用于自海床提升物體的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于從海床提升物體(1)的方法，所述方法包括以下步驟：將所述物體(1)聯(lián)接至浮升球囊(10)；以及實(shí)現(xiàn)具有所述物體(1)的浮升球囊(10)的上升運(yùn)動(dòng)，所述浮升球囊(10)充滿諸如水的浮升流體，所述浮升流體的溫度高于所述浮升球囊(10)周圍的海水的溫度。本發(fā)明還涉及一種被構(gòu)造用于從海床提升物體(10)的球囊裝置(100)。
【專利說(shuō)明】用于自海床提升物體的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于自海床提升至少一個(gè)物品的方法，所述方法尤其用于將諸如錳核的礦物原料或者包含金屬的其它物體或者諸如殘骸的其它載物從海床運(yùn)輸至海面。此外，本發(fā)明涉及用于自海床提升至少一個(gè)物品的裝置。本發(fā)明設(shè)置成例如應(yīng)用于天然資料的水下采礦或者自海床回收物體。

【背景技術(shù)】
[0002]在(不止1000米、尤其不止2000米深度的)深海中，礦物原料作為以松散巖石(例如錳核、磷灰?guī)r、礦脈)的形式的天然資源位于海床上。例如已知的是在深海中，溶解的物質(zhì)由于那里的壓力和溫度狀況而沉積為金屬礫巖的形式。例如，金屬結(jié)核或者由諸如錳、鈷的金屬或金屬化合物以及其它材料構(gòu)成的金屬化表面層在礦物上形成。例如在太平洋中，通過(guò)沉積的金屬或金屬化合物以這種方式所富集的海床形成了具有很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床。
[0003]自海床工業(yè)回收礦物原料具有到目前為止僅僅令人不滿意地解決的技術(shù)挑戰(zhàn)。利用抽吸設(shè)備在2000米至7000米的深度對(duì)海床抽吸并以這種方式回收例如金屬礫巖的企圖并不符合深海環(huán)境以及位于其上方的水質(zhì)的保護(hù)。在專利公開(kāi)文獻(xiàn)DE 32 25 728中提出了利用所謂的低溫抓持器對(duì)錳核進(jìn)行采礦，但是實(shí)際上這僅僅受限程度地適用于在深海中使用，并且無(wú)法將錳核提升至海面。
[0004]在實(shí)踐中，目的是在開(kāi)采水下原料沉積物的同時(shí)滿足以下?tīng)顩r:(I)在不破壞生物種群的前提下選擇性且直接地回收原料；以及(2)在不顯著損壞水層化以及流狀態(tài)的前提下零殘余地運(yùn)輸至海面(也就是說(shuō)，在回收操作的過(guò)程中被運(yùn)輸至海面的材料不會(huì)被返回到水面中并且不會(huì)通過(guò)不同的深度間隔而沉積到海床上和/或分布在流動(dòng)的水中)。通過(guò)(I)，排除了海床的抽吸，而(2)意味著僅僅需要回收的材料才被運(yùn)離，也就是說(shuō)在大多數(shù)情況下僅僅金屬礫巖被運(yùn)離。
[0005]盡管已經(jīng)提出了能夠收集海床上單獨(dú)的或成組的金屬結(jié)核的機(jī)器人系統(tǒng)，但是目前為止沒(méi)有實(shí)用的技術(shù)可以將具有成噸級(jí)別總重的金屬結(jié)核在2000米至7000米的距離內(nèi)運(yùn)輸至海面并且從海面運(yùn)到船上。目前為止，沒(méi)有利用最小的傷害而將所收集的原料環(huán)境友好地且節(jié)能地運(yùn)輸至海面的形式。這種技術(shù)問(wèn)題的解決難點(diǎn)在于開(kāi)放海域中的深海區(qū)域遠(yuǎn)離大陸架，因此回收技術(shù)不應(yīng)當(dāng)是在固定的部位實(shí)施而是應(yīng)當(dāng)能夠移動(dòng)的。
[0006]將大的載物從深?；厥盏囊粋€(gè)重要問(wèn)題在于必須非常困難地實(shí)現(xiàn)提升力。流體靜壓每10米升高I巴。在4000米的深度，因此出現(xiàn)將近400巴=40MPa的壓力。以此壓力，膨脹的系統(tǒng)無(wú)法像淺水區(qū)域中打撈殘骸那樣被用于提供提升力，這是因?yàn)闅怏w體積被顯著壓縮并且無(wú)法提供任何提升力。
[0007]在用于深海潛水設(shè)備的提升技術(shù)中，采用了玻璃球型發(fā)泡體(所謂的復(fù)合發(fā)泡體，例如由Trelleborg制造的EL34)，這種發(fā)泡體膨脹、耐壓的玻璃球組成，所述玻璃球在耐壓復(fù)合媒介中嵌裝。然而，這些發(fā)泡體僅僅實(shí)現(xiàn)了 10至20%級(jí)別的相對(duì)浮力。而且，在深海潛水設(shè)備中，例如充滿苯的非耐壓容器形式的提升體屬于現(xiàn)有技術(shù)。然而，這也產(chǎn)生僅僅小的浮力，不足以回收原料。此外，不利的是在使用時(shí)，所述容器利用主動(dòng)驅(qū)動(dòng)手段或者在載物的作用下被降低到深海中。最后，出于成本原因，針對(duì)幾千米的深度設(shè)計(jì)的且配備有耐壓船體的大型手動(dòng)控制的潛水設(shè)備也不適用于原料的回收。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供用于將至少一個(gè)物體從海床提升、尤其用于將礦物原料或其它載物從海床運(yùn)輸至海面的改進(jìn)的方法和改進(jìn)的裝置，由此避免了傳統(tǒng)技術(shù)的不足。本發(fā)明尤其應(yīng)當(dāng)適當(dāng)諸如原料的大質(zhì)量的物體從海床沿著朝向海面的方向以環(huán)境友好和/或節(jié)能的方式最小損害地運(yùn)輸。
[0009]這些目的借助于具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的方法和裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利實(shí)施例和應(yīng)用來(lái)源于從屬權(quán)利要求。
[0010]根據(jù)第一方面，本發(fā)明是基于這樣的技術(shù)啟示，提供一種用于從海床提升至少一個(gè)物體的方法，在所述方法中，至少一個(gè)物體連接至浮升球囊，并且執(zhí)行浮升球囊與物體一起的上升運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，浮升球囊充滿浮升流體。根據(jù)本發(fā)明還設(shè)置成，浮升球囊中的浮升流體的溫度高于浮升球囊周圍海水的溫度。浮升流體大體上是密度低于或等于水、尤其海水密度的流體。浮升流體的質(zhì)量謎底例如小于1100kg/m3，尤其小于1050kg/m3(例如，小于1000kg/m3)。浮升流體例如包括水或流體碳?xì)浠衔?。在升高的溫度，浮升球囊中的浮升流體的質(zhì)量謎底相對(duì)于周圍的海水的質(zhì)量密度被顯著降低，從而與傳統(tǒng)的技術(shù)相比產(chǎn)生更高的提升力。根據(jù)本發(fā)明，可以從海床提升成噸級(jí)別的、尤其最大I噸或更大的、例如5噸或10噸或更大的大質(zhì)量。有利地，水如果在浮升球囊中被用作為浮升流體的話在海床上可用并且無(wú)需像傳統(tǒng)的提升體那樣被運(yùn)輸至海床。確實(shí)是，加熱后的流體碳?xì)浠衔锏氖褂靡馕吨隽黧w碳?xì)浠衔锉仨氃诟∩蚰抑斜贿\(yùn)輸至海床。然而，與出于提升的目的傳統(tǒng)使用苯相反，優(yōu)勢(shì)源自于增加的提升力和/或采用具有減小體積的浮升球囊的方案。
[0011]根據(jù)第二方面，本發(fā)明是基于這樣的技術(shù)啟示，提供一種被構(gòu)造用于自海床提升至少一個(gè)物體的球囊裝置，所述球囊裝置包括具有球囊包層(球囊蒙皮)的浮升球囊，在所述球囊包層圍成的內(nèi)部空間可以充滿浮升流體；以及保持裝置，至少一個(gè)物體利用所述保持裝置聯(lián)接至浮升球囊。根據(jù)本發(fā)明，浮升球囊適于容納處于這樣溫度的浮升流體，所述溫度高于浮升球囊周圍海水的溫度。另外，根據(jù)本發(fā)明，球囊包層具有低導(dǎo)熱率，從而浮升球囊中的浮升流體可以維持在升高的溫度。導(dǎo)熱率被選擇成浮升球囊中的浮升流體可以針對(duì)球囊裝置提升運(yùn)動(dòng)至海面所需的時(shí)間間隔而被維持在升高的溫度。本發(fā)明的球囊裝置是一種水下設(shè)施，其能夠由浮升球囊中的加熱后的浮升流體的靜態(tài)提升力被支承。浮升球囊適于容納例如升高溫度的水或流體碳?xì)浠衔铩?br> [0012]根據(jù)本發(fā)明，特別合適的是水被用作為浮升流體。術(shù)語(yǔ)“水”代表了包含化學(xué)純水以及可選地在所述水中溶解的任何物質(zhì)的任何流體。水可以包含鹽，尤其可以在化學(xué)上等等與海水，或者可以包含地下水。替代性地，流體碳?xì)浠衔锉挥米鳛楦∩黧w。術(shù)語(yǔ)“流體碳?xì)浠衔铩贝砻芏缺壬詈Ｖ械乃偷娜魏斡袡C(jī)流體，例如乙醇、苯、輕質(zhì)油。
[0013]為了自海床提升至少一個(gè)物體，浮升球囊大體上直接設(shè)置在海床上，而浮升球囊已經(jīng)充滿或者將要充滿升高溫度的浮升流體，并且沿著朝向海面的方向移動(dòng)。然而，短語(yǔ)“自海床”還包括本發(fā)明的采用，其中，待提升的物體并未直接位于海床上，而是例如借助于正被使用的回收技術(shù)被定位在海床上特定的高度上、例如平臺(tái)上。根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)物體從海床沿著朝向海面的方向升高(提升)。運(yùn)輸過(guò)程大體上引向海面，在海面上，至少一個(gè)物體被移動(dòng)到船舶中。替代性地，運(yùn)輸過(guò)程可以達(dá)到海面下方的位置，例如達(dá)到水下運(yùn)輸器或者海床上的另一位置。
[0014]本發(fā)明適用于不同類型物體的運(yùn)輸，所述物體大體上包括實(shí)心體。至少一個(gè)物體優(yōu)選包括容器例如網(wǎng)或籠，所述容器具有多個(gè)原料體例如金屬結(jié)核。本發(fā)明有利地以環(huán)境友好的方式并且有時(shí)甚至不用使用外能量源地將質(zhì)量為成噸級(jí)別的選擇性所需的金屬結(jié)核從海床運(yùn)輸至海面，并且在海面通過(guò)船舶實(shí)現(xiàn)它們的回收。另一優(yōu)勢(shì)在于，該過(guò)程可以按需地經(jīng)常重復(fù)，并且可以利用在海床上的最少的附加部件精確地執(zhí)行?，F(xiàn)場(chǎng)的種群以及還有位于現(xiàn)場(chǎng)上方的水體積根本沒(méi)有受到運(yùn)輸過(guò)程影響或者僅僅稍微地影響，并且未被污染。
[0015]浮升流體的溫度能在本發(fā)明的應(yīng)用中依賴特定的狀況、尤其所運(yùn)輸?shù)奈矬w的質(zhì)量以及運(yùn)輸過(guò)程的持續(xù)時(shí)間而被選擇。優(yōu)勢(shì)在于高提升力的形式以及浮升球囊中的浮升流體、尤其水的流體狀態(tài)的穩(wěn)定維持，如果浮升球囊中的浮升流體的溫度在上升運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始至少為80°C、尤其至少100°C和/或最多350°C、尤其最多300°C的話。
[0016]存在例如利用電加熱裝置來(lái)加熱海床上或浮升球囊中的浮升流體至期望能夠的溫度的方案。然而，特別優(yōu)選的是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，浮升球囊自天然存儲(chǔ)器充滿包括處于升高溫度的水的浮升流體。熱源(“熱煙”)在深海中存在，自所述熱源水以最高400°C的溫度排出。所述熱水如果需要的話借助于引導(dǎo)裝置被引導(dǎo)到浮升球囊中，而浮升球囊可以在熱源上方或附近展開(kāi)。如果此種熱水源不可用的話，則熱水源可以利用現(xiàn)有技術(shù)已知的地?zé)岱椒ㄔ诤４采仙钽@孔而人工地產(chǎn)生。以這種方式，水優(yōu)選從水下源和/或從水下鉆孔通過(guò)供應(yīng)開(kāi)口被引導(dǎo)到浮升球囊的內(nèi)部中。這些實(shí)施例的重要優(yōu)點(diǎn)在于，天然存儲(chǔ)器中的水已經(jīng)處于升高的溫度，例如是在如上所述的范圍內(nèi)。地球的地?zé)嵋蚨梢员挥米鳛橛糜谶\(yùn)輸過(guò)程的天然能量存儲(chǔ)器。
[0017]特別地為了在海床上填充浮升球囊，球囊包層優(yōu)選具有能夠封閉的供應(yīng)開(kāi)口，浮升球囊可以通過(guò)所述供應(yīng)開(kāi)口充滿浮升流體。在利用水時(shí)，供應(yīng)開(kāi)口的尺寸使得浮升球囊的填充可以在與周圍海水的任何溫度平衡的持續(xù)相比相差不大的時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)。另一方面，在使用流體碳?xì)浠衔飼r(shí)，供應(yīng)開(kāi)口具有更小的尺寸。
[0018]為了向上運(yùn)輸，供應(yīng)開(kāi)口(并非是熱空氣球囊中的那種情況)優(yōu)選被封閉，而該封閉裝置不必是完全水密的。封閉裝置被構(gòu)造成在供應(yīng)開(kāi)口處于周圍的冷水(例如-1至+5°C的溫度)與熱的浮升流體之間不會(huì)出現(xiàn)直接的熱交換。根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例，因此設(shè)置成在上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中浮升球囊在所有側(cè)上被封閉。特別地，供應(yīng)開(kāi)口被阻塞以使得浮升球囊的內(nèi)部與周圍環(huán)境之間的任何流體互換被防止或者可以忽略地小。因而有利地防止了借助于對(duì)流的熱量流出。
[0019]球囊包層優(yōu)選地包括柔軟的且能夠折疊的材料。特別地在水被用作為浮升流體時(shí)，使得浮升球囊以折疊的狀態(tài)快速地且節(jié)能地運(yùn)輸至海床。替代地或附加地，供應(yīng)開(kāi)口可以包括直接位于球囊包層中的開(kāi)口。由此，球囊裝置的結(jié)構(gòu)有利地被簡(jiǎn)化。
[0020]與蒙皮盡可能地輕且薄地設(shè)置的熱空氣球囊相反，本發(fā)明所使用的浮升球囊的球囊包層的厚度并不具有關(guān)鍵性的作用。因而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的進(jìn)一步有利形式，球囊包層可以包括分層的復(fù)合材料，可選地其具有諸如肋或加強(qiáng)部的結(jié)構(gòu)化元件。球囊包層例如可以包括塑料織物復(fù)合材料和/或發(fā)泡材料，所述材料具有導(dǎo)熱率低的優(yōu)勢(shì)。分層的復(fù)合材料可以由分別具有不同功能的多個(gè)層形成。例如，一個(gè)層具有水密性材料，而另一個(gè)層具有絕熱材料。替代性地，球囊包層可以由絕熱材料制成的單個(gè)層制造。
[0021]球囊裝置的支承能力取決于浮升球囊的狀態(tài)變量，所述狀態(tài)變量包括在上升運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始浮升球囊的內(nèi)部中的浮升流體的溫度、在上升運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始浮升球囊的外面上的海水的溫度、浮升球囊的體積、以及球囊包層的導(dǎo)熱率。
[0022]本發(fā)明有利地通過(guò)調(diào)整所述狀態(tài)變量中的至少一個(gè)而實(shí)現(xiàn)具體規(guī)定的球囊裝置的支承能力。在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，尤其存在這樣的可能性，即選擇浮升球囊的體積以及球囊包層的導(dǎo)熱率以使得針對(duì)待提升的特定物體實(shí)現(xiàn)了足夠的支承能力。借助于在深海中以及沿著向上上升至海面的路徑的特定的壓力和溫度狀況，浮升球囊的狀態(tài)變量可以被調(diào)整成浮升球囊中的浮升流體在上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中采取不同的狀態(tài)。根據(jù)第一改型，狀態(tài)變量、尤其球囊包層的導(dǎo)熱率被選擇成在上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，浮升球囊中的一定比例的浮升流體被轉(zhuǎn)換成蒸汽、尤其水蒸汽。這種轉(zhuǎn)換利用具有低導(dǎo)熱率(高隔熱性能)的球囊包層來(lái)實(shí)現(xiàn)，以使得浮升球囊中的浮升流體的溫度隨著周圍海水的流體靜壓降低而超過(guò)沸點(diǎn)。蒸汽有利地可以被用于加速上升運(yùn)動(dòng)。例如，當(dāng)用水作為浮升流體時(shí)，一定比例的水蒸汽可以從浮升球囊被排出。替代性地，浮升球囊在球囊包層的至少一個(gè)區(qū)段中還可以膨脹以使得球囊的體積增加。
[0023]另一方面，存在這樣的可能性，即選擇浮升球囊的狀態(tài)變量、尤其球囊包層的導(dǎo)熱率，以使得防止了蒸汽的形成。本發(fā)明的該改型得以實(shí)現(xiàn)在于，選擇球囊包層的導(dǎo)熱率以使得在通至海面的路徑上浮升球囊中的浮升流體的降溫實(shí)現(xiàn)，從而從未超過(guò)浮升流體的沸點(diǎn)。在本發(fā)明的該改型中，浮升球囊中的浮升流體在上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中仍完全地處于液體狀態(tài)中。
[0024]提升力沿著與重力相反的方向指向。因此，浮升球囊本質(zhì)地沿著朝向海面的豎直方向移動(dòng)。然而，因?yàn)檠罅髟诤Ｑ笾谐霈F(xiàn)，所以浮升球囊在其上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中能夠偏離航向地被驅(qū)動(dòng)。為了避免這種情況，根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例可以設(shè)置成浮升球囊利用引導(dǎo)裝置與至少一個(gè)物體相連，所述引導(dǎo)裝置從海床延伸至海面上的預(yù)定位置、例如船舶。引導(dǎo)裝置例如可以包括纜索，所述纜索在海床與海面之間設(shè)置。所述纜索無(wú)需沿直線被定向。彎曲的形式例如作為不同深度的流體的函數(shù)的彎曲的形式是可行的。另外，引導(dǎo)裝置適用于以朝向海床的下沉運(yùn)動(dòng)的方式引導(dǎo)球囊裝置的目的。
[0025]根據(jù)特別優(yōu)選的程序，特別在使用水作為浮升流體時(shí)，根據(jù)以下的步驟實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)物體自海床的提升。
[0026]首先，實(shí)現(xiàn)例如從船舶被沉降到海中的球囊裝置的下沉運(yùn)動(dòng)。浮升球囊的柔軟包封體在第一實(shí)例中是空的并且優(yōu)選折疊起來(lái)。此外，球囊裝置優(yōu)選配備有壓艙體。壓艙體的優(yōu)點(diǎn)在于輔助了進(jìn)入到深海中的下沉運(yùn)動(dòng)以及浮升球囊在海床上的定位。
[0027]當(dāng)達(dá)到海床后，浮升球囊被定位以使得供應(yīng)開(kāi)口朝向海床。定位有利地在這樣的地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，在該地點(diǎn)，所述浮升球囊可以自天然存儲(chǔ)器充滿升高溫度的水，并且與(如果必要的話在容器中的)將提升的至少一個(gè)物體例如原料本體一起被定向。
[0028]至少一個(gè)待提升的物體聯(lián)接至浮升球囊。球囊裝置的保持裝置優(yōu)選包括圍繞浮升球囊吊裝的纜索。在聯(lián)接過(guò)程中，至少一個(gè)物體直接地連接至纜索，或者具有物體的容器連接至纜索。
[0029]浮升球囊然后充滿水，水的溫度高于周圍海水的溫度。浮升球囊膨脹并且采取與球囊包封體的形狀對(duì)應(yīng)的形狀、例如球形的形狀。浮升球囊因而執(zhí)行初始提升運(yùn)動(dòng)。在這種狀況中，供應(yīng)開(kāi)口優(yōu)選地通過(guò)使用出于聯(lián)接于至少一個(gè)物體目的的纜索而被封閉。
[0030]浮升球囊與至少一個(gè)物體的朝向海面的進(jìn)一步提升運(yùn)動(dòng)然后實(shí)現(xiàn)。在提升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了浮升球囊中的水的逐漸冷卻。通常，提升運(yùn)動(dòng)的速度可以降低。然而，由于上升運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)變量的合適選擇，所以朝向海面的提升運(yùn)動(dòng)繼續(xù)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步有利的實(shí)施例，浮升球囊設(shè)有閥裝置。特別優(yōu)選地，閥裝置連接至球囊包封體從而將所產(chǎn)生的任何剩余氣體或水蒸汽從浮升球囊的內(nèi)部引至周圍環(huán)境。
[0032]另外，如果球囊裝置配備有浮力體的話，則可以實(shí)現(xiàn)球囊裝置在海床上的定位和定向的優(yōu)點(diǎn)，其中，浮體球囊及其部件、但是沒(méi)有至少一個(gè)物體可以利用所述浮力體被維持在浮動(dòng)的狀態(tài)中。
[0033]另外，存在將球囊裝置設(shè)有引導(dǎo)體的方案，其中所述引導(dǎo)體有利地在球囊裝置的下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中具有流體動(dòng)力學(xué)作用。引導(dǎo)體使得在浮升球囊的下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了處于折疊狀態(tài)中的浮升球囊繃緊。
[0034]當(dāng)浮升球囊已經(jīng)被膨脹時(shí)，運(yùn)輸容器與合適的金屬礫巖一起以合適的方式被懸置，并且浮升球囊至海床的錨固被釋放。浮升球囊現(xiàn)在帶著其載物升高至海面，在海面上載物全部由船舶回收，浮升球囊被卸載，并且浮升球囊可以被二次以被再次折疊并且配備配重的方式被送入海的各深度中。
[0035]總之，本發(fā)明尤其是基于能夠支承載物的隔熱的浮升球囊的使用，所述浮升球囊在深海中借助于熱源或者在出于提取熱水目的的特定位置設(shè)置的鉆孔而被充滿，從而一定體積的水具有與周圍環(huán)境相比顯著更高溫度地位于浮升球囊中。對(duì)于提升力而言同樣重要的是深海中的球囊包層內(nèi)的水與其周圍環(huán)境之間的溫差。為了上升至海面，為了冷卻浮升球囊內(nèi)部容積所需的時(shí)間以及向海面和船舶的定向運(yùn)輸也是重要的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)以及優(yōu)點(diǎn)，附圖示出了:
[0037]圖1和2是表示深海中的熱力學(xué)狀況的曲線；
[0038]圖3是本發(fā)明的球囊裝置的下沉運(yùn)動(dòng)以及定位的示意圖；
[0039]圖4和5是本發(fā)明的球囊裝置的提升以及裝載的示意圖；
[0040]圖6至8是本發(fā)明的球囊裝置的上升運(yùn)動(dòng)的示意圖；
[0041]圖9是本發(fā)明所使用的浮升球囊的球囊包層的材料的優(yōu)選改型的示意圖；
[0042]圖10是本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖，其中，在上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中水蒸汽被釋放；并且
[0043]圖11示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，浮升球囊中的浮升流體被電加熱。

【具體實(shí)施方式】
[0044]以下，參照具有浮升球囊的球囊裝置描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的特征，其中所述浮升球囊在展開(kāi)的狀態(tài)中具有旋轉(zhuǎn)體的外形，例如球形或橢球形或者二者的組合。但是，本發(fā)明在實(shí)際中的實(shí)施并不限于所示的形式，具有平坦和/或彎曲橫截面例如長(zhǎng)方體形的浮升球囊的形式也是可行的。另外，以源自于用于球囊包層的平滑表面的實(shí)例的方式的浮升球囊能夠替代性地具有結(jié)構(gòu)化表面。球囊包層的表面例如能夠借助于嵌入的結(jié)構(gòu)元件被皺化。
[0045]此外，以下將主要參照水被用作為浮升流體的本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例。流體碳?xì)浠衔锉挥米鳛楦∩黧w的本發(fā)明的技術(shù)相應(yīng)地可以實(shí)施，而在這些情況中浮升球囊沒(méi)有附圖中所示的那種供應(yīng)開(kāi)口，而是具有配備阻擋元件的更小的供應(yīng)開(kāi)口，并且流體碳?xì)浠衔锢秒娂訜嵫b置被加熱。
[0046]本發(fā)明的球囊裝置的具體構(gòu)造、尤其浮升球囊的形式和尺寸的選擇以及球囊包層的幾何形狀以及組分可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)特定的應(yīng)用狀況、尤其以下因素而選擇，即至少一個(gè)物體將被回收的海深、天然熱水存儲(chǔ)器的可用性、流狀況以及物體的質(zhì)量。在此，球囊被構(gòu)造成自所規(guī)定的深度，規(guī)定的質(zhì)量能夠以足夠的上升速度運(yùn)輸至海面，從而在海面由船舶回收。在此，本領(lǐng)域技術(shù)人員尤其可以參照?qǐng)D1和2進(jìn)行以下的熱力學(xué)考慮，其例如為源自互聯(lián)網(wǎng)WWW.lsbu.ac.1k/water/phase, html的現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)。在此，圖1示出了針對(duì)水的壓力(P)—溫度⑴曲線。圖1示出了水分別處于固體(“sol”)、汽體(“vap”)、液體(“l(fā)iq”)或超臨界(“sup”)相的P— T狀態(tài)。在圖1中，在海洋中出現(xiàn)的性質(zhì)范圍由虛線框框起。在海面上出現(xiàn)大約0.1MPa的壓力，而在10000米深度處的壓力稍微超過(guò)10MPa0水能夠在_1°C (開(kāi)放海水)與+400°C (來(lái)自源)之間的溫度存在。
[0047]此外，圖2示出了處于不同壓力狀態(tài)的海水的密度(P )—溫度⑴曲線。對(duì)于最大7000米深度的海水，采用粗70MPa線(曲線A)下方的各曲線。針對(duì)0.lMPa、4MPa、20MPa的曲線的豎直線代表了向氣相的過(guò)渡。密度在2000米的深度也顯著減小。具有太平洋鹽度的海水在0°C具有1050kg/m3的密度。隨著溫度的增加，該密度在7000米的深度也減小。在7000米的深度，300°C溫度的水具有800kg/m3的密度，這大約是0°C時(shí)的值的80 %。曲線圖示出了借助于如下說(shuō)明的加熱后的海水的浮力將笨重的載物運(yùn)輸至海面的可能性。
[0048]首先，示出了深海中的熱水可以被用于產(chǎn)生提升力。這在第一實(shí)例中伴隨著水的密度隨著溫度增加而減小。在此，將考慮到不僅等壓(0.1MPa)的狀態(tài)下還作為壓力的函數(shù)的水的體積一溫度依賴性的特性(V-T-P曲線圖)。
[0049]在高于+374°C的溫度以及在大于221巴的壓力，水轉(zhuǎn)變到超臨界的狀態(tài)(圖1中的“sup”區(qū)域)。這意味著在液體與氣體狀態(tài)之間沒(méi)有區(qū)別，這是因?yàn)闅怏w具有與之前的液體相同的密度。圖1示出了根據(jù)目前我們已知的深海中的天然熱源的溫度范圍伸入到水的超臨界的狀態(tài)區(qū)域中。然而，通常在深海的熱源中出現(xiàn)100°C與300°C之間的較低的溫度。400°C僅僅在非常少的情況中出現(xiàn)，從而由此可以認(rèn)為在與此相關(guān)的水2至7千米深度的范圍中并且在低于350°C的溫度，不會(huì)出現(xiàn)超臨界狀態(tài)。
[0050]此外，已經(jīng)示出了甚至隨著壓力升高，加熱后的水膨脹是可行的并且此所導(dǎo)致的提升水平。然后，密度差允許評(píng)估本發(fā)明所提供的運(yùn)輸能力。
[0051]在圖2中，水的密度P (縱坐標(biāo))及其溫度T(橫坐標(biāo))針對(duì)不同的壓力MPa(曲線)被示出。如果自7千米至海面的深度的深海區(qū)域被考慮，則水的密度沿著曲線A(加粗顯示)改變，其中所述曲線A恰好位于620MPa的曲線上方。如果本身限制成低于+350°C的溫度，則看出甚至在深海中，加熱后的水將具有比在O至20°C溫度時(shí)明顯更大的體積。僅僅在超過(guò)400MPa的壓力，這種情況將不再，但是這將與40千米的不切實(shí)際的深度對(duì)應(yīng)。因此，對(duì)于提升起決定性作用的是與環(huán)境相關(guān)的溫差。在例如3000米的深度并且對(duì)于300°C水溫，熱水的密度減小了大約20%。在圖2中通過(guò)陰影三角形標(biāo)出可以用于提升的區(qū)域。
[0052]針對(duì)在本發(fā)明中使用的具有5米半徑的浮升球囊，以下評(píng)估隨之而來(lái):熱水體積是大約523m3。對(duì)于密度的百分之20減少(對(duì)應(yīng)于低于+300°C的水溫)，洋流失了大約105m3的冷水體積。在該方式中，隨著而來(lái)的是一位數(shù)至兩位數(shù)的噸數(shù)級(jí)別的流失的水體積。
[0053]因?yàn)樵谏仙倪^(guò)程中壓力減小，所以圖2中的合適的曲線示出了在24MPa以及更低的壓力，可以記錄密度的顯著降低。圖2中的這些豎直下降的線表示，在該壓力的液態(tài)水突然經(jīng)歷轉(zhuǎn)變到氣體狀態(tài)并且驟然具有非常大的體積。例如，如果浮升球囊中的水溫仍超過(guò)250°C，則在4MPa(也即，在400米的深度)水突然變成氣態(tài)并且具有800倍的體積。
[0054]一方面，這種效果可以用于增加系統(tǒng)的提升力，但是然后為了放走出現(xiàn)的一定比例的氣體需要技術(shù)手段。另一方面，存在借助于浮升球囊蒙皮的構(gòu)造來(lái)防止氣體形成的可能性。氣體形成在以下情況中可以出現(xiàn)，即浮升球囊的蒙皮也不是絕熱的，而是使得在通至海面的路徑上的冷卻室的不會(huì)超過(guò)沸點(diǎn)。以下描述了兩個(gè)改型。
[0055]在上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，沒(méi)有引導(dǎo)的浮升球囊試圖豎直地到達(dá)海面，然而浮升球囊可以由于流而漂流并且在強(qiáng)烈提升的情況中可以搖晃。當(dāng)浮升球囊到達(dá)海面時(shí)，浮升球囊繼續(xù)在海面上漂浮，在海面上浮升球囊可以被檢測(cè)到(例如，浮升球囊可以借助于顏色、信號(hào)等而看到)直至提升力由于浮升球囊中的水進(jìn)一步冷卻而與具有載物的浮升球囊的重量匹配，并且提升力隨后將小于該重量，從而具有貨物的浮升球囊將再次下沉到深海中?？梢匀缦碌卦u(píng)估系統(tǒng)必須維持內(nèi)部體積中的熱量從而允許將貨物安全地運(yùn)輸至海面并且將其安全回收的時(shí)間。
[0056]如果采取每秒半米的上升運(yùn)動(dòng)的提升速度并且采取位于6000米深度，則浮上海面的過(guò)程持續(xù)了 12000秒=200分鐘。如果現(xiàn)在采取為了回收浮升球囊的目的需要至少30分鐘，則隨之而來(lái)的是230分鐘的時(shí)間，在該時(shí)間內(nèi)，浮升球囊的內(nèi)部必須被維持足夠高的溫度以使得整體系統(tǒng)的凈浮力繼續(xù)被維持最大至回收點(diǎn)。
[0057]針對(duì)自由上升的替代性改型包括允許浮升球囊在引導(dǎo)纜索上向上升高，其中所述引導(dǎo)纜索在海床的開(kāi)始點(diǎn)與船舶(如下見(jiàn)圖8)之間建立了聯(lián)接。可以在第二纜索上進(jìn)行向下運(yùn)輸?shù)缴詈Ｖ小?br> [0058]在圖3中，示意性示出了本發(fā)明的球囊裝置100的制備各階段，其中所述球囊裝置用于實(shí)現(xiàn)載物從海床2運(yùn)輸直至海面。球囊裝置100包括浮升球囊10以及保持裝置20，它們以下進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0059]球囊裝置100首先從船舶(另見(jiàn)圖7和8)被降低到海中，而浮升球囊10處于折疊的狀態(tài)中。在圖3A中，示意性示出了處于折疊狀態(tài)中的浮升球囊10的下沉運(yùn)動(dòng)。浮升球囊10連接至壓艙體13、浮力體15以及引導(dǎo)體16。壓艙體13是拖曳配重，具有例如50kg的質(zhì)量，其可以從浮升球囊10被釋放；壓艙體13的質(zhì)量和形式可以被選擇成在下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，壓艙體位于球囊裝置100的前端上、即位于球囊裝置的沿重力方向的下端上。引導(dǎo)體16在球囊裝置100的相反兩側(cè)上設(shè)置。
[0060]浮力體15可以具有小于水的質(zhì)量密度。浮力體例如包括至少一個(gè)耐壓、中空的玻璃球，其嵌在樹(shù)脂內(nèi)。浮力體15的尺寸設(shè)置成其可以支承浮升球囊的空的球囊包層11。壓艙體13經(jīng)由纜索連接至浮力體15。
[0061]引導(dǎo)體16具有平坦的形狀、例如盤形，由此在下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，浮升球囊10沿著向后的方向、即沿著向上的方向被繃緊。盡管引導(dǎo)體16比水更重，但是由于引導(dǎo)體的形狀以及與纜索17的附接，引導(dǎo)體形成了流阻。纜索17經(jīng)由保持裝置的保持環(huán)22連接至浮升球囊10。保持環(huán)22以分布的方式沿著浮升球囊10的供應(yīng)開(kāi)口 12的邊緣布置。保持纜索21延伸穿過(guò)所述保持環(huán)22，將要被提升的物體可以聯(lián)接至所述保持纜索。
[0062]另外，氣體裝置100可以配備有信號(hào)裝置(未示出)，所述信號(hào)裝置適于例如借助于聲波和/或電磁波的方式進(jìn)行通信。信號(hào)裝置例如可以輸出聲信號(hào)或光信號(hào)，所述信號(hào)確保在下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中和/或在海床2上球囊裝置100的定位。
[0063]圖3B示出了壓艙體13到達(dá)海床2時(shí)的狀況。浮升球囊10的定位實(shí)現(xiàn)，以使得球囊包層11中的供應(yīng)開(kāi)口 12朝向海床2。這得以實(shí)現(xiàn)在于，在下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，引導(dǎo)體不再通過(guò)洋流被向后推，而是朝向海床2下沉。由此，球囊包層11被翻轉(zhuǎn)(從內(nèi)向外翻)。下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中球囊包層11的外面變成球囊裝置100的定位時(shí)以及隨后步驟中球囊包層11的內(nèi)面。球囊包層11被牽拉越過(guò)壓艙體13，而引導(dǎo)體16以及與保持纜索21相連的運(yùn)輸環(huán)23下沉到海床2上。
[0064]壓艙體13然后與浮力體15分離。這種分離例如借助于能夠釋放的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中所述能夠釋放的機(jī)構(gòu)被遠(yuǎn)程地或自動(dòng)地作為壓艙體13與浮力體15之間的纜索上的張緊載荷的函數(shù)被控制。由此，浮力體15如圖3C所示向上移動(dòng)，直至球囊包層11沿豎直方向被繃緊，但是與圖3A相比已經(jīng)被翻轉(zhuǎn)。球囊包層11由浮力體15支承。在引導(dǎo)體16以及運(yùn)輸環(huán)23的作用下，球囊裝置100仍位于海床2上。由于球囊包層11的翻轉(zhuǎn)，各引導(dǎo)體16彼此相互隔開(kāi)地在彎曲封閉的線上、尤其在大致圓形的線上布置，從而浮升球囊10的朝向海床2的面上的供應(yīng)開(kāi)口 12伸展開(kāi)。
[0065]圖4示出了物體I與球囊裝置100的聯(lián)接以及用熱水3充滿浮升球囊10。圖4A與如圖3C所示的狀況對(duì)應(yīng)，而也示出了物體I。物體I例如包括具有錳核的容器，所述容器連接至運(yùn)輸環(huán)23。容器例如在運(yùn)輸環(huán)23中懸置。根據(jù)示出了單個(gè)物體的圖示，多個(gè)物體、例如具有錳核的多個(gè)容器可以替代性地在運(yùn)輸環(huán)23中或者在其它運(yùn)輸環(huán)(未示出)中懸置。
[0066]在將物體I聯(lián)接至浮升球囊10之后，來(lái)自水下熱源4的熱水通過(guò)供應(yīng)開(kāi)口 12被充到浮力氣體10的內(nèi)部中。充水過(guò)程在圖4B中被示意性地示出。大體上，下沉運(yùn)動(dòng)之后球囊裝置100的定位以及浮升球囊(圖3)的翻轉(zhuǎn)不會(huì)在源4的正上方完成。然而，存在以下的可能性，即利用機(jī)器人系統(tǒng)在海床上進(jìn)行自動(dòng)操作，從而將熱水3從源4經(jīng)由連接管線引導(dǎo)到浮力氣體10中。
[0067]在熱水從源4被供入到浮升球囊10中時(shí)，浮升球囊的包含冷海水的之前內(nèi)容物逐漸地?cái)U(kuò)散到周圍環(huán)境中并且球囊包層完全展開(kāi)。在附加的提升力通過(guò)球囊中的熱水3被產(chǎn)生之后，浮力氣體10執(zhí)行初始提升運(yùn)動(dòng)，從而球囊包層11與保持纜索21張緊。因?yàn)楸３掷|索21在供應(yīng)開(kāi)口 12的周緣上穿過(guò)保持環(huán)22延伸，所以保持環(huán)22由于保持纜索21的繃緊而被拉在一起并且供應(yīng)開(kāi)口 12關(guān)閉。由于物體I的重量，所以供應(yīng)開(kāi)口 12被關(guān)閉成在浮升球囊10的內(nèi)部與周圍環(huán)境之間沒(méi)有材料交換或者僅僅出現(xiàn)可以忽略的材料交換。
[0068]恰好在提升之前浮升球囊10的狀況被再次示于圖5中，其中，在運(yùn)輸環(huán)23上具有多個(gè)物體I。浮升球囊10充滿溫度范圍例如從200°C至350°C的水3，而周圍的海水具有大約0°C的溫度。相應(yīng)地，水3具有與周圍的海水相比更低的密度，從而產(chǎn)生期望的提升力。在球囊裝置100的初始升高運(yùn)動(dòng)之后，如圖5所示的附加的物體I可以在運(yùn)輸環(huán)23中懸置。
[0069]在圖6和7中示意性示出了球囊裝置100的利用浮升球囊10的提升運(yùn)動(dòng)以及在海面上利用船舶40的回收。需要強(qiáng)調(diào)的是，圖7的示意圖并不是成比例的。在真實(shí)的深海狀況中，球囊裝置100沿豎直方向的長(zhǎng)度(例如5米至50米)顯著小于例如4000米的海深。
[0070]圖6示出了在提升的那個(gè)時(shí)刻具有懸置的物體I的球囊裝置100。在物體I的作用下，供應(yīng)開(kāi)口 12通過(guò)保持纜索21被完全地封閉，從而防止了由于對(duì)流所導(dǎo)致的任何冷卻。提升運(yùn)動(dòng)朝向海面沿著與重力的方向相反的方向(見(jiàn)箭頭)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在球囊裝置100根據(jù)圖7而到到海面6時(shí)，首先可以看到浮升球囊10的上面。借助于球囊包層上的標(biāo)記(例如著色)和/或聲學(xué)和/或電磁信號(hào)，球囊裝置100可以通過(guò)船舶40被定位。利用抓取裝置41、例如船舶40甲板上的吊車，可以將具有物體I的球囊裝置100拿到甲板上。
[0071]圖8示出了利用一個(gè)或多個(gè)為了回收原料的球囊裝置100反復(fù)執(zhí)行本發(fā)明的方法。此外，圖8示出了具有兩個(gè)引導(dǎo)纜索31、32的引導(dǎo)裝置30，其中，所述浮力裝置100在下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中和/或在提升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中聯(lián)接至所述引導(dǎo)纜索。具體地，球囊裝置100首先從船舶40被降低到海中。如圖3A所示，球囊裝置100執(zhí)行下沉運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，球囊裝置10展開(kāi)并且在壓艙體13以及引導(dǎo)體16的作用下被定向。在下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，球囊裝置100例如經(jīng)由纜索聯(lián)接至第一引導(dǎo)纜索31。第一引導(dǎo)纜索31在船舶40與海床2的固定位置之間保持張緊。當(dāng)達(dá)到海床2上時(shí)，實(shí)現(xiàn)了球囊包層的上述翻轉(zhuǎn)以及浮升球囊10在源4上的定位。為此目的，球囊裝置100可以從第一引導(dǎo)纜索31的下錨固點(diǎn)移動(dòng)離開(kāi)。為此目的，在海床2上例如采用自主的機(jī)器人系統(tǒng)或潛水設(shè)備。在用溫度高于周圍海水的水充滿浮升球囊10以及將多個(gè)物體I聯(lián)接至浮升球囊10之后，實(shí)現(xiàn)朝向船舶40的提升運(yùn)動(dòng)。為此目的，球囊裝置100聯(lián)接至引導(dǎo)裝置30的第二引導(dǎo)纜索32。第二引導(dǎo)纜索32在船舶40與另一位置之間保持張緊。采用兩個(gè)引導(dǎo)纜索31、32以及所示的幾何形狀，簡(jiǎn)化了有效的循環(huán)過(guò)程的執(zhí)行，在該過(guò)程中，與一個(gè)或多個(gè)球囊裝置100的下沉運(yùn)動(dòng)同步地，實(shí)現(xiàn)了具有懸置的物體I的一個(gè)或多個(gè)球囊裝置100的上升運(yùn)動(dòng)。
[0072]圖9示出了球囊包層11的結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。圖9A以立體剖視圖的方式示出了球囊包層11。球囊包層11包括分層的復(fù)合體，其中所述分層的復(fù)合體如下地被構(gòu)造。在球囊包層11的內(nèi)面11.1上首先設(shè)置熱反射層11.2，其中所述內(nèi)面11.1在球囊裝置的提升階段過(guò)程中朝向浮升球囊的內(nèi)部并且與升高溫度的水相鄰。該熱反射層例如包括紅外輻射反射金屬箔，例如鋁箔。與熱反射層相鄰地設(shè)置屏障層11.3，所述屏障層具有與球囊包層11的其它層相比更低的導(dǎo)熱率。屏障層11.3例如包括塑料，例如由四氟乙烯和打孔的共組分的共聚物制成的平坦膜或者由四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物制成的平坦膜。最后，外皮11.4位于屏障層11.3上，所述外皮在浮升球囊的提升階段過(guò)程中形成了球囊包層11的外面。外皮11.4由諸如在耐海水的橡膠涂層或聚合物中嵌入的織物、塑料網(wǎng)、金屬等的耐用材料制成，并且可選地還配備有加強(qiáng)元件11.6。加強(qiáng)元件11.6例如包括肋，所述肋集成到外皮11.4中并且示意性地在圖9B中的球囊包層11的外面11.5中放大示出。
[0073]屏障層11.3的厚度和材料大體上被選擇成在從海床2至海面的上升運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了溫度的限定降低以及避免了水蒸汽的形成。替代性地，由于足夠高效的隔熱，所以根據(jù)本發(fā)明的方法可以被執(zhí)行成，在海面附近或者在浮出水面時(shí)，浮升球囊中的水仍是足夠熱的，從而由于壓力的降低，水直接轉(zhuǎn)變成蒸汽狀態(tài)。這種狀況在圖10中被示意性示出。由于水蒸汽的產(chǎn)生，所以浮升球囊10中的密度在球囊體積顯著增加的同時(shí)急劇降低。為了防止球囊包層11爆裂，浮升球囊10的供應(yīng)開(kāi)口 12或其它開(kāi)口 12.1被推開(kāi)，從而水蒸汽7能夠從浮升球囊10跑出。在這種措施不足時(shí)，閥裝置14可以集成到球囊包層11中，水蒸汽根據(jù)需要可以通過(guò)所述閥裝置而跑出到周圍環(huán)境中。
[0074]將水3以升高的溫度設(shè)置無(wú)需必然地利用天然源來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，出于加熱浮升球囊10中的水3的目的，可以設(shè)置電加熱裝置50。本發(fā)明的該實(shí)施例在圖11中示意性示出。加熱裝置50包括電阻加熱元件51，所述電阻加熱元件經(jīng)由供電線纜52連接至電源、例如海面上的船舶上的電源。經(jīng)由連接線路25，高功率等級(jí)的電能被引入到電阻加熱元件51中，從而將浮升球囊中的水3加熱直至期望的溫度。電阻加熱元件51例如穿過(guò)供應(yīng)開(kāi)口 12伸入到浮升球囊10中。在沒(méi)有供應(yīng)開(kāi)口設(shè)置的情況中，例如如果采用流體碳?xì)浠衔镉米鳛楦∩黧w，則電阻加熱元件51通過(guò)球囊包層的柔性區(qū)段的變形而與浮升球囊10中的浮升流體熱學(xué)接觸。在達(dá)到期望的溫度之后，已經(jīng)如上所述地實(shí)現(xiàn)了朝向海面的上升運(yùn)動(dòng)。
[0075]本發(fā)明已經(jīng)參照原料回收的實(shí)例如上所述地解釋。本發(fā)明的應(yīng)用并不限于原料的提取，而相應(yīng)地也適用于例如自失事地運(yùn)輸其它載物。
[0076]在上述說(shuō)明書中、附圖和權(quán)利要求書中公開(kāi)的本發(fā)明的特征可以是單獨(dú)地以及還有任何組合地對(duì)于本發(fā)明的不同構(gòu)造的實(shí)施例是重要的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從海床(2)提升物體(I)的方法，所述方法包括以下步驟: 將所述物體(I)聯(lián)接至浮升球囊(10);以及 實(shí)現(xiàn)具有所述物體(I)的浮升球囊(10)的上升運(yùn)動(dòng)， 其特征在于， 所述浮升球囊(10)充滿浮升流體(3)，所述浮升流體的溫度高于所述浮升球囊(10)周圍的海水的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 在具有所述物體(I)的浮升球囊(10)的上升運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始，所述浮升球囊(10)中的浮升流體(3)的溫度是在80°C與350°C之間。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于， 所述浮升流體包括水(3)或流體碳?xì)浠衔铩?br> 4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于， 在海床上所述浮升球囊(10)中的浮升流體(3)利用電加熱裝置(50)被加熱。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于， 所述浮升球囊(10)充滿來(lái)自水下源(4)和/或水下鉆孔(5)的水。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于， 在所述上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述浮升球囊(10)在所有側(cè)上被封閉。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于， 所述浮升球囊(10)的狀態(tài)變量被調(diào)整，以使得在所述上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述浮升球囊(10)中的浮升流體(3)被部分地轉(zhuǎn)換成蒸汽狀態(tài)、尤其轉(zhuǎn)換成水蒸汽(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 所述水蒸汽用于加速所述上升運(yùn)動(dòng)和/或至少部分地?cái)U(kuò)散到周圍海水中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的方法，其特征在于， 所述浮升球囊(10)的狀態(tài)變量被調(diào)整，以使得在所述上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述浮升球囊(10)中的浮升流體(3)仍處于流體狀態(tài)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任一所述的方法，其特征在于， 所述浮升球囊(10)的調(diào)整的狀態(tài)變量包括以下中的至少一個(gè):在所述上升運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的浮升流體(3)的溫度、所述浮升球囊(10)的體積、以及所述浮升球囊(10)的球囊包層(11)的導(dǎo)熱率。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于， 在所述上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，具有所述物體的浮升球囊(10)連接至引導(dǎo)裝置(30)，所述引導(dǎo)裝置從所述海床延伸至船舶(40)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于， 所述物體(10)包括具有金屬含量的多種地質(zhì)體。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 在壓艙體(13)的作用下以折疊的狀態(tài)將所述浮升球囊(10)下沉運(yùn)動(dòng)至海床(2); 將所述浮升球囊(10)定位在海床(2)上，以使得所述浮升球囊(10)的供應(yīng)開(kāi)口(12)朝向海床⑵； 將所述物體(I)聯(lián)接至所述浮升球囊(10)； 將升高溫度的水(3)供到所述浮升球囊(10)中，以使得所述浮升球囊(10)執(zhí)行初始提升運(yùn)動(dòng)； 在所述物體(I)的重量作用下封閉所述供應(yīng)開(kāi)口 ；以及 實(shí)現(xiàn)所述浮升球囊(10)的進(jìn)一步提升運(yùn)動(dòng)。
14.一種被構(gòu)造成將物體(I)從海床(2)提升的球囊裝置(100)，所述球囊裝置包括: 具有球囊包層(11)的浮升球囊(10)，所述球囊包層的內(nèi)部能夠充滿浮升流體；以及 保持裝置(20)，所述物體能夠利用所述保持裝置聯(lián)接至所述浮升球囊(10)， 其特征在于， 所述浮升球囊(10)適于容納溫度高于所述浮升球囊(10)周圍海水溫度的浮升流體；并且 所述球囊包層(11)具有低導(dǎo)熱率，使得所述浮升球囊(10)中的浮升流體能夠維持處于升高的溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的球囊裝置，其特征在于， 所述球囊包層(11)包括能夠封閉的供應(yīng)開(kāi)口(12)，所述浮升球囊(10)能夠通過(guò)所述供應(yīng)開(kāi)口充滿浮升流體(3)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14至15任一所述的球囊裝置，其特征在于， 所述球囊包層(11)由柔軟的、能夠折疊的材料制成；和/或 所述供應(yīng)開(kāi)口(12)包括位于所述球囊包層(11)中的開(kāi)口。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16任一所述的球囊裝置，其特征在于， 所述球囊包層(11)包括分層的復(fù)合材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17任一所述的球囊裝置，其特征在于， 所述球囊包層(11)包括這樣的材料，所述材料的導(dǎo)熱率被選擇成在上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述浮升球囊(10)中的浮升流體(3)被部分地轉(zhuǎn)換成蒸汽(6)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的球囊裝置，其特征在于， 所述球囊包層(11)包括閥裝置(14)，蒸汽(6)能夠利用所述閥裝置從所述浮升球囊(10)的內(nèi)部被導(dǎo)離到所述浮升球囊的周圍環(huán)境中。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至17任一所述的球囊裝置，其特征在于， 所述球囊包層(11)包括這樣的材料，所述材料的導(dǎo)熱率被選擇成在上升運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所述浮升球囊(10)中的浮升流體(3)仍處于流體狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20任一所述的球囊裝置，其特征在于， 所述保持裝置(20)包括至少一個(gè)保持纜索(21)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14至21任一所述的球囊裝置，其特征在于，所述球囊裝置還包括: 壓艙體(13)，在所述壓艙體的作用下，處于折疊狀態(tài)中的浮升球囊(10)能夠?qū)嵤┫鲁吝\(yùn)動(dòng)，并且能夠保持在海床(2)上； 浮力體(15)，在所述浮力體的作用下，所述浮升球囊(10)能夠維持在浮動(dòng)的狀態(tài)中；和/或 多個(gè)引導(dǎo)體(16)，在所述多個(gè)引導(dǎo)體的作用下，處于折疊狀態(tài)中的浮升球囊(10)在下沉運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中能夠保持繃緊。
【文檔編號(hào)】B63C7/06GK104334448SQ201380029311
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】G·R·富爾, H·齊默爾曼 申請(qǐng)人:弗勞恩霍弗應(yīng)用技術(shù)研究院