JP2020180544A - 海底資源収集の装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】海底資源収集のための装置および方法を提供する。【解決手段】海底資源を収集する装置１００は、メインモジュール１１０と、メインモジュールに解放可能に取り付けられた複数の海底資源収集デバイス１２０とを備え、メインモジュール１１０および複数の収集デバイス１２０は、水上船舶１０から海底に向かって発射されるように構成され、メインモジュール１１０は、制御モジュール１１１を含み、制御モジュール１１１は、海底の特性に基づいて収集デバイス１２０のそれぞれの採掘経路を決定し、決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように収集デバイスのそれぞれを制御し、収集デバイスによって収集された海底資源の移送を制御するように構成され、各収集デバイスは、装置が発射された後にメインモジュールから解放されるように、および解放された後にメインモジュールによって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように構成される。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、概して、所定の採掘経路に沿って海底資源を収集するように構成された複数の収集デバイスを含む、海底資源を収集する装置、およびその方法に、関する。

海底資源、例えば海底ノジュールまたは鉱石、の探査および搾取は、鉱物資源に対する徐々に増加する需要を満たすように鉱物資源を得るのに不可欠であることが、知られている。海底資源を収集するのに提案された様々な装置にもかかわらず、深海で海底資源を収集し、収集された資源を海底から水上船に効率的な方法で移送するプロセスは、依然として困難である。

特許文献１は、海底から鉱石を採取する装置を開示している。この装置は、海底鉱石を収集する複数の収集装置と、収集した海底資源を上昇導管を通じて水上船舶に上昇させるように構成されたリレーユニットとを備える。しかしながら、この装置では、海底資源の収集効率は、異なる収集装置の作業領域の重なり、および関連する海底上の望ましくない障害物のために、非常に低くなることがある。

特許文献２で提案されている海底資源を収集する別の装置は、海底資源を収集する複数の収集ロボット／デバイスと、関連する海底、すなわち装置が海底資源を収集する海底を、異なる収集ロボット／デバイスのための異なる作業領域に分割するための信号を生成するように構成された領域分割装置とを含む。この解決策では、異なる収集ロボット／デバイスには各作業領域が割り当てられているが、海底資源の収集効率は、依然として非常に低い。

海底資源収集のための他の異なるシステム／装置もまた、特許公報に記載され、例えば、特許文献３に開示された海底から堆積物を回収するためのシステム、および特許文献４に開示された深海採掘システムである。

従って、より効率的な方法で海底資源を収集するための解決策を提供することが望ましい。

米国特許第４６８５７４２号明細書 韓国特許１３６９８３０号 米国特許出願公開第２０１４／０２３０２８７号明細書 中国実用新案出願第２０１６１５８７４７号

海底資源収集のためのより効率的な解決策を提供するために、本発明の実施形態は、海底資源の収集および移送の様々なシステムおよび方法を開示する。

本発明の一態様によれば、海底資源を収集する装置が提供される。その装置は、メインモジュールと、メインモジュールに解放可能に取り付けられた複数の海底資源収集デバイスと、を備え、メインモジュールおよび複数の収集デバイスは、水上船舶から海底に向かって発射されるように構成され、メインモジュールは、制御モジュールを含み、制御モジュールは、海底の特性に基づいて収集デバイスのそれぞれの採掘経路を決定し、決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように収集デバイスのそれぞれを制御し、収集デバイスによって収集された海底資源の移送を制御するように、構成され、それぞれの収集デバイスは、装置が発射された後にメインモジュールから解放されるように、および解放された後にメインモジュールによって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように、構成される。

本発明のいくつかの実施形態では、収集デバイスと共にメインモジュールを含む装置は、水上船舶から発射され、海底より上の所定の高さに配置される。

本発明のいくつかの実施形態では、収集デバイスと共にメインモジュールを含む装置は、水上船舶から発射され、海底に着地する。

本発明のいくつかの実施形態では、収集デバイスは、メインモジュールから収集デバイスへの電力伝達、収集デバイスからメインモジュールへの資源移送、およびそれらの間の通信のために、メインモジュールに移動可能かつ通信可能に接続される。

本発明のいくつかの実施形態では、収集デバイスがメインモジュールから解放された後に、収集デバイスとメインモジュールとの間に物理的接続がないので、収集デバイスは、無線方式でメインモジュールと通信する。

本発明の別の態様によれば、海底資源を収集する方法が提供される。その方法は、水上船舶から海底に向かって海底資源を収集する装置を発射するステップであって、装置が、メインモジュールと、メインモジュールに解放可能に取り付けられた複数の収集デバイスと、を含む、発射するステップと、メインモジュールによって、海底の特性に基づいて複数の収集デバイスのそれぞれの採掘経路を決定するステップと、複数の収集デバイスをメインモジュールから解放するステップと、メインモジュールによって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように、メインモジュールによって、収集デバイスのそれぞれを制御するステップと、メインモジュールによって、収集デバイスによって収集された海底資源の移送を制御するステップと、を含む。

本発明の実施形態で提供される装置および方法では、複数の収集デバイスのそれぞれの採掘経路は、関連する海底の特性に関する情報に従って、装置のメインモジュールによって制御することができる。さらに、収集デバイスからメインモジュールへの、および／またはメインモジュールから水上船舶への、海底資源の移送も、メインモジュールによって制御される。従って、海底資源収集の効率を大幅に改善することができる。

本発明は、添付の図面を参照して詳細に説明される。

本発明の第１実施形態による、海底資源を収集する装置が水上船舶から下降しているときの装置の斜視図を示す。 本発明の第１実施形態による、使用中または動作状態にあるときの図１Ａの装置の斜視図を示す。 本発明の第１実施形態による収集デバイスの斜視図を示す。 本発明の第１実施形態による、水上船舶への海底資源の移送を支援するために提供されるスラスタアシスト垂直搬送システム（ＶＴＳ）を示す。 本発明の第１実施形態による図１Ｄのスラスタアシスト垂直搬送システム（ＶＴＳ）の側面斜視図を示す。 本発明の第１実施形態による装置を使用して海底資源を収集する方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態による、海底資源を収集する装置が水上船舶から下降しているときの装置の斜視図である。 使用中の図２Ａの装置の斜視図である。 使用中の図２Ａの装置の底面斜視図である。 本発明の第３実施形態による、海底資源を収集する装置の上面斜視図である。 図２Ａの装置が使用されているときの装置の側面斜視図を示す。 図３Ａに示される装置のメインモジュールの側面斜視図を示す。 海底資源を収集する装置で交換可能に使用可能である３つの異なるタイプの濾過モジュールを提供する。 海底資源を収集する装置で交換可能に使用可能である３つの異なるタイプの濾過モジュールを提供する。 海底資源を収集する装置で交換可能に使用可能である３つの異なるタイプの濾過モジュールを提供する。 本発明の第３実施形態による図３Ａから３Ｃの装置を使用して海底資源を収集する方法を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態による、水上船舶から海底へ装置を発射するプロセスを示す。 Ａ字形フレームを有する水上船舶を示す。 介入ＲＯＶがメインモジュールから発射された後の介入ＲＯＶとメインモジュールとの間の接続を示す。 本発明の第３実施形態による、水上船舶から発射され、海底に着地する、２つの海底着座フレームを示す。 本発明の第３実施形態による、水上船舶から発射され、異なる海底着座フレームにそれぞれ位置する、２つのコンテナを示す。 本発明の第３実施形態による、介入ＲＯＶによって接続ホースを通じてメインモジュールに接続される１つのコンテナ、および海底に向かって下降している別のコンテナを示す。

以下の説明では、本発明の様々な例示的実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が記載される。しかしながら、当業者には、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細の一部または全部がなくても実施され得ることが理解されるであろう。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明の範囲を限定することを意図していないことが理解される。図面において、同様の符号は、いくつかの図にわたって同じまたは類似の機能性または特徴を指す。

方法または装置のうちの１つの文脈で説明される実施形態は、他の方法または装置に対して類似的に有効である。同様に、方法の文脈で説明される実施形態は、装置についても類似的に有効であり、その逆も同様である。

実施形態の文脈で説明される特徴は、他の実施形態における同じまたは類似の特徴に対応して適用可能であり得る。実施形態の文脈で説明される特徴は、これらの他の実施形態で明示的に説明されていなくても、他の実施形態に対応して適用可能であり得る。さらに、実施形態の文脈における特徴について説明したような追加および／または組み合わせおよび／または代替は、他の実施形態における同じまたは類似の特徴に対応して適用可能であり得る。

本明細書で使用されるときに、特徴または要素に関して使用される冠詞“ａ”，“ａｎ”および“ｔｈｅ”は、特徴または要素のうちの１つ以上への言及を含む。

本明細書で使用されるときに、用語「および／または」は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上の任意の組み合わせおよび全ての組み合わせを含む。

本明細書で使用されるときに、用語「第１」、「第２」、および「第３」などは、単にラベルとして使用され、それらの目的に数値要件を課すことを意図しない。

本明細書で使用されるときに、用語「互いに」は、関与する対象の数に応じて、２つ以上の対象間の相互関係を示す。

本明細書で使用されるときに、用語「パイプ」および「ホース」は、相互に交換可能であり、固体および／または流体物質を含む物質を搬送するための中空体または導管または通路を指す。これらの用語は、剛性または可撓性を課すことを意図していない。

本明細書で使用されるときに、用語「流体接続される」は、「流体連通する」ことを指す。例えば、第１モジュールが第２モジュールに流体接続される場合、液体および／または固体海底資源の混合物は、第１モジュールから第２モジュールに、および／またはその逆に、移送されてよい。

本発明の実施形態は、海底資源を収集する装置を提供し、その装置は、メインモジュールと、複数の海底資源収集デバイスとを含む。収集デバイスは、解放可能であり、メインモジュールに取り付けられ／ロックされ／ラッチされる。メインモジュールは、取り付けられた収集デバイスと共に、海底資源収集を開始するために、水上船舶から海底に向かって発射されるように構成される。発射後、メインモジュールは、水上船舶に接続され、水上船舶によって遠隔制御される。メインモジュールは、制御モジュールを含み、制御モジュールは、関連する海底の特性、例えば、水深測量、関連する海底の地理的特徴（例えば海底の起伏）、関連する海底にある海底資源の集約度分布および体積（例えばノジュールの存在量）、ならびに関連する海底の土壌強度など、に基づいて、収集デバイスのそれぞれの搾取／採掘経路を決定するように構成される。ここで、関連する海底は、装置が海底資源を収集する海底またはその領域を指す。さらに、メインモジュールは、収集デバイスのそれぞれを制御するようにも構成され、決定された採掘経路に沿って海底資源を収集し、収集された海底資源の移送、例えば、収集デバイスからメインモジュールへの収集された海底資源の移送、および／またはメインモジュールから離れる水上船舶への海底資源の移送、を制御する。収集デバイスのそれぞれは、メインモジュールから解放される／外されるように、および解放された後にメインモジュールによって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように、構成される。

本発明のいくつかの実施形態では、収集デバイスのそれぞれは、少なくとも１つの走査手段、例えばセンサ、が設けられ、海底を走査して海底の特性に関する情報を収集し、収集された情報をメインモジュールに送る。従って、メインモジュールは、受け取った情報に基づいて、収集デバイスのそれぞれの採掘経路を決定するように構成される。

いくつかの例を以下に提供して、メインモジュールが収集デバイスのそれぞれの採掘経路をどのように決定するか、およびメインモジュールが決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するために収集デバイスのそれぞれをどのように制御するかを、さらに説明する。

メインモジュールは、受け取った情報に基づいて収集デバイスの採掘経路に重複があるかどうかを決定し、重複がある場合に収集デバイスのうちの少なくとも１つの採掘経路を調整するように、さらに構成され得る。

いくつかの例では、収集デバイスのそれぞれは、海底を走査してその土壌強度をチェックするように構成されてよく、土壌強度に関する情報をメインモジュールに送る。従って、メインモジュールは、収集デバイスに必要とされる牽引力を決定するために受け取った情報を分析するように、および牽引力を調整するために収集デバイスを制御するように、構成されてよい。

いくつかの例では、収集デバイスのそれぞれは、海底を走査して、そのノジュールの存在量をチェックし、ノジュールの存在量に関する情報／データをメインモジュールに送るように、構成されてよい。従って、メインモジュールは、ノジュールの存在量が所定の要件を満たす場合に、収集の準備をするように収集デバイスに命令を送るように、構成されてよい。

いくつかの例では、メインモジュールは、収集デバイスのそれぞれについて回収率を決定するように構成されてよい。回収率は、海底の特性に関する情報／データ、および所定の年間回収率に基づいて、決定されてよい。

いくつかの例では、メインモジュールは、海底の特性に関連する、および収集デバイスから受け取られる、リアルタイム情報に基づいて、収集デバイスのそれぞれの採掘経路を更新するように構成されてよい。従って、それぞれの収集デバイスの採掘経路は、海底資源収集の効率をさらに改善するように、海底の特性に関する情報に基づいて適時に調整することができる。

いくつかの例では、収集デバイスのそれぞれは、海底を走査してその起伏をチェックし、起伏に関する情報をメインモジュールに送るように、構成されてよい。従って、メインモジュールは、起伏に関する情報、例えば起伏の傾斜または程度、に基づいて、海底資源収集を停止または開始するために、収集デバイスを制御するように構成されてよい。例えば、起伏の傾斜が、所定の程度、例えば１０度、よりも大きい場合、メインモジュールは、海底資源収集を停止するように収集デバイスに命令を送るように構成される。さらに、メインモジュールは、起伏の傾斜度に基づいて収集デバイスに必要な牽引力を決定するように、およびそれに応じて収集デバイスに必要な牽引力を調整するように、構成されてよい。

いくつかの例では、メインモジュールは、海底の特性に関する、および収集デバイスから受け取った、リアルタイム情報に基づいて、旋回機構を作動させる必要があるかどうかを決定するように、および、収集を停止して必要に応じて旋回機構を作動させるために収集デバイスを制御するように、構成されてよい。

なお、上記の例は、例示のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。他の例では、メインモジュールは、海底の特性に基づいて収集デバイスのそれぞれの採掘経路を決定することができ、他の方法で海底資源を収集するように収集デバイスを制御することができる。

本発明のいくつかの実施形態では、メインモジュールおよび収集デバイスを含む装置全体が海底に着地することができ、他の実施形態では、装置の少なくとも一部または装置全体さえ、海底より上の所定の高さに配置することができ、海底資源を収集するプロセスによって引き起こされる海底への環境外乱を最小限に抑える。

図１Ａは、本発明の第１実施形態による、海底資源を収集する装置１００が水上船舶１０から下降しているときの装置１００の斜視図を示す。図１Ｂは、本発明の第１実施形態による、使用中の装置１００の斜視図を示す。

図１Ａから１Ｂを参照すると、この実施形態では、装置１００は、メインモジュール１１０と、２つの収集デバイス１２０とを含む。メインモジュール１１０は、水上船舶１０に接続され、水上船舶１０からの電力および通信ケーブルによって遠隔制御される。２つの収集デバイス１２０は、メインモジュール１１０に取り外し可能に取り付けられる。

図１Ａに示されるように、メインモジュール１１０は、収集デバイス１２０と共に、装置１００全体が海底の上の所定の高さで停止するまで、水上船舶１０から海底に向かって降下する／発射される。図１Ｂに示されるように、装置１００が発射され、続いて、海底の上の所定の高さで停止した後、収集デバイス１２０は、メインモジュール１１０から解放され、続いて、海底資源を収集するように海底の上の所定の高さで停止する。収集デバイス１２０のそれぞれは、メインモジュール１１０から解放された後、接続コード１２１によってメインモジュール１１０に移動可能および通信可能に接続される。一例では、接続コード１２１は、メインモジュール１１０と収集デバイス１２０との間の通信、メインモジュール１１０から収集デバイス１２０への電力伝達、および収集デバイス１２０からメインモジュール１１０への資源移送のためのハイブリッドフローホースであってよい。

図１Ａおよび１Ｂに示されるように、メインモジュール１１０は、制御モジュール１１１、濾過モジュール１１２、保管モジュール１１４、海底資源積出機構１１６、浮力モジュールおよびフレーム１１７、ならびにベクトルスラスタ１１８を含む。

メインモジュール１１０において、制御モジュール１１０は、水上船舶１０および各収集デバイス１２０に通信可能に接続される。制御モジュール１１１は、海底の特性に関する情報に基づいて収集デバイス１２０のそれぞれの採掘経路を決定するように、および決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するために収集デバイス１２０のそれぞれを制御するように、構成される。この実施形態では、海底の特性に関する情報は、収集デバイス１２０によって、それに設けられた少なくとも１つのセンサを使用して、収集され得る。海底資源収集の効率をさらに改善するために、制御モジュール１１１は、受信された情報に基づいて収集デバイスのための重複しない採掘経路を決定するようにさらに構成され得る。

制御モジュール１１１は、収集デバイス１２０のそれぞれに流体接続されてよく、収集デバイス１２０から水上船舶１０への収集された海底資源の移送を制御するように構成されてよい。

濾過モジュール１１２は、収集された海底資源から、堆積物、例えば砂粒子および／またはスラリー、を少なくとも部分的に除去するように構成される。異なるタイプの濾過モジュール１１２が、装置１００において交換可能に使用されてよい。３つの異なるタイプの濾過モジュール、例えば遠心分離システムまたは散水システムを含む濾過モジュールは、本明細書においてさらに詳細に後で説明される。装置１００は、単独でまたは異なる濾過モジュールの任意の組み合わせで動作する３つの異なる濾過モジュールのうちの任意の１つを含んでよく、例えば、装置１００は、連続して、すなわち次々に、共に動作する３つの濾過モジュールの全てを含んでよい。

いくつかの実施形態では、収集された海底資源は、最初に、メインモジュール１１０に設けられたポンプアセンブリによって制御モジュール１１１に移送されてよく、次に、制御モジュール１１１と濾過モジュール１１２との間のインターフェースを通じて濾過モジュール１１２に移送されてもよい。

保管モジュール１１４は、海底資源がメインモジュール１１０から外に移送される前に、濾過された海底資源を一時的に保管するように構成される。濾過された海底資源は、濾過モジュール１１２と保管モジュール１１４との間のインターフェースを通じて保管モジュール１１４に移送されてよい。

制御モジュール１１１と濾過モジュール１１２との間のインターフェース、または濾過モジュール１１２と保管モジュール１１４との間のインターフェースは、少なくとも１つのホースおよびポンプアセンブリを含んでよい。そのホースは、海底資源の一方向の流れの移送のみを許容するバルブを含んでよい。

いくつかの他の実施形態では、海底資源は、濾過のために収集デバイス１２０から濾過モジュール１１２に直接移送されてよいことに、留意されたい。すなわち、いくつかの実施形態では、装置は、海底資源を移送するために制御モジュール１１１と濾過モジュール１１２との間のインターフェースを含まなくてよく、制御モジュール１１１は、例えば、収集デバイス１２０と濾過モジュール１１２との間に配置されたバルブによって、収集デバイス１２０から濾過モジュール１１２への海底資源の移送を制御するためにのみ使用される。

図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、装置１００は、浮力モジュールおよびフレーム１１７７、ならびにベクトルスラスタ１１８をさらに含んでよく、それは、装置１００がほぼ垂直な経路に沿って移動することができ、水平方向に揺れないように、海底流からの抗力を打ち消すように構成される。装置１００で使用されるベクトルスラスタの数は、例えば装置１００に含まれる収集デバイス１２０の数に応じて、変わり得ることを理解されたい。

図１Ｃは、本発明の第１実施形態による収集デバイス１２０の斜視図を示す。この実施形態では、それぞれの収集デバイス１２０は、推進手段１２０ａ、少なくとも１つの走査手段１２０ｂ（図１Ｃには図示せず）、資源収集手段１２０ｃ、および資源保管モジュール１２０ｄを含む。

推進手段１２０ａは、収集デバイス１２０が海底の上で停止することを可能にするように、または収集デバイス１２０が海底に着地するまたは沈むことを防止するように、構成される。少なくとも１つの走査手段１２０ｂは、少なくとも１つのセンサまたは他の走査デバイスであってよく、それは、海底の特性に関する情報を取得するように構成される。資源収集手段１２０ｃは、少なくともメインモジュール１１０によって決定された採掘経路に沿って、海底資源を収集するように構成される。

資源保管モジュール１２０ｄは、収集された海底資源が収集デバイス１２０から外に移送される前に、資源収集手段１２０ｃによって収集された海底資源を一時的に保管するように構成される。

資源保管モジュール１２０ｄは、オプション部品であり、本発明のいくつかの実施形態では、収集デバイスは、資源保管モジュールを含まなくてよいことを、理解されたい。

メインモジュール１１０から水上船舶１０に海底資源をより効率的に移送するために、図１Ｄに関し、装置１００には運搬システムがさらに設けられてよい。運搬システムは、スラスタアシスト垂直搬送システム（ＶＴＳ）１４０を含む。ＶＴＳ１４０は、水上船舶１０に、電力伝送および通信のためにアンビリカルによって接続されてよく、メインモジュール１１０に保管された海底資源を水上船舶１０に移送するのを支援するように構成されてよい。

具体的には、ＶＴＳ１４０は、進水ロープおよびデッキクレーンまたはウインチを用いて側方発射することによって、水上船舶１０からメインモジュール１１０に近い位置まで発射／降下されるように構成される。発射後、ＶＴＳ１４０は、メインモジュール１１０から海底資源を受け取るようにメインモジュール１１０と係合／流体接続するように構成される。海底資源で少なくとも部分的に満たされた後、ＶＴＳ１４０は、例えば水上船舶１０上のウインチまたはデッキクレーンによって、水上船舶１０まで持ち上げられるように構成される。このようにして、メインモジュール１１０に保管された海底資源は、ＶＴＳ１４０の支援を得て水上船舶１０に移送される。

いくつかの実施形態では、ＶＴＳ１４０は、図１Ｅに示されるように、ベクトルスラスタ１４０ａ、保管容器１４０ｂ、および接続手段１４０ｃを含んでよい。ベクトルスラスタ１４０ａは、ＶＴＳ１４０が海底と水上船舶１０または海面との間のほぼ垂直な経路に沿って移動することができるように、海底流による抗力を打ち消すように構成される。それに加えて、ベクトルスラスタ１４０ａは、ＶＴＳ１４０の静止保持および動的位置決めを支援する、例えば、ＶＴＳ１４０を水上船舶１０に対して所望の位置に維持し、ＶＴＳ１４０が所望の経路および方位に沿って移動できることを確実にするのにも、使用される。容器１４０ｂは、メインモジュール１１０から移送された海底資源を保管するように構成される。接続手段１４０ｃ、例えばレセプタクル、チューブは、メインモジュール１１０からＶＴＳ１４０への海底資源の移送を可能にするようにメインモジュール１１０と係合するように構成される。例えば、接続手段１４０ｃは、海底資源積出機構１１６と係合するか、または適合して、メインモジュール１１０からＶＳＴ１４０への資源移送のための通路を提供する。メインモジュール１１０内のポンプアセンブリは、メインモジュール１１０からＶＳＴ１４０への海底資源の移送を容易にするのに使用されてよい。

図１Ｆは、本発明の第１実施形態による装置１００を使用して海底資源を収集する方法を示すフローチャートである。

ブロック１０１で、装置１００は、水上船舶１０から、海底より上の所定の高さまで、すなわち、海底と水上船舶または海面との間の中間位置、例えば、海底から１００メートル上まで、発射、例えば下降、される。

装置１００の高さは、装置１００に設けられた高度計によって決定されてよい。

ブロック１０２で、複数の収集デバイス１２０が、メインモジュール１１０から解放され、それぞれの収集デバイス１２０は、海底より上の所定の位置でホバリングする。この時、装置１００は、収集デバイス１２０の少なくともいくつかがメインモジュール１００からアンラッチされて広がる、拡張位置にある。

本発明のこの実施形態では、装置１００全体が、海底資源を収集するプロセスによって引き起こされる海底への環境外乱を最小限に抑えるために、海底より上の所定の高さに配置される。

ブロック１０３で、それぞれの収集デバイス１２０は、少なくとも１つの走査デバイスによって、海底の特性に関する情報を収集し、その情報をメインモジュール１１０に伝達する。

この実施形態では、関連する海底の特性は、水深測量、関連する海底の地理的特徴、関連する海底にある海底資源の集約度分布および体積、ならびに関連する海底の土壌強度、からなる群から選択されてよい。

ブロック１０４で、メインモジュール１１０、特に制御モジュール１１１は、海底の特性に関する受け取った情報に基づいて、収集デバイス１２０のそれぞれの採掘経路を決定する。

資源収集の効率をさらに高めるために、制御モジュール１１１は、海底の特性に関する受け取った情報に基づいて、収集デバイス１２０の採掘経路間に重複があるかどうかをさらに決定することができ、採掘経路の重複を回避するために少なくとも１つの収集デバイス１２０の採掘経路を調整する。

ブロック１０５で、メインモジュール１１０は、それぞれの収集デバイス１２０を制御して、メインモジュール１１０によって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集し、収集された海底資源をメインモジュール１１０に移送する。

収集デバイス１２０からメインモジュール１１０への海底資源の移送は、収集デバイス１２０とメインモジュール１１０との間の接続コード１２１を通じてメインモジュール１１０に設けられたポンプアセンブリを使用することによって行われる。

ブロック１０６で、堆積物、例えば砂粒子および／またはスラリーは、メインモジュール１１０に設けられた濾過モジュール１１２を使用することによって海底資源から少なくとも部分的に除去される。

ブロック１０７で、濾過された海底資源は、濾過モジュール１１２と保管モジュール１１４との間のインターフェースを通じてメインモジュール１１０内の保管モジュール１１４に移送される。

ブロック１０８で、保管モジュール１１４に保管された海底資源は、スラスタアシスト垂直搬送システム（ＶＴＳ）１４０に移送される。

ＶＴＳ１４０は、水上船舶１０から発射され、メインモジュール１１０の近くの所定の位置をホバリングする。ＶＴＳ１４０は、海底資源がメインモジュール１１０からＶＴＳ１４０に移送されることができるように、メインモジュール１１０と係合する。

一実施形態では、ＶＴＳ１４０は、発射ロープによってＡ字形フレームを使用して水上船舶１０の側方から発射される。ＶＴＳ１４０がメインモジュール１１０の近傍に到達すると、ＶＴＳ１４０は、トランスポンダーおよびセンサによってメインモジュール１１０と通信し、メインモジュール１１０からＶＴＳ１４０への海底資源の移送を開始する。

ブロック１０９で、容器１４０ｂが海底資源で満たされた後、または海底資源で少なくとも部分的に満たされた後、海底資源の移送が停止され、ＶＴＳ１４０とメインモジュール１１０との間の接続が解除または解放される。

ブロック１１０で、ＶＴＳ１４０は、海底資源が水上船舶１０に移送されることができるように、例えばウインチによって水上船舶１０まで持ち上げられる。

ブロック１１１で、収集デバイス１２０は、メインモジュール１１０に回収／格納され、メインモジュール１１０に再び取り付けられる。この時、装置１００は、装置１００全体が使用されていないまたは非稼働状態で配置されて水上船舶１０に戻されている格納位置にある。

上述したように、第１実施形態では、それぞれの収集デバイス１２０は、ハイブリッドフローホース１２１によってメインモジュール１１０に通信可能に接続されているが、いくつかの他の実施形態では、収集デバイスのそれぞれは、図２Ａから２Ｃに示されるように無線方式でメインモジュールによって遠隔制御され得る。

図２Ａは、本発明の第２実施形態による、海底資源を収集する装置２００が水上船舶２０から下降しているときの装置２００の斜視図である。図２Ｂは、使用中の装置２００の斜視図である。図２Ｃは、使用中の装置２００の底面斜視図である。図２Ｃに示されるように、第１実施形態と同様に、この第２実施形態では、収集デバイス２２０が海底資源収集に使用されるときに、メインモジュール２１０およびそれに取り付けられた収集デバイス２２０の両方が、海底より上の所定の高さに配置される。

図２Ｂに示される第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、収集デバイス２２０がメインモジュール２１０から解放されるときに、収集デバイス２２０とメインモジュール２１０との間に物理的接続はない。従って、収集デバイス２２０とメインモジュール２１０との間の電力伝達および資源移送は、収集デバイスがメインモジュール２１０から解放されると実現することができない。

しかしながら、メインモジュール２１０と収集デバイス２２０との間の情報／データ通信は、例えば、それぞれの収集デバイス２２０に設けられたセンサ一式によって、無線方式（ソーナーベースの通信）で依然として行うことができる。すなわち、それぞれの収集デバイス２２０は、メインモジュール１１０から解放された後、海底の特性に関する情報を収集するように、および収集された情報をメインモジュール２１０に無線方式で送るように、構成される。従って、メインモジュール２１０は、受け取った情報に基づいて収集デバイス２２０のそれぞれの採掘経路を決定するように、決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するために収集デバイス２２０のそれぞれを制御するように、構成される。

収集デバイス２２０とメインモジュール２１０との間に物理的接続がないので、それぞれの収集デバイス２２０は、収集された海底資源をその中の保管モジュール２２０ｄに保管し、保管モジュール２２０ｄが海底資源で少なくとも部分的に満たされるとメインモジュール２２０に戻るように、構成される。従って、メインモジュール２１０は、収集デバイス２２０がメインモジュール２１０に再び取り付けられた後に、収集デバイス２２０に保管された海底資源の収集デバイス２２０からメインモジュール２１０への移送を制御するように、さらに構成される。

本発明の第３実施形態では、第１および第２実施形態とは異なり、海底資源を収集するための装置は、水上船から発射され、海底に着地する。

図３Ａは、本発明の第３実施形態による、海底資源を収集する装置３００が使用されていない状態にあるときの装置３００の上面図を示す。図３Ｂを参照すると、装置３００は、メインモジュール３１０、および６つの海底資源収集デバイス３２０を含む。図３Ｂは、第３実施形態による、使用されているときの装置３００の斜視図を示す。

図３Ａに示されるように、収集デバイス３２０のそれぞれは、収集デバイス３２０が使用されていないときにはメインモジュール３１０に解放可能に取り付けられ、一方、収集デバイス３２０がメインモジュール３１０から解放されるときには、収集デバイス３２０のそれぞれは、収集デバイス３２０とメインモジュール３１０との間の電力伝達、データ通信および資源移送のためのハイブリッドフローホースである接続コード３２１によって、メインモジュール３１０に移動可能および通信可能に接続される。

図３Ｂに示されるように、ハイブリッドフローホース３２１は、個々の収集デバイス３２０をポンプアセンブリ３１５に接続し、ポンプアセンブリ３１５は、海底資源を海底から収集デバイス３２０に収集するための吸引力を提供するように、および収集された海底資源を収集デバイス３２０からメインモジュール３１０に移送するための力を提供するように、構成される。この実施形態では、ポンプアセンブリ３１５は、６つのポンプを含み、６つのポンプは、ハイブリッドフローホース３２１によって６つの収集デバイス３２０にそれぞれ接続される。ハイブリッドフローホース３２１は、６つの収集デバイス３２０をメインモジュール３１０にそれぞれ接続し、メインモジュール１１０とそれに接続された収集デバイス１２０のそれぞれとの間の情報／データ伝達および資源移送を容易にする。

メインモジュール３１０は、水上船舶３０に接続されてよい、および水上船舶３０によって遠隔制御されるように構成されてよい。メインモジュール３１０は、制御モジュール（図示せず）を含み、制御モジュールは、海底の特性に基づいて収集デバイス３２０のそれぞれの採掘経路を決定するように、および、決定された採掘経路に沿って海底資源を収集し、収集デバイス３２０から水上船舶３０への海底資源の移送を制御するために、収集デバイス３２０を制御するように、構成される。収集デバイス３２０のそれぞれは、装置３００が発射されて海底に着地した後にメインモジュール３１０から解放されるように、およびメインモジュール３１０から解放された後にメインモジュール３１０によって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように、構成される。

本発明の実施形態では、関連する海底の特性は、水深測量、関連する海底の地理的特徴、関連する海底にある海底資源の集約度分布および体積、ならびに関連する海底の土壌強度などを含み得る。

収集デバイス３２０のそれぞれの採掘経路をより効果的および正確に決定するために、本発明のいくつかの実施形態では、収集デバイス３２０のそれぞれに、関連する海底の特性に関する情報を収集する／集める少なくとも１つのセンサまたは他の走査デバイスが設けられ、メインモジュール３１０は、それぞれの収集デバイス３２０によって収集された情報を受け取るように、および受け取った情報に基づいてそれぞれの収集デバイス３２０の採掘経路を決定するように、さらに構成される。

図３Ｃは、海底資源を収集する装置３００の側面斜視図を示す。図３Ｃに示されるように、収集された海底資源から砂粒子および／またはスラリーを少なくとも部分的に除去するために、本発明のいくつかの実施形態では、メインモジュール３１０は、濾過モジュール３１２をさらに含んでよい。濾過モジュール３１２は、ポンプアセンブリ３１５およびホース３１３を通じて収集デバイス３２０から砂およびスラリーと共に資源を受け取る。

図３Ｂおよび３Ｃを参照すると、濾過モジュール３１２によって生成された濾過された海底資源を一時的に保管するために、本発明のいくつかの実施形態では、メインモジュール３１０は、保管モジュール３１４をさらに含み得る。保管モジュール３１４は、接続ホースによってポンプアセンブリ３１５に接続される。ポンプアセンブリ３１５は、一時的に保管された海底資源を、保管モジュール３１４から外に、例えばメインモジュール３１０の外側に配置されたコンテナに、移送するように構成される。

異なるタイプの濾過モジュール３１２が、装置３００において交換可能に使用されてよい。本発明のいくつかの実施形態では、濾過モジュール３１２は、収集された海底資源が濾過モジュール３１２に入ることを可能にするように構成された少なくとも１つのインプット／供給チャネルと、収集された海底資源から砂粒子および／またはスラリーを少なくとも部分的に除去するように構成されたフィルタと、濾過された海底資源が濾過モジュール３１２から、例えば保管モジュール３１４に、輸送されることを可能にするように構成された少なくとも１つのアウトプット／濾過チャネルと、メインモジュール３１０から砂粒子および／またはスラリーを放出するように構成された少なくとも１つの廃棄物放出チャネルと、を含み得る。

図４Ａから４Ｃは、３つの異なるタイプの濾過モジュールをそれぞれ提供し、それは、単独でまたはその任意の組み合わせで、装置３００で使用することができ、すなわち、３つの濾過モジュールのそれぞれは、スタンドアローンとしてまたは他の濾過モジュールの少なくとも１つと連動して機能することができ、例えば、３つの濾過モジュールは、装置３００内で、直列に、すなわち次々に、共に機能し得る。なお、第１／第２実施形態の装置１００／２００で、３つのタイプの濾過モジュールを単独でまたは任意の組み合わせで使用することもできる。

図４Ａに示される第１タイプの濾過モジュール３１２では、少なくとも１つのインプット／供給チャネルは、メインモジュール３１０の底部に／底部付近に位置する入口１ａを含む。フィルタは、メッシュフィルタを備えた壁によって画定されたチャンバを有する遠心システム２ａを含む。遠心システム２ａは、メッシュフィルタを通じて砂粒子および／またはスラリーをチャンバから追い出すように構成される。砂粒子および／またはスラリーは、少なくとも１つの廃棄物放出チャネルを通じて濾過モジュール３１２から放出される。この例では、少なくとも１つの廃棄物放出チャネルは、メインモジュール３１０の底部に位置する２つの出口４ａを含む。チャンバ内に残った濾過された海底資源は、少なくとも１つのアウトプットチャネルを通じて濾過モジュール３１２から保管モジュール３１４に運ばれる。この例では、少なくとも１つのアウトプット／濾過チャネルは、濾過モジュール３１２を保管モジュール３１４に接続する接続パイプ３ａを含む。

図４Ｂに示される第２タイプの濾過モジュール３１２では、少なくとも１つのインプット／供給チャネルは、メインモジュール３１０の頂部に／頂部付近に位置する複数の入口チューブ１ｂを含む。フィルタは、海底資源を砂粒子および／またはスラリーから分離するように構成された、台形断面を有する有孔構造２ｂ、例えばボウル、を含む。他の実施形態では、有孔構造２ｂは、収集された海底資源を受け取って海底資源から砂粒子および／またはスラリーを少なくとも部分的に除去するのに使用することができる限り、他の形状および構造、例えばプレート、を有し得ることを、当業者に理解されたい。少なくとも１つのアウトプット／濾過チャネルは、濾過モジュール３１２を保管モジュール３１４に接続する吸引パイプ３ｂを含む。濾過された海底資源は、吸引パイプ３ｂを通じて油圧吸引機構によって保管モジュール３１４に運ばれる。少なくとも１つの廃棄物放出チャネルは、出口４ｂを含み、出口４ｂは、メインモジュール３１０の底部に／底部付近に位置し、ポンプ吸引システムによって砂粒子および／またはスラリーをメインモジュール３１０から放出するように構成される。

図４Ｃに示される第３タイプのフィルタリングモジュール３１２では、少なくとも１つのインプット／供給チャネルは、メインモジュール３１０の底部に／底部付近に位置する入口１ｃを含む。フィルタは、ジェットスプリンクラーシステム２ｃを含み、ジェットスプリンクラーシステム２ｃは、砂粒子および／またはスラリーを海底資源から洗い流すように、および砂粒子／スラリーが少なくとも１つの廃棄物放出チャネルに流れ込むように、１つ以上の水流を導くように構成される。少なくとも１つのアウトプット／濾過チャネルは、濾過モジュール３１２を保管モジュール３１４に接続する吸引パイプ３ｃを含む。濾過された海底資源は、吸引パイプ３ｃを通じて油圧吸引機構によって保管モジュール３１４に運ばれる。少なくとも１つの廃棄物放出チャネルは、２つの放出パイプ４ｃを含み、２つの放出パイプ４ｃは、メインモジュール３１０の底部に／底部付近に位置し、砂粒子および／またはスラリーをメインモジュール３１０から排出できるようにジェットスプリンクラーシステム２ｃに接続する。

海底資源をメインモジュール３１０から水上船舶３０に移送する効率をさらに高めるために、本発明のいくつかの実施形態では、装置３００は、少なくとも一対の海底着座フレーム３５０およびコンテナ３８０（図８から図１０に示される）を含む運搬システムがさらに設けられ得る。

海底着座フレーム３５０は、水上船舶３０から発射されるように、および、例えば、発射ロープ３５１および３５２とガイドレールを使用してＡ字型フレームによって、海底に着地するように、構成される。コンテナ３８０は、海底着座フレーム３５０および発射ロープ３５１および３５２によって形成されるガイドシステムに沿って水上船舶３０から発射／下降されるように、および海底着座フレーム３５０に配置されるように、構成される。コンテナ３８０が海底着座フレーム３５０に配置された後、コンテナ３８０は、メインモジュール３１０に流体接続され、メインモジュール３１０から移送された海底資源を受け取るように、およびウインチによって水上船舶３０まで持ち上げられるように、構成される。

海底資源のメインモジュールからコンテナへの移送を効率的に制御するために、運搬システムは、介入遠隔操作探査機（ＲＯＶ）３３０をさらに含んでよい。介入ＲＯＶ３３０は、海底への海底着座フレーム３５０の発射および着地を支援するように、およびコンテナ３８０とメインモジュール３１０との間の接続を制御するように、構成される。

海底着座フレーム３５０の海底への発射および着地を支援するために、介入ＲＯＶ３３０は、海底着座フレーム３５０が平坦な海底に着地／着座することを確実にするために、少なくとも１つの走査デバイスによって収集された海底の特性に関する情報に基づいて海底に障害物または起伏があるかどうかを決定するように、構成されてよい。さらに、ＲＯＶ３３０は、海底着座フレーム３５０とメインモジュール３１０との間の距離を決定するように、および、決定された距離が所定の値よりも小さい場合、それらの間の距離を調整するように、さらに構成されてよい。

コンテナ３８０とメインモジュール３１０との間の接続を制御するために、介入ＲＯＶ３３０は、海底資源をメインモジュール３１０からコンテナ３８０に移送することができるように、コンテナ３８０とメインモジュール３１０との間の接続を可能にするように、例えば、メインモジュール３１０からコンテナ３８０に接続ホースを取り付けるように、構成されてよい。介入ＲＯＶ３３０は、コンテナ３８０が海底資源で満たされたときに、コンテナ３８０とメインモジュール３１０との間の接続を無効にするように、例えば、コンテナ３８０から接続ホースを取り外すように、さらに構成されてよい。任意に、介入ＲＯＶ３３０は、コンテナ３８０とメインモジュール３１０との間の接続ホースにあるバルブの開閉を引き起こすために、信号をメインモジュール３１０に供給するように構成されてよい。従って、メインモジュール３１０は、メインモジュール３１０からコンテナ３８０への海底資源の移送を制御することができる。

本発明のいくつかの実施形態では、メインモジュール３１０には、深度トランスデューサーがさらに設けられてよく、深度トランスデューサーは、メインモジュール３１０が、いくつかの吸引アクチュエータを作動させることを通じて海底にしっかりと固定されることができるように、メインモジュール３１０が平坦な海底に発射されることを確実にするように、構成される。具体的には、深度トランスデューサーは、海底水深測量に関する情報を収集するように、および海底がメインモジュール３１０の着地のために十分に平坦であるかどうかを決定するように、構成されてよい。

本発明のいくつかの実施形態では、メインモジュール３１０は、ラッチシステムがさらに設けられてよく、ラッチシステムは、装置３００が発射された後、メインモジュール１１０からの収集デバイス３２０の解放を制御するように構成される、および、装置３００が水上船舶３０に戻される前に、すなわち海底資源のプロセスが完了した後で、装置３００が水上船舶３０に戻される前に、収集デバイス３２０をメインモジュール３１０に再び取り付けるようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、ラッチシステムは、収集デバイス３２０をメインモジュール３１０に再び取り付けるまたは解放するように遠隔作動されてよい。一例では、ラッチシステムは、空気圧または油圧システムを含んでよい。具体的には、ラッチシステムは、メインモジュール３１０に取り付けられた収集デバイス３２０を解放するように構成されてよく、収集デバイス３２０が、海底資源を収集し始め、海底資源収集の完了時に収集デバイス３２０をメインモジュール３１０に再び取り付けることができるようになっている。

本発明の実施形態は、装置３００を使用して海底資源を収集するための方法も提供する。その方法は、少なくとも以下のステップを含む：装置３００は、水上船舶３０から海底に向かって発射され、水上船舶３０によって遠隔制御される；メインモジュール３１０は、海底の特性に基づいて複数の収集デバイス３２０のそれぞれの採掘経路を決定する；収集デバイス３２０のそれぞれは、メインモジュール３１０から解放され、メインモジュール３１０によって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集し始める；メインモジュール３１０は、収集デバイス３２０を制御して、決定された採掘経路に沿って海底資源を収集し、収集デバイス３１０から水上船舶３０への海底資源の移送を制御する。

図５は、本発明の第３実施形態による海底資源を収集する方法を示すフローチャートである。

ブロック５０１で、装置３００は、水上船舶３０から海底に発射、例えば下降、される。

この実施形態では、装置３００全体が、下降され、海底に配置される。図６Ａは、本発明のこの実施形態による、水上船舶３０から海底に装置３００を発射するプロセスを示す。一例では、装置３００は、ムーンプールまたは側方制御発射方法を使用して発射ロープによって、水上船舶３０から海底に発射されてよい。ムーンプール制御発射方法では、装置３００は、水上船舶に設けられたムーンプールを通じて海底まで下降する。側方制御発射方法では、装置３００は、図６Ｂに示されるようにＡ字型フレーム３２を使用して水上船舶３０の側方から発射される。

本発明のいくつかの実施形態では、装置３００が海底まで下降した後、メインモジュール３１０は、メインモジュール３１０の底部に設けられた１つ以上のアクチュエータを作動させることを通じて海底に固定される。吸引アクチュエータを使用してメインモジュール３１０を海底にしっかりと固定するために、メインモジュール３００は、比較的平坦な海底に配置されなければならず、それは、メインモジュール３１０に設けられた深度トランスデューサーを使用することによって実現され得る。

いくつかの実施態様において、発射ロープは、アンビリカルおよび電力ケーブルを支持するソケットを有する強い繊維または鋼索である。アンビリカルおよび電力ケーブルは、水上船舶３０からメインモジュール３１０への電力伝達および通信転送を提供する。

ブロック５０２で、装置３００が海底に取り付けられたまたは固定された後、少なくとも１つの介入遠隔操作探査機（ＲＯＶ）３３０が、装置３００のメインモジュール３１０から解放される。

それぞれの介入ＲＯＶ３３０は、海底着座フレーム３５０の発着を支援するのに使用され、海底着座フレーム３５０は、コンテナ３８０を位置決めするために提供される。

図７は、介入ＲＯＶ３３０がメインモジュール３１０から発射された後の介入ＲＯＶ３３０とメインモジュール３１０との間の接続を示す。図７に示されるように、この例では、介入ＲＯＶ３３０は、アンビリカル３３１によってメインモジュール３１０に接続される。さらに、介入ＲＯＶ３３０は、メインモジュール３１０に接続される第２接続ホース／アンビリカル３３２も支え、接続ホース３３２をコンテナ３８０に取り付けて、海底資源がメインモジュール３１０からコンテナ３８０に移送されることができるようにする（図１０に示されるように）。

ブロック５０３で、少なくとも１つの海底着座フレーム３５０が、水上船舶３０から発射され、海底に着地する。

図８は、本発明の第３実施形態による、水上船舶３０から発射され、海底に着地する、２つの海底着座フレーム３５０を示す。

いくつかの実施形態では、海底着座フレーム３５０は、発射ロープ３５１および３５２ならびにガイドレールを使用してＡ字形フレームによって水上船舶３０から発射されてよく、海底着座フレーム３５０は、それ自体の重量によって海底に到達または着地してよい。

それぞれの海底着座フレーム３５０は、メインモジュール３１０の外側に位置するコンテナ３８０を位置決めするために提供される。海底着座フレーム３５０は、ぴんと張った発射ロープ３５１および３５２と共に、コンテナ３８０の制御された発射のために水上船舶３０と海底との間にガイドシステムを提供することができる。

それぞれの介入ＲＯＶ３３０は、走査デバイス／センサ、例えば、高度計センサ、トランスポンダー、ソナーセンサおよびカメラ、を備えることができ、それらは、海底の特性に関する情報を収集するのに使用される。ＲＯＶ３３０は、海底着座フレーム３５０が平坦な海底に着地／着座することを確実にするように、収集された情報に基づいて海底に障害物または起伏があるかどうかを決定するのに使用される。走査デバイス、例えば、ソナー、トランスポンダーおよびカメラは、メインモジュール３１０と海底着座フレーム３５０との間の距離を決定するのにも使用されてよい。２つの本体３１０、３５０が互いに非常に接近して移動する場合、介入ＲＯＶ３３０は、その操作および工具を用いることによって、海底着座フレーム３５０を所望の位置に再配置、例えば、押す／引く、のに使用される。典型的に、メインモジュール３１０と海底着座フレーム３５０との間の距離は、８０メートルから１００メートルである。海底着座フレーム３５０が海底に着座すると、吸引アクチュエータが作動して、海底着座フレーム３５０を海底にしっかりと保持し、同時に、発射ロープ３５１および３５２が、例えば水上船舶３０にあるウインチを使用することによって、ぴんと張られて一定の張力下に保たれる。

２つ以上の海底着座フレームが、いくつかの実施形態では設けられ得ることが、当業者には理解される。

ブロック５０４で、少なくとも１つのコンテナ３８０が、水上船舶３０から発射され、海底着座フレーム３５０にそれぞれ配置される。それぞれの介入ＲＯＶ３３０は、接続ホース／アンビリカル３３２を通じてコンテナ３８０をメインモジュール３１０に接続する。

図９は、本発明の第３実施形態による、発射され、２つの海底着座フレーム３５０にそれぞれ位置する２つのコンテナ３８０を示す。図１０は、１つのコンテナ３８０が、介入ＲＯＶ３３０によって運ばれる接続ホース３３２を通じてメインモジュール３１０に接続されることを示す。図１０に示されるように、この例では、２つの海底着座フレーム３５０は、２つの別個のコンテナ３８０をそれぞれ位置決めするように設けられる。従って、２つの介入ＲＯＶ３３０は、２つの別個の海底着座フレーム３５０の発射および着地をそれぞれ支援するために、ならびにメインモジュール３１０と２つの別個のコンテナ３８０との間の接続を制御するために、設けられる。

それぞれのコンテナ３８０は、永久バラストを有し、それによって自重を用いて海底に到達することができる。図９に示されるように、コンテナ３８０の発射制御および回収は、発射ロープ３８１によって行われる。それぞれのコンテナ３８０は、海底に到達するためのガイドシステムとして海底着座フレーム３５０のぴんと張った発射ロープ３５１および３５２を使用し得る。海底着座フレーム３５０によって提供されるガイドシステムにより、コンテナ３８０は、指定された位置で海底に到達することができる。このガイドシステムがない場合、海水流による抗力は、コンテナ３８０を遠い位置に押し流し、それによって採掘物移送動作を妨げる。

代替的に、本発明のいくつかの実施形態では、それぞれの海底着座フレーム３５０は、自己推進システム、例えば水ジェット推進またはスラスタまたはプロペラ、と置き換えられてよく、それは、海水流による抗力に抵抗するためにコンテナ３８０に設けられる。

ブロック５０５で、収集デバイス３２０は、メインモジュール３１０から解放され、メインモジュール３１０から離れた様々な位置にそれぞれ離間して配置される。

図９に示されるように、２つのコンテナ３８０が海底着座フレーム３５０にそれぞれ配置された後、収集デバイス３２０は、メインモジュール３１０から解放され、メインモジュール３１０から離れた離間した場所にそれぞれ位置する。

ブロック５０６で、収集デバイス３２０のそれぞれは、メインモジュール３１０によって制御され、海底の特性に基づいてメインモジュール３１０によって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集する。収集された資源は、続いてメインモジュール３１０に移送される。

一例では、収集デバイス３２０は、メインモジュール３１０に設けられたポンプアセンブリ３１５によって提供される油圧吸引によって海底資源を収集し得る。また、ポンプアセンブリ３１５を使用して、収集された海底資源は、メインモジュール３１０に移送される。

一例では、本方法は、収集デバイス３２０のそれぞれが、少なくとも１つの走査デバイス、例えばセンサ、を使用することによって海底の特性に関する情報を収集し、収集された情報をメインモジュール３１０に送るステップと、メインモジュール３１０が、受け取った情報に基づいてそれぞれの収集デバイス３２０の採掘経路を決定するステップと、をさらに含み得る。

ブロック５０７で、メインモジュール３１０は、濾過モジュール３１２を使用して、海底資源から砂粒子および／またはスラリーを少なくとも部分的に除去する。

ブロック５０８で、濾過された海底資源は、メインモジュール３１０の保管モジュール３１４に一時的に保管される。

上述のように、濾過モジュール３１２は、海底資源から砂粒子および／またはスラリーを少なくとも部分的に除去するために装置３００で使用することができる任意のタイプの濾過モジュールであってよく、例えば、図４Ａから４Ｃのいずれかに示される濾過モジュール３１２である。

ブロック５０９で、保管モジュール３１４に保管された海底資源は、介入ＲＯＶ３３０によって保管モジュール３１４からコンテナ３８０に接続された接続ホース／アンビリカル３３２を通じてコンテナ３８０に移送される。

一例では、介入ＲＯＶ３３０は、メインモジュール３１０に信号を送り、接続ホースの／にあるバルブを開くことを引き起こし、海底資源がメインモジュール３１０からコンテナ３８０に移送されることができるようになっている。

メインモジュール３１０に設けられたポンプアセンブリ３１５は、海底資源を保管モジュール３１４からコンテナ３８０に移送するのに使用されてよい。

ブロック５１０で、コンテナ３８０が海底資源で満たされた後、または少なくとも部分的に満たされた後、メインモジュール３１０からコンテナ３８０への海底資源の移送が停止され、接続ホース／アンビリカル３３２が介入ＲＯＶ３３０によってコンテナ３８０から取り外される。

一例では、コンテナ３８０が海底資源で満たされた後、または少なくとも部分的に満たされている場合、介入ＲＯＶ３３０は、メインモジュール３１０に信号を送り、コンテナ３８０とメインモジュール３１０との間の接続ホース／アンビリカルにあるバルブを閉じることを引き起こす。

ブロック５１１で、満たされたコンテナ３８０は、ウインチによって水上船舶３０に持ち上げられ、コンテナ３８０内の海底資源は、水上船舶３０の／にある保管ユニットに続いて移送される。一例では、コンテナ３８０内の海底資源は、ホースによって吸引されてよく、水上船舶３０の保管室に放出されてよい。

２つ以上のコンテナ３８０が発射され、海底に配置される場合、ステップ５０９から５１１が、残りのコンテナ３８０について繰り返される。

ブロック５１２で、収集プロセス（コンテナ３８０への移送を含む）が完了した後、収集デバイス３２０および介入ＲＯＶ３３０は、引っ込められ、メインモジュール３１０に再び取り付けられる。海底着座フレーム３５０を含む、格納位置にある装置３００全体は、連続的にまたは同時に、水上船舶３０に戻される。

上述の方法は、例示目的のためだけであり、本発明の範囲を限定するのに使用されないことに、留意されたい。メインモジュール、少なくとも１つの介入ＲＯＶ、少なくとも１つの海底着座フレーム、少なくとも１つのコンテナ、および収集デバイスを、発射するステップの順序は、本発明の他の実施形態では変更され得る。例えば、ステップ５０４および５０５は、収集された海底資源がメインモジュール３１０からコンテナ３８０に移送される必要があるときに、コンテナ３８０の設置およびコンテナ３８０とメインモジュール３１０との間の接続が完了している限り、同時に実行されてよい。

上記で開示された海底資源を収集する装置および方法を用いて、複数の収集デバイスは、メインモジュールによって決定された採掘経路に沿って同時に海底資源を収集するように、メインモジュールによって制御されることができる。その上、メインモジュールは、収集デバイスからメインモジュールへの、および／またはメインモジュールからコンテナへの、海底資源の移送を制御するように構成されるので、海底資源の移送の効率は大幅に改善される。さらに、海底に配置された少なくとも１つのコンテナを使用して、海底資源を水上船に移送する前に、収集された海底資源を一時的に格納し、海底資源の移送効率をさらに高めることができる。

上述の実施形態および特徴は、例示的であり、限定的でないと考えられるべきであることを、理解されたい。当業者には、本発明の明細書および実施を考慮することによって、多くの他の実施形態が明らかになるであろう。従って、本発明の範囲は、添付の「特許請求の範囲」に関して、それに権利が与えられる等価物の全ての範囲と共に、決定されなければならない。さらに、特定の用語は、説明を明確にするために使用されており、本発明の開示された実施形態を限定するために使用されていない。

Claims (38)

1. 海底資源を収集する装置であって、前記装置は、
   メインモジュールと、
   前記メインモジュールに解放可能に取り付けられた複数の海底資源収集デバイスと、
   を備え、
   前記メインモジュールおよび前記複数の収集デバイスは、水上船舶から海底に向かって発射されるように構成され、
   前記メインモジュールは、制御モジュールを含み、前記制御モジュールは、海底の特性に基づいて前記収集デバイスのそれぞれの採掘経路を決定し、決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように前記収集デバイスのそれぞれを制御し、前記収集デバイスによって収集された海底資源の移送を制御するように、構成され、
   それぞれの収集デバイスは、前記装置が発射された後に前記メインモジュールから解放されるように、および解放された後に前記メインモジュールによって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように、構成される、装置。
2. 前記収集デバイスのそれぞれには、海底の特性に関する情報を収集するように構成された少なくとも１つのセンサが設けられ、
   前記メインモジュールの前記制御モジュールは、前記収集デバイスによって収集された前記情報に基づいて、それぞれの収集デバイスの採掘経路を決定するように、さらに構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記メインモジュールの前記制御モジュールは、前記収集デバイスによって収集された前記情報に基づいて、前記収集デバイスの採掘経路間に重複があるかどうかを決定し、重複がある場合、前記収集デバイスのうちの少なくとも１つの採掘経路を調整するように、さらに構成される、請求項２に記載の装置。
4. 海底の特性が、水深測量、海底の地理的特徴、海底にある海底資源の集約度分布および体積、ならびに海底の土壌強度、からなる群から選択される、請求項３に記載の装置。
5. 前記メインモジュールは、濾過モジュールをさらに含み、前記濾過モジュールは、前記収集デバイスによって収集された海底資源から砂粒子および／またはスラリーを少なくとも部分的に除去するように構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記濾過モジュールは、
   遠心システムと、メッシュフィルタを有する壁によって画定されるチャンバと、であって、前記遠心システムは、前記メッシュフィルタを通じて前記チャンバから砂粒子および／またはスラリーを追い出すように構成される、遠心システムと、チャンバ；および／または、
   海底資源を砂粒子および／またはスラリーから分離するように構成される有孔構造；および／または、
   砂粒子および／またはスラリーを海底資源から洗い流すように構成されるジェット／水スプリンクラーシステム、
   を含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記メインモジュールは、保管モジュールをさらに含み、前記保管モジュールは、前記濾過モジュールから移送された濾過された海底資源を一時的に保管するように構成される、請求項５または６に記載の装置。
8. 前記メインモジュールは、ラッチシステムをさらに含み、前記ラッチシステムは、前記装置が発射された後に前記メインモジュールからの前記収集デバイスの解放を制御するように、および、前記装置が前記水上船舶に戻る前に前記収集デバイスを前記メインモジュールに再び取り付けるように、構成される、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記ラッチシステムは、空気圧ピストンまたは油圧システムを含む、請求項８に記載の装置。
10. 運搬システムをさらに備え、前記運搬システムは、前記メインモジュールに流体接続され、前記メインモジュールから海底資源を受け取るように、および受け取った海底資源を前記水上船舶に移送するように、構成され、前記メインモジュールは、前記メインモジュールから前記運搬システムへの海底資源の移送を制御するようにさらに構成される、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
11. 運搬システムは、スラスタアシスト垂直搬送システム（ＶＴＳ）を含み、前記スラスタアシスト垂直搬送システム（ＶＴＳ）は、電力伝送および通信のためにアンビリカルによって前記水上船舶に接続され、前記水上船舶から発射され、前記メインモジュールに流体接続された後に前記メインモジュールから海底資源を受け取り、海底資源で少なくとも部分的に満たされた後に前記水上船舶まで持ち上げられるように、構成され、
    前記メインモジュールは、前記メインモジュールからＶＴＳへの海底資源の移送を制御するようにさらに構成される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. ＶＴＳが、
    ベクトルスラスタであって、海底流からの抗力に対抗するように、およびＶＴＳをほぼ垂直な経路に沿って移動させるように、構成されるベクトルスラスタと、
    前記水上船舶に移送される海底資源を保管するように構成されるコンテナと、
    接続手段であって、ＶＴＳを前記メインモジュールに流体接続するように、および前記メインモジュールからＶＴＳへの海底資源の移送を可能にするように、構成される接続手段と、
    を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記メインモジュールおよび前記複数の収集デバイスは、前記水上船舶から発射された後に海底より上の所定の高さに配置されるように構成される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 浮力モジュールと、フレームと、少なくとも１つのベクトルスラスタと、をさらに備え、浮力モジュールと、フレームと、少なくとも１つのベクトルスラスタと、は、海底流からの抗力に対抗し、前記メインモジュールおよび前記複数の収集デバイスを海底より上の所定の高さに維持するように、構成される、請求項１３に記載の装置。
15. それぞれの収集デバイスは、前記メインモジュールから解放された後に、電力伝送、資源移送および情報／データ転送のためのハイブリッドフローホースによってメインモジュールに移動可能かつ通信可能に接続される、請求項１から１４のいずれか１項に記載の装置。
16. それぞれの収集デバイスは、前記メインモジュールから解放された後に無線方式で前記メインモジュールと通信するように、および海底資源で少なくとも部分的に満たされた後に前記メインモジュールに戻るように、構成され、
    前記メインモジュールは、少なくとも部分的に満たされた収集デバイスが前記メインモジュールに再び取り付けられた後に、前記収集デバイスから前記メインモジュールへの海底資源の移送を制御するように、さらに構成される、請求項１から１４のいずれか１項に記載の装置。
17. 前記メインモジュールおよび前記複数の収集デバイスは、前記水上船舶から発射された後に海底に配置されるように構成され、
    前記運搬システムは、海底着座フレームと、コンテナと、を備え、
    前記海底着座フレームは、前記水上船舶から発射され、海底に着地するように構成され、
    前記コンテナは、前記水上船舶から発射され、前記コンテナが前記メインモジュールから移送された海底資源を受け取るように前記メインモジュールに流体接続される前記海底着座フレームに配置されるように、構成され、受け取った海底資源を前記水上船舶に移送するようにウインチによって前記水上船舶まで持ち上げられるように構成される、請求項１０に記載の装置。
18. 前記海底着座フレームは、発射ロープおよびガイドレールを使用してＡ字形フレームによって前記水上船舶から発射され、自重によって海底まで下降するように、構成され、
    前記コンテナは、前記海底着座フレームおよび前記発射ロープによって形成されるガイドシステムに沿って前記水上船舶から発射されるように構成される、請求項１７に記載の装置。
19. 介入遠隔操作探査機（ＲＯＶ）をさらに備え、前記介入遠隔操作探査機（ＲＯＶ）は、海底への海底着座フレームの発射および着地を支援するように、およびコンテナと前記メインモジュールとの間の接続を制御するように、構成される、請求項１６または１７に記載の装置。
20. 海底資源を収集する方法であって、
    水上船舶から海底に向かって海底資源を収集する装置を発射するステップであって、前記装置が、メインモジュールと、前記メインモジュールに解放可能に取り付けられた複数の収集デバイスと、を含む、発射するステップと、
    前記メインモジュールによって、海底の特性に基づいて前記複数の収集デバイスのそれぞれの採掘経路を決定するステップと、
    前記複数の収集デバイスを前記メインモジュールから解放するステップと、
    前記メインモジュールによって決定された採掘経路に沿って海底資源を収集するように、前記メインモジュールによって、前記収集デバイスのそれぞれを制御するステップと、
    前記メインモジュールによって、前記収集デバイスによって収集された海底資源の移送を制御するステップと、
    を含む方法。
21. 前記収集デバイスのそれぞれによって、海底の特性に関する情報を収集し、収集した情報を前記メインモジュールに送るステップ、をさらに含み、
    採掘経路を決定するステップは、前記収集デバイスによって収集された前記情報に基づいて、前記収集デバイスのそれぞれの採掘経路を、前記メインモジュールによって、決定するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記収集デバイスによって収集された前記情報に基づいて、前記収集デバイスの採掘経路間に重複があるかどうかを、前記メインモジュールによって、決定するステップと、
    重複がある場合には、前記収集デバイスのうちの少なくとも１つの採掘経路を、前記メインモジュールによって、調整するステップと、
    をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 海底の特性が、水深測量、海底の地理的特徴、海底にある海底資源の集約度分布および体積、ならびに海底の土壌強度、からなる群から選択される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記メインモジュールに設けられた濾過モジュールによって、前記収集デバイスによって収集された海底資源を濾過して、海底資源から砂粒子および／またはスラリーを少なくとも部分的に除去するステップ、をさらに含む、請求項２０から２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記濾過モジュールが、遠心システムと、メッシュフィルタを有する壁によって画定されるチャンバ、および／または有孔構造、および／またはジェット／水スプリンクラーシステム、を含み、
    海底資源を濾過するステップが、
    砂粒子および／またはスラリーを前記メッシュフィルタを通じてチャンバから追い出すステップ；および／または
    有孔構造によって、海底資源を砂粒子および／またはスラリーから分離するステップ；および／または
    ジェット／水スプリンクラーシステムによって、砂粒子および／またはスラリーを海底資源から洗い流すステップ、
    を含む、請求項２４に記載の方法。
26. 濾過された海底資源を、前記メインモジュールに設けられた保管モジュールに一時的に保管するステップ、をさらに含む、請求項２４または２５に記載の方法。
27. 前記収集デバイスを前記メインモジュールから解放するステップは、
    前記装置を発射した後に前記収集デバイスを前記メインモジュールから解放するようにラッチシステムを制御するステップ、を含み、
    前記方法は、
    前記装置が前記水上船舶に戻される前に前記収集デバイスを前記メインモジュールに再び取り付けるようにラッチシステムを制御するステップ、をさらに含む、請求項２０から２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記ラッチシステムは、空気圧ピストンまたは油圧システムを含む、請求項２７に記載の方法。
29. 運搬システムによって、海底資源を前記メインモジュールから前記水上船舶へ移送するステップ、をさらに含む、請求項２０から２８のいずれか１項に記載の方法。
30. 前記運搬システムは、スラスタアシスト垂直搬送システム（ＶＴＳ）を含み、前記方法は、
    スラスタアシスト垂直搬送システム（ＶＴＳ）を前記水上船舶から海底より上の所定の位置へ発射するステップと、
    前記メインモジュールからＶＴＳへの海底資源の移送を可能にするようにＶＴＳを前記メインモジュールに接続するステップと、
    海底資源前記メインモジュールからＶＴＳに移送するステップと、
    ＶＴＳが海底資源で少なくとも部分的に満たされた後にＶＴＳを前記メインモジュールから外すステップと、
    少なくとも部分的に満たされたＶＴＳを前記水上船舶まで持ち上げるステップと、
    をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
31. 前記水上船舶から海底に向かって前記装置を発射するステップは、前記メインモジュールおよび前記複数の回収デバイスを前記水上船舶から下降させ、前記メインモジュールおよび前記複数の回収デバイスを海底より所定の高さに配置するステップ、を含む、請求項２０から３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 前記メインモジュールに接続された少なくとも１つのベクトルスラスタを提供するステップと、
    前記装置がほぼ垂直な経路に沿って移動することを確実にし、前記装置を海底より上の所定の高さに維持するように、海底流からの抗力に対向するように、少なくともベクトルスラスタを使用するステップと、
    をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. それぞれの収集デバイスは、電力伝送、資源移送および情報／データ転送のためのハイブリッドフローホースによって前記メインモジュールに移動可能かつ通信可能に接続される、請求項２０から３２のいずれか１項に記載の方法。
34. 前記収集デバイスを前記メインモジュールから解放した後に、前記方法は、
    前記メインモジュールと前記収集デバイスのそれぞれとの間で情報／データを無線方式で転送するステップと、
    前記収集デバイスが海底資源で少なくとも部分的に満たされて前記メインモジュールに戻った後に、前記収集デバイスを前記メインモジュールに再び取り付けるステップと、
    前記収集デバイスが前記メインモジュールに再び取り付けられた後に、収集された海底資源を前記収集デバイスから前記メインモジュールに移送するステップと、
    をさらに含む、請求項２０から３２のいずれか１項に記載の方法。
35. 前記運搬システムが、海底着座フレームと、コンテナとを含み、前記方法は、
    前記海底着座フレームを前記水上船舶から発射し、前記海底着座フレームを海底に着地させるステップと、
    前記コンテナを前記水上船舶から発射し、前記コンテナを前記海底着座フレームに配置するステップと、
    前記メインモジュールから前記コンテナへの海底資源の移送を可能にするように、前記メインモジュールを前記コンテナに流体接続するステップと、
    前記コンテナが海底資源で少なくとも部分的に満たされた後に、前記メインモジュールと前記コンテナとの間の接続を切断するステップと、
    少なくとも部分的に満たされたコンテナをウインチによって前記水上船舶まで持ち上げるステップと、
    をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
36. 前記海底着座フレームを発射するステップは、発射ロープおよびガイドレールを使用してＡ字形フレームによって前記海底着座フレームを前記水上船舶から発射し、前記海底着座フレームを自重によって下降させるステップ、を含み、
    前記コンテナを発射するステップは、前記海底着座フレームと前記発射ロープとによって形成されるガイドシステムに沿って、前記コンテナを前記水上船舶から発射するステップ、を含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記運搬システムは、介入ＲＯＶをさらに含み、前記方法は、
    海底への前記海底着座フレームの発射および着地を支援するように、介入ＲＯＶを使用するステップと、
    前記メインモジュールと前記コンテナとの間の接続を制御するように、介入ＲＯＶを使用するステップと、
    をさらに含む、請求項３５または３６に記載の方法。
38. 前記メインモジュールと前記コンテナとの間の接続を制御するように、介入ＲＯＶを使用するステップは、
    海底資源を前記メインモジュールから前記コンテナに移送する前に、ＲＯＶによって、前記コンテナと前記メインモジュールとの間の接続を可能にするステップと、
    前記コンテナが海底資源で少なくとも部分的に満たされた後に、ＲＯＶによって、前記コンテナと前記メインモジュールとの間の接続を不可にするステップと、
    をさらに含む、請求項３７に記載の方法。