JP2014520986A - ポンプフレーム - Google Patents

Abstract

本発明は、海底からスラリを搬送するためのライザシステムに関する。ライザシステムは、垂直ライザパイプ（１０）と、垂直ライザパイプ（１０）に沿って設けられた少なくとも１つのポンプ（３０）とを備える。ライザパイプ（１０）はパイプ入力口（１２）を備える。ライザシステムは、ポンプ（３０）が取り付けられるフレーム（４０）を備える。フレーム（４０）は、ポンプ出力口（３２）から所定の距離を置いて第１の連結部材（４１）を備える。ライザシステムは、ライザパイプ（１０）に沿ってパイプ入力口（１２）の上方に所定の距離を置いて設けられた第２の連結部材（１５）を備える。第１の連結部材（４１）および第２の連結部材（１５）は回転可能に連結可能であり、フレーム（４０）は重力の影響を受けて吊り位置にまで回転することができ、吊り位置でポンプ出力口（３２）はパイプ入力口（１２）に連結する。
【選択図】図２ｂ

Description

本発明は、海底からスラリを水域（ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ）の表面に向かって搬送するためのライザシステムに関する。本発明はさらに、かかるライザシステム用のフレーム、かかるライザシステム用のライザパイプ、およびかかるフレームをかかるライザパイプに連結する方法にも関する。

ライザは、海底および深海の採鉱および浚渫の分野で一般的に使用される。採鉱および浚渫は最大で数キロメートルの深さで行われることがある。ライザは、海底で例えばＳＭＴ（海底採鉱ツール）によって集められた材料やスラリを水面に向かって上向きに、例えば採鉱船に搬送するための垂直搬送システムである。ライザシステムは、廃水などの材料を下向きに搬送するためにも使用されうる。

ライザシステムは、例えばフレキシブルホースまたは関節ジョイントによって船舶に連結される、ライザシステムの上端（ライザ上部）にある管として形成されうる。下端部（ライザ基部）は、海底にまたは海底のすぐ上に位置するとともに、ライザシステムを通じて船舶に搬送されるべき材料、例えば採鉱された材料などを受け入れるように構成される。ライザシステムの下端部は、例えば、採鉱ツールに必要な運動自由度を与えるジャンパまたはフレキシブルホースを介して採鉱ツールに連結されてもよい。スラリを上向きに搬送するために、ポンプがライザシステムの下端部に設けられてもよい。ポンプの出力は限られているので、垂直搬送システムによって連絡されうる距離は限定される。典型的には、ポンプは上向きに２００〜３００メートルをカバーすることができる。

ライザシステムは、複数の平行ライザパイプ、例えば４本のライザパイプによって形成されてもよく、複数本の並列ライザパイプのうちの２本は上方搬送に使用されてもよく、複数本の並列ライザパイプのうちの２本は下方搬送に使用されてもよい。

しかしながら、採鉱材料は、さらに深いところ、例えば２０００メートルの深さのところでも発見される。

このような距離を連絡するためには、ライザシステムに沿って異なる深さのところに１つまたは複数のポンプをさらに備えるライザシステムが知られている。

米国特許第４，７１８，８３５号明細書（Ｍａｒｕｙａｍａ）は、リフトパイプ（ライザパイプ）を備える深海採鉱装置を記述している。複数のジェットポンプが、パイプの長手方向に沿った断続的な場所でパイプに連結され、油圧送りポンプが、ジェットポンプを供給するために放水するジェットポンプのそれぞれに隣り合って配置される。ジェットポンプの本体はライザパイプの一部分にフランジによって連結されて、ライザパイプと同軸である中心直線通路を形成する。

このシステムの１つの欠点は、ポンプがライザパイプと合わせて配置されるので、ポンプが交換される必要があるときにライザパイプが完全にシャットダウンされることである。ポンプを交換するために、欠陥ポンプはライザパイプから取り出され、新しい作業ポンプで置き換えられなければならない。このことは、採鉱プロセスの深刻な時間遅延を引き起こす。

本発明の一目的は、簡単で時間効率の良いポンプ交換を可能にするライザシステムを提供することである。

一態様によれば、海底からスラリを水域の表面に向かって搬送するためのライザシステムが提供され、ライザシステムは、実質的に垂直のライザパイプと、スラリを上向きに搬送するためにライザパイプに沿って設けられた少なくとも１つのポンプとを備え、ライザパイプはパイプ入力口を備え、ライザシステムはポンプが取り付けられるフレームを備え、ポンプはポンプ入力口およびポンプ出力口を備え、フレームは、ポンプ出力口から所定の距離を置いて第１の連結部材を備え、ライザシステムは、ライザパイプに沿ってパイプ入力口の上方に所定の距離を置いて設けられた第２の連結部材を備え、第１の連結部材および第２の連結部材は回転可能に連結可能であるので、フレームは重力の影響を受けて吊り位置にまで回動することができ、吊り位置でポンプ出力口はパイプ入力口に連結する。

かかるライザシステムの利点は、ポンプを容易に取り付けることができ、ポンプの交換が必要な場合にはライザパイプを切開する必要なしにかつ採鉱作業を停止せずにポンプを取り外すことができることである。

さらに、かかるライザシステムにより、水面下でブースタステーションを容易に取り付けることが可能になる。フレームをライザパイプに単純に連結することにより、重力がフレームを正しい向きに引っ張る。フレームがライザシステムに連結されると、フレームは吊り位置にまで引っ張られ、吊り位置でポンプはパイプ入力口に自動的に位置合わせされて容易な連結が可能になる。

吊り位置で、ポンプ出力口およびパイプ入力口は水平方向に向かい合う。

さらに、ライザシステムは、以下でより詳細に説明するように、フレームおよびポンプを除去するのを比較的容易にする。これにより、ブースタステーションの容易で迅速な信頼性のある交換が可能になり、それによってメンテナンスが比較的容易になる。ライザの休止時間が短縮される。

一実施形態によれば、パイプ入力口はライザパイプに沿って中間位置に配置される中間パイプ入力口であり、ライザシステムは、中間パイプ入力口と隣り合う中間パイプ出力口をさらに備え、吊り位置で、ポンプ出力口は中間パイプ入力口に連結し、ポンプ入力口は中間パイプ出力口に連結する。

この実施形態によれば、単一ポンプによってカバーされうるよりも大きい垂直距離にわたって材料を搬送するために、複数のフレームをライザパイプに沿って所定の位置に取り付けることができる。

搬送されるべきすべての材料が中間パイプ入力部を通ってパイプから出され、かつ、中間パイプ入力口を通ってパイプ内に戻ることができるように、パイプが中間パイプ入力口と中間パイプ出力口との間で閉鎖されてもよい。

一実施形態によれば、第１の連結部材はフックであり、第２の連結部材はフック受け部材である。

かかる実施形態は、フレームがフレームを下げることによってライザシステムに連結されうることを確実にするとともに、フレームが吊り位置にあるときに重力の影響を受けて適所にとどまることを確実にする。フレームの除去はフレームを持ち上げることによって行うことができる。

一実施形態によれば、フレームはホイスト連結部材を備え、フレームをライザパイプに沿って上げ下げしてフレームを吊上げ姿勢にするために、ホイスト連結部材に巻上索が装着されうる。ホイスト連結部材は、吊上げフックが装着されうる輪状部材とすることができる。

吊上げ姿勢は、吊り姿勢、すなわちフレームが吊り位置にあるときのフレームの姿勢とは異なる。吊上げ位置では、フレームは、第１の連結部材がポンプ出力口の斜め上方に配置されるように向けられる。

吊り位置では、第１の連結部材は、実質的にポンプ出力口の上方に配置される。

一実施形態によれば、フレームはロープを有するウインチを備え、ウインチは第１の連結部材に近接する位置にあり、ライザパイプはライザパイプに沿って第２の連結部材の近くにロープ連結部材を備え、ロープはロープ連結部材に連結されることができ、フレームの位置はウインチでロープを引き込むことによってライザパイプに対して調整されることができる。これにより、フレームをライザパイプに対して容易に位置合わせすることが可能になる。

一実施形態によれば、ポンプ出力口およびパイプ入力口のうちの一方は、フレームが吊り位置に達したときにポンプ出力口およびパイプ入力口のうちの他方を取り込むために広がった端部を有する、かつ／または、ポンプ入力口および中間パイプ出力口のうちの一方は、フレームが吊り位置に達したときにポンプ入力口および中間パイプ出力口のうちの他方を取り込むために広がった端部を有する。

漏斗部といわれることもあるこの広がった端部により、フレームがフレームの吊り位置にまで回動したときに、ポンプ出力口およびパイプ入力口は、信頼性のある連結が確保されるように確実に位置合わせされる。フレームが吊り位置に近付いたときに、連結されるべき２つの部材の位置合せは、例えば水流のせいで不完全となりうる。広がった端部は他方の部分を取り込み、それによって２つの部分は吊り位置に達したときに確実に位置合わせされる。

一実施形態によれば、ライザシステムは、ライザパイプに沿って異なる中間位置に配置された複数の中間パイプ入力口と、それぞれの中間パイプ入力口と隣り合う中間パイプ出力口とを備え、ライザシステムは、それぞれの中間パイプ入力口の上方に所定の距離を置いて複数の第２の連結部材を備える。

複数の中間パイプ入力口および中間パイプ出力口をパイプおよび対応する第２の連結部材に沿って設けることにより、単一ポンプによってカバーされうるよりも大きい距離にわたって材料を上向きに搬送するために、複数のポンプ付きフレームがライザシステムに沿って配置されうる。

例えば、各ポンプが上向きに３００メートルの垂直搬送能力を持つ１０個のポンプをパイプに沿って設けることにより、約３０００メートルの総距離がカバーされうる。

一実施形態によれば、フレームは、ロープを有し第１の連結部材の近くに配置されたウインチをさらに備え、ライザシステムは、ライザパイプに沿ってパイプ入力口の上方に設けられたロープ連結部材をさらに備え、フレームが取り付けられるべき、ライザパイプに沿った場所にフレームが近付いたときに、ウインチはロープを外に出すように構成され、ロープはロープ連結部材に連結可能であり、ウインチは、ロープを引き込んで第１の連結部材を第２の連結部材の方へ持って行くように構成されたアクチュエータを備える。

ウインチおよびロープは、フレームをライザパイプに設置する間、フレームをライザパイプの方へ搬送するために使用されうる。ウインチは、遠隔操作水中ビークル（ｒｅｍｏｔｅｌｙ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ）（ＲＯＶ）によって制御されてもよく、第１の連結部材に近接してフレーム上に配置されてもよい。ライザパイプに沿って設けられるロープ連結部材は第２の連結部材の近くに配置されてもよい。ＲＯＶは、ロープをとり、ロープをパイプに沿って設けられたロープ連結部材に連結し、ウインチを制御してロープを引き込んでもよい。

一実施形態によれば、フレームは第１の電源接続部材を備え、第２の電源接続部材がライザパイプに沿って設けられ、第１の電源接続部材および第２の電源接続部材は、吊り位置で第１の電源接続部材および第２の電源接続部材が互いに接続するように、第１の連結部材および第２の連結部材に対して同じ相対位置をとる。

第２の電源接続部材は、ライザパイプに沿って設けられかつライザパイプに装着されるケーブル（ｕｍｂｉｌｉｃａｌ）を介して電源に接続されてもよい。第１の電源接続部材および第２の電源接続部材はプラグとソケットのタイプでよい。

第１の電源接続部材および第２の電源接続部材は、フレーム上の機器に必要な電力を供給するために設けられてもよい。

一実施形態によれば、フレームは第１の制御接続部材を備え、第２の制御接続部材がライザパイプに沿って設けられ、第１の制御接続部材および第２の制御接続部材は、吊り位置で第１の制御接続部材および第２の制御接続部材が互いに接続するように、第１の連結部材および第２の連結部材に対して同じ相対位置をとる。

一実施形態によれば、ライザシステムは、ポンプ出力口をパイプ入力口にロックするように構成されたロック装置を備え、かつ／または、ポンプ入力口をパイプ出力口にロックするように構成されたロック装置を備える。これにより、ポンプはライザパイプに確実に固定して連結され、水流や水の波などに確実に耐えることができる。

一実施形態によれば、ポンプ入力口および中間パイプ出力口のうちの少なくとも一方は、ポンプ入力口とパイプ出力口との間の連結部を封止するための封止部材を備える、かつ／または、ポンプ出力口および中間パイプ入力口のうちの少なくとも一方は、ポンプ出力口とパイプ入力口との間の連結部を封止するための封止部材を備える。このことはポンプとライザパイプとの間に液密な連結をもたらす。

一態様によれば、ライザシステム用のフレームが提供され、フレームはポンプ入力口およびポンプ出力口を有するポンプを支持し、フレームはポンプ出力口から所定の距離を置いて第１の連結部材を備え、第１の連結部材はライザパイプに回転可能に取り付けられるように構成されて、フレームが連結後に重力の影響を受けて吊り位置にまで回動することが可能になり、ポンプ出力口の軸線がフレームの回動方向に対してほぼ接線方向に向けられる。

一実施形態によれば、フレームはホイスト連結部材を備え、フレームをライザパイプに沿って上げ下げしてフレームを吊上げ姿勢にするために、ホイスト連結部材に巻上索が装着されうる。

一実施形態によれば、ポンプ出力口およびポンプ入力口のうちの少なくとも一方に封止部材が設けられる。

一実施形態によれば、ポンプ出力口およびポンプ入力口のうちの少なくとも一方にロック装置が設けられる。

一実施形態によれば、フレームはロープを有し第１の連結部材の近くに配置されたウインチをさらに備え、フレームが取り付けられるべき、ライザパイプに沿った場所にフレームが近付いたときに、ウインチはロープを外に出すように構成され、ロープは、ライザシステム上のパイプ入力口の上方にライザパイプに沿って設けられたロープ連結部材に連結可能であり、ウインチは、ロープを引き込んで第１の連結部材をライザパイプに連結するように構成されたアクチュエータを備える。

一実施形態によれば、フレームは電源接続部材を備え、電源接続部材の軸線がフレームの回動方向に対してほぼ接線方向に向けられる。

一実施形態によれば、フレームは制御コネクタをさらに備え、電源接続部材の軸線がフレームの回動方向に対してほぼ接線方向に向けられる。

一態様によれば、ライザシステム用のライザパイプが提供され、ライザパイプはパイプ入力口を備え、パイプ入力口の上方に所定の距離を置いて第２の連結部材を備え、第２の連結部材はフレームに連結されるように構成される。

一実施形態によれば、第２の連結部材はフレームに回転可能に取り付けられるように構成されて、フレームは連結後に重力の影響を受けて吊り位置にまで回動することが可能になり、パイプ入力口の軸線がフレームの回動方向に対してほぼ接線方向に向けられる。

一実施形態によれば、パイプ入力口はライザパイプに沿って中間位置に配置される中間パイプ入力部であり、ライザパイプは隣り合う中間パイプ入力口と中間パイプ出力口をさらに備える。

一実施形態によれば、パイプ入力口は広がった端部を備える。

一実施形態によれば、中間パイプ出力口は広がった端部を備える。

一実施形態によれば、ライザパイプは、ライザパイプに沿って異なる中間位置に配置された複数の中間パイプ入力口とそれぞれの中間パイプ入力口と隣り合う中間パイプ出力口とを備える。

一実施形態によれば、パイプ出力口とパイプ入力口の少なくとも一方に封止部材が設けられる。

一実施形態によれば、ロープ連結部材がライザパイプに沿ってパイプ入力口の上方に設けられる。

一実施形態によれば、ライザは上記に記載のライザパイプを１本または複数本備える。

一実施形態によれば、ライザは、隣り合う中間パイプ入力口と中間パイプ出力口を有する少なくとも２本のライザパイプを互いに鏡像の関係となるように備える。

一態様によれば、ポンプを備えるフレームをライザパイプに連結する方法が提供され、フレームは第１の連結部材と、ホイスト連結部材と、ロープを有するウインチとを備え、ウインチは第１の連結部材の近くに配置され、ライザパイプは、第２の連結部材を備え、ライザパイプに沿って第２の連結部材の近くにロープ連結部材を備え、上記方法は、
フレームを適切な高さに吊り上げてフレームを吊上げ姿勢にすること、
ロープをロープ連結部材に連結すること、
ウインチでロープを引き込むことによってライザパイプに対するフレームの位置を調整すること、
フレームの第１の連結部材をライザパイプの第２の連結部材に連結すること、
フレームを重力の影響下で回動させて吊り位置にすること、
ポンプのポンプ出力口をライザパイプのポンプ入力口に連結すること、
を含む。

一実施形態によれば、上記方法は、ポンプのポンプ入力口をライザパイプのパイプ出力口に連結することを含む。

一実施形態によれば、パイプ入力口はライザパイプに沿って中間位置に配置される中間パイプ入力口であり、パイプ出力口は中間パイプ入力口と隣り合う中間パイプ出力口である。

次に、諸実施形態について、対応する参照符号が対応する部分を示している添付の概略図面を参照しながら、単なる例として説明する。

図１は一実施形態を概略的に示している。 図２ａは一実施形態の斜視図を概略的に示している。 図２ｂは一実施形態の斜視図を概略的に示している。

図を参照しながら以下で詳細に説明される諸実施形態では、ライザパイプに連結することができるフレームが記述されており、フレームは、ライザパイプに沿って設けられたインタフェースに連結することができるインタフェースを有する。フレームは、ライザパイプに沿って異なる水深で取り付けることができる。

フレームは、材料を上向きにポンプで揚げるために、ライザパイプに連結されうるポンプを備えていてもよい。フレームは、追加の機器、例えば、ポンプに動力を供給する電気モータ、センサ、ポンプをライザパイプに連結する導管、電源ケーブルに接続するコネクタ、制御ケーブルに接続するコネクタなどをさらに備えていてもよい。

ポンプは遠心ポンプでよい。しかしながら、任意適当なタイプのポンプが使用されてもよい。

フレームおよびフレームに装着される機器はブースタステーションと称されることがある。

フレームは、ライザパイプの対応する部分、例えばフック受け部材などに連結されうるフックを備えていてもよい。フレームとライザパイプとの間の連結部は、実質的に垂直な平面内でのフレームの回転運動を可能にするので、フレームは重力の影響を受けてライザパイプに向かって動くことが可能になり、フレーム上の１つまたは複数の装置、例えばポンプなどをライザパイプに連結することが可能になる。

フレームは、ロープを有するウインチをさらに備えていてもよい。ロープは、フレームがライザシステムに近付いたときにライザパイプに連結されたＲＯＶによって引き抜かれてもよい。次に、ウインチは、ロープを引き込んでフレームのフックをフック受け部材の方へ持って行くように作動されてもよい。ロープを有するウインチは第１の連結部材の近くに配置されてもよい。

フレーム上に設けられた機器とライザパイプに沿って設けられた対応する連結部材との間の連結は自動調整式でよい。

諸実施形態について図面を参照しながら以下でより詳細に説明する。

図１に、一実施形態によるライザシステムを示す。ライザシステムは、海底からスラリを水域の表面に向かって搬送するように構成される。

図１は採鉱船１を示す。ライザパイプ１０はフレキシブルライザ２を介して採鉱船１に連結される。ライザパイプは一体で作られたものとして示されているが、ライザパイプ１０は様々なライザパイプ要素で組み立てられてもよいことが理解されよう。

ライザパイプ１０の下端部（ライザ基部）は、海底のすぐ上に位置するとともに、ライザシステムを通じて採鉱船１に搬送されるべき材料、例えば採鉱された材料などを受け取るように配置される。ライザパイプ１０の下端部は、ジャンパまたはフレキシブルホース２１を介して２つの海中採鉱ツール２０に連結される。海中採鉱ツール２０は、ケーブル２３を用いて採鉱船１に連結されてもよい。スラリを上向きに搬送するためには、ポンプ３０がライザシステムの下端部にかつライザパイプ１０に沿った複数の位置に設けられてもよい。図示の実施例では、４つのポンプ３０が設けられている。したがって、ライザシステムは、パイプに沿って異なる中間位置に配置された複数の中間パイプ入力口とそれぞれの中間パイプ入力口と隣り合う中間パイプ出力口とを備えていてもよく、ポンプ３０は、中間パイプ入力口および中間パイプ出力口に連結されうる。

一変形形態によれば、１本のライザパイプ１０の代わりに、正方形パターンに配置された４本の平行ライザパイプ１０が設けられる。２本のライザパイプ１０は、材料を上向きに搬送するために使用されてもよく、したがってライザパイプ１０に沿って複数の位置にポンプ３０が装備される。他の２本のライザパイプ１０は、材料を下向きに搬送するために使用されてもよく、したがってポンプ３０は設けられない。

図２ａおよび図２ｂは、４本の平行ライザパイプ１０を備えるライザシステムの詳細図を示し、２つのポンプ３０も示している。ライザパイプ１０は連結部材１１によって連結されており、連結部材１１はライザパイプ１０を正方形パターンに保つ。図２ａはライザパイプ１０の中間位置を示し、図２ｂはライザパイプ１０の下端部（ライザ基部）を示す。図２ｂでは、右側のフレーム４０はライザパイプ１０にまだ連結されていない。

図２ａおよび図２ｂは、上方搬送に使用される少なくとも２本のライザパイプ１０がパイプ入力口１２を備えることをさらに示す。ライザシステムはポンプ３０が取り付けられるフレーム４０を備え、ポンプ３０はポンプ入力口３１およびポンプ出力口３２を備える。フレーム４０は、ポンプ出力口３２から所定の距離Ｄを置いて第１の連結部材４１を備える。

ライザシステムは、ライザパイプ１０に沿ってパイプ入力口１２の上方に所定の距離Ｄを置いて設けられた第２の連結部材１５を備える。

第１の連結部材４１および第２の連結部材１５は回転可能に連結可能であるので、フレーム４０は重力の影響を受けて吊り位置にまで回転することができ、吊り位置でポンプ出力口３２はパイプ入力口１２に連結する。図２ａおよび図２ｂにおいて、左手側のフレーム４０は吊り位置で示されており、右手側のフレーム４０は吊上げ姿勢で示されている。

第１の連結部材４１はフックでよく、第２の連結部材１５はフック受け部材でよい。図２ａおよび図２ｂに示されているように、第１の連結部材４１は、それぞれのライザパイプ１０の両側に設けられた第２の連結部材１５に係合するダブルフックでよい。もちろん、その代わりに他の適当なタイプの連結部材４１、１５が使用されてもよい。

図２ａは、ライザパイプ１０に沿った中間の場所を示す。図２ａは、パイプ入力口１２を、ライザパイプ１０に沿って中間位置に配置される中間パイプ入力口１２であるものとして概略的に示す。ライザシステムは、中間パイプ入力口１２と隣り合う中間パイプ出力口１３をさらに備える。吊り位置では、ポンプ出力口３２は中間パイプ入力口１２に連結し、ポンプ入力口３１は中間パイプ出力口１３に連結する。

ポンプ出力口３２とパイプ入力口１２との間の連結およびポンプ入力口３１とパイプ出力口１３との間の連結をロックするためには、ねじ留め式ロックなどのロック装置３３が設けられる。ロック装置３３はＲＯＶによって操作されうる。

入力口と出力口の連結部からの漏れを防止するためには、ゴムスリーブなどの封止部材が、ポンプ出力口とパイプ入力口との間の連結部を封止するために設けられる。

図２ｂは、ライザパイプ１０の下端部（ライザ基部）およびライザシステムの最も低いポンプを示す。したがって、図２ｂはパイプ出力口１３を示してはおらず、代わりに、海底採鉱ツール２０をライザパイプ１０に連結するために設けられてもよいジャンパまたはフレキシブルホース２１を示している。

図２ａおよび図２ｂは、フレームがホイスト連結部材４３を備えることをさらに示しており、ライザパイプ１０に沿ってフレーム４０を上げ下げするために巻上索５１がホイスト連結部材４３に装着されうる。巻上索５１は、採鉱船１に連結され採鉱船１から操作されてもよい。

ホイスト連結部材４３は、フレームが吊り上げられているときに吊上げ姿勢になるように配置される。吊上げ姿勢は吊り位置に関連する姿勢とは異なる。図２ａおよび図２ｂから理解されるように、吊り位置では、ポンプ出力口３２はフレーム４０の第１の連結部材４１の下方に実質的に垂直に配置され、吊上げ姿勢では、ポンプ出力口は第１の連結部材４１に対して斜めにまたは水平に位置付けられる。

図２ｂに最も良く示されているように、フレーム４０はロープ４を有するウインチ４４を備えていてもよい。フレームがライザパイプに沿って所期の位置に近付いたときに、ウインチ４４はロープ４を外に出してもよい。次いで、ロープ４は、ライザパイプ１０に装着されたロープ連結部材１４に連結されてもよい。このことはＲＯＶを用いて行われてもよい。次いで、ウインチ４４は、ロープ４を引き込んでフレーム４０をライザパイプ１０に沿って所期の位置にまで移動させ、それによって第１の連結部材および第２の連結部材を相対する状態にし、第１の連結部材と第２の連結部材が連結することが可能となりうる。

フレーム４０が第１の連結部材４１および第２の連結部材１５を用いてライザパイプ１０に連結されると、巻上索は除去または降下されて、重力がフレーム４０をフレーム４０の吊り位置に向かって引っ張ることが可能となりうる。重力の影響を受けて、フレーム４０は、実質的に垂直の平面内で、すなわち垂直回転軸を中心に回動する。図示されている実施形態では、垂直回転軸は、ライザパイプ１０の体軸に対して垂直でありかつ（中間）パイプ入力口１２の向きに対してほぼ垂直である。

図２ａおよび図２ｂは、ポンプ出力口３２が広がった端部を備えることをさらに示している。このような広がった端部は、連結されるべき部分の位置合せが完全ではないときでも容易なフェールセーフの連結を可能にするために設けられてもよい。ポンプ出力口３２の広がった端部は、フレームがフレームの吊り位置に向かって回動したときに（中間）パイプ入力口１２を取り込みために設けられる。

図２ａおよび図２ｂに示されているように、ポンプ入力口３１には広がった端部が設けられてもよい。

（中間）パイプ入力口１２および／またはパイプ出力口１３に広がった部分を設けることにより同じ効果が得られうることが理解されよう。

図を参照して上述した諸実施形態は、ポンプ３０を備えるフレーム４０をライザパイプ１０に連結する方法を用いることによって使用されうる。

この方法は下記を含む。
フレーム４０を適切な高さに吊り上げてフレーム４０を吊上げ姿勢にすること。吊上げは適切なホイストクレーンなどを使用して船舶から行われてもよい。
ロープ４をロープ連結部材１４に連結すること。このことはＲＯＶの助けを借りて行われてもよい。連結部材は例えばリングでよい。
ウインチ４４でロープ４を引き込むことによってライザパイプ１０に対するフレーム４０の位置を調整すること。
フレーム４０の第１の連結部材４１をライザパイプ１０の第２の連結部材１５に連結すること。ロープ４によりフレーム４０を引き込むことにより、第１の連結部材４１および第２の連結部材１５は容易な連結を可能にする相対的な位置をとる。ロープ４が完全に引き込まれたときに、第１の連結部材４１および第２の連結部材１５は既に互いに接触していてもよい。
フレーム４０を重力の影響下で回動させて吊り位置にすること。このことは、巻上索５１をさらに外に出すことによりフレーム４０を下げることによって簡単に行われてもよい。
ポンプ３０の出力口３２をライザパイプ１０の入力口１２に連結すること、および、場合により
ポンプ３０の入力口３１をライザパイプ１０の出力口１３に連結すること。出力口３２および入力口１２は、フレームが吊り位置にあるときに互いに自動的に位置合わせされる。

一実施形態によれば、パイプ入力口１２はパイプ１０に沿って中間位置に配置される中間パイプ入力口１２であり、パイプ出力口は中間パイプ入力口１２と隣り合う中間パイプ出力口１３である。

上記の説明は例示するためのものであり、限定するものではない。したがって、以下に記載されている特許請求の範囲から逸脱することなく既述のように本発明に修正がなされうることは、当業者には明らかであろう。

１…採鉱船、２…フレキシブルライザ、４…ロープ、１０…ライザパイプ、１１…連結部材、１２…パイプ入力口、１３…パイプ出力口、１４…ロープ連結部材、１５…第２の連結部材、２０…海底採鉱ツール、２１…フレキシブルホースまたはジャンパ、２３…ケーブル、３０…ポンプ、３１…ポンプ入力口、３２…ポンプ出力口、３３…ロック装置、４０…フレーム、４１…第１の連結部材、４３…ホイスト連結部材、４４…ウインチ、５１…巻上索。

Claims (35)

1. スラリを海底から水域の表面に向かって搬送するためのライザシステムであって、実質的に垂直のライザパイプ（１０）と、前記スラリを上向きに搬送するために前記ライザパイプ（１０）に沿って設けられた少なくとも１つのポンプ（３０）とを備えるライザシステムにおいて、
   前記ライザパイプ（１０）がパイプ入力口（１２）を備え、
   前記ライザシステムが、前記ポンプ（３０）が取り付けられるフレーム（４０）を備え、前記ポンプ（３０）がポンプ入力口（３１）およびポンプ出力口（３２）を備え、
   前記フレーム（４０）が、前記ポンプ出力口（３２）から所定の距離を置いて第１の連結部材（４１）を備え、
   前記ライザシステムが、前記ライザパイプ（１０）に沿って前記パイプ入力口（１２）の上方に前記所定の距離を置いて設けられた第２の連結部材（１５）を備え、
   前記第１の連結部材（４１）および前記第２の連結部材（１５）が回転可能に連結可能であり、前記フレーム（４０）が重力の影響を受けて吊り位置にまで回動することができ、前記吊り位置で前記ポンプ出力口（３２）が前記パイプ入力口（１２）に連結することを特徴とする、ライザシステム。
2. 前記パイプ入力口（１２）が、前記ライザパイプ（１０）に沿って中間位置に配置される中間パイプ入力口（１２）であり、前記ライザシステムが、前記中間パイプ入力口（１２）と隣り合う中間パイプ出力口（１３）をさらに備え、前記吊り位置で、前記ポンプ出力口（３２）が前記中間パイプ入力口（１２）に連結し、前記ポンプ入力口（３１）が前記中間パイプ出力口（１３）に連結する、請求項１に記載のライザシステム。
3. 前記第１の連結部材（４１）がフックであり、前記第２の連結部材（１５）がフック受け部材である、請求項１または２に記載のライザシステム。
4. 前記フレーム（４０）がホイスト連結部材（４３）を備え、前記フレーム（４０）を前記ライザパイプ（１０）に沿って上げ下げして前記フレーム（４０）を吊上げ姿勢にするために、前記ホイスト連結部材（４３）に巻上索（５１）が装着されうる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のライザシステム。
5. 前記フレーム（４０）が、ロープ（４）を有するウインチ（４４）を備え、前記ウインチ（４４）が、前記第１の連結部材（４１）に近接する位置にあり、前記ライザパイプ（１０）が、前記ライザパイプに沿って前記第２の連結部材（１５）の近くにロープ連結部材（１４）を備え、前記ロープ（４）が前記ロープ連結部材（１４）に連結されることができ、前記フレーム（４０）の位置が、前記ウインチ（４４）で前記ロープ（４）を引き込むことによって前記ライザパイプ（１０）に対して調整されることができる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のライザシステム。
6. 前記ポンプ出力口（３２）および前記パイプ入力口（１２）のうちの一方が、前記フレームが前記吊り位置に達したときに前記ポンプ出力口（３２）および前記パイプ入力口（１２）のうちの他方を取り込むように広がった端部を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のライザシステム。
7. 前記ポンプ入力口（３１）および前記中間パイプ出力口（１３）のうちの一方が、前記フレームが前記吊り位置に達したときに前記ポンプ入力口（３１）および前記中間パイプ出力口（１３）のうちの他方を取り込むように広がった端部を有する、請求項２〜６のいずれか一項に記載のライザシステム。
8. 前記ライザシステムが、前記ライザパイプ（１０）に沿って異なる中間位置に配置された複数の中間パイプ入力口（１２）と、それぞれの前記中間パイプ入力口（１２）と隣り合う中間パイプ出力口（１３）とを備え、
   前記ライザシステムが、それぞれの前記中間パイプ入力口（１２）の上方に前記所定の距離を置いて複数の第２の連結部材（１５）を備える、請求項２〜７のいずれか一項に記載のライザシステム。
9. 前記フレームが、ロープ（４）を有し前記第１の連結部材（４１）の近くに配置されたウインチ（４４）をさらに備え、前記ライザシステムが、前記ライザパイプ（１０）に沿って前記パイプ入力口（１２）の上方に設けられたロープ連結部材（１４）をさらに備え、
   前記フレーム（４０）が取り付けられるべき、前記ライザパイプ（１０）に沿った場所に前記フレーム（４０）が近付いたときに、前記ウインチ（４４）が前記ロープ（４）を外に出すように構成され、
   前記ロープ（４）が前記ロープ連結部材（１４）に連結可能であり、
   前記ウインチ（４４）が、前記ロープ（４）を引き込んで前記第１の連結部材（４１）を前記第２の連結部材（１５）の方へ持って行くように構成されたアクチュエータを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のライザシステム。
10. 前記フレーム（４０）が第１の電源接続部材を備え、第２の電源接続部材が前記ライザパイプに沿って設けられ、前記第１の電源接続部材および前記第２の電源接続部材が、前記吊り位置で前記第１の電源接続部材および前記第２の電源接続部材が互いに接続するように、前記第１の連結部材（４１）および前記第２の連結部材（１５）に対して同じ相対位置をとる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のライザシステム。
11. 前記フレーム（４０）が第１の制御接続部材を備え、第２の制御接続部材が前記ライザパイプに沿って設けられ、前記第１の制御接続部材および前記第２の制御接続部材が、前記吊り位置で前記第１の制御接続部材および前記第２の制御接続部材が互いに接続するように、前記第１の連結部材（４１）および前記第２の連結部材（１５）に対して同じ相対位置をとる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のライザシステム。
12. 前記ポンプ出力口（３２）を前記パイプ入力口（１２）にロックするように構成されたロック装置（３３）を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のライザシステム。
13. 前記ポンプ入力口（３１）を前記パイプ出力口（１３）にロックするように構成されたロック装置（３３）を備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のライザシステム。
14. 前記ポンプ入力口（３１）および前記中間パイプ出力口（１３）のうちの少なくとも一方が、前記ポンプ入力口（３１）と前記パイプ出力口（１３）との間の連結部を封止するための封止部材を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のライザシステム。
15. 前記ポンプ出力口（３２）および前記中間パイプ入力口（１２）のうちの少なくとも一方が、前記ポンプ出力口（３２）と前記パイプ入力口（１２）との間の連結部を封止するための封止部材を備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のライザシステム。
16. ライザシステム用のフレームであって、前記フレーム（４０）が、ポンプ入力口（３１）およびポンプ出力口（３２）を有するポンプ（３０）を支持し、前記フレーム（４０）が前記ポンプ出力口（３２）から所定の距離を置いて第１の連結部材（４１）を備え、前記第１の連結部材（４１）がライザパイプ（１０）に回転可能に取り付けられるように構成されて、前記フレーム（４０）が連結後に重力の影響を受けて吊り位置にまで回動することが可能になり、前記ポンプ出力口（３２）の軸線が前記フレーム（４０）の回動に対してほぼ接線方向に向けられる、フレーム。
17. 前記フレーム（４０）がホイスト連結部材（４３）を備え、前記フレーム（４０）をライザパイプ（１０）に沿って上げ下げして前記フレーム（４０）を吊上げ姿勢にするために、前記ホイスト連結部材（４３）に巻上索（５１）が装着されうる、請求項１６に記載のフレーム。
18. 前記ポンプ出力口（３２）および前記ポンプ入力口（３１）のうちの少なくとも一方に封止部材が設けられる、請求項１６または１７に記載のフレーム。
19. 前記ポンプ出力口（３２）および前記ポンプ入力口（３１）のうちの少なくとも一方にロック装置（３３）が設けられる、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のフレーム。
20. 前記フレーム（４０）が、ロープ（４）を有し前記第１の連結部材（４１）の近くに配置されたウインチ（４４）をさらに備え、
    前記フレーム（４０）が取り付けられるべき、前記ライザパイプ（１０）に沿った場所に前記フレーム（４０）が近付いたときに、前記ウインチ（４４）が前記ロープ（４）を外に出すように構成され、
    前記ロープ（４）が、前記ライザシステム上の前記パイプ入力口（１２）の上方に前記ライザパイプ（１０）に沿って設けられたロープ連結部材（１４）に連結可能であり、
    前記ウインチ（４４）が、前記ロープ（４）を引き込んで前記第１の連結部材（４１）を前記ライザパイプ（１０）に連結するように構成されたアクチュエータを備える、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のフレーム。
21. 前記フレーム（４０）が電源接続部材を備え、前記電源接続部材の軸線が前記フレーム（４０）の回動方向に対してほぼ接線方向に向けられる、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のフレーム。
22. 前記フレームが制御接続部材を備え、前記制御接続部材の軸線が前記フレーム（４０）の回動方向に対してほぼ接線方向に向けられる、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載のフレーム。
23. ライザシステム用のライザパイプであって、前記ライザパイプ（１０）が、パイプ入力口（１２）を備え、前記パイプ入力口（１２）の上方に所定の距離を置いて第２の連結部材（１５）を備え、前記第２の連結部材（１５）がフレーム（４０）に連結されるように構成される、ライザパイプ。
24. 前記第２の連結部材（１５）が前記フレーム（４０）に回転可能に取り付けられるように構成されて、前記フレーム（４０）が連結後に重力の影響を受けて吊り位置にまで回動することが可能になり、前記パイプ入力口（１２）の軸線が前記フレーム（４０）の前記回動に対してほぼ接線方向に向けられる、請求項２３に記載のライザパイプ。
25. 前記パイプ入力口が、前記ライザパイプ（１０）に沿って中間位置に配置される中間パイプ入力口であり、前記ライザパイプ（１０）が、前記中間パイプ入力口（１２）と隣り合う中間パイプ出力口（１３）をさらに備える、請求項２３または２４に記載のライザパイプ。
26. 前記パイプ入力口（１２）が広がった端部を備える、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載のライザパイプ。
27. 前記中間パイプ出力口（１３）が広がった端部を備える、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載のライザパイプ。
28. 前記ライザパイプ（１０）が、前記ライザパイプ（１０）に沿って異なる中間位置に配置された複数の中間パイプ入力口（１２）と、それぞれの前記中間パイプ入力口（１２）と隣り合う中間パイプ出力口（１３）とを備える、請求項２４〜２７のいずれか一項に記載のライザパイプ。
29. 前記パイプ出力口（１３）および前記パイプ入力口（１２）のうちの少なくとも一方に封止部材が設けられる、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載のライザパイプ。
30. ロープ連結部材（１４）が前記ライザパイプ（１０）に沿って前記パイプ入力口（１２）の上方に設けられる、請求項２３〜２９のいずれか一項に記載のライザパイプ。
31. ライザシステム用のライザであって、請求項２３〜３０のいずれか一項に記載のライザパイプ（１０）を１本または複数本備えるライザ。
32. 前記ライザが、隣り合う中間パイプ入力口（１２）と中間パイプ出力口（１３）を有する少なくとも２本のライザパイプ（１０）を互いに鏡像の関係となるように備える、請求項３１に記載のライザ。
33. ポンプ（３０）を備えるフレーム（４０）をライザパイプ（１０）に連結する方法であって、
    前記フレーム（４０）が、第１の連結部材（４１）と、ホイスト連結部材（４３）と、ロープ（４）付きウインチ（４４）とを備え、前記ウインチ（４４）が前記第１の連結部材（４１）の近くに配置され、
    前記ライザパイプ（１０）が、第２の連結部材（１５）を備え、前記ライザパイプに沿って前記第２の連結部材（１５）の近くにロープ連結部材（１４）を備え、
    前記フレーム（４０）を適切な高さに吊り上げて前記フレーム（４０）を吊上げ姿勢にするステップと、
    前記ロープ（４）を前記ロープ連結部材（１４）に連結するステップと、
    前記ウインチ（４４）で前記ロープ（４）を引き込むことによって前記ライザパイプ（１０）に対する前記フレーム（４０）の位置を調整するステップと、
    前記フレーム（４０）の前記第１の連結部材（４１）を前記ライザパイプ（１０）の前記第２の連結部材（１５）に連結するステップと、
    前記フレーム（４０）を重力の影響下で回動させて吊り位置にするステップと、
    前記ポンプ（３０）のポンプ出力口（３２）を前記ライザパイプ（１０）のパイプ入力口（１２）に連結するステップと、
    を含む方法。
34. 前記ポンプ（３０）のポンプ入力口（３１）を前記ライザパイプ（１０）のパイプ出力口（１３）に連結するステップを含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記パイプ入力口（１２）が、前記ライザパイプ（１０）に沿って中間位置に配置される中間パイプ入力口（１２）であり、前記パイプ出力口が、前記中間パイプ入力口（１２）と隣り合う中間パイプ出力口（１３）である、請求項３４に記載の方法。

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