JPS595759B2 - 自由に懸垂した吸込パイプによつて海底沈積物を採掘する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自由に懸垂した吸込パイプの下端に吸込ヘッド
を備え、この吸込ヘッドに、海底沈積物を切透す切取部
材を取付け、同吸込ヘッドを徐々に海底沈積物層内へ降
下し、海底沈積物を切透すために切取部材を運動させる
形式のものに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７０７８９９号明細
書によれば、搬送パイプを備えた搬送装置であって、同
搬送パイプの下端が運動可能でありかつその外周部が密
にシリンダ内に係合する形式のものが公知である。

シリンダと搬送パイプの端部との間には駆動装置が配置
されており、同駆動装置によって、搬送パイプとシリン
ダとが互いに往復運動可能である。

この往復運動はポンプ作用を得る目的だけでなく、高い
振動数の振動を得るためにも役立つ。

この種の振動運動は、搬送すべき泥土内への侵入を助成
しかつカナールの発生を阻止する。

この目的はしかし充分には達せられない。

ドイツ連邦共和国特許出願Ｐ２８４１２０３５号明細書
に基づく搬送装置におい又も、すでに述べたように泥土
を切透すために振動を発生せしめているが、同様に充分
な効果が得られない。

この場合、振動は下向きにテーパした円錐状のシープに
よって行なわれ、振動方向は鉛直である。

この種の装置で＆Ｌ例えば紅海の深いところでのような
比較的硬い泥土状の海底沈積物層では充分な切透し及び
採掘ができず、しかも海底沈積物層が厚い場合には極め
て深くまでは作業できず、充分な流動性を有する沈積物
層たる上層でしか作業できない。

本発明の課題は、硬い泥土状の海底沈積物層を簡単かつ
効果的に同沈積物層の著しく深いところまで採掘できる
ような冒頭に述べた形式の海底沈積物採掘法及び採掘装
置を提供することにある。

本発明採掘法の要旨は、吸込ヘッドが常時海底沈積物層
の上縁の下方にとどまる程度に切取部材を運動させるた
めに、吸込パイプをその上端において運動させるととも
に、吸込パイプの上端を連続的に側方向に運動させるこ
とにある。

このことの大きな利点は、自由に懸垂された吸込パイプ
自体が切取部材の駆動のための運動エネルギの伝達のた
めに使用され、従って、圧力水導管又は電気ケーブルを
使用したエネルギ供給が不必要となることにある。

その上、これによって複雑な駆動モータを吸込ヘッドに
設ける必要がなくなる。

本発明方法によれば吸込パイプをその上端のところで連
続的に昇降させるが、場合によって＆Ｌこれに回転運動
を重畳させてもよい。

自由に懸垂された吸込パイプの大きな重量に相応して大
きな速度は生じないが、吸込パイプの下端へ伝達できる
力は著しく大きい。

吸込パイプの降下時に吸込パイプ及びこれに懸架した吸
込ヘッド又は類似物の重量が、刃物又は類似物とし℃形
成された切取部材を急な掘削傾斜面に沿って滑落せしめ
て、こレニヨって沈積物層を切透すために利用される。

同様に吸込パイプの引上げ時の大きな力が利用される。

掘削傾斜面に切取部材を圧着させる側方向の接触力を得
るために、吸込パイプの上端を不断に側方向で運動させ
て、吸込パイプ全体を若干傾斜させ、吸込パイプ及び吸
込ヘッドの重力によって、すでに述べた圧着力を生せし
めて、掘削傾斜面のところで沈積物内へ切取部材を備え
た吸込ヘッドを侵入せしめるのが効果的である。

吸込パイプを回転させる場合も同様なことが行なわれる
。

しかし、この場合には回転によって、吸込パイプの不断
の運動方向での所望の送り方向に対して直角な力も生じ
、このため、この場合には側方向のたわみも生じる。

本発明採掘法を実施する本発明装置の要旨は自由に懸垂
した吸込パイプによって海底沈積物を採掘する装置であ
って、浮遊体が設けられており、この浮遊体に吸込パイ
プが懸垂されており、との吸込パイプの下端に吸込ヘッ
ドが設けられており、この吸込ヘッドに、海底沈積物を
切透すための可動の切取部材が設けられている形式のも
のにおいて、前記切取部材が昇降運動方向に対して直角
な刃物、スクレーパ又は類似物から成り、この刃物が鉛
直方向運動不能に吸込ヘッド及び吸込パイプ、の下端の
少なくともいずれか一方に結合されており、吸込パイプ
の上端が、吸込パイプ全体の重さ及び吸込ヘッドの重さ
を補償するためのガス蓄圧器を備えた液力装置によって
運動可能に浮遊体に懸架されており、かつ、吸込パイプ
の上端の連続的な昇降運動のための液力的、空気力的又
は機械的な駆動装置が設けられていることにある。

本発明装置の１実施例では、吸込パイプを運動可能に懸
垂せしめる部材が回転支承体から成り、かつ、吸込パイ
プを運動せしめる部材が回転駆動装置から成ることもで
きる。

本発明装置では、吸込パイプを懸垂せしめる運動可能な
部材が、同吸込パイプ及び吸込ヘッドの重量を補償する
ためのガス蓄圧器を備えた鉛直方向で作動する液力装置
から成っており、このため、駆動装置は切取部材の運動
に要する力だけを出せば足りる。

昇降運動時に、切取部材が同昇降運動に対し℃直角方向
に切削、掻取り又は類似の作業を行なうのが特に効果的
であり、これによって所要の力が軽減され、その上吸込
み搬送に効果的な寸法に沈積物が削られる。

一方の運動方向で拡げられ他方の運動方向で縮められて
わずかな抵抗しか生せしめないフラップに切取部材とし
て刃物を形成して、このフラッグな吸込ヘッドに取付け
ることができる。

沈積物の性質によっては、両運動方向で作用する二重フ
ラップを使用するのも効果がある。

フラップに、同フラップから吸込ヘッドの内部へ延在し
てフラップと一緒に運動するシーブを設けることもでき
る。

これによってシーブの手前に捕集された石又は塊を排除
することができる。

すでに述べたように、掘削傾斜面への吸込ヘッドひいて
は切取部材の圧着は吸込パイプ全体の側方への傾斜又は
たわみによって生せしめられる。

吸込ヘッドの上方で吸込パイプに又は吸込ヘッドにノズ
ルを設け、同ノズルを水圧源に接続せしめかつ吸込パイ
プの延在方向に対して直角に向けて、これによってノズ
ルの噴出の反動力によって圧着力を得るようにするもの
も効果的である。

ノズルの噴出方向は吸込パイプの回転によつ℃規定され
る。

従つ１、自由に懸垂した吸込パイプの長さが太きいと、
噴出方向の調整に困難が生じる。

よって、案内板から成る機械的な案内部材を設けて掘割
内で吸込ヘッドを案内するのが効果的である。

次に図示の実施例につき本発明を具体的に説明する。

第１図において符号１は浮遊体としての船を示し、同船
は海３の海面２に浮いている。

同船から搬送パイプ４が降下しており、同搬送パイプの
下方範囲に搬送ポンプ５が設げられており、同搬送ポン
プ５から下方へ吸込バイブロが降下しており、同吸込バ
イブロに吸込ヘッドＴが取付けられており、同吸込ヘッ
ド７に吸入口８が設けられている。

搬送パイプ４は船１上で懸架装置９に懸架されており、
同懸架装置９は２つの油圧シリンダ１０によって支持さ
れており、同油圧シリンダ１０によつ℃、搬送パイプ４
はこれに懸垂された部品、特に吸込ヘッド７と一緒に矢
印１１及び矢印１２の方向で昇降可能である。

油圧シリンダ１０はガス蓄圧器１０に接続されている。

船１の船首に駆動装置１３が設げられており、同駆動装
置１３は、船尾に設けた駆動装置１４と一緒に、鉛直軸
線を中心として船１を回転調整するのに役立てられる。

さらに船尾には推進スクリュ１５が設けられており、同
推進スクリュ１５によって船１は矢印１６の方向で常時
徐行駆動される。

吸込ヘッド１は切取部材を備えて第１図に図示した位置
で２つの層１７．１８から成る沈積物層の範囲内に位置
している。

層１７はその中で吸込ヘッド７カ稚由に側方向で運動で
きるような粘度しか有していない。

要するに層１７は十分流動性に富み、従って吸込ヘッド
１の切取部材によって層１８を切透したさいに生じた掘
割１９内に流入するので、掘削時に吸込ヘッドＴを層１
７の高さまで持上げる必要かまった（ない。

吸込ヘッド７は掘削傾斜面２０を図面でみて右方へ掘り
進む。

図示の位置では切取部材としての刃物３４．３５を備え
た右側の二重フラップだけが有効でありかつこれの下半
部２１が降下時にその刃物３４によって掘削傾斜面２０
から偏平な層を切取る。

この層は吸込まれた流れによって連行され、吸込バイブ
ロを通つ又搬送ポンプ５へかつそこから搬送パイプ４を
介し℃船１へ送られる。

第１図の図示は寸法的に実際通りでない。

実際には掘割１９は著しく深（、従って、二重フラップ
８の下半部２１の刃物３４によって行なわれる切取過程
は掘削傾斜面２０の比較的長い距離にわ。

たって行なわれる。

図面から容易に判るように、二重フラップ８の下半部２
１は上昇運動時に内向きに旋回させられ、これに代つ又
上半部２２が外向きに旋回させられ、これによって切取
過程が続行される。

刃物が充分鋭ければ、切取を確実に行なうためにわずか
な圧着力で足りる。

この圧着力は船１が採掘速度に相応して矢印１６の方向
で徐行運動することによって生せしめられる。

その場合、船１が若干吸込ヘッド７の前を走行するよう
に配慮される。

このようにすれば側方向のたわみが生じ、このたわみに
よって所望の圧着力が得られる。

圧着力を生せしめる別の実施例を第２図に示す。

第２図におい又、第１図と同じ部品は同じ符号を有する
。

付加的に吸込バイブロにはノズル３が取付けられ１おり
、同ノズル２３には圧力導管２４を介して、搬送ポンプ
５の下方に設けた圧力ポンプ２５が接続され又いる。

同ノズル２３から水が高速で矢印２６の方向へ噴出し、
これによって矢印２７の方向の推進力が生じ、これによ
って掘削傾斜面２０に吸込ヘッドＩが圧着される。

さらに第２図に示す実施例では、掘割１７内で可能な限
り直線的に吸込ヘッドを案内するための案内板２６が設
けられている。

第１図及び第２図に示す両実施例において、矢印１１の
方向で行なわれる上昇運動の運動量は、吸込ヘッドＩが
掘割１９から上方へ移動しないように、要するに常時掘
割１９内にとどまって掘削１面２０に接触するように設
計される。

このようにすれば、吸込ヘッドＩが層１７に達して側方
向のたわみ又は反動力のいずれかによって迅速に矢印２
７の方向で推動され、これによつ℃掘削傾斜面２０に沿
った所望の掘削ができなくなるような事態が回避される
。

第１図及び第２図に示す実施例の吸込ヘッドが第３図の
拡大斜視図にかつ第４図のさらに拡大された部分破断断
面図に示され℃いる。

吸込ヘッドＩは主として箱状のケーシング２８から成り
、同ケージ／グ２８はほぼ四角柱状でありかつ外面２９
に方形の切欠３０を有している。

同切欠３０の両側縁部に軸支部材３１が取付けられてお
り、この軸支部材３１内に軸３２が回転可能に支承され
℃おり、この軸３２は二重フラップ３３を有しており、
同二重フラップの下半部２１及び上半部２２は切取部材
とし℃の刃物３４及び３５を備えている。

切欠３０にはケーシング２８の外部に、下半部２１及び
上半部２２から成る二重フラップ３３が向かい合って位
置しており、同二重フラッグ３３はシー７”３６．３７
を有しており、同シーブ３６゜３７は円弧状に曲げられ
た多数の棒３Ｂ、３９と、これに固定された棒４０．４
１とから成つ℃いる。

この棒４０，４１は棒３８．３９を良好に保持するため
に役立っている。

二重フラップ３３の下半部２１又は上半部２２の旋回時
に開く開口がこのシーブ３６，３７によって被われ、従
って比較的大きな石又は塊の侵入が阻止される。

第４図の図示では、二重フラップ３３の下半部２１が開
いた状態にあり、従ってシーブ３６が作用している。

この位置で棒３８の手前に石又は塊が捕集され又いると
、これらの石又は塊は下半部２１が内向きに旋回するさ
いに排除され、そのさい吸込流も遮断される。

第３図及び第４図に示す吸込ヘッドでは、はぼ方形のケ
ーシング２８の各面に刃物を備えた二重フラップが設け
られ℃いる。

これによって掘割１９の側壁をも掘削することができる
。

４つの二重フラップを配置した場合でもシーブ３６又は
３９が互いにぶつかり合わないように、互いに隣合うシ
ーブ３６，３９は互いに上下にずれて配置されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の略本側面図、第２図は本発
明の別の実施例の略本側面図、第３図は本発明の１実施
例に基づく吸込ヘッドの斜視図及び第４図は同吸込ヘッ
ドの部分破断断面図である。 １・・・船、２・・・海面、３・・・海、４・・・搬送
パイプ、５・・・搬送ポンプ、６・・・吸込パイプ、Ｉ
・・・吸込ヘッド、８・・・吸込口、９・・・懸架装置
、１０・・・油圧シリンダ、１０・・・ガス蓄圧器、１
１，１２・・・矢印、１３．１４・・・駆動装置、１５
・・・推進スクリュ、１６・・・矢印、１７．１８・・
・層、１９・・・掘割、２０・・・掘削傾斜面、２１・
・・下半部、２２・・・上半音臥２３・・ノズル、２４
・・・圧力導管、２５・・・圧力ポンプ、２６，２７・
・・矢印、２８・・・ケーシング、２９・・・外面、３
０・・・切欠、３１・・・軸支部材、３２・・・軸、３
３・・・二重フラップ、３４．３５・・・刃物、３６゜
３１・・・シーブ、３８，３９・・・曲げられた棒、４
０゜４１・・・棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自由に懸垂した吸込パイプの下端に吸込ヘッドを備
   え、この吸込ヘッドに、海底沈積物を切透す切取部材を
   取付け、同吸込ヘッドを徐々に海底沈積物層内へ降下し
   、海底沈積物を切透すために切取部材を運動させる形式
   のものにおいて、吸込ヘッドが常時海底沈積物層の上縁
   の下方にとどまる程度に切取部材を運動させるために、
   吸込パイプをその上端において運動させるとともに、吸
   込パイプの上端を連続的に側方向に運動させることを特
   徴とする自由に懸垂した吸込パイプによって海底沈積物
   を採掘する方法。 ２ 自由に懸垂した吸込パイプによって海底沈積物を採
   掘する装置であって、浮遊体が設けられており、この浮
   遊体に吸込パイプが懸垂されており、この吸込パイプの
   下端に吸込ヘッドが設けられており、この吸込ヘッドに
   、海底沈積物を切透すための可動の切取部材が設けられ
   ている形式のものにおいて、前記切取部材が昇降運動方
   向に対して直角な刃物３４，３５、スクレーパ又は類似
   物から成り、この刃物が鉛直方向運動不能に吸込ヘッド
   ７及び吸込バイブロの下端の少なくともいずれか一方に
   結合されており、吸込バイブロの上端４が、吸込パイプ
   全体４，５．６の重さ及び吸込ヘッドの重さを補償する
   ためのガス蓄圧器１０′を備えた液力装置１０によって
   運動可能に浮遊体１に懸架されており、かつ、吸込パイ
   プの上端の連続的な昇降運動のための液力的、空気力的
   又は機械的な駆動装置が設けられていることを特徴とす
   る自由に懸垂した吸込パイプによって海底沈積物を採掘
   する装置。 ３ 前記刃物が、吸込ヘッド７の一方向の運動時にスト
   ッパに向かって外向きに作業位置へ旋回しかつ吸込ヘッ
   ドＩの他方向の運動時に内向きに非作用位置へ旋回する
   フラップに設けられている特許請求の範囲第２項記載の
   装置 ４ 前記フラップが、互いに角を成した２つの半部２１
   ．２２から成る二重フラップ８，３３として形成されて
   おり、両半部２１，２２の交線のところに回転軸受３１
   ．３２が設けられており、かつ、両半部２Ｌ２２の挾む
   鈍角が外向きに開いている特許請求の範囲第３項記載の
   装置。 ５ フラップ８，３３が吸込ヘッド７に面した側に、フ
   ラップの外向きの旋回時に吸込ヘッドへの流入口を覆う
   シーブ３６を備えている特許請求の範囲第４項記載の装
   置。 ６ 吸込ヘッド７の上方で吸込バイブロに又は吸込ヘッ
   ドＴに、水圧源に接続され吸込パイプの方向に対して直
   角に後向きのノズル２３が配置されている特許請求の範
   囲第２項記載の装置。 ７ 吸込ヘッド７に又はそのすぐ上方で吸込パイプロに
   、鉛直な案内薄板２６が配置されている特許請求の範囲
   第２項記載の装置。