JP2016205074A - Water bottom surface layer resource collection device and collection method - Google Patents

Water bottom surface layer resource collection device and collection method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable water bottom surface layer resource in a stratum containing many mineral resources existing in the water bottom surface layer to be easily collected at lower cost.SOLUTION: A digging chamber 11, which is surrounded by a cylindrical trunk part facing in vertical direction and a ceiling part closing an upper end of the trunk part and has an open lower end, is disposed in a steel box digging container body 1 that opens at its lower end. Drilling means 31, which crushes and drills a surface of a layer containing resource of a water bottom surface layer part, is disposed in a lower end opening of the digging chamber. A lifting pipe 16 leading to a collection support vessel A on a water surface is in communication with the ceiling part. Surplus soil that was drilled and crushed by the drilling means can be transported to the collection support vessel along with water in the digging chamber through the lifting pipe. The lifting pipe is equipped with a lifting machine 13, which lifts water in the lifting pipe. The digging container body can horizontally move using self-running means 43.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水底の表層部分に存在しているレアアースを高濃度に含有する泥土層やメタンハイドレートからのメタンガス等の水底表層資源を採取する水底表層資源採取方法及びその装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bottom surface resource collection method and apparatus for collecting bottom surface resources such as methane gas from a mud layer or methane hydrate containing a rare earth existing at a high concentration in the surface layer of the bottom.

近年、水底地盤の表層や地盤内に存在しているメタンハイドレート(Methane Hydrate)からのメタンガスの採取技術の開発がなされている。   In recent years, a technique for collecting methane gas from the methane hydrate (Methane Hydrate) existing in the surface layer of the submarine ground or in the ground has been developed.

メタンハイドレートは、水に閉じ込められたメタンガスが、海底地盤表面や地盤中の各種の深さで条件が揃うと水と共に凍り、シャーベット状の氷塊(結晶)となって存在するものであり、このメタンハイドレートの安定条件、即ち安定化を維持するための温度及び圧力の条件を崩すことによって氷塊からメタンガスを分離して取り出すことができる。   Methane hydrate is a sorbent ice mass (crystal) that freezes with water when methane gas trapped in water meets conditions at various depths in the surface of the seabed and in the ground. The methane gas can be separated and extracted from the ice block by breaking the stable conditions of methane hydrate, that is, the conditions of temperature and pressure for maintaining the stability.

しかし、数百m〜数千mもの深さの水底面を掘削し、水底地盤表面や地盤内の深さ1000mもの深さに存在するメタンハイドレートを不安定化させるメタンガスの採掘は、他の化石燃料の代替とするには採掘コストがかかり過ぎ、実現化が困難な状況となっている。   However, excavation of the bottom of the water of several hundred to several thousand meters, and the extraction of methane gas that destabilizes the methane hydrate existing at the depth of the bottom surface of the ground and the depth of 1000m in the ground, Substituting fossil fuels requires too much mining costs and is difficult to realize.

一方、近年において、下端が解放された筒状の容器を使用し、これをメタンハイドレート層に貫入させ、下端部内のメタンハイドレートをウォータージェットによって掘削し、容器内の上部でメタンガスを解離させることによって、メタンガス濃度が高くなった水を容器内から船上に揚水し、その高濃度水から分離したメタンガスを採取する方法が開発されている(例えば特許文献1,2)。   On the other hand, in recent years, a cylindrical vessel having a lower end is used, and this is penetrated into the methane hydrate layer, and the methane hydrate in the lower end is excavated by a water jet, and the methane gas is dissociated in the upper portion of the vessel. Thus, a method has been developed in which water having a high methane gas concentration is pumped from the container to the ship and the methane gas separated from the high concentration water is collected (for example, Patent Documents 1 and 2).

また、水底表層に露出しているメタンハイドレートの上面に、傘状をしたコレクターを載せ、そのコレクター内で、メタンハイドレートに対する通電や機械的掘削によって不安定化させ、これによって生じたガスが高濃度に含まれた水を、パイプを通して船上に運び、ガスを採取する方法が提案されている(特許文献3)。   In addition, an umbrella-shaped collector is placed on the upper surface of the methane hydrate exposed on the surface of the bottom of the water, and the methane hydrate is destabilized by energization or mechanical excavation in the collector, and the gas generated by this is destabilized. A method has been proposed in which water contained in a high concentration is carried on a ship through a pipe and gas is collected (Patent Document 3).

特許第5294110号公報Japanese Patent No. 5294110 特許第5365865号公報Japanese Patent No. 5365865 特許第3395008号公報Japanese Patent No. 3395008

上述した特許文献1,2に示されているように、下端が解放した筒状の容器を水底のメタンハイドレート層まで貫入させ、その内部のメタンハイドレートをウォータージェットによって掘削する方法や、傘状のコレクターをメタンハイドレート層の上面に置いてメタンハイドレートを不安定化する方法では、掘削の範囲が筒状の容器やコレクター(以下採取容器と記す)の口径内に限られるため、いわば掘削縦穴を点状に形成しつつガスを採取することとなる。   As shown in Patent Documents 1 and 2 described above, a method of drilling a tubular container having a lower end opened to a methane hydrate layer at the bottom of the water and excavating the methane hydrate inside the container with a water jet, or an umbrella In the method of destabilizing methane hydrate by placing a cylindrical collector on the upper surface of the methane hydrate layer, the excavation range is limited to the bore of a cylindrical vessel or collector (hereinafter referred to as a sampling vessel), so to speak. The gas will be collected while forming the vertical excavation holes in the form of dots.

また、300m〜数千mもの深海において、採取容器を規則正しく移動させることは困難であるためメタン採取の作業効率が低く、且つメタンハイドレートの採り残しが多くなるとともに、その採り残し分の採掘が困難となる等の問題があった。   In addition, in the deep sea of 300m to several thousand meters, it is difficult to move the collection container regularly, so the work efficiency of methane collection is low, and there is a large amount of methane hydrate uncollected. There were problems such as difficulty.

本発明は上述の如き従来の問題に鑑み、水底の表層に存在しているメタンハイドレートやレアアース等の希少鉱物資源を多く含む地層等の水底表層資源の採掘が容易にでき、採り残しを少なくして効率よく、採掘コストの低い水底表層資源採取装置及び同採取方法の提供を目的としてなされたものである。   In view of the conventional problems as described above, the present invention makes it easy to mine subsurface resources such as geological layers containing a large amount of rare mineral resources such as methane hydrate and rare earth existing in the surface of the bottom of the water. Therefore, it was made for the purpose of providing an underwater surface layer resource collection device and a collection method that are efficient and low in mining cost.

上述した従来の問題を解決するための請求項1の発明は、下側が解放された鋼函製の採掘器本体を有し、該採掘器本体内には、上下方向に向けた筒状の胴部とその上端を閉鎖した天井部とによって囲まれ、下端が解放された採掘チャンバーを一体に備え、該採掘チャンバーの下端開口内に、前記採掘器本体を水底に沈めた状態で水底面表層部の資源含有層表面を粉砕しつつ掘削する掘削手段を備え、前記採掘チャンバーの天井部には、水面上の採取支援船に通じる揚水パイプが連通され、前記掘削手段によって掘削粉砕された掘削物を、前記揚水パイプを通して掘削チャンバー内の水と共に前記採取支援船へ搬出可能とし、前記揚水パイプには、その内部の水を上昇させる揚水機を備え、前記採掘器本体には、これを前後左右に移動させることができる自走手段を備え、該自走手段により、前記採掘器本体を水平移動させることができるようにした水底表層資源採取装置にある。   The invention of claim 1 for solving the above-mentioned conventional problem has a steel box-made mining device main body whose lower side is released, and a cylindrical barrel oriented in the vertical direction in the mining device main body. A mining chamber that is surrounded by an upper portion and a ceiling portion whose upper end is closed, and whose lower end is released, and in the lower end opening of the mining chamber, the mining body is submerged in the bottom of the water surface The excavation means for excavating while crushing the surface of the resource-containing layer is connected to the ceiling of the mining chamber, and a pumping pipe leading to a sampling support ship on the water surface is communicated with the excavated material excavated and crushed by the excavating means. The pumping pipe can be carried out with the water in the excavation chamber together with the water in the excavation chamber, and the pumping pipe is provided with a pumping machine that raises the water in the pumping pipe. To move Comprising a self-propelled unit which can, by the free-run means, there the mining body to the sea bed surface resource extraction apparatus that can be moved horizontally.

請求項2の発明は、請求項1の構成に加え、前記掘削手段は、採掘チャンバーの下端内周に沿って水底面をリング状に掘削する掘削機であることにある。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the excavating means is an excavator that excavates a water bottom surface in a ring shape along the inner periphery of the lower end of the mining chamber.

請求項3の発明は、請求項2の構成に加え、前記掘削機は、前記採掘チャンバーの下端部内周面に備えたガイドレールに支持させこれに沿って移動しつつ水底面をリング状に掘削するようにしたことにある。   According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the excavator is supported by a guide rail provided on the inner peripheral surface of the lower end portion of the mining chamber, and the water bottom is excavated in a ring shape while moving along the guide rail. There is in doing so.

請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1の構成に加え、前記採掘器本体は、鋼製の外筒と内筒とをからなる二重筒状の胴部を有し、該内筒の内部を前記採掘チャンバーとするとともに前記外筒と内筒の間の空間を、浮力調整装置を構成する浮力調整用空洞部とし、該空洞部内に注排水することによって前記採掘器本体の浮力を調整するようにしたことにある。   In addition to the structure of any one of claims 1 to 3, the mining tool main body has a double cylindrical body portion including a steel outer cylinder and an inner cylinder. The inside of the inner cylinder is used as the mining chamber, and the space between the outer cylinder and the inner cylinder is used as a buoyancy adjustment cavity that constitutes a buoyancy adjustment device, and poured into and drains into the cavity. The buoyancy is adjusted.

請求項5の発明は、請求項1〜4の何れか1に記載の水底表層資源採取装置を使用し、前記自走手段により前記採掘器本体を移動させて水底面を水平に走査しつつ一定深さずつ掘削する作業を繰り返して、所望の深さまで掘削する水底表層資源採取方法にある。   The invention of claim 5 uses the bottom surface resource collecting device according to any one of claims 1 to 4, and moves the mining tool main body by the self-propelled means and scans the bottom of the water horizontally. There is a method for collecting resources on the bottom surface layer that excavates to a desired depth by repeating the operation of excavating each depth.

本発明の水底表層資源採取装置は、請求項1に記載のように、下側が解放された鋼函製の採掘器本体を有し、該採掘器本体内には、上下方向に向けた筒状の胴部とその上端を閉鎖した天井部とによって囲まれ、下端が解放された採掘チャンバーを一体に備え、該採掘チャンバーの下端開口内に、前記採掘器本体を水底に沈めた状態で水底面表層部の資源含有層表面を粉砕しつつ掘削する掘削手段を備え、前記採掘チャンバーの天井部には、水面上の採取支援船に通じる揚水パイプが連通され、前記掘削手段によって掘削粉砕された掘削物を、前記揚水パイプを通して掘削チャンバー内の水と共に前記採取支援船へ搬出可能とし、前記揚水パイプには、その内部の水を上昇させる揚水機を備え、前記採掘器本体には、これを前後左右に移動させることができる自走手段を備え、該自走手段により、前記採掘器本体を水平移動させることができるようにしたことにより、水底表層資源の掘削が、閉鎖採掘チャンバー内でなされ、汚濁水が周囲に漏れ出すことが少なく、周囲の海域水底を汚濁することなく採掘作業がなされる。   The bottom water surface layer resource collecting device of the present invention has a steel box-made mining device main body whose lower side is released as described in claim 1, and a tubular shape oriented vertically in the mining device main body. A mining chamber surrounded by a trunk portion and a ceiling portion whose upper end is closed and having a lower end opened is integrated, and the bottom surface of the mining device is submerged in the bottom of the water in the lower end opening of the mining chamber. Excavation means for excavating while crushing the surface of the resource-containing layer of the surface layer part, and a pumping pipe communicating with a sampling support ship on the water surface is communicated with the ceiling part of the mining chamber, and excavation excavated and pulverized by the excavation means An object can be carried out to the collection support ship through the pumping pipe together with the water in the excavation chamber, and the pumping pipe is provided with a pump for raising the water in the pumping pipe. Move left and right The self-propelled means is capable of horizontally moving the miner body by means of the self-propelled means, so that the bottom surface resources are excavated in the closed mining chamber, and the polluted water is surrounded by Mining work is done without polluting the bottom of the surrounding sea area.

また、自走しつつ掘削作業がなされるため、水底表層資源の表面を隈なく走査した状態で掘削が可能となり、従来のように定点毎に所定深さまでの掘削を行うものに比べ、掘り残しなく表面を平らに綺麗な状態に掘削できる。   In addition, since excavation work is carried out while self-propelled, it is possible to excavate while thoroughly scanning the surface of the bottom surface resources, compared to the conventional method of excavating to a predetermined depth for each fixed point. The surface can be excavated flat and clean.

更に、採掘器本体は、ドックや陸上の製作ヤードで製造したものを水上輸送し、必要な位置で沈めて使用でき、低コストで製造でき資源採取コストも低くでき、従来の化石燃料の採掘コストと比べたコストパフォーマンスも良好なものとなる。   In addition, the miner body can be transported on the dock or land production yard, submerged and used at the required location, can be manufactured at low cost, and resource extraction costs can be reduced. The cost performance compared to is good.

本発明は請求項2に記載のように、掘削手段は、採掘チャンバーの下端内周に沿って水底面をリング状に掘削する掘削機であることにより、前述した自走手段による水平移動機能と合わせることにより、少ない動力で、水底面を走査しつつ掘削することが可能であり、装置の製造コストを低くし、掘削効率の良いものとできる。   According to a second aspect of the present invention, the excavating means is an excavator that excavates the bottom surface in a ring shape along the inner periphery of the lower end of the mining chamber. By combining them, it is possible to excavate while scanning the bottom surface of the water with a small amount of power, so that the manufacturing cost of the apparatus can be reduced and the excavation efficiency can be improved.

本発明は請求項3に記載のように掘削機は、前記採掘チャンバーの下端部内周面に備えたガイドレールに支持させこれに沿って移動しつつ水底面をリング状に掘削するようにしたことにより、使用する掘削機の製造が容易であり、少ない機材で効率よく掘削できる。   According to a third aspect of the present invention, the excavator is supported by a guide rail provided on the inner peripheral surface of the lower end portion of the mining chamber, and the water bottom is excavated in a ring shape while moving along the guide rail. Therefore, the excavator to be used can be easily manufactured, and can be excavated efficiently with a small number of equipment.

本発明は請求項4に記載のように採掘器本体は、鋼製の外筒と内筒とをからなる二重筒状の胴部を有し、該内筒の内部を前記採掘チャンバーとするとともに前記外筒と内筒の間の空間を、浮力調整装置を構成する浮力調整用空洞部とし、該空洞部内に注排水することによって前記採掘器本体の浮力を調整するようにしたことにより、従来の鋼殻ケーソンの技術を利用することができ、捕集容器製造のための技術的困難さはなく、信頼性の高い浮力調整機能付きの捕集容器が容易に製造できる。   According to the present invention, the mining tool main body has a double cylindrical body portion composed of a steel outer cylinder and an inner cylinder, and the inside of the inner cylinder serves as the mining chamber. And the space between the outer cylinder and the inner cylinder is a buoyancy adjustment cavity that constitutes the buoyancy adjustment device, and by adjusting the buoyancy of the miner body by pouring and draining into the cavity, Conventional steel shell caisson technology can be used, and there is no technical difficulty in manufacturing the collection container, and a collection container with a highly reliable buoyancy adjustment function can be easily manufactured.

請求項5の発明は、請求項1〜4の何れか1に記載の水底表層資源採取装置を使用し、前記自走手段により前記採掘器本体を移動させて水底面を水平に走査しつつ一定深さずつ掘削する作業を繰り返して、所望の深さまで掘削することにより、掘り残しが少なく、表面を平らな状態に掘削でき、採掘効率が良い。   The invention of claim 5 uses the bottom surface resource collecting device according to any one of claims 1 to 4, and moves the mining tool main body by the self-propelled means and scans the bottom of the water horizontally. By repeating the operation of excavating each depth and excavating to a desired depth, there is little unremaining digging, the surface can be excavated in a flat state, and the mining efficiency is good.

本発明に係る水底表層資源採取装置の一例の概略を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of an example of the bottom water surface resource collection apparatus which concerns on this invention. 同上の平面図である。It is a top view same as the above. 同上の撹拌手段部分の横断面図である。It is a cross-sectional view of the stirring means part same as the above. 同上の掘削手段の一例のジェットノズルを示す側面図である。It is a side view which shows the jet nozzle of an example of an excavation means same as the above. 同上の掘削手段の他の例の回転掘削機を示す側面図である。It is a side view which shows the rotary excavator of the other example of an excavation means same as the above. 本発明の水底表層資源採取方法の概略を示す側面図である。It is a side view which shows the outline of the bottom water surface layer resource collection method of this invention.

本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図は本発明に係る水底表層資源採取装置を水底表層のメタンハイドレートからのメタンガス採取に実施した例を示している。図において符号1は採掘器本体である。この採掘器本体1は、筒状をした中空の胴部2を有し、その下端が解放され上端が天井板3により閉鎖された円筒状に形成されている。   The figure shows an example in which the bottom surface resource collecting apparatus according to the present invention is used to collect methane gas from methane hydrate on the bottom surface layer. In the figure, reference numeral 1 denotes a miner body. The miner main body 1 has a hollow cylindrical body 2, and is formed in a cylindrical shape whose lower end is opened and whose upper end is closed by a ceiling plate 3.

胴部2は鋼板性の内筒2aと外筒2bとによる二重壁構造となっており、両筒2a,2bを同心配置とし、両者間の空隙部にスペーサを介在させて、所定の間隔を維持させている。この二重壁間に浮力調整装置を構成する浮力調整用空洞部4が形成されており、内部空洞の容積を調整することによって、浮力を調整するようになっている。また、二重壁構造は、水圧に対する補強の役目をも受け持つ。   The body 2 has a double-wall structure composed of a steel plate-like inner cylinder 2a and an outer cylinder 2b, the cylinders 2a and 2b are arranged concentrically, and a spacer is interposed in the gap between the two, so that a predetermined interval is provided. Is maintained. A buoyancy adjusting cavity 4 constituting a buoyancy adjusting device is formed between the double walls, and the buoyancy is adjusted by adjusting the volume of the internal cavity. The double wall structure also serves to reinforce water pressure.

尚、この浮力調整用空洞部4は、胴部2の上半部に、その周方向に複数設け、各浮力調整用空洞部4、4......の浮力を個別に調整することによって採掘器本体1全体の姿勢を制御するようにしている。   A plurality of the buoyancy adjustment cavities 4 are provided in the circumferential direction in the upper half of the body portion 2 to individually adjust the buoyancy of each of the buoyancy adjustment cavities 4, 4. Thus, the attitude of the mining tool main body 1 is controlled.

浮力調整用空洞部4内への注水は、底部の注排水バルブ5を開くとともに上部の排気バルブ6を開くことにより、注水・排気して浮力を減少させる。また、浮力の増加は、排気バルブ6を閉じ、底部の注排水バルブ5を開き高圧空気を充填した空気ボンベ7から空気を注入し、注入された空気容積分の水を排出することによって行う。   Water injection into the buoyancy adjusting cavity 4 is performed by injecting and exhausting water by opening the bottom water injection valve 5 and opening the upper exhaust valve 6 to reduce buoyancy. Further, the buoyancy is increased by closing the exhaust valve 6, opening the pouring / draining valve 5 at the bottom, injecting air from the air cylinder 7 filled with high-pressure air, and discharging water for the injected air volume.

胴部2の上端には、鋼材を使用した桁材による格子状の天端補強構10が、天端内を閉じる配置に一体化され、その下側に天井板3が固定され、該天井板3により胴部2の上端を気密に閉鎖している。この天井板3によって上端が閉じられた内筒2a内が採掘チャンバー11となっている。   At the upper end of the body part 2, a lattice-like top end reinforcing structure 10 made of a steel-made girder is integrated so as to close the inside of the top end, and a ceiling plate 3 is fixed to the lower side thereof. 3 closes the upper end of the body 2 in an airtight manner. The inside cylinder 2 a whose upper end is closed by the ceiling plate 3 is a mining chamber 11.

この天井板3は、図1に示すように中央部分を高くした逆さ漏斗状に形成され、その中央部分に揚水口12が形成され、その揚水口12に揚水機13が連結されている。この揚水機13は、一例としてリボンスクリューコンベア14を使用し、これを電動モータ15によって回転させることによって揚水口12から採掘チャンバー11内の泥土やメタンハイドレート等の掘削物が混じった水を上昇させるようになっている。   As shown in FIG. 1, the ceiling plate 3 is formed in an inverted funnel shape having a raised central portion, a pumping port 12 is formed in the central portion, and a pump 13 is connected to the pumping port 12. This pump 13 uses a ribbon screw conveyor 14 as an example, and rotates this by an electric motor 15 to raise water mixed with excavated materials such as mud and methane hydrate in the mining chamber 11 from the pumping port 12. It is supposed to let you.

また、図には示してないが、揚水パイプ16の途中からエアリフト用の空気を注入し、注入された空気の浮力による上昇によって揚水能力を高めるようにしてもよい。   Further, although not shown in the drawing, air for airlift may be injected from the middle of the pumping pipe 16, and the pumping capacity may be increased by raising the injected air by buoyancy.

胴部2の下端部分には、揚水口12から揚水される分の水が、採掘チャンバー11内に流入できるように、取水口17が内外に連通開口されている。   At the lower end portion of the trunk portion 2, a water intake port 17 is opened to the inside and outside so that the amount of water pumped from the water pump port 12 can flow into the mining chamber 11.

揚水機13の上端には図6に示すように水面上の採取支援船Aに通じる揚水パイプ16が連結されている。   As shown in FIG. 6, a pumping pipe 16 is connected to the upper end of the pump 13 so as to communicate with the sampling support vessel A on the water surface.

この揚水パイプ16には、電源コード及びコントロール用コード等の所望の電線(umbilical cable、図示せず)を埋設しており、前述したバルブの開閉用等の各種電動装置の電源を供給するとともにこれらをコントロールする信号を採取支援船Aから送ることができるようになっている。尚、上記の各種電動装置のコントロールは、無線装置によって行わせるようにしてもよい。   In the pumping pipe 16, desired cables (umbilical cables, not shown) such as a power cord and a control cord are embedded, and power is supplied to various electric devices for opening and closing the valve described above. Can be sent from the sampling support vessel A. The above various electric devices may be controlled by a wireless device.

採掘器本体1には、沈降時に使用する推進装置が装備されている。この推進装置として、一対の水平移動スクリュー20,20及び上下移動スクリュー21,21とを使用し、それぞれ図示しないが電動モータにて駆動されるようになっている。   The miner main body 1 is equipped with a propulsion device used during settling. As this propulsion device, a pair of horizontal movement screws 20 and 20 and vertical movement screws 21 and 21 are used, and each is driven by an electric motor (not shown).

水平移動スクリュー20,20は、胴部2の外周面の対称な位置に回転軸を水平方向に向けて取り付けられ、その後方に方向舵23を有している。この方向舵の角度をパルスモータ等の駆動器によって必要な向きに変換することによって推進方向を調整することができるようになっている。   The horizontal movement screws 20, 20 are attached to symmetrical positions on the outer peripheral surface of the body portion 2 with the rotation axis directed in the horizontal direction, and have a rudder 23 behind them. The propulsion direction can be adjusted by converting the rudder angle into a necessary direction by a driver such as a pulse motor.

また、水平移動スクリュー20,20の回転速度及び正逆回転のコントロールができるようになっており、回転方向を変化させることによって沈降時における採掘器本体1全体の向きを変更させることもできる。   Further, the rotational speed and forward / reverse rotation of the horizontal moving screws 20 and 20 can be controlled, and the direction of the entire mining tool main body 1 during subsidence can be changed by changing the rotation direction.

上下移動スクリュー21,21は、胴部2の外周にあって前述した水平移動スクリュー20,20とは、胴部周方向に90度ずらせた位置に設置され、回転軸を上下方向に向け、胴部2の外側に突設させた構造となっており、電動モータにて駆動されるようになっている。この上下移動スクリュー21,21は、回転速度及び正逆回転のコントロールができるようになっており、沈降速度、上昇速度を調整することができるようになっている。   The vertically moving screws 21 and 21 are installed on the outer periphery of the trunk portion 2 and at a position shifted from the horizontal moving screws 20 and 20 described above by 90 degrees in the circumferential direction of the trunk portion. It has a structure projecting outside the portion 2 and is driven by an electric motor. The vertical movement screws 21 and 21 can control the rotation speed and the forward / reverse rotation, and can adjust the sedimentation speed and the rising speed.

胴部2の下部外周にはライト付カメラ24が複数設置され、このカメラを通じて水底を船上にて監視できるようになっている。   A plurality of cameras with lights 24 are installed on the outer periphery of the lower portion of the trunk portion 2, and the bottom of the water can be monitored on the ship through these cameras.

尚、この例では、採掘器本体1に設置した機器類の動力源を揚水パイプ16に沿わせた電源コードを通じて船上から供給するようにしているが、電源にリチューム電池を使用し、無線コントロールにより各機器を作動させるようにしてもよい。   In this example, the power source of the equipment installed in the mining unit main body 1 is supplied from the ship through the power cord along the pumping pipe 16, but a lithium battery is used as the power source and wireless control is used. You may make it operate each apparatus.

この採掘器本体1の沈降作業は、浮力調整用空洞部4の浮力を調整して水面上に浮かべ、揚水パイプ16を沈降支援船上から繰り出しつつ浮力調整用空洞部4内に注水して浮力を減じることによって沈降させる。   The sinking operation of the miner main body 1 is carried out by adjusting the buoyancy of the buoyancy adjustment cavity 4 to float on the water surface, and while pumping the pumping pipe 16 from the settling support vessel, water is poured into the buoyancy adjustment cavity 4 to increase the buoyancy. Settling by subtracting.

沈降中の採掘器本体1の位置は、採掘器本体1に取り付けた水深計(図示せず)からのデータ及び沈降支援船に備えたソナーによって確認し、水平移動スクリュー20によって潮流によって目標位置からずれないようにコントロールしながら沈降させる。また浮力調整により沈降させるとともに上下移動スクリュー21によって沈降速度をコントロールする。また着底時の沈降速度の減速や着底直前にホバーリングさせ、水平移動スクリュー20による水平位置の微調整を行う。   The position of the mining tool main body 1 during subsidence is confirmed by data from a depth gauge (not shown) attached to the mining tool main body 1 and a sonar provided for the subsidence support ship. Settling while controlling so as not to slip. In addition, sedimentation is performed by adjusting buoyancy and the sedimentation speed is controlled by the vertically moving screw 21. Further, the settling speed at the time of bottoming is reduced or hovered immediately before the bottoming, and the horizontal position is finely adjusted by the horizontal moving screw 20.

これらの位置調整作業は水中カメラからのデータを沈降支援船上で視認しつつ採掘器本体1に備えた各種機器を操作し、所定の位置に沈降させる。尚この沈降支援船は、前述した採掘支援船Aを使用してもよい。   In these position adjustment operations, various devices provided in the mining tool main body 1 are operated while allowing the data from the underwater camera to be visually recognized on the settling support ship, and settling to a predetermined position. The sinking support vessel may use the mining support vessel A described above.

また、図には示してないが、無人の潜水艇を沈降の支援に使用し、沈降状態や水底面の状態などの画像情報を沈降支援船上に送り、これを目視しつつ沈降作業を進めてもよい。   Also, although not shown in the figure, an unmanned submersible is used for assistance in subsidence, and image information such as the state of subsidence and the state of the bottom of the water is sent to the subsidence support ship, and the subsidence operation is carried out while observing this. Also good.

採掘器本体1の採掘チャンバー11内には、水底表層のメタンハイドレート層30を粉砕しつつ掘削する掘削手段31と、掘削された掘削物、即ち粒状のメタンハイドレートを採掘チャンバー11内で撹拌し、水中に浮遊させるための撹拌手段を備えている。また、採掘器本体1外の下端部には自走手段43を備えている。   In the mining chamber 11 of the miner body 1, excavation means 31 for excavating while crushing the methane hydrate layer 30 on the surface of the water bottom, and the excavated excavated material, that is, granular methane hydrate, is stirred in the mining chamber 11. And a stirring means for floating in water. Further, a self-propelled means 43 is provided at the lower end portion outside the mining tool main body 1.

掘削された掘削物、即ち粒状のメタンハイドレートを採掘チャンバー11内で撹拌し、水中に浮遊させるための撹拌手段は、採掘チャンバー11内に渦流を発生させるものであり、内筒2aの内周面に中心方向より周方向側に傾斜させて水を噴射させる渦流発生用ノズル40,40......を所要数備えて構成されている。   The agitating means for agitating the excavated excavated material, that is, the granular methane hydrate in the mining chamber 11 and floating it in water, generates vortex in the mining chamber 11, and the inner circumference of the inner cylinder 2a. A required number of vortex generating nozzles 40, 40... For injecting water by inclining the surface in the circumferential direction from the central direction is provided.

この撹拌手段を構成するノズル40,40......から水を噴射することによって採掘チャンバー11内にその中心軸線部分を中心とした渦流が発生し、前述した揚水機13を同時に作動させることによって、掘削されたメタンハイドレート粒が、この渦流に乗って上昇し、水と共に揚水機13から揚水パイプ16内を通して採取支援船Aまで搬送されるようになっている。   By injecting water from the nozzles 40, 40... Constituting this stirring means, a vortex flow is generated in the mining chamber 11 around the central axis portion, and the above-described pump 13 is operated simultaneously. As a result, the excavated methane hydrate grains rise on this swirl and are transported together with water from the pump 13 to the collection support ship A through the pumping pipe 16.

採掘器本体1の下端部外周には、これを水平移動させるための自走手段43が備えられている。この自走手段43としては、一対又は複数対のクローラ44を基体45の左右に備え、基体45内の電動モータによってこれを駆動させることにより自走する走行装置が使用されている。   A self-propelled means 43 for horizontally moving the miner body 1 is provided on the outer periphery of the lower end of the miner body 1. As the self-propelled means 43, a traveling device is used in which a pair or a plurality of pairs of crawlers 44 are provided on the left and right of the base body 45 and are driven by an electric motor in the base body 45.

基体45は、外筒2bの外周に突設したブラケット46の下に油圧シリンダーを用いた昇降手段47を介して支持されており、この昇降手段47によって基体45を押し下げることによって、クローラ44を設置させて、採掘器本体1を持ち上げ、その下端が水底面より高く持ち上げられるようになっている。   The base body 45 is supported via a lifting / lowering means 47 using a hydraulic cylinder under a bracket 46 protruding from the outer periphery of the outer cylinder 2b, and the crawler 44 is installed by pushing down the base body 45 by the lifting / lowering means 47. The miner body 1 is lifted, and the lower end thereof is lifted higher than the water bottom.

自走手段43は、採掘器本体1の外周面の前後にそれぞれ2対が、左右方向に走行できるように設置され、且つ該外周面の左右にそれぞれ2対が、前後方向に走行できるように設置されている。そして前後方向又は左右方向の何れかに移動させる際には、前後又は左右の各基体45を押し下げて採掘器本体1を持ち上げた状態で、クローラ44を動作させることによって、前後又は左右に移動できる。   The self-propelling means 43 is installed so that two pairs can run in the left-right direction before and after the outer peripheral surface of the mining tool body 1, and two pairs can run in the front-rear direction on the left and right sides of the outer peripheral surface, respectively. is set up. And when moving in either the front-rear direction or the left-right direction, the crawler 44 can be moved in the front-rear direction or the left-right direction by pushing down the front-rear or left-right base 45 and lifting the miner body 1. .

尚、図には示してないが、ステアリング機構を備えた自走手段43を使用し、これを採掘器本体1の外周に3基又は4基備えておき、これらの自走手段によって全採掘器本体1を持ち上げ、ステアリング機構を使用して全自走手段を同方向に向けて作動させることができるようにし、採掘器本体1を360度の何れの方向にも移動させることができるようにしてもよい。   Although not shown in the figure, the self-propelled means 43 provided with a steering mechanism is used, and three or four of these are provided on the outer periphery of the miner body 1, and all the miners are provided by these self-propelled means. The main body 1 is lifted so that the self-propelled means can be operated in the same direction using the steering mechanism, and the miner main body 1 can be moved in any direction of 360 degrees. Also good.

掘削手段31は、採掘チャンバー11の下端開口部の内周面に沿ってリング状にメタンハイドレート層30の表面を掘削するものであり、一例として図1、図3、図4に示すように、採掘チャンバー11の下端部内周面に沿って無端のガイドレール50を設置し、このガイドレール50に自走式の移動架台51を支持させ、この移動架台51に水底地盤掘削用のウォータージェットノズル52を固定する。   The excavating means 31 excavates the surface of the methane hydrate layer 30 in a ring shape along the inner peripheral surface of the lower end opening of the mining chamber 11, and as an example, as shown in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. An endless guide rail 50 is installed along the inner peripheral surface of the lower end portion of the mining chamber 11, and a self-propelled mobile mount 51 is supported on the guide rail 50, and a water jet nozzle for underwater ground excavation is provided on the mobile mount 51. 52 is fixed.

ウォータージェットノズル52は、移動架台51の移動方向前方下側に向けてジェット水を斜めに噴射させること、即ち、メタンハイドレート層表面に対して、ノズル進行方向に向けて斜めに突き刺す方向に向けることが好ましい。また、ウォータージェットノズル52を水平方向に所定角度だけ搖動させて、扇形状にジェット水を噴射させ、1ノズルによる掘削幅を広げるようにしてもよい。   The water jet nozzle 52 injects jet water obliquely toward the front lower side in the moving direction of the movable gantry 51, that is, directs the water jet nozzle 52 obliquely in the direction of nozzle movement with respect to the methane hydrate layer surface. It is preferable. Alternatively, the water jet nozzle 52 may be oscillated by a predetermined angle in the horizontal direction, jet water may be sprayed in a fan shape, and the excavation width of one nozzle may be increased.

ウォータージェットノズル52へのジェット水は、天端補強構10の上に設置したポンプ53よりフレキシブルホース54を介して供給する。   Jet water to the water jet nozzle 52 is supplied through a flexible hose 54 from a pump 53 installed on the top end reinforcing structure 10.

尚、架台51の移動は、例えば、該架台51をガイドレール50に沿って移動可能に支持させ、ガイドレール50に設置したラック55に対して架台51に支持させた駆動歯車56を噛合させておき、これをモータ57によって回転させる構造が採用できる。   The gantry 51 is moved by, for example, supporting the gantry 51 so as to be movable along the guide rail 50 and meshing the drive gear 56 supported by the gantry 51 with the rack 55 installed on the guide rail 50. Alternatively, a structure in which this is rotated by the motor 57 can be adopted.

また、掘削手段31は、上述のウォータージェットノズルの他、図5に示すように、回転ドラム58の外周に多数の掘削歯59を突設した回転掘削機60を使用し、これを前述した移動架台51に支持させて移動させる構造を採用することができ、ことによってメタンハイドレート層30の表面をリング状に掘削するとともにメタンハイドレートを粒状に粉砕するようにしてもよい。   Further, as shown in FIG. 5, the excavating means 31 uses a rotary excavator 60 having a large number of excavating teeth 59 protruding from the outer periphery of the rotary drum 58 as shown in FIG. A structure in which the base 51 is supported and moved can be employed, whereby the surface of the methane hydrate layer 30 may be excavated in a ring shape and the methane hydrate may be pulverized into particles.

この他、図には示してないが、回転軸の外周に多数の掘削歯を突設した農用トラクタの耕耘用ローター状のものを使用してもよく、更に、ドーザーブレードやドーザーショベルを移動架台に対して上下動できるように支持させ、これらによってメタンハイドレート層表面を掻き取るようにしてもよい。   In addition to this, although not shown in the figure, a farming tractor-type tiller rotor having a large number of excavating teeth projecting on the outer periphery of the rotating shaft may be used. The surface of the methane hydrate layer may be scraped off.

更にこれらの機械的な掘削手段の他、超音波をメタンハイドレート層表面に照射し、メタンハイドレート層の結晶状粒子を破壊するようにしてもよく、水中で超音波を発生すると衝撃波によってメタンハイドレート粒子が破砕され、表面が凹凸になり、表面積が大きくなって水とメタンガスの分解が促進される。このようにして分離されたガス成分を揚水パイプを通して上昇させるようにしてもよい。   In addition to these mechanical excavation means, ultrasonic waves may be applied to the surface of the methane hydrate layer to destroy the crystalline particles of the methane hydrate layer. The hydrate particles are crushed, the surface becomes uneven, the surface area is increased, and the decomposition of water and methane gas is promoted. The gas component thus separated may be raised through the pumping pipe.

これらの掘削手段31として回転掘削機60を使用する場合には、これを油圧ジャッキ等の昇降装置61に支持させ、採掘チャンバー11の下端に対する高さを調節できるようにし、掘削深さの調節、及び掘削停止時に上方に退避させるようにする。   When the rotary excavator 60 is used as these excavation means 31, it is supported by a lifting device 61 such as a hydraulic jack so that the height relative to the lower end of the mining chamber 11 can be adjusted, and the excavation depth can be adjusted. And evacuate upward when excavation stops.

次に上述した水底表層資源採取装置を使用した水底表面のメタンハイドレートからのメタンガス採取方法について説明する。   Next, a method for collecting methane gas from methane hydrate on the bottom surface using the above-described bottom surface layer resource collecting device will be described.

先ず、前述した採掘器本体1を沈降支援船から揚水パイプ16を延長しつつ前述した浮力調整及び各スクリュー20,21を必要に応じて駆動させて所望の水底表面のメタンハイドレート層30上に降下させる。この降下地点は、メタンハイドレート層表面の何れかの縁部上であることが好ましい。   First, the above-described miner body 1 is extended from the settling support ship while the pumping pipe 16 is extended, and the above-described buoyancy adjustment and the respective screws 20 and 21 are driven as necessary on the methane hydrate layer 30 on the desired bottom surface. Lower. This descent point is preferably on any edge of the methane hydrate layer surface.

このようにして採掘器本体1を水底面に接地させた状態では、自走手段43は接地しない状態まで上昇させて置く。また、この状態では水底面のメタンハイドレート層30の強度が高い場合は、その表面の不陸によって採掘器本体1の下縁と水底面との間に隙間が生じるところができ、これが取水口17と同じ役目を果たすことになる。   When the miner main body 1 is grounded to the bottom of the water in this way, the self-propelled means 43 is raised to a state where it is not grounded. Further, in this state, when the strength of the methane hydrate layer 30 on the bottom surface of the water is high, a gap is formed between the lower edge of the miner body 1 and the bottom surface due to unevenness of the surface, and this is the intake port 17. Will play the same role.

この状態で、掘削手段31を作動させ、採掘チャンバー11の下端内周に沿ってメタンハイドレート層30の表面をリング状に掘削する。これと同時に撹拌手段である渦流発生ノズル40から水を噴射させて採掘チャンバー11内の水を旋回撹拌させるとともに揚水機13を作動させて採掘チャンバー11内の水を揚水させる。   In this state, the excavating means 31 is operated to excavate the surface of the methane hydrate layer 30 in a ring shape along the inner periphery of the lower end of the mining chamber 11. At the same time, water is jetted from the vortex generating nozzle 40 which is a stirring means, the water in the mining chamber 11 is swirled and stirred, and the water pump 13 is operated to pump the water in the mining chamber 11.

採掘チャンバー11内では、掘削手段31によって掘削粉砕された粒状のメタンハイドレートが、水に混合された状態で撹拌手段である渦流発生ノズル40からの水の噴射によって採掘チャンバー11内を旋回されることにより、沈降することなく揚水機13によって水と共に揚水パイプ16内に送り込まれる。   In the mining chamber 11, the granular methane hydrate excavated and pulverized by the excavating means 31 is swirled in the mining chamber 11 by jetting water from the vortex generating nozzle 40 that is a stirring means in a state of being mixed with water. Thus, the water is fed into the pumping pipe 16 together with the water by the pumping machine 13 without settling.

また、メタンハイドレート層の表面に泥土は、メタンハイドレートとともに採取されるが、小石などの比重の大きい物質は、採掘チャンバー11内で沈降し、揚水機13に吸い上げられることなく水底に残される。   In addition, mud is collected on the surface of the methane hydrate layer together with methane hydrate, but a material having a high specific gravity such as pebbles settles in the mining chamber 11 and remains on the bottom of the water without being sucked up by the pump 13. .

この揚水によって減少する採掘チャンバー11内の水は、前述した水底面と採掘器本体下縁との隙間、及び採掘器本体1の下端部の取水口17から補給され、採掘粉砕した粒状のメタンハイドレートを水流に乗せて上昇させる。   The water in the mining chamber 11 that is reduced by the pumping is supplied from the above-described gap between the bottom of the water and the lower edge of the mining device main body, and the intake port 17 at the lower end of the mining device main body 1, and the granular methane hydrate that has been mined and crushed. Raise the rate on the water stream.

これによって採掘チャンバー11内で粉砕されて水中に浮いている状態のメタンハイドレートは、水と共に揚水パイプ16内を通して採取支援船Aに搬送される。この搬送途中において、水圧が低下するためメタンハイドレートの安定化が損なわれ、水とガスに解離する。解離したメタンガスは水に溶解し、高濃度の水となり、一部のガスは気泡のまま上昇する。   As a result, the methane hydrate that has been crushed in the mining chamber 11 and floating in the water is transported to the collection support vessel A through the pumping pipe 16 together with water. During this conveyance, the water pressure is lowered, so that the stabilization of methane hydrate is impaired and dissociates into water and gas. The dissociated methane gas dissolves in water and becomes highly concentrated water, and some of the gas rises in the form of bubbles.

採取支援船A上では、気液分離器によって高濃度の水からガス成分を分離し、残された水は水中に排気し、ガス成分は一時貯留タンク内に貯蔵し、必要に応じて輸送船の貯蔵タンクに移し、地上基地に搬送する。   On sampling support ship A, gas components are separated from high-concentration water by a gas-liquid separator, the remaining water is exhausted into water, the gas components are stored in a temporary storage tank, and transported as necessary. To the storage tank and transport to the ground base.

このようにして定点において、メタンハイドレート層表面を所定の深さのリング状に掘削した後、自走手段43を降下させて採掘器本体1を持ち上げ、自走手段43を駆動させて採掘器本体1を水平移動させる。この水平移動量は、先にリング状に掘削することによって形成された掘削溝の幅と同じかそれより小さくする。   In this way, after excavating the surface of the methane hydrate layer into a ring shape of a predetermined depth at a fixed point, the self-propelled means 43 is lowered to lift the miner body 1 and the self-propelled means 43 is driven to drive the miner The main body 1 is moved horizontally. This horizontal movement amount is set to be equal to or smaller than the width of the excavation groove formed by excavating the ring first.

このようにして水平移動させた後、自走手段43を上昇させて採掘器本体1を水底面上に降下させ、前述と同様にメタンハイドレートをリング状に掘削する。この作業を繰り返して、メタンハイドレート層表面を、採掘器本体1の下端内周直径と同じ幅に掘削しつつ走査することにより、メタンハイドレート層表面を一定の深さで平らに削り取る。更にこれを先に掘削した部分の表面上で同様に繰り返し行うことによって、例えば数十mの厚さのメタンハイドレート層の表面を走査しつつ一定厚さずつ繰り返し掘削し、堀残しのない状態が得られる。   After horizontally moving in this way, the self-propelled means 43 is raised to lower the miner main body 1 onto the water bottom surface, and methane hydrate is excavated in a ring shape as described above. By repeating this operation and scanning the surface of the methane hydrate layer while excavating it to the same width as the inner diameter of the lower end of the miner body 1, the surface of the methane hydrate layer is scraped flat at a constant depth. In addition, by repeating this operation on the surface of the previously excavated portion in a similar manner, for example, the surface of the methane hydrate layer with a thickness of several tens of meters is repeatedly excavated by a certain thickness while leaving no excavation. Is obtained.

尚、上述した例では、掘削作業の都度、自走手段43を上昇させて採掘器本体1を接地させているが、自走手段43によって採掘器本体1を持ち上げ、水底面との間に隙間を持たせた状態として前述した環状に掘削した後、自走手段によって採掘器本体1を移動させる工程を繰り返してもよく、また、自走手段43によって採掘器本体1を移動させながら掘削手段31を採掘器本体1の内周面に沿って移動させることにより連続掘削させてもよい。   In the above-described example, the self-propelling means 43 is raised and the mining tool main body 1 is grounded every time excavation work is performed, but the mining tool main body 1 is lifted by the self-propelling means 43 and a gap is formed between the water bottom surface. After the excavation in the above-described ring shape, the excavating means 31 may be repeated while the mining tool main body 1 is moved by the self-propelled means. May be continuously excavated by moving along the inner peripheral surface of the miner body 1.

上述した例では、水底面に露出しているか、水底面下の浅い位置にあるメタンハイドレート層の掘削に使用できるが、この他水底表層のメタンハイドレートの掘削の他、水底に堆積しているレアアースを高濃度で含む泥層、マンガン団塊等のレアメタル等、各種の水底表層鉱物資源の採取にも使用できる。   In the example described above, it can be used for excavation of the methane hydrate layer that is exposed on the bottom of the water surface or in a shallow position below the bottom of the water surface. It can also be used to collect various subsurface mineral resources such as mud layers containing rare earths at high concentrations, and rare metals such as manganese nodules.

A 採取支援船
1 採掘器本体
2 胴部
2a 内筒
2b 外筒
3 天井板
4 浮力調整用空洞部
5 注排水バルブ
6 排気バルブ
7 空気ボンベ
10 天端補強構
11 採掘チャンバー
12 揚水口
13 揚水機
14 リボンスクリューコンベア
15 電動モータ
16 揚水パイプ
17 取水口
20 水平移動スクリュー
21 上下移動スクリュー
23 方向舵
24 ライト付カメラ
30 メタンハイドレート層
31 掘削手段
40 渦流発生用ノズル
43 自走手段
44 クローラ
45 基体
46 ブラケット
47 昇降手段
50 ガイドレール
51 移動架台
52 ウォータージェットノズル
53 ポンプ
54 フレキシブルホース
55 ラック
56 駆動歯車
57 モータ
58 回転ドラム
59 掘削歯
60 回転掘削機
61 昇降装置
A Sampling support vessel 1 Mining device main body 2 Trunk portion 2a Inner tube 2b Outer tube 3 Ceiling plate 4 Buoyancy adjustment cavity portion 5 Drainage valve 6 Exhaust valve 7 Air cylinder 10 Top end reinforcement structure 11 Mining chamber 12 Pumping port 13 Pumping machine 14 Ribbon Screw Conveyor 15 Electric Motor 16 Pumping Pipe 17 Water Intake Port 20 Horizontally Moving Screw 21 Vertically Moving Screw 23 Rudder 24 Lighted Camera 30 Methane Hydrate Layer 31 Excavation Means 40 Eddy Current Generation Nozzle 43 Self-propelled Means 44 Crawler 45 Base 46 Bracket 47 Lifting means 50 Guide rail 51 Moving stand 52 Water jet nozzle 53 Pump 54 Flexible hose 55 Rack 56 Drive gear 57 Motor 58 Rotating drum 59 Drilling teeth 60 Rotating excavator 61 Lifting device

Claims (5)

下側が解放された鋼函製の採掘器本体を有し、
該採掘器本体内には、上下方向に向けた筒状の胴部とその上端を閉鎖した天井部とによって囲まれ、下端が解放された採掘チャンバーを一体に備え、
該採掘チャンバーの下端開口内に、前記採掘器本体を水底に沈めた状態で水底面表層部の資源含有層表面を粉砕しつつ掘削する掘削手段を備え、
前記採掘チャンバーの天井部には、水面上の採取支援船に通じる揚水パイプが連通され、前記掘削手段によって掘削粉砕された掘削物を、前記揚水パイプを通して採掘チャンバー内の水と共に前記採取支援船へ搬出可能とし、
前記揚水パイプには、その内部の水を上昇させる揚水機を備え、
前記採掘器本体には、これを前後左右に移動させることができる自走手段を備え、該自走手段により、前記採掘器本体を水平移動させることができるようにした水底表層資源採取装置。
It has a mining body made of steel box whose lower side is released,
The miner body is integrally provided with a mining chamber that is surrounded by a cylindrical trunk portion that is directed in the vertical direction and a ceiling portion that has its upper end closed, and whose lower end is released,
In the lower end opening of the mining chamber, provided with excavation means for excavating while pulverizing the resource-containing surface of the surface of the water bottom surface in a state where the miner body is submerged in the water bottom,
The ceiling of the mining chamber is connected to a pumping pipe leading to a sampling support ship on the surface of the water, and the excavated material excavated and crushed by the excavating means is sent to the sampling support ship together with the water in the mining chamber through the pumping pipe. It can be taken out,
The pumping pipe is provided with a pump for raising the water inside the pipe.
The underwater surface layer resource collecting apparatus provided with a self-propelling means capable of moving the mining tool main body forward, backward, left and right, and allowing the self-propelling means to horizontally move the mining tool main body.
前記掘削手段は、採掘チャンバーの下端内周に沿って水底面をリング状に掘削する掘削機である請求項1に記載の水底表層資源採取装置。   2. The bottom surface layer resource collecting device according to claim 1, wherein the excavating means is an excavator that excavates a bottom surface in a ring shape along an inner periphery of a lower end of a mining chamber. 前記掘削機は、前記採掘チャンバーの下端部内周面に備えたガイドレールに支持させこれに沿って移動しつつ水底面をリング状に掘削するようにした請求項2に記載の水底表層資源採取装置。   The underwater surface layer resource collecting device according to claim 2, wherein the excavator is supported by a guide rail provided on an inner peripheral surface of a lower end portion of the mining chamber and excavates the bottom surface in a ring shape while moving along the guide rail. . 前記採掘器本体は、鋼製の外筒と内筒とをからなる二重筒状の胴部を有し、該内筒の内部を前記採掘チャンバーとするとともに前記外筒と内筒の間の空間を、浮力調整装置を構成する浮力調整用空洞部とし、該空洞部内に注排水することによって前記採掘器本体の浮力を調整するようにした請求項1〜3の何れか1に記載の水底表層資源採取装置。   The mining tool main body has a double cylindrical body portion made of a steel outer cylinder and an inner cylinder, and the inside of the inner cylinder is used as the mining chamber and between the outer cylinder and the inner cylinder. The water bottom according to any one of claims 1 to 3, wherein the space is a buoyancy adjustment cavity that constitutes the buoyancy adjustment device, and the buoyancy of the miner body is adjusted by pouring and draining into the cavity. Surface resource collection device. 請求項1〜4の何れか1に記載の水底表層資源採取装置を使用し、前記自走手段により前記採掘器本体を移動させて水底面を水平に走査しつつ一定深さずつ掘削する作業を繰り返して、所望の深さまで掘削する水底表層資源採取方法。   Using the bottom surface layer resource collecting device according to any one of claims 1 to 4, the excavator is excavated by a certain depth while moving the digger main body by the self-propelled means and horizontally scanning the bottom surface. A method for collecting bottom surface layer resources that is repeatedly drilled to a desired depth.
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