(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻胴式のワイヤドラムウィンチ装置(C)は、動力入力天秤とハイブリットにするドラム装備にして、該ドラムの替わりにするフライホィール板(D)は、主軸シャフト(Y)を支点にして張り出す動力入力天秤(E、E1、E2)の作用位置で上記フライホィール板(D)ギアとクラッチ装備(R、R1)の中間ギアに係合させて、天秤先端部には、外部動力による荷重入力装備（G）を設備して、天秤比で増大させる荷重は、ドラムの巻上げ下げる重量とドラムモータ(H)出力を中間ギアでつり合わせて、作用位置の荷重は、地面、または天井フレームの各種バネ装備の圧力調整で支持する構成にして、ワイヤドラムウィンチ装置(C)の運転は、主軸シャフト(Y)にドラムを制御するブレーキ装備(H1)と、各種センサー(S1)に基づく減速ギア装備(S)の外部動力の上記モータ(H)駆動装備にして、上記中間ギア軸シャフトを補助モータ(H2)駆動にして、重量構造物の巻上げ時のトルク、速度は、天秤の入力荷重を増大させることでモータ(H)出力は、低出力ですみ、巻下げは、入力荷重を増すことで発電機出力となり上記補助モータ(H2)を駆動モータにして、各種制御機器を具備し、重量物を高速、低出力で巻上げ下げる巻胴式のワイヤドラムウィンチ装置。
【請求項２】
海底鉱物を採鉱する船舶(A)は、位置制御装備で採鉱場所に留まり、船体に設備する船体減揺と風車発電装置を調査、採鉱、船内機械の電源にして、モータ(H)駆動の動力入力天秤(E、E1、E2)とハイブリットにする巻胴式のワイヤドラムウィンチ装置(C)は、一つのワイヤドラムから電源、通信ケーブルを内蔵する一本のワイヤロープ(13)で巻上げ下げとシェル(U)の開閉を両用させる各種バケット装置(B)と、各種採掘装備には超音波ソナー(M)、TVカメラ(14)、また波を吸収するシリンダロッド装置(T1)を設備して、各種遠隔制御機器を具備して、船底を作業出入口にする高速、低出力で巻上げと、下げる回生電力を複数の巻胴式のワイヤドラムウィンチ装置(C)の電源にする海底鉱物を採鉱する船舶。
【請求項３】
海底表面、または表面下の鉱物を採鉱する船舶(A)は、位置制御装備で採鉱場所に留まり、船内装備の動力入力天秤とハイブリットにするドラムウインチ装置と採掘装置は、
a.ワイヤドラムウィンチ装置(C)と、
b.ホースドラムウィンチ装置(K)と、
c.電源ケーブルドラムウィンチ装置(K1)と、
d.上記鉱物を集積する集積バケットシェル装置(B1)と、
e.集積した固形物を粉砕バケットシェル装置(B2)と、
f.海底表面の希少金属を含有する砂、粘性土を船上に吸上げるポンプ吸引装置(B3)と、
g. 岩盤を削岩する砕岩棒装置(P)と、
h. 一本のワイヤで巻上げ下げとシェルの開閉を両用する各種バケット装置(B)と、
上記バケット、吸引装置は、電源、通信ケーブルを内蔵するワイヤロープ(13)と、電源ケーブル内蔵のワイヤロープ(24)による電力で運転して、海底に下ろす上記ドラムウインチ装置は、船底を作業口にして、上記採掘装置は、上記電源による超音波ソナー(M)とTVカメラ(14)を設備し、船上の操縦者は、モニタと、センサーによる制御機器で確認しながら対象物を船上に上げる各種形状の鉱物を採鉱する船舶。
【請求項４】
水底下の石油、可燃ガスを吸引する船舶(A)は、位置制御装備で採鉱場所に留まり、船内に設備する外部動力のモータ(H)駆動の動力入力天秤とハイブリットにするホースドラムウィンチ装置(K)は、水底面に下げるバキュームホース(J)の重量と口径と長さに合わす巻取るホースドラム装備にし、船底部を該ホース(J)の作業口装備にして、上記ホースドラム、またはホースドラムの替わりにするフライホィール板(D)を主軸シャフト(Y)にする動力入力天秤を支点にして、作用位置の天秤上にフライホィール板(D)と組み合わせギアのクラッチ装備(R、R1)の中間ギアを設備して、該動力入力天秤の先端部、若しくは作用位置に各種荷重入力装備（G）を設備し、ドラムの巻上げる重量に作用位置の入力荷重で上記モータ出力は、僅かな出力ですみ、巻下げ時には、回生ブレーキにして、主軸シャフト(Y)は、各種ポンプ(J1)の吸引パイプにするホース結合のドラムシャフトにして、各種制御機器を具備し、バキュームホースを巻取るホースドラムウィンチ装置(K)からなる水底下の石油、可燃ガスを吸引する船舶。
【請求項５】
水底砕岩物を採鉱する船舶(A)からのバケット装置(B)は、動力入力天秤とハイブリットにするワイヤドラムウィンチ装置(C)の一本のワイヤロープで巻上げ下げるスライドロッド(T)で巻上げ下げとシェル(U)の開閉を両用する装備にして、バケットの開閉作業は、台座にバケット上部のアーム台座を載せ、シェル(U)のスライド台座の重みで開かせて、設備するフック装備(V1)がロッドの雌フック(V2)に掛かる構造にして、シェル(U)を開けた状態で掘削場所に着地し、電源、通信ケーブル内蔵ワイヤロープ(13)を使用して、制御機器により操縦者の支持で雄フックを外して、対象物を掴み、船内の台座にバケット上部台座を載せシェル(U)は開き排出し、再びフックを掛ける構成にして、バケット上部台座に上記電源による超音波ソナー(M)とTVカメラ(14)と、ワイヤロープの上下動を緩衝するシリンダロッド装置(T1)を上記スライドロッド(T)先端内に設備して、また陸上部では、TVカメラ(14)を電波装備とする各種制御機器を具備し、一本のワイヤロープで巻上げ下げとシェル(U)の開閉を両用するバケット装置(B)による水底砕岩物を採鉱する船舶。
【請求項６】
採鉱する船舶(A)の各種採掘装備は、鋼と、チタン合金ワイヤと、素線に軟質樹脂を含浸させるCFRP繊維材との何れかを内芯材にして、該内芯材の何れかと組み合わせる鋼を側線ワイヤにする鋼ワイヤロープ(10)と、またはチタン合金を側線ワイヤにするワイヤロープ(11)にして、動力入力天秤とハイブリットにするワイヤドラムウィンチ装置(C)から巻上げ下げる上記ワイヤロープには、電源、通信ケーブルを内蔵させ調査、バケット装置(B)と各種採掘装備のTVカメラ(14)、超音波ソナー(M)装備の通信用のワイヤロープ(13)にして、また電源ケーブルドラムウィンチ装置(K1)から巻上げ下げるワイヤロープ内に金属、または樹脂メッシュ材(23)で被覆する電源キャップタイヤのワイヤロープ(24)は、調査、各種バケットシェル装置と各種採掘装備の駆動モータの電源にして、上記ワイヤロープを使用する各種採掘装備からなる採鉱する船舶。
【請求項７】
外洋で一定位置に留まる船舶(A)は、うねり、風浪により縦横に揺れて、シリンダロッド装置(T1)は、船内の動力入力天秤とハイブリットにするドラムウィンチ装置から巻下げ海底面に着底する調査、採掘機械、各種バケット装置、吸引装置の先端に雌パイプシリンダを設備して、ワイヤロープ先端と結合する雄ロッドを雌パイプシリンダ挿入して、該雌パイプシリンダ内でスライドするロッドをピストンにして、上下室に設備する鋼圧縮バネ(26)は、上記ピストンの緩衝材して、上記雌パイプシリンダとロッドの長さで船舶の動揺によるワイヤロープの上下動を吸収するシリンダロッド装置(T1)を設備する上記海底面に着底する機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
海底の鉱物、可燃ガス、石油の採掘装置と船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献3は、船体内に収納タワーと、低風速パタグラフ・ジャッキ翼面と、翼面を甲板に水平収容の風力発電装置。          
特許文献4は、動力入力天秤で荷重をフライホィールの回転力に換え出力分を補充する構成のフライホィール発電装置。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第5174271号    発電シリンダ装置
【特許文献２】特許第5255147号     船舶の上下推進装置
【特許文献３】特許第5421474号     風力発電装置
【特許文献４】特許第5498240号     フライホィール発電装置
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
海底の鉱物を調査、採鉱する船舶は、水深と風浪が障害となる。自噴する可燃ガス、石油は、ポンプ装備で良くて。目的とする露天掘りで高含有の希少金属の各種鉱石を効率良く採掘する機械と船が課題である。
【０００５】
DGPS装置等で定位置に留まり減揺と各種発電装置の船と採掘機械は、一本のワイヤで深海底からのバケット採掘装備にした。本発明の巻胴式のワイヤドラムウィンチ装置(C)は、ワンウェイクラッチ、またはツーウェイクラッチの何れか使用して、採掘重量の巻上げ時には動力入力天秤のつり合い荷重を増して、巻下げ時には、回生ブレーキにする動力入力天秤とのハイブリットにする高速回転、高トルク、低出力モータのワイヤドラムウィンチ装置(C)であって、上記一本のワイヤには、電線、通信ケーブルを内蔵させ音波ソナー、TVカメラで確認作業のものとした。
【０００６】
石油、可燃ガスは、バキュームホース(J)を巻取る動力入力天秤とのハイブリットにするホースドラムウィンチ装置(K)にして、ドラムからホースを巻下げて船上のモニタで操作する海底面の井戸バルブとホースを各種スラスター装備(L)により接続する構成にした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項1の重量物を高速で巻上げ下げる外部動力のモータ(H)駆動の巻胴式のワイヤドラムウィンチ装置(C)は、動力入力天秤のドラム装備にして、該ドラム装備と、または同じ主軸シャフト(Y)に設備するフライホィール板(D)と、の何れかとギア係合のワンウェイクラッチ(R)、またはツーウェイクラッチ(R1)の何れか一方を有するクラッチ装備にした。該クラッチ(R、R1)内輪のシャフトは、転がり軸受(F)を介し上記動力入力天秤の作用位置に結合した。上記主軸シャフト(Y)を支点にする動力入力天秤は、片天秤(E)と、または両天秤(E1)、或いは左右別動作の片天秤(E2)の何れか一方を有する装備にして、該天秤(E、E1、E2)先端部に外部動力による各種荷重入力装備（G）を設備し、錘、電動、または流体シリンダによる圧力調整と、該天秤の長さで増大する荷重を上記クラッチ(R、R1)に伝達し、ツーウェイクラッチ(R1)においては、上記モータ(H)可逆回転に連動する電磁切換え装置で自動制御にした。ドラムの巻き上げ下げる重量構造物とつり合わし、該作用位置を地面、または支持フレームの空気圧シリンダ軸受(I)、鋼圧縮バネ(26)の何れかで支持構成にした。または天秤を短く小型にするワイヤドラムウィンチ装置(C)は、ツ―ウェイクラッチ(R1)を使用して、上記作用位置の転がり軸受(F)を地面、または天井(5)のフレームに固定する上下の負荷シリンダ(O)と結合して、クラッチ(R1)の切換えで圧力装備と支持装備が反対となり、巻上げ下げ時には荷重入力で少電力と、大きな回生発電力となる構成にした。上記ワイヤドラムウィンチ装置(C)の運転は、各種センサー(S1)を設備し、センサーに基づく主軸シャフト(Y)にドラムを制御するブレーキ装備(H1)と、増速ギア装備(S)の外部動力のモータ(H)駆動装備にして、またクラッチ装備(R、R1)の内輪シャフトを補助モータ(H2)駆動にした。ドラム入力重量を巻き上げ下げるトルク、速度は、作用位置の入力荷重の調整でモータ出力は、僅かな出力済み、巻下げ時には、補助モータ(H2)を駆動モータにして、主モータを回生ブレーキ用にした。各種制御機器を具備し、重量物を高速、低出力で巻上げ下げる巻胴式のワイヤドラムウィンチ装置(C)を構成した。即ち本発明は、ドラムウィンチ装置(C)のドラムの回転方向に加重することでモータは省エネルギーとなり、大水深、高所の長い距離の巻上げ下げる巻胴のウィンチにした。またエレベータのトラクション方式を該巻胴方式に換えて、エスカレータ、ベルトコンベア、ガントリークレン、建設機械にも採用となる構成にした。
【０００８】
請求項2の海底鉱物を採鉱する船舶(A)は、DGPS装置等に基づいて、複数の各種スラスター装備(L)とアンカ(25)固定の両用装備で位置制御から採鉱場所に留まり、船内に設備する外部動力のモータ(H)駆動のワイヤドラムウィンチ装置(C)から船底部を作業口にして、鋼芯ワイヤ(10)、チタン合金ワイヤを内芯、または側線ワイヤ(11)にする何れか一方と、または該ワイヤの内芯材を軟質樹脂で固着するCFRP複合材(12)を複数の素線にするワイヤロープと、また中心部に電源、通信ケーブル(13)を内蔵する上記各種ワイヤロープの何れかを選択して、一本の該ワイヤで巻上げ下げとシェル(U)の開閉を両用する各種バケット装置(B)と各種採掘装備(P、Q)と潜水艇装備と水中カメラ(14)等の出入口にした。該ワイヤドラムウィンチ装置(C)は、ドラムと同じ主軸シャフト(Y)に該ドラムの換わりにするフライホィール板(D)を設備した。該フライホィール板(D)には、該主軸シャフト(Y)を支点にする動力入力片天秤(E)、両天秤(E1)と、または左右別動作の片天秤(E2)の何れか一方の天秤の装備にして、該何れかの天秤の作用位置で該フライホィール板(D)に設備するギアと噛合わせるギア装備のワンウェイクラッチ(R)、またはツーウェイクラッチ(R1)の何れか一方を有するクラッチ装備にした。該クラッチ(R、R1)内輪のシャフトは、左右の転がり軸受(F)を介し該動力入力天秤とシャフト結合にし、ツーウェイクラッチ(R1)においては、上記モータ(H)可逆回転に連動する電磁切換え装置で自動制御にして、該天秤(E、E1、E2)先端には、外部動力で駆動の各種荷重入力装備（G）を設備し、該荷重入力装備（G）は、圧力調整と、該圧力よる天秤の長さで増大する荷重を該クラッチ(R、R1)に入力して、上記巻き上げる重量構造物の全重量とつり合わす構成にした。該作用位置の入力荷重は、地面に設備する空気圧シリンダ軸受(I)、鋼圧縮バネ(26)の何れかで支持する構成にした。または天秤を短く小型にするワイヤドラムウィンチ装置(C)は、ツ―ウェイクラッチ(R1)を使用して、上記作用位置の転がり軸受(F)を地面、または天井(5)のフレームに固定する上下の負荷シリンダ(O)と結合して、クラッチ(R1)の切換えで圧力装備と支持装備が反対となり、巻上げ下げ時には荷重入力で少電力と、大きな回生発電力となる構成にした。上記ワイヤドラムウィンチ装置(C)の運転は、各種センサー(S1)を設備し、センサーに基づく主軸シャフト(Y)にドラムを制御するブレーキ装備(H1)と、増速ギア装備(S)の外部動力のモータ(H)駆動装備にして、またクラッチ装備(R、R1)の内輪シャフトを補助モータ(H2)駆動にした。該ワイヤドラムウィンチ装置(C)の上記両天秤(E1)と、または左右別動作の片天秤(E2)の何れか一方の天秤装備は、巻下げる片方の天秤のバケット重量と荷重入力装備（G）の荷重をモータの回生電力にして、複数のバケットを交互の作業にすることで僅かな電力使用で済み、且つ作業効率が倍となり、各種制御機器を具備し、重量物を高速、低出力で巻上げ下げる省電力のワイヤドラムウィンチ装置(C)からなる海底鉱物を採鉱する船舶(A)を構成した。大水深の長い距離を速く上げ下げる能力のウィンチが必要となる。簡易な一本ワイヤでバケットシェルを開け着地し確実に掴み巻き上げ工程で閉めてつり上げるバケットは、船内の台座に載せて開く構成にした。即ち本発明の大水深で高速度でバケット���業が出来ることは、関連する砕岩、集積作業は容易なことになる。
【０００９】
請求項3の海底面の薄く表面に堆積する各種形状の鉱物を採鉱する船舶(A)は、位置制御装備で採鉱場所に留まり、船内に設備する外部動力のモータ(H)駆動の動力入力天秤と結合するワイヤドラムウィンチ装置(C)と、ホースドラムウィンチ装置(K)との船底部を作業口にした。上記鉱物を集積する集積バケットシェル装置(B1)と、集積した固形物を粉砕バケットシェル装置(B2)と、または海底表面の希少金属を含有する砂、粘性土を船上に吸上げるポンプ吸引装置(B3)を電源、通信ケーブルを内蔵する鋼ワイヤ(13)で海底に下ろして、電源ケープルドラムウィンチ装置(K1)からの電源ケープル内蔵のワイヤ(24)による電力で上記バケットシェル装置(B1、B2)とポンプ吸引装置(B3)の電源にした。該バケットシェル装置(B1、B2)は、四方フレームにラックチェーン(20)を固定して、高水圧対応の電動モータ(H)の受台とバケットシェル(U)は一体にして、該モータのピニオンギア(21)と上記ラックチェーン(20)の噛合いで前後に移動から上記堆積する固形物をシェル(U)で掬いあげ、天井クレン(5)のウィンチ装置(C)と船首、船尾のウインチからのチェーンアンカ(25)移動と四方脚の走行装備(22)で一ヶ所に集積する装備にして、集積した固形物を粉砕バケットシェル装置(B2)は、上記電動モータのバケットシェルの換わりの粉砕板(U1)で粉砕し、上記砂、粘性土と、該粉砕した鉱物を船上に吸引装置(B3)は、船内の各種ポンプ(J1)設備の動力入力天秤と結合装備のホースドラムウィンチ装置(K)と、上記ワイヤドラムウィンチ装置(C)で巻上げ下げるバキュームホースの先端部に上記電源ケープル(24)のスラリーポンプ(Z)を設備し上下で吸引するポンプ吸引装置(B3)にして、上記夫々の装置を個々の装置にして、または鉱物の堆積密度と鉱物の軟質性に合わし吸引装置(B3)と集積、粉砕バケットシェル装置(B1、B2)を一つにまとめ、或いは硬い鉱物は、削岩、砕岩棒装置(P)で砕き、一本のワイヤで巻上げ下げとシェルの開閉を両用する各種バケット装置(B)で直に船上に上げる構成にした。外洋の波による船体の上下動は、つり下げて運転する各種バケット、ポンプ吸引装置(B、B1、B2、B3)の上下動となり、吸収するシリンダロッド装置(T1)を吊り上げ部に設備した。何れの装置も超音波ソナー(M)とTVカメラ(14)を設備し、船上の操縦者は、モニタと、ドラムの荷重、距離計等の制御機器を具備して確認作業で対象物を船上に上げる各種採掘装置を設備する船舶(A)構成した。即ち本発明は、堆積するマンガン層、希少金属を含有する土砂を採掘する装備の一例で有り、鉱物の状態に合わす装置を改良しながら採掘するものとした。
【００１０】
請求項4の水底下の石油、可燃ガスを吸引する船舶(A)は、DGPS装置等に基づいていて、複数の各種スラスター装備(L)とアンカ(25)固定の両用装備で位置制御から採鉱場所に留まり、船底部をバキュームホース(J)の作業口装備にした。水底面に下げるバキュームホースの重量と口径と長さに合わすバキュームホースを巻取る外部動力のモータ(H)駆動のホースドラムウィンチ装置(K)は、該ドラムと同じ主軸シャフト(Y)にフライホィール板(D)を設備して、該主軸シャフトを支点にする動力入力片天秤(E)と、または両天秤(E1)と、或いは左右別動作の片天秤(E2)の何れか一方を選択する装備にして、該何れかの天秤の作用位置でフライホィール板(D)のギアと噛合わせるギア装備のワンウェイクラッチ(R)、またはツーウェイクラッチ(R1)の何れか一方を有するクラッチ装備にして、該クラッチ(R、R1)内輪のシャフトは左右の転がり軸受(F)を介し該天秤にシャフト結合にし、該天秤(E、E1、E2)先端には、外部動力で駆動の各種荷重入力装備（G）を設備し、圧力調整と、該天秤の長さで増大する荷重を該クラッチ(R、R1)に入力し、ツーウェイクラッチ(R1)においては、上記モータ(H)可逆回転に連動する電磁切換え装置で自動制御にして、上記ドラムのホース全重量とつり合わし、該作用位置を地面、または支持フレームに設備する空気圧シリンダ軸受(I)、鋼圧縮バネ(26)の何れかの調整圧で支持する構成にした。該ホースドラムウィンチ装置(K)の運転は、各種センサー(S1)を設備し、センサーに基づく上記主軸シャフト(Y)にドラムを制御するブレーキ装備(H1)と、増減速ギア装備(S)の上記外部動力のモータ(H)駆動装備にして、また上記クラッチ装備(R、R1)の内輪シャフトを補助モータ(H2)駆動にして、該主軸シャフト(Y)は、各種ポンプ(J1)の吸引パイプにし、ホース結合のドラムシャフトにした。ホース重量を巻き上げ時のトルク、速度は、天秤の入力荷重を増大させ該モータ出力は僅かな出力で済み、巻下げ時には、回生ブレーキにして、各種制御機器を具備し、バキュームホース(J)と水底面のガス、石油井戸取付け作業は、自噴出する石油、可燃ガスは、技術問題は無くて、メタンハイドレードは、各種方法で気化しなければ吸引出来なく、コンスタントに量を確保することは難しくて。先端吸引口には船内のワイヤドラムウィンチ装置(C)から電源、通信ケーブルを内蔵する鋼ワイヤ(13)のアジマススラスタ装備(L)と超音波ソナーM)とTVカメラ(14)の設備で船上の操縦者は、モニタと、ドラムの荷重計で確認する取り付け作業装備にして、バキュームホースを巻上げ下げるホースドラムウィンチ装置(K)からなる水底下の石油、可燃ガスを吸引する船舶(A)を構成した。即ち本発明は、鋼パイプからバキュームホース(J)にした。そして、船首、船尾のアンカ装備(25)で船体は固定する石油、可燃ガスを吸引する船舶。
【００１１】
請求項5の電源、通信ケーブルを内蔵する一本の鋼ワイヤ(13)で巻上げ下げとシェル(U)の開閉を両用する各種バケット装置(B)は、大水深の水中のバケット作業において、外部動力のモータ(H)駆動の動力入力天秤と結合するワイヤドラムウィンチ装置(C)から上記一本の鋼ワイヤで上げ下げるスライドロッド(T)でシェル(U)の開閉となる装備した。該スライドロッド(T)は、上部のアーム(V)取付け台座と、下部のバケットシェル(U)取付け台座に設備するスライド口に挿入し、該スライドロッド(T)の上下には、下限となる受台を設備し、シェル(U)のスライド台座で巻き上げ下げを受ける構成にした。該シェル(U)を開けた状態でつり上げる構成は、陸上、船内に備える台座にバケット上部のアーム取付け台座を載せ、シェル(U)の重みで開かせて、上部台座に設備するフック装備(V1)は、スライドロッドに設備する雌フック(V2)が下がり、台座の雄フックの下部の引張りバネで雄フックがロッドの雌フック(V2)に掛かる構造にして、シェル(U)を開けた状態で海底、地面に着底し、上記鋼ワイヤの内芯の中心部に挿入する電線、通信ケーブル(13)を船上からの電源により操縦者の支持でフック装備(V1)の電磁装置で引張りバネの雄フックを外して、上記モータ(H)を極低速回転に切換え、シェル(U)で対象物を掴み、船上への巻き上げ工程は、高速回転にモータ(H)を切り換え、水中、地中から陸上、船内の台座にバケット上部台座を載せシェル(U)は開き排出し、再びフックを掛ける構成にした。バケット上部台座には、上記電源(13)による二次電池内蔵の超音波ソナー(M)とTVカメラ(14)を設備して、バケットから海底面の位置と距離とシェルの開閉の状態をモニタとドラムの距離計と荷重計で確認作業装備にした。外洋の波による船体の上下動は、着底するバケットの上下動となり、吸収するシリンダロッド装置(T1)を上記スライドロッド(T)先端内に設備した。また陸上部の地中と、見えない位置、夜間のバケット作業では、パケットの適位置に二次電池内蔵のTVカメラを設備し、電波装備とする各種制御機器を具備する一本の鋼ワイヤの各種バケット装置を構成にした。即ち本発明は、二本のワイヤのバケットは、巻上げとシーブによる開閉であり、特に見えない場所では熟練を要して、目的とする大水深では、着底からバケットシェルの動作と可採重量を巻上げウィンチのセンサー(S1)で自動的に判断し、且つバケット上部のアーム(V)取付けスライド口に装備するソナーでロッドとシェルの位置確認と、モニタでバケットの状態を確認する構成とした。
【００１２】
請求項6の水底面、水底下の鉱物、石油、可燃ガスを調査、または採鉱する船舶(A)は、位置制御装備で調査場所に留まる複数の各種スラスタ装備(L、6)とアンカ(25)固定の両用装備にした。船体には、波高を取入れる減揺空気圧バラストタンク装備(8)と、減揺ボールネジフロート発電装置(3)とフライホィール発電装置(2)と風力発電装置(1)等を設備して、船内機械、調査、採鉱機械のアクチュエータの電源にした。調査、採鉱する機械には、高速、高トルク、高位置制御の該電源と外部動力のモータ(H)駆動の動力入天秤とハイブリットのワイヤドラムウィンチ装置(C)から
鋼と、チタン合金ワイヤと、素線に軟質樹脂を含浸させるCFRP繊維材との何れかを内芯材にして、上記内芯材の何れかと組み合わせる鋼を側線ワイヤにする鋼ワイヤロープ(10)と、またはチタン合金を側線ワイヤにするワイヤロープ(11)にして、動力入力天秤とハイブリットにするワイヤドラムウィンチ装置(C)から巻上げ下げる上記ワイヤロープには、電源、通信ケーブルを内蔵させるワイヤロープ(13)にして、何れかのワイヤと結合する各種地質探査装置(W)、ボーリング機械(X)、砕岩棒装置(P)、有人、無人潜水艇、水中ブルドーザ(Q)等は、巻上げ下げと通信と電磁機器の電源と両用するワイヤ装備にして、該調査、採鉱機械の駆動電源は、電源ケーブルのドラムウィンチ装置(K1)の電源ケーブル内蔵のワイヤ(24)と結合して、上記電源によるTVカメラ(14)、超音波ソナー(M)装備により船上で操縦する海底資源を調査、採鉱機械を装備する船舶を構成した。即ち高速回転(10m/sec)で高トルクのドラムウィンチ装置(C)は、10tの重量を10kwのモータで駆動出来る動力入力天秤とハイブリット構造にした。水中での巻き上げ下げる能力は、水の抵抗で半減してモータの負担となるため既存ウィンチ、機械装備では対応出来ず新たに上記ワイヤドラムウィンチ装置(C)とワイヤ装備と、上下動を吸収するシリンダロッド装置(T1)を開発した。1000mの海底に上記各種装置の流線形状は、3分程で往復出来て、該ウィンチ(C)に合わす各種ワイヤ(11、12、13、24)の使用と、船体の揺れの軽減と、吸収する設備と、カメラ、電気、油圧、ソナーは急速な圧力変動の耐圧機器のものとした。
【００１３】
請求項7のシリンダロッド装置(T1)は、調査、採掘機械、各種バケット装置の先端に設備して、外洋で一定位置に留まる船舶(A)は、うねり、風浪により縦横に揺れて。船内の動力入力天秤と結合するドラムウィンチ装置からワイヤロープで巻下げ海底面に着底する上記機械装置等の先端に雌パイプシリンダを設備して、ワイヤ先端と結合する雄ロッドを挿入して、該パイプシリンダ内でスライドするロッドとヘッド室に鋼圧縮バネ(26)を緩衝設備して、該雌パイプシリンダとロッドの長さでワイヤの上下動を吸収する調査、採掘機械、各種バケット装置のシリンダロッド装置(T1)を構成した。即ち本発明は、うねりの高低差は10mを超えるものあり、長さ200m、幅30m、高さ20mの5万トンクラスの船体では5mのうねりの船体中央部での高低差を2m程に減揺装置(3)で抑えて、ワイヤドラムウィンチ装置(C)から1000mの海底面のバケットのシリンダロッド装置(T1)の1.5mのロッドの上下動とワイヤの緩みで2.5m程の上下動での作業が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
a.  海底鉱物資源は、地球規模で調査され、しかし、採掘する本格的な機械装置は無く。本発明の高速回転、高トルクの動力入力天秤とツーウェイクラッチ(R1)結合のワイヤドラムウィンチ装置(C)は、2000mの海底面に5分程で20tの採掘装置、また有人潜水艇(5t)を5乃至10分で巻上げ下げるウィンチ装備にした。該ワイヤドラムウィンチ装置(C)のスピードに合わす各種耐圧装置を開発する。
b.  該ワイヤドラムウィンチ装置(C)は、天秤の入力荷重とかごの最大人員重量につり合わす巻胴式のエレベータにした。電磁ツーウェイクラッチは巻上げ時には、入力荷重をモータ回転力に取入れることで低出力ですみ、巻下げ時には、主モータ(H)を発電機にし、補助モータ(H2)を使用して、省エネルギーのエレベータ装備にした。
c. 既存の土砂浚渫、岩石用のバケットは、上げ下げ用と、シェル開閉用の二基のワイヤドラムウィンチで操作して。深海のバケット装備は、自動的に採掘することが求められ、一本のワイヤロープで上げ下げとシェル開閉を両用するバケット装置(B)にした。そして、鋼ワイヤロープの自重量は、大きな負担となり、軽くて錆びないチタン合金ワイヤと、芯材にCFRP素線を軟質樹脂に含浸し固着する複合ワイヤは、丈夫で軽いワイヤとなる。各種ワイヤ内に光ファイバー、電線を内蔵させるワイヤロープにした。
d. 長いライザー管、硬いホースの自重量は、大きな負担となり、軽いドラムに巻ける軟質のホースを使用した。
e.  外洋で一定の位置に留まる作業は、うねり、風浪は避けれ無く船体の減揺となる特許第5139571号船舶の減揺と浮上装置と特許文献2は、船首と船尾の左右舷の船底から甲板のパイプ内に波高を取入れフロートの上下動を中心のボールネジの回転に換えてワンウェイクラッチの組み合わせで一方向回転発電にする減揺発電装置(3)と、波高を取入れる減揺空気圧バラストタンク(8)と、左右舷のフィンスタビライザー(7)と共用で波高を抑えて。
f. ビル、船に設置する二枚翼水平軸タワー(4)風車と折畳み翼垂直ネジ回転軸風車は、台風、強風(20m/s)時に水平軸タワー(4)は、船内に収納して、垂直軸台形ネジタワーは、翼中間部を折畳み水平収容にして、共通する翼面(9)は、3m/secの微風時にはパンタグラフ抗力翼幅から5m/secからの適風時にピッチ制御の揚力翼にする低風速を主にする安全な風力発電装置(特許文献3)である。該発電量を 発電シリンダ装置(特許文献1)とフライホィール発電装置(特許文献4)に使用して、増大する発電量をワイヤドラムウィンチ装置(C)、アジマススラスター等の電力にする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】風車(1)、フライホィール発電装置(2)、減揺ボールネジフロート発電装置(3)、上下推進アジマススラスター(L、6)を装備する水底面の鉱物の調査、採鉱船舶の全体図。
【図２】集積バケットシェル装置(B1)の構成図。 (a図)上記バケットシェル装置(B2)の平面と側面図。(b図)上記バケットシェル装置(B2)と吸引ポンプ装置(B3)を一体にする構成図。
【図３】石油、可燃ガスをホース吸引する船舶の構成図。
【図４】船舶、エレベータの動力入力天秤のワイヤドラムウィンチ装置(C)の構成図。 (c図)上記の天井クレンにするワイヤドラムウィンチ装置(C)の正面図。(c1図)上記ウィンチ装置(C)の転がり軸受(F)を地面、または天井フレームに固定する上下の各種負荷シリンダ(O)で荷重入力と支持装備にするワイヤドラムウィンチ装置(C)の正面図。(d図)上記動力入力天秤を左右両天秤(E1)にする平面図。(e図)上記左右別動作の片天秤(E2)にする平面図と側面図。(f図)地階に設備するエレベータのかごとワイヤドラムウィンチ装置(C)の天秤上の負荷シリンダと屋上水タンク(16)を連通する構成図。(g図)船舶の天井クレンとアンカウィンチ装置(C)、アジマススラスター(L、6)、減揺発電装置(3)の配置図。
【図５】一本のワイヤロープによるバケット装置(B)の全体図。(h図)フック装備と超音波ソナー、TVカメラの取付け図。右図はシリンダロッド装置(T1)の分解図。
【図６】各種ワイヤの構成図。(i図)CFRP糸を撚り内芯材にして、光ファイバー、電線を中心部に内蔵する鋼ワイヤの構成図。(j図)電源用のキャップタイヤを内蔵する鋼ワイヤロープの構成図。
【図７】動力入力天秤のワイヤドラムウィンチ装置(C)の回生電力の簡単な回路図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
図面と符号に基づいて説明する。
［図4］は、動力入力天秤の長さの荷重をクラッチ装備を介し回転するドラムに入力し、巻上げ下げる重量とつり合わせる外部動力のモータ(H)駆動の巻胴式のワイヤドラムウィンチ装置(C)である。
a. エレベータ、エスカレータは、インバータベクトル制御の省エネルギーの各種モータ駆動となっている。トラクション式のエレベータの電動モータは、綱車でワイヤを介しかご(17)と錘をつり下げつり合わせて、100階程の高層ビルでは、2分程で到着して、モータ回転をシーブの数でつり合わせる長いワイヤ自重と曲がりが負担となる。(c1図)の本発明の巻胴式のウィンチ装置(C)は、ビルの天井に設備するとシーブを介することなくドラム直結のワイヤ装備と錘の換わりに上下に電動シリンダを設備する極めて軽い装備となる。ロープウェイは、かごをつり合わせて。長いエスカレータのステップと支持する転がり軸受等の荷重は、モータ出力の負担となり、また重量物のベルトコンベアも同様のものである。エスカレータは、長い距離の歩道にも使用されていてドラム回転方向に加重することでより省電力にした。10m程の高さではエレベータには、電動ポンプの油圧シリンダも使用され、該モータ軸にフライホィール(D)とクラッチ(R1)と負荷シリンダ(O)を設備すると低出力モータ(H)ですむことになる。
b.［図4］(c、d、e図)の 本装置の重量物を高速で巻上げ下げるワイヤドラムウィンチ装置(C)は、適宜口径のドラムにして、該ドラムと、または同じ主軸シャフト(Y)に設備するフライホィール板(D)の何れか一方と、何れもギア装備にして、(c図)に記載する中間ギアを挟みワンウェイクラッチ(R)、またはツーウェイクラッチ(R1)の何れかをギア噛合させて。ワンウェイクラッチ(R)の装備は、重量物を巻下げる力をモータの発電力と機械ブレーキ(H1)でコントロールにして、該重量物を巻上げるモータ回転力は、天秤比の荷重が該重量物に勝る構成にして、大水深の距離と水の抵抗を利用する装備にした。該ツーウェイクラッチ(R1)装備は、頻繁に可逆回転とフリー状態とを確実に電磁切換えのモータ(H)の巻上げ下げに連動させる自動操作のものとして、常に巻下げる重量と天秤比の荷重をつり合わせ、巻上げ時に負荷シリンダ(O)で荷重を増し、巻下げ時の荷重調整は、速度調整と回生発電に出来ることになる。該ツーウェイクラッチ(R1)装備は、二重三重に安全でなければならないエレベータに使用して、補助モータ(H2)を活用して、基本的にかごと錘を一定重量でつり合わせて。［図1］の大水深のバケット作業では、長い距離を速く着底させ、低出力で速く巻き上げる必要から負荷シリンダ(O)の入力荷重を増大させて回転トルクと回転数は増し、フィードバックするインバータベクトル制御モータ(H、H2)を使用した。
c.  現在、ワンウェイクラッチ(R)は、車両、ベルトコンベア、ヘリコプター等に採用されて、大型の機械装置には使用されていない、本装置は、少なくとも5tから50tのクラッチ(R、R1)であり、50tの装置では、1m程のギア径と30cmのシャフト軸になる。ツーウェイクラッチ(R1)は、小型のプラスチック製のものであり、本格的な実績は無く大型の装置にすることで精度とより確実な切換え操作に出来ることになる。該クラッチ(R、R1)の内輪と外輪の噛合わせには、一般的なころ、カムであり、大型装置では、荷重に合わす形状のものにして、該クラッチ(R、R1)の内輪のシャフトは、転がり軸受(F)を介し動力入力片天秤に結合して、該位置を作用位置と上記主軸シャフト(Y)を支点にする動力入力片天秤(E)、両天秤(E1)、または左右別動作の片天秤(E2)の何れか一方を有する装備にした。
d.  (f図)の 適宜の長さにする該天秤(E、E1、E2)装備の先端部には、外部動力の電動、油空水の負荷シリンダ(O)、錘等の荷重入力装備（G）を設備して。ビルエレベータでは、つり合わす綱車の換わりの天秤であり、直巻上げのワイヤに出来て、かごと天秤に載せる錘と電動シリンダ、また屋上の水圧の負荷シリンダ(O)のヘッド室のブラダを導通する安全な装備にした。電動シリンダは、(c1図)の小型のウィンチ装置(C)に使用し、流体シリンダは、大型のウィンチ装置(C)に採用して、簡易な単動シリンダヘッド室の圧力、流量電磁弁等を使用した。動力入力天秤(E、E1、E2)の長さで増大する荷重は、上記作用位置でクラッチ(R、R1)を介しドラムの入力荷重となる。
e. ドラム巻上げ重量物とクラッチの入力荷重をつり合わし、また増すことで上記主軸シャフトに係合させる外部動力の電動、流体モータ(H)出力は、僅かな出力ですみ、上記各種荷重入力装備（G）の調整の重量は、作用位置を(c図)の天井クレン(5)、地面のブラダ空気圧シリンダ軸受(I)、または鋼圧縮バネ(26)等の何れかで荷重を支持する調整圧にして、巻き下げ時には、入力荷重とつり下げる重量物で回生ブレーキに出来ることになる。適宜場所に各種センサー(荷重、速度、位置、熱)(S1)を設備し、該センサーに基づく制御機器を具備し、重量物を高速で巻上げ下げるドラムウィンチ装置(C)を構成した。
f. 前記(c1図)の小型にするワイヤドラムウィンチ装置(C)は、動力入力天秤を短く片天秤(E)とツーウェイクラッチ(R1)にして、内輪のシャフトの転がり軸受(F)と結合する上下の負荷シリンダ(O)で圧力調整と支持装備にする荷重入力装備（G）にした。該クラッチ(R1)の切換えは、上下の圧力調整と支持装備が反対となり、共に巻上げ下げ時には入力荷重となる小型のワイヤドラムウィンチ装置(C)に出来て、左右の動力入力天秤(E、E1、E2)を使用しない簡易な構造と負荷シリンダ(O)には、一例の特願2013-211699の［図3］（e図）に記載する上下ヘッドを油圧室にする両ロッドの電動シリンダを使用した。
g. ワイヤドラムウィンチ装置(C)の運転は、主軸シャフト(Y)にドラムを制御するブレーキ装備(H1)と、増減速ギア装備(S)の外部動力のモータ(H)駆動装備にして、また上記クラッチ装備(R、R1)の内輪シャフトを補助モータ(H2)を巻下げ時に主駆動にして、モータ(H2)の併用駆動は、クラッチ(R、R1)をすべら無くした。PC制御のインバータべクトル制御のサーボモータは、長い距離を高速で巻上げ下げとスムーズに減速停止する位置を設定し、仮定の2000mの船上と海底面の減速と停止距離は、直前30mで確実に減速となる10m/secから5m、3m、1m/secとなる構成にした。また油圧モータ(H)は、可変容量ピストンポンプとフィードバック制御の電磁操作のものを使用する。
h. 一例の大水深の海底鉱物の採掘、削岩、掘削作業において、［図1］の複数の上記動力入力片天秤のワイヤドラムウィンチ装置(C)を同時使用は、複数のバケット装置(B)を巻下げる回生電力にして、バケット等の自重で下げるドラムに上記動力入力片天秤(E1、E2)の何れかの荷重入力装備（G）の入力荷重で下がるトルクと速度を増大させ発電量に変換する。巻上げるモータ(H)電力は、入力荷重で回転出力は少なくてすみ、複数のバケット作業にすることで作業効率が倍となり、重量物を高速で巻上げ下げるドラムウィンチ装置(C)を構成した。
i. 一定の錘のトラクション方式のエレベータは、殆どのビルに使用されていて、巻胴方式のエレベータは、3、4階のビルに使用されている。一例の(f図)の50階の200m程のビルの直通エレベータは、地階に巻胴方式のワイヤドラムウィンチ装置(C)を設置して、ドラム径1m、全周3m、10P、ギアードモータ10m/secの速度で巻上げ下げにして、インバータベクトル制御の各種モータ(H)を使用とした。シーブ(15)を介し天秤上の錘でかご(17)をつり合わせ、ビルの屋上水タンク(16)と動力入力天秤先端上の荷重入力装備(G)の負荷シリンダ(O)ヘッド室内の安全なブラダに連通する導通管(19)にして、または電動シリンダと錘で荷重調整にして、かご(17)とつり合わせ巻上げ下げ時には、モータの正逆切換えにする電磁ツーウェイクラッチ(R1)を使用して、かごの巻上げ時には、正回転にして、巻下げ時には、逆回転にして天秤の入力荷重の負荷を掛けて下ろして、またフリー位置にして主モータの巻下げ出力で下ろす構成と、上記クラッチ(R1)の内輪シャフトの補助モータ(H2)を巻下げ時には主駆動の構成にし、主モータ(H)を発電機使用にする回生ブレーキにする何れかの方法のものとした。上記ブラダ水圧2MPaで直径20cmの圧力は6tになり、天秤比1:3で18tの荷重となる。最5000kg用のエレベータかご自重2000kgと錘とつり合わせて、巻上げ時には、ドラムウィンチ装置(C)のドラムにその時々の積載重量(搭載人員数)以上の水圧電磁バルブで加重することでモータは省エネルギーとなる。そしてワイヤロープ(10)には、チタン合金(11)、CFRP複合材を内芯(12)にする軽いワイヤを選択するものとした。
j. 上記(c1図)の小型のワイヤドラムウィンチ装置(C)をビル最上部の天井に設置してシーブを介さず直結するワイヤ装備にすると、短いワイヤですみ、該(c1図)の右図に記載の負荷シリンダ(O)には上下一体型の両ネジの電動シリンダの正逆伸縮装備と、または上下を両ロッドの閉回路ピストンポンプにして上下ヘッド室の出入を一体にする併用シリンダにした。作動は、主モータ(H)の正逆回転に連動させた。
k.［図1］の船舶、ビルには前記風力発電装置(特許文献3)(1)と、ビル、船内に設備する発電シリンダ装置(特許文献1)とフライホィール発電装置(特許文献4)(2)を設置して、省エネルギーのビルと船舶にした。前記船舶の上下推進装置(特許文献2)は、電動、ジェット・エンジンのアジマススラスターを喫水上から海面下の適位置にスライドさせる装置であり、特許第5139571号は、船体の減揺を発電にかえる装備にすることで外洋での作業の一助となる装備にした。  
【実施例２】
【００１７】
a. 海底鉱物資源を調査、採掘する船舶(A)は、モータ(H)駆動の各種装置を設備して、電力の供給は、船内の内燃機発電装置であり、省エネルギー機関にする必要となる。［図1］の船体内に収納タワー(4)と、低風速パタグラフ・ジャッキ翼面(9)と、翼面を甲板に水平収容の前記風力発電装置(特許文献3)(1)と、船内に設備するフライホィール発電装置(特許文献4)(2)は、既存の発電機機関、推進機関とハイブリットに出来て、本装置と同じ動力入力天秤で増大した荷重を回転力に換えるフライホィール装置であって、フライホィールの回転力の放出分を補充して発電量と推進力を増す装置である。本装置の大水深用の外部動力のモータ(H)駆動のワイヤドラムウィンチ装置(C)は、巻き下げる重量がモータを回生発電にする装置とした。船舶の減揺発電装置(3)は、前記特許文献2の停止する船は、うねり、波高を受けて、船体の上下動をボールネジフロート(3)で一方向回転発電に換え、且つ減揺となる装置であリ、また［図4］の船首と船尾の船内の減揺空気圧バラストタンクに波高を取入れ空気圧縮の減揺装備(8)と、左右舷のフィンスタビライザー(7)と共用で波高を抑えて。   
b.DGPS装置等に基づいて、上記減揺装置の船体を位置制御装備で調査場所に留まる複数の各種スラスタ装備(L、6)と船首、船尾のウインチからワイヤアンカ(25)チェーン固定の両用装備にした。船底部の出入口は、バケット(B)、砕岩棒(P)、水中ブルドーザ (Q)  有人潜水艇無人潜水艇、カメラ等の出入口と、採掘物の積載ハッチにして、採掘する場所の各種鉱物(薄い表面のマンガンクラスト層、熱水鉱床の面積と体積)の状態を把握して、バケット装置(B)を巻上げワイヤドラムウィンチ装置(C)は、一本のワイヤで巻上げ下げと、バケット開閉を兼ねるバケット装置であって、薄いマンガン層を海底面に集積する集積バケットシェル装置(B1)と、希少金属を含有土砂のバキュームホース吸引口のウィンチは、海底面の移動のみであり、鋼ワイヤに内蔵させる電動ケーブルからのアクチュエータで開閉構造にして、船内のテレビモニターでの確認操縦作業に出来て、左右前後移動の天井クレン装備と、上記船体の移動制御のものとした。該マンガンクラスト、土砂層、団塊は、大きさと厚みと硬さも違って、該区域に合う形状のバケットに改良と、バケットよりモッコに集積と、吸引する方法等もあり、本発明の高速ドラムウィンチ装備によりあらゆる工法が可能となる。
c.［図4］の大型ワイヤドラムウィンチ装置(C)は、毎秒5m/sec程で上下して、つり合わす重量物には、重さの調整出来る荷重入力用の上記ドラムシャフト軸を支点にする動力入力片天秤(E)、両天秤(E1)、左右別作動の片天秤(E2)の何れかを設備し、該天秤(E、E1、E2)先端に荷重入力装備(G)を設備して、外部よりの電動、流体圧の負荷シリンダ(O)による圧力調整と、天秤の長さで増大する荷重を作用点位置で上記全重量とつり合わす構成にして、巻き上げ時には、荷重調整から該モータ(E)の出力は僅かな出力ですみ、巻き下げ時は、荷量を軽くするドラムのギア(D)と噛合わせるギア装備のワンウェイクラッチ(R)、またはツーウェイクラッチ(R1)の何れか一方を有するクラッチ装備にして、ツーウェイクラッチ(R1)においては、上記モータ(H)可逆回転に連動する電磁切換え装置で自動制御にして、該ドラムの換わりの該フライホィール板(D)のギア(平歯車)と噛合わせる適宜口径のギア装備にした。該クラッチ(R、R1)内輪のシャフトは左右の転がり軸受(F)を介し天秤とシャフト結合にし、上記左右の転がり軸受(F)の作用位置を地面の空気圧軸受(I)、鋼圧縮バネ(26)の何れかで支持構成にした。
d. (c1図)の小型にするワイヤドラムウィンチ装置(C)は、ツ―ウェイクラッチ(R1)を使用して、動力入力天秤を短くして、上記作用位置の転がり軸受(F)を天井クレン(5)、または地面の上下フレームに固定する上下の荷重入力装備（G)の負荷シリンダ(O)で結合して、巻上げ下げのクラッチ(R1)の切換えで圧力装備と支持装備が反対となり、巻上げ下げ時には荷重入力で少電力と、大きな回生発電力となる構成にした。
e. ワイヤドラムウィンチ装置(C)の運転は、天秤、ドラム、クラッチに各種センサー(S1)を設備し、センサーに基づく上記主軸シャフト(Y)にドラムを制御するブレーキ装備(H1)と、増速ギア装備(S)の外部動力のモータ(H)駆動装備にして、また上記クラッチ装備(R、R1)の内輪シャフトを補助モータ(H2)駆動にした。ドラム入力重量を巻上げ下げるトルク、速度は、上記負荷シリンダ(O)による圧力調整と、増速ギア装備(S)の上記モータ(H)出力調整でつり合わせて、また該ワイヤドラムウィンチ装置(C)の上記両天秤(E1)と、または左右別動作の片天秤(E2)の何れか一方の天秤装備は、巻き下げる片方の天秤のバケット重量と荷重入力装備（G）の荷重をモータの巻下げる出力にし、該重量を回生電力にして、複数のバケットを交互の作業にすることで僅かな電力使用で済み、且つ作業効率が倍となる。各種制御機器を具備し、上記入力重量より勝る作用位置の入力荷重でモータ出力は、僅かな出力で済むことになるドラムウィンチ装置(C)からなる水底鉱物を採掘する船舶(A)を構成した。
f. 大水深の鉱物の採掘は、うねりと風を受ける船体と、一本ワイヤ構造のバケットであり、海底面のバケットは、船体と同じ上下動を受け、スライドロッド(T)を2m程の上下動を吸収する二重構造のシリンダロッド装置(T1)にした。船体の中央部にウィンチ装置を設備することと、前記(特許5139571号船舶の減揺と浮上装置) のフィンスタビライザー(7)、左右舷のバラストタンク減揺装置(8)と、船首と船尾タンクのトリム減揺装置で上下動を減少させる船体にして、対象物を確実に掴み、長い距離を速く上げ下げる能力のウィンチと、巻上げ工程で閉めてつり上げるバケットは、船内の台座に載せて開く構成にした。
g. そして船体の安定する固定は、一例の［図3］と(g図)の複数のワイヤドラムウィンンチ装置(C)でワイヤロープ(10)とチェーンの海底アンカ装備(25)で固定にして、台風の避難は、水深の長さの細いガイドワイヤに設備する二次電池内蔵の超音波ソナー電磁弁の圧縮空気ボンベを投入して、再設置は、船上から送信でボンベ開閉させガイドワイヤは浮上する操作の容易に退避出来る船舶にした。
【００１８】
a. 熱水鉱床の硬い岩盤の露天掘りは、3脚以上の50t程の幅広く倒れ無くする砕岩棒(P)で10m程の高さから落とし削岩して。(陸地ではダイナマイトで砕岩)一本のワイヤでバケット開閉を兼ねる各種バケット装置は、グラブ、クラムシェル、オレンジ、平バケットである。
b. 大水深海底の掘削位置の真上に船体が風波、潮流に逆らい留まることと、直下の同位置に上げ下げることも難題であり、エネルギーを消費して、同位置に船体をアンカ(25)固定にして、砕岩と集積しなければバケットで掴むことも出来ず、船上から高速、高トルク、高精度(10m/secの速度で50tを位置制御出来る)の本発明の巻上げウィンチ装置(C)と、［図6］(i図)の各重作業に合わす各種太さの素線にする軟質樹脂で固着するCFRP複合材(12)を束ね撚る内芯材のワイヤロープ、(j図)の電線、光ファイバー(13)、または太い電源ケープル(24)、保護するチタン合金(11)、鋼ワイヤ(10)と、1乃至2分で大気圧から加圧にたえる樹脂と気密の音波装備とテレビ装備、電動機と油圧機器を開発する。
c. ワイヤドラムウィンチ装置(C)により1000mの海底下から船内にバケットの巻き上げる時間を往復6分にすると5m/secの速度となり、全重量15t仮定し、(ワイヤ径25mm、3kg/m、1000mで3t、バケット4t、可採重量4t)ドラム長さ3m、口径2m、全周6m、16Pモータで2000m/min、30m/sec、ギア減速で6m/secとインバータベクトル制御にして、3段重ね巻きにした。巻上げ速度5m/secとすると3分程で海底に着き、往復6分となり、4基のバケットでは1時間に50回となるバケット容量2立方メートルで20時間で2400立方メートルの可採能力となる。巻上げモータ出力は、天秤でつり合わすためエネルギーの消費は、速度を上げることに大半を使用して、巻き下げ時の2分間の回生電力は、大きな発電量となる。
【実施例３】
【００１９】
前記減揺装置の船体を位置制御装備で調査場所に留まる各種スラスタ装備(L)と前記アンカ(25)固定の両用装備にした。［図2］の薄いマンガン層、砂、粘性希少金属層を集積する集積バケットシェル装置(B1)と船内の前記ウィンチ(C)は、海底面で吊り上げて移動のみであるが、船体はうねりの上下動を受けて、着底する各種バケットシェル装置は、海上の波を受けて、2m程の上下動を吸収する二重構造のシリンダロッド装置(T1)とワイヤ結合にした。前記船内の電源から電源、光ファイバーケーブル(13)を内蔵する鋼ワイヤのドラムウィンチ装置(C)から海底に下ろして。［図2］の各種バケットシェル装置は、四方のフレームの左右にラックチェーン(20)を設備し、電源ケープルドラムウィンチ装置(K1)から(j図)の電源ケープル内蔵のワイヤ(24)による高水圧に対応する内部に絶縁油室と普通油に分け密閉し水圧と同圧にする2基の電動モータ駆動の台座を二組のバケットシェル(U)装備にし、該モータ(H)のピニオンギア(21)の回転と上記左右二組の固定するラックチェーン(20)を噛合させて前後に移動させることで表面の堆積層を集積するバケットシェル(U)装備にして、四方コーナの四点脚で支持走行装備(22)にして、前記ソナー(M)、TVカメラ(14)を設備して、船内のモニタでの確認作業にして、左右前後移動の天井クレン(5)のウィンチ(C)と、上記船体のアンカ(25)移動で100m四方の各種マンガン層、希少金属層を一ヶ所に纏めるものとした。またマンガンクラスト、団塊、希少金属層は、大きさと厚みと硬さも違って、鉱区域に合う形状のバケットに改良と、(b図)の上記集積バケットと破砕、粉砕板(U1)を設備するバケット装置(B2)と、粉砕して海底のホース吸引口の上記電源ケープルよりのスラリーポンプ(Z)と船内からのホースドラムウィンチ装置(K)のポンプ(J1)で吸引するポンプ吸引装置(B3)を、夫々個別装置にして、また上記軟質の希少金属の粘土層は、上記ホースドラムウィンチ装置(K)のホース吸引装置(B3)とバケットシェル装置(B1、B2)を纏める一つの装置にした。また集積するマンガンクラスト、団塊を前記一本の鋼ワイヤのバケット装置(B)で掴み船上に上げる構成と。作業形態は、適宜装具の改良とし、本発明の高速、低出力モータのワイヤドラムウィンチ装置(C)によりあらゆる工法が可能となる。
【実施例４】
【００２０】
［図3］の湖水、海底下の石油、可燃ガスを吸引する船舶(A)は、各種スラスタ装備(L)で前記アンカ(25)固定装備にして、船底部を各種材質のバキュームホース(J)の出入口と積載タンクにした。水底面に下げるバキュームホース口径に合わすドラム口径と長さにするバキュームホースを巻取る外部動力のモータ(H)駆動のホースドラムウィンチ装置(K)は、前記ワイヤドラムウィンチ装置(C)とホースとワイヤとの違いであり構造は同じである。ドラムは、バキュームホース(J)を巻くため長く大口径にした。該主軸シャフトを支点にする前記動力入力天秤装備(E、E1、E2)の何れかと作用位置の該フライホィール板のギア(D)と噛合わせるギア装備の前記クラッチ(R、R1)の内輪シャフト装備にし、該シャフトは、転がり軸受(F)を介し天秤に結合した。該天秤(E、E1、E2)先端に設備する各種荷重入力装備（G）は、外部よりの錘、電動、流体圧の負荷シリンダ(O)による圧力調整と、天秤の長さで増大する荷重と、上記全重量をつり合わす該作用位置を地面の空気圧軸受(I)、鋼圧縮バネ(26)の何れかで支持構成にした。ホースドラムウィンチ装置(K)の運転は、各種センサー(S1)を設備し、センサーに基づく上記主軸シャフト(Y)にドラムを制御するブレーキ装備(H1)と、増速ギア装備(S)の外部動力のモータ(H)駆動装備にして、また上記クラッチ装備(R、R1)の内輪シャフトを補助モータ(H2)駆動にした。該主軸シャフト(Y)は、各種ポンプ(J1)の吸引パイプにし、ホース結合のドラムシャフトにして、自噴出する原油、天然、石油ガスは、技術問題は無くて、メタンハイドレードを気体にする設備には、メタンハイドレード層に別なパイプから温度差のある海水を圧入し、減圧また各種方法で気化しなければ吸引出来なく、コンスタントに量を確保することは難しくて。ホースドラム入力重量を巻上げるトルク、速度は、負荷シリンダ(O)による圧力調整と、増速ギア装備(S)の上記モータ(H)出力調整にして、各種制御機器を具備し、上記ホース全重量より勝る作用位置の入力荷重でモータ出力は、僅かな出力済み、巻下げ時には、回生ブレーキにして、バキュームホース(J)と水底面からの上部井戸バルブ取付け作業において、ホース先端の先端吸引口には、船内のワイヤドラムウィンチ装置(C)から前記電源、光ケーブルを内蔵の鋼ワイヤ(13)から、アジマススラスタ装備(L)と、各種吸引する電動ポンプとTVカメラ(14)の設備で船上の操縦者は、モニタと、ドラムの荷重計で確認する作業装備にして、脱着も船上電源で行い、また複数のホースは、カプラ接続フランジにし、各種制御機器を具備し、バキュームホースを巻上げるホースドラムウィンチ装置(K)からなる水底下の石油、可燃ガスを吸引する船舶(A)を構成した。即ち本装置は、鋼パイプからフレキシブルなCFRP材を軟質樹脂に織込み細く軽く強いバキュームホース(J)にし、巻下げ時には、ホース内の空気を抜きながら下ろし、ホース巻上げ作業は、井戸口のバルブを閉めホース内に空気圧を圧入しながら巻上げて、そして船体の安定する固定は、前記複数のワイヤドラムウィンンチ装置(C)でワイヤロープ(10)とチェーンの海底アンカ装備(25)にした。
【実施例５】
【００２１】
現況のグラブバケット、オレンジバケット等は、つり上げ用とバケットシェル(U)の開閉用のワイヤロープと二つのドラムウィンチで操作して。［図5］の本装置のバケット(B)は、上記既存のバケットの改造から一本のワイヤで掴み上げ下げの出来る構造にした。大水深の巻上げ下げるバケットの形は、漏れを無くし、水の抵抗を少なくする形状にした。
a.  水中、または陸上の対称物を掴むワイヤ中心部に電源、通信ケーブルを内蔵する一本の鋼ワイヤ(13)で上げ下げと、シェル(U)の開閉を一つの外部動力のモータ(H)駆動の動力入力片天秤のワイヤドラムウィンチ装置(C)で行うことにした。該バケット装置(B)のワイヤ結合のスライドロッド(T)は、バケット上部のアーム(V)取付け台座と、該アームとシェル(U)取付け台座にスライド口を設備して、スライドロッド(T)を上下スライド口に挿入して、該スライドロッド(T)の上下には、下限となる受台を設備して、該スライドロッド(T)の下部の受台とバケットシェル(U)の下部口のスライド台座で巻上げ下げを受ける構成にした。バケットを上記スライドロッド(T)でつり下げる停止状態では、シェル(U)重量で上部台座が下がり閉まる。開けた状態で着地して対象物を掴む構成にするには、陸上、船内の設備する台座にバケット上部アーム取付け台座を載せることでシェル(U)は自動的に開き、開いた状態で上記スライドロッド(T)の受台と上部アーム取付け台座に設備する(h図)のフック装備(V1)は、スライドロッドの雌フック(V2)に台座の雄フック掛ける引張りバネ構造にして。つり上げてから着地し、上記船上の電源で超音波ソナー(M)、TVカメラにより操縦者の支持で電磁装置でバネを緩め雄フックを外して、スライドロッド(T)でシェル部を上げるウィンチ装置(C)のサーボモータ(H)は、15m/secから0.3m/sec程の極低速回転にして、バケットシェル(U)は対象物を掴みながら閉まり。巻上げ工程は、スピードを上げ水中、地中から陸上、船内の台座にバケット上部台座を載せバケットシェル(U)は開き排出し、再びフックを掛ける構成にした。
b.  水中の巻上げ時のバケットにかかる抵抗は、スピードにより変化するが毎秒10m/secでは100％程増に仮定して、上記ドラムウィンチ装置(C)の動力入力片天秤の入力荷重を倍増させつり合わせて、電線内蔵の鋼ワイヤには、該重量に合わす各種材質による強度と口径を選択使用する。
c. 大水深のうねりと風を受ける船体と、流れの抵抗を受ける一本ワイヤ構造のバケットであり、海底面のバケットは、船体の上下と同じ上下動を受け、スライドロッド(T)を2m程の上下動を吸収する二重構造のシリンダロッド装置(T1)にした。船体の減揺となる前記特許文献2と、特許第5139571号船舶の減揺発電装置（3）を設備した。見えないバケット作業において、操縦者は、熟練を要して、船体を一定の位置に留めて海底面の掘削位置にバケットの着地は、ドラムの距離計と荷重計と上部スライド口に二次電池内蔵の(h図)の超音波ソナー(M)とTVカメラ(14)からバケットの開閉の状態と、バケットから海底面の距離と、採掘面を上面から確認して、適宜に船上から吊るす集音装備(N)からモニタ確認と、ドラムの可採重量を巻上げウィンチのセンサー(S1)で確認作業にした。また陸上部の見えない位置、夜間のバケット作業は、バケットの適位置に二次電池内蔵のTVカメラを設備し、電波装備とする一本のワイヤの各種バケット装置を構成した。
【実施例６】
【００２２】
a. 水底面、水底下の鉱物、石油、可燃ガスを調査、または採鉱する船舶(A)は、前記定位置に留まる各種推進装置と各種スラスタ装備(L、6)と前記アンカ(25)固定の両用する装備にした。外洋の停止作業は、減揺空気圧バラストタンク装備(8)を設備して、減揺ボールネジフロート発電装置(3)とフライホィール発電装置(2)と風力発電装置(1)等を船体規模により適宜設備にし、船内機械、調査、採鉱機械のアクチュエータの電源にした。船上から前記高速、高トルク、高位置制御の各種出力の複数の外部動力のモータ(H)駆動のワイヤドラムウィンチ装置(C)と電源ケーブルドラムウィンチ装置(K1)を設備する船体中央の船底部を出入口した。上記ウィンチ(C、K1)の先端ワイヤと電源と結合する地質探査装置(W)と、各種ボーリング機械(X)、有人、無人潜水艇(8)、水中ブルドーザ(Q)、またTVカメラ(14)装備を設備する調査、または採鉱船舶(A)を構成した。即ち本船舶(A)の前記高速回転(10m/s)で高トルクのワイヤドラムウィンチ装置(C)は、10tの重量を10kwのモータで駆動出来る動力入力天秤(E、E1、E2)とハイブリットにし、2000mの直下の海底に5分で往復出来るワイヤドラムウィンチ装置(C)にした。カメラ、電気、油圧、ソナーは耐圧の機器のものとした。
b. ［図6］の現況の鋼ワイヤ(10)より、強度と軽く錆びないチタン合金素線を内芯、側線ワイヤ(11)の使用と、(i図)のより軽くする各種太さのCFRP糸を金属メッキして適数の撚糸の素線にし、該複数の素線を撚りウレタンエラストマーに含浸し固着するCFRP複合材を内芯材(12)にする各種形状と複数の側線のストランドのワイヤロープと、該CFRP複合材と上記鋼ワイヤ(10、11)の中心部に電線、または通信用の光ファイバーケーブルを内蔵するワイヤロープ(13)と、(j図)の高圧油圧ホースと同じワイヤメッシュ、カーボンメッシュ(23)で被覆する電源ケーブル(キャップタイヤ)(24)を内蔵する鋼ワイヤを使用し、軽い巻き上げの出来る地質探査装置(W)と、各種ボーリング機械(X)、TVカメラ装備(14)等のドラムウィンチ装置(C、K1)にした。
【実施例７】
【００２３】
前記外洋で一定位置に留まる船舶(A)は、前記動力入力天秤とハイブリットにするワイヤドラムウィンチ装置(C)の前記アンカ装備と、同構成のウィンチ装置(C)のワイヤロープで巻下げ海底面に着底する調査、採掘機械、各種バケット装置はうねり、風浪で船体の上下動を受けて。［図2］のワイヤ先端とシリンダロッド装置(T1)のスライドする雄ロッドを結合して、該ロッドを機械装置等の先端の雌パイプシリンダに挿入して、［図5］と(h図)のシリンダ内のロッドとヘッドの鋼圧縮バネ(26)を緩衝設備にし、適宜の長さの雌パイプシリンダ内でワイヤの上下動を吸収して、ワイヤ結合のままで運転する調査、採掘機械、各種バケット装置にした。［図1］の長さ200m、幅30m、高さ20mの5万トンの船体では5mのうねりの船体中央部での高低差を2m程に減揺ボールネジフロート発電装置(3)、フィンスタビライザーで抑えて、ワイヤドラムウィンチ装置(C)から1000mの海底面のバケットのシリンダロッド装置(T1)の1.5mのスライドとワイヤの緩みで2.5m程上下動での作業が可能となる。
【実施例８】
【００２４】
[図7]は、簡単なドラムウィンチ装置(C)の回路図である。回生電力は既存制御技術のものであり、大型船のフライホィール装置(2)の発電装置は、インバータベクトル制御の誘導、同期電動機のものとし、うねり、波高の減揺発電装置（3）、水流圧、太陽光、温度差発電、風力発電(1)装備による電力とのハイブリットは、コントローラ(S2)のパワーコンデェショナーと、また動力入力天秤の荷重調整をフィードバック制御にする簡易な回路図である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
a. 現況の技術と船舶と機械装備では、海底鉱物の商業化は不可能である。本発明の動力入力天秤とハイブリットにするワイヤドラムウィンチ装置(C)は、高速回転と、高トルクと、簡易な構造と、50t程の流線形状の採掘装置を2000mの海底面に5分程で50Kwのモータで往復するワイヤドラムウィンチ装置(C)であり、大水深の長い距離の位置エネルギーを利用する発電装置にした。一方の船は、波高を船体タンクに取入れる減揺装備と、フロートの上下動をネジ回転換え発電と減揺と、風力発電設備の船舶にした。
b. 該ウィンチ装置(C)は、今までのシーブを使用する機構から、天秤と荷重入力装備で増大する荷重をクラッチを介しドラムの巻上げ下げるトルクと速度にして、モータの出力となる構成にした。屋内外の天井クレン、ガントリークレン、ジブクレン、鉱山及び建設クレン、海上クレン船、漁船巻上げ機等に採用となる。
c. 高層ビルのエレベータは、該ドラムウィンチ装置(C)を地階に設置し、かごとつり合わす錘とは別に屋上の水タンクと動力入力天秤の負荷シリンダ(O)を連通し、巻上げ下げ時には、共にかごの積載重量に勝る圧力にすることでモータは低出力と、回生電力となる。またはビル最上部の天井に小型ワイヤドラムウィンチ装置(C)設置して、負荷シリンダには電動、油圧を使用して、シーブを無くしワイヤはドラム直結に出来て、共に軽いチタン合金、CFRP複合材ワイヤを使用した。
d. 該ワイヤドラムウィンチ装置(C)と一本のワイヤ装備のバケット装置(B)は、不可能とされた大深度地中の採掘が出来ることになり、従来の鋼ワイヤから電線、通信ケーブルを内蔵する各種ワイヤロープにすることで従来のウィンチ作業が一変することになる。
e. 石油、ガスの海底井戸には、軽い炭素繊維を織り込む樹脂、ゴムの複合材の長い耐油バキュームホースを一つのドラムに巻取るドラムウィンチ装置(K)の軸とポンプのパイプを同軸にした。
【符号の説明】
【００２６】
A船舶    Bバケット装置    B1集積バケットシェル装置    B2粉砕バケットシェル装置      B3ポンプ吸引装置     Cワイヤドラムウィンチ装置    Dフライホィール板    E動力入力片天秤   E1動力入力両天秤    E2別動作の片天秤  F転がり軸受    F1自在継手    G荷重入力装備    H モータ(電動、油圧)   H1ブレーキ装備   H2補助モータ   I空気圧シリンダ軸受の内封ブラダ    Jバキュームホース    J1各種ポンプ    Kホースドラムウィンチ装置    K1各種鋼ワイヤ、電源ケーブルのドラムウィンチ装置    L各種スラスター(アジマス、サイド)装備   M音波ソナー装置   N吊るす集音装備  O負荷シリンダ    O1錘    P砕岩棒装置  Q水中ブルドーザ   Rワンウェイクラッチ    R1ツ―ウェイクラッチ    S増減速ギア装備    S1各種センサー    S2コントローラ(パワーコンデショナー)      Tスライドロッド    T1シリンダロッド装置    Uバケットシェル   U1粉砕板    Vアーム    V1フック装備    V2雌フック    W各種地質探査装置    X ボーリング機械    Y 主軸シャフト     Z電動スラリーポンプ
1風力発電装置    2フライホィール発電装置     3減揺ボールネジフロート発電装置      4収納タワー   5天井クレン   6上下推進装置    7フィンスタビライザー    8減揺空気圧バラストタンク装備     9パタグラフ・ジャッキ抗力翼面     10鋼ワイヤロープ      11チタン合金ワイヤロープ    12CFRP複合材のワイヤロープ    13電源、通信ケーブル内蔵ワイヤロープ(光ファイバー)    14TVカメラ    15シーブ    16水タンク    17エレベータのかご    18ガイドリール    19導水管    20ラックチェーン     21ピニオンギア    22四点脚の走行装備      23ワイヤメッシュ、カーボンメッシュ   24電源ケーブル内蔵のワイヤ(銅線)   25アンカ装備    26鋼圧縮バネ
【要約】
【課題】
大水深の鉱物資源の調査をしたが、現況では確実に採掘する機械装備は無くて。
【解決手段】
現在の船と機械装備の改良と性能を向上させて、既存技術のバケット採掘設備のものとした。
【選択図】図4【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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