aantal posities waarvan de zeebodemhoogte wordt gemeten in de breedterichting is begrepen tussen 1 en 400, met meer voorkeur tussen 100 en 350, met nog meer voorkeur tussen 200 en 300.

6. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de tussenafstand van twee naastliggende posities waarvan de zeebodemhoogte wordt gemeten in de breedterichting is begrepen tussen 1 en 3 cm, met meer voorkeur tussen 1.2 en 2.5 cm, met nog meer voorkeur tussen 1.4 en 2 cm.

7. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de ten minste één zuigkop een breedte heeft, de in de breedterichting van het diepzeemijnbouwvoertuig gemeten zeebodemhoogtes worden gefilterd van extreme waarden, een subset van zeebodemhoogtes over de breedte van de ten minste één zuigkop wordt bepaald, en uit de subset een maximale zeebodemhoogte wordt berekend over de breedte van de ten minste één zuigkop, waarbij de actuator op basis van de berekende maximale zeebodemhoogte is ingericht om de hoogte van het aanzuigvlak van de ten minste één zuigkop dusdanig aan te passen dat deze ten opzichte van de zeebodem tussen de vooraf bepaalde grenzen blijft.

8. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens één der voorgaande conclusies, omvattende ten minste twee evenwijdig in de breedterichting van het diepzeemijnbouwvoertuig aan elkaar opgestelde zuigkoppen.

9. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens conclusie 8, omvattende van 2 tot 10 zuigkoppen, met meer voorkeur van 3 tot 5 zuigkoppen.

10. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens conclusie 8 of 9, waarbij de zuigkoppen ten opzichte van de zeebodem afzonderlijk in hoogte worden geregeld.

11. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de vooraf bepaalde grenzen 0 en 200 mm bedragen, en met meer voorkeur 20 en 100 mm.

12. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de meetmiddelen ten opzichte van de voortbewegingsrichting voorlopen op een voorzijde van de open aanzuigzijde van de ten minste één zuigkop met een voorloopafstand begrepen tussen 5 en 100 cm.

13. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens één der voorgaande conclusies, omvattende verdere meetmiddelen voor het verkrijgen van zeebodemhoogtes in posities die ten opzichte van de voortbewegingsrichting voorlopen op de open aanzuigzijde, en zich uitstrekken over een breedte van het diepzeemijnbouwvoertuig, waarbij de verdere meetmiddelen een met de drager verbonden ski-lat omvatten die over de zeebodem kan bewegen in de voortbewegingsrichting, en voorts rekenmiddelen omvatten om uit de gemeten helling van de ski-lat een zeebodemhoogte te bepalen.

14. Diepzeemijnbouwvoertuig volgens conclusie 13, waarbij de ski-lat wegneembaar is van de zeebodem.

15. Werkwijze voor het op grote diepte opnemen van minerale afzettingen op een zeebodem, en het optioneel transporteren van genoemde afzettingen naar een drijvend tuig, de werkwijze omvattende het verschaffen van een diepzeemijnbouwvoertuig volgens één der voorgaande conclusies 1-14, het verbinden van het diepzeemijnbouwvoertuig met een tussen het drijvend tuig en het diepzeemijnbouwvoertuig voorziene ophangkabel, het neerlaten van het diepzeemijnbouwvoertuig in de richting van een zeebodem, en het over of op de zeebodem voortbewegen van het diepzeemijnbouwvoertuig om de minerale afzettingen op te nemen, en het optioneel in de richting van het drijvend tuig ophalen van het diepzeemijnbouwvoertuig.