(57)【要約】  海底から鉱石をホイスティングするための海底垂直ホイストシステムが提供され、海底垂直ホイストシステムは、駆動機構と、駆動機構によって駆動されるようになされた少なくとも１つのラインと、少なくとも１つのラインに動作可能に装着されるようになされた複数の容器と、少なくとも１つのラインおよび複数の容器が海底に対してホイスティングされるときに少なくとも１つのラインおよび複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第１のケーシングと、少なくとも１つのラインおよび複数の容器が海底に向かって下ろされるときに少なくとも１つのラインおよび複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第２のケーシングと、を備える。【選択図】図１
2016514778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底から鉱石をホイスティングするための海底垂直ホイストシステムであって、
駆動機構と、
前記駆動機構によって駆動されるようになされた少なくとも１つのラインと、
前記少なくとも１つのラインに動作可能に装着されるようになされた複数の容器と、
前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器が海底に対してホイスティングされるときに前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第１のケーシングと、
前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器が海底に向かって下ろされるときに前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第２のケーシングと
を備える海底垂直ホイストシステム。
【請求項２】
鉱石受け船をさらに備え、前記駆動機構が前記鉱石受け船に装着されている、請求項１に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項３】
前記駆動機構が従動スピンドルである、請求項１または２に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項４】
前記第１のケーシングおよび前記第２のケーシングのそれぞれが複数の導管で形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのラインが多数のセグメントで形成され、前記セグメントのそれぞれが、前記複数の容器のうちの対応する容器の上部および前記複数の容器のうちの隣接する容器の下部に結合している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項６】
前記複数の容器のそれぞれが、前記少なくとも１つのラインを前記複数の容器のそれぞれに通すことができるように開口を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項７】
前記複数の容器のそれぞれが複数のガイドローラを備え、前記複数のガイドローラが、対応する容器の昇降時に前記対応する容器を案内するために前記第１のケーシングまたは前記第２のケーシングの内面と接触するようになされている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項８】
前記海底垂直ホイストシステムの下端部の方に鉱石ホッパを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項９】
アルキメデススクリューフィーダが、前記鉱石ホッパから鉱石を前記複数の容器に送り込む、請求項８に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項１０】
鉱石回収装置をさらに備え、前記鉱石回収装置が鉱石を前記鉱石ホッパに供給する、請求項８または９に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項１１】
クロス部材が、前記ケーシングを離間するために前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間に間隔を置いて配置される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項１２】
前記クロス部材が中空であり、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の圧力差を均一にするために前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間に連結される、請求項１１に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステムを使用して海底から鉱石をホイスティングする方法であって、
鉱石を前記複数の容器に送り込むステップと、
前記複数の容器を鉱石受け船に向かってホイスティングするステップと
を含む方法。
【請求項１４】
海底垂直ホイストシステム用のスピンドルであって、
支持体に回転可能に連結されるフレームと、
前記フレームに回転可能に連結され、複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインと係合するようになされた複数の滑車と
を備えるスピンドル。
【請求項１５】
前記フレームおよび前記複数の滑車は、前記複数の容器の対応する容器が、前記対応する容器が前記スピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに前記複数の滑車のうちの２つの間に配置されるように、選択的に回転される、請求項１４に記載のスピンドル。
【請求項１６】
前記複数の容器のうちの１つの容器が前記スピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに、前記複数の滑車が前記フレームに対して回転するのを阻止される、請求項１４または１５に記載のスピンドル。
【請求項１７】
前記フレームは、前記複数の滑車が前記フレームに対して回転するのを阻止されたときに前記支持体に対して回転するようになされる、請求項１６に記載のスピンドル。
【請求項１８】
海底垂直ホイストシステム用のスピンドルであって、
支持体に回転可能に連結され、複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインと係合するようになされた滑車と、
前記複数の容器のそれぞれが前記滑車の少なくとも一部の周りを移動するときに前記滑車と共に選択的に回転するとともに、前記複数の容器のそれぞれを前記滑車から離隔するようになされた架台と
を備えるスピンドル。
【請求項１９】
前記架台が、前記滑車と共に選択的に回転するために前記滑車に選択的に結合する、請求項１８に記載のスピンドル。
【請求項２０】
前記架台は、前記複数の容器が前記スピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに前記複数の容器のそれぞれの少なくとも一部を受容するようになされた凹所を備える、請求項１８または１９に記載のスピンドル。
【請求項２１】
前記架台は、前記架台が前記スピンドルの少なくとも一部の周りを前記滑車と共に回転するときに前記少なくとも１つのラインの少なくとも一部と係合するようになされる、請求項１８、１９および２０のいずれか一項に記載のスピンドル。
【請求項２２】
前記スピンドルが、前記海底垂直ホイストシステムの上部の方の上部スピンドルである、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のスピンドル。
【請求項２３】
前記スピンドルが、前記海底垂直ホイストシステムの下部の方の下部スピンドルである、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載のスピンドル。
【請求項２４】
海底から鉱石をホイスティングするために請求項１４〜２３のいずれか一項に記載のスピンドルを使用すること。
【請求項２５】
海底ホイストシステムを構築する方法であって、
複数の導管を準備するステップと、
前記複数の導管を連結して少なくとも１つのケーシングを形成するステップと、
前記少なくとも１つのケーシングを海底に向かって下ろすステップと、
複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインを設けるステップと、
前記少なくとも１つのケーシング内に前記少なくとも１つのラインの少なくとも一部を配置するステップと、
前記少なくとも１つのラインを駆動するようになされた駆動機構を設けるステップと
を含む方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのケーシングを海底に向かって下ろす前記ステップが、前記少なくとも１つのケーシングが形成されている間に実行される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのケーシング内に少なくとも１つのラインを配置する前記ステップが、前記少なくとも１つのケーシングが形成されている間に実行される、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのラインを連続ループに形成するステップをさらに含む、請求項２５、２６および２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
海底から鉱石をホイスティングする方法であって、
海底から鉱石を鉱石ホッパに供給するステップと、
前記鉱石ホッパから鉱石を、少なくとも１つのケーシング内に配置された少なくとも１つのラインによって動作可能に連結された複数の容器に送り込むステップと、
前記複数の容器を鉱石受け船に向かってホイスティングするステップと
を含む方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つのケーシングが複数の導管から形成されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
海底から鉱石を鉱石ホッパに供給する前記ステップが、鉱石回収装置を使用して前記鉱石を前記鉱石ホッパに供給する工程を含む、請求項２９または３０に記載の方法。
【請求項３２】
駆動機構を使用して前記少なくとも１つのラインを駆動するステップをさらに含む、請求項２９、３０および３１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底垂直ホイストシステム（ｓｅａｆｌｏｏｒ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｈｏｉｓｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）に関する。本発明は特に、非独占的にではあるが、海底採掘作業（ｓｕｂｓｅａ  ｍｉｎｉｎｇ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）で鉱石を海底から水面（ｓｕｒｆａｃｅ）まで機械的にホイスティングするシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋中の様々な場所には、硫化物沈殿物または多金属団塊が水深約３００〜６０００ｍの深海底の表層に存在する。
【０００３】
１９７０年代後半から、これらの堆積物を深海海底から採掘し持ち上げるための商業的に実現可能な解決法を工学しようとする様々な試みがある。
【０００４】
従来技術の１つの解決法は、水と鉱石のスラリを水面まで液圧でホイスティングする（持ち上げる）ことである。この解決法は、水と鉱石のスラリを水面まで持ち上げるために、垂直ライザパイプと単一もしくは一連のインラインスラリポンプ（ｉｎｌｉｎｅ  ｓｌｕｒｒｙ  ｐｕｍｐｓ）とを備える。かかるシステムは潜在的に極めて複雑であり、インラインポンプに顕著な摩耗が生じるので、運転中にメンテナンスが必要になる。多数のインライン遠心ポンプを使用する運転では、システムのエネルギー効率は極めて低い。
【０００５】
従来技術の別の解決法は、水と鉱石のスラリを水面までエアリフトでホイスティングする（ａｉｒｌｉｆｔ  ｈｏｉｓｔ）ことである。この解決法は、空気をライザパイプ部分内にパイプのずっと下の方へ注入することを含み、低密度の空気が水と鉱石のスラリを水面まで持ち上げる。このシステムは極めて単純であり、運転中の維持費が潜在的に低いという魅力があるが、このシステムはエネルギー効率が比較的悪く、現実的なホイスト速度で機能するようにかなりの量の高圧圧縮空気を必要とする。
【０００６】
従来技術の別の技術は、陸上の多くの地下鉱山で日常的に使用されているように、スキップおよびケーブルによって機械的に持ち上げるものである。このような機械的ホイストシステムは、比較的単純であるとともにエネルギー効率が良い。しかし、シングルスキップシステムを使用しているときの潜在的スループットに対する限界、ガイドおよび運搬ケーブルがマルチスキップシステムにからまった状態になるのに伴う問題、ならびに泥を海底に戻し、水柱がプルームで汚染されるのを防ぐことは、すべてが海底用途に考慮される必要がある。
【０００７】
本明細書に含まれている、文献、行為、材料、装置、物品などに関するいかなる議論も、本発明のための文脈を提供することのみを目的としている。上記議論は、上記議論が本出願の各請求項の優先日の前に存在していたので、これらの事柄のいずれかもしくはすべてが先行技術基準の一部を形成する、または本発明に関連する分野における共通一般知識であったと認めたと見なされるべきでない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一目的は、上記問題のうちの１つまたは複数を解決するもしくは少なくとも緩和し、かつ／または消費者に有用な選択肢もしくは商業上の選択を提供することである。
【０００９】
本発明の他の好ましい目的は、以下の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一形態では、本発明は、唯一の形態、またはそれどころか最も広い形態である必要はないが、本発明は、海底から鉱石をホイスティングするための海底垂直ホイストシステムに存在し、海底垂直ホイストシステムは、
駆動機構と、
駆動機構によって駆動されるようになされた少なくとも１つのラインと、
少なくとも１つのラインに動作可能に装着されるようになされた複数の容器と、
少なくとも１つのラインおよび複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた少なくとも１つのケーシングと
を備える。
【００１１】
海底垂直ホイストシステムは鉱石受け船を備えることが好ましい。鉱石受け船は、水上船、浮桟橋、半潜水型海洋掘削装置、または同様のものでよい。好ましい一実施形態では、鉱石受け船は水上船である。一般に、駆動機構は鉱石受け船に装着される。
【００１２】
当業者なら、少なくとも１つのラインは、１つまたは複数のロープ、ケーブル、ベルト、チェーン、および／または同様のものでよいことを理解するであろう。ラインは多数のラインでよいことも理解されよう。例えば、ラインは、互いに連結された多数のロープとすることができる。一般に、ラインはループを形成する連続的なラインであり、ループの一方の側が容器を水面に向かってホイスティングし、他方の側が容器を海底に向かって持って行く。
【００１３】
各容器は、隣接する容器に連結するようになされた１つのラインに装着されることが好ましい。このようにして、海底垂直ホイストシステムの長さ（すなわち深さ）は運転条件に適合するように調節され得る。代替実施形態では、容器は、エンドレスループを形成するようにつなぎ合わされた単一ラインに装着されてもよい。容器は、クランプを使用してラインに装着されてもよい。例えば、容器は、スキーリフトのゴンドラがケーブルに装着されるのと同様の方法でラインに装着されてもよい。
【００１４】
各容器は、少なくとも１つのケーシングの内側に容器を案内するためのガイドを備えることが好ましい。ガイドは、少なくとも１つのケーシングの内面と接触するようになされた複数のガイドローラであることが好ましい。
【００１５】
各容器は、容器が下ろされているときに容器の内側にある空気を抜くようになされることが好ましい。各容器は、空気が容器から漏れ出ることを可能にするための開口を備えることが好ましい。
【００１６】
少なくとも１つのケーシングは複数の導管から形成されることが好ましい。少なくとも１つのケーシングは２つのケーシングであることが好ましい。各ケーシングは複数の導管から形成されることが好ましい。一般に、一方のケーシング（第１のケーシング）は「上に行く（ｕｐ  ｇｏｉｎｇ）」ケーシングであり、このケーシングは、水面に向かってホイスティングされている（すなわち、海底に対してホイスティングされている）ラインおよび容器の少なくとも一部をおおう。一般に、第２のケーシングは「下に行く（ｄｏｗｎ  ｇｏｉｎｇ）」ケーシングであり、このケーシングは、海底に向かって下ろされているラインおよび容器の少なくとも一部をおおう。代替実施形態では、「下に行く」ケーシングは必要とされないかもしれない。例えば、「下に行く」ケーシングは、立ち上がる材料が海底に戻されるのを妨げる必要がない場合、または材料が海底に戻されていない場合に必要ないかもしれない。一般に、クロス部材が、ケーシングを離間するためにケーシング相互間に間隔を置いて配置される。
【００１７】
少なくとも１つのケーシングは、容器が昇降されるときに水が容器を通ることができるように、容器の断面積に比べて大きい内部断面積を有することが好ましい。代替実施形態では、少なくとも１つのケーシングの内部断面積は容器の内部断面積に近い。この代替実施形態では、中空のクロス部材が、「上に行く」ケーシングと「下に行く」ケーシングとの間に連結されてもよい。このようにして、圧力差が均一にされ得る。こうすることの一利点は寄生抗力が低減されることである。代替的にまたは追加として、容器のホイストを支援するために、水および／または圧縮空気が「上に行く」ケーシングに注入されてもよい。
【００１８】
駆動機構は従動スピンドルであることが好ましい。一般に、ラインおよび容器は、スピンドルの一部の周りを移動し、海底からホイスティングされている状態から海底に下ろされている状態に移行する。容器は、容器がスピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに鉱石を取り出して空にされることが好ましい。あるいは、容器は、容器がスピンドルの一部の周りを移動した後で空にされてもよい。
【００１９】
一般に、スピンドルは、容器がスピンドルの周りを少なくとも部分的に移動する（例えば、ホイスティングされている状態と下ろされている状態との間で移行する）ことを可能にするようになされる。
【００２０】
海底垂直ホイストシステムは、ホイストシステムの下部の方にスピンドルを備えることが好ましい。一般に、ホイストシステムの下部の方のスピンドルはラインの戻り点として働く。一般に、ホイストシステムの下部の方のスピンドルはモータによって駆動されない。あるいは、ホイストシステムの下部の方のスピンドルは、ラインを下ろすかつ／またはホイスティングするのを支援するために駆動される。
【００２１】
海底垂直ホイストシステムは、ホイストシステムの下部の方に鉱石ホッパを備えることが好ましい。一般に、鉱石は、鉱石ホッパから水面に向かってホイスティングされている容器に送り込まれる。アルキメデススクリューフィーダなどの送り機構が、鉱石ホッパから鉱石を容器に送り込むことが好ましい。
【００２２】
別の形態では、本発明は、
支持体に回転可能に連結されるフレームと、
フレームに回転可能に連結され、複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインと係合するようになされた複数の滑車（ｓｈｅａｖｅ）と
を備える海底垂直ホイストシステム用のスピンドルに存在する。
【００２３】
フレームおよび複数の滑車は、複数の容器が滑車と接触しないように回転することが好ましい。一般に、容器は、容器がスピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに複数の滑車のうちの２つの間に配置される。一般に、容器がスピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに、滑車はフレームに対して回転するのを阻止される。一般に、滑車がフレームに対して回転するのを阻止されたときに、フレームは、ラインおよび／または容器がスピンドルの少なくとも一部の周りを移動することができるように回転される。
【００２４】
一般に、ラインだけがスピンドルの周りを移動しているときに、フレームは回転するのを阻止され、滑車はフレームに対して回転する。
【００２５】
滑車およびフレームは、モータを使用して選択的に回転されることが好ましい。
【００２６】
スピンドルは、海底垂直ホイストシステムの上部の方の上部スピンドル、または海底垂直ホイストシステムの下部の方の下部スピンドルでよいことが理解されよう。
【００２７】
別の形態では、本発明は、
支持体に回転可能に連結され、複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインと係合するようになされた滑車と、
複数の容器のそれぞれが滑車の少なくとも一部の周りを移動するときに滑車と共に選択的に回転するとともに、複数の容器のそれぞれを滑車から離隔するようになされた架台（ｃｒａｄｌｅ）と
を備える海底垂直ホイストシステム用のスピンドルに存在する。
【００２８】
架台は、滑車と共に選択的に回転するために滑車に選択的に結合することが好ましい。
【００２９】
架台は、複数の容器が滑車の少なくとも一部の周りを移動するときに複数の容器のそれぞれの少なくとも一部を受容するようになされた凹所を備えることが好ましい。
【００３０】
架台は、架台がスピンドルの少なくとも一部の周りを滑車と共に回転するときにラインの少なくとも一部と係合するようになされることが好ましい。
【００３１】
別の形態では、本発明は、海底垂直ホイストシステムを構築する方法に存在し、この方法は、
複数の導管を準備するステップと、
複数の導管を連結して少なくとも１つのケーシングを形成するステップと、
少なくとも１つのケーシングを海底に向かって下ろすステップと、
複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインを設けるステップと、
少なくとも１つのケーシング内に少なくとも１つのラインの少なくとも一部を配置するステップと、
少なくとも１つのラインを駆動するようになされた駆動機構を設けるステップと
を含む。
【００３２】
少なくとも１つのケーシングを海底に向かって下ろすステップは、少なくとも１つのケーシングが形成されている間に実行されることが好ましい。
【００３３】
少なくとも１つのケーシング内に少なくとも１つのラインの少なくとも一部を配置するステップは、少なくとも１つのケーシングが形成されている間に実行されることが好ましい。
【００３４】
上記方法は、少なくとも１つのラインを連続ループに形成するステップをさらに含むことが好ましい。
【００３５】
別の形態では、本発明は、海底から鉱石をホイスティングする方法に存在し、この方法は、
海底から鉱石を鉱石ホッパに供給するステップと、
鉱石ホッパから鉱石を複数の容器に送り込むステップと、
複数の容器を鉱石受け船に向かってホイスティングするステップと
を含み、
少なくとも１つのラインが複数の容器を動作可能に連結し、少なくとも１つのラインの少なくとも一部が、少なくとも１つのケーシング内に配置される。
【００３６】
本発明のさらなる特徴は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００３７】
本発明の理解を助けるとともに、当業者が本発明を実施するのを可能にするために、本発明の好ましい諸実施形態について単に例として添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態による海底垂直ホイストシステムおよび海底団塊選鉱システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による海底垂直ホイストシステムの概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による容器の断面概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による海底垂直ホイストシステムの概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による内部ブレースの模式的平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による下部スピンドルの模式的平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による外部ブレースの模式的平面図である。
【図８】本発明の一実施形態による下部スピンドルの模式的平面図である。
【図９】本発明の一実施形態による海底垂直ホイストシステムの概略図である。
【図１０Ａ】図９のスピンドルの概略図である。
【図１０Ｂ】図９のスピンドルの概略図である。
【図１０Ｃ】図９のスピンドルの概略図である。
【図１０Ｄ】図９のスピンドルの概略図である。
【図１０Ｅ】図９のスピンドルの概略図である。
【図１０Ｆ】図９のスピンドルの概略図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態によるスピンドルの概略図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態によるスピンドルの概略図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態によるスピンドルの概略図である。
【図１１Ｄ】本発明の一実施形態によるスピンドルの概略図である。
【図１１Ｅ】本発明の一実施形態によるスピンドルの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態による海底垂直ホイストシステム１０および海底団塊選鉱システム２０の概略図を示す。海底団塊選鉱システム２０は、水上船２２と海底２６に沿ってけん引される海底団塊回収車両２４とを備える。海底団塊回収車両２４は、海底２６から団塊２８の形をとる鉱石を収集し、その鉱石を海底団塊回収車両２４の後ろにウインドロウ（ｗｉｎｄｒｏｗ）３０の形で堆積させる。鉱石回収装置１４が、鉱石のウインドロウ３０を収集し、鉱石を垂直ホイストシステム１０に供給して水上船１２の形をとる鉱石受け船までホイスティングする。
【００４０】
図２を参照すると、本発明の一実施形態による海底垂直ホイストシステム１０が示されている。海底垂直ホイストシステム１０は、鉱石受け船１２に装着された上部スピンドル１００の形をとる駆動機構を有する。上部スピンドル１００は、通常、ライン１０２をライン１０２に装着された多数の容器１０４と共に昇降させるために、モータ（図示せず）によって駆動される。ライン１０２は多数のセグメントで構成され、セグメントのそれぞれが容器１０４の上部および隣接する容器１０４の下部に結合することが図２で分かる。
【００４１】
ライン１０２は、ライン１０２が上部スピンドル１００および下部スピンドル１０６の周りに輪をつくるので「連続的」であると見なすことができ、したがって、海底垂直ホイストシステム１０の第１の側面１０８では、ライン１０２、したがって容器１０４は鉱石受け船１２に向かってホイスティングされ、第２の側面１１０では、ライン１０２、したがって容器１０４は海底（図示せず）に向かって下ろされる。
【００４２】
パイプ１１２の形をとるケーシングが、第１の側面１０８でライン１０２および容器１０４の大部分をおおう。パイプ１１４の形をとるケーシングが、第２の側面１１０でライン１０２および容器１０４の大部分をおおう。一般に、パイプ１１２、１１４は、多数の剛性部分（図示せず）を連結することによって形成される。パイプ１１２、１１４は、ライン１０２および容器１０４を案内しかつ収容するために使用される。一般に、パイプ１１２、１１４は鉱石受け船１２から吊り下げられる。代替実施形態（図示せず）では、パイプを形成する多数の剛性部分は、垂直ホイストシステムの下部の方に配置されたベースプレートから「積み重ねられ」、ベースプレートはケーブルを用いて鉱石受け船から吊り下げられてもよい。多数の剛性部分から形成されたパイプ１１２、１１４を有し、多数のセグメントで形成されたライン１０２を有することの一利点は、海底垂直ホイストシステム１０の長さ（すなわち深さ）が運転条件に適合するように調節され得ることである。
【００４３】
下部スピンドル１０６は、通常はモータによって駆動されないが、下部スピンドル１０６は、ライン１０２および容器１０４の昇降を支援するために駆動されることもあることが理解されよう。
【００４４】
鉱石ホッパ１１６が、海底垂直ホイストシステム１０の下端部の方に配置される。アルキメデススクリューフィーダ１１８の形をとる送り機構が、鉱石を鉱石ホッパ１１６から鉱石受け船１２に向かってホイスティングされている容器１０４に送り込む。鉱石ホッパ１１６は、通常、鉱石回収装置（１４、図１に最もよく見られる）から鉱石が供給される。アルキメデススクリューフィーダの代わりにチェーンフィーダやベルトフィーダなどの代替送り機構を使用することができる。
【００４５】
図３は、本発明の一実施形態による容器１０４を示す。容器は本体１２０を有し、本体１２０の外面にローラガイド１２２が装着されている。ローラガイド１２２は、容器１０４を昇降時に案内するためにケーシング（図示せず）の内面と接触するようになされる。本体１２０は、排気穴１２４の形をとる開口を有する。排気穴１２４は、容器１０４が海底（図示せず）に向かって下ろされるときに空気が容器１０４から漏れ出ることを可能にする。しかし、本体１２０は部分的にメッシュで製作されてもよいことが理解されよう。
【００４６】
本体１２０は、容器１０４にライン１０２を通すことができるように開口１２６を有する。代替実施形態（図示せず）では、本体１２０は、容器１０４にライン１０２を通す必要なしにライン１０２を容器１０４内に配置することができるようにスロットを有していてもよい。
【００４７】
容器１０４は、ライン１０２を案内するためのガイド１２８を有する。容器は取付部材１３０を有し、取付部材１３０は、ライン１０２に装着されたクランプ締め円錐体１３２の形をとるクランプと連結する。
【００４８】
図４は、本発明の一実施形態による海底垂直ホイストシステム１０の概略図を示す。垂直ホイストシステム１０はさらに固定ケーブル１４０の形をとる固定ラインによって支持される。固定ケーブル１４０は、ブレース１４２によって一定の間隔を置いて連結される。おもり１４４が、ケーブル１４０を安定させるのを助けるためにケーブル１４０に装着される。固定ケーブル１４０は、図４に示されているようにライン１０２の船外に配置されてもよく、あるいは代替的にライン１０２の船内に配置されてもよいことが理解されよう。
【００４９】
図５は、本発明の一実施形態によるブレース１４２の模式的平面図を示す。ブレース１４２はフレーム１４６を有し、固定ケーブル１４０がフレーム１４６の中心部分の方に装着されている。ラインガイド１４８がフレーム１４６に装着され、容器１０４に装着されたライン１０２を案内する。
【００５０】
図６は、本発明の一実施形態による下部スピンドル１０６の模式的平面図を示す。下部スピンドル１０６は、下部スピンドル１０６が固定ケーブル１４０に対して回転することができるように、固定ケーブル１４０に動作可能に装着される。下部スピンドル１０６は、ライン１０２および容器１０４が下ろされている状態からホイスティングされている状態に移行するときにライン１０２、したがって容器１０４が下部スピンドル１０６の一部の周りを案内されるように、ライン１０２と係合する。
【００５１】
図７は、本発明の一実施形態によるブレース１４２の模式的平面図を示す。ブレース１４２はフレーム１４６を有し、固定ケーブル１４０がフレーム１４６の外側部分の方に装着されている。ラインガイド１４８がフレーム１４６に装着され、容器１０４に装着されたライン１０２を案内する。
【００５２】
図８は、本発明の一実施形態による下部スピンドル１０６の模式的平面図を示す。下部スピンドル１０６は、下部スピンドル１０６がフレーム１４６に対して回転することができるように、フレーム１４６に動作可能に装着される。フレーム１４６は固定ケーブル１４０に装着される。下部スピンドル１０６は、ライン１０２および容器１０４が下ろされている状態からホイスティングされている状態に移行するときにライン１０２、したがって容器１０４が下部スピンドル１０６の一部の周りを案内されるように、ライン１０２と係合する。
【００５３】
図９は、本発明の一実施形態による海底垂直ホイストシステム１０の概略図を示す。図２と同様に、パイプ１１２、１１４は、ライン１０２および容器１０４を案内しかつ収容するために使用される。容器はローラガイド１２２を有する。ローラガイド１２２は、容器１０４を昇降時に案内するためにパイプ１１２、１１４の内面と接触するようになされる。図２と同様に、容器は、アルキメデススクリューフィーダ１１８によって鉱石ホッパ１１６からの鉱石で満たされる。
【００５４】
上部スピンドル１００および下部スピンドル１０６は、回転可能なフレーム１５０とフレーム１５０に回転可能に連結された滑車１５２とを有する。このようにして、容器１０４は、滑車１５２の上を通過する必要なしに上部スピンドル１００および下部スピンドル１０６の周りを移動することができる。スピンドル１００、１０６の動作は以下でより詳細に説明される。
【００５５】
図１０Ａ〜図１０Ｆを参照すると、図９の上部スピンドル１００の動作が示されている。
【００５６】
図１０Ａは、上部スピンドル１００に近づく容器１０４を示す。この段階では、回転可能なフレーム１５０は回転するのを阻止され、滑車１５２はライン１０２を駆動するためにフレームに対して回転している。
【００５７】
容器が図１０Ｂに見られる所定の位置で検知されると、滑車はフレームに対して回転するのを阻止される。
【００５８】
次いで、フレームは、図１０Ｃ〜図１０Ｅに見られるように、容器１０４が２つの滑車１５２の間でスピンドル１００の一部の周りを移動するように回転される。一般に、図１０Ｂと図１０Ｃとの間の移行は、ライン１０２が上部スピンドル１００の周りで動くのをやめないようなものである。滑車はフレーム１５０に対して回転しないが、ライン１０２は、フレーム１５０が回転するために滑車１５２によってまだ駆動されている。図１０Ｄおよび図１０Ｅから分かるように、容器１０４は、容器１０４が上部スピンドル１００の周りを移動するときに空になる。
【００５９】
滑車１５２が図１０Ｆに見られる位置にあると、フレーム１５０は回転するのを阻止され、滑車１５２は、容器１０４を下ろすことができるように回転される。次いで、図１０Ａ〜図１０Ｆに見られるプロセスは、上部スピンドル１００に近づく別の容器に対して繰り返すことができる。
【００６０】
下部スピンドルはラインを駆動していなくてもよく、代わりに、下部スピンドルはラインによって駆動されてもよいことに留意するとともに、容器は、容器が下部スピンドルの周りを移動するときに空にならないことに留意して、下部スピンドル（図示せず）が図１０Ａ〜図１０Ｆに示されている上部スピンドルと同様の方法で機能し得ることが理解されよう。
【００６１】
図１１Ａ〜図１１Ｅを参照すると、本発明の一実施形態による下部スピンドル１０６の動作が示されている。
【００６２】
図１１Ａを参照すると、下部スピンドル１０６は、ライン１０２によって駆動される滑車１６０を有する。滑車１６０は、ライン１０２および容器１０４の昇降を支援するように駆動され得ることが理解されよう。架台１６２が滑車１６０に隣接して配置される。架台１６２は三日月形であり、容器１０４の少なくとも一部を収容するようになされた凹所１６４、ならびにライン１０２を収容するための滑車１６０上の溝（図示せず）と同じ構成の溝（図示せず）を有する。容器１０４が図１１Ａに見られる所定の場所で検知されると、架台１６２は滑車１６０と共に回る。これは、架台１６２を滑車１６０にロックすることによって実現され得る。
【００６３】
図１１Ｂ〜図１１Ｄを参照して分かるように、架台１６２は滑車１６０と共に回る。容器１０４の一部が滑車１６０の凹所１６４内に受容される。容器１０４は、滑車１６０から架台１６２によって離間されたスピンドル１０６の一部の周りを移動する。
【００６４】
図１１Ｅから分かるように、容器１０４が下部スピンドル１０６の周り（すなわち、下部スピンドルの一部の周り）を移動すると、架台１６２は、別の容器が下部スピンドル１０６に近づくまで滑車１６０に隣接したままであり、図１１Ａ〜図１１Ｅに見られるプロセスは繰り返すことができる。
【００６５】
上部スピンドルはラインを駆動していてもよいことに留意するとともに、容器は、通常は容器が上部スピンドルの周りを移動するときに空になることに留意して、上部スピンドル（図示せず）が図１１Ａ〜図１１Ｅに示されている下部スピンドルと同様の方法で機能し得ることが理解されよう。
【００６６】
前述の諸実施形態は本発明の原理の例示にすぎず、種々の修正および変更が当業者には容易に思いつくであろう。本発明は、種々の方法でおよび他の実施形態で実施し実行することができる。本明細書に用いられる用語は説明するためのものであり、限定するものと見なされるべきでないことも理解されるべきである。
【００６７】
本明細書を通じて、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という語、または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」や「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変形は、規定された要素、完全体またはステップ、あるいは要素、完全体またはステップの群を含むが、他の要素、完全体またはステップ、あるいは要素、完全体またはステップの群を除外しないことを意味すると理解されよう。
【図１】
2016514778.tif 000003
【図２】
2016514778.tif 000004
【図３】
2016514778.tif 000005
【図４】
2016514778.tif 000006
【図５】
2016514778.tif 000007
【図６】
2016514778.tif 000008
【図７】
2016514778.tif 000009
【図８】
2016514778.tif 000010
【図９】
2016514778.tif 000011
【図１０Ａ】
2016514778.tif 000012
【図１０Ｂ】
2016514778.tif 000013
【図１０Ｃ】
2016514778.tif 000014
【図１０Ｄ】
2016514778.tif 000015
【図１０Ｅ】
2016514778.tif 000016
【図１０Ｆ】
2016514778.tif 000017
【図１１Ａ】
2016514778.tif 000018
【図１１Ｂ】
2016514778.tif 000019
【図１１Ｃ】
2016514778.tif 000020
【図１１Ｄ】
2016514778.tif 000021
【図１１Ｅ】
2016514778.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月6日(2015.7.6)
【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】
海底から鉱石をホイスティングするための海底垂直ホイストシステムであって、
鉱石受け船と、
前記鉱石受け船に装着された駆動機構と、
前記駆動機構によって駆動されるようになされた少なくとも１つのラインと、
前記少なくとも１つのラインに動作可能に装着されるようになされた複数の容器と、
前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器が海底に対してホイスティングされるときに前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第１のケーシングと、
前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器が海底に向かって下ろされるときに前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第２のケーシングと
を備える海底垂直ホイストシステム。
【請求項２】
前記駆動機構が従動スピンドルである、請求項１に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項３】
前記第１のケーシングおよび前記第２のケーシングのそれぞれが複数の導管で形成されている、請求項１または２に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのラインが多数のセグメントで形成され、前記セグメントのそれぞれが、前記複数の容器のうちの対応する容器の上部および前記複数の容器のうちの隣接する容器の下部に結合している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項５】
前記複数の容器のそれぞれが、前記少なくとも１つのラインを前記複数の容器のそれぞれに通すことができるように開口を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項６】
前記複数の容器のそれぞれが複数のガイドローラを備え、前記複数のガイドローラが、対応する容器の昇降時に前記対応する容器を案内するために前記第１のケーシングまたは前記第２のケーシングの内面と接触するようになされている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項７】
前記海底垂直ホイストシステムの下端部の方に鉱石ホッパを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項８】
アルキメデススクリューフィーダが、前記鉱石ホッパから鉱石を前記複数の容器に送り込む、請求項７に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項９】
鉱石回収装置をさらに備え、前記鉱石回収装置が鉱石を前記鉱石ホッパに供給する、請求項７または８に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項１０】
クロス部材が、前記ケーシングを離間するために前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間に間隔を置いて配置される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項１１】
前記クロス部材が中空であり、前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間の圧力差を均一にするために前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとの間に連結される、請求項１０に記載の海底垂直ホイストシステム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の海底垂直ホイストシステムを使用して海底から鉱石をホイスティングする方法であって、
鉱石を前記複数の容器に送り込むステップと、
前記複数の容器を鉱石受け船に向かってホイスティングするステップと
を含む方法。
【請求項１３】
海底垂直ホイストシステム用のスピンドルであって、
支持体に回転可能に連結されるフレームと、
前記フレームに回転可能に連結され、複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインと係合するようになされた複数の滑車と
を備え、
前記フレームが前記支持体に対して選択的に回転可能であり、前記滑車のそれぞれが前記フレームに対して選択的に回転可能であり、
前記フレームおよび／または前記滑車が前記少なくとも１つのラインを駆動するようになされている、スピンドル。
【請求項１４】
前記フレームおよび前記複数の滑車は、前記複数の容器の対応する容器が、前記対応する容器が前記スピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに前記複数の滑車のうちの２つの間に配置されるように、選択的に回転される、請求項１３に記載のスピンドル。
【請求項１５】
前記複数の容器のうちの１つの容器が前記スピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに、前記複数の滑車が前記フレームに対して回転するのを阻止される、請求項１３または１４に記載のスピンドル。
【請求項１６】
前記フレームは、前記複数の滑車が前記フレームに対して回転するのを阻止されたときに前記支持体に対して回転するようになされる、請求項１５に記載のスピンドル。
【請求項１７】
海底垂直ホイストシステム用のスピンドルであって、
支持体に回転可能に連結され、複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインと係合するようになされた滑車と、
前記複数の容器のそれぞれが前記滑車の少なくとも一部の周りを移動するときに前記滑車と共に選択的に回転するとともに、前記複数の容器のそれぞれを前記滑車から離隔するようになされた架台と
を備えるスピンドル。
【請求項１８】
前記架台が、前記滑車と共に選択的に回転するために前記滑車に選択的に結合する、請求項１７に記載のスピンドル。
【請求項１９】
前記架台は、前記複数の容器が前記スピンドルの少なくとも一部の周りを移動するときに前記複数の容器のそれぞれの少なくとも一部を受容するようになされた凹所を備える、請求項１７または１８に記載のスピンドル。
【請求項２０】
前記架台は、前記架台が前記スピンドルの少なくとも一部の周りを前記滑車と共に回転するときに前記少なくとも１つのラインの少なくとも一部と係合するようになされる、請求項１７、１８、および１９のいずれか一項に記載のスピンドル。
【請求項２１】
前記スピンドルが、前記海底垂直ホイストシステムの上部の方の上部スピンドルである、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載のスピンドル。
【請求項２２】
前記スピンドルが、前記海底垂直ホイストシステムの下部の方の下部スピンドルである、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載のスピンドル。
【請求項２３】
海底から鉱石をホイスティングするために請求項１３〜２２のいずれか一項に記載のスピンドルを使用すること。
【請求項２４】
海底ホイストシステムを構築する方法であって、
複数の導管を準備するステップと、
前記複数の導管を連結して少なくとも１つのケーシングを形成するステップと、
前記少なくとも１つのケーシングを海底に向かって下ろすステップと、
複数の容器を動作可能に連結する少なくとも１つのラインを設けるステップと、
前記少なくとも１つのケーシング内に前記少なくとも１つのラインの少なくとも一部を配置するステップと、
前記少なくとも１つのラインを駆動するようになされた駆動機構を設けるステップと
を含む方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのケーシングを海底に向かって下ろす前記ステップが、前記少なくとも１つのケーシングが形成されている間に実行される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのケーシング内に少なくとも１つのラインを配置する前記ステップが、前記少なくとも１つのケーシングが形成されている間に実行される、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのラインを連続ループに形成するステップをさらに含む、請求項２４、２５および２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の導管を連結して少なくとも１つのケーシングを形成する前記ステップが、前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器が海底に対してホイスティングされるときに前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第１のケーシングと、前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器が海底に向かって下ろされるときに前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第２のケーシングとを形成するために前記複数の導管を連結する工程を含む、請求項２４、２５、２６および２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
海底から鉱石をホイスティングする方法であって、
海底から鉱石を鉱石ホッパに供給するステップと、
前記鉱石ホッパから鉱石を、少なくとも１つのケーシング内に配置された少なくとも１つのラインによって動作可能に連結された複数の容器に送り込むステップと、
前記複数の容器を鉱石受け船に向かってホイスティングするステップと
を含む方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つのケーシングが複数の導管から形成されている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
海底から鉱石を鉱石ホッパに供給する前記ステップが、鉱石回収装置を使用して前記鉱石を前記鉱石ホッパに供給する工程を含む、請求項２９または３０に記載の方法。
【請求項３２】
駆動機構を使用して前記少なくとも１つのラインを駆動するステップをさらに含む、請求項２９、３０および３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記複数の容器を海底に向かって下ろすステップをさらに含み、前記少なくとも１つのケーシングが、前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器が前記鉱石受け船に向かってホイスティングされるときに前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第１のケーシングと、前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器が海底に向かって下ろされるときに前記少なくとも１つのラインおよび前記複数の容器を少なくとも部分的におおうようになされた第２のケーシングとである、請求項２９、３０、３１および３２のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2016514778.tif 000023
2016514778.tif 000024
2016514778.tif 000025
2016514778.tif 000026
2016514778.tif 000027
2016514778.tif 000028