JP5643594B2 - 海底鉱床掘削機 - Google Patents

Description

本発明は、海底、特に深海に存在する鉱床を掘削するために用いられる海底鉱床掘削機に関するものである。

近頃、水深１０００ｍを超える大深海の海底に金、銅、鉛、亜鉛、ニッケル、コバルト、白金その他レアメタル、レアアースなどのメタル資源を有する海底鉱床が多数存在することが各種の探査により確認されている。

ところで、前記海底鉱床の資源を利用するには海底鉱床を破砕して採鉱する手段が必要であり、従来から例えば特開平７−２１７３６１号公報や特開２００４−１４３７４１号公報に提示されているように船から掻き取り機を降下させたり岩盤破砕用爪を落下させたりする手段が知られているが、深海に適用するには精度や破砕効果の面で問題がある。

また、火薬を用いる場合には安全面で問題があり、大口径のボーリングマシンによる場合にはコストがかかるとともに潮流の影響を受けやすいという問題がある。

そこで、直接、海底に沈降させて鉱床を掘削する海底掘削機が特開昭６３−１３０８２９号公報に提示されている。

この公報に提示されている海底掘削機は、平面が矩形状の枠体の四隅に伸縮脚を設けた本体フレームと同様な移動フレームとを長手方向に直交する方向に移動可能にスライダーにより支持するとともに、本体フレームの先方にロードヘッタと下方にドラムカッターを備えたものであり、前記本体フレームと移動フレームとをスライドさせて海底を歩行するように移動するものである。

従って、海底が平坦な場合には移動することができるが、海底に凹凸があったり、傾斜している場合には本体フレームおよび移動フレームの四隅に配置した伸縮脚における長さをそれぞれ調節しないと移動することができないという問題があり、特に海底鉱床にあっては資源が山形に堆積していることから傾斜面を登坂した状態で掘削する必要がある。

特開平７−２１７３６１号公報 特開２００４−１４３７４１号公報 特開昭６３−１３０８２９号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、大深海の凹凸や傾斜地である海底であっても安定した状態で走行ならびに掘削作業を行うことができるばかりか傾斜している海底や海底鉱床においても安定した状態で掘削作業を行うことが可能で、作業効率のよい海底鉱床掘削機を提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明である海底鉱床掘削機は、左右一対のクローラが備えられている本体フレームの先方に海底鉱床を掘削する掘削ドラムが備えられている海底および海底鉱床を走行可能とした海底鉱床掘削機において、前記本体フレームの前方および後方の少なくとも後方に前記海底または海底鉱床に接地する左右一対のアウトリガーが前記本体フレームの取付部において本体フレームの前後方向に回動可能に取り付けられている海底鉱床掘削機において、前記前方および後方に配置されている前記左右一対のアウトリガーがそれぞれ前記本体フレームの後方へ向けた状態で前記海底または海底鉱床に接地させることを特徴とする。

本発明によれば、海底や海底鉱床上を確実に且つ迅速に走行可能であることはいうま
でもなく、停止状態では海底や海底鉱床に確実に固定した状態に保つので傾斜面を含め
てきわめて安定した状態で掘削作業をすることができる。

また、前記アウトリガーをそれらの基端を中心にして回転させることにより邪魔にならないように上方へ向けた位置に保持させておくことが可能である場合には、傾斜面においても固定機能を発揮させることが可能であり、前記アウトリガーが軸線方向に伸縮可能である場合には凹凸があって左右さらには前後の海底または海底鉱床の高さが均一でないときにアウトリガーの長さを調節することによりフレーム本体を安定した状態に保つことができ、前記アウトリガーは、前記クローラの前記海底または海底鉱床への接地を解除しないことを特徴とする場合には海底鉱床掘削機全体の荷重が海底または海底鉱床に掛かるので更に固定状態が強まることになる。

更に、本発明において、アウトリガーが軸線を中心として回転可能とし、先端に海底または海底鉱床に螺入固定されるドリル刃が設けられている場合にはアウトリガーを直接海底や海底鉱床に固定することができるので不安定な姿勢であっても確実に安定した状態で掘削作業を行うことがでてきる。

更にまた、前記本体フレームに本体フレームの前後左右方向の傾斜を検知する傾斜計が配置されており、前記傾斜計からの前後左右方向の傾斜信号に基づき前記アウトリガーの回転角度または伸縮長さを調整することにより、自動的に姿勢を制御して地形に応じて安定した状態で掘削作業を行うことができる。

本発明によれば、大深海の凹凸や傾斜地である海底であっても安定した状態で走行ならびに掘削作業を行うことができる。従って、複雑な地形や水圧が高い深海であっても安定した状態で掘削作業を行うことができる。

本発明の好ましい実施の形態を示す側面図である。 図１の平面図である。 図１に示した実施の形態についての使用状態を示す説明図である。 図１に示した実施の形態についての異なる使用状態を示す説明図である 。 本発明の異なる実施の形態の側面図である。 本発明の更に異なる実施の形態の側面図である。 図６に示した実施の形態についての使用状態を示す説明図である。 本発明の更に異なる実施の形態の側面図である。 図８に示した実施の形態についての使用状態を示す説明図である。 本発明におけるアウトリガーについての異なる実施の形態についての 部分斜視図である。

以下に、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の好ましい実施の形態の側面図を示すものであり、海底鉱床掘削機１は、本体フレーム２に左右一対のクローラ３，３が備えられており、このクローラ３，３は陸上で使用されるものと変わりなく例えば後方の駆動輪３１に配置したモータや減速機などの本体フレームに搭載される駆動手段（図示せず）により走行するものであり、本実施の
形態では船上から例えば有線により運転される。

また、前記本体フレーム２には前後方向へスライド可能なスライドブーム４が配置されているとともに、このスライドブーム４の先方に前記海底鉱床を掘削する掘削ドラム４１が、伸縮シリンダにより駆動して掘削ドラム４１を上下左右方向に揺動する掘削ブーム４２を介して固着されている。

更に、本体フレーム２には、カウンターウェイト５１を後方に搭載しているとともに、前記本体フレーム２の後方に左右一対のアウトリガー６，６が備えられている。

このアウトリガー６，６は板状の本体６２の基端６１を本体フレーム２に前後方向に回転可能に軸着されているとともに、本体６２の先端に基板６３を設けている。また、本体フレーム２には駆動源と減速機のような前記アウトリガー６，６の基端６１の回転角度を規制する駆動機構７１，７１が配置されているとともに、本体フレーム２の前後左右方向の傾斜を検知する傾斜計７２およびこの傾斜計７２からの前後左右方向の傾斜信号に基づきアウトリガー６，６の回転角度を調整する制御装置７３が配置されている。

以上の構成を有する本実施の形態である海底鉱床掘削機１は、船上からワイヤなどにより吊り下げて海底へ沈降させ、船上からの操作により海底を走行させる（図示せず）。このとき、本実施の形態では走行手段としてクローラ３を用いているので海底に凹凸があったり傾斜面であっても支障なく迅速に且つ方向を問わずに走行可能であり、また所定の掘削箇所で確実に停止させることができる。

そして、走行時や停止時には図３に示すように、アウトリガー６，６をそれらの基端６１を中心にして回転させることにより邪魔にならないように上方へ向けた位置に保持させておく。尚、平坦な海底８で掘削作業を行う際にはアウトリガー６，６を使用してもよいが、本実施の形態では本体フレーム２にカウンターウェイト５１を搭載しているので特別に潮流が強い場合などを除いてアウトリガー６，６を使用する必要もなく、この場合にはアウトリガー６，６を操作することなく掘削位置を変えることが可能であり作業効率がよい。

また、図４に示すように、海底鉱床９を掘削する場合に傾斜面９１において掘削作業をする場合にはアウトリガー６，６を駆動機構７により基板６３により海底鉱床掘削機１が斜面に固定してズリ下がらないようにして掘削ドラム４１により掘削作業を行う。

このように、本実施の形態では、アウトリガー６，６により斜面に固定して掘削作業を行うことができる。殊に、本実施の形態ではアウトリガー６，６は回転式であり、また、左右の回転角度を手動または駆動装置７を用いて自動的に変化させることにより本体フレーム２を左右方向にも傾くことなしにきわめて安定した状態に保持させることができる。

図５は図４に示した実施の形態の異なる実施の形態を示すものであり、左右一対のアウトリガー６，６を本体フレーム２の後方だけでなく前方にも配置したものである。

本実施の形態によれば、前後左右にアウトリガー６を備えることにより更に安定した姿勢をとることができ、それぞれのアウトリガー６の回転角度を調整することにより複雑な傾斜面においても安定した姿勢を保って掘削作業を行うことができる。

また、図６は、本発明の実施の形態を示すものであり、全体の構成は前記図１乃至図５に示した実施の形態とほぼ同様であるが、アウトリガー６が異なる。即ち、前記図１乃至図５に示した実施の形態では、アウトリガー６が回転式であったが、本実施の形態では、
アウトリガー６が伸縮式であることが異なる。

アウトリガー６は例えば水密のシリンダにより伸縮されるものを用いることができる。尚、使用方法は、走行時や平坦な場所ではシリンダを縮めてアウトリガー６を上方へ引き上げた状態に保持し、使用が必要な傾斜面では、図７に示すように、所定の長さだけ伸ばして先端を海底や海底鉱床に接触させて本体フレーム２を安定した状態に保持させて掘削作業を行う。

尚、本実施の形態ではアウトリガー６の先端は尖っていて海底や海底鉱床に固定し易く形成されているがこれに限るものでなく、平坦なものや可動式の基板を設けてもよい（図示せず）。

図８は図７に示した実施の形態の更に異なる実施の形態を示すものであり、アウトリガー６がフレーム本体２の前後左右に配置されているとともに伸縮可能であるだけでなく前記１乃至５に示した実施の形態のように、基端において回転可能に配置されている。

従って、図９に示すように、斜面において伸縮と回転を用いることにより、きわめて確実に固定状態を確保することができる。

図１０はアウトリガー６の異なる実施の形態を示すものであり、前記実施の形態に示したアウトリガー６のように回転または伸縮の少なくとも一方が可能であるだけでなく、軸線を中心として回動可能であるとともに、先端が尖って螺条が形成されて海底または海底鉱床に螺入固定されるドリル刃が設けられている。

本実施の形態では、前記各実施の形態に加えて更にアウトリガー６の先端を海底や海底鉱床に打ち込むことにより確実に固定することができる。勿論、ドリル刃と同様に逆転することにより簡単に抜き取ることも可能である。

１ 海底鉱床掘削機、２ 本体フレーム、３ クローラ、６ アウトリガー、９ 海底鉱床

Claims (5)

1. 左右一対のクローラが備えられている本体フレームの先方に海底鉱床を掘削する掘削ドラムが備えられている海底および海底鉱床を走行可能とした海底鉱床掘削機において、前記本体フレームの前方および後方の少なくとも後方に前記海底または海底鉱床に接地する左右一対のアウトリガーが前記本体フレームの取付部において本体フレームの前後方向に回動可能に取り付けられている海底鉱床掘削機において、前記前方および後方に配置されている前記左右一対のアウトリガーがそれぞれ前記本体フレームの後方へ向けた状態で前記海底または海底鉱床に接地させることを特徴とする海底鉱床掘削機。
2. 前記アウトリガーをそれらの基端を中心にして回転させることにより邪魔にならないように上方へ向けた位置に保持させておくことが可能であることを特徴とする請求項１記載の海底鉱床掘削機。
3. 前記アウトリガーは、前記クローラの前記海底または海底鉱床への接地を解除しないことを特徴とする請求項１または２記載の海底鉱床掘削機。
4. 前記アウトリガーが軸線を中心として回転可能とし、先端に海底または海底鉱床に螺入固定されるドリル刃が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３記載の海底鉱床掘削機。
5. 前記本体フレームに本体フレームの前後左右方向の傾斜を検知する傾斜計が配置されており、前記傾斜計からの前後左右方向の傾斜信号に基づき前記アウトリガーの回転角度または伸縮長さを調整することを特徴とする請求項１，２，３または４記載の海底鉱床掘削機。

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