JPH0252079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、面積が比較的狭い海山海底に存在
するコバルト等に富んだクラスト鉱床等の連続採
取装置とこれを装備した採鉱船の効果的な使用方
法とに関するものである。なお、この発明は、燐
鉱やマンガンノジユール等の深海底に存在する鉱
物資源の改良された連続採取装置ともなり得ると
共に上記装置の採鉱方法としても適用可能のもの
である。

クラスト鉱床は深海底金属塊の一種であるが、
この15年間、主に研究対象とされて来た水深4000
ｍ乃至6000ｍの深海底表面上に存在するマンガン
ノジユール鉱床とは根本的に異なつたものであ
る。

まずクラスト鉱床は上記マンガンノジユール鉱
床とは水深がより浅いところに存在し、水深800
ｍ乃至2000ｍの海山の傾斜面や平旦なテラス状の
海底表面上に分布しており、マンガンノジユール
の場合の様な深海底の広大な面積に存在するので
なく、比較的狭少な面積上に存在するのであるが
賦存密度は非常に高い鉱床であり、これを採鉱す
るためには、狭い鉱床で有効に採鉱できる改良さ
れた独特の採鉱技術を必要とする。ここに発明さ
れた装置とその使用方法は、既に発明されたクラ
スト等連続採取装置を更に実用に適する様に改良
すると共に、これを最も有効に使用する方法をも
提供するものである。

（従来の技術） 本発明者等は、永年、連続バケツト法の研究開
発に努力して来た。即ち、昭和42年特許願第8979
号（昭和46年特許出願公告第23482号）、昭和43年
特許願第84864号（昭和48年特許出願公告第32829
号）、昭和46年特許願第93181号（昭和52年特許出
願公告第6242号）、昭和48年特許願第9166号（昭
和52年特許出願公告第39361号）、昭和47年特許願
第95799号（昭和52年特許出願公告第48561号）、
等で夫々の発明に対する特許出願を行い、かつこ
れ等の開発と実用化を実行して来た。特に、昭和
47年度に第２極洋丸（17000トン）を用いて、ハ
ワイ南東海域の水深4900ｍで行つた実験は、世界
で初めての深海底金属塊の採鉱実験であつた。こ
れは、第６図に示す様な１船横曳きの方式がテス
トされたものである。この方式は、船の長さを利
用して、ロープの絡み合いのないよう、その分離
を図るものである。この結果をもとにして、フラ
ンスのCNEXOでは第７図に示す様な、２船縦曳
きの方式が研究された。これは、２船の距離を適
当に離すことによつてロープの分離を図るもので
あり、第２極洋丸における実験でロープの絡み合
いを起した苦い経験に対する対策として提案され
たものである。

これに対し、本発明者等は、第８図に示す１船
縦曳きの方式について昭和50年に小笠原諸島沖で
テストを行つた。これは、船は微速で船首方向に
直進しながら、ロープに取付けた分離板にかかる
流体抵抗力により、お互に反対方向に離すという
方式である。これ等を示す第６図、第７図及び第
８図の図中では、Ｓは船体、矢印は船の前進方
向、Ｒはロープ、Ｂは、バケツトを示している。
また、Ｐは流体抵抗分離板である。なお本発明者
等は、クラスト鉱床等の連続採取装置について
は、昭和60年10月12日特許願第225973号によつ
て、特許出願をしているが、基本的部分について
は、以上の３つの方式を可能ならしめる器材を基
礎とするものである。

（発明が解決しようとする問題点） さて海山のクラスト鉱床を実際に連続して採鉱
したのは、昭和47年夏に第２極洋丸でのハワイ諸
島沖の実験であつた。

この時、水深4800ｍ台の海山の裾野のクラスト
を約120バケツトに亘り連続して採鉱した。この
実績から、連続バケツト採鉱法は、サクシヨンポ
ンプ採鉱法にくらべて、海底の起伏の多い海山の
ような場合のクラスト鉱床の採鉱に適しているこ
とが実証された。併し乍ら、今日まで研究されて
来た上記３方式の連続採鉱法には夫々の様な、問
題点があつた。

先づ、１船横曳き方式は、船を横に動かす為の
強力なサイドスラスター用動力装置を船に付加装
備しなければならず、そのための器材費と装備費
及び動力用燃料費が大きな負担となる。なお、横
曳き作業は、実施に当り操船が困難であるという
根本的弱点を保有しており、鉱域が狭少な海山の
周辺鉱床等では効果的採鉱に支障がある。第２の
方式である２船縦曳き方式は２船を使用するの
で、相互の連絡協調が極めて困難であり、スムー
ズな運用は容易でないのと同時に、コストも２船
を使うため、大幅に高くなるという欠点がある。
第３の方式である１船縦曳き方式が最も採用した
いものであるが、従来の実施案では、ロープの絡
みを防ぐため、多数の分離板を展開器としてロー
プに或る間隔毎に取付ける必要があり、その取付
けや取外しが作業の最中に常時連続して行われね
ばならず、この煩雑さは、洋上作業として非常に
困難なため実用に供し難いという未解決点を有し
ていた。また、船の変針が船尾につけた引揚用ロ
ープの張力のために阻害され船の運動性能を向上
する必要が痛感されていた。

以上の３つの使用法は、クラスト鉱床等の連続
採取装置の使用方法として、採用できないことは
ないが、より安全で経済性の豊かな装置の開発並
びに運用容易な採鉱法を発明することが当面の緊
急課題であつた。

特にクラスト鉱床はマンガンノジユール鉱床と
異り、海山の限られた狭少面積にだけ存在する鉱
床であり、海山附近の海流や海況が複雑に変化す
るので、船の操縦性能は単純で良好に保てるもの
でなければならぬという要請にも充分応じ得るも
のでなければならない。

（問題点を解決するための手段） この発明は、上述の連続バケツトを用いる３方
式の問題点を解決するため次の様な手段を採用し
ようとするものである。即ち Ａ エンドレスロープの揚収及び投入のロープラ
イン間の分離法として、船の長さを利用し、或
いは、２船間の距離を利用する考えを捨て、
又、流体抵抗による展開分離をもやめ、採鉱船
自体が旋回運動をすることにより、揚収側の舷
の方向に船首を回頭させ、揚収側のロープライ
ンが投入側のロープラインと対して大きく分離
する様に両方のロープ案内車の取付位置を選
ぶ。

Ｂ エンドレスロープの揚収ラインの案内車の位
置を船首から、どの位離れた位置に定めれば船
の旋回中心に近く配置することになるかを理論
的にも実験的にも検討し、採鉱船の重心点のあ
る船首から、船体長の2/3附近の舷側が最適位
置であることを見出した。他方投入ロープライ
ンの案内車の位置は、船尾の反対舷に配置すれ
ばよいことがわかつた。斯くすることにより、
投入側のロープラインに付随する連続バケツト
は船の旋回運動に沿つて円弧上に海底に布設さ
れることとなるが揚収側のロープラインにかか
る張力は船体重心附近に当る全長の2/3付近の
舷側から強力に引張られるので、海底に布設さ
れた円弧状配列のバケツト群の終端にあるバケ
ツトには、船からの揚収力が直線状にかかるこ
ととなり、バケツトは海底に於て強い張力を受
けながら海底を曳かれ、クラスト鉱床を充分剥
離収容した後海底を離れ、上方から見れば直線
状に、側面から見ればカテナリー状をなしつつ
逐次揚収されて行くこととなる。

Ｃ 連続採取装置はループになつた長い吊り索、
この吊り索に取付けた多数のドレツジバケツ
ト、上昇ラインの案内車、下降ラインの案内
車、駆動装置、バケツト離脱装置、バケツト装
着装置などを含んで構成され、採鉱船上に上記
Ａ及びＢの条件を満たす様に配備される。

（発明の実施例） この発明の一実施例を図面によつて詳しく説明
する。第１図はこの発明の一実施例を概念的に示
す斜視図である。図において、採鉱船１は大型船
舶で、充分のクラスト積載能力を保有するもの
で、例えば、船の長さ150ｍ、総トン数15000ト
ン、のものと仮定する。これは水深1200ｍのクラ
スト鉱床から、400トン／日のクラスト採取能力
を持つものとする。採鉱船１は、可変ピツチプロ
ペラ２、舵３、を有し、これより前進しながら操
舵し、旋回回頭する運動能力を充分保有してい
る。図に示す長大なエンドレスロープ４には、多
数のドレツジバケツト５が一定の間隔で補助索５
ａを介して取付けてあり、ロープ４自体はループ
となつて海山海底６面上に投入降下される。

海山表面のクラスト鉱床６ａは、水深800ｍ乃
至2000ｍの範囲に存在しており、ロープ４の降下
側と揚収側のロープは、海中のどこかで絡み合う
危険がある。いま、採鉱船１が低速で直進航行す
ると仮定すれば、降下側と揚収側は略平行ライン
に近くなるので、絡み合いを防止する為には双方
のラインの間隔を少くとも水深の1/40程度に離す
ことがひろく知られた望ましい条件であり、これ
は前述の１船横曳き方式の場合では達成が可能で
あるが、コストアツプは避けられない。

採鉱船１を第１図に示す矢印８の様に舵３を利
用し、可変ピツチプロペラ２を回転し旋回運動を
しながら前進すると、その航跡は、第２図の平面
航跡図のＸで示す様な、円弧状となる。いまこの
採鉱船１からバケツトをつけたロープが、船の前
進速度と等しいか又はそれより少し早い速度で投
入降下され、かつまた、揚収側では、それと同じ
速度で、揚収されたとすると、降下側のロープラ
インＸは、船の航跡に沿つて海底に降下着底さ
れ、海底に沈設したバケツトは揚収側のロープラ
インＹにより、海底から重量と磨擦抵抗とを合算
した張力で採鉱船の揚収装置によつて船内に取入
れられる。この第２図でわかることは、海底にお
ける降下側のロープラインＸは船の旋回運動の航
跡の切線方向に従つて弧を画いて沈設されている
のに対し、揚収側のロープラインＹは直線に近い
形となり、現在の船の位置の揚収点の方向を向く
傾向を示すことである。このため降下側と揚収側
の２つのラインは平行とはならず、或る角度をも
つて離れた状態を維持しつつ揚収できることとな
り、降下と揚収の２つのロープの絡み合いを確実
に防止することが出来る。これにより、従来の１
船縦曳き方式において、流体抵抗力を利用する展
開用分離抵抗板などをロープに取付ける必要を解
消する効果をもつことができる。

次に採鉱船の回頭旋回については、第３図に示
すように採鉱船１に設けた可変ピツチプロペラ２
を回転させ、前進しながら、舵３を取つた時、採
鉱船１の旋回運動は同船の重心７を中心として矢
印８で示す様な回頭運動を起す。

この回頭運動を阻止する力として、特に引揚げ
ロープＹにかかる力が大きい。この力は、毎日
400トンの採鉱を予定する装置の場合、ロープ張
力は20トン乃至30トンに達する。

そこで、この強い力が船体にかかり乍ら航走で
きるためには、その力の方向が船の重心７を通る
ようにするならば、船自身の操舵力に及ぼす影響
が最小となる。

従つて、ロープの引揚案内車９は船の全長から
見て船首から約2/3附近の外舷に配置するのが合
理的である。

引揚案内車９は、第４図の要部構造の斜視図に
示すようにベース金物１１に取付き、船の舷側に
取付けた欠円環状金物１２の中をスライドし乍ら
引揚げロープ４の方向を向く。またこれによりロ
ープの力の方向を採鉱船１の重心７の附近を通る
ようにこの位置を選んであるものである。

一方降下側のロープ４は船尾に取付けた降下案
内車１０より海中に降下して行く。なお降下側
は、ロープにかかる力は小さいので、引揚案内車
のように力の方向に就ての特別の配慮の必要は少
ない。

海底のクラストを採取して来たバケツト５は着
脱金物１６や掛け金物１７などにより外し、引揚
車１９や引揚げロープ１８等により船内に引揚げ
られ、中のクラストを別に船内で落とし、降下側
で再度取付けられる。

船内では第１図に示すように多重捲胴１４，１
５により駆動される。

（発明の効果） 次に、クラスト等連続採取装置とこれを装備し
た採鉱船の旋回移動式採鉱法の効果は、第５図に
例示する。いまクラスト鉱床が２Km×10Kmと第５
図に示すように海山周辺にあつて狭いような時も
図に示す様に旋回しながら、密度濃く海底をドレ
ツジしながら矢印の方向に移動して行くことによ
り同図ｂに示すように効率よく採鉱することが可
能である。これは直線針路を原則とする従来の３
方式の連続バケツトでは出来なかつた採鉱法であ
り、この発明の大きな効果の一つである。

また、採鉱船の舵がよく利くことが、引揚案内
車の位置などに特別の改善を他の３方式より加え
ていることによつて得られるが、これは、海山附
近の海流や海況の変化に対応しながら、採鉱船を
操船し、狭い鉱区においても効率よく採鉱するこ
とを可能とする。特に抵抗板等の取扱が困難であ
つたのを不要にする等の長所があり、旋回移動式
の本採鉱法を採用することは、最も、経済的な採
鉱法となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す斜視図、
第２図は、平面航跡図、第３図は採鉱船と降下及
び揚収の２つのロープの取付け位置の関係を示す
平面図、第４図は、揚収側の装置の主要機構を示
す斜視図、第５図は、海山海底の平担部を旋回し
て採鉱した場合の航跡斜視図ａと、同平面図ｂ、
第６図は、従来の１船横曳き方式の斜視図、第７
図は、従来の２船縦曳き方式の斜視図、第８図
は、従来の１船縦曳きで、展開用抵抗板使用の斜
視図である。図において、１は採鉱船、２は可変
ピツチプロペラ、３は舵、４はエンドレスロー
プ、５はドレツジバケツト、５ａは長い吊り索、
６は海山海底面、６ａはクラスト鉱床、７は採鉱
船の重心点、８は船の針路、９は揚収側の案内
車、１０は降下側の案内車、Ｘは降下側ロープラ
インの航跡、Ｙは揚収側のロープライン、１１は
ベース金物、１２は欠円環状金物、１３は船内案
内車、１４は多重捲胴、１５は多重捲胴、１６は
着脱金物、１７は掛け金物、１８は引き索、１９
は引き揚げ車、なお、各図中同一符号は同一又
は、相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 採鉱船から繰り出され海底に到着した後引き
   上げられ船内を経由して再び繰り出されるように
   駆動装置によつて駆動されて循環移動するエンド
   レスのロープと、該ロープに所定間隔毎に着脱容
   易に取り付ける多数のドレツジバケツトとを備
   え、採取船の運動と前記ロープの循環速度等の適
   宜選択により前記多数のドレツジバケツトにより
   次々と海底海山表面に分布付着するクラスト鉱床
   等を剥離採取する連続採取装置の装備において、
   採取船に低速航行に有効な可変ピツチプロペラ２
   を含む推進装置と、旋回運動に有効な舵やバウス
   ラスターを含む操舵装置とを具備すると共に、ロ
   ープ繰り出し案内車の装備位置を船尾右舷側又は
   左舷側とするとき、ロープ引き揚げ案内車の装備
   位置を船体重心点のある船首より全長の約2/3付
   近の舷側左舷側又は右舷側とすることにより採取
   船が旋回採鉱可能な装備を具えたことを特徴とす
   るクラスト鉱床等連続採取装置。 ２ 上記クラスト鉱床等連続採取装置を装備した
   採鉱船の採鉱法において、該採鉱船は引き上げら
   れるロープラインの舷が左舷側（又は右舷側）で
   あれば常に左舷（又は右舷）の方向に操舵回頭
   し、その航跡が大きな円弧状となり、少しづつ所
   定の方向へ移動して行く様に旋回しながら前進
   し、繰り出し側のロープに付随して投入されるバ
   ケツトの海底における沈設配列も常に採鉱船の航
   跡に近似の円弧状配列となるが、引き上げ側のロ
   ープ並びにバケツトは、海底の沈設位置から海底
   海山の表面に沿い揚収舷側案内車位置の方向へ直
   線状に強力な張力で引き上げられるという状態を
   連続して繰り返すことにより、常に投入側と揚収
   側の双方のロープが充分分離された状態を保ちつ
   つ、海底を引きずられる位置に来たバケツトが海
   底海山表面に分布付着するクラスト状鉱床等を効
   果的に剥離し、バケツトに収納して採鉱船内に揚
   収する手段をとることを特徴とする旋回移動式採
   鉱法。