(57)【要約】【解決手段】本発明は、水域の底から物質を抽出するための装置、及び関連した方法に関する。装置(10)は、水面装置(18)と、物質を取り出す手段(34)を含む底ユニット(22)と、前記物質を搬送し、水面装置(18)を底ユニット(22)に接続する搬送パイプ(42)とを備える。装置(10)は、略全長に亘って可撓性を有する機能ライン(44)を少なくとも１本含んでいる。水面装置(18)は、機能ライン(44)が巻かれるドラム(68)を少なくとも１つ含んでいる。搬送パイプ(42)も略全長に亘って可撓性を有しており、一又は複数の機能ライン(44)は可撓性パイプ(24)を形成するために搬送パイプ(42)の周りに配置されている。搬送パイプ(42)及び一又は複数の機能ライン(44)は、それらがドラム(68)に巻かれた静止形態と、水域(12)の底(14)に向けてそれらが展開される形態との間で共に展開され得る。本発明は、海底の掘削又は採鉱に適用可能である。
2010533808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
- 少なくとも部分的に水域(12)の水面(16)より上方に延びている水面装置(18)と、
- 水域(12)の底(14)から物質を取り出す取出手段(34)を含む底ユニット(22)と、
- 前記水面装置(18)に配置された第１ポイント(38)を、前記底ユニット(22)に配置された第２ポイント(40)へ接続し、物質を流通させるための流通通路(48)を少なくとも１つ画定する物質搬送パイプ(42)と、
- 略全長に亘って可撓性を有し、前記底ユニット(22)を前記水面装置(18)に接続し、前記水面装置(18)と前記底ユニット(22)との間で電力又は水力或いは情報又は流体を伝送することが可能な少なくとも１本の機能ライン(44)と
を備えており、前記水面装置(18)は、前記機能ライン(44)が巻かれる少なくとも１つのドラム(68)を含んでいるタイプの水域(12)の底(14)から物質を抽出するための装置(10, 210, 250, 310) において、
前記搬送パイプ(42)は略全長に亘って可撓性を有しており、前記機能ライン(44)は、可撓性パイプ(24)を形成すべく前記搬送パイプ(42)の周りに配置されており、前記搬送パイプ(42)及び機能ライン(44)は、該搬送パイプ(42)及び機能ライン(44)が前記ドラム(68)に巻かれる静止形態と、前記搬送パイプ(42)及び機能ライン(44)が水域(12)の底(14)に向けて展開される展開形態との間で結合して展開され得ることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記可撓性パイプ(24)は前記搬送パイプ(42)を囲む環状の層(43)を含み、該層(43)は前記機能ライン(44)を収容する長手通路(48A) を画定し、前記機能ライン(44)は前記長手通路(48A) に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項３】
前記水面装置(18)は船舶(20)を含んでおり、前記ドラム(68)は、前記船舶(20)のプラットフォーム(60)に回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項４】
前記船舶(20)は側縁部(62)を画定しており、前記可撓性パイプ(24)は、前記船舶(20)の外側に向かって横方向に且つ前記側縁部(62)に対向して展開されることを特徴とする請求項３に記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項５】
前記可撓性パイプ(24)は複数の部分(50)を含み、該部分の端部同士を突き合わせて組立てられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項６】
前記各部分(50)は、管状部分(52)を含んでおり、更に、該管状部分(52)の両端部に、隣接した前記部分と接続するためのフランジ(54)を含んでおり、
該フランジ(54)の横断寸法が、前記管状部分(52)の横断寸法より大きく、
前記ドラム(68)は、
- 前記可撓性パイプ(24)のための支持面(84)と、
- 該支持面(84)の周りで移動可能であり、少なくとも２つの隣接した部分(50)の前記フランジ(54)を収容するための少なくとも１つの溝(90)と
を有しており、
前記フランジ(54)は、前記可撓性パイプ(24)が巻かれた形態にあるとき、前記溝(90)に挿入されていることを特徴とする請求項５に記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項７】
前記底ユニット(22)は、ベース(26)と、物質搬送用のポート(37)を画定する可撓性リンク(30)によって前記ベース(26)と接続されている抽出車輌(28)とを含み、
前記ポート(37)は、前記流通通路(48)に通じており、前記取出手段(34)に対向していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項８】
前記水面装置(18)は気体／液体／固体の分離器(72)を含んでおり、該分離器(72)は前記流通通路(48)に接続された分離室(114) を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項９】
前記分離室(114) は、
- 該分離室(114) で分離された固体を排出するための出口(126) と、
- 該出口(126) を閉じるためのバルブ(132) と
を含んでおり、
前記バルブは、前記流通通路(48)からの物質を前記分離室(114) に排出している間、前記分離室(114) を大気圧より大きな圧力に維持するために制御可能であることを特徴とする請求項８に記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項１０】
前記可撓性パイプ(24)は、物質搬送用のガスを注入するためのガス注入ライン(46)を少なくとも１本含んでおり、
前記ガス注入ライン(46)は、前記水面装置(18)から離れて前記流通通路(48)に通じており、
前記水面装置(18)は、前記分離器(72)に接続された入口と前記ガス注入ライン(46)に接続された出口とを有する圧縮機(74)を含んでいることを特徴とする請求項８又は９に記載の装置(10, 310) 。
【請求項１１】
前記展開形態では、前記可撓性パイプ(24)は、加圧された液体を前記流通通路(48)に注入するためのユニット(212) を少なくとも１つ含んでおり、前記加圧された液体により、前記水面装置(18)に向けて物質が搬送されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置(210, 250)。
【請求項１２】
前記ドラム(68)は内部空間(86)を画定し、前記分離室(114) は前記内部空間(86)内に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の装置(10, 210, 250, 310) 。
【請求項１３】
前記底ユニット(22)は、前記取出手段(34)を備えた抽出車輌(28)を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の装置(10, 210, 250)。
【請求項１４】
前記底ユニット(22)は、前記可撓性パイプ(24)に接続されて物質を集める支持体(320) を含んでおり、
前記支持体(320) は、前記取出手段(34)によって取り出された物質を集めるために、前記底(14)に配置され、
前記取出手段(34)は、前記支持体(320) とは無関係に前記水面装置(18)から展開され得ることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の装置(310) 。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに係る前記装置(10, 210, 250, 310) により水域(12)の底(14)から物質を抽出するための方法において、
- 前記底(14)における物質が抽出される領域に対向して前記水面装置(18)を位置せしめ、前記可撓性パイプ(24)を、前記ドラムの静止形態で該ドラム(68)の周りに巻くステップ、
- 前記取出手段(34)が前記底(14)の前記領域に達するまで、前記可撓性パイプ(24)を前記底ユニット(22)と結合して沈めるために、前記可撓性パイプを前記ドラム(68)から繰り出して前記可撓性パイプ(24)を前記展開形態に移行するステップ、及び
- 前記取出手段(34)によって前記底(14)における前記領域から物質を抽出し、抽出した物質を前記搬送パイプ(42)の流通通路(48)を介して前記水面装置(18)に搬送するステップ
を備えるタイプであることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
- 少なくとも部分的に水域の水面より上方に延びている水面装置、
- 水域の底から物質を取り出す手段を含む底ユニット、
- 水面装置に位置付けられた第１ポイントを、底ユニットに位置付けられた第２ポイントに接続し、少なくとも１つの物質流通通路を画定する物質搬送パイプ、及び
- 略全長に亘って可撓性を有しており、機能ラインが巻かれるドラムを少なくとも１つ備えた水面装置に底ユニットを接続し、水面装置と底ユニットとの間で電力又は水力、或いは情報又は流体を伝送することが可能な少なくとも１本の機能ライン
を備えたタイプの、水域の底から物質を抽出するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような装置は、例えば、海底の採鉱、又は炭化水素抽出設備を設置するための海中掘削作業に適用可能である。
【０００３】
前述したタイプの装置は、仏国特許出願公開第２４６７２８３号明細書で公知である。この装置は、船舶によって運ばれる水面装置と底ユニットとを備える。底ユニットは、ベースと、海底を移動し、「ジャンパー」（jumper）として知られている可撓性リンクによってベースに接続されている抽出車輌とを含む。
【０００４】
底ユニットは、ベースを水面装置に接続する一連の剛性管を用いて水中に降ろされる。一連の管は、水面へ物質を搬送するために、底から取り出された物質を流通させるための通路を内部に画定する。
【０００５】
更に、一連の管内にガスを注入するためのライン、及び、「アンビリカル」"umbilical" という用語で呼ばれるリンクを形成する電力伝送ラインが、船舶からの中継点に向けて海中に降ろされる。アンビリカルの実施例が、英国特許出願公開第２３９５５３９号明細書に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２４６７２８３号明細書
【特許文献２】英国特許出願公開第２３９５５３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
装置を展開するために、底ユニットを降下している間に、水面の船舶から一連の管の夫々を連続して取り付けて、その後、ガス注入ラインと電力ラインを含むアンビリカルとを各管に取り付けてガス注入ライン及びアンビリカルを同時に降ろすことが必要である。
【０００８】
従って、船舶は、剛性管及びアンビリカルを組み立てて格納するために非常に大きな格納スペースを必要とする。
【０００９】
本発明の目的は、使用法が簡単であり、且つコンパクトである水域の底から物質を抽出するための装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このために、本発明は、前述のタイプの装置であり、前記搬送パイプは略全長に亘って可撓性を有しており、前記機能ラインは、可撓性パイプを形成すべく前記搬送パイプの周りに配置されており、前記搬送パイプ及び機能ラインは、該搬送パイプ及び機能ラインが前記ドラムに巻かれる静止形態と、前記搬送パイプ及び機能ラインが水域の底に向けて展開される展開形態との間で結合して展開され得る装置に関する。
【００１１】
本発明に係る装置は、単独で、又は任意の技術的に可能な組み合わせで、以下の一又は複数の特徴を有することが可能である。
- 前記可撓性パイプは前記搬送パイプを囲む環状の層を含み、該層は前記機能ラインを収容する長手通路を画定し、前記機能ラインは前記長手通路に挿入されている。
- 前記水面装置は船舶を含んでおり、前記ドラムは、前記船舶のプラットフォームに回転可能に取り付けられている。
- 前記船舶は側縁部を画定しており、前記可撓性パイプは、前記船舶の外側に向かって横方向に且つ前記側縁部に対向して展開される。
- 前記可撓性パイプは複数の部分を含み、該部分の端部同士を突き合わせて組立てられている。
- 前記各部分は、管状部分を含んでおり、更に、該管状部分の両端部に、隣接した前記部分と接続するためのフランジを含んでおり、該フランジの横断寸法が、前記管状部分の横断寸法より大きく、
前記ドラムは、
- 前記可撓性パイプのための支持面と、
- 該支持面の周りで移動可能であり、少なくとも２つの隣接した部分の前記フランジを収容するための少なくとも１つの溝と
を有しており、前記フランジは、前記可撓性パイプが巻かれた形態にあるとき、前記溝に挿入されている。
- 前記底ユニットは、ベースと、物質搬送ポートを画定する可撓性リンクによって前記ベースと接続されている抽出車輌とを含み、前記ポートは、前記流通通路に通じており、前記取出手段に対向している。
- 前記水面装置は気体／液体／固体の分離器を含んでおり、該分離器は前記流通通路に接続された分離室を画定している。
- 前記分離室は、
・該分離室で分離された固体を排出するための出口と、
・該出口を閉じるためのバルブと
を含んでおり、前記バルブは、前記流通通路からの物質を前記分離室に排出している間、前記分離室を大気圧より大きな圧力に維持するために制御可能である。
- 前記可撓性パイプは、物質搬送用のガスを注入するためのガス注入ラインを少なくとも１本含んでおり、前記ガス注入ラインは、前記水面装置から離れて前記流通通路に通じており、前記水面装置は、前記分離器に接続された入口と前記ガス注入ラインに接続された出口とを有する圧縮機を含んでいる。
- 前記展開形態では、前記可撓性パイプは、加圧された液体を前記流通通路に注入するためのユニットを少なくとも１つ含んでおり、前記加圧された液体により、前記水面装置に向けて物質が搬送される。
- 前記ドラムは内部空間を画定し、前記分離室は前記内部空間内に少なくとも部分的に配置されている。
- 前記底ユニットは、前記取出手段を備えた抽出車輌を含んでいる。
- 前記底ユニットは、前記可撓性パイプに接続されて物質を集める支持体を含んでおり、前記支持体は、前記取出手段によって取り出された物質を集めるために、前記底に配置され、前記取出手段は、前記支持体とは無関係に前記水面装置から展開可能である。
【００１２】
本発明は、更に、上記に定義されたような前記装置により水域の底から物質を抽出するための方法において、
- 前記底における物質が抽出される領域に対向して前記水面装置を位置せしめ、前記可撓性パイプを、前記ドラムの静止形態で該ドラムの周りに巻くステップ、
- 前記取出手段が前記底の前記領域に達するまで、前記可撓性パイプを前記底ユニットと結合して沈めるために、前記可撓性パイプを前記ドラムから繰り出して前記可撓性パイプを前記展開形態に移行するステップ、及び
- 前記取出手段によって前記底における前記領域から物質を抽出し、抽出した物質を前記搬送パイプの流通通路を介して前記水面装置に搬送するステップ
を備えることを特徴とする方法に関する。
【００１３】
本発明は、添付図面を参照して、単に一例とする以下の記述によって容易に更に明瞭に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】可撓性パイプが展開された本発明に係る第１抽出装置を部分的に斜視で示す側面図である。
【図２】図１の符号IIで示されている部分を示す部分切取図である。
【図３】本発明に係る第１抽出装置の可撓性パイプを示す部分分解斜視図である。
【図４】図１の可撓性パイプが部分的に巻かれている可撓性パイプのためのドラムを示す四分の三斜視部分図である。
【図５】可撓性パイプが巻かれていないドラムを示す図４と同様の図である。
【図６】図４の矢印VIに沿った図である。
【図７】図４の縦垂直面VII に沿った部分断面図である。
【図８】水を注入する注入ユニットを備えた本発明に係る第２装置を示す図２と同様の図である。
【図９】本発明に係る第３装置を示す図８と同様の図である。
【図１０】図９の線X-X に沿った横断面図である。
【図１１】本発明に係る第４装置を示す図１と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る抽出装置10が、図１乃至10に示されている。抽出装置10は、海、海洋又は湖のような水域12の底から物質を取り出すための装置である。
【００１６】
水域12は、岩及び／又は堆積物を含む固形物質によって構成された底14の上にある。
【００１７】
抽出装置10の目的は、例えば、炭化水素抽出設備を設置するために底14の上で掘削作業を行なうこと、又は、水域12の水面16でその後利用するために底14に堆積した鉱物を取り出すことである。
【００１８】
図１に示されるように、抽出装置10は、船舶20によって運ばれる水面装置18、水域12の底14から物質を取り出すための底ユニット22、及び、底ユニット22を水面装置18に接続するための一貫生産された束状タイプの本発明に係る可撓性パイプ24を備える。
【００１９】
底ユニット22は、可撓性パイプ24の下端部に固定されたベース26、水域12の底14に接する掘削車輌28、及び掘削車輌28をベース26に接続する可撓性リンク30を含む。
【００２０】
ベース26は、物質を抽出する間、底14から離隔して底14の近傍に配置される。ベース26は、取り出される物質を汲み上げて処理するための、例えばポンプ又はフィルタのような装置（図示せず）と、掘削車輌28を制御する手段とを含む。
【００２１】
掘削車輌28は、底14から物質を取り出すために底14と接する。掘削車輌28は、底14を移動するための手段32と、底14を構成する物質を掘るか、削るか又は穴をあけて、可撓性リンク30に物質を搬送することが可能な取出手段34とを含む。
【００２２】
ベース26の底に、適切な手段（図示せず）によって回転するトラップ26A （図１）が備えられている。トラップが開放位置にあるとき、トラップ26A により、ベース26に蓄えられていた物質が排出され得る。その場合、掘削車輌28はベース26の下方に配置され、物質が掘削車輌28内に落下して、掘削車輌28で物質が粉砕される。
【００２３】
掘削車輌の一例が、仏国特許出願公開第２４６７２８３号明細書に記載されている。
【００２４】
可撓性リンク30は「ジャンパー」"jumper"と呼ばれることがある。可撓性リンクは、取出手段34から出る物質を取り出すために、ベース26に接続された上端部と掘削車輌28に接続された下端部とを有する中空の可撓性管36から形成されている。可撓性管36は、物質を流通させるためのポート37を内部に有しており、ポート37は、取出手段34と対向して開口しており、ベース26に通じている。
【００２５】
可撓性リンク30の可撓性は、可撓性パイプ24の可撓性より大きい。
【００２６】
掘削車輌28は、ベース26に対して移動可能であり、特に、可撓性管36の長さと略等しいベース26からの最大距離まで底14を移動可能である。最大距離は10m 乃至40m であり、50m 未満であることが好ましい。
【００２７】
図１及び２に示されるように、可撓性パイプ24は、上端部を水面装置18上に位置付けられた第１ポイント38と、下端部をベース26上に位置付けられた第２ポイント40との間に延びている。
【００２８】
本発明によれば、可撓性パイプ24は、第１第２ポイント38,40 間の全長に亘って可撓性を有する。従って、以下で分かるように、可撓性パイプ24は、繰り出された形態と螺旋状に巻かれた形態との間で回転式ドラムに巻かれることが可能であり、巻かれた形態では、可撓性パイプ24は、12m 乃至15m の曲げ半径を有し、20m 未満の曲げ半径を有することが好ましい。
【００２９】
図２及び３に示されるように、可撓性パイプ24は、ベース26から水面装置18まで底14から取り出された物質を搬送するための中央搬送パイプ42を含む。
【００３０】
可撓性パイプ24は、搬送パイプ42の周りに外側機能層43を更に含み、外側機能層43は、電力又は水力、或いは情報及び／又は流体を水面装置18から底ユニット22に伝送することが可能な機能ライン44を収容し、機能ライン44は搬送パイプ42の周りで外側機能層43に配置されている。
【００３１】
可撓性パイプ24は、更に、物質を搬送するためのガスを搬送パイプ42内に注入して外側機能層43に配置されたライン46と、外側機能層43の周りに配置された外側保護シース47とを含む。
【００３２】
搬送パイプ42は、一般的に規格API 17J に準拠している。搬送パイプ42は、全長に亘って可撓性を有する。搬送パイプ42は、例えば、内側から外側まで、圧力抵抗を提供するための内側管状金属ケーシング47A 、ガスに対する気密を提供するためのプラスチックシース47B 、外側ケーシング47C 、及び牽引抵抗を提供するための２層の外装ワイヤ47D を有する。
【００３３】
搬送パイプ42は、取り出された物質を流通させるための流通通路48を内部に画定し、流通通路48は、一方では第１ポイント38で開口し、他方では第２ポイント40で開口している。搬送パイプ42は、内側のポート37が流通通路48に通じるように、可撓性管36と連続して取り付けられている。
【００３４】
外側機能層43は、一般的に環状である。外側機能層43は、搬送パイプ42の外周に配置されており、ライン44,46 を収容するための長手通路48A を内部に画定し、ライン44,46 は長手通路48A 内に挿入されている。
【００３５】
機能ライン44は、例えば、ベース26及び掘削車輌28に電力を供給するために、水面装置18を底ユニット22に電気的に接続する電力伝送ラインを含む。機能ライン44は、更に、掘削車輌28を制御するための制御手段に水面装置18を接続する情報伝送ラインをベース26に含む。
【００３６】
第１ポイント38と第２ポイント40との間の可撓性パイプ24の長さは、海底が位置する深さに応じて可変であり、1000m を超えることが好ましい。
【００３７】
図１に示された実施例では、可撓性パイプ24は、好ましくは300m乃至400mの長さを有する複数の可撓性部分50の端部を夫々接続して組み立てられることにより形成される。
【００３８】
従って、各可撓性部分50は、中央管状部分52を含み、隣接した可撓性部分50に固定するためのフランジ54を両端部に含む。
【００３９】
図２に示されるように、２つの隣接した可撓性部分50のフランジ54A,54B は、例えば、ネジ止めにより互いに固定されている。
【００４０】
フランジ54A,54B は、管状部分52に対して径方向に外側に突出している。フランジ54A,54B は、管状部分52の平均外径より大きな平均外径を有する。
【００４１】
各可撓性部分50は、内部の流通通路48の一部を画定し、フランジ54A,54B を介して互いに接続されたライン44,46 の一部を支持する。
【００４２】
船舶20は、水面装置18のためのプラットフォーム60を含んでおり、プラットフォーム60は、船舶20の２つの側縁部62間に延びている。
【００４３】
船舶20は、側縁部62から突出し、可撓性パイプ24を選択的に保持するためのクランプ64を備えた作業台63を更に含む。可撓性パイプ24は、側縁部62より上方で且つ側縁部に対向してクランプ64を介して垂直に係合されている。
【００４４】
図１乃至７に示されるように、水面装置18は、可撓性パイプ24を巻くためのドラム68と、ドラム68を回転駆動する手段70と、取り出された物質を処理すべくドラム68に配置された分離器72と、ガス注入ライン46を介して内部の流通通路48にガスを注入するための圧縮機74とを備える。
【００４５】
ドラム68に可撓性パイプ24を巻いたり繰り出したりする機能として、作業台63は、船舶20の一側に配置されたレール64A 上を移動する。
【００４６】
図２に示されるように、水面装置18は、制御手段76及び電源供給手段78を更に備える。
【００４７】
図４及び５に示されるように、ドラム68は、船舶20の略水平長手軸X-X'に沿って延びている。
【００４８】
ドラム68は中空円筒80を含み、中空円筒80は、可撓性パイプ24を固定するための横型カラー82を左側及び右側の両端部に有する。
【００４９】
円筒80は、巻かれた可撓性パイプ24に接して可撓性パイプ24を収容する円筒状外面84と、分離器72が挿入される円筒状内部空間86とを画定する。
【００５０】
図５に示されるように、ドラム68は、更に、外面84に沿った少なくとも１周上に、可撓性パイプ24の２つの隣接した部分50を支持するための楔88を２つ有する。
【００５１】
楔88は、外面84に対して突出しており、楔88間に、２つの隣接した部分50の固定用フランジ54を収容する長手溝90を画定する。
【００５２】
従って、フランジ54が溝90に導入されるとき、２つの隣接した部分の管状部分52は、楔88の１つの上に置かれ、楔88はフランジ54に近い曲げ半径に制限する。従って、ねじれによって可撓性パイプ24が損傷する危険性が制限される。
【００５３】
楔88は、外面84の少なくとも１つの周上で軸X-X'周りに結合して移動可能である。
【００５４】
更に一般的には、ドラム68はあらゆる可撓性パイプを巻くために使用されてもよい。
【００５５】
図１乃至７に示される実施例では、ドラム68の直径は12m 乃至15m であり、いかなる場合も20m 未満である。
【００５６】
ドラム68は、更に内部空間86内にローラ92を含み、ローラ92は、端部のカラー82の近傍に配置され、軸X-X'周りに分配されている。ローラ92は、以下で分かるように、ドラム68が分離器72に接して回転することにより軸X-X'周りに回転可能となるように、分離器72の外面に接して配置されている。
【００５７】
ドラム68を回転駆動する手段70は、回転式円筒80の両端部に、外歯リング94と、外歯リング94と噛合する２個の電動駆動輪96とを含む。
【００５８】
各外歯リング94は、軸X-X'周りの周上に外面84から延びている。外歯リング94は円筒80と一体である。
【００５９】
駆動輪96は、円筒の回転軸X-X'を通過する垂直平面の両側にプラットフォーム60上で回転移動可能に取り付けられている。駆動輪96は、可撓性パイプ24を巻いたり繰り出したりするために、２つの異なる回転方向に軸X-X'周りにドラム68を回転させることが可能である。
【００６０】
図６及び７に示されるように、分離器72は、内部空間86に配置された円筒状容器100 と、円筒状容器100 で分離された物質を保持するためのタンク102 と、容器100内で分離された物質を保持タンク102 に向けて排出する手段104 と、容器100 を加圧する手段106 とを含む。
【００６１】
更に一般的には、分離器72の容器100 は、船舶20に配置された任意のドラムによって画定された内部空間に配置され得る。
【００６２】
容器100 は、一般的には円筒状であり、容器100 が配置された円筒80の直径より僅かに小さな直径を有する。容器100 は、第１及び第２端壁110,112 によって軸X-X'に対して横方向に閉じられる円筒周壁108 を有する。
【００６３】
壁108,110,112 は、可撓性パイプ24によって水面装置に搬送された物質を分離するための空洞114 を内部に画定する。
【００６４】
容器100 は、固定アーム116 によりプラットフォーム60に固定して取り付けられている。固定アーム116 は夫々端壁110,112 とプラットフォーム60とに取り付けられている。
【００６５】
周壁108 は、X-X'を軸とする円筒状である。ドラム68のローラ92は、ドラム68が軸X-X'の周りを回転する間に周壁108 の外面上で回転する。
【００６６】
図６に示されるように、左側端壁110 は、可撓性パイプ24と接続するためのノズル118 を３つ有しており、ノズル118 は軸X-X'の周りに分配されている。各ノズル118 は、可撓性パイプ24の端部に設けられたフランジ54と接続するための頭部120 を有する。
【００６７】
各ノズル118 は、可撓性パイプ24から出る物質を分離室114 に注入するための注入部材122 を更に有する。注入部材122 は、ノズル118 からの物質の流れを容器100 の周壁108 に接線的に導くために、周壁108 に向けて螺旋状に曲げられている。このため、分離室114 に配置されている装置への損傷が回避される。
【００６８】
図６に示される実施例では、左側端壁110 はノズル118 を３つ含んでおり、このため、ノズル118 は、可撓性パイプ24がドラム68に巻かれるとき、可撓性パイプ24の可撓性部分50の様々な位置に適合され得る。
【００６９】
左側端壁110 は、圧縮機74に接続される上部ガス排出口123 を更に含む。図２に示されるように、圧縮機74は、入口でガス排出口123 に接続され、出口で内部の流通通路48にガスを注入するためのラインに接続されている。
【００７０】
右側端壁112 は、上方部分に、加圧された流体を注入するための入口124 を含み、下方部分に、中間パイプ128 を介して保持タンク102 に接続されて分離器72で分離された物質を排出するための出口126 を含む。
【００７１】
保持タンク102 はプラットフォーム60に配置されている。保持タンク102 は、分離器72から出る固形物質を回収するために、大気圧に維持されている。
【００７２】
排出手段104 は、分離室114 に配置されたウォームねじ130 と、分離室114 と保持タンク102 との間の中間パイプ128 に配置された制御可能な加圧バルブ132 とを含む。
【００７３】
ウォームねじ130 は、分離室114 の下方部分で分離室114 の底部の近傍に配置されている。ウォームねじ130 は、軸X-X'と平行に延びており、排出口126 と対向する１つの端部を有する。
【００７４】
バルブ132 が開いているとき、固体物質及び／又は液体物質が中間パイプ128 に向けて搬送され得るようにするために、ウォームねじ130 にモータが備えられている。
【００７５】
ガイドを形成する板130Aが、中間パイプ128 に向けて堆積物を導くために、ウォームねじ130 の上方に配置されている。
【００７６】
バルブ132 は、以下に示すように、分離室114 から物質を排出している間、開いており、搬送パイプ42から出る物質を分離している間、分離室114 を所定の圧力に維持すべく閉じているように制御され得る。
【００７７】
加圧手段106 は、入口124 に接続された加圧水源134 を含む。
【００７８】
本発明に係る抽出装置10の動作を説明する。
【００７９】
まず、可撓性パイプ24が、フランジ54により夫々の可撓性部分50の端部同士を突き合わせて接続して組み立てることにより取り付けられる。
【００８０】
組立は、陸地で、又は船舶20上で直接行われ得る。組立中に、ライン44,46 が、夫々の可撓性部分50のライン部分の端部同士を突き合わせて接続することにより組み立てられる。同様に、内部の流通通路48が第１ポイント38と第２ポイント40との間で連続している。
【００８１】
可撓性パイプ24が組み立てられると、又は可撓性パイプ24を組立てている間に、可撓性パイプ24がドラム68に巻かれる。このために、外面84の周りに外面84の略全長に亘って可撓性パイプ24を螺旋状に巻くべく電動駆動輪96が作動される。
【００８２】
組み立てられたフランジ54の各対をドラム68に位置決めしている間、フランジ54を溝90に導入し、固定用フランジ54に隣接した２つの可撓性部分50を楔88に配置するために、相対する対の楔88が円筒80の周上で移動される。
【００８３】
従って、可撓性パイプ24は、簡素且つコンパクトに船舶20上に格納される。更に、物質を採鉱する作業が行われるとき、可撓性パイプ24は迅速且つ低コストで展開される状態にある。
【００８４】
このために、船舶20上の水面装置18は、物質が取り出される底の領域と対向して位置付けられる。底ユニット22は、船舶20の楔88から降ろされ、可撓性パイプ24の下端部がベース26に接続される。
【００８５】
可撓性パイプ24は、船舶20の側縁部62で、選択的に保持するクランプ64を介して係合される。
【００８６】
その後、底ユニット22は、可撓性パイプ24の下端部40で、プラットフォーム60上に取り付けられた補助巻揚げ機140 によって保持されながら水中に沈められる。底ユニット22は、クランプ64をゆるめてドラム68及び巻揚げ機140 から可撓性パイプ24を徐々に繰り出すことにより、底14に降ろされる。必要に応じて、可撓性パイプ24を繰り出すことが停止され、可撓性パイプ24は保持クランプ64を締めることにより所定の位置に保持される。
【００８７】
掘削車輌28が底14に接するとき、ベース26は底14から離れて維持される。その後、可撓性パイプ24は、保持クランプ64とベース26との間で略直線的に張られる。
【００８８】
可撓性パイプ24がこのように展開されると、可撓性パイプ24の上端部がノズル118 に固定される。可撓性管36内のポート37が、分離器72の分離室114 に通じている内部の流通通路48に接続される。
【００８９】
可撓性パイプ24は、船舶20の側縁部62と重なり合うことにより側縁部62より上方で外側に展開される。従って、抽出装置10を展開するための中央のウェルを備えた船舶20を備える必要がない。
【００９０】
同様に、機能ライン44が、水面装置18上の制御手段76及び電源供給手段78と、ベース26及び車輌28とに接続される。
【００９１】
従って、車輌28を駆動し取出手段34を作動するために、水面装置18から機能ライン44を介して車輌28及びベース26に電力が供給される。同様に、制御手段76による車輌28の移動及び取出手段34の動きが、水面装置18から機能ライン44を介して制御される。
【００９２】
更に、圧縮機74の入口が容器100 のガス排出口に接続され、圧縮機74の出口がガス注入ライン46に接続される。
【００９３】
底14から物質を採鉱し始めるために、制御手段76が、取出手段34に電源を供給し、底14上における車輌28の移動を制御すべくベース26及び車輌28へ作動信号を送る。
【００９４】
取出手段34が、底から物質を取り出し、取り出した物質をポート37の入口に搬送する。
【００９５】
ベース26に設けられたポンプ手段が、液体／固体混合物から構成されている物質を装置18に向けて汲み出し始める。
【００９６】
水面装置18に向けた物質の汲み出しを促進するために、圧縮機74が始動される。その後、圧縮機74は、第１ポイント38と第２ポイント40との間に位置付けられた注入ポイント142 で、例えば約100 バールの圧縮空気であるガスを流通通路48内に注入する。
【００９７】
注入ポイント142 は、注入ポイント142 の上方の流通通路48内を流通する柱状の物質をより軽くし、このように軽くされた物質を水面装置18に向けて搬送することを可能にするために、例えば、約1000m の深度に位置付けられる。
【００９８】
その後、取り出された物質が、取出手段34と分離室114 との間で、ポート37、流通通路48及びノズル118 を順に通って連続して流される。ノズル118 の領域で集められた混合物は、液体、固体及び気体から構成されており、適切な速度で、好ましくは毎秒15m 乃至毎秒20m で流通する。
【００９９】
このような構成では、分離器72の出口側のバルブ132 が、分離室114 の圧力が大気圧より大きくなるように閉じ続けられている。圧力は、例えば15乃至30バールである。
【０１００】
その後、液体／固体／気体の混合物は、分離室114 に入り、分離室114 では、重力による分離が行われる。
【０１０１】
分離室114 の上方部分に集められた気体は、圧縮機74のエネルギー損失及びサイズを制限する出口123 を通って圧縮機74に再注入される。
【０１０２】
固形物質は、ウォームねじ130 の周りで分離室114 の底部に蓄積する。分離室114 を空にする必要があるとき、固形物質及び幾らかの液体を中間パイプ128 を介して保持タンク102 に排出するために、バルブ132 が開けられ、ウォームねじ130 が作動される。分離室114 内の圧力を15乃至30バールに維持するために、加圧された水が入口124 を介して注入される。
【０１０３】
抽出作業が終了すると、底ユニット22は、上記で説明したように、ドラム68に可撓性パイプ24を巻くことにより水面に戻される。
【０１０４】
変形例では、可撓性パイプ24は電力伝送ラインを有さない。電力ラインを含むアンビリカルが、掘削車輌28に電力を供給するために可撓性パイプ24と同時に下げられる。
【０１０５】
図示されていない変形例では、物質を分離室から排出している間、分離室内の圧力の印加が維持されていない。この場合、圧縮機74のサイズがより大きくなり、注入ポイントが、本発明に係る第１装置10の注入ポイントより低く位置付けられる。
【０１０６】
別の変形例では、底ユニットがベース26を有さない。可撓性リンク30が、調整器等により可撓性パイプ24に直接接続される。
【０１０７】
本発明に係る第２装置210 の一部が図８に示されている。第１装置10とは異なり、第２装置210 は、可撓性パイプ24が展開された形態で水面装置18に向けて物質を搬送するために、加圧された液体を流通通路48に注入するための注入ユニット212 を複数備える。
【０１０８】
各注入ユニット212 は、例えば、ドラム68から可撓性パイプ24を展開している間に、２つの隣接した部分50の２つのフランジ54A,54B 間に取り付けられる。注入ユニット212 は、例えば、作業台63に存在する作業者によって取り付けられて、注入ユニット212 は、リング213 を固定することによりフランジ54A,54B に保持される。
【０１０９】
従って、各注入ユニット212 は、流通通路48の一部を内部に画定するスリーブ214 と、水域12から水を取り出し、取り出した水を流通通路48に注入するためのノズル216 と、注入された水を汲み出し加圧するための水力タービン218 とを備えている。
【０１１０】
ノズル216 は、一般的な横ポート230 を有しており、横ポート230 は、濾過器222 を介して外側の水域12に通じており、流通通路48に向かって軸方向の上方に傾斜している。
【０１１１】
水力タービン218 はスリーブ214 に固定されている。図８に示される実施例では、水力タービン218 に、装置18から出る機能ライン44A の接続部分224 を介して水力が供給される。接続部分224 は、スリーブ214 より下方の部分50に配置された機能ライン44A の下方部分に接続されずに、接続部分224 が水力タービン218 内を通過した後、出口226 を通って水域12に通じる。
【０１１２】
スリーブ214 は、更に、注入ユニット212 の下方に配置された別の注入ユニットに供給するための別の機能ライン44B の部分228 を少なくとも１つ画定する。
【０１１３】
動作中に、水力タービン218 に機能ライン44A 及び接続部分224 を介して水面装置18から作動流体が供給される。水力タービン118 への作動流体の供給により、水が濾過器222 を介してポート230 に吸い込まれ、次に、ポート230 内に吸い込まれた水が加圧される。このようにして得られた加圧水が、水面装置18へ向けて流通通路48内を流通する物質を搬送するために流通通路48に注入される。
【０１１４】
可撓性パイプ24に沿って分配された注入ユニット212 により、ベース26からポンプを省き、流通通路48内への搬送ガスの注入を省くことが可能になる。このため、特に水面装置18が圧縮機を有さず、簡素化される。
【０１１５】
変形例では、水力タービン218 に、可撓性パイプに配置された機能ライン、又は外部のアンビリカルによって電力が供給される。
【０１１６】
図９及び10に示される第３装置250 は、注入ユニット212 が水力タービンを有さない点で第２装置210 とは異なる。流通通路48内に注入される加圧された液体が、水面装置18の船舶20上に配置された加圧貯蔵室に蓄えられている。
【０１１７】
各注入ユニット212 は、スリーブ214 の周りに配置されており、加圧された液体用の環状分配器252 を含む。環状分配器252 は、可撓性パイプ24の軸周りに中空な円環状の空洞254 を画定する。
【０１１８】
空洞254 は、水面装置の加圧された液体の貯蔵室に機能ライン44A により接続されている。空洞254 は、図10に示されるように、可撓性パイプ24の軸周りで角度をつけて分配された放射状の４つの注入口256 によって流通通路48に接続されている。
【０１１９】
各注入口256 は、流通通路48に軸方向の上向きに開口している。
【０１２０】
動作中に、加圧された水が、機能ライン44A を介して、水面装置18の貯蔵室から分配器252 の空洞254 に搬送される。加圧された水は、各注入口256 を通って注入されるために、空洞254 に均一に分配される。
【０１２１】
より一般的には、このような注入ユニットは、任意の設備の可撓性パイプに用いられてもよい。
【０１２２】
本発明に係る第４装置310 が図11に示されている。第１装置10とは異なり、取出手段34が、可撓性パイプ24と無関係に水面装置18から展開されて操作され得る採掘クレーン312 を含む。
【０１２３】
底ユニット22は、物質を受け取り処理する受取手段314 を更に含み、該受取手段314 は、水域12の底14に配置され、可撓性パイプ24に接続されている。
【０１２４】
採掘クレーン312 は、底14から物質を取り出すための掴み部材316 と、掴み部材316 を船舶20から底14に向けて降ろすべく、掴み部材316 を展開するためのケーブル318 とを含む。
【０１２５】
受取手段314 は、底14に配置される調節可能な支持体320 と、支持体320 に取り付けられた破砕機／粉砕機322 とを含む。
【０１２６】
支持体320 は、掴み部材316 によって取り出された物質を受け取るための漏斗324 を有し、漏斗324 は、上向きに破砕機／粉砕機322 に対向して開口している。支持体320 は、クレーン312 とは無関係な展開手段（図示せず）によって底14へ向けて水面装置18から展開され得る。
【０１２７】
支持体320 は、支持体320 を略水平に維持し、底14に固定するために調整可能な脚部を有する。
【０１２８】
支持体320 及び破砕機／粉砕機322 は、破砕機／粉砕機322 に可撓性管36を接続するために、可撓性リンク30の自由端に接続されている。
【０１２９】
物質を取り出す動作を実行するために、支持体320 が底14に配置され、底14に固定されるまで、受取手段314 及び可撓性パイプ24は底14に向けて降ろされる。
【０１３０】
その後、クレーン312 が、掴み部材316 を底14に接触させるために操作される。その後、掴み部材316 は、底14から物質を取り出すために作動され、次に、掴み部材316 によって取り出された物質を破砕機／粉砕機322 に堆積するために漏斗324 と対向する位置に移動される。
【０１３１】
その後、上記に述べたように、破砕機／粉砕機322 で処理された物質は、可撓性管36及び可撓性パイプ24を通って水面装置18に搬送される。
【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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【図８】
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【図９】
2010533808.tif 000011
【図１０】
2010533808.tif 000012
【図１１】
2010533808.tif 000013
【国際調査報告】
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2010533808.tif 000015
2010533808.tif 000016
2010533808.tif 000017
2010533808.tif 000018
2010533808.tif 000019