海底运输系统技术方案

提供了用于将海底材料从海底提升到表面的海底运输系统(10)，该系统具有线构件(150)和容器(400)，线构件(150)优选为合成绳索，在海底和表面之间至少部分地延伸，容器(400)优选为多个容器，能够运载连接至线构件(150)的载荷。容器具有诸如舵的可操纵元件(410)，使得当在水中推动容器通时，通常为通过线构件拖拽，能够对容器进行操纵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及运输系统，优选地涉及水下操作的海底运输系统。具体地，本专利技术涉及(但不受限于)具有被引导容器的机械海底运输系统。
技术介绍
在本文中参考
技术介绍
不被解释为承认这种技术构成公知常识。在海洋中的各种位置中，诸如硫化物沉淀或多金属结核等贵重海底材料在300至6000米之间(通常约5000米)的水深处存在于海底的表面层上。已经进行了各种各样的尝试以开发商业上可行的、从海底收集然后运送结核的采矿系统。海底采矿系统的一个重要方面涉及将收集到的海底材料提升至表面的运输系统。影响运营成本并因此影响商业可行性的关键因素之一在于能量消耗，尤其是与从海底到表面运输海底材料相关的能量消耗。一种运输系统设计是使用一些形式的提升装置液压运输海底材料，这些提升装置将海底材料从海底泵送至表面船舶或平台。在一种这样的设计中，提供了一种提升装置，该提升装置利用其中的悬浮矿物容纳并输送流体。提升装置材料通常通过海底泵和(或)通过注入提升装置的压缩空气以浆料的形式传输。虽然功能上可行，但是这些系统的能量效率低下，特别是在气升式系统中，由于固体颗粒通过流体柱向下滑移而造成大量能量损耗。此外，由于海底材料以浆料形式提升，因此在表面需要进一步的工序和设备对浆料形式的材料进行脱水处理。通过线缆提升容器的机械运输系统，例如在一些地下陆地矿井中使用的单滚筒提升机、双滚筒提升机或摩擦(戈培)提升机，具有可观的节能潜力。在陆地矿井中，线缆将材料的存储箱或吊斗绞盘负载材料驱动至表面，并利用多个导轨来保持存储箱对准。然而，当在水下长距离应用时，需要附加的复杂设计来弥补刚性支撑结构的缺失，例如使用导引线，而这些设计可能经受严重的纠缠和调度问题。具体地，在表面船舶与海底处或附近的锚固位置之间需要定位一些附加的导引线。在具有不同水流的水下跨越长距离，线缆缠绕或缠结或对于两个或多个箱的碰撞的可能性是非常高的。缠绕或缠结的风险，尤其是当为其他海底基础设施提供其他线缆(如海底作业用脐带)时，这种风险通常被认为是非常高的。此外，在陆地应用中，运输系统在矿井寿命期内通常位于固定的位置。在海底采矿操作中，为了能够收集海底材料，如锰结核，运输系统需要在很大的区域频繁或连续地移动。由于这种移动造成的系统的横向拖动和/或提升或降低进一步增加了线缆缠结或箱碰撞的可能性。已经考虑了一些缓解程序但它们均有显著的操作性缺点。例如，减小碰撞可能性的一种方法是在储存箱的重叠区间降低箱子速度，但这种减速降低了系统的运行效率。另一种方法是将箱子封闭在管或管道中，但除了所需的结构之外，这实际上增加了泵送系统，产生由夹带的流体和周围结构引起的巨大的摩擦能量损耗。也考虑了试图从表面船舶施加横向控制的附加导引线，但这显著增加了系统的复杂性，并导致更高的操作停机时间风险和额外的维护需求。专利技术目的本专利技术旨在提供克服或改善以上描述的缺点或问题中的一个或多个或至少提供有用的替代方案的海底运输系统。本专利技术的其他优选目标将根据以下描述而变得显而易见。
技术实现思路
以一种形式，虽然其不需要是唯一的或甚至是最广泛的形式，提供了用于将海底材料从海底提升到表面的海底运输系统，该海底运输系统包括：至少一个线构件，至少部分地在海底与表面之间延伸；至少一个容器，能够承载负载，该容器被连接至线构件；其中该容器具有可操纵元件，其使得当在水推动容器时能够操纵该容器。优选地，可操纵元件包括至少一个可调节表面。可操纵元件可以包括舵、襟翼，和/或至少一个可调节水翼。优选地，可操纵元件被控制成沿着路径引导容器。可操纵元件可以被远程控制，但优选地进行自主控制。优选地，可操纵元件通过主动调整可操纵元件进行控制。优选地，容器为吊斗。优选地，容器还包括位置确定系统，甚至更优选地包括基于惯性测量提供位置估计的惯性导航系统。替代地，位置确定系统可以包括磁罗盘、姿态传感器和/或深度传感器，具有来自声学导航设备(诸如超短基线系统)的潜在的额外输入。优选地，可操纵元件基于来自定位系统的位置估计被控制。优选地，容器被程序化以遵循预定路径。线构件可以由线缆、绳索或电线构成。优选地，线构件由绳索构成，更优选地由合成绳索构成，更优选地由平行运行的两个合成绳索构成以分散载荷并减轻由于单个绳索失效的后果。线构件可以为整体式或可包括共同限定线构件的多个线构件段。优选地，线构件段中的至少一些通过容器连接。优选地，线构件从朝向表面定位或位于表面处的第一表面位置延伸到朝向表面定位或位于海底处的深海位置。优选地，线构件还从朝向海底定位或位于海底处的深海位置延伸到朝向表面定位或位于表面处的第二表面位置。优选地，第一表面位置和第二表面位置定位成与深海位置相距基本相同的距离。优选地，第一表面位置和第二表面位置相对于海平面位于大致相同的水平面。优选地，第一表面位置和第二表面位置位于表面船舶(例如轮船或船或其他类型的浮动装置)的相对端或侧。优选地，线构件由第一表面位置处或附近、第二表面位置处或附近和/或深海位置处或附近的槽轮接收。优选地，该系统还包括在线构件上拉动的至少一个驱动元件。优选地，驱动单元包括接纳线构件的至少部分的绞盘。优选地，该绞盘包括线构件可绕其卷绕的可旋转的线轴。优选地，该系统包括两个绞盘，优选为双滚筒配置。优选地，绞盘配置成使得来自下行容器的势能可由上行的容器重新获得。优选地，第一绞盘邻近第一表面位置定位，第二绞盘邻近第二表面位置定位。优选地，第一绞盘和第二个绞盘位于表面之上，但它们可位于表面之下。优选地，该线构件从第一绞盘延伸到第二绞盘。优选地，当线构件缠绕到一个绞盘上时其从另一绞盘解绕。优选地，线构件优选地通过位于深海位置处或附近的槽轮处于两绞盘之间的拉力下。优选地，线构件优选地通过第一表面位置处或附近、深海位置处或附近和/或第二表面位置处或附近的槽轮从第一绞盘延伸到第二绞盘。优选地，第一容器在第一表面位置与深海位置之间连接至线构件，以及优选地，第二容器在第二表面位置与深海位置之间连接至线构件。优选地，第一容器和第二容器在线构件上间隔开，使得当一个容器位于深海位置处或附近时，另一容器将位于其对应的表面位置处或附近。优选地，该系统还包括配重。优选地，配重位于深海位置处或附近。优选地，配重被配置成确保缓冲器处于静态稳定并防止缓冲器翻转。优选地，该系统还包括缓冲器。优选地，缓冲器位于深海位置处或附近。优选地，配重连接至缓冲器。优选地，缓冲器悬挂在海底之上。优选地，缓冲器通过从表面处或附近延伸的缓冲线悬挂在海底之上。优选地，缓冲线是脐带线缆，以向缓冲器和/或海底机器提供服务，例如电力和/或数据传输。优选地，缓冲器具有用于存储所采集的海底材料的储藏隔间。优选地，缓冲器具有用于接纳所采集的海底材料的至少一个进口和用于分配所采集的海底材料的至少一个出口。优选地，进口连接到进口管，优选为浆料软管进口管。优选地，一个或多个出口包括一个或多个斜槽。优选地，当致动斜槽时，斜槽选择性地释放海底材料。斜槽可具有剂量仪以当被致动时分配预定量的海底材料。缓冲器优选地包括推进器。优选地，推进器主动控制定向，优选地相对于表面船舶的方位定向，优选地配置成抵消海底绳索的盘绕。缓冲器优选地包括海底处理系统。优选地，海底处理系统使所期望的海底材料，如结核，从浆料中分离出来。容器可本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将海底材料从海底提升到表面的海底运输系统，所述海底运输系统包括：至少一个线构件，所述至少一个线构件至少部分地在海底和所述表面之间延伸；至少一个容器，所述至少一个容器能够运载载荷，所述容器连接至所述线构件；其中，所述容器具有可操纵元件，使得当在水中推动所述容器时能够操纵所述容器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.19 AU 20149018551.用于将海底材料从海底提升到表面的海底运输系统，所述海底运输系统包括：至少一个线构件，所述至少一个线构件至少部分地在海底和所述表面之间延伸；至少一个容器，所述至少一个容器能够运载载荷，所述容器连接至所述线构件；其中，所述容器具有可操纵元件，使得当在水中推动所述容器时能够操纵所述容器。2.根据权利要求1所述的海底运输系统，其中所述可操纵元件包括至少一个可调节表面。3.根据权利要求1或2所述的海底运输系统，其中所述可操纵元件包括舵、襟翼和/或至少一个可调节水翼。4.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，其中所述可操纵元件控制成沿着路径引导所述容器。5.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，其中所述可操纵元件进行自动控制。6.根据权利要求1至4中的任一项所述的海底运输系统，其中所述可操纵元件被远程控制。7.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，其中所述可操纵元件通过主动调整所述可操纵元件进行控制。8.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，其中所述容器为吊斗。9.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，其中所述容器包括定位系统。10.根据权利要求9所述的海底运输系统，其中所述定位系统包括惯性导航系统，所述惯性导航系统基于惯性测量提供位置估计。11.根据权利要求9或10所述的海底运输系统，其中所述定位系统包括磁罗盘、姿态传感器和/或深度传感器。12.根据权利要求9至11中的任一项所述的海底运输系统，其中所述定位系统包括来自声学导航设备的输入。13.根据权利要求9至12中的任一项所述的海底运输系统，其中所述可操纵元件关于来自所述定位系统的所述位置估计进行控制。14.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，其中所述容器被程序化以遵循预定路径。15.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，其中所述线构件由缆绳、绳索或金属丝制成。16.根据权利要求15所述的海底运输系统，其中所述线构件至少基本上由合成绳索制成。17.根据权利要求16所述的海底运输系统，其中所述线构件包括平行行进的两条合成绳索。18.根据权利要求15至17中的任一项所述的海底运输系统，其中所述线构件为整体式。19.根据权利要求15至17中的任一项所述的海底运输系统，其中所述线构件包括多个线构件段，所述多个线构件段共同限定所述线构件。20.根据权利要求19所述的海底运输系统，其中所述线构件段中的至少一些通过容器连接。21.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，其中所述线构件从朝向所述表面定位或位于所述表面处的第一表面位置延伸至朝向所述海底定位或位于所述海底处的深海位置。22.根据权利要求21所述的海底运输系统，其中所述线构件还从朝向所述海底定位或位于所述海底处的深海位置延伸至朝向所述表面定位或位于所述表面处的第二表面位置。23.根据权利要求22所述的海底运输系统，其中所述第一表面位置和所述第二表面位置基本位于距所述深海位置的相同距离处，并位于相对于海平面基本相同的水平面处。24.根据权利要求22或23所述的海底运输系统，其中所述第一表面位置和所述第二表面位置位于表面船舶的相对端或相对侧。25.根据权利要求22至24中的任一项所述的海底运输系统，其中所述线构件由位于所述第一表面位置处或附近、所述第二表面位置处或附近和/或深海位置处或附近的槽轮接纳。26.根据前述权利要求中的任一项所述的海底运输系统，还包括上拉所述线构件的至少一个驱动元件。27.根据权利要求26所述的海底运输系统，其中所述驱动元件包括接纳所述线构件的至少一部分的绞盘。28.根据权利要求27所述的海底运输系统，其中所述驱动元件包括布置成双滚筒配置的两个绞盘，以使得来自下行容器的势能够由上行容器获得。29.根据权利要求27或28所述的海底运输系统，其中第一绞盘邻近第一表面位置定位，第二绞盘邻近第二表面位置定位，所述线构件通...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·迈克尔·帕里诺斯，罗兰·甘特·贝恩特，肖恩·迈克尔·普伦基特，
申请(专利权)人：诺蒂勒斯矿物新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG