JP5643049B2

JP5643049B2 - Seabed ore excavator

Info

Publication number: JP5643049B2
Application number: JP2010224258A
Authority: JP
Inventors: 順鶴元
Original assignee: 株式会社三井三池製作所
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: JP2012077525A

Description

本発明は、海底、特に深海に存在する鉱床を掘削するために用いられる海底鉱床掘削機に関するものである。 The present invention relates to a seabed ore excavator used for excavating a seabed, particularly a deposit existing in the deep sea.

近頃、水深１０００ｍを超える大深海の海底に金、銅、鉛、亜鉛、ニッケル、コバルト、白金その他レアメタル、レアアースなどのメタル資源を有する海底鉱床が多数存在することが各種の探査により確認されている。 Recently, it has been confirmed by various exploration that there are many seabed deposits with metal resources such as gold, copper, lead, zinc, nickel, cobalt, platinum, other rare metals, rare earths, etc. .

ところで、前記海底鉱床の資源を利用するには海底鉱床を破砕して採鉱する手段が必要であり、従来から例えば特開平７−２１７３６１号公報や特開２００４−１４３７４１号公報に提示されているように船から掻き取り機を降下させたり岩盤破砕用爪を落下させたりする手段が知られているが、殆どが比較的浅い海域での使用を前提としたものやサンプリングに関するものであり、特に、１０００ｍを越える深海に適用するには精度や破砕効果の面で問題がある。 By the way, in order to use the resources of the seabed deposits, means for crushing and mining the seabed deposits is necessary, and it has been conventionally proposed in, for example, JP-A-7-217361 and JP-A-2004-143741. There are known methods for lowering the scraper from the ship and dropping the claw for rock crushing, but most of them are for use in relatively shallow water and sampling, There are problems in terms of accuracy and crushing effect when applied to deep seas exceeding 1000 m.

また、直接、海底に沈降させて鉱床を掘削する海底掘削機が特開昭６３−１３０８２９号公報に提示されているが、この公報に提示されている海底掘削機は、平面が矩形状の枠体の四隅に伸縮脚を設けた本体フレームと同様な移動フレームとを長手方向に直交する方向に移動可能にスライダーにより支持するとともに、本体フレームの先方にロードヘッタと下方にドラムカッターを備えたものであり、前記本体フレームと移動フレームとをスライドさせて海底を歩行するように移動するものである。 Further, a seabed excavator that directly sinks into the seabed and excavates a deposit is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-13029. The seabed excavator presented in this publication has a rectangular plane. A body frame similar to a body frame with telescopic legs at the four corners of the body is supported by a slider so that it can move in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and a load head at the front of the body frame and a drum cutter below. Yes, the main body frame and the moving frame are slid to move so as to walk on the seabed.

そのため、凹凸を有していたり傾斜している海底においては、移動が困難であるという問題があり、特に、水圧が著しく高い深海では浮力が生じるなどの理由で更に移動が困難になり、加えて、海底鉱床の掘削は本体フレームの先方に配置したロードヘッダにより行うものであり、掘削時のバランスも悪くなるという問題がある。 Therefore, there is a problem that it is difficult to move on an uneven or inclined seabed, and in particular, it becomes more difficult to move due to buoyancy in the deep sea where the water pressure is extremely high. The excavation of the submarine deposit is performed by a load header arranged at the end of the main body frame, and there is a problem that the balance at the time of excavation also deteriorates.

そこで、例えば本体フレームなどにカウンターウェイトを搭載することにより海底鉱床掘削機の自重を増大させて前記深海での水圧による影響を軽減することにより作業効率の向上を図るという手段が考えられるが、一方、海底鉱床掘削機が故障したり整備をする場合には海底で行うことが困難であり、海底鉱床掘削機を海底から船上に引き上げて行うことになるが、カウンターウェイトを搭載すると自重が増加して船上への引き上げに大きな引き上げ力が必要となり、大型で容量のある巻上装置を船上に設置する必要があり、経済面で不利である。 Therefore, for example, a means of increasing work weight by reducing the influence of the water pressure in the deep sea by increasing the dead weight of the submarine ore excavator by mounting a counterweight on the main body frame or the like can be considered, However, when a submarine ore excavator breaks down or is repaired, it is difficult to carry out the operation on the seabed, and the submarine ore excavator is lifted from the bottom to the ship. As a result, a large lifting force is required to pull up the ship, and it is necessary to install a large-capacity hoisting device on the ship, which is disadvantageous in terms of economy.

特開平７−２１７３６１号公報JP-A-7-217361 特開２００４−１４３７４１号公報JP 2004-143741 A 特開昭６３−１３０８２９号公報JP-A-63-130829

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、大深海の凹凸や傾斜地である海底であっても安定した状態で走行ならびに掘削作業を行うことができるばかりか水圧が高い深海であっても効率よく移動や海底鉱床の掘削を行うことが可能であり、殊に、
船上に設置する巻上装置の負担を軽減することが可能な海底鉱床掘削機を提供することを課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems, and is capable of running and excavating work in a stable state even in the deep sea, which is uneven or deep in the deep sea, and has high water pressure. However, it is possible to efficiently move and drill seabed deposits.
It is an object of the present invention to provide a seabed ore excavator capable of reducing the burden of a hoisting device installed on a ship.

前記課題を解決するためになされた本発明である海底鉱床掘削機は、左右一対のクローラが備えられている本体フレームの先方に海底鉱床を掘削する掘削ドラムが掘削ブームを介して上下左右に揺動可能に備えられている海底および海底鉱床を走行可能とした海底鉱床掘削機において、前記本体フレームにカウンターウェイトが積み降し可能に搭載されていることを特徴とする。 The seabed ore excavator according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, has a drilling drum that excavates the seabed deposit in front of a main body frame provided with a pair of left and right crawlers that swings up and down and right and left via a drilling boom. In the submarine excavator capable of traveling on the seabed and the submarine deposit provided to be movable, a counterweight is mounted on the main body frame so as to be able to be loaded and unloaded.

本発明によれば、左右一対のクローラにより走行することにより、海底や海底鉱床の上を確実に且つ迅速に走行可能であって、先方に配置した掘削ドラムによる海底鉱床の掘削作業が効率よく行えるとともに、本体フレームにカウンターウェイトを搭載したことにより大深海においても水圧による影響をなくして安走した状態で確実に走行ならびに掘削を可能にすることができる。 According to the present invention, by traveling with a pair of left and right crawlers, it is possible to reliably and quickly travel on the seabed and the seabed deposit, and the seabed deposit can be efficiently excavated by the excavating drum disposed ahead. At the same time, by mounting the counter weight on the main body frame, it is possible to reliably travel and excavate in a deep state without being affected by water pressure even in the deep sea.

また、カウンターウェイトを積み降ろし可能としたことにより、海底鉱床掘削機を船上に引き上げる際にカウンターウェイトを海底に降ろして軽量化を図って引き上げることにより船上に設置する巻上装置の負担を軽減することができる。 In addition, by making it possible to load and unload the counterweight, when lifting the submarine ore excavator onto the ship, the counterweight is lowered onto the seabed to reduce the weight and reduce the burden on the hoisting device installed on the ship. be able to.

更に、前記カウンターウェイトに海中で検知可能な位置センサーが設置されている場合には、一旦船上に引き上げた海底鉱床掘削機を再び海底に沈降させる際に、カウンターウェイトの近くに降ろすことができる。 Further, when a position sensor capable of being detected in the sea is installed on the counterweight, the submarine ore excavator once lifted on the ship can be lowered near the counterweight when submerged again on the seabed.

更にまた、前記海底鉱床掘削機に前記カウンターウェイトに設置されている位置センサーの検知装置が設置されている場合には、海底において海底鉱床掘削機とカウンターウェイトとの位置関係を船上において確認することができる。 Furthermore, when the detection device of the position sensor installed in the counterweight is installed in the submarine deposit excavator, the positional relationship between the submarine deposit excavator and the counterweight on the seabed should be confirmed on board. Can do.

加えて、前記海底鉱床掘削機に前記本体フレームに搭載された前記カウンターウェイトを海底に降ろすとともに海底に載置された前記カウンターウェイトを前記本体フレームに引き上げて搭載するためのカウンターウェイト積み降ろし装置が設置されている場合には、海底においてカウンターウェイトの積み降ろし作業を船上から操作することができる。 In addition, a counterweight loading / unloading device for lowering the counterweight mounted on the main body frame to the seabed ore excavator to the seabed and lifting the counterweight mounted on the seafloor onto the main body frame for mounting. If installed, the loading and unloading work of the counterweight can be operated from the ship's bottom.

本発明によれば、大深海の凹凸や傾斜地である海底であっても安定した状態で走行ならびに掘削作業を行うことができるばかりか高水圧や潮流に対しても安定した状態で走行ならびに掘削作業ができる。また、カウンターウェイトを積み降ろし可能とすることにより作業中に海底鉱床掘削機を船上に引き上げる際に海底鉱床掘削機全体の重量を減らして船上に設置した巻き上げ機の負担の軽減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible not only to run and excavation work in a stable state even on the sea floor, which is uneven or deep in the deep sea, but also in a stable state against high water pressure and tidal current. Can do. In addition, by making it possible to load and unload counterweights, it is possible to reduce the weight of the hoisting machine installed on the ship by reducing the weight of the entire seabed ore excavator when lifting the submarine ore excavator during work. .

本発明の好ましい実施の形態を示す側面図である。It is a side view which shows preferable embodiment of this invention. 図１に示した実施の形態のカウンターウェイトを降ろした状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which lowered the counterweight of embodiment shown in FIG. 図１に示した実施の形態における正面図である。It is a front view in embodiment shown in FIG. 図１に示した実施の形態における背面図である。It is a rear view in embodiment shown in FIG. 図１に示した実施の形態におけるカウンターウェイトの海底鉱床掘削機から降ろす行程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the stroke | process taken down from the seabed ore excavator of the counterweight in embodiment shown in FIG. 図１に示した実施の形態を船上から海底へ降ろす状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which lowers embodiment shown in FIG. 1 from the shipboard to the seabed. 図１に示した実施の形態におけるカウンターウェイトの海底鉱床掘削機への積み込み行程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the loading process to the seabed ore excavator of the counterweight in embodiment shown in FIG. 本発明の異なる実施の形態を示す側面図である。It is a side view which shows different embodiment of this invention.

以下に、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

図面は本発明の好ましい実施の形態の側面図を示すものであり、海底鉱床掘削機１は、本体フレーム２に左右一対のクローラ３，３が備えられており、このクローラ３，３は陸上で使用されるものと変わりなく例えば後方の駆動輪３１に配置したモータや減速機などの本体フレームに搭載される駆動手段（図示せず）により走行するものであり、本実施の形態では船上から例えば有線により運転される。 The drawings show a side view of a preferred embodiment of the present invention. A submarine ore excavator 1 is provided with a pair of left and right crawlers 3 and 3 on a main body frame 2, and these crawlers 3 and 3 are on land. For example, the vehicle is driven by driving means (not shown) mounted on a body frame such as a motor or a speed reducer arranged on the driving wheel 31 at the rear, and in this embodiment, for example, Operated by wire.

また、前記本体フレーム２に前後方向へスライド可能なスライドブーム４が配置されているとともに、このスライドブーム４の先方に前記海底鉱床を掘削する掘削ドラム４１が、伸縮シリンダにより駆動して掘削ドラム４１を上下左右方向に揺動する掘削ブーム４２を介して固着している。 A slide boom 4 that is slidable in the front-rear direction is disposed on the main body frame 2, and an excavation drum 41 that excavates the submarine deposit at the front of the slide boom 4 is driven by an extension cylinder to be excavated drum 41. Is fixed through an excavation boom 42 that swings in the vertical and horizontal directions.

更に、本体フレーム２の後方には、カウンターウェイト５１を後方に配置して本体フレーム２の前後方向および上下方向へ移動する板状のウェイトトブーム５が配置されている。 Further, a plate-like weight boom 5 is disposed behind the main body frame 2 and moves counterclockwise in the front-rear direction and the vertical direction of the main body frame 2.

特に、本実施の形態では、カウンターウェイト５１は底面に前記ウェイトトブーム５の差し込み溝５３が少なくとも１つの側面に貫通して形成されており、前記ウェイトトブーム５とともにカウンターウェイト５１の積み降し装置６を形成している。 In particular, in this embodiment, the counterweight 51 has a bottom surface formed with an insertion groove 53 of the weighted boom 5 penetrating at least one side surface, and the counterweight 51 is loaded and unloaded together with the weighted boom 5. A device 6 is formed.

また、前記カウンターウェイト５１には海中で検知可能な位置センサー５４，５４が設置されている。このセンサー５４，５４は、海水中で検知可能な従来周知のものが用いられ、本実施の形態では海底鉱床掘削機１の後方および海底鉱床掘削機１を海海底９へ降ろしたり引き上げたりする船７に検知手段１１，７１が配置されている。 The counterweight 51 is provided with position sensors 54, 54 that can be detected in the sea. As the sensors 54 and 54, conventionally known sensors that can be detected in seawater are used, and in this embodiment, a ship that lowers and lifts the seabed ore excavator 1 to the seabed 9 and behind the seabed ore excavator 1. 7, the detection means 11 and 71 are arranged.

以上の構成を有する本実施の形態は、船上からワイヤなどにより吊り下げて海底へ沈降させ、船上からの操作により海底９を走行させる。このとき、本実施の形態では走行手段としてクローラ３を用いているので海底に凹凸があったり傾斜面であっても支障なく迅速に且つ方向を問わずに走行可能であり、また所定の掘削箇所で確実に停止させることができる。 In the present embodiment having the above-described configuration, the seabed 9 is suspended from a ship by a wire or the like so as to sink to the seabed, and the seabed 9 is caused to travel by an operation from the shipboard. At this time, since the crawler 3 is used as traveling means in the present embodiment, even if the sea floor has irregularities or is inclined, it is possible to travel promptly and regardless of the direction, and a predetermined excavation location. Can be stopped reliably.

特に、本実施の形態では、カウンターウェイト５１を搭載しているので、深海における水圧や潮流の影響を少なくして走行ならびに停止することができる。 In particular, in the present embodiment, since the counterweight 51 is mounted, it is possible to travel and stop by reducing the influence of water pressure and tidal currents in the deep sea.

そして、作業の途中で海底鉱床掘削機１を整備したり修理したりする場合には船上から降ろしたワイヤなどにより船上へ吊り上げて作業を行うが、このとき、海底鉱床掘削機１をカウンターウェイト５１ごと引き上げるには船上に配置した巻き上げ機８の負担を軽減するためにカウンターウェイト５１を海底鉱床掘削機１から海底９へ降ろして海底鉱床掘削機１だけを引き上げる。 When the seabed ore excavator 1 is to be maintained or repaired in the middle of the work, the work is performed by lifting the seabed ore excavator 1 with a wire or the like that has been lowered from the ship. In order to reduce the load, the counterweight 51 is lowered from the seabed ore excavator 1 to the seabed 9 in order to reduce the burden on the hoisting machine 8 arranged on the ship, and only the seabed ore excavator 1 is pulled up.

このとき、本実施の形態ではカウンターウェイト５１の積み降し装置６を備えているので自動的にカウンターウェイト５１を海底鉱床掘削機１から海底９へ降ろすことができる。 At this time, since the loading / unloading device 6 for the counterweight 51 is provided in the present embodiment, the counterweight 51 can be automatically lowered from the seabed ore excavator 1 to the seabed 9.

図５は本実施の形態におけるカウンターウェイト５１を海底鉱床掘削機１から降ろす行
程を示すものであり、図５（ａ）のカウンターウェイト５１を搭載した状態でウェイトトブーム５を後方へ移動させて図５（ｂ）に示すようにカウンターウェイト５１を海底鉱床掘削機１から突出させ、次いで図５（ｃ）に示すようにウェイトトブーム５を下げてカウンターウェイト５１を海底９に降ろし、図５（ｄ）に示すように、海底鉱床掘削機１を前進させてウェイトトブーム５をカウンターウェイト５１の差し込み溝５３から抜いて海底鉱床掘削機１とカウンターウェイト５１との係合を解除し、ウェイトトブーム５を元の位置に復帰させてカウンターウェイト５１の海底鉱床掘削機１から降ろす行程が終了するので、その状態で船上へ引き上げる。 FIG. 5 shows a process of unloading the counterweight 51 from the seabed ore excavator 1 according to the present embodiment. The weighted boom 5 is moved rearward with the counterweight 51 of FIG. As shown in FIG. 5 (b), the counterweight 51 protrudes from the seabed ore excavator 1, and then the weighted boom 5 is lowered to lower the counterweight 51 to the seabed 9 as shown in FIG. As shown in (d), the submarine ore excavator 1 is advanced to remove the weighted boom 5 from the insertion groove 53 of the counterweight 51 to release the engagement between the submarine ore excavator 1 and the counterweight 51. The process of returning the boom 5 to the original position and lowering the counterweight 51 from the seabed ore excavator 1 is completed. .

また、船上で海底鉱床掘削機１の整備や修理さらには部品の付け替え作業などが終了したときには、図６に示すように、海底鉱床掘削機１を船７上に設置した巻き上げ機８を用いて再度、海底９に降ろすことになる。 When the maintenance and repair of the submarine ore excavator 1 on the ship and the replacement work of parts are completed, as shown in FIG. 6, the submarine ore excavator 1 is used with a hoisting machine 8 installed on the ship 7. It will be lowered again to the seabed 9.

この際、本実施の形態では海底９に掲置してあるカウンターウェイト５１には位置センサー５４，５４が配置されているので、位置センサー５４，５４からの信号を船７上に配置した検知手段７１により検知してカウンターウェイト５１の海底９での位置が容易に確認することができるので、海底鉱床掘削機１をカウンターウェイト５１の直近位置に降ろすことができる。 At this time, since the position sensors 54 and 54 are arranged on the counterweight 51 placed on the seabed 9 in the present embodiment, the detection means that arranges the signals from the position sensors 54 and 54 on the ship 7. Since the position of the counterweight 51 on the seabed 9 can be easily confirmed by the detection by 71, the seabed ore excavator 1 can be lowered to the position closest to the counterweight 51.

更に、本実施の形態では、海底鉱床掘削機１の後方にも前記カウンターウェイト５１に配置される位置センサー５４，５４の検知手段１１，１１が配置されているので図７（ａ）に示すように、海底鉱床掘削機１を自走させて海底鉱床掘削機１の後方位置にカウンターウェイト５１が所定の位置に配置させウェイトトブーム５を下げた状態で後方へ移動させて、或いは所定の位置に移動させた状態で下降した状態のウェイトトブーム５を後方へ移動させて（図示せず）、図７（ｂ）に示すようにウェイトトブーム５を海底９に掲置してあったカウンターウェイト５１の差し込み溝５３に差し込んで、図７（ｃ）に示すように上昇させて、更に、図７（ｄ）に示すように海底鉱床掘削機１の前方へと移動させてカウンターウェイト５１を海底鉱床掘削機１に自動的に搭載することができる。 Further, in the present embodiment, since the detection means 11 and 11 of the position sensors 54 and 54 disposed on the counterweight 51 are also disposed behind the seabed ore excavator 1, as shown in FIG. Further, the submarine ore excavator 1 is self-propelled and the counterweight 51 is arranged at a predetermined position at the rear position of the submarine ore excavator 1, and the weighted boom 5 is lowered and moved backward or at a predetermined position. The weighted boom 5 that has been lowered in the state moved to the rear is moved backward (not shown), and the weighted boom 5 is placed on the seabed 9 as shown in FIG. It is inserted into the insertion groove 53 of the weight 51 and raised as shown in FIG. 7C, and further moved to the front of the seabed ore excavator 1 as shown in FIG. Submarine ore It can be automatically installed in the excavator 1.

尚、本発明におけるカウンターウェイト５１の積み降し装置６は本実施の形態に限るものではなく、たとえば図８に示すように、吊り上げ式のものなど他の手段により構成してもよいが、特に直接的に操作が困難な深海で行うことから、カウンターウェイト５１に位置センサー５４，５４を設置することはきわめて有効である。 The loading / unloading device 6 for the counterweight 51 according to the present invention is not limited to this embodiment, and may be configured by other means such as a lifting type as shown in FIG. It is extremely effective to install the position sensors 54 and 54 on the counterweight 51 because it is performed in the deep sea where it is difficult to directly operate.

１海底鉱床掘削機、２本体フレーム、３クローラ、４スライドフレーム、５ウェイトブーム、６積み降ろし装置、９海底、４１掘削ドラム、５１カウンターウェイト、５４位置センサー 1 seabed ore excavator, 2 body frame, 3 crawler, 4 slide frame, 5 weight boom, 6 loading / unloading device, 9 seabed, 41 drilling drum, 51 counterweight, 54 position sensor

Claims

Excavation drum that excavates the submarine deposit ahead of the main body frame equipped with a pair of left and right crawlers. An underwater deposit excavator in which a counterweight is mounted on the main body frame so that the counterweight can be loaded and unloaded, and a position sensor capable of being detected in the sea is installed in the counterweight. Excavator.

The seabed ore excavator according to claim 1, wherein a detection device of a position sensor installed on the counterweight is installed in the seabed ore excavator.

A counterweight loading / unloading device is provided for lowering the counterweight mounted on the main body frame to the seabed and lifting and mounting the counterweight mounted on the seabed onto the main body frame. The seabed ore excavator according to claim 1 or 2, wherein