KR20220137765A - 심해 채굴 차량 - Google Patents
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Abstract
큰 깊이의 해저로부터 광물 침전물들을 흡수하기 위한 그리고 선택적으로는 상기 침전물들을 부유 디바이스로 수송하기 위한 심해 채굴 차량이 개시된다. 상기 차량은 지지 프레임을 포함하고, 상기 지지 프레임에는 상기 해저 상에서 전방으로 상기 차량을 이동시키기 위한 수단이 제공되고, 상기 지지 프레임에는 적어도 하나의 흡입 헤드가 제공되고, 상기 적어도 하나의 흡입 헤드에는 개방 흡입 사이드가 제공되고, 상기 개방 흡입 사이드는 상기 해저를 향해 지향되고, 상기 광물 침전물들 및 주변 물은 상기 개방 흡입 사이드를 따라 흡수되고, 상기 지지 프레임에는 흡수된 상기 광물 침전물들을 위한 일시적 저장소가 제공되고, 상기 일시적 저장소는 흡입 도관을 통해 상기 적어도 하나의 흡입 헤드에 연결된다. 상기 일시적 저장소는 컨테이너를 포함하고, 상기 컨테이너에는, 전방 벽, 후방 벽, 사이드 벽들, 상부 벽 및 바닥이 있고, 상기 일시적 저장소는 상기 상부 벽의 위치에 있는 그리고 상기 흡입 도관을 위한 제 1 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 1 연결 파트는 상기 전방 벽으로 이어지고, 상기 일시적 저장소는 실질적으로 동일한 높이에 있는 그리고 실질적으로 흡수된 상기 물의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 2 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 2 연결 파트는 상기 후방 벽으로 이어지고, 상기 일시적 저장소는 상기 바닥의 위치에 있는 그리고 실질적으로 상기 광물 침전물들의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 3 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 3 연결 파트는 상기 컨테이너의 내부로 이어진다.
Description
발명은 큰 깊이의 해저 상의 광물 침전물들을 수집하기 위한 그리고 부유 디바이스 또는 물 위의(above) 다른 저장소로 상기 침전물들을 수송하기 위한 심해 채굴 차량에 관한 것이다. 마찬가지로 발명은, 심해 채굴 차량으로 큰 깊이의 광물 침전물들을 수집하기 위한 방법, 그리고 심해 채굴 차량용 흡입 헤드에 관한 것이다. 광물 침전물들은 망간 단괴(manganese nodule)들과 같은 다금속 단괴들을 포함할 수 있다.
증가하는 세계 인구 및 증가하는 천연 자원들의 결핍에 비추어 볼 때 심해 채굴을 위한 획기적인 기술들을 위한 요구가 증가하고 있다. 다금속 단괴들은 많은 대양들의 플로어들 상에서 발견되고, 니켈, 코발트 및 망간과 같은 필수적인 원재료들을 포함한다. 추출 이후에, 다금속 단괴들에 존재하는 금속들은, 예를 들면, 스테인리스 강, 배터리들, 풍력 터빈들, 광전지 시스템들 및 다른 유용한 적용 분야들에 적용될 수 있다.
심해 채굴에서 해저는 해수면으로부터 4000-6000 m 이상의 거리로 있을 수 있으므로, 심해 채굴 디바이스들은 높은 압력들 및 해저 부근과 같은 깊이에서 지배적인 다른 어려운 조건들을 견딜 수 있어야 한다.
일반적으로 심해 채굴 차량은 심해 채굴 선박으로부터 해저를 향해 하강된다. 여기서 이러한 목적을 위해 특별히 설계된, 원한다면 심해 채굴 차량의 설계에 맞게 개량된 진수(launch) 디바이스들이 이용될 수 있다. 심해 채굴 차량 및 심해 채굴 선박 사이에 배열된 수직 파이프(riser pipe) 또는 수직 스트링(riser string)은 심해 채굴 차량에 의해 수집된 광물 침전물들이 해저로부터 수면 위에 위치된 저장소로 운반되는 것을 추가적으로 보장한다. 이러한 목적을 위해 심해 채굴 선박에는 적합한 펌핑 장비가 제공된다. 원한다면, 펌프들은 결정된 수심에서 수직 스트링에 포함될 수도 있다. 수직 스트링 및 심해 채굴 차량 사이의 플렉서블 연결은 해저 위에서 상대적으로 자유롭게 차량이 이동할 수 있는 것을 보장한다.
다금속 단괴들을 수집하고 수집된 다금속 단괴들을 수면 위의 부유 디바이스로 수송하는 것은 현장의 어려운 조건들을 고려한다면 가능한 한 효율적으로 발생해야 한다는 것이 명백할 것이다.
본 발명은 무엇보다도 그 목적으로 심해 채굴 차량을 제공하는 것이고, 이에 따라 선행기술 대비 증가된 효율로 큰 깊이에서 광물 침전물들이 수집될 수 있다.
이러한 목적을 위해 발명은 청구항 제1항에 따른 심해 채굴 차량을 포함한다. 심해 채굴 차량은 큰 깊이의 해저로부터 광물 침전물들을 흡수(take up)하기 위한 그리고 선택적으로는 상기 침전물들을 부유 디바이스로 수송하기 위한 것으로, 심해 채굴 차량은 지지 프레임을 포함하고, 상기 지지 프레임에는 이동 방향으로 해저 상에서 상기 차량을 전방으로 이동시키기 위한 수단이 제공되고, 상기 지지 프레임에는 적어도 하나의 흡입 헤드가 제공되고, 상기 적어도 하나의 흡입 헤드에는 개방 흡입 사이드가 제공되고, 상기 개방 흡입 사이드는 상기 해저를 향해 지향되고, 상기 광물 침전물들 및 주변 물은 상기 개방 흡입 사이드를 따라 흡수되고, 상기 지지 프레임에는 흡수된 광물 침전물들을 위한 일시적 저장소가 제공되고, 상기 일시적 저장소는 흡입 도관을 통해 상기 적어도 하나의 흡입 헤드에 연결되고, 상기 일시적 저장소는 컨테이너를 포함하고, 상기 컨테이너에는, 전방 벽, 후방 벽, 사이드 벽들, 상부 벽 및 바닥이 있고, 상기 일시적 저장소는 상기 상부 벽의 위치에 있는 그리고 상기 흡입 도관을 위한 제 1 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 1 연결 파트는 상기 전방 벽으로 이어지고, 상기 일시적 저장소는 실질적으로 동일한 높이에 있는 그리고 실질적으로 흡입된 상기 물의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 2 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 2 연결 파트는 상기 후방 벽으로 이어지고, 상기 일시적 저장소는 상기 바닥의 위치에 있는 그리고 실질적으로 상기 광물 침전물들의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 3 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 3 연결 파트는 상기 컨테이너의 내부로 이어진다.
무엇보다도 벽 파트의 곡률은 갭형 피드 개구 및 상기 갭형 피드 개구의 출구 각도와 조합하여 해저로부터 망간 단괴들과 같은 광물 침전물들의 더욱 효율적인 흡수를 제공한다. 갭형 피드 개구의 출구 각도는 바람직하게는 수평 면에 대해 0도 및 45도 사이, 바람직하게는 20도 및 40도 사이에 있다.
발명의 일 실시 예는 심해 채굴 차량에 관한 것이고, 제 1 연결 파트의 단면은 이동 방향에 평행하게 나아가는 면에서 아치형이다.
발명의 또 다른 실시 예에서, 심해 채굴 차량이 제공되고, 제 2 연결 파트는 세장형 관형 형태를 갖고, 제 2 연결 파트는 심해 채굴 차량의 폭 방향에 평행하게 나아가는 방향으로 연장한다.
추가적인 일 실시 예는 심해 채굴 차량에 의해 획득되고, 제 2 연결 파트는 내부 격자 세공(internal latticework)을 포함하고, 내부 격자 세공은 제 2 연결 파트의 관통 유동 영역(throughflow area)을 커버하고, 내부 격자 세공은 상대적으로 작은 광물 침전물들 또는 이의 조각들을 정지시키도록 구성된다.
다른 실시 예는 심해 채굴 차량에 관한 것으로, 내부 격자 세공은, 내부 격자 세공이 관통 유동 영역을 커버하는 폐쇄 위치 및 내부 격자 세공이 관통 유동 영역의 일 부분만을 커버하는 개방 위치 사이의 위치들에서 외부로부터 위치될 수 있다.
또 다른 실시 예는 심해 채굴 차량에 관한 것으로, 사이드 벽들은 실질적으로 광물 침전물들의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 3 연결 파트를 향해 테이퍼(taper)된다.
추가적인 개선된 일 실시 예에서, 제 3 연결 파트를 통해 그리고 배출 도관을 향해 고압 하에서 물을 운반하기 위한 수단을 더 포함하는 심해 채굴 차량이 제공된다.
또 다른 실시 예는 심해 채굴 차량을 제공하고, 일시적 저장소는 바닥의 위치에서 그리고 컨테이너의 내부로 이어지는 유출 밸브를 더 포함한다.
또 다른 실시 예에 따르면, 심해 채굴 차량의 생산은 차량이 서로 평행하게 배치된 복수 개의 흡입 헤드들을 포함할 때 개선될 수 있다. 여기서 흡입 헤드들은 집합적으로 작동될 수 있는 연결 유닛을 형성할 수 있다. 바람직하게는 흡입 헤드들의 개별적인 동작을 가능하게 하는 것도 가능하다.
여기서 서로 평행하게 배치된 흡입 헤드들에 각각 부착된 흡입 도관들이 제 1 연결 파트로 이어지는 것을 특징으로 하는 일 실시 예에 따른 심해 채굴 차량이 유리하다.
또 다른 실시 예는 심해 채굴 차량을 제공하고, 흡입 헤드 또는 복수 개의 흡입 헤드들은 해저에 대해 높이 조절이 가능하다.
발명의 다른 양태는 발명에 따른 심해 채굴 차량을 위한 일시적 저장소에 관한 것이다. 일시적 저장소는 컨테이너를 포함하고, 컨테이너에는, 전방 벽, 후방 벽, 사이드 벽들, 상부 벽 및 바닥을 포함하고, 일시적 저장소는 상부 벽의 위치에 있는 그리고 흡입 도관을 위한 제 1 연결 파트를 더 포함하고, 제 1 연결 파트는 전방 벽으로 이어지고, 일시적 저장소는 실질적으로 동일한 높이에 있는 그리고 실질적으로 흡입된 물 및 퇴적물(sediment)의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 2 연결 파트를 더 포함하고, 제 2 연결 파트는 후방 벽으로 이어지고, 일시적 저장소는 바닥의 위치에 있는 그리고 실질적으로 광물 침전물들의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 3 연결 파트를 더 포함하고, 제 3 연결 파트는 컨테이너의 내부로 이어진다.
발명의 또 다른 양태에 따르면, 큰 깊이의 해저 상에서 광물 침전물들을 흡수하기 위한 그리고 선택적으로는 상기 침전물들을 부유 디바이스로 수송하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은, 발명에 따른 심해 채굴 차량을 제공하는 동작, 부유 디바이스 및 심해 채굴 차량 사이에 제공된 서스펜션 케이블에 심해 채굴 차량을 연결하는 동작, 해저를 향해 심해 채굴 차량을 하강시키는 동작, 및 광물 침전물들을 흡수하기 위해 해저 위에서(over) 또는 해저 상에서(on) 심해 채굴 차량을 전방으로 이동시키는 동작, 그리고 선택적으로는 광물 침전물들의 수집 이후에 부유 디바이스를 향해 심해 채굴 차량을 끌어들이는(haul in) 동작을 포함한다.
본원에서 설명된 발명의 실시 예들은 이 실시 예들의 임의의 가능한 조합으로 결합될 수 있고, 각각의 실시 예는 분할출원의 주제를 개별적으로 형성할 수 있다.
이제 발명은 달리 언급이 없는 한 다음의 도면들 및 선호 실시 예의 설명에 제한되지 않고 이들에 기초하여 더욱 자세히 설명될 것이다.
도 1은 부유 용기 및 이에 연결된 수직 파이프의 어셈블리의 개략적인 측면도로서, 수직 파이프의 하부 사이드에 발명의 실시 예에 따른 심해 채굴 차량이 연결되는 측면도이다;
도 2는 발명의 일 실시 예에 따른 심해 채굴 차량의 개략적인 측면도이다;
도 3은 발명의 일 실시 예에 따른 심해 채굴 차량의 개략적인 전방 사시도이다;
도 4는 발명의 일 실시 예에 따른 심해 채굴 차량의 호퍼의 개략적인 전방 사시도이다;
도 5는 도 4에 도시된 호퍼의 개략적인 후방 사시도이다;
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 호퍼의 중심 라인을 통한 개략적인 단면도이다.
도 1은 부유 용기 및 이에 연결된 수직 파이프의 어셈블리의 개략적인 측면도로서, 수직 파이프의 하부 사이드에 발명의 실시 예에 따른 심해 채굴 차량이 연결되는 측면도이다;
도 2는 발명의 일 실시 예에 따른 심해 채굴 차량의 개략적인 측면도이다;
도 3은 발명의 일 실시 예에 따른 심해 채굴 차량의 개략적인 전방 사시도이다;
도 4는 발명의 일 실시 예에 따른 심해 채굴 차량의 호퍼의 개략적인 전방 사시도이다;
도 5는 도 4에 도시된 호퍼의 개략적인 후방 사시도이다;
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 호퍼의 중심 라인을 통한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 다금속 단괴들과 같은 광물 침전물들의 심해 채굴에 사용되는 전형적인 셋업(setup)의 일부가 도시된다. 셋업은 (수천 미터의 길이를 가질 수 있고 부유 용기(1)에 연결되는) 관형 수직 스트링(2) 형태의 수송 시스템을 전형적으로 포함하고, 심해 채굴 차량(3)과 같은 채굴 장비는 수송 시스템에 부착된다. 플렉서블 연결 호스 어셈블리(4)는 수직 파이프(2)의 하부 단부(7) 및 심해 채굴 차량(3) 사이에 배열될 수 있고, 심해 채굴 차량(3)은 심해 바닥(5) 상에서 이동하도록 구성되고 심해 바닥(5)으로부터 광물 침전물들을 수집하도록 구성된다.
연결 어셈블리(4)는 플렉서블 해저 호스(40)를 포함하고, 플렉서블 해저 호스(40)는 차량(3)에 의해 수집된 광물 단괴들을 강성 수직 파이프(2)로 수송하도록 구성된다. 호스(40)에는 부유 블록(41)들이 제공될 수 있고, 부유 블록(41)들은 컴포넌트들의 자중(own weight)을 보상하고 호스의 일부에서 상방 힘을 발생시키고 S 형상을 생성한다. 플렉서블 연결 어셈블리(4)는 채굴 차량(3)이 해저(5) 상에서 주변으로 이동하는 정해진 자유도를 갖게 하고, 수직 파이프(2)의 움직임들에 의해 차량이 영향을 받지 않는 것을 보장한다. 차량(3)을 지지하고 승강시기키 위해 스틸 호이스팅 케이블(미도시)들은 용기(1) 및 심해 채굴 차량(3) 사이에 제공될 수 있다.
원한다면, 극단적인 길이의 관형 수직 스트링(2) 형태의 수송 시스템은 많은 펌프 모듈(10)들을 포함할 수도 있고, 펌프 모듈(10)들은 길이 방향으로 배열된다. 펌프 모듈(10)들은 해저(5)로부터 해수면을 향해 배향되는 상부 방향(6)으로 해저(5)로부터 광물 침전물들(단괴들)을 펌프로 퍼 올리도록 구성된다.
도 2는 발명의 선호 실시 예에 따른 심해 채굴 차량(3)을 도시한다. 심해 채굴 차량(3)은 전형적으로 지지 프레임(300)을 포함하고, 지지 프레임(300)에는 심해 채굴 차량(3)이, 예를 들면 해저 위에서(over), 이동되게 하기 위한 수단(301)이 제공된다. 그러한 수단은 캐터필러 트랙(301)들, 휠들 또는 다른 이동 수단의 형태를 취할 수 있다.
광물 침전물들을 흡수할 수 있기 위해서 지지 프레임(300)에는 단괴 수집 헤드(8), 호퍼(32) 및 유출구(33)가 전형적으로 제공된다. 무엇보다도 단괴 수집 헤드(8)에 의해 흡수되는 물 및 광물 침전물의 혼합물은 해저로부터 심해 채굴 차량(3) 안으로 수송된다. 심해 채굴 차량(3), 특별하게는 분리 공간(31)에서, 혼합물은, 예를 들면 유출구(33)의 입구에 필터(311)를 배열함으로써, 적어도 2개의 부분들로 나뉜다. 결국 광물 단괴들은 혼합물 중 물 및 여러 더 미세한 입자들 중 더 큰 부분으로부터 분리된다. 혼합물 중 물 및 더 미세한 입자들은 유출구(33)를 통해 배출되고 다시 주변 영역으로 되돌아간다. 유출구(33)의 단면은 심해 채굴 용기의 후방 사이드에서 혼합물의 출구 속도를 감소시키도록 외부 단부를 향해 증가한다.
광물 단괴들은 호퍼(32)에 포획되고, 이 경우 호퍼(32)는 저장소로서 또는 일시적 저장소로서 기능한다. 심해 채굴 차량(3)이 도 1에 도시된 바와 같은 심해 채굴 셋업의 일부를 형성할 때, 광물 단괴들은, 이 저장소를 통해, 선택적으로는 심해 채굴 차량(3)의 중심 배출 파이프를 통해, 호스(40)로 펌핑된다. 호퍼에는 양 사이드들 상에 비스듬한(10도 내지 40도) 벽들이 제공되고, 선택적으로는 중심 배출 파이프를 향해 단괴들을 집중시키기 위한 제트 피드 개구들이 제공된다. 공급 펌프에 의해 생성된 호퍼의 바닥에서의 중심 물 유동은 단괴들이 중심 배출 파이프 안으로 가이드되는 것을 보장한다.
다른 실시 예에서, 침해 채굴 차량(3)에 광물 단괴들을 수집하기 위한 단괴 통(bin)(미도시)이 제공되는 것이 가능하다.
도 3은 발명의 일 실시 예에 따른 심해 채굴 차량(3)의 개략적인 전방 사시도이다. 이 사시도로부터 심해 채굴 차량(3)이 지지 프레임(300) 및 캐터필러 트랙(301)들을 포함한다는 점을 다시 한번 알 수 있다. 특별하게는 이 사시도는 하나의 단괴 수집 헤드(8) 외에도 서로 평행하게 배치된 복수 개의 단괴 수집 헤드(8)들을 포함할 수 있다는 것을 도시한다.
그러한 상황에서, 단괴 수집 헤드(8)들은, 공급되는 주변 물로, 해저에 위치된 광물 침전물을 혼합하도록 높은 속도로 해저 상으로 물을 분사한다.
이러한 단괴 수집 헤드(8)들은 전형적으로 펌프(81)로 구성되고, 펌프(81)는 하나 이상의 공급 도관을 통해 흡입 헤드(80)에 고압으로 물을 제공한다. 펌프(81)는 2개 이상의 단괴 수집 헤드들 사이에 공유될 수 있고, 펌프(81)는 양 헤드들에 물을 제공한다. 해저에 위치될 수 있는 광물 침전물들이 공급되는 주변 물과 혼합되도록 흡입 헤드(80)로부터 물이 고압으로 해저 상으로 분사된다. 물 및 해저의 이러한 혼합물은 단괴 수집 헤드들을 통해 심해 채굴 차량(3) 안으로 흡수되고, 이후 도 2을 참조하며 위에서 설명된 바와 같이 처리된다. 헤드(80)로부터 혼합물은 단괴 수집 헤드(8)에서의 흡입 도관(84)에 의해 수용된다.
하나 이상의 단괴 수집 헤드(8)는 측정 설비 프레임(83)에 장착된 측정 설비를 통해 주변 영역에 대해 취해진 조치들에 기초하여 제어될 수 있다.
도 4는 심해 채굴 차량(3)의 일부를 형성할 수 있는 일시적 저장소의 개략적인 전방 사시도를 도시한다. 이 실시 예에서, 일시적 저장소는 호퍼(32)로 구체화된 컨테이너를 포함한다. 연결 파트(312)들은 호퍼(32)의 전방 벽(327)의 상부 파트에 위치되고, 연결 파트(312)들의 수는 이에 연결된 흡입 도관(84)들의 수에 대응한다. 이 실시 예에서, 연결 파트(312)들은 세장형 관형 형태를 가지고, 심해 채굴 차량(3)의 폭 방향에 평행한 방향으로 연장한다. 어떤 경우이든 연결 파트(312)들이 흡입 도관(84)들에 밀봉식으로 커플링될 수 있도록 연결 파트(312)들의 형태가 이루어질 수 있다.
분리 공간(31)은 호퍼(32)의 상부 파트에 위치되고, 샤프트(313)는 분리 공간(31)의 양 사이드들 상에 도시되고, 샤프트(313)는 호퍼(32) 내부에 배열된 내부 격자 세공(311)에 연결되고, 샤프트(313)는 부분적인 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 액추에이터(314)를 통해 제어될 수 있거나 이동될 수 있다.
이 실시 예에서, 호퍼(32)의 전방 벽(327) 및 이에 반대되게 놓인 후방 벽(이 도면에서 미도시)은 하나의 포인트로 하부 방향으로 테이퍼되고 사이드 벽(321)들 각각에 의해 서로 부착된다. 사이드 벽(321)들이 바닥에서 수렴하는 곳에서, 호퍼(32)에는 연결 파트가 추가적으로 제공되고, 이 실시 예에서 연결 파트는 배출 도관(322)에 부착되고, 이 실시 예에서 배출 도관(322)은 라운드 단면을 갖는다. 배출 도관(322)에는 피드 개구(323), 배출 개구(326) 및 유출 밸브(324)가 제공되고, 유출 밸브는 액추에이터(325)에 의해 제어된다.
도 5는 호퍼(32)의 후방 사시도를 도시한다. 이 도면에서 일시적 저장소의 컨테이너가 호퍼(32)로 구성되는 점을 다시 한번 알 수 있다. 특별하게는 이 도면은 호퍼(32)가 상부 벽(329) 및 후방 벽(328)을 포함하기도 하는 점을 도시한다. 상부 벽(329)은 일시적 저장소를 완전히 폐쇄하고, 상부 벽(329)은 연결 파트(312)들로 부드럽게 이어지도록 전방 사이드 상에서 커브드 형태를 따른다. 이에 따라 연결 파트(312)의 단면은 이동 방향에 평행하게 나아가는 평면에서 아치형이다. 상부 벽(329)에는 슬라이딩 해치(316)도 제공되고, 슬라이딩 해치(316)는 액추에이터(315)에 의해 제어된다. 슬라이딩 플랩 또는 슬라이딩 해치(316)는 이른바 스플래쉬 구역에서 개방되도록 구성되고, 스플래쉬 구역은 표면에서 공기 및 물 사이의 전이 구역(transition zone)으로 규정된다. 슬라이딩 플랩(316)은 환기 플랩(venting flap)으로 기능한다. 물이 호퍼 밖으로 유동할 때 어떠한 압력도 형성될 수 없도록 또는 저압이 형성될 수 있도록 슬라이딩 플랩(316)은 심해 채굴 용기가 용기의 보드 상에 이르렀을 때 개방될 수도 있다.
호퍼(32)의 후방 벽(328)의 상부 파트에는 추가적인 연결 파트(317)들이 위치되고, 유출구(33)의 배출 도관이 추가적인 연결 파트(317)들에 부착될 수 있다. 흡입 도관(84)을 통해 공급된 물의 관통 유동은, 상부 벽(329)의 방향으로, 연결 개구(312, 317)들이 대략적으로 동일한 높이에 있을 때, 바람직하게는 연결 개구(312, 317)들이 배열되는 벽들 각각의 상부에 있을 때 최선이다. 이러한 연결 파트(317)들은 또한 세장형 관형 형태를 가질 수 있고 심해 채굴 차량의 폭 방향에 평행한 방향으로 연장할 수 있다. 격자 세공(311)은 이러한 연결 파트(317)들에 배열될 수 있다. 배출 도관(322)의 배출 개구(326)는 이 도면에서도 보일 수 있다.
후방 벽(328)의 비스듬하게 나아가는 파트는 배출 파이프(326)의 광물 침전물들의 관통 유동을 보장하는 것을 돕는다.
도 6은 도 4 및 도 5에 따른 호퍼(32)들의 중심 라인을 통한 개략적인 단면도를 도시한다. 이 단면도에서 호퍼(32)가 전방 벽(327), 후방 벽(328) 및 상부 벽(329)으로 구성되고 추가적인 연결 파트를 통해 하부 사이드 상에서 배출 도관(322)에 부착된다는 것을 다시 한번 알 수 있다.
흡입 도관(84)을 통해 끌어당겨진 물 및 광물 침전물들의 혼합물은 전방 벽(327)에 배열된 연결 파트(312)들을 통해 호퍼(32)의 상부에 위치된 분리 공간(31)에 수용된다(P1). 후방 벽(328)에는 연결 파트(312)들에 반대되게 하나 이상의 연결 파트(317)가 위치된다. 결국 광물 단괴들은 혼합물 중에서 물 및 여러 더 미세한 입자들 중 더 큰 부분으로부터 분리된다. 혼합물의 물 및 더 미세한 입자들은 필터(311)를 통해 분리 공간(31) 밖으로 유동한다(P2). 이러한 입자들은 유출구(33)를 통해 배출된다. 혼합물 중 더 미세한 입자들은 심해 채굴 차량(3)에 저장될 수도 있고/있거나 수직 스트링을 통해 상부 방향으로 펌핑될 수도 있다.
분리 공간에서 광물 단괴들은 중력으로 인해 연결 파트(312)들로부터 연결 파트(317)로의 물 유동 밖으로 드롭(drop)될 것이다(P3). 내부 격자 세공(311)이 상부 물 유동에 배열되는 것도 가능하고, 격자 세공은 샤프트(313)를 통해 위치될 수 있다. 그러한 격자 세공은, 내부 격자 세공이 관통 유동 영역을 커버하고 결국 상부 물 유동으로부터 광물 단괴들을 강제하는 폐쇄 위치 및 내부 격자 세공이 관통 유동 영역의 일 부분만을 커버하는 개방 위치 사이의 위치들에서 외부로부터 위치될 수 있다. 개방 위치에서 격자 세공(311)은 플러쉬(flush)될 수 있고, 이는 점토 및 다른 원하지 않는 재료와 같은 원하지 않는 재료들이 격자 세공으로부터 제거되는 것을 의미한다는 것으로 이해되어야 한다.
호퍼(32)의 형태로 인해 이러한 광물 단괴들은 하부 연결 개구 및 배출 도관(322)을 향해 함께 이를 수 있다. 광물 단괴들을 배출하기 위해서 배출 도관(322)을 통해 추가적인 저류(undercurrent)가 제공된다. 이러한 목적으로 새로운 처리 물은 피드 개구(323) 안으로 펌핑되고(P5), 이는 심해 채굴 차량의 길이 방향으로 흡입 효과를 발생시키고, 이는 호퍼 안으로 떨어지는 광물 단괴들을 동반하고(P4), 배출 파이프를 향해 광물 단괴들을 수송하거나 심해 채굴 차량(3) 상의 대안적인 저장소를 향해 광물 단괴들을 수송한다(P6).
폐색이 발생하고 유출 밸브가 개방되어야 할 때, 액체의 최대 체적이 수용될 수 있도록 단괴 수집 헤드(8)가 설정된다.
발명은 앞서 설명된 실시 예에 제한되지 아니하고, 아래 첨부된 청구범위의 사상 내에 속하는 정도로 실시 예의 변경들도 포함한다.
Claims (13)
- 큰 깊이의 해저로부터 광물 침전물들을 흡수하기 위한 그리고 선택적으로는 상기 침전물들을 부유 디바이스에 수송하기 위한 심해 채굴 차량에 있어서,
상기 차량은 지지 프레임을 포함하고, 상기 지지 프레임에는 이동 방향으로 상기 해저 상에서 전방으로 상기 차량을 이동시키기 위한 수단이 제공되고, 상기 지지 프레임에는 적어도 하나의 흡입 헤드가 제공되고, 상기 적어도 하나의 흡입 헤드에는 개방 흡입 사이드가 제공되고, 상기 개방 흡입 사이드는 상기 해저를 향해 지향되고, 상기 광물 침전물들 및 주변 물은 상기 개방 흡입 사이드를 따라 흡수되고, 상기 지지 프레임에는 흡수된 상기 광물 침전물들을 위한 일시적 저장소가 제공되고, 상기 일시적 저장소는 흡입 도관을 통해 상기 적어도 하나의 흡입 헤드에 연결되고, 상기 일시적 저장소는 컨테이너를 포함하고, 상기 컨테이너에는, 전방 벽, 후방 벽, 사이드 벽들, 상부 벽 및 바닥이 있고, 상기 일시적 저장소는 상기 상부 벽의 위치에 있는 그리고 상기 흡입 도관을 위한 제 1 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 1 연결 파트는 상기 전방 벽으로 이어지고, 상기 일시적 저장소는 실질적으로 동일한 높이에 있는 그리고 실질적으로 흡입된 상기 물의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 2 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 2 연결 파트는 상기 후방 벽으로 이어지고, 상기 일시적 저장소는 상기 바닥의 위치에 있는 그리고 실질적으로 상기 광물 침전물들의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 3 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 3 연결 파트는 상기 컨테이너의 내부로 이어지고, 상기 제 2 연결 파트는 세장형 관형 형태를 갖고, 상기 제 2 연결 파트는 상기 심해 채굴 차량의 폭 방향에 평행하게 나아가는 방향으로 연장하는 심해 채굴 차량. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연결 파트는 세장형 관형 형태를 갖고, 상기 제 1 연결 파트는 상기 심해 채굴 차량의 폭 방향에 평행하게 나아가는 방향으로 연장하는 심해 채굴 차량. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 연결 파트의 단면은 상기 이동 방향에 평행하게 나아가는 면에서 아치형인 심해 채굴 차량. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 연결 파트는 내부 격자 세공을 포함하고, 상기 내부 격자 세공은 상기 제 2 연결 파트의 관통 유동 영역을 커버하고, 상기 내부 격자 세공은 상대적으로 작은 광물 침전물들 또는 이의 조각들을 정지시키도록 구성된 심해 채굴 차량. - 제 4 항에 있어서,
상기 내부 격자 세공은, 상기 내부 격자 세공이 상기 관통 유동 영역을 커버하는 폐쇄 위치 및 상기 내부 격자 세공이 상기 관통 유동 영역의 일 부분만을 커버하는 개방 위치 사이의 위치들에서 외부로부터 위치될 수 있는 심해 채굴 차량. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사이드 벽들은 실질적으로 상기 광물 침전물들의 배출을 위한 상기 배출 도관을 위한 상기 제 3 연결 파트를 향해 테이퍼 된 심해 채굴 차량. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 연결 파트를 통해 그리고 상기 배출 도관을 향해 고 유동 비율 및 탈출 속력으로 물을 운반하기 위한 수단을 더 포함하는 심해 채굴 차량. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일시적 저장소는 상기 바닥의 위치에 있는 그리고 상기 컨테이너의 내부로 이어지는 유출 밸브를 더 포함하는 심해 채굴 차량. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
서로 평행하게 배치된 복수 개의 흡입 헤드들을 포함하는 심해 채굴 차량. - 제 9 항에 있어서,
서로 평행하게 배치된 흡입 헤드들에 각각 부착된 상기 흡입 도관들은 상기 제 1 연결 파트로 이어지는 심해 채굴 차량. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡입 헤드 또는 상기 복수 개의 흡입 헤드들은 상기 해저에 대해 높이 조절 가능한 심해 채굴 차량. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 심해 채굴 차량을 위한 일시적 저장소에 있어서,
상기 일시적 저장소는 컨테이너를 포함하고, 상기 컨테이너에는, 전방 벽, 후방 벽, 사이드 벽들, 상부 벽 및 바닥이 있고, 상기 일시적 저장소는 상기 상부 벽의 위치에 있는 그리고 상기 흡입 도관을 위한 제 1 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 1 연결 파트는 상기 전방 벽으로 이어지고, 상기 일시적 저장소는 실질적으로 동일한 높이에 있는 그리고 실질적으로 흡수된 상기 물의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 2 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 2 연결 파트는 상기 후방 벽으로 이어지고, 상기 일시적 저장소는 상기 바닥의 위치에 있는 그리고 실질적으로 상기 광물 침전물들의 배출을 위한 배출 도관을 위한 제 3 연결 파트를 더 포함하고, 상기 제 3 연결 파트는 상기 컨테이너의 내부로 이어지는 일시적 저장소. - 큰 깊이의 해저 상에서 광물 침전물들을 흡수하기 위한 그리고 선택적으로는 상기 침전물들을 부유 디바이스로 수송하기 위한 방법에 있어서,
상기 방법은, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 심해 채굴 차량을 제공하는 동작, 상기 부유 디바이스 및 상기 심해 채굴 차량 사이에 제공된 서스펜션 케이블에 상기 심해 채굴 차량을 연결하는 동작, 해저를 향해 상기 심해 채굴 차량을 하강시키는 동작, 및 상기 광물 침전물들을 흡수하기 위해 상기 해저 위에서(over) 또는 상기 해저 상에서(on) 전방으로 상기 심해 채굴 차량을 이동시키는 동작, 그리고 선택적으로는 상기 부유 디바이스를 향해 상기 심해 채굴 차량을 끌어들이는 동작을 포함하는 방법.
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