JPS62185998A - クラスト鉱床等の連続採取装置と旋回移動式採鉱法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野）。

この発明は１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ュール等の
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７
ジユール鉱床とは根本的に異なったものである。

まずクラスト鉱床は上記マンガフノジュール鉱床とは水
深がより浅いところに存在し、水深８００ｍ乃至２００
０ｍ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、マンガンノジュ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、連続バケッ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３９
３６１号）、昭和４７年特許願第９５７９９号（昭和５
２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（１７，
Ｇｏｏ）ン）を用いて、ハワイ南東海域の水深４９００
ｍで行った実験は１世界で初めての深海底金属塊の採鉱
実験であった。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、ｃｔ−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
ってロープの分離を図るものであり、第２極洋九におけ
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っ
た。これは、船は微速で船首方向に直進しながら、四−
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、バケットを示している。

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号によって、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性の実験で
あった。

この時、水深４８００ｍ台の海山の裾野のクラストを約
１２０パケツトに亘り連続して採鉱した。

この実績から、連続バケット採鉱法は、サクシ。

ンボ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次の様な１問題点があった。

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−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、拡環が
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
として四−プに成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った。

特ニクラスト鉱床はマンガンノジュール鉱床ト異り、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（す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。

Ｃ問題点を解決するための手段） この発明は、上述の連続バケットな用いる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。即ち人、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
による展阿分離をもやめ、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、どの位置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、船尾の反対絃に配置すれ
ばよいことがわかった。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ットは船の旋回運動に
沿っ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ット群の終端にあるバケット
には、船からの揚収力が直線状にかかることとなり、バ
ケッ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。

Ｃ１連続採取装置はループになった長い吊り索、この吊
り索に取付けた多数のドレ、ジバケット、上昇ラインの
案内車、下降ラインの案内車、駆動装置、バケット離脱
装置、バケット装着装置などを含んで構成され、採鉱船
上に上記人及び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って詳しく説明する。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ｌは大型船舶で、充分のクラス）
ｌ載能力を保有するもので、例えば、船の長さ１５０ｍ
、総トン数１５，０００）ン、のちのと仮定する。これ
は水深Ｌ２００ｍ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ｌは、可
変ピッチプロペラ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
ッジバケット５が一定の間隔で補助索５ａを介して取付
けてあり、ロープ４自体はループとなって海山海底６面
上に投入降下される〇 海山表面のクラスト鉱床６ａは、水深８００ｍ乃至２０
００ｍ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ｌ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
／４ｏ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、コストアップは避けられない。

採鉱船１を第１図に示す矢印８の様に舵３を利用し、可
変ピッチプロペラ２を回転し旋回運動なしながら前進す
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からバケットをつけ
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、船の航跡に沿って海底に降下着底され、海底
に沈設したバケッ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
収装置によっ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っ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、成る角度をもって離れた状態を維
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ｌ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に設けた可変ピッチプロペラ２を回転させ、前
進しながら、舵３を取った時、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
）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。

従って、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。

一方陣下側のロー１４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で
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ット５は着脱金物１
６や掛は金物１７などにより外し、引揚車１９や引揚げ
ロープＩＳ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１４，１５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２　Ｋｍ　ＸＩ　ＯＫｍと第５図に示す
ように海山周辺にあっ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、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方式の連続バケットでは出来なかった
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
って得られるが、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特徴とする特に抵抗板等の取扱
が困難であっ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
ロープの取付は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溝を示す斜視図、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は可変ピッチ
プロペラ、３は舵、４はエンドレスロープ、５はドレッ
ジバケ：ｙ）、５ａは長い吊り索、６は海山海底面、６
ａ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は掛は金物、１８は引き索、１９は引き揚げ車
なお、各図中同一符号は同−又は、相当部分を示す。 第１図 す凄山膚へｌ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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
   よっ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
   レッジバケットとを備え、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ッジバケッ
   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ッチプロペラを含む推進装
   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. （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
   れるバケッ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
   びにバケットは、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
   ッ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、バケッ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。