JPS5894596A - マンガン団塊等の集鉱装置 - 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】 この発明は、海底面上を移動しなから集鉱ダクト丙に発
生させた水流により該タークトの先端に設けたサクショ
ンヘッドより海底面に賦与するマンガン団塊等の団塊を
吸引して集鉱する！ンガン団塊郷の集鉱装置Ｋ関する。

以下マンガン団塊の場合について説明するが本尭明はマ
ンガン団塊に類似のものの集鉱装置にも適用することが
できる。

ニッケル、コバルト、鋼、マンガン等の無尽蔵な鉱物費
源として注目されているマンガン団塊を１深海底の海底
堆積物上にあたかも玉石な徴いた如く平面的に賦与して
いる。そこで、これを採鉱するＫけＳ底面に分布する団
塊を集鉱した上、Ｓ上に揚鉱することが必要となる。

マンオン団塊集鉱彊置としては、冒１１１に褐けた。い
わゆる流体ドレツジ方式が機構が簡単で故障が少なく優
れている。

さて、マンガン−塊の賦与する海底は必らずしも平坦な
所ばかりとは限らず、起伏かあり、上り勾配や下り勾配
があり、その移り替る所は弧状の場合やある角度の験−
をなす場合もある。

マンガン団塊集鉱装置の設計に１！ｉ１！シては最大・
７１００１ｋｉ度の海底勾配な念１ｍ１に置く必要かあ
ると歓われている。

又、海底堆積物は一般に柔らかいが、そ０杓腋は一様で
なく、地耐力は２００〜７００ｋｇ／−のＩｉｌ＋囲に
＆んでいろ、そのため集鉱装置は接地歯横の大きなスキ
ー上に塔鮒して海底１［ＩＫ支えるのが一般的であるが
、海底の柔らかさの相違によってスキーの沈下量が変化
し、その差は約５０　ｎｓ　Ｋも達する。又スキーが前
述の海底勾配の稜線に乗った場合は、スキーの一部が海
底向よりめり込んだりＳ底面から離れたりする。

これらの結果、サクシロンヘッドがＩｌｌＩｍ（２）か
ら−れすぎると海水ばかりを吸引し、逆にサクシロンヘ
ッドがＳ底面よりめり込むと、ドレツジヤ−の如く海底
堆積物を大量に吸込むことＫなる。

マンオン団塊の海底向上の状−は、地＠Ｋ（−ルか転が
っている細く全体か露出しているものから申分程度Ｓ＊
向上Ｋｌｌめしたもの、氷山の如く殆んど海底−下に没
したもの尋まちまちである。

又、マンガン団塊の大きさも樵々であるが。

揚鉱管のｍ径や峰隣性衿のかね合いから賦与率の少い例
えば８□０〜１００＆＃以上の大儀のものはサクション
ヘッドに人らないように選別してｔ＃除する必要がある
。

上述の海底地形、土質％インガン団塊の状部Ｋかんがみ
、集鉱Ｗ＆１ｔｆ′）サクションヘッドは海底向との相
対島さ及び＃ｌ斜を−吟じ、かつ瑣ずの揚鉱団塊粒径範
囲を超す大径の団ｊ１１１１な選別排除しながら操業す
る必要がある。

従来サクションヘッドの位１１．傾＠ｔｓ整手猷として
は、集鉱ダクトとサクシロンヘッドとθ関にべ冒−ズを
設け、その伸−によって海底の鳥さ、傾斜の変化Ｋ１１
ｌｌｌｌさせる１棒が優東されているが、約Ｓｒ：Ｊｅ
ｓＫ及ぶ澤底高さの変化に追随させるためにはベローズ
の長さが極めて長くなり、又ベローズは肉厚が薄いため
内部を通過する団塊によって急速にｌＩ耗し彎幀が短か
くなる。又、母船による曳航力をサクションヘッドに確
実に伝達できない等の檀々の問題点がある。

仮りにベローズの強度を増すために＆岸を増せばｍ底烏
さ、傾斜に追随しＫ＜Ｌなる。

又−揚鉱粒径＃ｌ囲を超す大使の団塊を選別排除するい
わゆる一次団塊選別手段としては、従来サクションヘッ
ドの酌ｔｌＫ％海底面の上下にわたって進行方向に対し
て斜め方向に１鉛直な選別格子を設け、これで除外すべ
き団塊な外情方に押し出す方法が提案されているが、こ
の選別１ｉ１１にで円ｉｔＫ大径団塊を外側方に押し出
すＫは、該選別格子の集鉱装置の進行方向に対する角度
をかなり鋭角にすることが必要であり、サクションヘッ
ドの幅が大きくなると、この遣別装置が非常に大きくな
ると云う不都合が起る。

この発明は、ＩＥ来提案されている集鉱装置のすクシ四
ンヘッドに関連する上述の欠点を除去した。べ冒−ズを
用いることなく簡単な構成でナクシ薦ンヘッドを確実に
海底島さ、傾＠に追−させることができるとともに％従
来よりもはるかに小さい部材で円滑に大径団塊の選別除
去が可能なインガン団塊集鉱俟置を提供することを目的
とする。

以下、本＠明をその実施例を示す１向にもとすいて詳細
に説明する。

第１図及び第２図に示す本発明の実施例θ集鉱装置は、
実質的に密閉容器として構成されたホッパー１と、これ
より前方に伸びた複数本（図の場合は４本）の集鉱ダク
ト２と、その電工した先熾部に取付ゆられたサクシロン
ヘッド５と、Ｉｌｌ記ホッパー１より後方に伸び外海に
開′口する泥水−出管４と、その中間Ｋｅけられた集鉱
用ポンプ５とその駆動モータ６と、ホツノ（−Ｉｊ！Ｅ
部の一塊排出口１ａＫ接続され図示せぬ海上の母船によ
りｗ１築鉱装置を曳航するとともに途中に設けた図示せ
ぬ揚鉱ポンプにより団塊を母船に愉魅する揚鉱管７を接
続する嬌鉱用振絖ｌ１１８とを有し、これらの１ｋｆｌ
１１は一つのフレーム９に繕載されている。なお、謔２
１には業雑なさけるため備鉱用級続管８＆び７レーム９
は省略されている。フレーム９の前端には１本ａｍ装置
が曳航中に障害物Ｋｌｉ突した場合の酸物のためにバン
パー１０がバネ１１な介して堆付けられている。

フレーム９の集鉱ダクト２を固定している部分θｍ１ｋ
ｔｌの位置、すなわちサクションヘッド５の直上の位置
で、４つのサクションヘッドの間及び内外−の５個所に
アーム１２の一端が％集鉱ＩＩｋｔｈｌｌ進行方向に平
行な鉛ｉ！Ｌ闇内でアーム１２か１１ｋＩＥＩｌ出来る
如く軸支されており％該アーム１２０他燗には横方向の
水平軸のまわりに回転自在に海底嵩さ検出用ホイール１
３が軸支されている。販ホイール１３は内部に＃部材を
充填する等の手段により比朧な海水より僅かに大きい程
度に―灸され、＃に鉱装置の前進の際、海底堆−横−表
向よりめり込むことなく、又反動郷で跳ね上がったりす
ることなく常Ｋ１１ｌｌ底−Ｋｍ醜しつ工転勤すること
ができるようになっている。

７レーム９０下１１には複数の案内筒１４が揚重に４列
に配設されており、これに対応して、下端がスキー１５
の上面に軸支された柱１６が上記畿内＄１４に遊獣して
いる。柱１６０周りＫは圧動バネ１７が設けられ、フレ
ーム９及びその上ＫｑＩ載された前記の装置θ菖飯はバ
ネ１７な介してスキ−１５に支持されている。スキー１
５は撓み易い銅板等で作られており、海底地形に追随し
てたわむのでスキーが部分的に海底堆積物中にめり込ん
だり、一部が海底向より遊離することがなく、シかもば
ね１７ｆ）伸縮によリフレーム９に無地な力が掛ること
も防止されている。

次に、サクションヘッドのｔ？細を縞５図及び第４図に
より説明する。各サクションヘッド５は絽４−に示す如
く先端が横方向に舶ぴ拡かった。断ｌが長方形の集鉱ダ
クト２の下端部の前後費中心締上ＫＭ＆方向に設けられ
た支持軸２０に７９１足の角度範囲（即ち前述の海底勾
配８／１００に対応する角度範吻）１に動可能に軸支さ
れている。この秦勤範Ｈは集鉱ダクトの個＊に取付けら
れたストッパ２０′により限定される。

サクシ曹ンへ、ラド３は、上記の支持軸２０に軸支され
集鉱ダクト２の端部を偽かの遊−を介して囲繞する長方
形枠形のサクションヘッドネック部材２１と、該部材の
両＄１１ｆｉＫ連続して下材２１の前後壁の下端に夫々
接続する如く、その１趨な塾動可能に上記サクションヘ
ッド＠板で軸支されたサクションヘッド１後ブレード２
３゜２４な有する。上記の１対のサクションヘッドｌ＃
徊２２の白画と前後ブレード２５．２４で囲まれたサク
シ四ンヘッド開口は＃後ブレード２５゜２４の鋤動位＃
によってフレーム９に対する＾さが変化する。前後ブレ
ード２５．２４の崗ｌ１Ｉｌｌ縁とサクションヘッド＠
＠２２との間には僅かの遊−が設けられている。

サクションヘッド＠＠２２は、第５図に示す如く為位置
及び低位置の海底１１ｔｉＢＬ、ＩＩＬ’の上下Ｋまた
がってＩＩＩ後ブシブレード２５４のｆ／＃囲の＠恢あ
るｌｌ１ｌ！囲にのびており、その下部は前端のＦｌｌ
ｌｌ上の点から水平線と約５０’柵度の＃Ｉ斜で後方に
向って下っておりネック部材２１の直下あたりより水平
Ｋｍ方に向っている。

１１１ｍ＠板２２の闇にはその下縁と平行に僚叔本のフ
ラットパー２５が、揚鉱団塊最大径を間隔として配列さ
れており、−次団塊遠別用格子を形成しているつ このＶｔｔは以上の如く構成されているので。

これを海底に降し、母船で曳航しながら集鉱用ポンプ５
を運転すると、ホッパー１内の圧力は外海の圧力よりも
低下し、サクションヘッド５０１１１４ｇ４板２２と前
後ブＬ／−ド２５，２４の先１１ａｍで囲まれて形成さ
れる開口から海水がその近傍のマンガン団塊及び海底堆
積物を伴って集鉱ダクト２内Ｋ１５を人し、ホッパー１
内に入って流速か県ちると団塊は１腫でホッパー１の底
部に向って路下して蓄積され、海底堆積物は海水に懸濁
して泥水掛也管４より海中に排出される。ホッパー底部
に貯った団塊は順次下部開口１＆より働鉱用壷続管８に
供給され、団塊スラリー一度ａｍ弁１９より流入する海
水とともにスラリーとなって倫鉱管７内を海上の母岨Ｋ
ｍ鉱される。

サクションヘッド３０崖−における海底の高さく７レー
ム９に対する相対高さ）及び左右方向のｍ妊＃面形状は
％　５個の海底＾さ検知ホイール１５の上下動により変
化するアーム１２と７レーム９の挟角Ｉより実用上光分
な精度で簡奉に検知することができる。なお、この場合
。

ＩＩＩＩＩｉＥ＾さ検知ホイール１５が団塊の上を乗越
えると、ホイールはｍ−上昇するので、ご＜ｍ時間の角
度θの変動は計測から除外するようＫするのがよい。

例えば、縞５図に示す如く、サクシ曹ンヘッドの幅方向
の海ｄＷＩＩＴ山形仏がサクシ曹ンヘッドの全掃査幅の
関Ｋ「へ」の字形の勾配があった場合は、５＠の海底ｌ
ｌＩｂ１１噴知ホイール１５は夫々異る鳩さになるので
夫々の検知信号からＩｌｌｌ鍋底の量及び横−の位置は
容易に検知できる。

この検知信号より、あらかじめ定められたプログラムに
従って図示せぬ油圧駆動装置により、各ナクションヘッ
ド３毎にそのネック部材２１を支持軸２０のまわりＫｔ
ｇｌｇｌｌさせることにより。

−５図に示す如く、各サクシ目ンヘッド毎にその部分の
海底傾斜に適合させることができる。

又、第３図に示す如く、サクシｌンヘッドー後ブレード
２５．２４を海底高さ検知ホイールによる検知信号によ
り同じく図示せぬ油圧部ｋｊＪ装置で夫々の上端の軸支
点を中心に謝５図中に破線と実線とで示す２つの装置の
間の適宜の位置Ｋｆ位させることにより、サクションヘ
ッド開口位置を海底高さに適応させることが出来る。

第Ｓ図に示す如く、サクシランヘッド前ブレード２５は
前端縁が上方に強く反り返ったＩＩＩＴ向形状なしてお
り％後ブレード２４はゆるやかな弧状となっているので
、外部の海水がブレードに沿ってサクションヘッドＫｆ
ｔ人し易く、又俵ブレード２４の先端を海底−より巷干
下った位ＩｆＫもたらすととにより、海底堆積物の表１
に転がっている団塊はもとより、半ば堆積物中に埋れた
団塊、殆んど堆積物中に没した団塊も。

じゃがいもをすぎで収積する如く、掘り起してサクショ
ンヘッド内に回収することができる。

なお、ｆＩｊｋ底土質、マンガン団塊の賦与状態によっ
ては、後ブレード２４を第５図中に一点揚重で示す２４
′の位ｔＫｆ位させて、吸引口の面積を増加させること
も可能である。

サクションヘッドより海水及び団塊を吸引する瞳、サク
ションヘッド内外の出力差により。

集鉱ダクト２の外向とサクシ目ンヘッドネック部材２１
の外向との間の遊−及びサクシ薦ンヘッド前後ブレード
２５．２４の肯縁とサクシ曹ンヘッド＠顎内向との間の
遊隙を通じて外部の水がサクションヘッド又は集鉱ダク
ト内に流入するが遊−は僅かであり、又粘性抵抗もある
ので流入量は無視することができるのみならず、水がと
の遊隙を流れるととにより、遊■に入った障廠堆横物尋
の異物な洗い泳して作動を日清にすることができる。

内側のサクシ冒ンヘッド儒１ｔ２２の下縁の関には複数
のフラットパー２５を所定の選−別粒径の間隔で平行に
配設した格子が一次団塊選別乎段として設けられている
ので、揚鉱団塊籾種の範囲の団塊はこの格子を通過して
サクションヘッド内に吸引されるが、これより大きい籾
種の団塊はこの格子に遮られてサクシ目ンヘッド内に入
ることが出来ず、集鉱ｇ＆置のＭ道に伴って。

傾斜した格子の下山で海底堆積物中を下方に押し下げら
れる。団塊を押し下ける除さはせいぜい数十側ですむか
ら、この選別格子は従来の如く数惰の輪を横方向に押し
出す一次運別手段よりもはるかに小規模なものとするこ
とができる。

なお、上記の実施例では、サクションヘッドｌｙ）傾ｆ
ｌ＋及びその開口の嵩さの調慢を、海底高さ検知ホイー
ルによる検知信号により油圧装置な介して自動的に行５
ものとしたが、海底高さ検知手段はこれ以外に例えば音
波の杓用郷公知の各纏の方法な用いることができる。又
、サクションヘッド開口の尚さ１１１ＩＩＩは、海底土
質等の状總があらかじめ判明している場合は、これに迩
する位置にあらかじめセットしておいてもよく。

又海上の母船より遠隔操作により行なうこともできる。

以上の如く１本発明によれば、簡単な構成で、１１１Ｉ
底地形、土質に対応してサクションヘッドの＾さ及び傾
斜をＩ＆１４ｖｋシ団塊の一次選別を行なうことが出来
るのでマンガン団塊尋の揚鉱能率の向上Ｋｍ著な効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

纂１図は本発明θ寮施例の来鉱装置の一面図。 −２図はその一部部材を省略して示した平向図。 ｗＪ５図はそのサクションヘッドな−＃ｌＫ示す縦断向
図、鯖４図はそり正面図、第５図は各サクションヘッド
が海ｌｌＩｃ１蛾斜に対応して傾−した軟跡の一例な示
す正−図である。 ２・・・集鉱ダクト　　　５・・・サクションヘッド９
・・・フレーム　　　　１２・・・アーム１５・・・海
底高さ検知ホイール ２０・・・サクションヘッド支持軸 ２１・・・サクションへラドネック部材２２・・・サク
ションヘット＠板 ２３・・・サクションヘッド咄フレード２４・・・サク
ションヘッド後ブレード２５・・・フラットバー（選別
格子を形成する欅）第３商 負ｊ　５１，１ 第４図 手続補正書 昭和５７年　２月　μｌ 特許庁長官島　ヨ　春　樹　殿 ｌ　事件の表示 昭和５６年　　特　　許　　願第　１９０８０７　　跨
２発明の名称 マンガン団塊等の集鉱装置 ；３　補正をする者 ・ＩＧ件との関係　　特　　　許　　　　　出願人ｆ★
所賛！１［ｉ所大 氏名（名称＋　　（０９７）川崎重工業株式会社４代理
人 ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 別紙のとおり

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）海底面上を移動しなから集鉱ダ久ト内に発生させ
   た水流により該集鉱ダクトの先端に設けたサクションヘ
   ッドよシ海底面に賦与せるマンガン団塊等の団塊を吸込
   んで集鉱するマンガン団塊等の集鉱装置において、少く
   とも上記のサクションヘッドの吸込口の前方の海底面上
   適゛度の高さの位置から上記吸込口のはｙ直下の海底面
   より下の一位置迄の間に集鉱すべきマンガン団塊の粒径
   の範囲の、最大値を間隔にして複数本の棒を平行に配設
   して成る格子を少くともサクションヘッドの幅の範囲に
   適当な傾斜角で設けて成る−　次団塊選別手段を有する
   ことを特徴とするマンガン団塊等の集鉱装置。