JPS6286293A - クラスト鉱床等の連続採取装置 - 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 本発明は海山海底に附着して存在するコバルト等に富ん
だクラスト鉱床の連続採取装置に関するものである。ま
た本発明は燐鉱やマンガンノデュール等の海底鉱物の連
続採取装置となシ得るものである。

クラスト鉱床は深海底金属塊の一種であるが、深海底金
属塊としてはこの１５年間主に水深４０００ｍ〜６’０
００ｍの深海底上のマンガンノデュールに関心が集まり
、採鉱装置としてもサクションポンプ費吸上げる等の方
法が多く研究されて来た。

しかし、近年になり、よシ浅く水深８００　ｍ〜２００
０　ｍの海山やギョー（平頂海山）上に分布する富コバ
ルトのマンガンクラスト（以下クラストと称する）が注
目されるようになった。これはクラストの金属含有量が
従来考えられていたよりも高く、その賦存量も非常に多
いからで、その採鉱法としては起伏の多い海底フも採鉱
できる連続パケット採鉱法が再び着目されるようになっ
た。

従来の技術 本発明者等は先に深海底金属塊連続採取装置およびその
附属装置について、昭和４２年特許願Ｍ　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３２
８２９号）、昭和４６年特許願第９３１８１号（昭和５
２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）等マ特許出願を行ない、かつこ
れらの開発と実用化を行なって来た。

特に昭和４７年夏に第２極洋丸（１７，０００）ン）を
用いてハワイ南東海域水深４９００　ｍ１行った実験は
世界で初めての深海底金属塊の採鉱実験であり、第１０
図に示すような船横曳きの方式がテストされた。その結
果をもとくフランスのＣＮＥＸＯでは第１１図の２船縦
曳きの方式について提案し、また発明者等は第１２図の
ｌ船縦曳きの方式について、昭和５０年に小笠原沖ｔテ
ストを行った。

多数のパケットを用いた連続採取法には以上の第１０図
から第１２図までに示すような３つの方式であるが、図
中Ｓは船体、矢印は前進方向、Ｒｕロー！、Ｂはパケッ
トを示している。

この３方式ともエンドレスのローｆ　Ｒ１ｌｌｌに達し
、７５ケントＢにて海底を１１次ドレッジして引揚げら
れる。３つの方式の相異は上昇および下降の２つのロー
プラインの分離法にあり、第１０図では船の船長を、第
１１図では２船の間隔を、第１２図１は別に付設した抵
抗板等による流体抵抗力を利用して分離している。

発明が解決しようとする問題点 多数のパケットを用いた連続採取法を海山クラスト鉱床
の採鉱に使用するため、まずクラスト鉱床につきのべる
。第１３図は海山２附近の海面１の下に広がっている海
底地形について例示したものフある。海山面は急傾面３
〒深くなるが、水深８００ｍ〜１２００　ｍ位に広い平
原部４があり、次の急傾斜面５を経て再度２０００　ｍ
台の平原部６があり、クラスト９はこの平原部４，６お
よび急傾斜面５の海底面を被覆するか、または分離した
比較的大きな塊状クラスト９として存在している。一方
海底は急傾斜面７を経て水深４０００　ｍ〜６０００　
ｍの深海直火平原８に到る。仁ノ平りい平原にはマンガ
ンノデュール１０が海底面上に広く存在している。

第１４図はノデュール１０の分布状態を示すものフある
が、深海直火平原８上のマンガンノデュール１０は軟泥
の平面に分布している場合力Ｉ多く、これを吸上げるの
がサクションポンプによる採鉱法ｆあシ、多数のパケッ
トを用いた連続採取法受も採鉱できる。

第１５図はクラストの分布状態を示すものであるが、こ
れは深海直火平原８とは異夛、海山海底面４又は６は基
本的には泥ｆなく岩面であシ、起伏はかなシ多く、時に
は大きな突起を考えねばならない。クラスト９はこのよ
うな海山海底面４又は６に海水中よ）析出して永年にわ
たり耐着し発達したもの１あシ、基本的には岩の一部′
１？ある。厚さは２１から１０ｍもある。クラスト９の
中には自然に母岩よシはく離してノデュール状として分
布しているものもある。しかし採鉱にあたっては海山の
けわしい地形を考慮する必要がある。

問題点を解決するだめの手段 本発明はこのけわしい地形からクラストを経済的に採鉱
するだめの手段として下記の構成を使用した。

（１）　　エンドレスロープの海山海底の突起等への引
つかかυ等の大事故を防止するだめに、ドレッジバケッ
トの吊り索を特別に長くして海底のけわしいクラスト鉱
床にタッチするのは各パケットのみとし、かりに海山の
大岩などにパケットが引っかかっても、１個のパケット
だけの損耗ですむように構成する。

（２）　　長い吊り索にドレツジノ々ケットをつるした
場合、パケットをつけたｔまエンドレスローｆを採取船
内で駆動するのは困雌であり、ドレッジバケットは着脱
〒きるように構成する。

（３）パケットの着脱機構は海底曳航中においても外れ
ることがないようにし、しかも船内に取入れたら一動作
！外すことができ、また船よシ＜シ出すときにも一動作
ｆ容易に取付けうるように構成する。

（４）　　ドレッジバケットは海底岩盤の海底面をも曳
けるような形状をもち、まだ着地の姿勢も正しく下面が
接地するように、またドレツジしたクラストは船上で容
易に落とせるように構成する。

（５）　　駆動装置はコン・ぞクトでかつロープ駆動に
通しまたローｆ直径の変化などに対しても安全なように
構成する。

（６）　　採取船の移動用動力としてサイドスラスタ−
等の外にクラスト鉱床の分布海域に多い貿易風の風力を
利用するようにする。

実施例 本発明の実施の１例を第１図によυ説明する。

採取船１１は大型の船舶で充分のクラスト積載能力を持
つものであり、１例として船長１５０ｍの６０．０００
トンの船舶ｆ水深１２００　ｍのクラスト鉱床よシタ０
００トフフ日のクラスト採鉱を行う能力を持つものとす
る。採取船１１は可変ピッチプロペラ１２、船首サイド
スラスタ−１３、船尾サイドスラスタ−１４等のプロペ
ラ駆動により低速で自由にいづれの方向にも運動する能
力を持っているが、船を運動させるには船自体の水中抵
抗力だけフなく、ロープの張力にも打勝つことが必要で
あり、長いロープとパケットを曳きながら低速フ移動す
るには推力として６０　ｔｏｎを必要とする。これを動
力″ｒ！準備するには１馬力当り１３穆の推力が出せる
とすれば、４６００　ＰＳもの動力を必要とする。これ
に２０００トン／日の採鉱の場合エンドレスロープ２４
を駆動する駆動装置１９及び２０の必要馬力２２００　
ＰＳにくらべかなシ大きい値〒あシ経済上の立場より見
てこのプロペラ動力のコストとしてＩＰＳ−ｈ当り、か
シに１０円ヲ要するとすると、１日当、９１１０万円も
この船の推進に必要〒ある。このために可変式帆１５が
採取船上に装備されクラスト鉱床の存在する亜熱帯海域
ｆ発達する貿易風の風力を極力利用することが、深海法
鉱業の経済性を達成するのに効果が大きい。風力による
推進力は風速に応じ町変式帆１５の帆面状、角度等を調
節することにより、速力および移動方向も或る程度調節
できる。

このような能力を持った採取船１１には引揚第１案内車
１６、引揚第２案内車１７、パケット取入案内車１８と
多重駆動車１９、多重駆動車２ｏおよび送出第１案内車
２１、送出第２案内車２２、パケット送出部２３が配置
せられ、エンドレスローｆ２４がこれらを通って水深Ｓ
ＯＯ〜Ｌ２００　ｍの海山海底面４又は６上のクラスト
９まフルーグを構成している。このエンドレスローｆ　
２４　Ｋ　ｕ多数のドレッジバケット２５が長い吊り索
２６によシ一定間隔に取付けてあシ、海底のクラスト９
をドレッジする。

ドレッジバケットの取付法の改良について第１６図およ
び第２図を用いて説明する。今まフの多数のパケットに
よる連続採取法の発明ならびに実海域実験においては、
第１６図に示す箱型パケット２８を腕金物２７にてエン
ドレスローフ°２４に接続された。腕金物２７の長さは
昭和４７年夏のハワイ沖での実験マは約１．２　ｍであ
シ、そのためにエンドレスローフ２４は第１６図に示す
ように海山海底面４又は６に極めて近く運動することＫ
なシ、海山海底面の未知の突起にロープをかける可能性
がある。クラスト９の鉱床がマンガンノデュール１０の
鉱床と異る点は海底地形が峻険であり、ロープやドレツ
ジヘッド等を引っかける岩の突起等が多い点であり、マ
ンガンノデュール１０の鉱床のように軟泥の平坦な海底
ではない。

けわしい海底地形に対しては多数のパケットを用いた連
続採取法はサクションポ／グ法等の採鉱法に比較して適
応性が犬であるが、未知の海底岩等の突起に対しては特
に充分に対策されねばならない。最も有効な対策はエン
ドレスロー７６２４を海山海底面４又は６よシ充分に離
して循環する事であり、このために第２図に示すごとく
、長い吊υ索２６の長さを５〜２０　ｍとし、またエン
ドレスローｆ　２４に浮力をつけて水中に浮べることフ
ある。第２図に示すように、ドレッジバケット２５は５
〜２０　ｍの長い吊υ索２６により、エンドレスローｆ
　２４に或る間隔〒取付けられた。枝現２９に着脱金物
３ｏを介して取付けられ、エンドレスロープ２４は水中
を循環し、円筒ドレッジバケット２５だけが海山海底４
又は６に接触することにより、エンド・レスローｆ２４
の海山海底の突起へのからみ等の事故を防止しながら循
環され、海山海底上のクラスト９は円筒ドレツ、７Ａケ
ット２５に入り海面へ引揚げられてくる。

海面に位置する採取船１１には第３図に示すように引揚
第１案内車１６を支えたペース金物３２が船体に固定さ
れた欠円環状金物３３にがん合しつつスライドすること
Ｋよシ、引揚第１案内車１６から次の引揚第２案内車１
７へのローｆ２４は常に欠円環状金物３３の円中心を通
るように保持しである。このようにロープ２４を一定線
上に保つことは、エンドレスローｆ　２４からのドレッ
ジバケット２５の取外し作業を容易にし、ロゼツト化す
ることも可能ならしめる。

ドレッジバケット２５の取外し作業を第３，４゜５．６
図により説明する。ドレッジバケット２５は長い吊り索
２６の上端についた着脱金物３ｏによりエンドレスロー
プ２４の枝環２９に取付いているが、パケット取入案内
車１８より下された引き索３５、その先端についた掛は
金物３６がエンド・レスロープ２４の一定線上の位置に
着脱金物３０が来た時にこの下にかかシ引き索３５を引
くことによシ着脱金物３０を上方に引き上げるように動
作する。

着脱金物３０のより詳細を＠４図により説明する。これ
は引き索３５の末端にある掛は金物３６によシ上向きに
引かれると、外スライド金物３７は内棒３８に対し上向
きにスプリング３９を押して動き、この上向き運動は２
本の連結杆４０を介し、２本の二又爪金物４１のはさみ
を開く方向の運動となシ、二又爪金物４１はエンドレス
ロープ２４に取付けられた枝＠２９より外される。この
結果、ドレンジノ９ケツト２５はエンドレスローフ２４
より外れてパケット取入案内車１８の上を通って採取船
１１の甲板上に引揚げられ次で内容物を放出する。この
動作の逆は、略同じ構造をした送出し第２案内車２２、
送シ出し第１案内車２１゜パケット送出部２３において
ドレッジバケット２５をエンドレスロープ２４に着ける
のに用いられる。

このように−動作で着脱〒きる着脱金物３０の問題点は
海底、または海中を外れることがないように考案するこ
とである。

第５図はエンドレスローフ０２４が海底上でロープ循環
と同じ方向４２に曳かれた時の枝珊２９、着脱金物３０
、長い吊り索２６、ドレッジバケット２５に対し、海底
面の相対速度方向４３を示す。

この条件はエンドレスローｆ２４の駆動速度が採取船１
１の移動速度よシ大きいか等しい時に起る。

第６図にエンドレスローｆ２４が海底土ｆロープ循環と
逆の方向４４に曳かれた時の着脱金物３０への海底面の
相対速度方向４５を示している。これはエンドレスロー
フ２４の駆動速度が採取船１１の移動速度より小さい時
に海底上のエンドレスローフの約半分で起る。

このいづれの場合においても、長い吊り索２６は常に枝
環２９によシ曳かれることにおいては同じｆあシ、海底
面の抵抗力は常に外スライド金物３７を内棒３８に対し
て下に押し下げる働きをし、二又爪金物４１はしつかシ
と枝環２９をはさみ外れることはない。海中、または海
底面の抵抗力の無い時にはスプリング３９の力によって
二又爪金物４１の外れを防止する。

クラスト鉱床連続採取装置において、実際にクラストを
採取するのはドレンジノ９ケツト２５である。クラスト
は海山海底４又は６をカバーしている厚さ２〜１０ｃＩ
ｎのやや軟かい石であシ、これを削り取るための歯をも
った強固な構造と削シ取るための工夫が必ｇ楚ある。本
発明のドレッジバケット２５は形状としては円筒形でも
箱形〒もよいが、第７図に示すように、前面を斜にした
斜入口４６と下面にクラスト９を切る強い歯状金物４７
金持ち、水中降下時のパケット姿勢を常に歯を下に置く
ように上面附近に合成繊維製のネット４９をはシ上面を
軽くすると共に流体抵抗力により上面より上にする効果
を持たせる。

またネット４９の後端にはパケットをつシ上げた時に採
取したクラストを落しうるように、ネット開閉用しぼす
索５０または後面を開放する機構が取付けである。一方
、下面および側面は海底の岩に耐えるよう鉄板製で流の
抵抗の少いことを考慮した多孔板４８等で構成する。第
８図に示すごとく、その特長として長い吊り索２６の曳
航力の方向が方向５１から方向５２に変ればパケットの
口は岩などにかかつても外れることになる。

これは入口が直角なドレッジバケットより海底に引っか
かることが少いこと全意味する。このように比較的浅く
ドレツジしながら強い歯状金物４７は鋭利で硬い歯マク
ラスト９をカットしながら進み、クラスト９ｆ、ドレッ
ジバケット２５に入れて引揚げてくる。

従来の連続法統採取装置においてはパケットを取付けた
ｉま駆動するので多数の駆動車を用いた。本発明ｔはこ
れと異り第１，９図に見るようにドレッジバケット２５
を取外したエンドレスローフ２４は引揚第２案内車１７
より導かれて、モーター５３によって、駆動される多重
駆動車１９゜２０に多重に巻かれて充分な摩擦力を得て
駆動される。この多重駆動車を使うことにより、駆動部
分の大きさを格段に小さく出来る。多重駆動車を通った
ローｆ２４は送出第２案内車２２に導かれる。しかし駆
動装置として第９図想像線に示すような多重駆動車１９
　、２０の間隔が狭い多重；駆動車を用いるときの一つ
の問題はエンドレスロープ２４のところどころに直径の
大きな部分があり、これが通る時雫ある。例えば昭和４
７年の第２極洋丸のハワイ沖実験では二ンどレスロープ
の直径は８５ミリであったが、ループの接続部費はロー
プ直径３００ｍが１．２ｍの長さになった。このように
直径の大きい部分が多１ｉ駆動車を通るときには直径１
．２ｍの駆動車の場合、ロープの長さが約０．１５ＦＦ
Ｋも長さが不足しのびる事が必要になる。もし、多重駆
動車１９と２０の軸間隔が１．５ｍと短い時には約１０
チも延びることになる。ロープの延びは２０〜３０％で
普通破断するの１．１０％のくり返してのロープの延び
は安全上問題となる。特に最近発達している極めて強い
張力に耐えるポリアラミド材からなる商品名ケ！ラロー
グ等を使うときには、延びが殆んどないので、このよう
なロープの延びは破断をまねく恐がある。これを防止す
るために、本発明においては、多重゛駆動車１９と２０
との軸間ｒ６を極端に離して配置する。前例の場合１５
ＦＭとすれば１％と小さくなる。しかし、これ寸もポリ
アラミド製のロー！使用の場合には無視出来ぬ値ｔあシ
よシ広くする必要がある。

発明の効果 以上を総合し、本発明のクラスト鉱床連続採取装置は船
の横方向への移動に風力を並用しながら、長い吊り索に
て吊られた多数の着脱式パケットを連続駆動し、海山海
底の不規則な面に発達したクラストを安全かつ経済的に
ロープ等をいためることなく採鉱するものである。

また本方式は海山上のクラストだけでなく、同じ分布の
傾向乞持つ、よシ深い燐鉱鉱床、よシ深いマンガンノデ
ュール鉱床等にも利用費きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施の１例を示す斜視図、第２図はその
作用を示す一部斜視図、第３，４゜９図はその要部拡大
斜視図、第５〜８図はその作用を示す一部斜視図〒ある
。ｖＫ１０〜１２図は従来例を示す斜視図、第１３〜１
５図は海山海底面の状態と示す断面図または斜視図！あ
る。 図中の符号はそれぞれ下記部材を示す。 ４：海山海底面　　　６：海山海底面 ９：クラスト　　　　１１：採取船 １５　：可ｆｆ式帆２４　：エンドレスロープ２５：　
ドレソジパケット　２６：長い吊り索３０：着脱金物　
　　　２９；枝環 ３２：ベース金物　　　３３：欠円環状金物３６：掛は
金物　　　　３７：外スライド金物３８：内ｎ　　　　
　　３９ニスプリング４０．４１　：リンク状係止具 牙１図 可変式帆 才１６　図 才３図 第５図 才９閃 手続補正書Ｃ″ｊ５幻 昭和６１年２月１０日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示　　　昭和６０年　特　許　願　第２２
５Ｑ７３号２、発明の名称　　　クラスト鉱床等の連続
採取装置３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　　神奈川県横須賀市湘南鷹取４−１８−２４、代
理人 昭和６１年１月８日（６１年１月２８日発送）補正の内
容 本願明細書中火の点を補正する。 １、　第２１頁２行中、「１０〜１２図」とある次に、
「および第１６図」の６字を加入する。 ２、　第２１頁３行中、「を示す斜視図」とある次に、
「および一部斜視図」の８字を加入する。 （以　上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、採取船からくり出され海山海底に到着したのちつり
   上げられ船内を経由して再びく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充分長い吊り索と着脱金物
   を介して連結され船内においては該ロープと分離される
   ドレッジバケットとを備え、各種動力等を利用する採取
   船の運動と前記ロープの浮力、循環速度との適宜選択に
   より、該ドレッジバケットにより海山海底上に分布する
   クラスト等を採取するように前記採取船が曳航する際に
   前記エンドレスのロープそのものは海山海底の起伏の多
   い海底地形にからむことがないように或る程度離れて循
   環移動するようにしたことを特徴とするクラスト鉱床等
   の連続採取装置。 ２、前記採取船の移動用駆動装置として、サイドスラス
   ター又はピッチコントロール主推進機等の外に、可変式
   帆等のクラスト鉱床海域に発達する風力を利用する装置
   を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のクラスト鉱床等の連続採取装置。 ３、前記長い吊り索を持つたドレッジバケットをエンド
   レスのロープに取り付ける着脱金物は、該長い吊り索の
   上端に連結した内棒と該内棒の外側に摺動自在に設けた
   外スライド金物と該内棒および外スライド金物の上端に
   設けられスプリング力により附勢して閉じられる二又爪
   等のリンク状の係止具とからなり、前記エンドレスのロ
   ープが採取船からくり出される際に該エンドレスのロー
   プより分岐した枝環に前記係止具が引掛けられて降下し
   、海底をドレッジしたのち上昇して採取船内に引き上げ
   られる際に前記外スライド金物をスプリング力に抗して
   押し上げることにより該係止具が開いて前記円環と分離
   されるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のクラスト鉱床等の連続採取装置。 ４、前記エンドレスのロープを採取船につり上げる最初
   の案内車と採取船からくり出す最終の案内車は、共に採
   取船に水平に設けた欠円環状金物内を摺動回転するベー
   ス金物に各取り付けられ、その結果該エンドレスのロー
   プは該欠円環状金物の中心を通ってつり上げ又はくり出
   されるように導かれ、前記着脱金物の着脱が常に所定の
   コース上で行えるようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のクラスト鉱床等の連続採取装置。 ５、前記ドレッジバケットは上部開放部分に合成繊維等
   製のネット部分を有して水抵抗により降下に際しバケッ
   トの方向を安定せしめるようになし、前部の入口は下面
   が後退した形状をなしまた下面前端に歯状金物を設けて
   海底の母岩に附着したやや軟かいクラスト等をはぎ取る
   のに便ならしめ、かつ後端にはクラストを落下させうる
   ように開放可能なネット又は蓋板を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のクラスト鉱床等の連
   続採取装置。 ６、前記エンドレスロープの駆動装置は、逆方向又は同
   方向に回転する平行２軸にロープを巻き付ける２軸多重
   巻き駆動車を有し該２軸間の距離を充分に離すことによ
   りエンドレスのロープの接続部等の大きな直径を持つた
   部分が通過する際に生ずるロープ長の伸縮を吸収できる
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のクラスト鉱床等の連続採取装置。