(57)【要約】  遠隔操縦車両（ＲＯＶ）を使用した海中試験の方法が提供される。ＲＯＶは、好ましくは、ｘ線蛍光又は中性子放射化分析センサである分光センサを有する。この方法は、分析対象である海底物質を識別するステップと、ＲＯＶを識別された海底物質まで導くステップと、海底物質を分光センサによって分析するステップと、を含む。前記方法は、表面において分析用の試料を取得するニーズを伴うことなしに、関心のある海底物質のリアルタイム又は少なくともほぼリアルタイムの分析を可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光センサを有する遠隔操縦車両を使用した海中試験の方法であって
分析対象である海底物質を識別するステップと、
前記遠隔操縦車両を前記識別された海底物質まで導くステップと、
前記分光センサによって前記海底物質を分析するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記分光センサは、ｘ線蛍光センサを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記分光センサは、中性子放射化分析センサを含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記海底物質を分析するステップは、前記分光センサからのデータを使用して前記海底物質の無機物組成を判定するステップを有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記海底物質の前記分析からのデータを使用して前記海底物質の無機物品位推定値を判定するステップを更に有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
分析対象である前記海底物質は、海底堆積物、硬質の岩及び構造の少なくともいずれか１つを含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記分光センサによる前記海底物質の分析から分光データを生成するステップを更に有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記分光データを保存するステップを更に有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記分光データを送信するステップを更に有する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記分光データは、リアルタイム又はほぼリアルタイムで送信される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記遠隔操縦車両は、繋がれている請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記遠隔操縦車両は、水上船舶に繋がれている請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記遠隔操縦車両は、海底装置に繋がれている請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記遠隔操縦車両は、アンビリカルケーブルを介して繋がれている請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記遠隔操縦車両は、前記アンビリカルケーブルを介して電力供給及び制御されている請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記分光センサからのデータは、前記アンビリカルケーブル上において送信される請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記遠隔操縦車両を導くステップは、前記分光センサを前記識別された海底物質の近傍に配置するステップを有する請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記分光センサは、使用深度について圧力定格を有すると共に適切に圧力試験された防水性ハウジングを有する請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記防水性ハウジングは、ｘ線蛍光及び中性子透過ウィンドウの少なくともいずれか一方を有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ｘ線蛍光及び中性子放射化分析センサの少なくともいずれか一方を前記識別された海底物質の近傍に配置するステップは、前記中性子透過ウィンドウを前記分析対象の識別された海底物質に向って位置決めするステップを有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記遠隔操縦車両は、水上船舶又はプラットフォームから操縦される請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
海底物質に関係する分光データを生成する方法であって、
分析対象である海底物質を識別するステップと、
遠隔操縦車両を前記識別された海底物質まで導くステップと、
分光センサによって前記海底物質を分析するステップと、
前記海底物質を分析する前記分光センサから分光データを生成するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操縦車両（ＲＯＶ：Ｒｅｍｏｔｅｌｙ  Ｏｐｅｒａｔｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）を使用した海中試験の方法に関する。更に詳しくは、本発明は、限定を伴うことなしに、ｘ線蛍光（ＸＲＦ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）センサ又は中性子放射化分析（ＮＡＡ：Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）センサなどの分光センサを装備する遠隔操縦車両を使用した海底物質を試験する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書における背景技術の参照は、その技術がオーストラリア国又はその他の地域において一般的な常識を構成していることの是認として解釈してはならない。
海底採鉱作業は、発展途上にあり、この作業においては、通常は海底塊状硫化物などの海底堆積物である海底物質が、採鉱され、且つ、処理のために水上船舶に搬送される。このような海中環境においては、特に、海面下１０００〜３０００ｍ以上などの深い水域内において作業する際に、多数の問題点が生じることになる。
【０００３】
これらの問題点のうちの１つは、海底物質の分析に伴うものである。通常、試料物質が、収集され、且つ、試験のために水上船舶に搬送される。但し、試料の取得は、複雑であり時間と費用のかかるプロセスである。
【０００４】
試料を取得する１つの方法は、試料を物理的に取得してそれを水面まで持って戻るべく多機能マニピュレータを有する特殊な遠隔操縦車両（ＲＯＶ）を海底まで送るというものである。但し、海底に到達したら、まずは、「煙突状」又は岩状露出部などの取り去るのに適した物質を識別しなければならない。次いで、制御が限られているＲＯＶは、多機能マニピュレータにより、岩片を取り出すべく試みなければならない。多くの場合において、試料は、ＲＯＶによって取り出すには強力すぎ、その過程で粉砕され、取り扱うには大きすぎ、或いは、偶発的に落下することもある。良好な試料がＲＯＶによって取得された場合にも、試料は、海底において容器内に配置され、且つ、その後に、水面まで回収される必要がある。この回収作業は、複雑さを増大させ、且つ、試料容器を配備して海底から回収するためのウインチシステムを含む更なるコンポーネントの利用を必要としている。
【０００５】
別の方法は、ワックスサンプリングを利用するというものであり、この場合には、小片のワックスを有する小さな錘りが海底に落とされ、この結果、回収及び分析可能である小さな粒子にワックスが接着する。但し、この方法は、限られた量のランダムに選択された粒子しか取得されないことから、非常に非効率的であり、且つ、回収される粒子は、相対的に小さく、この結果、実施可能な分析のレベルが限定されることになる。
【０００６】
更に別のサンプリング法は、プッシュコア又はボックスコアサンプリングを使用するというものであり、この場合には、海底表面に突き刺された装置から、相対的に浅いコア試料が取得されることになる。但し、この方法は、軟質の堆積物についてのみ適しており、硬質岩状無機物化試料の取得には、適していない。
【０００７】
上述のように、試料物質の取得が面倒であるのみならず、試料の回収及び試験が完了した時点以降にしか、海底物質の分析を実施することができない。この時間的遅延は、重大なものとなる可能性があり、且つ、海底物質の特性を理解する際に重大な非効率性をもたらすことになる。この結果、採鉱時間及び資源が浪費されることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の欠点又は問題点のうちの１つ又は複数を克服又は改善する或いは少なくとも有用な代替肢を提供する遠隔操縦車両を使用した海中試験の方法を提供することが、本発明の目的である。
【０００９】
本発明のその他の好適な目的については、以下の説明から明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、分光センサを有する遠隔操縦車両を使用した海中試験の方法であって、
分析対象である海底物質を識別するステップと、
識別された海底物質まで遠隔操縦車両を導くステップと、
分光センサによって海底物質を分析するステップと、
を有する方法が提供される。
【００１１】
好ましくは、分光センサは、ｘ線蛍光センサ及び／又は中性子放射化分析センサを含む。分光センサによって海底物質を分析するステップは、好ましくは、ｘ線蛍光センサ及び／又は中性子放射化分析センサによって海底物質を分析するステップを含む。
【００１２】
好ましくは、海底物質を分析するステップは、ｘ線蛍光センサ及び／又は中性子放射化分析センサからのデータを使用し、海底物質の無機物組成を判定するステップを有する。好ましくは、方法は、海底物質の分析からのデータを使用して海底物質の無機物品位推定値を判定するステップを更に有する。分析対象である海底物質は、好ましくは、海底堆積物、硬質の岩、及び／又は構造を含む。
【００１３】
好ましくは、方法は、分光センサによる海底物質の分析から分光データを生成するステップを更に有する。方法は、分光センサからのデータを保存するステップを更に有してもよい。データは、遠隔操縦車両上において且つ／又は遠隔場所において保存されてもよい。方法は、好ましくは、データを、分光センサから、通常は、水上船舶又はプラットフォームまで、送信するステップを更に有する。データは、好ましくは、リアルタイムで又はほぼリアルタイムで送信されるが、後の時点において送信（又は、再送）されてもよい。
【００１４】
遠隔操縦車両は、好ましくは、アンビリカルケーブルにより、水上船舶に、或いは、海底採鉱、切断、又は貯蔵車両などのその他の海底装置に、繋がれてもよい。遠隔操縦車両は、アンビリカルケーブルを介して電力供給及び制御されてもよい。好ましくは、データは、アンビリカルケーブル上において送信される。又、データは、遠隔操作車両から直接的にダウンロード可能であってもよい。
【００１５】
好ましくは、遠隔操縦車両を導くステップは、識別された海底物質の近傍に分光センサを配置するステップを有する。分光センサは、好ましくは、使用深度について圧力定格を有すると共に適切に圧力試験された防水性ハウジングを有する。防水性ハウジングは、ｘ線蛍光及び／又は中性子透過ウィンドウを有してもよい。ｘ線蛍光及び／又は中性子放射化分析センサを識別された海底物質の近傍に配置するステップは、好ましくは、遠隔操縦車両（ＲＯＶ）マニピュレータアーム又は遠隔作動型プローブを使用して透過ウィンドウを分析対象の識別された海底物質に向って位置決めするステップを有する。
【００１６】
好ましくは、遠隔操縦車両は、水上船舶又はプラットフォームから操縦される。又、遠隔操縦車両は、自動化又は部分的に自動化されてもよい。遠隔操縦車両は、分析対象である関心のある海底物質を識別するべく、海底物質識別システムを有してもよい。
【００１７】
本発明の更なる特徴及び利点については、以下の詳細な説明から明らかとなろう。
以下、一例として、添付の図面を参照し、本発明の好適な実施形態について更に詳細に説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】海底物質を試験する遠隔操縦車両（ＲＯＶ）を含む海底作業の概略図である。
【図２】海底バルクカッタ（ＳＢＣ：Ｓｅａｆｌｏｏｒ  Ｂｕｌｋ  Ｃｕｔｔｅｒ）と共に使用される遠隔操縦車両（ＲＯＶ）を含む海底作業の概略斜視図である。
【図３】ＳＢＣに繋がれているＲＯＶを有する図２に示されている海底作業の概略斜視図である。
【図４】ＲＯＶを使用した海中試験の方法のステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、海面１４の下方の海底１２において実施される海底作業１０の概略図を示す。海底作業１０は、海面１４の下方の様々な深度において位置してもよいが、通常は、海底１２は、海面１４の下方１０００ｍ超となり、且つ、多くの場合に、海面１４下約２０００〜３０００ｍとなろう。
【００２０】
海底作業１０は、海底１２を移動することができる遠隔操縦車両（ＲＯＶ）４０を含む。遠隔操縦車両４０は、浮遊してもよく、及び／又は、海底１２を走行してもよい。遠隔操縦車両は、ｘ線蛍光（ＸＲＦ）及び／又は中性子放射化分析（ＮＡＡ）センサ４２の形態の分光センサを有する。通常は、ＸＲＦ又はＮＡＡセンサの形態の単一の分光センサが提供されることになる。或いは、この代わりに、ＸＲＦ及びＮＡＡセンサの両方が提供されてもよい。ＸＲＦ及び／又はＮＡＡセンサ４２は、ＸＲＦ及び／又はＮＡＡ透過ウィンドウを有する圧力定格を有するハウジング内に取り付けられている。
【００２１】
又、遠隔操縦車両４０は、水上船舶又はプラットフォーム１８に「アンビリカル」ケーブル４４を介して接続されている。アンビリカルケーブル４４は、遠隔操縦車両４０に対して電力、制御、及び遠隔計測を提供する。通常、遠隔操縦車両４０は、水上船舶又はプラットフォーム１８から、アンビリカルケーブル４４を介して、電力供給され、且つ、遠隔操縦される。水上船舶又はプラットフォーム１８は、海面１４の表面上に配置されるものとして示されているが、水上船舶又はプラットフォームは、陸上などの別の場所に配置することもできる。アンビリカルケーブル４４は、その他の海底装置（図１に示さず）用のアンビリカルケーブルに接続されてもされなくてもよく、又はこれと一体化されてもよい。又、遠隔操縦車両４０は、例えば、電池電源などのその独自の電源を有することも可能であり、且つ、無線通信手段を介して操縦することもできる。
【００２２】
海底１２は、分析対象である海底物質５０を有する。海底物質５０は、通常、海底堆積物、硬質の岩、及び／又は海底構造を含む。海底物質５０は、自然に生成されるものであってもよく、或いは、海底採鉱作業の結果として露出したベンチからのものなどのように、最近露出した物質であってもよい。図２及び図３は、新たに生成された海底ベンチ３０上において動作している海底採鉱車両と共に動作する遠隔操縦車両４０を示している。又、図２に示されるように、海底採鉱車両２０は、第２アンビリカルケーブルを介して水上船舶又はプラットフォーム１８に接続されている。海底物質５０は、海底ベンチ３０の最近露出した部分である。
【００２３】
図３は、図２に示されている海底採鉱車両２０と共に使用される遠隔操縦車両４０を示しているが、遠隔操縦車両４０は、水上船舶又はプラットフォーム１８までその独自のアンビリカルケーブル（図１及び図２の４４）を有する代わりに、遠隔操縦車両４０と海底採鉱車両２０との間において接続されたアンビリカル繋ぎケーブル４４’を有する。遠隔操縦車両４０は、依然として電力を受け取って水上船舶又はプラットフォーム１８と通信してもよいが、この場合には、代わりに、海底採鉱車両２０のアンビリカルケーブル２２を介している。
【００２４】
一実施形態においては、遠隔操縦車両４０は、必要とされる時点まで、海底採鉱車両２０によって担持されてもよく、必要とされる時点において、関心の対象である海底物質５０を分析するべく、海底採鉱車両２０から分離される。例えば、海底採鉱車両２０が新しい物質を露出させるのに伴って、遠隔操縦車両４０を利用して無機物化品位計測を実施してもよい。
【００２５】
使用の際には、まず、分析対象である海底物質５０が、分析のために識別される（図４のステップ１００）。海底物質５０は、様々な異なる手段によって識別されてもよいが、通常、遠隔操縦車両４０は、いくつかの形態の海底物質識別システムを有することになる。分析対象である海底物質５０は、海底計測値を取得することにより（例えば、ソナー）、視覚的識別により（例えば、カメラを介したもの）、且つ／又は、履歴データを使用することにより、識別されてもよい。
【００２６】
分析対象である海底物質５０が識別されたら、遠隔操縦車両４０は、識別された海底物質まで導かれ（図４のステップ１１０）、且つ、ＸＲＦ及び／又はＮＡＡセンサ４２が識別された海底物質５０の近傍に配置される。通常、ＸＲＦ及び／又はＮＡＡセンサは、遠隔操縦車両４０のマニピュレータアーム上に取り付けられている。マニピュレータアーム又は作動型プローブは、遠隔操縦車両４０の残りの部分に対して操作可能であり、且つ、好ましくは、通常は、水上船舶又はプラットフォーム１８から、遠隔制御されている。ＸＲＦ及び／又はＮＡＡセンサが識別された海底物質５０の近傍に配置されたら、識別された海底物質５０をＸＲＦ及び／又はＮＡＡセンサ４２によって分析することができる（図２のステップ１２０）。
【００２７】
ＸＲＦ及び／又はＸＡＡセンサ４２からのデータは、保存され、且つ、アンビリカルケーブル４４又はアンビリカル繋ぎケーブル４４’上において水上船舶又はプラットフォーム１８に送信される。遠隔操縦車両４０がアンビリカルケーブル４４又はアンビリカル繋ぎケーブル４４’を有していない場合には、データは、無線で（例えば、水上船舶又はプラットフォーム１８に、又は海底採鉱車両２０などのその他の海底装置に）送信されてもよく、及び／又は、（例えば、遠隔操縦車両４０が回収された際などの）適切な時点において遠隔操縦車両４０からダウンロードされてもよい。
【００２８】
有利には、本発明は、遠隔操縦車両４０を遠隔使用した海底堆積物、硬質の岩、及び構造などの海底物質５０の試験を可能にする。遠隔操縦車両４０のＸＲＦ及び／又はＮＡＡセンサ４２を使用して海底物質５０の組成及び無機物品位推定値を提供しており、これらは、海底１２に関する知識を向上すると共に、海底採鉱作業に対する採鉱指針を提供し、且つ、従って、この作業の質を高めるべく、使用することができる。
【００２９】
本発明に従って遠隔操縦車両４０を操縦する方法は、海底から物理的試料を取得するべく機能するマニピュレータを有する既存の遠隔操縦車両の使用よりも効率的である。更には、本発明による遠隔操縦車両４０は、試料を取得することができない、試料を損傷してしまう、或いは、試料を失う、などのような物理的試料の取得と関連した様々な問題点を回避している。更には、本発明による遠隔操縦車両４０は、海底物質のリアルタイム分析を許容し、これにより、物理的試料の取得及び分析における遅延及び関連する非効率性を回避している。
【００３０】
遠隔操縦車両４０は、海底物質５０に関する相対的に迅速なデータ収集及び分析を提供することによって迅速且つ正確な評価の実施を許容し、その結果、十分な情報に基づいた決定をタイムリーに下せるようにするべく、容易に利用することができる。例えば、遠隔操縦車両４０は、採鉱の後の海底ベンチのタイムリーな分析を提供することにより、採鉱されている実際の海底物質の無機物化推定値を確認し、且つ、必要に応じて、これを更新するべく、利用されてもよい。更には、遠隔操縦車両４０は、潜在的な海底掘削サイトをスクリーニングすることにより、掘削のための無機物化ターゲットを費用効率の優れた方式で選択又は拒絶するべく、利用されてもよい。
【００３１】
遠隔操縦車両４０の動作の容易性及び効率性に起因し、従来の海底サンプリングシステムと比べた場合に、これまで実際的であったものよりも大量の海底物質５０を分析することができる。海底物質５０の組成及び無機物品位推定値は、有利には、海底１２の状態に関する有用な情報を提供し、且つ、具体的には、海底採鉱作業が高価値エリアに対して合焦できるようにする。
【００３２】
通常は、遠隔操縦車両４０上に取り付けられる異なるセンサを使用することにより、その他のセンシング及び計測を実施してもよく、且つ、これは、海底物質５０、海底１２、及び／又はその環境のその他の特性の判定を支援することになる。
【００３３】
本明細書における海底、海床、海中、又はこれらに類似したものに対する参照は、利便を目的としたものに過ぎず、且つ、例えば、湖底などのように、湖などのその他の水域にも同様に適用可能であろう。
【００３４】
本明細書においては、第１及び第２、左及び右、上部及び下部、及びこれらに類似したものなどの形容詞は、なんらかの実際のそのような関係又は順序を必ずしも必要とする又は意味することなしに、１つの要素又は動作を別の要素又は動作と弁別するためにのみ、使用されている場合がある。文脈が可能とする場合には、完全体又はコンポーネント又はステップ（或いは、これらに類似したもの）に対する参照は、その完全体、コンポーネント、又はステップのうちの１つのみに対する限定として解釈してはならず、むしろ、その完全体、コンポーネント、又はステップなどのうちの１つ又は複数であってもよい。
【００３５】
本発明の様々な実施形態の上述の説明は、当業者に対する説明を目的として提供されている。これは、本発明のすべてを網羅するか又は本発明を単一の開示されている実施形態に限定することを目的としたものではない。上述のように、当業者には、上述の教示内容から、本発明に対する多数の代替形態及び変形形態が明らかとなろう。従って、いくつかの代替実施形態が具体的に議論されているが、その他の実施形態も、明らかとなり、或いは、当業者によって相対的に容易に開発されることになる。本発明は、本明細書において議論されている本発明のすべての代替形態、変更形態、及び変形形態と、上述の本発明の精神及び範囲に含まれるその他の実施形態と、を包含するものとする。
【００３６】
本明細書においては、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語、或いは、これらに類似した用語は、要素の列挙を有する方法、システム、又は装置が、それらの要素のみを含むものではなく、列挙されてはいないその他の要素を含んでもよいように、非限定的な包含を意味しているものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015524563.tif 000006
【国際調査報告】
2015524563.tif 000007
2015524563.tif 000008
2015524563.tif 000009