用于深海采矿的海底容器运输系统

摘要

本发明涉及一种采矿系统，包括：-船舶，用于处理采矿的矿石；-上层平台，与船舶耦接；-下层平台，由海底支撑；-多个运输缆线，多个运输缆线在上层平台与下层平台之间延伸；以及-容器，用于容纳矿石，该容器固定地耦接至容器运输缆线，使得容器与容器运输缆线一起竖直移动，以在上层平台与下层平台之间延伸的容器轨道中运输容器。

说明书

背景技术

本发明涉及一种采矿系统，该采矿系统包括；

-船舶，该船舶用于处理开采的矿石，

-上层平台，该上层平台与船舶耦接，

-下层平台，该下层平台由海底支撑，

-多个运输缆线，该多个运输缆线在上层平台与下层平台之间 延伸，

-容器，该容器用于容纳矿石并在上层平台与下层平台之间运 输该矿石。

通常，海洋采矿系统包括采矿船，该采矿船具有从采矿船下水的料斗 和箱子。这些箱子将矿石从海床运输至采矿船。海底框架在海床上接收箱 子。使用钢缆将把矿石运输至水面的箱子从船舶悬置，并且通常使用盖子 封闭这些箱子。

从美国专利第4010560号中已知这种采矿系统，其中公开了用于从海 底开采矿物结核的深海采矿设备和方法，该深海采矿设备包括水面船舶和 多个结核收获或采矿机，该结核收获或采矿机由水面船舶支撑并且搁置在 海底上，以用于沿着海底移动，并且该结核收获或采矿机包括结核收集装 置以当机器在海底上行进时收集矿物结核。结核收获机包括独立的容纳结 核的板条箱，该板条箱在填满时将被升高至水面，其在水面上由水面船舶 回收。清空板条箱的内容物，并且随后将板条箱返回至海底的机器上以被 重新填充。一对缆线分别与起重机连接并由起重机控制，并且缆线与采矿 机器连接以支撑并控制采矿机器。这一对缆线在机器的相对侧的靠近机器 的后部处与机器相连接，以用于将空的板条箱降低并引导中至机器，并且 而其他缆线与机器的靠近机器前面的主要部分连接，以用于支撑并控制机 器M。每个板条箱C的相对侧均分别具有缆线夹持设备，以用于与由线 缆引导并降低的板条箱的可释放接合，从而板条箱可以可控的降低速度降 低并引导至平台。紧接其后，计时器装置也使与缆线夹持设备相关的释放 机构通电以从缆线释放板条箱，并且然后在第一方向上操作与链轮连接的 动力装置，以移动循环带或链等并将填充后的板条箱移动至机器的后面和 水域的底部上。

现有技术的采矿系统具有的缺点在于，悬置在钢缆中的负载在移动穿 过溅水区域时难以控制。此外，箱子的降低速度在移动穿过水层时受箱子 阻力的限制。另外，将负载耦合至钢缆/从钢缆释放负载的夹紧/释放系统 是故障敏感的，其在深海操作中是至关重要的。而且，用来控制箱子移动 并使海底平台下水/升起所需的钢缆量过多。另外，当悬置在一个钢缆或两 个钢缆上同时耦接在每个所述缆线的一个点处时，容器相对自由地旋转。 这可造成箱子在着陆于海底框架上或在船舶上回收时不明确的位置，例 如，可导致盖子盖反

发明内容

本发明旨在减少在如上描述的采矿系统中缆线的量。

本发明的另一目标是改进已知的采矿系统，其中，至少部分地解决与 已知采矿系统相关的问题。

本发明的又一目标是提供可替换的采矿系统。

根据本发明的第一方面，这利用一种采矿系统来实现，该采矿系统包 括；

-船舶，该船舶用于处理开采的矿石，

-上层平台，该上层平台与船舶耦接，

-下层平台，该下层平台由海底支撑，

-多个运输缆线，多个运输缆线在上层平台与下层平台之间延伸，

-容器，该容器用于容纳矿石，该容器固定地耦接至一个容器运输缆 线，使得容器与容器运输缆线一起竖直移动，以在上层平台与下层平台之 间的延伸的容器轨道中运输容器，

其中，容器运输缆线的容器运输缆线区段在容器以下延伸并且在使用 中向下拉动容器，以用于防止容器相对于容器运输缆线枢转，并且其中， 容器通过耦接元件与一个相邻的容器引导缆线耦接，以用于在容器的竖直 运输期间进一步防止容器相对于容器运输缆线枢转。

用于处理开采的矿石的船舶应理解为能够处理开采的矿石的至少一 个步骤的船舶。可以想象，该步骤是在船上短期存储开采的矿石。

上层平台可与船舶固定地耦接，然而可以想象，平台在船舶附近浮动。

运输缆线应理解为是这样一种缆线，其适于将填充有矿石的容器从深 海底部运输至水面。这种填充有矿石的容器可很容易重达100吨或以上。

根据本发明的采矿系统在使用船舶与海底之间最少量的钢缆或缆线 长度的同时提供运输矿石的可能性。另外，本发明能够使容器与缆线的固 定地耦接并且获得更加可控的容器竖直位置，以避免容器的旋转。

为了控制容器的竖直位置以避免容器的旋转，下拉线缆被附接至箱 子。这个线缆也确保箱子在着陆于海底框架时的快速定位。为了控制容器 的竖直位置以避免容器的旋转，提供了一种引导系统，以避免了箱子的旋 转。显然“容器运输缆线的缆线区段在容器以下延伸，并且在使用中向下 拉动容器”不限于容器向下移动的情况。重要的是，缆线部分施加向下的 力。

在本发明的实施方式中，容器仅与在上层平台与下层平台之间的整个 容器轨道中延伸的一个容器运输缆线固定地耦接。仅一点应理解的是，一 个缆线在容器轨道中延伸，这表示存在位于容器上方的缆线区段以及位于 容器下方的缆线区段。

在本发明的实施方式中，容器相对于一个容器运输缆线能旋转地支 撑，以用于使容器围绕容器旋转轴线在运输位置与矿石释放位置之间旋 转，在矿石释放位置中容器被排空。

在本发明的实施方式中，容器旋转轴线相对于一个容器运输缆线横向 地延伸。

在本发明的实施方式中，一个容器运输缆线相对于容器居中地延伸。

在本发明的实施方式中，在容器的运输期间，一个容器运输缆线在上 层平台与下层平台之间的整个容器轨道中被拉紧。这种拉紧有助于避免相 邻缆线的缠结。

在本发明的实施方式中，容器引导缆线与整个容器轨道并排地延伸。

在本发明的实施方式中，容器引导缆线与整个容器轨道并排地被拉 紧，以用于防止容器的枢转。

在本发明的实施方式中，耦接元件被构造成使容器以滑动或转动方式 与相邻的容器引导缆线耦接。

在本发明的实施方式中，容器运输缆线与下层平台耦接，使得容器运 输缆线转向并且继续朝向上层平台延伸。

在本发明的实施方式中，其中，容器运输缆线在下层平台处转向时变 成容器引导缆线。

在本发明的实施方式中，在容器的运输期间，容器引导缆线和容器运 输缆线在相反的方向上行进。

根据另一方面，本发明提供了在说明书中描述和/或在附图中示出的 包括一个或多个特性化特征的设备。

根据另一方面，本发明提供了在说明书中描述和/或在附图中示出的 包括一个或多个特性化特征的方法。

可以结合本专利中所讨论的不同方面以提供另外的优点。

附图说明

将参考附图中示出的优选实施方式进一步说明本发明，附图中示出：

图1是根据本发明的采矿系统的第一实施方式的示意性侧视图；

图2是根据本发明的采矿系统的第二实施方式的示意性侧视图；

图3是根据本发明的采矿系统的第三施方式的示意性侧视图。

在附图中，示出了根据本发明的采矿系统的三个实施方式的示意性侧 视图。将详细地描述图1中的第一实施方式。另外的实施方式的差别将相 对于第一实施方式进行描述。

图1的采矿系统包括：船舶1，该船舶用于处理采矿的矿石。上层平 台2与船舶1固定耦接。本文中，上层平台2完全在水面23的上方。下 层平台3由海底12支撑。多个运输缆线4，5，6，7在上层平台2与下层 平台3之间延伸。用于容纳矿石的容器8固定地耦接至单个容器运输缆线 6，这样使得容器与容器运输缆线6一起竖直地移动，以在上层平台2与 下层平台3之间延伸的容器轨道22中运输容器。单个容器运输缆线6在 上层平台与下层平台之间的整个容器轨道22中延伸。在容器8的运输期 间，一个容器运输缆线6在上层平台与下层平台之间的整个容器轨道22 中被拉紧。一个容器运输缆线6相对于容器8居中地延伸。容器运输缆线 6的容器运输缆线部分10延伸至容器8以下，并且在使用中向下拉动容器 以用于防止容器8的枢转。从运输缆线6的视角来看，缆线由容器8分割 成在图1中使用参考标号6表示的上部和使用参考标号10表示的下部。 容器8与相邻容器引导缆线4通过耦接元件9耦接以用于在容器8的竖直 运输期间防止容器8枢转。容器引导缆线4与整个容器轨道22并排地延 伸。在容器8的运输期间，容器引导缆线4和容器运输缆线6在相反的方 向上行进。

容器8相对于一个容器运输缆线6可旋转地支撑，以用于使容器围绕 容器旋转轴线在运输位置与矿石释放位置之间旋转。容器旋转轴线垂直地 延伸。

耦接元件9被构造成使得容器8与相邻容器引导缆线4以滑动方式或 转动方式耦接。

容器运输缆线6与下层平台3耦接，这样使得容器运输缆线6转向并 继续朝向上层平台2延伸为引导缆线4。容器引导缆线4与容器8的底部 耦接并通过反向滑轮11与下层平台3连接，在这种情况下有两个相邻滑 轮11。因此，容器运输缆线6通过反向滑轮11与下层平台3耦接，在这 种情况下有两个相邻滑轮11。缆线6、4与上层平台2耦接，每个缆线具 有相应的绞车14。当需要时，绞车14也用于通过缆线4、6降低和升高下 层平台3。

图2的实施方式与第一实施方式的不同之处在于，下层平台3设置有 相应的绞车14b，14c。各个运输缆线20，21分别在绞车14b与上层平台 的绞车14a之间延伸，并且缆线21在上层平台的绞车14d与绞车14c之 间延伸。当需要时，绞车14a，14d，14e，14f用于通过与滑轮11a-d结合 的缆线18，19来降低和升高下层平台3。

图3的实施方式与第一实施方式的不同之处在于，下层平台3设置有 与容器8的运输有关的滑轮11b以及与通过缆线15降低和升高下层平台3 有关的滑轮11a。各个运输缆线16，17分别在滑轮11b与上层平台的绞车 14之间延伸，并且缆线17在另一滑轮11b与上层平台的绞车14b之间延 伸。当需要时，绞车14c和14d用于通过与滑轮11a结合缆线15来降低 和升高下层平台3

显而易见的是，上述说明书和附图用于使本领域技术人员将作出的许 多实施方式落在本发明的保护范围和实质内容内并且是现有技术与本专 利申请公开内容的明显结合。