【手続補正書】
【提出日】令和3年1月25日(2021.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明は深海クレーンおよび、海上司令船と海底鉱物資源収集装置と位置標識のこれらの一部または全部を含んで構成される海底より鉱物資源を海面へ揚収する海底鉱物資源揚収装置である。
前記深海クレーンは次の４項のすべてまたは一部を含んで構成されることを特徴とする。
第一に、常温において液相で水より比重の軽いｎ−シクロペンタンまたはガソリンを含む液体を密閉充填した浮力タンクと、
第二に、海底より海底鉱物資源を揚収するための貨物室と、
第三に、前記貨物室を浮力タンクと連接する機構と、
第四に、前記貨物室を海底に着床させるためおよび海中での位置及び姿勢を制御するための制御翼兼着床用脚を含む制御装置。
前記深海クレーンは前記貨物室に搭載したバラストを含んだ前記深海クレーン全体の比重を海水より大きくすることにより海底に降下する。
海底に着床後は前記貨物室に搭載したバラストを海底鉱物資源と交換する。
その後、前記深海クレーン全体の比重を周囲海水より小さくして、浮力により海面に浮上して海底鉱物資源揚収を行う。
前記深海クレーンは固体と液体で構成されることにより前記深海クレーンの内部圧力を周囲海水と等しくすることにより、高圧による機械的応力を回避することを特徴とする。

【請求項２】
請求項１の前記深海クレーンは次の３項を特徴として構成される。
第一に、前記浮力タンク下部に間隙を空けて、上方から下方に滑らかに積載物が重力で落下できる構造を有する前記貨物室を水中において吊下し、
第二に、当該間隙より前記海底鉱物資源収集装置が前記海底鉱物資源を上方より前記貨物室に投入し、
第三に、前記海底鉱物資源の重力を利用して前記貨物室に搭載した前記バラストを下方に押出し投棄することにより、前記バラストと前記海底鉱物資源を交換する。
この特徴実現のため、次項を特徴として構成される。
第一に、前記貨物室下端に通過阻止機能を含むバラスト排出機構を設け、さらに海面より持ち込んだバラストと、海底で上方より投入する採集鉱物の混合を防止するために、海面より降下する時にバラスト上面に可動型の膜状または伸縮可能で可動な仕切機構を設ける。
第二に、前記貨物室の下端にあるバラストの前記バラスト排出機構よりバラストを落下排出可能とする。
第三に、前記制御翼兼着床用脚の一部またはすべてに海底床に対する荷重を測定する重量計を設置し、その測定値から前記深海クレーン全体の水中重量を常時監視し、前記貨物室上方より投入する前記海底鉱物資源採集鉱物の重量に対応して前記貨物室が海底への着床を継続可能な範囲でバラスト量を制御する。
第四に、前記貨物室への採集鉱物の積込み完了後、海底よりの離床浮上時にはバラスト排出を制御し、前記深海クレーンの比重を周囲海水より小さくして浮上する。

【請求項３】
請求項１おける前記深海クレーンの前記制御翼兼着床用脚は次項を特徴として構成され、前記深海クレーンの水平方向移動、昇降速度が制御できる特徴がある。
第一に、前記貨物室の上部外周部に半径方向に外周に向かって鉛直方向から水平方向に個別に開度が制御可能な制御翼兼着床用脚を設ける。
第二に、各制御翼兼着床用脚の支持柱周りに個別に回転を制御できる。

【請求項４】
請求項１の記深海クレーンは海底着床点と前記海上司令船との間の移動経路を誘導制御する経路誘導制御機能を含み、次項の特徴を含む。
第一に、前記深海クレーンの海面からの下降時には下降時における目標点である前記海底着床点との位置関係に応じて慣性航法と音響航法を切り替えることができる。
第二に、前記深海クレーンが前記海底着床点から上昇する時には上昇時における目標点である前記海上司令船との位置関係に応じて慣性航法と音響航法を切り替える。海中温度分布により音波が到達しないか直進性が目標方位を計測するのに十分でない範囲では深度データと慣性航法データを用い、音響測定が目標方位を計測するのに十分な範囲では深度データと音響測定データを用いる。
前記音響航法は次の3項の特徴を含んで構成される。
第一に、前記海底着床点と前記海上司令船に音響トランスポンダを設置し、前記深海クレーンに設置した音響発振機に呼応して前記音響トランスポンダがエコーを発生することにより、音響信号の往復時間を測定する。
第二に、前記深海クレーンの浮上時には前記深海クレーンと前記海上指令船との距離を測定するほか、前記深海クレーンに位置を離して設置した受振素子間の位相差から前記海上司令船の存在方向を探知する。
第三に、前記深海クレーンの下降時には前記深海クレーンと前記海底着床点を含む海底着床点との距離を測定するほか、前記深海クレーンに位置を離して設置した受振素子間の位相差から海底着床点を含む海底着床点の存在方向を探知することができる。

【請求項５】
請求項１における前記深海クレーンの前記浮力タンクを３個以上の等容積の各球に分割して炭素繊維樹脂を含む軽量強靭素材で構成し、
前記各球に対する吊下応力を分散させるため網を前記各球の上部から側部表面に覆い索に絞り込み、前記各球よりの索で貨物室を吊下する。
このことにより、前記深海クレーンは次の各項の運用が可能となる。
すなわち、採集鉱物を船上に回収するときには、前記各球が海面に浮上している状態で前記各球の中央部の間隙より貨物室を前記海上司令船の船上クレーンで釣り上げ、
海底への降下時には、バラストを前記貨物室に搭載して海面に浮上している前記各球の中央部の間隙より前記海上司令船の船上クレーンで釣り下げ前記各球に接続して海底に降下する。

【請求項６】
請求項１における位置標識は緯度経度に対応して海底に設置される音響標識であって、次の３項の特徴を含む。
第一に、ＧＰＳにより緯度経度が海面で測定された標識船の直下に、音響信号による誘導または慣性誘導を含む方法により前記音響標識を設定する。
第二に、海面上において前記標識船を取り囲む緯度経度の異なる前記標識船を内包する多角形の頂点より音響信号を発振させ、前記標識船直下の鉛直線からの偏位を三角測量の原理で求め、各軸操舵翼により当該偏移を解消するように制御して、前記標識船直下の直下点に前記音響標識を誘導して着床させる。
第三に、前記音響標識が海底に着床した後は、前記音響標識は深海クレーンからの問合せ信号に応答してトランスポンダとして機能する。

【請求項７】
請求項１における前記海上司令船の監視制御系は、前記鉱物収集装置に電源を供給し、光ファイバーによる通信を行い、前記深海クレーンの前記海上指令船から前記海底着床点への降下を指揮管制し、前記海底着床点からの離床と前記海上指令船への浮上を指揮管制し、次の各項の特徴がある。
第一に、前記海上指令船の発電装置は前記深海クレーンへ送電または充電により電源を供給し管制する。
第二に、前記深海クレーンからの揚収鉱物の前記海上指令船への移送の管制を実施する。

【請求項８】
請求項１の前記深海クレーンの前記貨物室に分離および接続が可能で、水中重量を測定可能な海底鉱物資源収集容器を海底鉱物資源揚収装置の構成要素に加え、次の３項の特徴を持って構成する。
第一に、前記深海クレーンの海面よりの海底への降下においては次の３項の運用を行う。
１．前記貨物室に投棄用バラストを積載する。
２．前記海底鉱物資源採集装置または単数または複数の前記鉱物収集容器を吊下する。
３．前記深海クレーンの比重を海水より大きくする。
第二に、前記深海クレーンの海底着床後には、次の３項の運用を行う。
１．前記海底鉱物資源採集装置は、陸上で使用される建設機械のパワーショベルの油圧機構の原動力を原動機から電動機に置き換え、油圧差圧モータによりにより駆動されることを特徴とする。前記海底鉱物資源採集装置または前記海底鉱物資源収集容器は貨物室からの吊下を解き、海底に設置される。
２．前記海上司令船より超音波高精細ビデオカメラを含む映像監視装置を用いて前記海底鉱物資源採集装置を遠隔操作し、前記海底鉱物資源収集容器に採集鉱物を積載する。
３．前記海底鉱物資源収集容器の水中重量が浮上可能である限界を監視し、前記海底鉱物資源採集装置が採集鉱物を前記海底鉱物資源収集容器へ搭載するのを停止すべき時期を検知する。
第三に、前記深海クレーンが前記海底鉱物資源採集装置または採集鉱物を積載した前記海底鉱物資源収集容器を海面に揚収するときは次の２項の運用を行う。
１．前記海底鉱物資源採集装置に設けたリングを含む吊り上げられるための機構または、前記海底鉱物資源収集容器のシュラウドに設けたリングを含む吊り上げられるための機構に、前記貨物室下部のフックを含む吊上げるための機構を誘導して篏合させる。
２．前項ののち、前記貨物室中のバラストを投棄して、前記深海クレーンの比重を周囲の海水より小さくして海上司令船の近辺に浮上する。