JP2022134889A - Collection system of undersea resources and collection method - Google Patents

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友博 森澤
Tomohiro Morisawa
慎哉 大森
Shinya Omori
龍太朗 村上
Ryutaro Murakami
英剛 宮▲崎▼
Eigo Miyazaki
敬太 秋山
Keita Akiyama
正憲 許
Masanori Kyo
郁郎 澤田
Ikuo Sawada
善久 川村
Yoshihisa Kawamura
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Abstract

To provide: a collection system of undersea resources capable of efficiently collecting undersea resources contained in the mud of the underwater ground; and a collection method.SOLUTION: A suction-collection pipe 2 is installed extending toward an underwater ground B containing undersea resources from above a water, and at least a bottom of an insertion tube 3 connected to a bottom of the suction-collection pipe 2 is inserted into the underwater ground B. Then, while a liquid L is supplied into the insertion tube 3, a rotary shaft 4 extending in a tube axial direction inside the suction-collection pipe 2 and the insertion tube 3 is rotated to rotate stirring blades 6 attached to a bottom of the rotary shaft 4 inside the insertion tube 3 to excavate and dissolve mud S inside the insertion tube 3. The mud S dissolved into the slurry is raised to a top of the insertion tube 3 by a stirring flow generated by the rotation of the stirring blades 6, and the raised mud S is lifted to above the water through the suction-collection pipe 2 by lifting means.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水底資源の採取システムおよび採取方法に関し、さらに詳しくは、水底地盤の泥土に含有されている水底資源を効率的に採取できる水底資源の採取システムおよび採取方法に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bottom-water resource extraction system and method, and more particularly to a bottom-water resource extraction system and method capable of efficiently extracting bottom-water resources contained in the mud of the bottom ground.

海洋資源開発においては、深海に存在するレアアース等の水底資源が含有されている水底地盤の泥土を水などの液体とともにポンプリフトやエアリフト等の揚収手段を利用して水上の揚収船等に揚収している。泥土の土塊が大きいほど揚収するために多くの液量が必要となる。泥土とともに揚収される液量が多くなるほど揚収作業や泥土と液体とを分離する作業工数が増え、水底資源の採取に要するコストも高くなる。それ故、水底地盤の泥土に含有されている水底資源を効率的に採取するには、水底地盤の泥土を細かく解泥してより少ない液量で揚収することが重要である。 In the development of marine resources, we use pump lifts, air lifts, and other means of lifting and collecting mud from the bottom of the sea, which contains bottom-of-water resources such as rare earths that exist in the deep sea, along with liquids such as water, to lift-and-recover ships on the water. are being harvested. The larger the mud mass, the more liquid volume is required to lift and collect it. As the amount of liquid that is lifted up and collected together with the mud increases, the number of man-hours required for the lifting and collection work and the work to separate the mud and the liquid increases, and the cost required for extracting bottom water resources also increases. Therefore, in order to efficiently extract the water bottom resources contained in the mud of the water bottom ground, it is important to finely thaw the mud of the water bottom ground and lift it up with a smaller amount of liquid.

従来、水底地盤の泥土を掘削して揚収するシステムが種々提案されている(特許文献1参照)。特許文献1の海洋資源揚鉱装置では、揚収管部の下部に設けられている回収ホッパを水底地盤の地表に対向させる。次いで、回転させたビットを水底地盤に貫入するとともに、ビットの下端部に設けられたノズルから海水よりも比重の軽いエマルション(界面活性剤を混ぜた油)を噴射することで水底地盤の泥土を掘削する。そして、水底地盤中から回収ホッパの上部にまで上昇した泥土およびエマルションを、揚収管部を介して水上に揚収している。この方法では、ビットによって掘削した水底地盤中の泥土の多くが水底地盤中で拡散してしまうため、泥土を細かく解泥できない。それ故、この海洋資源揚鉱装置では、泥土を上昇させるために海水よりも比重の軽いエマルションを水底地盤中に噴射している。しかしながら、多量のエマルションを水底地盤中に噴射し、揚収する必要があるため、揚収した泥土とエマルションとを分離する作業工数が増大し、水底資源の採取に要するコストが高くなる。また、水中に流出するエマルションにより水中環境が害されることも懸念される。 Conventionally, various systems have been proposed for excavating and lifting up mud from the bottom of water (see Patent Document 1). In the marine resource lifting device of Patent Literature 1, a recovery hopper provided at the lower portion of the lifting pipe portion faces the ground surface of the underwater ground. Next, the rotated bit penetrates the bottom of the sea, and an emulsion (oil mixed with a surfactant) with a specific gravity lighter than that of seawater is sprayed from the nozzle at the bottom of the bit to clear the mud of the bottom of the sea. excavate. Mud and emulsion that have risen from the bottom of the water to the upper part of the collection hopper are lifted onto the water via the lifting pipe. In this method, most of the mud in the waterbed ground excavated by the bit spreads in the waterbed ground, so the mud cannot be finely thawed. Therefore, in this marine resource lifting apparatus, an emulsion having a specific gravity lighter than that of seawater is injected into the seabed ground in order to raise the mud. However, since it is necessary to inject a large amount of emulsion into the waterbed ground and lift it up, the number of man-hours for separating the lifted mud and the emulsion increases, and the cost required for collecting waterbed resources increases. There is also a concern that the emulsion that flows out into the water will harm the aquatic environment.

特開2019-11568号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-11568

本発明の目的は、水底地盤の泥土に含有されている水底資源を効率的に採取できる水底資源の採取システムおよび採取方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bottom water resource collection system and a bottom water collection method capable of efficiently collecting water bottom resources contained in the mud of the bottom ground.

上記目的を達成するため、本発明の水底資源の採取システムは、水底資源が含有されている水底地盤の泥土を掘削して水上に揚収する水底資源の採取システムにおいて、水上から前記水底地盤に向かって延在する揚収管と、前記揚収管の下部に接続された挿入管と、前記揚収管および前記挿入管の内部を管軸方向に延在している回転軸と、前記回転軸の下部に取付けられていて前記挿入管の内部に配置されている撹拌翼と、前記挿入管の内部に液体を供給する液体供給機構とを備え、前記挿入管の少なくとも下部が前記水底地盤に挿入された状態で、前記液体供給機構により前記挿入管の内部に前記液体が供給されるとともに、前記回転軸の回転に伴って回転する前記撹拌翼により、前記挿入管の内部の前記泥土が掘削されて解泥され、その解泥によりスラリー状になった前記泥土が、前記撹拌翼の回転によって発生する撹拌流によって前記挿入管の上部に上昇し、その上昇したスラリー状の前記泥土が揚送手段により前記揚収管を通じて水上に揚収される構成にしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the bottom-of-water resource extraction system of the present invention is a bottom-of-water resource extraction system for excavating mud in the bottom-of-water ground containing bottom-of-water resources and pumping up the mud from the bottom of the water to the bottom-of-water ground. an insertion tube connected to a lower portion of the lifting and storing tube; a rotating shaft extending in the axial direction of the lifting and storing tube and the insertion tube; A stirring blade attached to the lower part of the shaft and arranged inside the insertion pipe; In the inserted state, the liquid is supplied to the inside of the insertion tube by the liquid supply mechanism, and the mud inside the insertion tube is excavated by the stirring blades that rotate with the rotation of the rotating shaft. The mud that has been demulsified and turned into a slurry by the dissolution rises to the upper part of the insertion pipe by the stirring flow generated by the rotation of the stirring blade, and the slurry-like mud that has risen is lifted. It is characterized in that it is lifted on the water through the lifting pipe by means.

本発明の水底資源の採取方法は、水底資源が含有されている水底地盤の泥土を掘削して水上に揚収する水底資源の採取方法において、水上から前記水底地盤へ向けて揚収管を延設し、前記揚収管の下部に接続している挿入管の少なくとも下部を前記水底地盤に挿入した状態で、前記挿入管の内部に液体を供給するとともに、前記揚収管および前記挿入管の内部を管軸方向に延在している回転軸を回転させて、前記回転軸の下部に取付けられている撹拌翼を前記挿入管の内部で回転させることにより、前記挿入管の内部の前記泥土を掘削して解泥し、その解泥によってスラリー状にした前記泥土を前記撹拌翼の回転によって発生させた撹拌流によって前記挿入管の上部へ上昇させ、その上昇させたスラリー状の前記泥土を揚収手段により前記揚収管を通じて水上に揚収することを特徴とする。 The bottom water resource extraction method of the present invention is a bottom water resource extraction method for excavating mud in the bottom water ground containing the bottom water resource and lifting it up to the surface of the water. A liquid is supplied to the inside of the insertion pipe in a state where at least the lower part of the insertion pipe connected to the lower part of the lifting and receiving pipe is inserted into the sea bed ground, and the lifting and receiving pipe and the insertion pipe The mud inside the insertion pipe is rotated by rotating the rotating shaft extending in the direction of the tube axis and rotating the stirring blade attached to the lower part of the rotating shaft inside the insertion pipe. is excavated and demulsified, and the mud made into slurry by the dissolution is raised to the upper part of the insertion pipe by the stirring flow generated by the rotation of the stirring blade, and the raised slurry-like mud is It is characterized in that it is lifted onto the water through the lifting pipe by lifting means.

本発明によれば、水底地盤に挿入した挿入管の内部に液体を供給するとともに撹拌翼を回転させて、挿入管の内部で水底地盤の泥土を掘削、解泥することで、比較的少ない液量で泥土を効果的に細粒化してスラリー状にすることができる。さらに、挿入管の内部に水を供給しつつ、撹拌翼を回転させることで挿入管の内部に撹拌流が発生する。これにより、細かく解泥されたスラリー状の泥土が撹拌流にのって挿入管の上部まで上昇し易くなる。それ故、比較的少ない液量で水底地盤の泥土を効率的に揚収することができ、泥土に含有されている水底資源を効率的に採取できる。 According to the present invention, the liquid is supplied to the inside of the insertion pipe inserted into the waterbed ground, and the stirring blade is rotated to excavate and disaggregate the mud of the waterbed ground inside the insertion pipe, thereby producing a relatively small amount of liquid. amount can effectively comminute the mud into a slurry. Furthermore, a stirring flow is generated inside the insertion tube by rotating the stirring blade while supplying water to the inside of the insertion tube. As a result, the finely disaggregated slurry-like mud is easily lifted up to the top of the insertion pipe along with the stirring flow. Therefore, it is possible to efficiently lift up and recover the mud from the bottom of the sea with a relatively small amount of liquid, and to efficiently extract the bottom water resources contained in the mud.

本発明の水底資源の採取システムの実施形態の概要を例示する説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an outline of an embodiment of a bottom water resource extraction system of the present invention; 図1の挿入管の内部を平面視で例示する説明図である。FIG. 2 is an explanatory view illustrating the inside of the insertion tube of FIG. 1 in plan view; 図2のA矢視で挿入管の内部を例示する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the inside of the insertion tube in the A arrow view of FIG. 2 ; 図2のB矢視で挿入管の内部を例示する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the inside of the insertion tube in the B arrow view of FIG. 2 ; 図1の挿入管を水底地盤に挿入した状態を例示する説明図である。1. It is explanatory drawing which illustrates the state which inserted the insertion pipe of FIG. 1 in the water bottom ground. 図5の状態から撹拌翼を水底地盤の所定深度まで貫入した状態を例示する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a state in which the stirring blades have penetrated to a predetermined depth in the submerged ground from the state of FIG. 5 ; 図6の状態から挿入管の内部で撹拌翼を管軸方向に往復移動させている状態を例示する説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating a state in which the stirring blade is reciprocated in the tube axis direction inside the insertion tube from the state in FIG. 6. FIG.

以下、本発明の水底資源の採取システムおよび採取方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。本発明によって、レアアース等の水底資源(鉱物資源)が含有されている水底地盤の泥土を掘削して水上に揚収する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the system and method for collecting bottom water resources of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings. According to the present invention, the mud of the bottom of the water containing the bottom of the water resources (mineral resources) such as rare earths is excavated and collected on the water.

図1に例示する本発明の水底資源の採取システム1(以下、採取システム1という)は、水上から水底地盤Bに向かって延在する揚収管2と、揚収管2の下部に接続されている挿入管3と、揚収管2および挿入管3の内部を管軸方向に延在している回転軸4とを備えている。採取システム1はさらに、回転軸4の下部に取付けられた撹拌翼6と、挿入管3の内部に液体Lを供給する液体供給機構8とを備えている。この実施形態では、揚収管2が水上の揚収船20に接続されている場合を例示しているが、揚収船20に限らず例えば、揚収管2が水上に設けられた揚収施設などに接続された構成にすることもできる。 A bottom water resource extraction system 1 (hereinafter referred to as a bottom water resource extraction system 1) of the present invention illustrated in FIG. and a rotating shaft 4 extending inside the lift-and-storage tube 2 and the insertion tube 3 in the tube axial direction. The collection system 1 further includes a stirring blade 6 attached to the lower portion of the rotating shaft 4 and a liquid supply mechanism 8 for supplying the liquid L into the insertion tube 3 . This embodiment exemplifies the case where the lifting pipe 2 is connected to the lifting and receiving ship 20 on the water, but it is not limited to the lifting and receiving ship 20. For example, the lifting and receiving pipe 2 is provided on the water. It can also be configured to be connected to a facility or the like.

揚収管2と挿入管3は連通している。挿入管3の内径は揚収管2の内径よりも大きく設定されている。揚収管2と挿入管3との連結部分の内周面は滑らかに連続する曲面形状になっている。揚収管2の内径は例えば、0.2m以上1.0m以下の範囲内に設定され、挿入管3の内径は例えば、0.5m以上5m以下の範囲内に設定される。揚収管2には、挿入管3の上部に上昇した泥土Sを、揚収管2を通じて水上に揚送する揚送手段が接続されている。揚送手段は、例えば、エアリフトポンプやスラリーポンプ等で構成される。 The lift-and-storage pipe 2 and the insertion pipe 3 are in communication. The inner diameter of the insertion tube 3 is set larger than the inner diameter of the lift-and-storage tube 2 . The inner peripheral surface of the connecting portion between the lifting tube 2 and the insertion tube 3 has a smoothly continuous curved shape. The inner diameter of the lift-and-storage tube 2 is set, for example, within a range of 0.2 m or more and 1.0 m or less, and the inner diameter of the insertion tube 3 is set, for example, within a range of 0.5 m or more and 5 m or less. A lifting means is connected to the lifting pipe 2 for lifting the mud S raised to the upper part of the insertion pipe 3 through the lifting pipe 2 to the surface of the water. The pumping means is composed of, for example, an air lift pump, a slurry pump, or the like.

水底地盤Bの泥土Sを採取する際には、挿入管3は少なくとも下部が水底地盤Bに挿入された状態となり、挿入管3の上部は水底地盤Bの表面よりも上方に突出した状態となる。例えば、挿入管3の全長の50%以上が水底地盤Bに挿入された状態にする。挿入管3の管軸方向の長さは、水底資源が分布している地層の深さに応じて適宜設定されるが、例えば、2m以上20m以下の範囲内に設定される。この実施形態では、挿入管3の外周面に平面視で環状のストッパー3aが設けられている。このストッパー3aを境界にして、ストッパー3aよりも下側の挿入管3の領域が水底地盤Bに挿入された状態になり、ストッパー3aよりも上側の挿入管3の領域が水底地盤Bの表面よりも上方に突出した状態になる。 When collecting the mud S of the waterbed ground B, the insertion pipe 3 is in a state in which at least the lower part thereof is inserted into the waterbed ground B, and the upper part of the insertion pipe 3 protrudes upward from the surface of the waterbed ground B. . For example, 50% or more of the total length of the insertion pipe 3 is inserted into the seabed ground B. The length of the insertion tube 3 in the tube axis direction is appropriately set according to the depth of the stratum in which the submerged resources are distributed. In this embodiment, an annular stopper 3a is provided on the outer peripheral surface of the insertion tube 3 in plan view. With this stopper 3a as a boundary, the region of the insertion pipe 3 below the stopper 3a is inserted into the waterbed ground B, and the region of the insertion pipe 3 above the stopper 3a is below the surface of the waterbed ground B. will also protrude upwards.

回転軸4は、揚収船20から揚収管2および挿入管3を挿通して吊り下げられていて、駆動機構により軸回転する。図2~図4に例示するように、この実施形態では、回転軸4の下部に対して着脱可能に連結されるヘッド5に、撹拌翼6が取付けられている。ヘッド5の下端部には水底地盤Bの泥土Sを掘削する掘削刃7が設けられている。掘削刃7よりも上方に位置するヘッド5の外周面に、複数の撹拌翼6で構成された撹拌翼群が設けられている。それぞれの撹拌翼6は、挿入管3の内周面に向かって延在している。同じ撹拌翼群を構成する複数の撹拌翼6は、回転軸4の周方向に間隔をあけて配置されている。 The rotating shaft 4 is suspended from the hoisting/receiving vessel 20 through the hoisting/storage pipe 2 and the insertion pipe 3, and is rotated by a drive mechanism. As illustrated in FIGS. 2 to 4, in this embodiment, a stirring blade 6 is attached to a head 5 that is detachably connected to the lower portion of a rotating shaft 4. As shown in FIG. An excavating edge 7 for excavating the mud S of the water bottom ground B is provided at the lower end of the head 5 . A group of agitating blades 6 composed of a plurality of agitating blades 6 is provided on the outer peripheral surface of the head 5 located above the excavating blade 7 . Each stirring blade 6 extends toward the inner peripheral surface of the insertion tube 3 . A plurality of stirring blades 6 constituting the same stirring blade group are arranged at intervals in the circumferential direction of the rotating shaft 4 .

この実施形態のそれぞれの撹拌翼6は平板状に形成されていて、回転軸4(ヘッド5)に接続されている根元部分から先端に向かって先細りするテーパ形状になっている。撹拌翼6の回転方向における前端部は鋭く尖った形状になっている。例えば、撹拌翼6の前端部を山と谷とが連続する鋸歯状にすることもできる。撹拌翼6は、平板状に限らず、例えば、スクリューの羽根のような湾曲した形状にすることもできる。 Each stirring blade 6 in this embodiment is formed in a flat plate shape and has a tapered shape that tapers from the root portion connected to the rotating shaft 4 (head 5) toward the tip. The front end portion of the stirring blade 6 in the rotation direction is sharply pointed. For example, the front end portion of the stirring blade 6 can be formed in a sawtooth shape with continuous peaks and valleys. The stirring impeller 6 is not limited to a flat plate shape, and can be curved like a screw blade, for example.

この実施形態では、対向する位置に配置された2枚の撹拌翼6で構成された撹拌翼群が、回転軸4の軸方向に3段設けられている。最下段の撹拌翼群を構成するそれぞれの撹拌翼6は、回転方向に向かって下向きに傾斜している。中段の撹拌翼群と最上段の撹拌翼群を構成するそれぞれの撹拌翼6は、回転方向に向かって上向きに傾斜している。図4に例示するように、回転軸4の軸方向と撹拌翼6の延在方向とのなす角度θ(俯角)は例えば、10度以上80度以下、好ましくは20度以上70度以下、より好ましくは25度以上40度以下の範囲内に設定される。 In this embodiment, a stirring blade group composed of two stirring blades 6 arranged at opposing positions is provided in three stages in the axial direction of the rotating shaft 4 . Each of the stirring blades 6 constituting the lowest stage stirring blade group is inclined downward in the direction of rotation. Each of the stirring blades 6 constituting the middle stirring blade group and the uppermost stirring blade group is inclined upward in the direction of rotation. As illustrated in FIG. 4, the angle θ (depression angle) between the axial direction of the rotating shaft 4 and the extending direction of the stirring blades 6 is, for example, 10 degrees or more and 80 degrees or less, preferably 20 degrees or more and 70 degrees or less. It is preferably set within the range of 25 degrees or more and 40 degrees or less.

回転軸4の軸方向に隣り合う撹拌翼6どうしは、平面視で回転軸4の周方向にずれた位置に配置されている。挿入管3の内周面と撹拌翼6の先端との間には、50mm~500mm程度のすき間(クリアランス)が設けられている。撹拌翼6(回転軸4)の回転数は例えば10rpm~200rpmである。 The stirring blades 6 adjacent to each other in the axial direction of the rotating shaft 4 are arranged at positions shifted in the circumferential direction of the rotating shaft 4 in plan view. A gap (clearance) of about 50 mm to 500 mm is provided between the inner peripheral surface of the insertion tube 3 and the tip of the stirring blade 6 . The rotation speed of the stirring blade 6 (rotating shaft 4) is, for example, 10 rpm to 200 rpm.

回転軸4の軸方向に設ける撹拌翼群の段数や、各段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6の数などは、この実施形態に限定されず、異なる構成にすることもできる。例えば、3枚の撹拌翼6で構成された撹拌翼群が、回転軸4の軸方向に2段設けられた構成などにすることもできる。それぞれの撹拌翼群を構成する撹拌翼6は、平面視で回転軸4の軸心を中心にして点対象になるように配置することが好ましい。それぞれの段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6の傾斜方向は、この実施形態に限定されず、例えば、最上段の撹拌翼群や中段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6が回転方向に向かって下向きに傾斜している構成にすることもできる。 The number of stages of the stirring blade group provided in the axial direction of the rotating shaft 4 and the number of the stirring blades 6 constituting each stage of the stirring blade group are not limited to this embodiment, and may be configured differently. For example, it is also possible to adopt a structure in which a stirring blade group composed of three stirring blades 6 is provided in two stages in the axial direction of the rotating shaft 4 . The stirring blades 6 constituting each stirring blade group are preferably arranged so as to be point-symmetrical about the axis of the rotating shaft 4 in plan view. The direction of inclination of the stirring blades 6 constituting the stirring blade groups of each stage is not limited to this embodiment. A downward sloping configuration is also possible.

液体供給機構8は、液体Lとして例えば、水(海水や淡水)を供給する。現場で入手できる現場水(海水や淡水)を利用すると便利である。その他に、液体Lとして例えば、水に添加剤を加えた液体や、水以外の液体を供給する構成にすることもできる。この実施形態の液体供給機構8は、撹拌翼6の先端部に設けられた噴射ノズル8aを有している。それぞれの噴射ノズル8aは、挿入管3の内周面に向かって液体Lを噴射する。水上(揚収船20)に設置された液体供給装置により、回転軸4に内部に延設された主管と、主管の下部で複数に分岐した配管8bとを通じて、それぞれの噴射ノズル8aに液体Lが供給される構成になっている。 The liquid supply mechanism 8 supplies water (seawater or freshwater) as the liquid L, for example. It is convenient to use on-site water (sea water or fresh water) that is available on-site. In addition, as the liquid L, for example, a liquid obtained by adding an additive to water, or a liquid other than water may be supplied. The liquid supply mechanism 8 of this embodiment has a jet nozzle 8 a provided at the tip of the stirring blade 6 . Each injection nozzle 8 a injects the liquid L toward the inner peripheral surface of the insertion tube 3 . A liquid supply device installed on the surface of the water (ship 20) supplies liquid L to each injection nozzle 8a through a main pipe extending inside the rotating shaft 4 and a plurality of pipes 8b branched from the lower part of the main pipe. is supplied.

噴射ノズル8aおよび配管8bは、撹拌翼6の回転方向に対して撹拌翼6の背後側になる面に付設されている。例えば、噴射ノズル8aおよび配管8bを撹拌翼6に内設して撹拌翼6の先端から液体Lが噴射される構成にすることもできる。この実施形態では、全ての撹拌翼6にそれぞれ噴射ノズル8aが設けられているが、一部の撹拌翼6に選択的に噴射ノズル8aを設けることもできる。即ち、例えば、最下段の撹拌翼群を構成するそれぞれの撹拌翼6にだけ噴射ノズル8aを設けることもできる。 The injection nozzle 8a and the pipe 8b are attached to the rear side of the stirring blade 6 with respect to the rotating direction of the stirring blade 6. As shown in FIG. For example, the jet nozzle 8a and the pipe 8b may be installed in the stirring blade 6 so that the liquid L is jetted from the tip of the stirring blade 6 . In this embodiment, all the stirring blades 6 are provided with the injection nozzles 8a, but some of the stirring blades 6 can be selectively provided with the injection nozzles 8a. That is, for example, the injection nozzle 8a can be provided only for each stirring blade 6 that constitutes the lowest stage stirring blade group.

一部の撹拌翼6に選択的に噴射ノズル8aを設ける場合にも、各段に設ける噴射ノズル8aは、平面視で回転軸4の軸心を中心にして点対象になるように配置することが好ましい。なお、液体供給機構8は、挿入管3の内部に液体Lを供給できる構成であればよく、この実施形態の構成に限定されない。例えば、液体供給機構8として、挿入管3の内部に配置されている回転軸4の下部(ヘッド5)に、液体Lを吐出する吐出ノズルを設けることもできる。 Even when the injection nozzles 8a are selectively provided in some of the stirring blades 6, the injection nozzles 8a provided in each stage should be arranged so as to be point-symmetrical about the axis of the rotating shaft 4 in plan view. is preferred. It should be noted that the liquid supply mechanism 8 may have any structure as long as it can supply the liquid L into the insertion tube 3, and is not limited to the structure of this embodiment. For example, as the liquid supply mechanism 8 , a discharge nozzle for discharging the liquid L can be provided in the lower portion (head 5 ) of the rotating shaft 4 arranged inside the insertion tube 3 .

次に、この採取システム1を用いて水底資源を採取する方法の手順の一例を以下に説明する。 Next, an example of the procedure of a method for collecting bottom water resources using this collection system 1 will be described below.

揚収管2の下部に挿入管3を接続し、挿入管3の上部の内部にヘッド5を着脱可能に固定しておく。そして、図5に例示するように、水上(揚収船20)から水底地盤Bへ向けて揚収管2を延設し、揚収管2の下部に接続されている挿入管3の少なくとも下部を水底地盤Bに挿入する。この際、ヘッド5が収容されている挿入管3の上部は水底地盤Bに挿入せずに、ヘッド5を水底地盤Bの表面よりも上方に配置した状態にする。この段階では、水底地盤Bに挿入されている挿入管3の下部の内部は水底地盤Bの泥土Sで満たされた状態になっている。水底地盤Bに挿入されていない挿入管3の上部の内部は、水域の水Wで満たされた状態になっている。 An insertion tube 3 is connected to the lower part of the lifting and receiving tube 2, and a head 5 is detachably fixed inside the upper part of the insertion tube 3. - 特許庁Then, as exemplified in FIG. 5, the lifting pipe 2 is extended from the surface of the water (lifting and collecting ship 20) toward the sea bottom ground B, and at least the lower part of the insertion pipe 3 connected to the lower part of the lifting pipe 2 is inserted into the waterbed ground B. At this time, the upper part of the insertion tube 3 containing the head 5 is not inserted into the waterbed ground B, and the head 5 is arranged above the surface of the waterbed ground B. - 特許庁At this stage, the inside of the lower part of the insertion pipe 3 inserted into the waterbed ground B is filled with the mud S of the waterbed ground B. As shown in FIG. The inside of the upper part of the insertion pipe 3, which is not inserted into the seabed ground B, is filled with the water W of the water area.

この実施形態では、挿入管3の外側に設けられているストッパー3aが水底地盤Bの地表に当接する位置まで挿入管3を水底地盤Bに挿入すると、水底資源が分布している地層の深さまで挿入管3の下部が挿入される。ヘッド5が収容されている挿入管3の上部は水底地盤Bの地表よりも上方に突出した状態となる。 In this embodiment, when the insertion pipe 3 is inserted into the seabed ground B to a position where the stopper 3a provided on the outside of the insertion pipe 3 contacts the ground surface of the seabed ground B, the depth of the stratum where the waterbed resources are distributed is reached. The lower part of the insertion tube 3 is inserted. The upper part of the insertion tube 3 in which the head 5 is housed protrudes above the ground surface of the submerged ground B.

次いで、回転軸4を、揚収管2および挿入管3の内部に挿通させた状態で水上(揚収船20)から水底地盤Bへ向けて降下させて、回転軸4の下端部にヘッド5(撹拌翼6)を連結する。回転軸4の下端部にヘッド5を連結した状態で、回転軸4をさらに水底地盤Bへ向けて下方移動させると挿入管3からヘッド5が外れる。その結果、回転軸4と一体化したヘッド5(撹拌翼6)が管軸方向に移動可能な状態となる。 Next, the rotating shaft 4 is lowered from the surface of the water (the hoisting and recovering vessel 20) toward the seabed B while being inserted into the inside of the hoisting pipe 2 and the insertion pipe 3, and the head 5 is attached to the lower end of the rotating shaft 4. (Stirring blade 6) is connected. With the head 5 connected to the lower end of the rotary shaft 4 , the head 5 is removed from the insertion tube 3 when the rotary shaft 4 is further moved downward toward the submerged ground B. As a result, the head 5 (stirring blade 6) integrated with the rotating shaft 4 becomes movable in the direction of the tube axis.

次いで、図6に例示するように、液体供給機構8により挿入管3の内部に液体Lを供給するとともに、回転軸4を回転させる。そして、回転する回転軸4の下部(ヘッド5)に取付けられている撹拌翼6を挿入管3の内部で回転させることにより、挿入管3の内部の泥土Sを掘削して解泥する。そして、図7に例示するように、その解泥によってスラリー状にした泥土Sを撹拌翼6の回転によって発生させた撹拌流によって挿入管3の上部へ上昇させ、その上昇させたスラリー状の泥土Sを揚収手段により揚収管2を通じて水上(揚収船20)に揚収する。 Next, as illustrated in FIG. 6, the liquid supply mechanism 8 supplies the liquid L into the insertion tube 3 and rotates the rotary shaft 4 . By rotating the stirring blade 6 attached to the lower part (head 5) of the rotating shaft 4 inside the insertion pipe 3, the mud S inside the insertion pipe 3 is excavated and demulsified. Then, as illustrated in FIG. 7, the mud S made into a slurry by the demulsification is raised to the upper part of the insertion pipe 3 by the stirring flow generated by the rotation of the stirring blade 6, and the raised slurry-like mud is raised. S is lifted onto the water (lifting ship 20) through the lifting pipe 2 by the lifting means.

より具体的には、図5に例示するように、撹拌翼6を水底地盤Bの表面よりも上方に配置した状態で、噴射ノズル8aによる液体Lの噴射を開始し、回転軸4を回転駆動させて撹拌翼6を回転させた状態にする。そして、図6に例示するように、噴射ノズル8aから挿入管3の内周面に向かって液体Lを高圧で噴射しつつ、回転させた状態の撹拌翼6を水底地盤Bの表面から所定深度まで下方移動させて、挿入管3の内部の泥土Sを掘削する。この際、挿入管3の下端3bよりも深い位置までは掘削せずに、挿入管3の中途位置の深度まで泥土Sを掘削する。 More specifically, as illustrated in FIG. 5, in a state where the stirring blades 6 are arranged above the surface of the submerged ground B, the injection nozzle 8a starts to inject the liquid L, and the rotating shaft 4 is driven to rotate. to rotate the stirring blade 6. Then, as illustrated in FIG. 6, while injecting the liquid L at high pressure from the injection nozzle 8a toward the inner peripheral surface of the insertion tube 3, the rotating stirring blade 6 is moved from the surface of the submerged ground B to a predetermined depth. to excavate the mud S inside the insertion pipe 3. At this time, the mud S is excavated to the depth of the middle position of the insertion pipe 3 without excavating to a position deeper than the lower end 3 b of the insertion pipe 3 .

回転する撹拌翼6により挿入管3の中央側の泥土Sが掘削され、噴射ノズル8aから高圧噴射される液体Lにより撹拌翼6の先端と挿入管3の内周面との間の泥土Sが掘削される。この実施形態では、最下段の撹拌翼群を構成するそれぞれの撹拌翼6が、回転方向に向かって下向きに傾斜している。そのため、最下段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6によって掘削された泥土Sは上方移動し、その上方移動した泥土Sが中段の撹拌翼群と最上段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6によってさらに細粒化される。 The rotating impeller 6 excavates the mud S on the center side of the insertion tube 3, and the mud S between the tip of the agitation impeller 6 and the inner peripheral surface of the insertion tube 3 is excavated by the liquid L injected at high pressure from the injection nozzle 8a. be excavated. In this embodiment, each stirring blade 6 that constitutes the lowest stage stirring blade group is inclined downward in the direction of rotation. Therefore, the mud S excavated by the stirring blades 6 constituting the lowest stirring blade group moves upward, and the mud S that has moved upward constitutes the middle stirring blade group and the top stirring blade group 6. is further refined by

その後、図7に例示するように、挿入管3の内部で、噴射ノズル8aから液体Lを噴射しつつ、回転させた状態の撹拌翼6を管軸方向に複数回往復移動させて、挿入管3の内部の泥土Sを繰り返し解泥する。これにより、挿入管3の内部の泥土Sはさらに細粒化され、挿入管3の内部の細粒化された泥土Sが、挿入管3の内部の液体(水域の水Wと液体供給機構8によって供給された液体Lとを含む)に紛れて浮遊した状態、即ち、挿入管3の内部がスラリー状の泥土Sで満たされた状態となる。液体供給機構8により挿入管3の内部に新たな液体Lが供給されることで、挿入管3の内部の水Wや泥土Sが新たに供給された液体Lに置換されることが促進される。さらに、撹拌翼6の回転によって挿入管3の内部に撹拌流が発生することで、挿入管3の内部で細粒化された泥土Sは挿入管3の上部まで上昇し易くなる。挿入管3の上部に上昇したスラリー状の泥土Sは揚収手段によって揚収管2を通じて水上(揚収船20)に順次揚収される。 After that, as illustrated in FIG. 7, inside the insertion tube 3, while injecting the liquid L from the injection nozzle 8a, the rotating stirring blade 6 is reciprocated a plurality of times in the axial direction of the insertion tube. The mud S inside 3 is repeatedly disintegrated. As a result, the mud S inside the insertion pipe 3 is further finely granulated, and the finely granulated mud S inside the insertion pipe 3 is mixed with the liquid inside the insertion pipe 3 (the water W in the water area and the liquid supply mechanism 8). , the inside of the insertion tube 3 is filled with slurry-like mud S. By supplying the new liquid L to the inside of the insertion tube 3 by the liquid supply mechanism 8, replacement of the water W and the mud S inside the insertion tube 3 with the newly supplied liquid L is promoted. . Furthermore, the rotation of the stirring blades 6 generates a stirring flow inside the insertion tube 3 , so that the mud S finely granulated inside the insertion tube 3 easily rises to the upper part of the insertion tube 3 . The slurry-like mud S raised to the upper part of the insertion pipe 3 is successively lifted onto the surface of the water (lifting vessel 20) through the lifting pipe 2 by the lifting means.

このように、本発明では、挿入管3の内部に新たな液体Lを供給するとともに撹拌翼6を回転させることで、挿入管3の内部では水底地盤Bの泥土Sを掘削、解泥して比較的少ない液量で泥土Sを効果的に細粒化できる。さらに、撹拌翼6の回転によって挿入管3の内部に撹拌流を発生させることで、挿入管3の内部で細粒化された泥土Sは沈降し難くなり、挿入管3の上部に向かって上昇し易くなる。それ故、比較的少ない液量で水底地盤Bの泥土Sを効率的に揚収することができ、泥土Sに含有されている水底資源を効率的に採取できる。 Thus, in the present invention, by supplying new liquid L to the inside of the insertion tube 3 and rotating the stirring blade 6, the mud S of the water bottom ground B is excavated and demulsified inside the insertion tube 3. Mud S can be effectively pulverized with a relatively small amount of liquid. Furthermore, by generating a stirring flow inside the insertion tube 3 by rotating the stirring blade 6, the mud S finely granulated inside the insertion tube 3 becomes difficult to settle and rises toward the top of the insertion tube 3. becomes easier. Therefore, the mud S of the water bottom ground B can be efficiently lifted up and collected with a relatively small amount of liquid, and the water bottom resources contained in the mud S can be efficiently collected.

また、深海で使用する揚収管2の内径は小さく、揚収管2の内周面と回転軸4との間のすき間は比較的狭いが、挿入管3の内部の泥土Sは土塊の少ない細粒化した状態で揚収管2に流れ込むので、揚収管2に泥土Sが詰まり難くなる。それ故、揚収管2に不具合が生じ難く、水底地盤Bの泥土Sを非常に円滑に揚収できる。また、挿入管3の内部に液体Lを供給して挿入管3の内部で泥土Sを掘削、解泥するので、液体Lとして水以外を供給する場合にも液体Lが挿入管3の外部の水中に流出し難い。 In addition, the inner diameter of the lifting pipe 2 used in the deep sea is small, and the gap between the inner peripheral surface of the lifting pipe 2 and the rotating shaft 4 is relatively narrow, but the mud S inside the insertion pipe 3 has a small amount of soil mass. Since it flows into the lifting/storage pipe 2 in a fine-grained state, the mud S is less likely to clog the suction/storage pipe 2.例文帳に追加Therefore, troubles are unlikely to occur in the lifting pipe 2, and the mud S of the water bottom ground B can be lifted up and collected very smoothly. Further, since the liquid L is supplied to the inside of the insertion tube 3 to excavate and disintegrate the mud S inside the insertion tube 3, the liquid L does not flow outside the insertion tube 3 even when a liquid other than water is supplied as the liquid L. It is difficult to flow out into the water.

泥土Sを効率的に解泥し、効果的な撹拌流を発生させるには、撹拌翼6の回転数を20rpm以上、より好ましくは40rpm以上にするとよい。特に、泥土Sを上昇させる撹拌流を発生させるには、撹拌翼6の回転数を相応に速くする必要がある。一方、撹拌翼6を高速で回転させるには限界があるので、回転数の上限は例えば80rpm、或いは60rpm程度にする。 In order to efficiently disaggregate the mud S and generate an effective stirring flow, the rotational speed of the stirring blade 6 should be 20 rpm or more, more preferably 40 rpm or more. In particular, in order to generate a stirring flow that raises the mud S, the rotational speed of the stirring blades 6 must be increased accordingly. On the other hand, since there is a limit to how fast the stirring blades 6 can be rotated, the upper limit of the rotation speed is, for example, about 80 rpm or 60 rpm.

この実施形態のように、回転軸4の周方向に間隔をあけて配置された複数の撹拌翼6で構成された撹拌翼群が、回転軸4の軸方向に複数段設けられた構成にすると、挿入管3の内部の泥土Sが撹拌翼6に衝突する頻度が高くなるので、泥土Sを効率よく細粒化できる。 As in this embodiment, if a plurality of stirring blades 6 arranged at intervals in the circumferential direction of the rotating shaft 4 are provided in multiple stages in the axial direction of the rotating shaft 4, , the mud S inside the insertion tube 3 collides with the stirring blades 6 more frequently, so that the mud S can be efficiently finely granulated.

さらに、最下段の撹拌翼群を構成するそれぞれの撹拌翼6が、回転方向に向かって下向きに傾斜している構成にすると、最下段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6によって掘削、解泥された泥土Sが上方に向かい、その上方の段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6によってさらに解泥される。それ故、泥土Sを非常に効率よく細粒化できる。また、最下段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6によって掘削、解泥された泥土Sや挿入管3の内部の液体(水域の水Wと液体L)が、挿入管3の下部開口から挿入管3の外部に流出し難くなるので、挿入管3の内部の泥土Sを効率的に揚収するには有利になる。さらに、最下段の撹拌翼群を構成する撹拌翼6によって挿入管3の内部に、泥土Sが上昇し易い撹拌流が発生するため、解泥された泥土Sが挿入管3の上部に向かって上昇し易くなる。 Furthermore, when each of the stirring blades 6 constituting the lowest stage stirring blade group is configured to be inclined downward in the direction of rotation, the stirring blades 6 constituting the lowest stage stirring blade group excavate and desludge. The sludge S thus formed moves upward and is further disintegrated by the stirring blades 6 constituting the stirring blade group in the upper stage. Therefore, the mud S can be finely granulated very efficiently. In addition, the mud S excavated and demulsified by the stirring blades 6 constituting the lowest stirring blade group and the liquid inside the insertion pipe 3 (the water W and the liquid L in the water area) are inserted from the lower opening of the insertion pipe 3. Since it becomes difficult to flow out to the outside of the pipe 3, it is advantageous for efficiently lifting up and collecting the mud S inside the insertion pipe 3. Furthermore, since the stirring blades 6 constituting the lowest stage stirring blade group generate a stirring flow in which the mud S easily rises inside the insertion pipe 3, the demulsified mud S flows toward the upper part of the insertion pipe 3. easier to rise.

最上段の撹拌翼群を構成するそれぞれの撹拌翼6が、回転方向に向かって上向きに傾斜している構成にすると、最上段の撹拌翼6に衝突した泥土Sが下方に向かい、その下方の段の撹拌翼6によってさらに解泥される。それ故、泥土Sを効率的に細粒化するには有利になる。 When each of the stirring blades 6 constituting the uppermost stirring blade group is configured to be inclined upward in the direction of rotation, the mud S that collides with the uppermost stirring blade 6 moves downward and moves downward. It is further disaggregated by the stirring blades 6 of the stages. Therefore, it is advantageous for efficiently refining the mud S.

一方で、最上段の撹拌翼群を構成するそれぞれの撹拌翼6が、回転方向に向かって下向きに傾斜している構成にすると、最上段の撹拌翼群6によって挿入管3の内部に、解泥された泥土Sが上昇し易い撹拌流が発生する。そのため、解泥された泥土Sが挿入管3の上部に向かってより上昇し易くなる。 On the other hand, if each of the stirring blades 6 constituting the uppermost stirring blade group is configured to be inclined downward in the direction of rotation, the uppermost stirring blade group 6 will displace inside the insertion tube 3. A churning flow is generated in which the muddy soil S easily rises. Therefore, the loosened mud S easily rises toward the upper portion of the insertion pipe 3 .

例えば、最下段の撹拌翼群と最上段の撹拌翼群を構成するそれぞれの撹拌翼6が回転方向に向かって下向きに傾斜していて、最下段の撹拌翼群と最上段の撹拌翼群との間に、撹拌翼6が回転方向に向かって上向きに傾斜している中段の撹拌翼群を有する構成にすることもできる。この構成にすると、最下段の撹拌翼群と中段の撹拌翼群との間で泥土Sが往来し易くなるので、泥土Sを効率よく細粒化できる。さらに、最上段の撹拌翼群によって挿入管3の内部に泥土Sが上昇し易い撹拌流が発生するので、解泥された泥土Sが揚収管2に向かって上昇し易くなる。 For example, the respective stirring blades 6 constituting the lowest stage stirring blade group and the highest stage stirring blade group are inclined downward in the direction of rotation, and the lowest stage stirring blade group and the highest stage stirring blade group It is also possible to adopt a configuration having a middle-stage stirring blade group in which the stirring blades 6 are inclined upward in the direction of rotation between them. With this configuration, the mud S can easily move between the lowermost stage stirring blade group and the middle stage stirring blade group, so that the mud S can be efficiently refined. Furthermore, since the stirring blade group at the uppermost stage generates a stirring flow in which the mud S easily rises inside the insertion pipe 3 , the disintegrated mud S easily rises toward the lifting pipe 2 .

少なくとも1つの撹拌翼6の先端部に液体供給機構8が設けられていて、この液体供給機構8が挿入管3の内周面に向かって液体Lを噴射する噴射ノズル8aを有している構成にすると、撹拌翼6が届かない撹拌翼6の先端と挿入管3の内周面との間の泥土Sを、噴射ノズル8aから噴射した液体Lによって掘削、解泥できる。それ故、挿入管3の内部の泥土Sを網羅的に揚収することが可能になる。さらに、挿入管3の内周面に近い撹拌翼6の先端部に噴射ノズル8aを配置することで、撹拌翼6の先端と挿入管3の内周面との間の泥土Sを切削するのに必要な液体Lの噴射圧を比較的低くできる。それ故、比較的少ない液量で撹拌翼6の先端と挿入管3の内周面との間の泥土Sを効率よく掘削、解泥できる。 A configuration in which a liquid supply mechanism 8 is provided at the tip of at least one stirring blade 6, and the liquid supply mechanism 8 has an injection nozzle 8a for injecting the liquid L toward the inner peripheral surface of the insertion tube 3. Then, the mud S between the tip of the stirring blade 6 and the inner peripheral surface of the insertion tube 3, which the stirring blade 6 cannot reach, can be excavated and demulsified by the liquid L injected from the injection nozzle 8a. Therefore, the mud S inside the insertion pipe 3 can be comprehensively lifted up. Furthermore, by arranging the injection nozzle 8a at the tip of the stirring blade 6 near the inner peripheral surface of the insertion tube 3, it is possible to cut the mud S between the tip of the stirring blade 6 and the inner peripheral surface of the insertion tube 3. The injection pressure of the liquid L required for is relatively low. Therefore, the mud S between the tip of the stirring blade 6 and the inner peripheral surface of the insertion tube 3 can be efficiently excavated and demulsified with a relatively small amount of liquid.

また、噴射ノズル8aから高圧で噴出される液体Lによって挿入管3の内部に液体(水域の水Wと液体L)の流れが生じるので、泥土Sがより細粒化され易くなり、細粒化された泥土Sが挿入管3の下部により沈降し難くなる。また、挿入管3の内部の泥土Sを揚収し終えた後に挿入管3の内周面に付着して残る泥土Sがより少なくなる。そのため、挿入管3を挿入する位置を変えて泥土Sの揚収作業を複数回行う場合にも、水底地盤Bの新たな位置に挿入管3を挿入する際の抵抗が大きくならず、挿入管3を円滑に挿入できる。揚収作業を終えた後の挿入管3のメンテナンスに要する労力も低減できる。 In addition, since the liquid L ejected at high pressure from the injection nozzle 8a causes a flow of the liquid (the water W in the water area and the liquid L) inside the insertion tube 3, the mud S is more likely to be finely granulated. The deposited mud S is less likely to settle due to the lower portion of the insertion tube 3 . Further, the amount of mud S remaining adhering to the inner peripheral surface of the insertion pipe 3 after the mud S inside the insertion pipe 3 has been lifted up is reduced. Therefore, even when the mud S is lifted up and collected several times by changing the insertion position of the insertion pipe 3, the resistance when inserting the insertion pipe 3 into a new position of the water bottom ground B does not increase, and the insertion pipe 3 can be inserted smoothly. It is also possible to reduce the labor required for maintenance of the insertion tube 3 after finishing the pick-up work.

噴射ノズル8aおよび配管8bを、撹拌翼6の回転方向に対して撹拌翼6の背後側になる面に付設すると、撹拌翼6で泥土Sを掘削、解泥している際に、噴射ノズル8aおよび配管8bに泥土Sが衝突し難くなる。それ故、簡素な構成でありながら、噴射ノズル8aおよび配管8bが損傷するリスクを低くできる。また、噴射ノズル8aおよび配管8bを撹拌翼6の外側に付設することで、噴射ノズル8aおよび配管8bのメンテナンスを行い易くなる。噴射ノズル8aおよび配管8bを撹拌翼6に内設した場合には、噴射ノズル8aおよび配管8bが泥土Sにより衝突し難くなるため、噴射ノズル8aおよび配管8bが損傷するリスクを低くするにはより有利になる。噴射ノズル8aおよび配管8bを撹拌翼6に内設することで、撹拌翼6が回転する際の抵抗もより小さくなる。 When the injection nozzle 8a and the pipe 8b are attached to the rear side of the stirring blade 6 with respect to the rotation direction of the stirring blade 6, the injection nozzle 8a And the mud S is less likely to collide with the pipe 8b. Therefore, it is possible to reduce the risk of damage to the injection nozzle 8a and the pipe 8b while maintaining a simple configuration. In addition, by attaching the injection nozzle 8a and the pipe 8b to the outside of the stirring blade 6, maintenance of the injection nozzle 8a and the pipe 8b is facilitated. When the injection nozzle 8a and the pipe 8b are installed inside the stirring blade 6, the mud S hardly collides with the injection nozzle 8a and the pipe 8b. be advantageous. By installing the injection nozzle 8a and the pipe 8b in the stirring blade 6, the resistance when the stirring blade 6 rotates becomes smaller.

撹拌翼6を水底地盤Bの新たな表面から所定深度まで貫入して挿入管3の内部の泥土Sを掘削した後に、挿入管3の内部で撹拌翼6を管軸方向に複数回往復移動させて泥土Sを繰り返し解泥すると、挿入管3の内部の泥土Sをより確実に細粒化できる。また、挿入管3の内部で細粒化された泥土Sが挿入管3の下部に沈降することをより効果的に回避でき、挿入管3の内部の泥土Sをより確実に揚収できる。挿入管3の内部で撹拌翼6を往復移動させる回数は水底地盤Bの泥土Sの硬度や撹拌翼6の数などに応じて適宜決定できる。具体的には、例えば、挿入管3の内部で撹拌翼6を2回~15回程度往復移動させるとよい。 After penetrating the agitating blades 6 from the new surface of the submerged ground B to a predetermined depth to excavate the mud S inside the insertion pipe 3, the agitating blades 6 are reciprocated in the pipe axis direction a plurality of times inside the insertion pipe 3. The mud S inside the insertion tube 3 can be finely granulated more reliably by repeatedly dissolving the mud S with the Further, it is possible to more effectively prevent the mud S finely granulated inside the insertion pipe 3 from settling in the lower part of the insertion pipe 3, and the mud S inside the insertion pipe 3 can be lifted up and collected more reliably. The number of times the stirring blades 6 are reciprocated inside the insertion tube 3 can be appropriately determined according to the hardness of the mud S of the submerged ground B, the number of the stirring blades 6, and the like. Specifically, for example, it is preferable to reciprocate the stirring blade 6 inside the insertion tube 3 about 2 to 15 times.

撹拌翼6の管軸方向の移動速度は水底地盤Bの泥土Sの硬度などに応じて適宜設定できる。具体的には、例えば、撹拌翼6の管軸方向の移動速度は1mm/秒~100mm/秒、より好ましくは1mm/秒~10mm/秒の範囲内に設定するとよい。好ましくは、撹拌翼6を水底地盤Bの新たな位置で表面から所定深度まで貫入する掘削時の撹拌翼6の管軸方向の移動速度よりも、挿入管3の内部で撹拌翼6を管軸方向に複数回往復移動させる時の撹拌翼6の管軸方向の移動速度を速く設定するとよい。 The moving speed of the stirring blades 6 in the direction of the tube axis can be appropriately set according to the hardness of the mud S of the water bottom ground B and the like. Specifically, for example, the moving speed of the stirring impeller 6 in the tube axis direction is preferably set within the range of 1 mm/sec to 100 mm/sec, more preferably 1 mm/sec to 10 mm/sec. Preferably, the moving speed of the stirring blades 6 in the pipe axis direction inside the insertion pipe 3 is faster than the moving speed of the stirring blades 6 in the pipe axis direction when excavating from the surface to a predetermined depth at a new position in the submerged ground B. It is preferable to set the moving speed of the stirring blade 6 in the direction of the pipe axis to be high when reciprocating in the direction multiple times.

撹拌翼6を水底地盤Bの新たな位置に貫入する掘削時には、水底地盤Bの泥土Sは解泥されていない状態であり、撹拌翼6にかかる負荷も比較的大きい。この場合、撹拌翼6の管軸方向の移動速度を比較的遅い設定にして水底地盤Bを掘削していくことで、撹拌翼6に過大な負荷がかかることを回避できる。一度掘削した泥土Sはある程度解泥された状態となり、撹拌翼6にかかる負荷は比較的小さくなる。それ故、掘削当初に比して泥土が解泥された時では、撹拌翼6の管軸方向の移動速度を速い設定にすることで、挿入管3の内部の泥土Sを効率的に解泥できる。 When the agitating blade 6 is excavated into a new position of the waterbed ground B, the mud S of the waterbed ground B is not demulsified, and the load applied to the agitating blade 6 is relatively large. In this case, by setting the moving speed of the stirring blades 6 in the direction of the tube axis to be relatively slow to excavate the submerged ground B, it is possible to avoid applying an excessive load to the stirring blades 6 . The mud S that has been excavated once is in a state of being demulsified to some extent, and the load applied to the stirring blades 6 is relatively small. Therefore, when the mud has been demulsified compared to the beginning of excavation, the mud S inside the insertion tube 3 can be efficiently demulsified by setting the moving speed of the stirring blade 6 in the tube axis direction to be high. can.

1 水底資源の採取システム
2 揚収管
3 挿入管
3a ストッパー
3b 下端
4 回転軸
5 ヘッド
6 撹拌翼
7 掘削刃
8 液体供給機構
8a 噴射ノズル
8b 配管
20 揚収船
B 水底地盤
S 泥土
L 液体
W 水
1 Underwater resource sampling system 2 Lifting and collecting pipe 3 Insertion pipe 3a Stopper 3b Lower end 4 Rotating shaft 5 Head 6 Stirring blade 7 Excavating blade 8 Liquid supply mechanism 8a Injection nozzle 8b Piping 20 Lifting and collecting ship B Seabed ground S Mud L Liquid W Water

Claims (11)

水底資源が含有されている水底地盤の泥土を掘削して水上に揚収する水底資源の採取システムにおいて、
水上から前記水底地盤に向かって延在する揚収管と、前記揚収管の下部に接続された挿入管と、前記揚収管および前記挿入管の内部を管軸方向に延在している回転軸と、前記回転軸の下部に取付けられていて前記挿入管の内部に配置されている撹拌翼と、前記挿入管の内部に液体を供給する液体供給機構とを備え、
前記挿入管の少なくとも下部が前記水底地盤に挿入された状態で、前記液体供給機構により前記挿入管の内部に前記液体が供給されるとともに、前記回転軸の回転に伴って回転する前記撹拌翼により、前記挿入管の内部の前記泥土が掘削されて解泥され、その解泥によりスラリー状になった前記泥土が、前記撹拌翼の回転によって発生する撹拌流によって前記挿入管の上部に上昇し、その上昇したスラリー状の前記泥土が揚送手段により前記揚収管を通じて水上に揚収される構成にしたことを特徴とする水底資源の採取システム。
In a bottom-of-water resource extraction system that excavates mud in the bottom ground containing bottom-of-water resources and lifts it up to the surface of the water,
A lifting/storage pipe extending from the water surface toward the seabed ground, an insertion pipe connected to a lower portion of the lifting/storage pipe, and extending in the pipe axial direction inside the lifting/storage pipe and the insertion pipe. A rotating shaft, a stirring blade attached to the lower part of the rotating shaft and arranged inside the insertion tube, and a liquid supply mechanism for supplying liquid to the inside of the insertion tube,
In a state where at least the lower part of the insertion tube is inserted into the submerged ground, the liquid is supplied to the inside of the insertion tube by the liquid supply mechanism, and the stirring impeller that rotates with the rotation of the rotating shaft , the mud inside the insertion pipe is excavated and demulsified, and the mud that has become slurry due to the dissolution rises to the upper part of the insertion pipe by the stirring flow generated by the rotation of the stirring blade, A system for extracting bottom-of-water resources, wherein the slurry-like mud that has risen is lifted onto the water surface through the lifting pipe by a lifting means.
前記回転軸の周方向に間隔をあけて配置された複数の前記撹拌翼で構成された撹拌翼群が、前記回転軸の軸方向に複数段設けられている請求項1に記載の水底資源の採取システム。 2. The agitation blade group composed of a plurality of the agitation blades arranged at intervals in the circumferential direction of the rotating shaft is provided in a plurality of stages in the axial direction of the rotating shaft. collection system. 最下段の前記撹拌翼群を構成するそれぞれの前記撹拌翼が、回転方向に向かって下向きに傾斜している請求項2に記載の水底資源の採取システム。 3. The bottom water resource extraction system according to claim 2, wherein each of the stirring blades constituting the lowest stage of the stirring blade group is inclined downward in the direction of rotation. 最上段の前記撹拌翼群を構成するそれぞれの前記撹拌翼が、回転方向に向かって下向きに傾斜している請求項2または3に記載の水底資源の採取システム。 4. The bottom water resource extraction system according to claim 2 or 3, wherein each of the stirring blades constituting the uppermost stage of the stirring blade group is inclined downward in the direction of rotation. 最上段の前記撹拌翼群を構成するそれぞれの前記撹拌翼が、回転方向に向かって上向きに傾斜している請求項2または3に記載の水底資源の採取システム。 4. The bottom water resource extraction system according to claim 2 or 3, wherein each of the stirring blades constituting the uppermost stage of the stirring blade group is inclined upward in the direction of rotation. 少なくとも1つの前記撹拌翼の先端部に前記液体供給機構が設けられていて、この液体供給機構が前記挿入管の内周面に向かって前記液体を噴射する噴射ノズルを有している請求項1~5のいずれかに記載の水底資源の採取システム。 2. The liquid supply mechanism is provided at the tip of at least one of the stirring blades, and the liquid supply mechanism has an injection nozzle for injecting the liquid toward the inner peripheral surface of the insertion tube. 6. The bottom water resource collection system according to any one of 1 to 5. 前記噴射ノズルと、前記噴射ノズルに前記液体を供給する配管とが、前記撹拌翼の回転方向に対して前記撹拌翼の背後側になる面に付設されている請求項6に記載の水底資源の採取システム。 7. The method for producing undersea resources according to claim 6, wherein the injection nozzle and a pipe for supplying the liquid to the injection nozzle are attached to a surface behind the stirring blade with respect to the rotating direction of the stirring blade. collection system. 水底資源が含有されている水底地盤の泥土を掘削して水上に揚収する水底資源の採取方法において、
水上から前記水底地盤へ向けて揚収管を延設し、前記揚収管の下部に接続している挿入管の少なくとも下部を前記水底地盤に挿入した状態で、前記挿入管の内部に液体を供給するとともに、前記揚収管および前記挿入管の内部を管軸方向に延在している回転軸を回転させて、前記回転軸の下部に取付けられている撹拌翼を前記挿入管の内部で回転させることにより、前記挿入管の内部の前記泥土を掘削して解泥し、その解泥によってスラリー状にした前記泥土を前記撹拌翼の回転によって発生させた撹拌流によって前記挿入管の上部へ上昇させ、その上昇させたスラリー状の前記泥土を揚収手段により前記揚収管を通じて水上に揚収することを特徴とする水底資源の採取方法。
In a method for extracting a bottom-of-water resource by excavating the mud of the bottom-of-water ground containing the bottom-of-water resource and pumping it up to the surface of the water,
A lifting pipe is extended from the water surface toward the waterbed ground, and a liquid is introduced into the insertion pipe in a state in which at least the lower part of the insertion pipe connected to the bottom of the lifting and storage pipe is inserted into the waterbed ground. At the same time, the rotating shaft extending in the tube axial direction inside the lifting and storing tube and the insertion tube is rotated so that the stirring blade attached to the lower part of the rotating shaft is moved inside the insertion tube. By rotating, the mud inside the insertion pipe is excavated and demulsified, and the mud made into a slurry by the dissolution is moved to the upper part of the insertion pipe by the agitation flow generated by the rotation of the agitating blade. A method for extracting resources from the bottom of the water, characterized in that the mud is lifted up, and the lifted slurry-like mud is lifted onto the surface of the water through the lifting pipe by a lifting means.
前記撹拌翼を前記水底地盤の新たな表面から所定深度まで貫入して前記挿入管の内部の前記泥土を掘削した後に、前記挿入管の内部で前記撹拌翼を管軸方向に複数回往復移動させて前記泥土を繰り返し解泥する請求項8に記載の水底資源の採取方法。 After excavating the mud inside the insertion pipe by penetrating the stirring blade from the new surface of the waterbed ground to a predetermined depth, the stirring blade is reciprocated a plurality of times in the pipe axis direction inside the insertion pipe. 9. The method for extracting bottom water resources according to claim 8, wherein the mud is repeatedly disaggregated. 前記撹拌翼を前記水底地盤の新たな表面から所定深度まで貫入する掘削時の前記撹拌翼の管軸方向の移動速度よりも、前記挿入管の内部で前記撹拌翼を管軸方向に複数回往復移動させる時の前記撹拌翼の管軸方向の移動速度を速くする請求項9に記載の水底資源の採取方法。 The stirring blade is reciprocated a plurality of times in the tube axis direction inside the insertion pipe than the moving speed of the stirring blade in the pipe axis direction during excavation in which the stirring blade is penetrated from the new surface of the underwater ground to a predetermined depth. 10. The method for extracting undersea resources according to claim 9, wherein the moving speed of the stirring blades in the axial direction of the tube is increased. 前記挿入管の内部で回転している少なくとも1つの前記撹拌翼の先端部に設けた噴射ノズルから前記挿入管の内周面に向かって前記液体を噴射することにより前記挿入管の内部に前記液体を供給する請求項8~10のいずれかに記載の水底資源の採取方法。 The liquid is injected into the insertion tube by injecting the liquid toward the inner peripheral surface of the insertion tube from an injection nozzle provided at the tip of at least one stirring blade rotating inside the insertion tube. The method for extracting bottom water resources according to any one of claims 8 to 10, wherein the
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