KR101929431B1

KR101929431B1 - 해저 운반 시스템

Info

Publication number: KR101929431B1
Application number: KR1020167035560A
Authority: KR
Inventors: 존 마이클 파리아노스; 롤랜드 건터 번트; 션 마이클 플렁킷
Original assignee: 노틸러스 미네랄스 싱가포르 피티이 엘티디
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2018-12-14
Also published as: SG11201609294UA; CN106460509A; CN106460509B; EP3146153A4; US10883252B2; JP6693886B2; AU2015262041A1; KR20170015929A; EP3146153B1; AU2015262041B2; EP3146153A1; WO2015178853A1; US20170121935A1; JP2017521579A

Abstract

해저 물질들을 해저로부터 수표면으로 인양하는 해저 운반 시스템(10)이 제공되는바, 상기 해저 운반 시스템(10)은: 적어도 부분적으로 해저와 수표면 사이에서 연장되고 바람직하게는 합성 로프인 라인 부재(150); 및 상기 라인 부재(150)에 연결된 적재물을 보유할 수 있고 바람직하게는 복수개인 적어도 하나의 컨테이너(400)를 포함한다. 상기 컨테이너는 예를 들어 러더와 같은 조종가능 요소(410)를 구비하는바, 상기 조종가능 요소(410)는 컨테이너가 수중에서 예를 들어 라인 부재에 의하여 견인됨으로써 추진되는 때에 컨테이너의 기동을 가능하게 한다.

Description

해저 운반 시스템{SEAFLOOR HAULAGE SYSTEM}

본 발명은 운반 시스템, 바람직하게는 수중에서 작동하는 해저 운반 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 안내되는 컨테이너들을 구비한 기계적 해저 운반 시스템에 관한 것이지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

여기에서 설명되는 배경기술은 그러한 기술 내용이 흔한 일반적인 지식이라는 것을 인정한다는 것으로 추정되어서는 안 될 것이다.

해양의 다양한 위치들에는 예를 들어 황화 침전물(sulphide precipitate) 또는 다금속 단괴(polymetallic nodule)와 같은 높은 가치의 해저 물질이 대략 300 내지 6,000 미터, 종종 대략 4,000 내지 5,000 미터 사이의 수심 깊이의 해저 상의 표면층에 존재한다.

해저로부터 단괴들을 수집 및 운반하는 상업상 현실성있는 채굴 시스템을 개발하려는 노력이 있어왔다. 해저 채굴 시스템의 중요한 일 사항은 수집된 해저 물질을 수표면으로 상승시키는 운반 시스템이다. 작업 비용에 영향을 미치는, 그래서 상업상 현실성에 영향을 미치는 주요 요인들 중 하나는 에너지 소비, 특히 해저로부터 수표면으로 해저 물질을 운반함과 관련된 에너지 소비이다.

하나의 운반 시스템 설계안으로서, 해저 물질을 해저로부터 수상 선박 또는 플랫폼으로 펌핑하는 상승기 형태를 이용하여 해저 물질을 수력학적으로 운반하는 방안이 있다. 이와 같은 설계안에서는, 유체를 포함하는 상승기가 제공되며, 상기 유체 안에 보유되는 광물이 운반된다. 상승기의 물질은 해저 펌프 및/또는 상승기 안에 주입된 압축 공기에 의하여 슬러피 형태로 운반되는 것이 통상적이다.

이와 같은 시스템은 작동하기는 하지만 에너지 면에서는 비효율적이며, 특히 에너지의 많은 부분이 소비되는 공기인양 시스템(airlift system)으로 인하여 유체 칼럼(fluid column)을 통해 고형 입자들이 아래로 미끄러져 내리는 결과를 초래하기도 한다. 또한 해저 물질들이 슬러리 형태로 인양되기 때문에, 이들은 수표면에서의 탈수를 필요로 하며, 이는 추가적인 처리 및 장비를 필요로 하게 된다.

컨테이너들을 케이블, 예를 들어 육상 지하 채굴에서 사용되는 싱글 드럼 호이스트(single drum hoist), 더블 드럼 호이스트, 또는 마찰 호이스트(friction (Koepe) hoist)에 의하여 인양하는 기계적 운반 시스템이 상당히 더 높은 에너지 효율을 가질 잠재력이 있다. 육상 채굴에서는 케이블에 의하여 구동되는 저장통(storage bin)들 또는 광차(skip)들이 윈치에 의해서 물질 적재물을 지표면으로 이동시키며, 저장통들의 정렬을 유지하기 위하여 복수의 가이드레인들을 이용한다. 그러나, 장거리에 걸친 수중에 적용된다면, 견고한 지지 구조물의 부존재를 보상하기 위해서 필요한 추가적인 문제, 예를 들어 안내 와이어들을 이용해야 함으로 인하여, 이와 같은 설계안은 잠재적인 심각한 선꼬임과 배치 문제를 내포하고 있다.

구체적으로, 수상 선박과 해저 또는 해저 가까이의 앵커 위치(anchor location) 사이에는 다수의 추가적인 안내 와이어들이 배치되어야 한다. 변화하는 해수 흐름이 존재하는 장거리에 걸친 수중에서는 와이어들이 비틀리거나 꼬이거나, 또는 둘 이상의 저장통이 충돌할 위험이 높다. 특히 다른 해저 기반시설(예를 들어 해저 작업을 위한 엄빌리컬(umbilical))을 위하여 다른 케이블들이 제공되는 경우에는 상기 비틀림 또는 선꼬임의 위험이 매우 높을 것으로 생각되는 것이 통상적이다.

또한 육상 적용예들에서는 운반 시스템들이 일반적으로 채굴 광산이 지속되는 동안 고정된 위치에 존재한다. 해저 채굴 작업에서는, 매우 넓은 면적에 걸쳐서 망간 단괴들과 같은 해저 물질들을 수집할 수 있기 위하여, 운반 시스템이 자주 또는 지속적으로 이동해야 할 필요가 있다. 그러한 이동에 의해 유발되는 운반 시스템의 상승, 하강, 및/또는 측방향 당김은 와이어들의 뭉침 또는 저장통들의 충돌 가능성을 더 증가시킨다.

문제점들을 경감시키기 위한 일부 방안들이 고려되었으나, 이들 모두는 작동상 큰 부작용을 내포하는 것으로 생각된다. 예를 들어 충돌 가능성을 감소시키기 위한 일 방안은 겹치는 구간에서 저장통들의 속도를 감소시키는 것인데, 이와 같은 속도 감소는 시스템의 작업 효율을 저하시킨다. 다른 방안은 저장통들을 튜브 또는 파이프 안에 넣는 것인데, 이것은 이에 필요한 구조물은 별론으로 하더라도, 펌핑 시스템에서 이끌리는 유체와 주변 구조물에 의해 유발되는 큰 마찰 손실을 발생시킨다. 수상 선박으로부터의 측방향 제어를 수행하기 위한 노력으로서 추가적인 안내 와이어도 고려되었으나, 이것은 시스템의 복잡성을 증가시켜서 추가적인 유지보수 필요성과 더 높은 작동 중단의 위험을 초래한다.

본 발명은 전술된 단점들 또는 문제점들 중의 적어도 하나를 해소 또는 경감시키거나 또는 적어도 유용한 대안을 제시하는 해저 운반 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 바람직한 목적들은 아래의 상세한 설명으로부터 명확히 이해될 것이다.

비록 유일하거나 가장 포괄적인 형태의 것은 아닐지 몰라도 본 발명의 일 형태에 따라 제공되는, 해저 물질들을 해저로부터 수표면으로 인양하기 위한 해저 운반 시스템은:

적어도 부분적으로 해저와 수표면 사이에서 연장된 적어도 하나의 라인 부재(line member); 및

상기 라인 부재에 연결되고, 적재물을 보유할 수 있는, 적어도 하나의 컨테이너(container);를 포함하고,

상기 컨테이너는 조종가능 요소(steerable element)를 구비하며, 상기 조종가능 요소는 컨테이너가 수중에서 추진될 때에 컨테이너의 기동(manoeuvre)을 가능하게 한다.

바람직하게는, 상기 조종가능 요소는 적어도 하나의 조절가능한 표면(adjustable surface)을 포함한다. 상기 조종가능 요소는 러더(rudder), 플랩(flap), 및/또는 적어도 하나의 조절가능한 하이드로포일(hydrofoil)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 조종가능 요소는 경로를 따라서 컨테이너를 안내하도록 제어된다. 상기 조종가능 요소는 원격으로 제어될 수 있으나, 바람직하게는 자율적으로 제어된다. 바람직하게는 상기 조종가능 요소가 조종가능 요소의 능동적인 트리밍에 의하여 제어된다.

바람직하게는 상기 컨테이너는 광차(skip)이다. 바람직하게는 상기 컨테이너는 위치 판별 시스템(position determination system)을 더 포함하며, 더 바람직하게는 관성 측정치에 기초하여 위치 평가치(position estimate)를 제공하는 관성 네비게이션 시스템(inertial navigation system)을 포함한다. 대안적으로, 상기 위치 판별 시스템은 자기 콤파스, 자세 센서 및/또는 깊이 센서를 포함할 수 있으며, 또한 USBL(Ultra Short Base Line) 시스템과 같은 음향 네비게이션 장비(acoustic navigation equipment)로부터의 추가적인 입력을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 조종가능 요소가 위치 판별 시스템으로부터의 위치 평가치를 기준으로 제어된다. 바람직하게는 컨테이너가 미리 정해진 경로를 따르도록 프로그램된다.

상기 라인 부내는 케이블, 로프, 또는 와이어로 만들어질 수 있다. 상기 라인 부재가는 로프로 만들어지는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 합성 로프로 만들어지며, 더욱더 바람직하게는 부하를 나누고 단일 로프가 끓어질 위험을 감소시키도록 병렬적으로 연장된 두 개의 합성 로프로 이루어진다. 라인 부재는 일체적인 것이거나, 또는 집합적으로 라인 부재를 형성하는 복수의 라인 부재 세그먼트들을 포함할 수 있다. 바람직하게는 라인 부재 세그먼트들 중 적어도 일부가 컨테이너를 거쳐서 연결된다.

바람직하게는 상기 라인 부재는 수표면에 또는 수표면 측에 위치한 제1 수표면 위치로부터 해저 또는 해저 측에 위치한 심해 위치(deep sea location)까지 연장된다. 바람직하게는 상기 라인 부재는 해저 또는 해저 측에 위치한 심해 위치로부터 수표면 또는 수표면 측에 위치한 제2 수표면 위치까지 추가적으로 연장된다. 바람직하게는 상기 제1 수표면 위치와 제2 수표면 위치는 심해 위치로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치하고 또한 해수면(sea level)에 대해 실질적으로 동일한 높이에 위치한다. 바람직하게는 상기 제1 수표면 위치와 제2 수표면 위치는 수상 선박(예를 들어, 쉽(ship), 보트, 또는 다른 유형의 부유체)의 대향된 단부들 또는 측부들에 위치한다.

바람직하게는 상기 라인 부재는 제1 수표면 위치, 제2 수표면 위치, 및/또는 심해 위치나 그 각각에 가까운 위치에서 도르래(sheave)에 의하여 수용된다. 바람직하게는 해저 운반 시스템이 상기 라인 부재를 당기는 적어도 하나의 구동 요소를 더 포함한다. 바람직하게는 상기 구동 요소는 상기 라인 부재의 적어도 일부분을 수용하는 윈치를 포함한다. 바람직하게는 상기 위치가 회전가능한 스풀(spool)을 포함하며, 상기 스풀 둘레에는 라인 부재가 권취될 수 있다.

바람직하게는 상기 해저 운반 시스템이 두 개의 윈치를 포함하며, 이들은 더블 드럼의 구성을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 윈치들이, 아래로 내려가는 컨테이너로부터의 위치 에너지가 위로 올라가는 컨테이너에 의해 회수될 수 있도록 구성된다. 바람직하게는 제1 윈치는 제1 수표면 위치에 인접하게 위치하고, 제2 윈치는 제2 수표면 위치에 인접하게 위치한다. 바람직하게는 제1 윈치 및 제2 윈치가 수표면 위에 배치되지만, 이들이 수표면 아래에 배치될 수도 있다. 바람직하게는 라인 부재는 제1 윈치로부터 제2 윈치로 연장된다. 바람직하게는, 상기 라인 부재가 일 윈치에 권취됨에 따라서 그 라인 부재는 다른 윈치로부터 풀려진다. 상기 라인 부재는, 바람직하게는 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 위치한 도르래를 거쳐서, 두 개의 윈치들 사이에서 인장 상태에 있다.

상기 라인 부재는, 제1 수표면 위치 또는 제1 수표면 위치 가까이에 있는 도르래, 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 있는 도르래, 및 제2 수표면 위치 또는 제2 수표면 위치 가까이에 있는 도르래를 거쳐서, 제1 윈치로부터 제2 윈치로 연장되는 것이 바람직하다. 제1 컨테이너는 제1 수표면 위치와 심해 위치 사이의 라인 부재에 연결되고, 제2 컨테이너는 제2 수표면 위치와 심해 위치 사이의 라인 부재에 연결되는 것이 바람직하다. 제1 컨테이너와 제2 컨테이너는 라인 부재 상에서 떨어져 이격되되, 하나의 컨테이너가 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 배치되는 때에 다른 컨테이너가 각각의 수표면 위치 또는 수표면 위치에 가까운 위치에 배치되도록 이격되는 것이 바람직하다.

바람직하게는 상기 해저 운반 시스템이 무게평형추를 더 포함한다. 상기 무게평형추는 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 무게평형추는 버퍼가 통계적으로 안정적으로 됨과 뒤집히는 경향에 대해 저항함을 보장하도록 구성된다. 바람직하게는 상기 해저 운반 시스템이 버퍼를 더 포함한다. 상기 버퍼는 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 무게평형추는 버퍼에 연결되는 것이 바람직하다. 상기 버퍼는 해저 위에 떠 있는 것이 바람직하다. 상기 버퍼는 수표면 또는 수표면 가까이로부터 연장된 버퍼 라인(buffer line)에 의하여 해저 위로 떠 있는 것이 바람직하다. 바람직하게는 버퍼 라인이 예를 들어 동력 및/또는 데이터 전달과 같은 서비스를 버퍼 및/또는 해저 기계들에 제공하는 엄빌리컬 케이블이다.

바람직하게는 상기 버퍼가, 모아진 해저 물질들을 저장하는 저장 격실을 구비한다. 바람직하게는 상기 버퍼가, 모아진 해저 물질들을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입부; 및 모아진 해저 물질들을 배출시키기 위한 적어도 하나의 유출부를 포함한다. 바람직하게는 상기 유입부가 유입 파이프에 연결되는데, 상기 유입 파이프는 슬러리 호스 유입 파이프인 것이 바람직하다. 상기 유출부(들)은 슈트(들)을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 슈트들이 작동되는 때에 해저 물질들을 선택적으로 내려 놓는다. 상기 슈트들은 작동될 때에 미리 정해진 양의 해저 물질들을 배출시키는 투여기들을 구비할 수 있다.

상기 버퍼는 추진기들을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 추진기들이 방위, 바람직하게는 수표면 - 선박에 대한 아지무스 방위를 능동적으로 제어하는바, 해저 삭구(subsea rigging)의 비틀림에 반대로 작용하도록 구성된다. 바람직하게는 상기 버퍼가 해저 처리 시스템을 포함한다. 상기 해저 처리 시스템은 슬러리로부터 예를 들어 단괴들과 같은 요망되는 해저 물질들을 분리시키는 것이 바람직하다.

컨테이너는 라인 부재에 대해 횡단할 수 있지만, 바람직하게는 컨테이너가 라인 부재에 고정되어 라인 부재에 의하여 견인됨으로써 추진된다. 바람직하게는 컨테이너가 라인 부재의 적어도 두 개의 세그먼트들에 고정되는바, 제1 라인 부재 세그먼트는 컨테이너를 제1 방향으로 견인하고, 제2 라인 부재 세그먼트는 컨테이너를 제2 방향으로 견인한다.

바람직하게는 상기 해저 운반 시스템이 수상 선박을 더 포함한다. 적어도 하나의 윈치는 수상 선박에 장착되는 것이 바람직하다. 라인 부재들은 수상 선박에 의하여 수중에 지지되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 복수의 라인 부재가 개별의 윈치들, 컨테이너들, 및/또는 버퍼들과 함께, 수상 선박으로부터 병렬적으로 배치된다. 상기 해저 운반 시스템은 적어도 하나의 해저 물질 수집 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 적어도 하나의 해저 물질 수집 장치는 해저 물질 전달 파이프에 의하여 버퍼에 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 형태에 의하여 제공되는, 해저 물질들을 해저로부터 수표면으로 운반하기 위한 컨테이너는:

라인 부재 부착 조립체;

해저 물질의 적재물을 보유하는 공동; 및

상기 컨테이너가 수중에서 추진되는 때에 컨테이너의 기동을 가능하게 하는 적어도 하나의 조종가능 요소;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일 형태에 의하여 제공되는, 해저 물질들을 해저로부터 수표면으로 운반하는 방법은:

해저 물질을 모으는 단계;

모아진 해저 물질을 해저 또는 해저 가까이에 위치한 적어도 하나의 컨테이너로 전달하는 단계;

적어도 하나의 조종가능 요소를 이용하여, 해저 또는 해저 가까이로부터 수표면 또는 수표면 가까이로 컨테이너를 안내하는 단계; 및

상기 컨테이너로부터 수상 선박으로 언로딩(unloading)하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는 상기 해저 물질을 모으는 단계는, 해저 물질을 모으는 적어도 하나의 해저 물질 수집 장치를 작동시킴을 포함한다. 상기 모아진 해저 물질은 상기 적어도 하나의 해저 물질 수집 장치(seafloor material collection apparatus)로부터 슬러리 형태로 파이프를 통해서 전달되는 것이 바람직하다.

상기 모아진 해저 물질을 해저 또는 해저 가까이에 위치한 적어도 하나의 컨테이너로 전달하는 단계는, 상기 모아진 해저 물질을 해저 또는 해저 가까이에 위치한 버퍼로 전달하는 단계와, 모아진 해저 물질을 상기 버퍼로부터 상기 적어도 하나의 컨테이너로 배출시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 해저 물질 운반 방법은, 버퍼에서, 유입되는 슬러리로부터 예를 들어 해저 단괴들과 같은 요망되는 해저 물질을 분리시킴으로써 상기 유입되는 해저 물질을 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 해저 또는 해저 가까이로부터 수표면 또는 수표면 가까이로 컨테이너를 안내하는 단계는, 상기 적어도 하나의 조종가능 요소를 제어함을 포함한다. 바람직하게는 상기 컨테이너가 자율적으로 제어된다. 바람직하게는 두 개의 컨테이너가 제공되며, 하나의 컨테이너가 수표면을 향하여 이동함에 따라서 다른 컨테이너가 해저를 향해 이동한다. 바람직하게는 상기 두 개의 컨테이너는 단일의 라인 부재에 의하여 연결된다. 각각의 컨테이너는 다른 컨테이너 옆을 지나갈 때에 다른 컨테이너와 충돌하지 않도록 안내되는 것이 바람직하며, 이것은 상기 적어도 하나의 조종가능 요소를 제어함으로써 수행되는 것이 바람직하다. 상기 해저 물질 운반 방법은 제1 컨테이너를 수표면을 향하여 그리고 제2 컨테이너를 해저를 향하여 동시에 안내함을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 컨테이너로부터 수상 선박으로 언로딩(unloading)하는 단계는 컨테이너의 내용물을 수상 선박 또는 수상 선박 가까이에 위치한 언로딩 통 안으로 배출시킴을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 해저 물질 운반 방법은 상기 컨테이너를 라인 부재로 견인하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 컨테이너를 라인 부재로 견인하는 단계가, 라인 부재를 스풀 상에 권취하는 윈치를 작동시킴을 포함한다. 바람직하게는 상기 라인 부재가 심해 위치에 있는 도르래를 거쳐서 두 개의 윈치들 사이로 연결되며, 컨테이너를 제1 방향으로 견인하기 위하여 라인 부재가 제2 윈치에 권취되는 때에 동시에 제1 윈치로부터 풀려지고, 컨테이너를 제2 방향으로 견인하기 위하여 라인 부재가 제1 윈치에 권취되는 때에 라인 부재는 제2 윈치로부터 풀려진다. 바람직하게는 제1 컨테이너가 심해 또는 심해 위치 가까이에 위치한 도르래와 제1 윈치 사이에서 이동하고, 제2 컨테이너는 제2 윈치와 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 위치한 도르래 사이에서 이동한다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 하기의 상세한 설명으로부터 명확히 이해될 것이다.

아래에서는 하기의 첨부 도면들을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 단지 예로서만 상세히 설명할 것이다.
도 1 은 해저 운반 시스템의 사시도이고;
도 2 는 해저 운반 시스템의 개략적인 측면도이고;
도 3 은 버퍼의 개략적인 측면도이고;
도 4 는 컨테이너의 개략적인 측면도이고;
도 5 는 물질을 컨테이너로 언로딩(unloading)하는 버퍼의 확대도이다.

도 1 에 도시된 해저 운반 시스템(10)은 수상 선박(100), 해저 가까이에 있되 해저 위에 부유하는 두 개의 버퍼(200), 두 개의 해저 물질 수집 장치(300), 및 내부에 해저 물질의 적재물을 담기 위한 공동을 구비한 두 개(또는 네 개)의 컨테이너(400)를 포함한다. 상기 수상 선박(100)은 라인 부재(150)들과 맞물린 도르래(120)들 및 윈치(110)들을 구비한다. 윈치(110)들은, 히브 보상 시스템(heave compensation system)을 포함하는 드럼 윈치 또는 하이드로그래픽 윈치(hydrographic winch)의 형태인 것이 바람직하다.

바람직하게는 컨테이너(400)들이 광차에 해당된다. 각각의 컨테이너(400)는 개별의 라인 부재(150)에 연결된다. 각각의 해저 물질 수집 장치(300)는 슬러리 호스(310)의 형태인 유연성 파이프를 거쳐서 버퍼(200)에 연결된다. 도 1 에 도시되지는 않았으나, 상기 버퍼는 자체적인 동력부, 제어부, 및 통신 엄빌리컬 케이블을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 동력부, 제어부, 및 통신부는 버퍼(200)로부터 해저 물질 수집 장치(300)까지도 제공된다. 대안적으로는, 해저 물질 수집 장치(300)가 다른 개체(예를 들어 수상 선박(100))로부터의 엄빌리컬을 이용해서 동력을 제공받고 그리고/또는 제어될 수 있다. 해저 물질 수집 장치(300)가 버퍼(200) 마다 하나씩 제공되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 각각의 버퍼(200)가 복수의 해저 물질 수집 장치(300)에 연결되거나 또는 복수의 해저 물질 수집 장치(300)가 하나의 버퍼(200)에 연결될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 2 에는 해저 운반 시스템(10)의 더 상세한 사항들이 도시되어 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 버퍼(200)는 버퍼 라인(210)에 의해 매달려 있는데, 바람직하게는 버퍼 라인(210)이 버퍼 윈치(112)를 거쳐서 수상 선박(100)(도 2 에는 도시되어 있지 않음)으로부터 버퍼(200)까지 동력, 제어, 및/또는 데이터 통신을 제공하는 엄빌리컬 케이블의 형태를 갖는다. 버퍼(200)는 해저를 향하여, 바람직하게는 해저 가까이에 위치한 심해 위치(30)에 있는 무게평형추(220)에 의해서 무게중심이 잡혀진다.

바람직하게는 실질적으로 합성 로프로 만들어지는 라인 부재(150)는 제1 수표면 위치(20a)로부터 심해 위치(30)로, 그리고 되돌아 제1 수표면 위치(20a)에 인접한 위치의 제2 수표면 위치(20b)로 연장된다. 구체적으로, 라인 부재(150)는 제1 윈치(110a)로부터 제1 수표면 도르래(120a)로, 버퍼(200)에 인접하게 위치한 심해 도르래(130)로, 제2 수표면 도르래(120b)로, 그리고 제2 윈치(110b)로 연장된다. 상기 윈치들(110a, 110b) 및 수표면 도르래들(120a, 120b)은 (도 1 에 도시된) 수상 선박(100) 상에 위치하는 것이 통상적이다.

제1 컨테이너(400a)는 제1 수표면 도르래(120a)와 심해 도르래(130) 사이에 위치한다. 제2 컨테이너(400b)는 제2 수표면 도르래(120b)와 심해 도르래(130) 사이에 위치한다. 제1 컨테이너(400a) 및 제2 컨테이너(400b)는 동일한 라인 부재에 의해서 연결되지만 심해 도르래(130)의 대향된 측부들에 위치하게 된다. 상기 두 개의 윈치들(110a, 110b)은, 그 중 하나가 자신의 스풀(spool)에서 와이어를 권취할 때에 다른 하나가 자신의 스풀로부터 와이어를 풀도록, 그리고 그 역으로 작동하도록 구성된다. 상기 제1 컨테이너(400a) 및 제2 컨테이너(400b) 각각은 라인 부재 부착 조립체에 의하여 라인 부재(150)에 고정되되, 컨테이너들(400a, 400b)이 라인 부재(150)의 두 개의 인접한 세그먼트들 사이에서 연결되도록 고정된다.

제1 언로딩 통(first unloading bin; 140a)과 제2 언로딩 통(second unloading bin; 140b)은 각각 제1 수표면 위치(20a)와 제2 수표면 위치(20b)에 위치한다. 제1 언로딩 통(140a)과 제2 언로딩 통(140b) 모두는, 그들 각각의 컨테이너(400a, 400b)가 나란히 있는 때에 개별적으로 제1 컨테이너(400a)와 제2 컨테이너(400b)로부터 물질을 받아들이도록 구성된다. 상기 언로딩 통들(140a, 140b)은 큰 저장 용량을 가지거나(공유된 저장 용량도 가능), 또는 해저 물질들을 저장을 위한 수상 선박(100)의 하나 이상의 사일로(silo)로 전달할 수 있다.

도 3 에는 버퍼 라인(210)에 의하여 매달리고 무게평형추(220)에 의해서 아래로 무게중심이 잡힌 버퍼(200)가 도시되어 있다. 상기 버퍼(200)는 아지무스 추진기(azimuth thruster; 230)들을 구비한다. 상기 아지무스 추진기(230)들은 무게평형추(220)로부터 연장되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이들은 버퍼(200)의 다른 부분에 위치할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 아지무스 추진기(230)들은 버퍼(200)에 방위 및 측방향의 기동성을 제공하는 역할을 한다.

구체적으로, 추진기(230)들은 버퍼(200)의 방위, 1차적으로는 수상 선박(100)에 대한 아지무스 방위를 능동적으로 제어하는데에 이용될 수 있다. 이로 인하여 버퍼(200)가 수상 선박에 대한 올바른 방위를 유지할 수 있어서, 라인들(예를 들어 라인 부재(150), 버퍼 라인(210), 및 수상 선박(100)으로부터 연장된 임의의 다른 라인) 중 임의의 라인의 비틀림에 의해 유발되는 꼬임이나 뭉침이 방지된다. 바람직하게는 버퍼(200)의 아지무스 추진기(230)들이 자율적으로 제어되거나 또는 수상 선박(100)으로부터 원격으로 제어된다.

도 4 에는 라인 부재(150)의 제1 세그먼트(150a)와 제2 세그먼트(150b) 사이에 연결된 컨테이너(400)가 도시되어 있다. 컨테이너(400)는 조절가능한 플랩(410) 형태의 조정가능 요소들을 구비하는데, 상기 조절가능한 플랩(410)들은 컨테이너(400)가 라인 부재들에 의하여 수중에서 당겨질 때에 컨테이너(400)의 기동(manoeuvre)이 가능하게 한다. 컨테이너(400)는, 라인 부재(150)에 의하여 당겨질 때에 해당 영역에서 작동하는 임의의 라인들 또는 다른 컨테이너와 꼬이거나 충돌함을 방지하는 경로를 따라서, 컨테이너(400)를 지휘하는 원격 제어에 의하여 제어되거나 또는 자율적으로 제어하도록 프로그램된다.

컨테이너(400)는 바람직하게는 관성 네비게이션 시스템 형태인 위치 판별 시스템을 구비하며, 상기 위치 판별 시스템은 컨테이너(400)를 위한 제어 시스템에 위치 평가치를 제공한다. 바람직하게는 상기 위치 판별 시스템이, 헤딩(heading), 피치(pitch), 롤(roll), 위치(position), 및 깊이 센서들 중 적어도 하나를 포함하는 복수의 센서를 구비한다. 그 다음에 플랩(410)들이 위치 평가치 및 센서 출력을 기준으로 트리밍(trimming)되어서, 컨테이너(400)를 실질적으로 미리 정해진 경로를 따라서 안내한다.

바람직하게는 컨테이너(400)가 통상적으로는 배터리를 포함하는 동력 저장 시스템을 구비하는데, 상기 동력 저장 시스템은 제어 시스템과 조절가능한 플랩(410)들의 트리밍을 위해 필요한 동력을 제공한다. 바람직하게는, 컨테이너(400)가 수표면 위치(20a, 20b)에 있는 때에 상기 동력 저장 시스템이 교체되거나 충전될 수 있다. 대안적으로는 적절한 라인 부재(150)에 의해서, 상기 컨테이너(400)에 동력이 제공되고 그리고/또는 수상 선박(100)으로부터 라인 부재(150)를 거쳐서 제어된다.

바람직하게는 컨테이너(400)가 (예를 들어, 더블 드럼 호이스트 시스템(double drum hoist system)의 블레어 멀티-로프 구성(Blair multi-rope configuration)으로) 위에 있는 두 개의 라인 부재들과 아래에 있는 두 개의 라인 부재들에 연결된다. 상기 컨테이너(400) 위의 두 개의 라인 부재(150)들은, 컨테이너(400)가 수상 선박(100)의 언로딩 통에 접근함에 따라서 컨테이너(400)의 속도가 늦춰지는 때에, 수력학적 조종(hydrodynamic steering)을 필요로 하지 않고서 컨테이너(400)의 아지무스 방위가 결정됨을 가능하게 한다. 유사하게, 컨테이너(400) 아래의 두 개의 라인 부재(150)들은, 컨테이너(400)가 해저 가까이의 버퍼(200)에 접근함에 따라서 속도가 늦춰지는 때에 수력학적 조종을 필요로 하지 않고서 컨테이너(400)의 아지무스 방위가 결정됨을 가능하게 한다.

도 5 에는 해저 물질들이 컨테이너(400) 안으로 언로딩되는 되는 때의 버퍼(200)의 확대된 모습이 도시되어 있다. 버퍼(200)는 해저 물질 수집 장치(300)로부터 슬러리 호스(310)를 거쳐서 모아진 해저 물질들을 받아들이는 유입부(202)를 구비한다. 그 다음에 상기 모아진 해저 물질들은 버퍼(200)의 저장 격실(204) 안에 저장되어 컨테이너(400)로 언로딩될 준비 상태가 된다. 바람직하게는 저장 격실(204)이 단일의 컨테이너(400)를 적어도 충만하게 채우기에 충분한 용량을 가져서, 슬러리 호스(310)를 거쳐서 추가적인 물질이 수용될 때까지 기다릴 필요가 없게 된다. 버퍼(200)의 저장 격실(204) 안에 담겨진 해저 물질은 수중에서 버퍼(200)의 하측에 무게중심이 잡히도록 무게평형추(220)(도 5 에 미도시)를 보조한다. (도 5 에 도시되지 않은) 무게평형추(220)는 심해 도르래(130) 아래에 위치하여 버퍼(200)의 무게중심이 아래에 있도록 하고, 버퍼(200)가 뒤집힘을 방지한다.

컨테이너(400)가 도 5 에 도시된 바와 같이 심해 위치(30)에 위치한 때에는 해저 물질들이 버퍼(200)의 저장 격실(204)로부터 버퍼(200)의 유출부(206)를 거쳐서 컨테이너(400)로 전달된다. 버퍼(200)의 유출부(206)는 저장 격실(204)의 상측 단부에 위치하여, 저장 물질이 중력에 의해서 슈트(208) 하측으로 공급됨을 가능하게 한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 해저 물질들은 예를 들어 아르키메데스 스크류 공급기(Archimedes screw feeder)와 같은 적절한 메카니즘을 이용함으로써 컨테이너(400)를 향하여 강제로 공급될 수 있다.

바람직하게는 슈트(208)가, 컨테이너(400)가 (도 5 에 도시된) 심해 위치(30)에 도달하는 때에 유출부(206)를 개방시키도록, 그리고 컨테이너(400)가 심해 위치(30)를 떠나는 때에 유출부(206)를 폐쇄하도록 작동하여서, 저장 격실(204) 내부로부터의 해저 물질의 손실이 방지된다. 슈트(208)는 저장 컨테이너(400)에 의해서 기계적인 또는 수력학적인 임의의 적합한 수단에 의해서, 또는 전기적인 방식으로 수상 선박(100)으로부터의 제어에 의하거나 자율적으로 작동될 수 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 해저 운반 시스템(10)은 (도 2 에 도시된) 단일의 라인 부재(150) 시스템으로부터 (예를 들어 도 1 에 도시된 두 개의 인접한 라인 부재(150)들과 같이) 서로 인접하여 작동하는 복수의 라인 부재(150)들을 갖도록 확장될 수 있으며, 상기 복수의 라인 부재(150)들 각각은 개별의 컨테이너(400) 및 버퍼(200)를 갖는다. 필요에 따라서, 더 많은 라인 부재(150)들의 배열 및 이와 관련된 컨테이너(400)들과 버퍼(200)들이 시스템의 규모에 맞게 사용될 수도 있다.

이용시, 해저 물질들은 해저 물질 수집 장치(300)에 의하여 모아져서, 슬러리 형태로 슬러리 호스(310)를 거쳐서 버퍼(200)로 펌핑된다. 버퍼(200)는 받아들여진 해저 물질을 선택에 따라서 처리할 수 있으며, 상기 모아진 해저 물질을 임시 저장 격실(204) 안에 수집한다. 라인 부재(150)를 거쳐서 제1 컨테이너(400a)를 당기는 제2 윈치(110b)를 작동시킴으로써 제1 컨테이너(400a)가 버퍼(200)로 하강한다. 일단 제1 컨테이너(400a)가 버퍼(200)에 도달하면, 모아진 해저 물질이 버퍼(200)로부터 제1 컨테이너(400a)로 전달된다. 버퍼(200)가 요망되는 해저 물질을 배출한 다음에는 제1 윈치(110a)의 작동에 의하고 라인 부재(150)를 거쳐서 제1 컨테이너(400a)가 다시 수표면으로 당겨진다.

제1 윈치(110a)가 작동됨에 따라서 동시에 제2 컨테이너(400b)가 라인 부재(150)에 의하여 아래로 버퍼(200)를 향해서 당겨진다. 제1 컨테이너(400a)와 제2 컨테이너(400b)는 라인 부재 상에서 떨어져 이격되는바, 이로써 제1 컨테이너(400a)가 수표면에 있는 때에 제2 컨테이너(400b)는 버퍼(200)에 있게 되고 또한 그 역의 관계도 성립된다. 제1 컨테이너(400a)가 수표면에 도달하면 제2 컨테이너(400b)는 버퍼에 도달하고, 그 다음에 제1 컨테이너는 제1 언로딩 통(140a)을 이용하여 해저 물질을 수상 선박(100)으로 언로딩한다. 이와 동시에 또는 대략 동시에, 버퍼(200)는 모아진 해저 물질을 제2 컨테이너(400b)로 전달한다. 그 다음에 제2 컨테이너(400b)가 당겨져 제2 언로딩 통(140b)으로의 수표면으로부터 향하며, 이것은 다시 제1 컨테이너(400a)를 버퍼(200)를 향해 아래로 당긴다. 이와 같은 과정이 반복된다.

유리하게도, 해저 운반 시스템(10)에 의해 제공되는 기계적인 운반 시스템은 수력학적인 상승기 시스템에 비하여 에너지 면에서 효율적이면서도, 해저 라인들의 꼬임 또는 통행하는 컨테이너들의 충돌의 가능성을 감소시킨다. 또한, 해저 구성요소들을 수표면으로 상승시키고, 이들을 새로운 위치로 이동시킨 다음에, 다시 이들을 새로운 위치에서 하강시킴으로써, 위치 변경이 용이하게 이루어질 수 있다. 이로 인하여 위치 변경 비용과 셋업 시간(set up time)이 감소하는바, 이는 해저 채굴 시스템이 해저의 넓은 면적을 커버함을 용이하게 함으로써 궁극적으로는 생산성 증대로 귀결된다.

도면들에는 수표면과 해저면 사이의 거리가 상대적으로 가까운 것으로 도시되어 있으나 이것은 단지 도시의 편의를 위한 것일 뿐이며, 본 발명은 해저면이 2,000m 초과의 깊이인 경우, 통상적으로는 대략 5,000m 깊이인 경우의 심해 적용예에서 이용될 것이라는 것이 이해되어야 할 것이다. 여기에서 해저, 해저면, 수중, 등은 편의상 사용된 표현이며, 본 발명은 예를 들어 호수 저면(lakebed)을 가진 호수 등과 같은 물속에서도 동등하게 이용될 수 있다.

본 명세서에서, 제1, 제2, 좌측, 우측, 상부, 및 저면 등과 같은 수식어는 반드시 실질적인 관계 또는 순서를 의미하는 것이 아니라 일 요소 또는 작용을 다른 요소 또는 작용과 구별하기 위하여만 사용된 것일 수 있다. 문맥상 가능한 경우라면, 어떤 정수, 성분(component), 또는 단계 등은 반드시 그 정수, 성분, 또는 단계 하나만을 의미하는 것으로 국한되는 것이 아니고, 그러한 정수, 성분, 또는 단계가 하나 이상 존재할 수 있음을 의미한다.

본 발명의 다양한 실시에들에 관한 상기 상세한 설명은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게의 설명을 위하여 제공되는 것이며, 따라서 본 발명이 여기에서 제시된 단일의 실시예에만 전용되는 것이거나 그에 국한되는 것이 아니다. 전술된 바와 같이, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 설명으로부터 본 발명에 대한 수많은 대안예들 및 변형예들이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 구체적으로 몇가지 대안적인 실시예들이 언급되었더라도, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다른 실시예를 쉽게 또는 상대적으로 쉽게 개발할 수 있을 것이다. 본 발명은 여기에서 설명된 실시예, 대안예, 변형예, 등은 물론, 본 발명의 취지 및 범위 안에 속하는 모든 실시예들을 모두 포괄하는 것으로 의도된 것이다.

본 명세서에서 '포함', '포함하는', '포함하다' 등과 같은 표현은 다른 요소의 포함을 배제하는 것이 아님을 위하여 의도된 것이며, 따라서 일련의 요소들을 포함하는 방법, 시스템, 또는 장치는 그 요소들만을 포함하는 것이 아니라 기재되지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있는 것이다.

Claims

해저 물질들을 해저로부터 수표면으로 인양하기 위한 해저 운반 시스템으로서, 상기 해저 운반 시스템은:
적어도 부분적으로 해저와 수표면 사이에서 연장된 적어도 하나의 라인 부재(line member);
심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 위치한 버퍼(buffer)로서, 모아진 해저 물질들을 저장하기 위한 저장 격실(storage compartment), 모아진 해저 물질들을 수용하기 위하여 유입 파이프(inlet pipe)에 연결된 적어도 하나의 유입부, 및 모아진 해저 물질들을 버퍼로부터 배출시키기 위하여 작동되는 때에 해저 물질들을 선택적으로 해제(release)시키는 슈트(chute)를 포함하는 적어도 하나의 유출부를 포함하는, 버퍼; 및
상기 라인 부재에 연결되고, 적재물을 보유할 수 있는, 적어도 하나의 컨테이너(container);를 포함하고,
상기 컨테이너는 조종가능 요소(steerable element)를 구비하며, 상기 조종가능 요소는 컨테이너가 수중에서 추진될 때에 컨테이너의 기동(manoeuvre)을 가능하게 하는, 해저 운반 시스템.
제1항에 있어서,
상기 조종가능 요소는 적어도 하나의 조절가능한 표면(adjustable surface)을 포함하는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조종가능 요소는 러더(rudder), 플랩(flap), 및 적어도 하나의 조절가능한 하이드로포일(hydrofoil) 중에서 적어도 한 가지를 포함하는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조종가능 요소는 경로를 따라서 컨테이너를 안내하도록 제어되는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조종가능 요소는 자율적으로 제어되는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조종가능 요소는 원격으로 제어되는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조종가능 요소는 조종가능 요소의 능동적인 트리밍(active trimming)에 의하여 제어되는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 컨테이너는 광차(skip)인, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 컨테이너는 위치 판별 시스템(position determination system)을 포함하는, 해저 운반 시스템.
제9항에 있어서,
상기 위치 판별 시스템은, 관성 측정치에 기초하여 위치 평가치(position estimate)를 제공하는 관성 네비게이션 시스템(inertial navigation system)을 포함하는, 해저 운반 시스템.
제9항에 있어서,
상기 위치 판별 시스템은 자기 콤파스(magnetic compass), 자세 센서, 및 깊이 센서 중에서 적어도 한 가지를 포함하는, 해저 운반 시스템.
제9항에 있어서,
상기 위치 판별 시스템은 음향 네비게이션 장비(acoustic navigation equipment)로부터의 입력을 포함하는, 해저 운반 시스템.
제9항에 있어서,
상기 조종가능 요소는 상기 위치 판별 시스템으로부터의 위치 평가치를 기준으로 제어되는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 컨테이너는 미리 정해진 경로를 따르도록 프로그램된, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 라인 부재는 케이블(cable), 로프(rope), 또는 와이어(wire)로 만들어진, 해저 운반 시스템.
제15항에 있어서,
상기 라인 부재는 적어도 부분적으로 합성 로프(synthetic rope)로 만들어진, 해저 운반 시스템.
제16항에 있어서,
상기 라인 부재는 병렬적으로 연장된 두 개의 합성 로프들을 포함하는, 해저 운반 시스템.
제15항에 있어서,
상기 라인 부재는 일체적인, 해저 운반 시스템.
제15항에 있어서,
상기 라인 부재는, 라인 부재를 집합적으로 형성하는 복수의 라인 부재 세그먼트(line member segment)들을 포함하는, 해저 운반 시스템.
제19항 있어서,
상기 라인 부재 세그먼트들 중 적어도 일부는 컨테이너를 거쳐 연결된, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 라인 부재는 수표면에 또는 수표면 측에 위치한 제1 수표면 위치로부터 해저 또는 해저 측에 위치한 심해 위치(deep sea location)까지 연장된, 해저 운반 시스템.
제21항에 있어서,
상기 라인 부재는 해저 또는 해저 측에 위치한 심해 위치로부터 수표면 또는 수표면 측에 위치한 제2 수표면 위치까지 추가적으로 연장된, 해저 운반 시스템.
제22항에 있어서,
상기 제1 수표면 위치와 제2 수표면 위치는 심해 위치로부터 동일한 거리에 위치하고 또한 해수면(sea level)에 대해 동일한 높이에 위치하는, 해저 운반 시스템.
제22항에 있어서,
상기 제1 수표면 위치와 제2 수표면 위치는 수상 선박의 대향된 단부들 또는 측부들에 위치하는, 해저 운반 시스템.
제22항에 있어서,
상기 라인 부재는 제1 수표면 위치, 제2 수표면 위치, 및 심해 위치 중에서 적어도 하나의 위치 또는 그 각각에 가까운 위치에서 도르래(sheave)에 의하여 수용되는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 라인 부재를 당기는 적어도 하나의 구동 요소를 더 포함하는, 해저 운반 시스템.
제26항에 있어서,
상기 구동 요소는 상기 라인 부재의 적어도 일부분을 수용하는 윈치를 포함하는, 해저 운반 시스템.
제27항에 있어서,
상기 구동 요소는 더블 드럼(double drum)의 구성로 이루어진 두 개의 윈치(winch)를 포함하고, 이로써 아래로 내려가는 컨테이너로부터의 위치 에너지가 위로 올라가는 컨테이너에 의해 회수될 수 있는, 해저 운반 시스템.
제27항에 있어서,
제1 윈치는 제1 수표면 위치에 인접하게 위치하고, 제2 윈치는 제2 수표면 위치에 인접하게 위치하며, 라인 부재는 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 위치한 도르래를 거쳐서 제1 윈치로부터 제2 윈치로 인장 상태로 연장되는, 해저 운반 시스템.
제29항에 있어서,
상기 라인 부재는, 제1 수표면 위치 또는 제1 수표면 위치 가까이에 있는 도르래, 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 있는 도르래, 및 제2 수표면 위치 또는 제2 수표면 위치 가까이에 있는 도르래를 거쳐서, 제1 윈치로부터 제2 윈치로 연장되는, 해저 운반 시스템.
제29항에 있어서,
제1 컨테이너는 제1 수표면 위치와 심해 위치 사이의 라인 부재에 연결되고, 제2 컨테이너는 제2 수표면 위치와 심해 위치 사이의 라인 부재에 연결되는, 해저 운반 시스템.
제31항에 있어서,
제1 컨테이너와 제2 컨테이너는 라인 부재 상에서 떨어져 이격되되, 하나의 컨테이너가 심해 위치 또는 심해 위치 가까이에 위치하는 때에 다른 컨테이너가 각각의 수표면 위치 또는 수표면 위치에 가까운 위치에 위치하도록 이격되는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 버퍼에 연결된 무게평형추(counterweight)를 더 포함하는, 해저 운반 시스템.
제33항에 있어서,
상기 버퍼는 수표면 또는 수표면 가까이로부터 연장된 버퍼 라인(buffer line)에 의하여 해저 위로 떠 있는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슈트는 작동되는 때에 해저 물질들의 미리 정해진 양을 배출하는 투여기(doser)들을 구비하는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 버퍼는 추진기(thruster)들을 포함하는, 해저 운반 시스템.
제36항에 있어서,
상기 추진기들은 수상 선박(surface vessel)에 대한 상기 버퍼의 방위(orientation)를 능동적으로 제어하는, 해저 운반 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 버퍼는 슬러리(slurry)로부터 요망되는 해저 물질들을 분리시키는 해저 처리 시스템(seafloor processing system)을 포함하는, 해저 운반 시스템.
해저 물질들을 해저로부터 수표면으로 운반하는 방법으로서,
해저 물질을 모으는 단계;
모아진 해저 물질을 해저 또는 해저 가까이에 위치한 적어도 하나의 컨테이너로 전달하는 단계;
적어도 하나의 조종가능 요소를 이용하여, 해저 또는 해저 가까이로부터 수표면 또는 수표면 가까이로 컨테이너를 안내하는 단계; 및
상기 컨테이너로부터 수상 선박으로 언로딩(unloading)하는 단계;를 포함하고,
상기 모아진 해저 물질을 해저 또는 해저 가까이에 위치한 적어도 하나의 컨테이너로 전달하는 단계는, 상기 모아진 해저 물질을 해저 또는 해저 가까이에 위치한 버퍼로 전달하는 단계와, 모아진 해저 물질을 상기 버퍼로부터 상기 적어도 하나의 컨테이너로 배출시키는 단계를 더 포함하며,
상기 버퍼는: 모아진 해저 물질들을 저장하기 위한 저장 격실, 모아진 해저 물질들을 수용하기 위하여 유입 파이프에 연결된 적어도 하나의 유입부, 및 모아진 해저 물질들을 버퍼로부터 배출시키기 위하여 작동되는 때에 해저 물질들을 선택적으로 해제시키는 슈트를 포함하는 적어도 하나의 유출부를 포함하는, 해저 물질 운반 방법.
제39항에 있어서,
상기 해저 물질을 모으는 단계는, 해저 물질을 모으는 적어도 하나의 해저 물질 수집 장치를 작동시킴을 포함하는, 해저 물질 운반 방법.
제39항 또는 제40항에 있어서,
상기 모아진 해저 물질은 상기 적어도 하나의 해저 물질 수집 장치(seafloor material collection apparatus)로부터 슬러리 형태로 파이프를 통해서 전달되는, 해저 물질 운반 방법.
제39항 또는 제40항에 있어서,
버퍼에서, 유입되는 슬러리로부터 요망되는 해저 물질을 분리시킴으로써 상기 유입되는 해저 물질을 처리하는 단계를 더 포함하는, 해저 물질 운반 방법.
제39항 또는 제40항에 있어서,
상기 해저 또는 해저 가까이로부터 수표면 또는 수표면 가까이로 컨테이너를 안내하는 단계는, 상기 적어도 하나의 조종가능 요소를 제어함을 포함하는, 해저 물질 운반 방법.
제39항 또는 제40항에 있어서,
적어도 두 개의 컨테이너가 제공되며, 하나의 컨테이너가 수표면을 향하여 이동함에 따라서 다른 컨테이너가 해저를 향해 이동하는, 해저 물질 운반 방법.
제44항에 있어서,
상기 두 개의 컨테이너는 단일의 라인 부재에 의하여 연결되고, 각각의 컨테이너는 다른 컨테이너 옆을 지나갈 때에 다른 컨테이너와 충돌하지 않도록 안내되는, 해저 물질 운반 방법.
제39항 또는 제40항에 있어서,
두 개의 윈치들 사이에서 심해 위치에 있는 도르래를 거쳐서 연결된 라인 부재에 의하여 컨테이너를 견인(tow)하는 단계를 더 포함하고,
상기 견인은, 라인 부재가 제2 윈치에 권취되어 컨테이너를 제1 방향으로 견인함과 동시에 라인 부재가 제1 윈치로부터 풀려지고, 라인 부재가 제1 윈치에 권취되어 컨테이너를 제2 방향으로 견인함과 동시에 라인 부재가 제2 윈치로부터 풀려지도록 이루어지는, 해저 물질 운반 방법.
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