DE1634854A1

DE1634854A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abbau von offenen Lagerstaetten auf dem Meeresgrund

Info

Publication number: DE1634854A1
Application number: DE19661634854
Authority: DE
Inventors: Mabson Algernon Ashe; Graham John Robey
Original assignee: Kennecott Copper Corp
Current assignee: Kennecott Corp
Priority date: 1965-05-06
Filing date: 1966-05-06
Publication date: 1970-08-13
Also published as: DE1634854B2; SE334333B; US3456371A; NO123278B; BE680695A

Description

Verfahren und Vorrichttuig suss Abljau Tom offenen LÄgerstätten auf dem Meeresg3

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum AMssm vom offenem La gerstätten auf dem Meeresgrund und eine Vorrichtung zur ©uxoh führung des Verfahrens.

Man hat auf dem Meeresgrund in einer Tiefe von 300 m und mehr Lagerstätten gefunden, die Manganerze und andere Minerale in stückiger Form enthalten. Die Mineralstiicke liegen offen auf dem Meeresgrund, entweder direkt auf der Oberfläche des Meeresgrundes oder nur geringfügig überdeckt. Beispielsweise wur de das Vorhandensein von solchen stückigen Mineralien iss iJord amerikanisehen Becken an der Küste vosa Florida diarch fotografische Aufnahmen nachgewiesen.

Di© Mineralstücke enthalten in beträchtlichem Ausmaß" I und Eis9K und darüber lainaus wertvolle Meng©®, ass, EupfeSO Kobalt

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Nickel und anderen Metallen. Die Stücke haben unterschiedliche AusaaQe und Formen. Sie tendieren im allgemeinen zu kugelförmiger Gestalt und ihre größten Abmessungen können bis zu etwa 20 cm und mehr betragen. Die ökonomische Aufarbeitung dieser stückigen Minerale bringt eine Reihe von schwierigen Problemen mit sich.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein ' neues und einfaches Verfahren zum Abbau von offenen Lagerstätten auf dem Meeresgrund zu schaffen. Weiterhin soll mit der Erfindung eine einfach zu handhabende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.

Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einfache Verfahren und Vorrichtungen für die wirtschaftliche Gewinnung von manganhalt igen Stücken aus Lagerstätten des Meeresgrundes zu schaffen,

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Transportieren von Mischungen aus Flüssigkeiten mit Festkörpern vom Meeresgrund zu dessen Oberfläche durch verhältnismäßig lange Baggerrohre bereitzustellen.

Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen in die Hand zu bekommen, um wertvolle Lagerstätten, die auf der Oberfläche des Meeresgrundes verteilt und deren Bestandteile etwa einige Zentimeter bis zu etwa einem Meter tief auf dem Meeresgrund abgelagert sind, abbauen zu können. ORSG?H^Äi

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Schließlien ist es Aufgabe der Erfindung, ein leistungsfähiges und -wirksames Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Gewinnung von stückigen Manganerzen aus dem Meeresgrund zu schaffen, unter Kostenverhältnissen» die eine Virtschaft Henkelt garantieren» wenn man den Wert der Minerale in Betracht zieht» die in dem vom Meeresgrund abgebauten» stückigen Gut enthalten sind.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach der Erfindung zum Abbau von Minerallagerstätten auf dem Meeresgrund erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensechritte gela*: Auflockern des Meeresgrundes» Mischen der durch die Auflockerung freigesetzten Materialien mit einem genügenden» eine Trägersubstanz für diese bildenden Anteil von Meerwasser, Einbringen der aus Meerwasser und freigesetzten Materialien bestehenden Mischung in eine Baggerleitung, Erzeugen einer Druckdifferenz in der Baggerleitung zum Herbeiführen eistee Aufwärtsf lueses der Mischung durch diese und Abfangen der aa oberen Ende aus der Baggerleitung austretenden Materialien.

Der Druckunterschied in dea* Baggerleitung kann auf die verschiedenste Veise erzeugt werden, insbesondere durch Einführen von Druckluft in die Baggerleitung an wenigstens einer Stelle zwischen den Enden der Bagger leitung unterhalb eines vorbestimmten Abstandes unter der Meeresoberfläche.

Hierbei entsteht eine Mischung aus Meerwasser, freigesetzten Materialien und Druckluft. Verwendet man jedoch für das Erzeu-

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gen des Druckunterschiedes in der Baggerleitung als den Druck erzeugendes Mittel Meerwasser, beispielsweise durch Einschaltung einer Wasserpumpe in die Baggerleitung oder durch Einführen von Druckwasser an einer vorbestimmten Stelle der Baggerleitung in diese, dann kann man einen Druckunterschied zum Erzeugen eines kontinuierlichen Stromes aus Meerwasser und freigesetzten Materialien aufrechterhalten, wobei der Druckunterschied so gewählt wird, daß eine Strömungsgeschwindigkeit zustandekommt, bei der die stückigen Lagerungsbestandteile aufwärts durch die Baggerleitung befördert werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abbau von Minerallagerstätten auf dem Meeresgrund besteht erfindungsgemäß aus einem Überwasserfahrzeug, einer eigenangetriebenen, vom Überwasserfahrzeug aus steuerbaren und über den Meeresgrund zum Freisetzen von Lagerungen bewegbaren Abbaueinrichtung und einer Baggerleitung, durch welche die

gesammelten, freigelegten Ablagerungen des Meeresgrundes zu dem Überwasserfahrzeug transportiert werden. Hierbei ist in der Abbaueinrichtung nach der Erfindung eine durch die Bewegung der Abbaueinrichtung bewegbare Räumvorrichtung für Ablagerungen auf dem Meeresgrund, ein Sammelkopf an der fahrbaren Abbaueinrichtung zum Aufnehmen einer Mischung von Ablagerungen mit einem Volumenanteil von Meerwasser als Trägermittel für den Transport der Ablagerungen, eine Einrichtung zum Verbinden des Sammelkopfes mit der Baggerleitung sowie eine an einer Stelle der Baggerleitung zwischen der fahrbaren

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Abbaueira^iektung und dem Überwassorfalarserag angeordnet© riolitiasig SÜ2EJ Erzeugen eimer einem teem'feiii'uierlie&ea Str®n MiseMasg aras Meerwasser -uad- des stsi fürderaden

Fig. 1 eis© T©ila3asi©k^_s im dos³ oim IaOS=WoSβo^falars©ig der MeeE'esofeerfläisläO dargastollt ist_s ©iim© amf Moer©sg2?taacl faferljare" ATbibataoimsr^eSi^rass BSE<ä ©isao kige Baggerleitumss di© faSxrbare Abbag

als sine be^öS'STffigt© Äiaofü.ös'eag öojp

Fig. 2 ©ine teilweis© vejrgr&Bert© S©iib©isaasi©]Sa^ die

w©lsei di© B diarcls. eisaasi Pfeil

Fig. 3 ©ia© Asasickt ^roa ob©a auf di© la Fig. faJarbare

Fig. 4 eiasE Teils©3initt dureli di© falarbare gemäß der Lini© 4-fc in Fig„ J₉ sosefeesa im

Fig. 5 ©ias teilweis© Seitenasaeiefet äles ' einen zugehörigen raid mit di©s©3? ves%i3»i3.©Sie3i

einer Druckluftleitung, wobei beide Leitungen an einer Stelle unterbrochen sind, hierbei ist die Baggerleitung mit einer Umhüllung zum Einführen von Druckluft versehen;

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 von Fig. 5i gesehen in Pfeilrichtung;

Fig. 7 eine teilweise Seitenansicht im Schnitt, in welcher der Aufnahmebehälter für das unter Verwendung von Druckluft geförderte stückige Gut gezeigt ist;

Fig. 8 eine teilweise Seitenansicht eines vergrößerten, vertikalen Ausschnitts verschiedenartiger Verbindungen, zum Verbinden aufeinanderfolgender Teile der Baggerleitung;

Fig. 9 eine Seitenansicht einer Pumpe und eines Gehäuses, in dem diese montiert ist, wobei die Pumpe zur hydraulischen Förderung der abgebauten Materialien aufwarte durch die Baggerleitung in der durch die Pfeile gezeigten Richtung dient;

Fig.10 eine teilweise Seitenansicht des Überwasserfahrzeugs, das die Baggerleitung trägt und zum Aufnahmen der abgebauten Mineralstücke dient;

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Fig. 11 eine Seitenansicht, in der die fahrbare Abbaueinrichtung in einer Reihe verschiedener Lagen gezeigt wird, die sie nacheinander einnimmt, wenn sie vom Meeresgrund in das Überwasserfahrzeug hochgehievt bzw. von «diesem auf den Heeresgrund hinabgelassen wird.

In den Figuren bezeichnet Ik eine fahrbare Abbaueinrichtung oder einen Traktor zum Befahren des Meeresgrundes. Bin Überwasserfahrzeug 15 befindet sich in der Nähe der fahrbaren Abbaueinrichtung an der Meeresoberfläche. Von dem Überwasserfahrzeug geht eine Baggerleitung 16 aus, die mit einer Vielzahl von Bojen bzw. bojenartigen Einrichtungen 18 versehen ist, welche mit der Baggerleitung in vorbestimmten Abständen unterhalb der Meeresoberfläche verbunden sind. Das untere Ende der Baggerleitung bildet infolge des Eigengewichte einen Bogen nach Art einer Kettenlinie 19; da jedoch die Strömung und andere Kräfte zusätzlich zum Eigengewicht der Baggerleitung auf diese einwirken, handelt es sich hierbei nicht um eine im technischen Sinne echte Kettenlinie . Xm Bereich der Kettenlinie besteht die Baggerleitung aus einer Vielzahl von einzelnen Leitungsteilen, die untereinander mittels flexibler Kugelverbindungen 20 verbunden sind. Ein stabiles Tau 21 ist mit seinem unteren Ende an der fahrbaren Abbauvorrichtung und mit seinem oberen Ende an einer Boje 22 befestigt, die, wie die Darstellung zeigt, sich in nächster Nahe des Überwasserfahrzeugs 15 befindet.

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Die fahrbare Abbauvorrichtung 1^ ist so ausgebildet,und ausgerüstet, daß sie vom Überwasser fahrzeug 15 aus ferngelenkt und -bedient werden kann. Diese ist daseu bestimmt _t auf dem Meeresgrund »ach einem vorgesehenen Schema von Vor- und Rückwärtsbewegungen entlangzufahren und au» Meeresgrund stückiges Material abzubauen und aufzunehmen. Insbesondere wird mit der fahrbaren Abbaueinrichtung ein baggerartiger Abbau am Meeresgrund ausgeführt.

Vor allea aus den Fig. 2, 3 und k ist ereichtlich. daß die fahrbare Abbaueinrichtung 14 als stabiles Metallgestell ausgebildet ist, wobei dieses vorzugsweise aus einem Leichtmetall, wie z.B. Aluminium, besteht, damit das Gesamtgewicht niedrig gehalten wird, so daß der durch die fahrbare Abbaueinrichtung auf den Meeresgrund ausgeübte Druck unterhalb von etwa 0,07 kp/cm bleibt. Das Metallgestell besteht im wesentlichen aus einem vorderen Querrohrträger 2k _t einem hinteren Querrohrträger 25 und einer Mittelverstrebung, die zusammenfassend mit dem Bezugszeichen 26 (Fig. k) bezeichnet ist; diese drei Konstruktionselemente verbinden die zwei Seitenträger 28. An den beiden Enden des vorderen Querrohrträgers 2k ist ein Paar von Antriebezahnrädern 29 vorgesehen. Jedes dieser beiden Antriebszahnräder 29 ist über eine eigene Achswelle 30 und ©in gesondertes Zahnradvorgelege mit eine« eigenen elektrischen Antriebsmotor 32. verbunden. J-'ider der Antriebsmotoren ist einzeln befestigt und fest mit einer jeweils zugehörigen, besonderen Plattform 3k verbunden, die von Querstreben 35* welche zwischen dem vorderen Querrohrträger 2k und den Seitenstreben 28 sowie zwischen den Seitenetreben 28 und der Mittelverstrebung 2.6 verlaufen, getragen wird. Jeder

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ORiGlNAL INSPECTED

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ÖftlG IMSPHCTED

Querstückes 41 ist eine Lochplatte k2 angebracht, ao daß sich an der Vorderseite der fahrbaren Abbaueinrichtung für nachstehend in einzelnen dargestellte Zwecke Angriffsstellen für eine Verbindungsmöglichkeit ergeben. Eine entsprechende Lochplatte kk ist an der oberen Oberfläche des Querstückes kl nach oben zeigend angebracht, um eine Haltemöglichkeit für die hängende Leitung 21 zu bilden. Der Scheitel einer in Form eines A ausgebildeten Stütze 45 ist fest mit der hinteren Seite des Querstückes 41 an dessen Soheitel verbunden und jeder Arm der Stützt» ist weiterhin fest mit einer der gegenüberliegenden Seiten des hinteren Querrohrträgers 25 verbund^a.

An dem Querstück k"J sind ei»· sin hart g®federte Harkenzinken angebracht. Die unteren_f freien Ender der Barkenzinken sind so eingestellt« daß aim sin kurzes Stüwk unter die unteren Oberflächen der raupenförasigen L&ufketten 38 hinausragen. Durch diesen Aufbau wird erreicht _s daß die Zinken die Oberfläche des Meeresgrundes harken und hierbei nach rückwärts und gleichzeitig nach oben schwingend ausweichen können, wenn sie auf ein ungewöhnlich großes oder unbewegliches Hindernis auftreffen.

Auf jeder Seite der Mittelverstrebung 26 ist je eine drehbar um eine senkrechte Achse in den Bolzen 51 und 52 gelagerte Abet reif s chaufel k9 und 50 befestigt. Die Bolzen verbinden das Fahrgestell und den äußeren Teil eines Paares parallel zur Vorderseite der fahrbaren Abbaueinrichtung ausgerichteter Stegteile 54 und 55, die gleichzeitig Teilstücke der Absteifsohaufeln sind. Dies3 Stegteile 5^ und 55 sind ihrerseits dreh-

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ORtGtNAL INSPECTEp

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INSPECTED

Jede desr Laufketten der fahrbaren Abbaueinrichtung wird vor- z-ugsrcei.ε© unabhängig τοα der anderen mit einem jeweils eigenen Motor angetrieben, vie es in dar Fig. 3 gezeigt ist. Beispielsweise ist für eine fahrbare Afobaueinrichtung, die ungefähr 900Ö kg wiegt ztnä die nicht das Gewicht der Baggerleitung zu tragen hat, für jede Laufkette schon ein tauchfähiger_f mit zwei Geschwindigkeiten betreibbarey, in seiner Laufrichtung umsehaltbarer» mit einer eingebauten Räderuntersetzung ausgerüsteter 75 PS-Elektromotor ausreichend.

Derartige Motoren können mit Dreiphasen-Wechselstrom von 4000 V in Abhängigkeit von der Tiefe betrieben werden. Entsprechende Steuereinrichtungen sind in dem Überwasserfahrzeug vorgesehen, mit denen die Motoren gestartet, gestoppt und in ihrer Drehrichtung umgeschaltet sowie, sofern erforderlich, in ihrer Geschwindigkeit verändert werden können. Die fahrbare Abbaueinrichtung kann zum Wenden gebracht werden, indem eine der beiden Laufketteneinheiten verlangsamt wird, oder indem eine der Laufketteneinheiten vorwärtslaufend und die andere rückwärtslaufend betrieben wird,.Die gleichen Leitungen, mit denen den Motoren die elektrische Antriebsleistung zugeführt wird, können auch für die Zuführung der elektrischen Leistung zu einer Pumpe verwendet werden, mit der Druckwasser am, Meeresgrund auf den vorgesehenen Weg der fahrbaren Abbaueinrichtung gespritzt werden kann.

Wie man am besten aus Fig. 10 ersehen kann, ist das Überwasserfahrzeug 15 mit einem offenen, zentralen Schacht 61 versehen. In diesem Schacht ist ein pneumatischer oder hy-

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ORIGINAL .INSPECTED

StoiMSapfsr <ssd©r Stoßlsolbaa 62 v©s^>g©sol2.©a₉ ass dea das ©bar© ISsdLs dar Bs.gg©r leitung (befestigt ist, - .'

Bi© Baggsrlsittaiig b©s-&©Siit aus T©i late etadlt tesa, die re©is© taagafäJax· 2_S4 m lang raid in d©r folgend©» F©is§ den. s±sad_o Satlamg d©s g^ößtaa Tsiless d©x* Lämge dex· ist j©de,3 d©3? Leittsagsteil© 6h (Figo 8) mit ©im©Hi

a j^deia θθχη©3γ ®sad©a v©rs©te©ia.. Die von feubt Iittil mit 'SoSsslless.

denJeaigeM. Tsilen d©r Bagger!©it-sassgp isa. doa©a Floxibilität edrforderlicli ist, wie s.B. ia. d©a- dis lC©t-fe©B.Haiö bildendes! Toil 19 ^aia iaxiteE"Qa Ende der BaggerIeAtTESHg₀ tiordea iSBgsldicktia sclieix vorbestisHiatosi, besiassMiartsn I>©it:T2aigs1i©il©a. vosrgo= Eisi© AiasfüIirraagafOrEi dar Ktigsldielkt^iasgssis) die k&sm, bestellt aas siasm Eäit sim©^ Mnfe vs^aeJao

68^ das dia^efe. SeSawQißQiai od©r la sisid^ipsr Ifeis© Hit dem eiison Eisde des ©ia©n Lsittssigsstüofe©© ve^lraadesi ist. Das gegeaiibe^liegemde End© das fo©3m©!i1b&irfeasi. Leit^sagsstiiekes ist mit @ia©M Rolirirerbiadiaiagsstucls 69 vs3csa5i©si-₈ das ®iaa ia di© Ntat passQsid© Podsx* s'uft/s^.j, Tfodtareli ©im© pspak^lsek

Eia Bsfsstigianngsrimg 70 wird mit «!©Θ Ei&tite d©s .h±1» rselieEiaia Roltr-varbindiuuagsstüelss 68 -sifess* ©la© YislsaMl

von schweaitbar gislagertes. Bols©a 71p ^&© ia Äibstssad das Holas^rerbisadiamgsstuck asageordaet Q±md₉ 70 ist dasia Ibestinsit „ di® foeidosa.

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fNSPECTED

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halten» während durch diese Verbindimg ein relatives Gegeneinanderverdrehen der beiden Dichtung*teile ermöglicht wird.

Die einzelnen Teile der Baggerleitung sind vorzugsweise nach dem Gesichtspunkt bestmöglicher Zugfestigkeit3- und Gewichtsbedingungen ausgewählt. Beispielsweise können die unteren Tails der Bagger leitung, die mit der fahrbaren Abbaue inr ic Ii- tvßjg verbunden sind, aus geschweißtem Aluminium hergestellt werden. Dia Wandstärke der Leitungat.^ile kann vom aus progressiv in dem Maß vergrößert werden, das nötig ist, um ©ine entsprechende Festigkeit iTir· das Tragsn der unteren Leitungsteile sichersnas teilen. Di-C, ctaaren Teile der Baggerleitung werden daher sw9akp;-::>i^ bssssr a-us hochfestem, verom Stahl als &wz Alv:3i±xi±xv?. her

Wann dia Baggc^le-iy-cng sail? lang is1;_s werden Bojentanks 18^ oder &&d®v& boj®nai»i-iua Bleesnto oder bojenartig wirkende Werkstoffe aa dar 3agg»rleituiig unterhalb der Meeresoberfläche befestigt, um auf diese Weise einen wesentlichen Anteil des Gewichts der Baggerleitung zu tragen.

Am unteren Ende der Baggerleitung ist deren letztes Teilstück 72 mit der fahrbaren Abbaueinrichtung in folgender ¥eise verbunden. An den der fahrbaren Abbaueinrichtung abgewandten Ende des Leitungsteiles 72 ist eine Lochplatte 74 befestigt (Fig. 2), eine Leitung 75 verbindet die Lochplatte 7h mit einem Ring ?6, der an dem hängenden Tragseil 21 befestigt ist. Zwischen den

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©or ILoituuagstQil 72 Ist iSbeir· sia JSais 8% iait ©iass? Ktigeldieli^iasag 85 veybiindesEj wodTsas*©^ ©ine feag^enata EBögllchkeit der Baggerlaituag s*Qlatixr au dar faSirbaren Albfe&ueinrichttung gescbÄffen wird. DiQ ICugeldicüimng Q5 ist ilireraeits auf einem Knie 86 (Fig, 4) befestigt, das fest mit der Mittelverstrebung 26 der fahrbaren Abbaueinrichtung mittels tragender Stege 88, die eine Gabel ergeben, verbunden ist. Das Knie 86 seinerseits ist über eine flexible Kugeldichtung 89 mit einem kurzen Rohrstutzen 90 verbunden, an dem der Sammelkopf 91 angebracht ist. Der Sammelkopf 91 besitzt eine untere Stirnseite 9², die während der normalen Abbauarbeiten dem Meeresgrund gegenüberliegt. Diese untere Stirnseite 92 ist mit einer großen, im allgemeinen rechteckig ausgebildeten Öffnung versehen, über der ein schweres Sieb oder Gitter 9^ angebracht ist, um den Eintritt von unerwünscht großen Gegenständen in die Baggerleitung zu verhindern.

Der Sammelkopf besitzt auf seinen gegenüberliegenden Seiten im Bereich des oberen Endes je einen Zapfen 95· -*·¹¹ diesen

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Zapfen ist ein Hebelpaar 96 befestigt, dessen Arme in Richtung auf das Endteil der fahrbaren Abbaueinrichtung weisen. Diese Arme 96 sind an ihren freien Enden als massive, mit Schlitzen, versehene Führungsteile 98 ausgebildet. In den Schlitzen ist der hintere Querrohrträger 25 der fahrbaren. Abbaueinrichtung gleitend gelagert. Damit die Führungsteile 98 in ihrer Bewegungsmöglichkeit in Längsrichtung des hinteren Querrohrträgers in vorbestimmtem Maße beschränkt werden, sind zwei Stellringe 97 an den Außenseiten der Führungsteile 98 auf dem hinteren Querrohrträger 25 angebracht.

Die beiden Führungsteile 98 sind fest miteinander durch einen quer hierzu verlaufenden Fußteil 991 der unterhalb des hinteren Querrohrträgers 25 verläuft, verbunden. Der Fußteil 99

er

besitzt eine abgerundete untere Kante, mit der/auf dem Meeresgrund aufliegt, sowie eine aufwärts verlaufende, zentrale Nase 100.

Während der Fahrbewegung der fahrbaren Abbaueinrichtung schleift die tmtere Kante des FtüSes 99 über den. Meeresgrund, jedoch bei Auftreten einer Unebenheit geht der Fuß 99 zrusammen mit den Führungssciilitzen leicht nach oben oder nach unten.

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In dieser Weise werden die den SansiaeIkopf/tragenden Armteile 96 entsprechend mitbewegt, so daß der Samraelkopf jeweils entsprechend aufwärts bzw. abwärts mitgeführt wird.

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Bei einer Länge der Baggerleitung von mehr als 27OO m sind im allgemeinen wenigstens zwei Bojentanks vorgesehen, von denen jeder eine positive Tragfähigkeit von mindestens ungefähr k5 000 kg besitzt. Diese Tanks erhalten einen anfänglichen inneren Luftdruck von ungefähr 70 at, bevor sie untergetaucht und mit vorbestimmten Teilen der Baggerleitung verbunden werden.

Es kann auch eine Vielzahl von Bojentanks geringerer Tragfähigkeit verwendet werden. Die Verwendung einer Vielzahl solcher Tanks führt dann zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Zugkräfte entlang der Länge der Baggerleitung und ermöglicht die Verwendung von weniger schweren und daher auch weniger festen Baggerleitungsteilen und Verbindungsstücken.

Damit man eine gute Kettenlinie am unteren Teil der Baggerleitung erhält, die gleichzeitig flexibel ist und eine erforderliche, begrenzte Beweglichkeit für Abbauarbeiten bei Tiefen von ungefähr I830 m erreicht, muß eine Baggerleitung von ungefähr 2 135 m Länge verwendet werden; für Abbauarbeiten bei ungefähr 3 67O m Tiefe ist eine Baggerleitung von ungefähr k 120 m Länge erforderlich. Bei Arbeiten in noch größerer Tiefe sind entsprechende zusätzliche Anteile zur letztgenannten Leitungslänge hinzuzufügen.

Um die abgebauten Materialien von der Oberfläche des Meeresgrundes durch die Baggerleitung nach oben zu befördern, wird vorzugsweise Preßluftförderung angewandt. Bei dieser Trans-

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porttechnik wird Druckluft in die Baggerleitung in vorbestimmtem Abstand sowohl von der Meeresoberfläche als auch vom Meeresgrund in die Baggerleitung eingeführt, so daß in der Baggerleitung zunächst eine Zweiphasenmischung von Luft und Meereswasser gebildet wird und danach, wenn das Förderungssystem sich im Arbeitszustand befindet, eine Dreiphasenmischung aus Luft, Meerwasser und dem durch die Baggerleitung geforderten festen Material. Diese■Mischungen sind leichter als das Meerwasser, welches die Baggerleitung umgibt und der Druckunterschied bewirkt die Förderung der Mischung duroh die Baggerleitung nach oben.

Insbesondere aus Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß zur Schaffung des für die Preßluftförderung dienenden Drucklufthebers ein Teil 102 einer Leitung mit verhältnismäßig geringem Durchmesser mittels eines Verbindungsstücks 104 mit einem jeden Teilstück der Baggerleitung oberhalb der Luftinjektionsstelle verbunden ist, so daß durch diese kleinere Leitung Druckluft zur Injektionsstelle geführt werden kann. Eine schnell lösbare Verbindung 101 ist mit jedem Ende der aus mehreren parallel zur Baggerleitung verlaufenden Druckluftleitungsteile verbunden. Die leicht lösbaren Verbindungsstücke 101, die an jedem Ende der Teilstücke der Druckluftleitung befestigt sind, sind mit den benachbarten Leitungsstücken mit deren gegenüberliegenden Anschlußteilen über kurze, diese beweglich verbindende, flexible Anschlußstücke 105 verbunden.

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Für die Luftinjektions- bzw. Druckluftzuführungsstelle ist ein Spezialstück 106 in der Baggerleitung vorgesehen, hierbei ist die eigentliche Baggerleitung von einem äußerem Hüllrohr 108 umgeben. Der von dem Hüllrohr 108 umgebene Teil der Baggerleitung 106 ist mit einer Vielzahl von Durchbohrungen 109 versehen, durch die Luft aus dem Raum zwischen der Umhüllung und der Baggerleitung in diese eingedrückt werden kann. Ein , jpaar gebogener Leitungen 110 verbinden das untere Ende der Druckluftleitung 102 mit der Umhüllung 108. und versorgen dies© mit Druckluft.

Um eine leistungsfähige Arbeitsweise d©r K*ioiatung s^ ©rreic&esa^ jLsfc s© swöekaaäßigy die

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Auf dem Tankboden ist eine Drehschleuse 116 angebracht, duxch die eine kontinuierliche Entladung des stückigen Gutes aus dem Tank während des Betriebes möglich ist. Mit dem Tank ist weiterhin an dessen unterem Ende ein Steigrohr 118 verbunden. Dieses Steigrohr steht an seinem oberen Ende in offener Verbindung mit der Atmosphäre. An unterschiedlichen Höhen des Steigrohres sind mit Schiebern versehene Aus lauföffnungen oder Ventile vorgesehen, die im einzelnen nicht näher gezeigt sind und durch die das Meerwasser über einen oder mehrere Durchgänge 117 abgelassen werden kann. Dieser Aufbau erleichtert eine Kon-trolle über den Druck, der innerhalb des Tanks 111 aufrechterhalten wird.

Der Tank 111 wird deshalb vorzugsweise bei überatmosphärischem Druck betrieben, damit der sog. ¹¹EInSchnürungseffekt" vermieden wird, der sonst während des Betriebes der Druckluftfördereinrichtung auftreten würde. Der Einschnürungseffekt läßt sich auf folgende Weise erklären: Eine Luftblase, die im allgemeinen unter isothermen Bedingungen, einige dreißig Meter weit durch das Wasser hindurch hochsteigt, dehnt sich während des Hochsteigens auf ein Mehrfaches ihres ursprünglichen Volumens aus. Wenn die Luftblase z.B. 1000 m nach oben steigt, dann dehnt sie sich ungefähr auf ein Hundertfaches ihres ursprünglichen Volumens aus. Darüber hinaus ist zu beachten, daß 50$ der Gesamtausdehnung in den letzten zehn Metern der Steigstrecke auftreten, wo der statische Druck oder Gegendruck am geringsten

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ist. Eine derartig riesenhafte Ausdehnung in den letzten Teilen der Baggerleitung könnte zu höchst unangenehmen Betriebsverhältnissen führen. "

Das Überwasserfahrzeug 15 besitzt einen Turm 119» der sich über dem zentralen Schacht 61 befindet und im wesentlichen dazu dient, die Handhabung der. Teile der Baggerleitung bei deren Emporziehen oder Herablassen zu erleichtern oder in einfacher Weise eine Änderung der Länge der Baggerleitung möglich zu machen. Neben dem Turm ist ein Kran 120 zur Förderung der Teile der Baggerleitung und zu deren T_ransport zu und vom Lagerungsplatz 121 oder zu deren Aufnahme aus Versorgungsschiffen vorgesehen. Ein A-förmiger Rahmen und ein Hebebaum 122 ist am Bug des Schiffes angebracht, so daß damit die hängende Leitung 21, sofern nötig, aufgezogen bzw. abgelassen werden kann. Der unter Innendruck befindliche Entladungstank 111 ist neben dem Turm 119 und dem zentralen Schacht 61 vorgesehen, so daß das Verbinden der Baggerleitung mit diesem zum Entladen des Fördergutes sehr einfach erfolgen kann.

Das Überwasserfahrzeug ist vorzugsweise so ausgerüstet, daß eine "dynamische" Standorteinnahme möglich ist, d.h. eine solche, die es dem Überwasserfahrzeug ermöglicht, eine im wesentlichen festgelegte Position während eines längeren Zeitraums auf der Meeresoberfläche einzunehmen oder einen vorbestimmten Weg zurückzulegen.

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Anstelle einer Druckluftfördereinrichtung zum Transport des abgebauten Materials durch die Baggerleitung können auch andere Transportarten angewandt werden. Eine bevorzugte Alternativlösung ist eine Druckwasserförderung, bei der beispielsweise eine rotierende Pumpe verwendet wird, die im System der Baggerleitung angeordnet ist und die eine ausreichende Förderwirkung für den wirkungsvollen Transport des abgebauten Materials erzeugt.

Eine Ausführungsform einer Pumpe, die in Verbindung mit der oben genannten Alternativlösung zur Förderung angewandt werden kann, ist näher in Fig. 9 dargestellt. Die Pumpe 25 ist eine zentrifugal arbeitende Pumpe, die ein nicht durch Verstopfen außer Betrieb setzbares Antriebselement besitzt und in einem besonderen Teil 126 der Baggerleitung 16 vorgesehen ist. Die Pumpe ist mit zwei Abflußleitungen 128 versehen, die entlang einer kurzen vorbestimmten Strecke parallel verlaufen und so den inneren Teil eines käfigartigen Aufbaues für den darin eingeschlossenen tauchfähigen Elektromotor 129, der zum Antrieb der Pumpe dient, bilden. Die Abflußleitungen sind oberhalb des Motors zusammengeführt und mit einem vorbestimmten Teilstück der Baggerleitung verbunden. Vorzugsweise ist noch ein äußerer, nicht als Strömungsleitung ausgebildeter käfigförmiger Aufbau 130 vorgesehen, der als tragendes Gerüst für den Motor und die Pumpen dient und gleichzeitig die Zugfestigkeit der Baggerleitung an dieser Stelle aufrechterhält

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Wenn notwendig können auch entsprechend der Wassertiefe,in der der Abbau vorgenommen wird, mehrere Pumpen vorgesehen werden. Hierbei werden diese so aufgebaut und betrieben, daß sie in Serie arbeiten. Die Aufgabe der Pumpen besteht darin, einen genügend hohen Wasserdruck und eine genügend hohe Geschwindigkeit des Wassers zu erzeugen, so daß das zu fördernde, stückförmige Gut und andere feste Körper, die mitgerissen werden, mit dem Heerwasser aufwärts durch die Baggerleitung transportiert werden. '

Die Arbeitsweise der vorbestimmten Einrichtung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels genauer beschrieben; in diesem AuefiTiriiaigsbeispiel wurde eine Druckluftförderung für den Transport des abgebauten Materials vorgesehen. . ^;

Das Überwasserfahrzeug ist außer mit den vorstehenden tungesi vorzugsweise noch mit zusätzlichen AusrUstungsgegenständ©sa tand Hilfsmitteln- versehen, die es 'ermöglichen,) einen Abbau in beträchtlicher Entfernung von Küstenstationen ®3asie eine dirakto . oder kontinuierlich© ITerbimctaag am L&adstation, außer füx den Transport des abgepaust<sa Mat©s"isls_fl fur Nahrungsmittel und sonstig© ¥©rsorgBstgsgfit®E· isaö für Hilfe im Notfall.

der Bereich des Meeresgrundes ₉ an dem eim; Abbau ©rfolgsa s©ll, festgelegt worden ist, wird eins Anzahl-von tmaigstaias Kennzeichnungsbojen nach eissez* bskanntsn raad ©.iafg©s©iclm.©t©si

OWGiNALlNSPECTS)

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Vorlage ausgesetzt. Jede dieser Bojen 1st mit einer Signaleinheit ausgerüstet, die durch Batterien versorgt wird, wodurch eine Betriebszeit der Signaleinheiten von mehreren Monaten gewährleistet ist. Die anfänglich ausgesetzten Bojen bilden die Hauptbojen, durch die der abzubauende Bereich gekennzeichnet wird. Darüberhinaus können zusätzliche Markierungsbojen vorgesehen und gesetzt werden, die in Beziehung zu den ursprünglichen Hauptbojen stehen. Üblicherweise werden sehr viele derartiger zusätzlicher Markierungsbojen verwendet. Die in den Bojen vorgesehenen Signaleinheiten werden in den erforderlichen regelmäßigen Zeitintervallen überwacht und deren Batterien aufgeladen.

Wenn ein zu untersuchender bzw. abzubauender Bereich in dieser Weise markiert worden ist, wird das Überwasserfahrzeug in die Arbeitsstellung gebracht. Hierbei befindet sich die fahrbare Abbaueinrichtung Ik zunächst auf dem Überwasserfahrzeug, entweder an dessen Deck oder im zentralen Schacht 61 oder sie ist direkt neben dem zentralen Schacht aufgehängt.

Um mit den Abbauarbeiten beginnen zu können, wird die fahrbare Abbaueinrichtung 'Sk langsam auf den Meeresgrund abgesenkt, wobei zu der zugehörigen Baggerleitung jeweils entsprechende Leitungsstücke für deren Verlängerung hinzugefügt werden, bis sie genügend lang ist, um die fahrbare Abbaueinrichtung auf dem Meeresgrund aufsetzen zu können. öie hängende

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Verbindung 21 wird gleichzeitig vom Bug des Schiffes über den Ladebaum 122 beim Absenken der fahrbaren Abbaueinrichtung herabgelassen; wenn dann die Baggerleitung lang genug ist, entsteht automatisch die erwünschte Kettenlinie 19 an deren unterem Ende beim Absenken der fahrbaren Abbaueinrichtung auf den Meeresgrund.

Nachdem das letzte Teilstück der Baggerleitung mit dem Stoßkolben 62 verbunden ist, wird das vollständige Gewicht der Baggerleitung von einem Drehkreuz, das nicht näher dargestellt und in der Höhe des Hauptdecks des Überwasserfahrzeugs angebracht ist, aufgenommen. Nachdem die Baggerleitung an dem Drehkreuz befestigt ist, wird der Aufnahmetank 111 in die erforderliche Arbeitsstellung gebracht und in dieser gehalten.

Die Gelenkverbindung 85, mit der die Baggerleitung mit der fahrbaren Abbaueinrichtung verbunden ist, ermöglicht eine Bewegung der fahrbaren Abbaueinrichtung in weiten Bereichen quer zu der Bewegungsrichtung des Überwasserfahrzeugs. Hierdurch wird die erforderliche Geschwindigkeit des Überwasserfahrzeugs herabgesetzt, wodurch geringere Strömungswiderstandskräfte auf die Baggerleitung einwirken.

Die Fahrbewegung der fahrbaren Abbaueinrichtung auf dem Meeresgrund wird vom Überwasserfahrzeug aus in vorbestimmter Weise ferngesteuert, um diese nach einem vorbestimmten Schema den Meeresgrund abfahren oder sie entsprechend der

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. ₂₆ _ 1634*54

Topografie des Meeresgrundes weiterfahren zu lassen, wobei die Oberfläche des Meeresgrundes in den durchfahrenen Bereichen aufgeschürft wird. Bevor die fahrbare Abbaueinrichtung zum Abbau über den Meeresgrund in Fahrt gebracht wird, ist es zweckmäßig, die Druckluftfördereinrichtung in Betrieb zu setzen, um so zunächst einen im wesentlichen nur aus Meerwasser bestehenden Strom durch die Baggerleitung fließen zu lassen.

Wenn sich die fahrbare Abbaueinrichtung über den Meeresgrund bewegt, wird dieser aufgerissen und aufgelockert und so die dort vorhandenen Mineralien o.dgl., insbesondere das abzubauende, manganhaltige, stückige Gut freigesetzt. Die Abstreifschaufeln k9 und 50 formen alles stückförmige Gut zu einer Bettung, die im Weg des nachfolgenden Sammelkopfes liegt. Diese Bettung wird daher unmittelbar danach von dem Sammelkopf 91 überstrichen. Wenn der Sammelkopf über die aus dem stückigen Gut, das aus Mineralien und anderem Material des Meeresgrundes besteht, hinweggeführt wird, saugt der Meerwasserstrom, der in den Sammelkopf eintritt, dieses durch das Sieb an der unteren Öffnung 92. des Sammelkopfes auf. Das stückige Gut gelangt nachfolgend durch den Rohransatz 90 und die darauf folgenden Verbindungen in die Baggerleitung. Für einen leistungsfähigen Abbau sollte der Abbaubereich relativ eben sein. Bei einer Stückkonzentration, bei der das abzubauende stückige Gut auf der Oberfläche und innerhalb der ersten etwa 15cm Tiefe unterhalb der Oberfläche des Meeresgrundes in einer Dichte von ungefähr mindestens 20 kg/m liegt, ist

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SCTS

ein Abbauen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen

wirtschaftlich lohnend und bei guter Leistungsfähigkeit möglich. Die fahrbare Abbaueinrichtung kann mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise ungefähr 0,3 oder 0,6 m/sec gefahren werden und die Menge von stückförmigem Material, die dem Meeresboden entnommen wird, liegt abhängig von der Größe des Sammelkopfes bei etwa 45 bis 90 kg/sec.

umfriedigende Ergebnisse wurden unter folgenden, in Tabelle 1 wiedergegebenen Bedingungen beim Abbau von manganhaltigem, stückförmigem Gut in zwei verschiedenen, in Frage kommenden Arbeitstiefen erreicht; .

Tabelle

(die angegebenen Werte sind angenäherte Werte)

Wassertiere

Innerer Durchmesser der Baggerleitung

Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasengemisches (stückiges Gut, andere Festkörper und Meerwasser) am unteren Ende
der Baggerleitung

Größte Geschwindigkeit des
stückigen Gutes in der Zweiphasenströmung

Kleinste Geschwindigkeit des stückigen Gutes in der Zweiphasenströmung

Mittlere wahrscheinliche Geschwindigkeit des stückigen
Gutes in der Dreiphasenströmung (Festkörper, Meerwasser und Luft)

I8OO m

38 cm

5,1 m/s©c

36OO

38 cm

sec

4,3 m/sec 4„3 m/ssec

2,3 m/sec 2,3 m/sec 22 m/sec

22 m/sec

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Abstand der Druckluftθinführungsstelle von der Meeresoberfläche

Anteil der Tiefe der Drucklufteinführungsstelle bezogen auf die Gesamt tiefe

Druck der zugeführten Druckluft beim Ingangsetzen der Anlage (geschätzt)

Erforderlicher Druck der zugeführten Druckluft zum Aufrechterhalten der Strömung

Volumen des Luftanteils

Volumen der Luftmenge

Erforderliche Kompressorleistung für das Aufrechterhalten der Strömung

Insgesamt für die Baggerleitung vorgesehene Kompressorleistung

Gesamtströmungsmenge (Gemisch)

Gesamtströmungsmenge (stückiges Gut)

1800 m

413 m

43 at

25 at
1 , 2 m³/

3600 m

651 m

69 at

37 at 1 , 8 ώ

lOOlWaeser 100 1 Wasser 300 m³/min 450 m³/min

1,800 PS

3,4OO PS

4,000 PS 8,000 PS

39 550 kg/inin 39 550 kg/min

4070 kg/min 4O7O kg/min.

Wie sich aus der vorstehenden Tabelle ersehen läßt, ist es zum Erzeugen des anfänglichen, nach oben durch die Baggerleitung fließenden Meerwasserstromes notwendig, Druckluft zu benutzen, deren
Druck über dem statischen Druck des Wassers an der Injektionsstelle liegt, damit zu Beginn eine Pumpwirkung durch die eingeleitete Luft erreicht wird. Nachdem sich das Wasser in der Baggerleitung in Strömung befindet, kann der Druck der zugeführten Druckluft beträchtlich auf einen während der weiteren Arbeit
aufrechtzuhältenden niedrigen Druck herabgesetzt werden. Dieser reicht aus, um die Flüssigkeit in der erforderlichen Strömungs-

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bewegung zu halten. An dem S_ammelkopf saugt der eintretende Meerwasserstrom das stückige Gut und anderes loses Material, das durch, die Abstreifschaufeln in eine Bettung zusammengefügt worden ist, in das Sammelrohr und aufwärts durch die Baggerleitung.

Am oberen Ende der Baggerleitung wird das Fördergut in die Kammer des Tanks 111 entladen. Diese Kammer wird auf einem über dem umgebenden Atmosphärendruck liegenden Druck, beispielsweise 1,5 atü oder höher gehalten. Die festen Teile der in den Tank eintretenden Dreiphasenmischung setzen sich sehr schnell ab und werden mittels einer Drehschleuse 116 am Boden des Tanks aus diesem entnommen, z.B. direkt auf ein Transportförderband, durch das sie in einen zweckentsprechenden Lagerbehälter transportiert werden. Das Meerwasser wird hierbei abgelassen und wieder dem Meer zugeführt. Die genannten Daten beziehen sich auf ein stückiges Gut, dessen Einzelstücke größte Abmessungen von ungefähr 20 cm, eine Sphärizitat von ungefähr 0,6, sowie eine spezifi-

Schwere bzw.
sehe/Dichte von ungefähr 2,1 besitzen.

Bei Abbauarbeiten in etwa 1800 m Tiefe ist die Lufteinlaßstelle, an der die Druckluft in die Baggerleitung eingeführt wird, ungefähr 413 πι unterhalb der Meeresoberfläche vorgesehen und bei einem Arbeitsdruck von 25 ata an der Einführungsstelle beträgt die täglich eingeleitete Luftmenge ungefähr 430 000 Nm · Die den zur Drucklufterzeugung vorgesehenen Kompressoren zuzuführende Luft wird vorzugsweise dem Tank 111 entnommen, in den das Förder-

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gut aus der Baggerleitung entladen wird. Diese Luft wird in den Kompressoren komprimiert und der Baggerleitung wieder an der DrucklufteinfUhrungssteile zugeführt.

Um die Betriebssicherheit zu erhöhen ist ein flexibles Druckluftsystem mit vielen Kompressoreinheiten vorgesehen, so daß sich wenigstens eine Reservekapazität von 100$ bezogen auf die benötigte Arbeitsmenge mn Druckluft ergibt. Außerdem sind Hochdrucktanks vorgesehen, die in der Lage sind, Druckluft innerhalb eines großen Druckbereiches praktisch augenblicklich zur Verfügung zu stellen.

Für Abbauarbeiten in Wassertiefen bis zu 36OO m ergeben sich beispielsweise die in der nachfolgenden Tabelle 2 dargestellten Verhältnisse hinsichtlich des Aufbaus und der Länge der Baggerleitung.

Tabelle 2

Länge Innerer Durch- Wandstär-(m) messer (cm) ke (mm)

Material

1800 38

450 38

1800 38

120 38

12,7

15,9 12,7

19,1

geschweißtes Aluminium geschweißtes Aluminium

geschweißter Stahl,hoher Zugfestigkeit

geschweißter Stahl hoher Zugfestigkeit.

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Um mit einem möglichst geringen Leistungsaufwand auszukommen, ist es zweckmäßig, die Stelle, an der die Druckluft in die Baggerleitung eingeführt wird, in einer Tiefe von wenigstens 300 m unterhalb der Meeresoberfläche vorzusehen.

Wenn anstelle der Druckluftförderung eine hydraulische Förderung vorgesehen werden soll, wird das Luftinjektionssystem Hurch Zentrifugalpumpen ersetzt. Die Baggerleitung wird hierbei anstelle in eine unter Druck befindliche Entladungskammer unmittelbar in eine unter Atmosphärendruck stehende Bntladungskammer entladen. Für Abbauarbeiten bis zu ungefähr 800 m Wassertiefe werden zweokmäßigerweise zwei Pumpen von je I5OO PS in Serie vorgesehen, wobei diese ungefähr 180 m unterhalb der Meeresoberflacks angeordnet sind. Die Pumpen können mit konstanter Geschwindigkeit umlaufende, mit Wechselstrom betriebene Ptasspen sein mit entsprechenden Motoren, mit denen die höchstmöglichen augenblicklichen Schwankungen an benötigter Arbeitsenergie aufgebracht werden können. Für Abbauarbeiten bei Tiefen in der Größenordnung von 36ΟΟ m werden vorzugsweise vier Pumpen angewandt, die in Serie arbeiten und etwa 300 m unterhalb der Meeresoberfläche angeordnet sind.

Xm Falle einer Beschädigung der Baggerleitung oder der fahrbaren Abbaueinrichtung oder nach Beendigung der Abbauarbeiten innerhalb einer vorbestimmten Abbaufläche können die Baggerleitung und die fahrbare Abbaueinrichtung an Bord des Überwasserfahrzeugs

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gehievt werden, wie es schematisch in Fig. 11 dargestellt ist. Im Falle, daß ein Sturm es erforderlich macht, daß das Überwasserfahrzeug einen bestimmten Meeresbereich mögliebst schnell verläßt, kann die Verbindung der Baggerleitung mit dem Überwasserfahrzeug einfach gelöst werden. Hierbei bleibt j ed ο eh. die fahrbare Abbaueinrichtung mit der Boje 22 durch die Leitung

man 21 verbunden. Die Baggerleitung kann/in einfacher Weise auf den Meeresgrund absinken lassen und nach dem Sturm wieder hochhieven.

Es ist zweckmäßig, Signaleinheiten oder signalwiederholende bzw. reflektierende Vorrichtungen an vorbestimmten Verbindungsteilen in vorbestimmten Abständen entlang der Baggerleitung und ebenso an der fahrbaren Abbaueinrichtung anzuordnen. Diese Einheiten können beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie auf Ultraschallwellen von einem auf dem Überwasserfahrzeug befindlichen Signalerzeuger ansprechen. Die daraufhin von den Signaleinheiten o.dgl. erzeugten, übertragenen oder reflektierten Signale werden auf dem Schiff aufgenommen₍und mittels eines brauchbaren, vorgesehenen Signalablaufs in horizontaler und vertikaler Richtung kann der genaue Verlauf der Rohrleitung und die Lager der fahrbaren Abbaueinrichtung relativ zum Überwasserfahrzeug geortet und so festgestellt werden.

Alle elektrische Energie, die zum Antreiben dei/tahrbaren Abbaueinrichtung und zu deren Überwachung notwendig ist, sowie diejenige für die Unterwasserfernseheinrichtung und für Flutlichterzeugung und weiterhin diejenige für die sonst noch benötigten

009833/0606 ./.

Instrumente wird vorzugsweise mittels eines Mehrfachkabels der fahrbaren Abbaueinrichtung zugeführt. Dieses Energieversorgungskabel ist an jedem Teilstück der Baggerleitung mittels entsprechender SehnellverbindungsseheIlen befestigt. Für eine einfache Handhabung des Kabels sind auf dem Deck des Überwasserfahrzeug a Kabelrollen vorgesehen, auf denen das Kabel aufgerollt bzw. von denen es abgehaspelt werden kann. Das Kabel besteht vorzugsweise aus Teilstücken, die eine Länge von 1800 m haben, wobei an den Verbindungsstellen der Teilstücke wasserdichte Verbindungen vorgesehen sind. Falls erforderiich, sind in diesen Verbindungsstellen gleichzeitig Verstärker für die Unterwasserfernseheinrichtung eingefügt.

Das Mehrfachkabel besteht aus einzelnen Leitungen, wie sie für die Kraftversorgung, für die Lichtstromversorgung und für die Versorgung der elektronischen und der Kontrollgeräte u.dgl. erforderlich sind. Diese sind in angemessener Veise In einer Einheit zusammengefaßt und mit einer feuchtigkeitsundurchlässigen Isolation, beispielsweise mittels einer doppelten Kehrlagenwicklungs-Armierung geschützt. Das Ende des Kabels ist aus der Mitte der Kabeltrommel herausgeführt und mit entsprechenden Verbindungsstücken am Ende versehen, die mit dar. «u|·* hörigen Versorgungseinrichtung im Überwasserfahreeug verbunden werden, nachdem die fahrbare Abbaueinriehtung in ihre Arbeitest el lung auf den Meeresgrund gebracht worden ist.

Obwohl die Erfindung im Vorstehenden anhand von Einzelheiten eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben worden, ist,

009833/0606 ·/·

ist die··* Aueführungsbeispiel lediglich zur Verdeutlichung der Erfindung herausgestellt worden und stellt keine Begren zung der Erfindung dar. Vielmehr ist es dem Durchschnittsfachmann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres möglich, eine Vielzahl von Abänderungen vorzunehmen, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen und die Erfindung auch in anderer Weise alt Erfolg auszuführen.

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Claims

PA TENTAN WAL TE

. JSic/iarJ ^tuißer-JSöTHer 163A854

PATENTANWALT DlPL. ING RICHARD MOLLERBÖRNER PATENTANWALT DIPU-ING. HANS-HEINRICH WEY

BERUIN-DAHLEM - PODB'FLSKIALLEE 68 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE «9

TELEFON: 76 29 07 · TELEGRAMME: PROPINOUS TELEFON : 22 55 85 · TELEGRAMME: PROPINOUS

19 161

KENNECOTT COPPER CORPORATION New York, New York (USA)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abbau von Mineral-Lagerstätten auf dem Meeresgrund, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Auflockern des Meeresgrundes, Mischen der durch die Auflockerung freigesetzten Materialien mit einem genügenden, eine Trägereubstanz für diese bildenden Anteil von Meerwasser, Einbringen der aus Meerwasser und freigesetzten Materialien bestehenden Mischung in eine Baggerleitung, Erzeugen einer Druckdifferenz in der Baggerleitung zum Herbeiführen eines Aufwärtsflusses der Mischung durch diese und Abfangen der am oberen Ende aus der Baggerleitung austretenden Materialien.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckunterschied in der Baggerleitung zum Erzeugen eines kontinuierlichen Stromes einer Mischung aus Meerwasser und freigesetzten Materialien an die Meeresoberfläche mit einer Strömungsgeschwindigkeit, bei der die stückigen Lagerungsbestandteile aufwärts durch die Baggerleitung befördert werden, aufrechterhalten wird.

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FERNSCMREiBER: 018*057 ■ /.

1834854

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckunterschied in der Baggerleitung durch Einführen von Druckluft in die Baggerleitung an wenigstons einer Stelle zwischen den Enden der Baggerleitung unterhalb eines vorbestimmten Abstands unter der Meeresoberfläche erzeugt wird.

't . Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß dor Druckunterschied in der Baggerleitung durch Einführen von Druckluft in die Leitung an wenigstens einer mindestens 3OO m

unterhalb der Meeresoberfläche gelegenen Stelle zwischen den Enden der Leitung bei einer Zuflußmenge von ungefähr 0,5 bis etwa 2,5 Normalkubikmeter Luft pro hundert Liter Meerwasser erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 big k, dadurch gekennzeichnet, daß djβ Materialien am oberen Ende der Bagger leitung in eine unter Überdruck stehende Auffangkammer entladen werden.

0.^Vorrichtung zum Abbau von Minerallagerstätten aui dem Meeresgrund nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus einem Überwasserfahrzeug , einer eigenangetriebenen, vom Überwasserfahrzeug aus steuerbaren und über den Meeresgrund zum Freisetzen von Lagerungen bewegbaren Abbaueinrichtung, einer Baggerleitung, durch welche die gesammelten, freigelegten Ablagerungen des Meeresgrundes zu dem Überwasserfahrzeug transportiert werden, gekennzeichnet durch eine durch die Bewegung

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der Abbaueinrichtung (i4) bewegbare Räumvorrichtung (^9, 50) für Ablagerungen auf dem Meeresgrund einen Sammelkopf (91) an der fahrbaren Abbaueinrichtung zum Aufnehmen einer Mischung von Ablagerungen mit einem Volumenanteil von Meerwasser als Trägermittel für den Transport der Ablagerungen, eine Einrichtung zum Verbinden des Sammelkopfes mit der Baggerleitung (85, 89) sowie eine an einer Stelle der Baggerleitung zwischen der fahrbaren Abbaueinrichtung und dem Überwasserfahrzeug vorgesehene Vorrichtung (102, 111, 116, 125, 129) zum Erzeugen einer einen kontinuierlichen Strom der Mischung aus Meerwasser und den zu fördernden Ablagerungen durch die Baggerleitung zum Überwasserfahrzeug bewirkenden Kraft (Auftriebskraft).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Räumvorrichtung ein Paar Abstreifschaufeln (49, 50) aufweist, die an der fahrbaren Abbaueinrichtung (1*O befestigt sind und nach der Sammelleitung (91) hin zum Zuführen der freigesetzten Ablagerungen zum Sammelkopf zusammenlaufend ausgebildet sind. {

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine an gegenüberliegenden Seiten (Antriebsseiten) der fahrbaren Abbaueinrichtung (1^) vorgesehene Antriebsvorrichtung (29, 30, 31, 32,36, 38) zum Tragen und Fahren der Abbaueinrichtung auf dem Meeresgrund, wobei der Sammelkopf (91) zwischen den Antriebsseiten angeordnet ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung mit breiten, tragenden Oberflächen (38) versehen ist, die indan Meeresgrund eingreifen und so ausgelegt sind, daß der auf den Meeresgrund ausgeübte Druck geringer als ca. 0,07 kg/cm ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkopf (91) auf der fahrbaren Abbaueinrichtung (1^) zwischen den Antriebsseiten und in vorbestimm-

f tem Abstand von dessen Vorderkante angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelkopf (91) in der fahrbaren Abbaueinrichtung (1^) drehbar um eine im wesentlichen horizontale Achse gelagert ist, und ein vorbestimmtes freies Ende (99) des Sammelkopfes für gleitendes Bewegen über Hindernisse auf dem Meeresgrund ausgebildet und angeordnet und der Sammelkopf außerdem mit einer Öffnung vorn an dem freien Ende in

, Bewegungsrichtung der fahrbaren Abbaueinrichtung versehen ist, wobei die Öffnung so angeordnet ist, daß sie gegenüber den auf dem Meeresgrund geräumten Ablagerungen zu liegen kommt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Baggerleitung (16) durch in der Einrichtung zum Verbinden des Sammelkopfes (91) mit der Baggerleitung (16) vorgesehene flexible Kugelverbindungen (85, 89) in horizontaler und vertikaler Richtung relativ zur fahrbaren Abbaueinrichtung (i4) und zum Sammelkopf (9'l) beweglich ausgebüdet ist. 009833/0606

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13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dall die Vorrichtung zum Erzeugen der Auftriebskraft in der Baggerleitung (16) eine Pumpe und Motoren (125, 129) aufweist, die mit der Baggerleitung verbunden sind,

1^4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Erzeugen der Auftriebskraft eine Verbindung (102) zum Weiterleiten der Druckluft aus einem auf dem Überwasserfahrzeug (15)' befindlichen Druck- j lufterzeugpr zur Baggerleitung (16) umfaßt sowie einen Tank (ill) mit einer unter Überdruck stehenden Auffangkammer zum Aufiangeii der aus Meerwasser xind den vom Meeresgrund freigesetzten Ablagerungen bestehenden Mischung und eine rotierende Abfüiireinii chtung (II6) am Boden des Tanks zum kontinuierlichen tut laden der in den Tank eingebrachten, festen AbIagerungen.

15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 1'+, dadurch gekennzeichnet, daß die Baggerleitung (16) aus einzelnen Leitungsstücken besteht und an ihrem unteren Ende als Kettenlinie (19) ausgebildet ist, wobei Kuge!verbindungen (85, 89) zwischen wenigstens einigen beanchbarten Teilen der Baggerleitung innerhalb des Kettenlinienbereichs zur gelenkigen Führung dor Baggerleitung vorgesehen sind.

Kt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an vorbestimmten Stellen der Baggerleitung

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(16) zwis.ch.en deren Enden bojenartige Einrichtungen (18) an der Baggerleitung (16) befestigt sind zur Aufnahme eines wesentlichen Anteils des Gewichts des unterhalb der bojenartigen Einrichtungen befindlichen Teiles der Baggerleitung und zum Freihalten der den Sammelkopf (91) und die Baggerleitung verbindenden Vorrichtung (85, 89) von Zugkräften, die durch das Gewicht des oberhalb der bojenartigen Einrichtungen gelegenen Baggerleitungsteils bedingt sind.

17· Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, ansonst wie beschrieben und bzw. oder dargestellt.

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