CN102271994A - 有关漂浮装置的改进 - Google Patents

Abstract

本发明提供的漂浮装置(100)包括：浮力室(110)、低温流体存储器(210)、在低温流体存储器(210)和浮力室(110)之间提供可用开关控制的流体连通的加热管(310)。本发明还提供一种从海床提升物件的方法。此方法包括以下步骤：将漂浮装置(100)下降到海床；将该漂浮装置(100)与要提升的物件连接；在该漂浮装置(100)的一部分内产生超临界流体；以及利用超临界流体的浮力使该漂浮装置(100)和物件上升到海面，以将该物件提升至海面。

Description

有关漂浮装置的改进

技术领域

本发明涉及漂浮装置，尤其是与操作海底环境下的装置及从海床提升物件的装置相关的漂浮装置。

背景技术

海船和潜艇等在海里行驶的船只往往载有贵重的货物，而且一般其自身就价值不菲。如果这类船只在海上受损并沉入海床，人们非常希望能将货物或者甚至船只本身回收。回收这些物件需要有将它们从海床提升到海面的方法。需要将物件从海床提升或下降到海床的其它情况包括在海床上采矿，以及搭建或拆除油气平台及其附属物。

英国专利GB2435856中公开了漂浮装置的一个例子。此漂浮装置包括盛装液化气体的容器、气室和遥控操作装置，该遥控操作装置可以在关闭状态和打开状态之间转换，在关闭状态下流体不能在容器和气室之间流通，在打开状态下流体可以在容器和气室之间流通且气室被启用并在使用中利用液化气体的蒸发给气室充气。

GB2435856还公开了利用上述装置从海床提升物件或将物件下降到海床的方法。此方法包括以下步骤：将上述漂浮装置与该物件相连接，并把遥控操作装置从其关闭状态转换到打开状态，使得气室被液化气体蒸发所产生的气体充气。

当所要取回的物件处在极端条件下时，气体不能产生以流入上述GB2435856所述的气室内。当处在非常极端的情况下时，液态氮不能蒸发为气相。这里的极端条件包括300m以上的深度，也就是说压力超过32巴和/或温度接近或低于0℃。

发明内容

目前提出了一种改进的漂浮装置，它克服或者大大减轻了上述与现有技术相关的缺点。

按照本发明，提供一种漂浮装置，其包括：浮力室、低温流体存储器，在此低温流体存储器和浮力室之间提供可用开关控制的流体流通的加热管。低温流体提供可在使用中盛装转变为超临界流体的流体的低温流体存储器，使得该漂浮装置能在2000米区域的极端深度下工作。此浮力室，低温流体存储器和加热管可以部分或全部包含在一个外壳内。

该外壳可以在邻近低温流体存储器处设有加强部。此加强部可保证该低温流体存储器足够牢固，以能在2000米深度区域工作，在该深度区域的压力将达200巴左右。

该装置还可包含微处理器和多个传感器。这些传感器被用来检测该装置内多个关键位置处的温度和压力。还提供了一些偏航传感器以监测该装置的稳定性。所有的传感器将数据传给微处理器。微处理器可以包含用于该装置的特有的识别器。

这个外壳可以包括排气部，若该装置与周围海洋环境之间的压力不平衡超过预定的临界值，可以启用该排气部。不平衡可能会使该装置不受控制地快速上浮到海面，这可能让会转变为气相的超临界流体急速膨胀并将外壳毁坏。

气室可以再分为多个隔室，每个隔室设有隔板。提供许多较小的隔板为系统带来较大的冗余度，因为即使有其中一个隔板失效，该装置的其余部分仍可继续工作。

这个浮力室，或者浮力室的每个隔室可以具有至少一个孔，以允许海水流进和流出该浮力室。这个(些)孔可用格栅盖住，以防海洋生物进入。

浮力室、或浮力室的每个隔室可设有至少一个单向阀门，以允许超临界低温流体或气体流出该装置。排气部可以由几个单向阀门来提供，它能在该装置内部和周围环境的压力差变得过大时让流体流出。

加热管可以穿过外壳布置，使得加热管的至少一部分靠近该外壳的外表面。这可以通过从周围海水吸取热量而加热低温流体。这就减少或消除了对在该装置内设置热源的需求。该装置还可包含多个将热量引入低温流体存储器的热导体。这些热导体还可以从周围海水把热量引入该装置，在此情况下是直接引入低温流体存储器内。由热导体引入低温流体存储器的热量，将帮助低温流体开始转变为超临界流体以及此流体在加热管中的后续运动。加热管可以用阀门进行开关。

此外，根据本发明，提供一种从海床提升物件的方法，此方法包括以下步骤：将漂浮装置下降到海床；将该漂浮装置与要提升的物件连接；在该漂浮装置的一部分内产生超临界流体；利用超临界流体的浮力使该漂浮装置和物件上升到海面，以将该物件提升至海面。超临界流体可以是超临界氮二氧化碳、氦或氢。

附图说明

现在我们将仅通过例子参照附图对本发明加以说明。

图1A和图1B是通过形成根据本发明的漂浮装置的一部分的浮力室的示意性剖视图；

图2A和图2B是通过形成根据本发明的漂浮装置的一部分的低温流体存储器的示意性剖视图；

图3A和图3B是用于按本发明的漂浮装置的加热系统的示意性侧视图和剖视图；

图4A和图4B是根据本发明的装置的剖视图，其处于该装置下降到海床时采用的配置；

图5A和图5B是图4A和图4B所示装置的示意性剖视图，这是浮力室准备充装低密度流体的配置；

图6A和图6B是图4A和图4B所示装置的示意性剖视图，这是浮力室正在充装低密度流体的配置；

图7A和图7B是图4A和图4B所示装置的示意性剖视图，这是该装置上浮的配置；

图8是根据本发明的漂浮装置另一个例子的示意性剖视图；

图9是根据本发明的漂浮装置又一个例子的示意性剖视图。

具体实施方式

这些附图都是示意性的，而且各组成部件未按比例绘制。各个例子中的特征可以组合，而且在整个说明书中对于相似的元件，使用相似的附图标记。为简明起见，并不是在所有各图中都显示全部出现的元件。

漂浮装置100具有浮力室110、低温流体存储器210、加热系统302和控制系统400。该浮力室110构造成能容纳密度小于水的流体，因而有利于将该装置100和要提升的货物提升。低温流体存储器210用来容纳一般在环境压力下呈液态的低温流体。加热系统302用来加热液态低温流体，使它转变形成超临界流体，其随后可流入浮力室110。超临界流体是温度和压力超过其热力学临界点的任何物质。在临界点附近，压力或温度的微小变化将使密度产生很大变化。漂浮装置100的长度可以在1米至20米之间延伸，而且一个装置，或者几个装置100联合使用可具有提升重达1吨至2000顿货物的能力。

在图名尾标带A的各图所示的例子中，所有这些整体件都被装在封闭的外壳112内。虽然该装置100是画成浮力室110竖向位于低温流体存储器210之上，但由于有封闭外壳112，该装置同样可以布置成让浮力室110水平放置。

该外壳112包括具有圆形截面的细长中心部114，其处于两个半球形端部115，116之间。外壳112包围着浮力室110、低温流体存储器210、加热系统302和控制系统400的某些部件。外壳112提供防护作用，并防止多个元件之间产生不希望的相互作用，而相互作用在所有元件不全包含在单个部件内时可能发生。

外壳112可以作为单件构件形成，或者可以是由浮力室110和低温流体存储器210的外表面局部界定。例如，在图4A中，此外壳由浮力室110的半球形端部115和细长中心部114以及部分低温流体存储器210构成。另外提供环形外壳材料把上述各部分连在一起。外壳112可以用玻璃纤维加强的塑料(GRP)、铝或碳复合材料制成。如果采用铝，那么可以将外壳112做成几块，然后用气密连接的方式固定在一起。外壳112应当能承受外壳112内部和周围环境之间2巴至3巴的压力差。倘若装置内部和外部之间的压力差超过大约3巴，则将在造成破坏之前引发使压力均衡的改变。例如，可以打开阀门使该装置100内部和外部间的压力差均衡。

在图4A所示的例子中，外壳112在靠近低温流体存储器210附近设有加强段118。此加强段118可使该装置100能承受在2000米深度并因此200巴压力的极端条件下的工作压力。此加强段118可由与外壳112相同或不同的材料做成。

外壳112设有至少一个固定机构130，其有利于将该装置100连接到要从海床提升的物件上。这个固定机构130可以是能连接到要被提升物件的两组平行的突出部。此固定机构130可以直接连接到要提升的物件上，或者经由中间件例如穿过固定机构130内的孔眼的一段钢缆实现连接。

固定机构130的结构决定该装置100的工作方位。在图1A至图7A所示的例子中，是在外壳112的外部提供两组固定机构130。如果这些固定机构是按沿水平隔开的配置连接到要提升的物件，那么当装置100与要提升的物件连接时，该装置100的长轴将基本处于水平面内。反之，如果这些固定机构是按竖向隔开的配置连接到该物件，那么该装置将在如图1A至图7A所示的直立配置下工作。

外壳112还设有至少一个吊耳140，它能让该装置在下降和上浮的整个过程中保持拴在水面上的船只上。或者，此吊耳140可以只用来在使用之前帮助把该装置100吊到水中，和/或在使用之后将装置从水中吊出，在这种情况下，该装置100使用时不被拴住。如果只设置一个吊耳140，则它布置在外壳112的半球形部116的顶端。在图示一些例子中，所示的吊耳是偏置的。倘若一个吊耳是偏置的，它一般是与至少另一个吊耳(未示出)配合使用。

在图的尾标以B结尾的例子中，浮力室呈底面敞开的充气浮筒122的形式，即至少在其底部部分敞开的钟形室。此充气浮筒的底部用虚线124表示。由于该充气浮筒122对周围环境是敞开的，因而不要求用来制造它的材料能承受很大的压力差。因此，其可以采用部分柔软的材料来制成。根据所需充气浮筒122的材料和尺寸，该充气浮筒可以不是钟形的，而是球形或别的形状。充气浮筒122可以设有与上面图1A至图7A所示的相似的固定机构130和吊耳140。

为了增加充气浮筒122的稳定性，还可以在充气浮筒122底部设有凸缘145。如果该充气浮筒122接近完全充满而且不是完全直立的，此凸缘145可以防止超临界流体流出该充气浮筒122。

虽然在这些例子中没有显示，外壳112或低温流体存储器210可以设有支架，它包括座落在船泊甲板或海床等任何合适的支承面上的底座，和从该底座上表面伸出的四个倾斜支柱，这些支柱在一端被固定在外壳112或低温流体存储器210的外表面上，从而将该装置100支承在竖向方位。

在另一个例子中，外壳112或低温流体存储器210设有这样的机构，装置100通过该机构可以与吊架连接。在图1A所示的例子中，此连接机构可以是环绕外壳112或低温流体存储器210外部的加热盘管的多个部分。或者，可以设置多个凸耳，使外壳112或低温流体存储器210可以支靠在吊架内。

在还有一个例子中，外壳设有一些附加的固定机构，以便将辅助低温流体罐连接到该外壳112的外部。这个辅助罐可以用于一系列局部下降和上升时使用。这样低温流体存储器210可以从此辅助罐再充装，而无需让该装置100再返回海面。

图1A和图1B详细示出了浮力室110。在图1A所示例子中，其具有用玻璃纤维加强塑料(GRP)制成的坚固壳体150。壳体150的内部容积具有中心圆柱部152和半球形端部154，156。该壳体150的这个内部容积被隔板160分隔为第一室162和第二室164。此隔板160在其周缘处在沿壳体150的纵轴线并在将其内部容积平分的平面内固定在该壳体150的内表面上。

隔板160相对于壳体150的相应横截面积扩大了，因而可以将隔板移动以靠着该壳体150的内表面。因此，隔板160的移动可以改变第一和第二室162，164的相对尺寸。该隔板160可以用弹性材料制成，使它靠在壳体的内表面时受到张力作用。或者，该隔板也可以用柔性材料制成，并且其尺寸可以做成靠着壳体150的内表面。

壳体150还包含一组孔180，所述孔允许海水流进和流出第一室162。图1A中显示了6个孔180。但孔的数量和尺寸可以变化。孔可以设有粗孔格栅，以防止大的海洋生物进入该装置100。

在所示的两个例子中，提供了一组单向阀门170，所述阀门可以打开以让装在浮力室110内的流体流出该装置100。这些单向阀门170具有压力释放机构，通过该压力释放机构，当浮力室110内的压力超过周围海水压力预定的阈值(例如1巴)时允许流体流出该浮力室110。图1A中示出了6个单向阀门170，而图1B示出了在钟形充气浮筒122的顶端的两个单向阀门。然而，阀门的数量和尺寸可以变化。由于充气浮筒122的底部是敞开的，因此它必须在图1B所示的方位工作。所以单向阀门170设置在充气浮筒122的顶端，以便从充气浮筒122内释放流体时不会使该装置100不稳定。

图2A和图2B详细示出了低温流体存储器210。该低温流体存储器210具有限定出适于盛装低温流体216的壳体214的内壁212和完全包围此内壁212的外壁218。在两个示出的例子中，壳体214具有半球形部分222和锥形部分224。半球形部分222构造成与外壳112的形状一致。因此，如果邻近低温流体存储器210的外壳112的端部116不是半球形，则壳体214的形状将与图中示例的形状不相同，以便使壳体214的形状与外壳112的端部的形状一致

低温流体存储器210的内壁212可用奥氏体钢制造，但也可以用某些其它材料，例如9％镍钢或低温铝。外壁218可用GRP制造，但也可以用某些其它的材料，例如碳复合材料。外壁218通过气密腔体226与内壁分开。在制造过程中，内、外壁212，218之间的这个腔体内形成真空，以此为壳体214提供隔热。

在锥形部分224的尖端，有注入管230和排气管232延伸穿过低温流体存储器210的内壁和外壁212，218。

注入管230基本上沿壳体214的长度延伸到接近半球形部222的最低点的位置。排气管232在外壁的内表面处终止。

在壳体214半球形部222的最低点附近，内壁212包含至少一个孔234。冷却盘管236从该孔234附近延伸出来冷却盘管并围绕内壁212的外表面盘绕。此冷却盘管236的上端包含压力释放阀门，当冷却盘管236内的压力比浮力室110内的压力高出约100毫巴时，该压力释放阀门允许流体从该冷却盘管236流入浮力室110内。此冷却盘管236主要由金属制成。不过，在低温流体存储器210和浮力室110之间延伸的冷却盘管236部分238是由具有低导热系数的塑料制成。

如图2B所示，低温流体存储器210被包围在经过加强的球形壳体240内。此壳体240必须是厚壁的，并且可由碳复合材料加工形成。此壳体240必须能承受1巴至203巴的压力差，以便能在2000米的深度下工作。除了壳体240的壁较厚之外，还可以在该壳体内部或外部设置加强肋来提供额外的加强作用。球形壳体240可以设有不透水的抗压的弹性检查盖(未示出)，以便在维修或为其它目的时能进入该球形壳体240内部。

另外，可以提供附加的管子(未示出)，使低温流体再循环回到低温流体存储器210内，以占据液态低温流体上方的空间。

此外，球形壳体240可以设有辅助固定机构(未示出)，将辅助低温流体罐(未示出)固定到壳体240。这样可以让该装置100进行多次局部提升和受控制的下降而不需要升到海面补充低温流体。除此而外，此辅助低温流体罐可连接到低温流体存储器210，使低温流体能从该辅助罐流入低温流体存储器210内，然后低温流体可经过加热并转变成超临界状态并进入充气浮筒122。这种结构能使所用的低温流体216超过低温流体存储器210的最大容量。

加热系统主要显示在图3A和3B中，虽然有些细节示于图2A和2B。加热系统302包括：从壳体214内壁212内的孔234伸出的加热管310，加热室336和一对电加热元件346。加热管310进入加热室336。加热管310的路径是弯弯曲曲的，而且有一部分穿过外壳112并环绕此外壳112的外表面。处在外壳112的外侧的加热管310被加强，以承受该装置100由于在极端条件下工作所受到的压力。

为保护在外壳112外侧的加热管310，提供了防护格栅(未示出)。利用格栅可以降低加热管310因与被提升的物件，或海床或任何其它危险物接触而损坏的风险。

加热系统302还包含阀门338，用来控制流过加热管310并因此是流入浮力室110的流体流量。此阀门338布置在外壁218的内表面附近。

此加热系统302还包括在低温流体存储器210和浮力室110之间的隔热罩330。在图3A所示的例子中，隔热罩330包含邻近浮力室的第一部分332和邻近低温流体存储器210的第二部分334。隔热罩330的两部分332，334界定出环形加热室336。加热室336与浮力室110和低温流体存储器210两者是热绝缘的。

多个可遥控操作的热导体340围绕壳体214的半球形部222被固定在外壁218的内表面上。每个热导体340包含可枢转地安装在低温流体存储器210的外壁218的内表面上的铜杆342。此铜杆342可在其作用位置(在该位置所述杆基本垂直于外壁218的表面延伸)和非作用位置(在该位置所述杆基本平行于外壁124的表面)之间枢转。铜杆342的长度可选择成与内壁212和外壁218之间的距离严格匹配，使当各杆起作用时提供至壳体214的热传导路径。在各附图所示例子中，该壳体的内壁和外壁基本上是平行的，因此所有各杆342的长度基本上相同。各图所示的杆342的数目只是示例性的。该数目可以为30左右。如果由热导体340引入低温流体存储器210内的热量不足，那么可以从电加热元件346通过电加热来增加。虽然在此示例中是提供一对电加热元件346，但加热元件的数量和尺寸可以根据装置100的大小和/或打算的使用领域而改变。例如，在极地区域就需要为装置配备更多的加热元件。

图4A和图4B显示出完整的装置，如前所述，它包括浮力室110，低温流体存储器210，加热系统302和控制系统400。

虽然在图4B所示的例子中，充气浮筒122的宽度基本上等于球形壳体240的直径，但充气浮筒122可以比球形壳体240宽或窄。

球形壳体240利用至少一个连接梁242连接到充气浮筒。此连接梁242可以部分或完全围绕球形壳体的周边延伸。也可以用多个梁。在后一种情况下，每个梁可以是细长的，即其长度远大于其宽度。这些梁可以是刚性的或柔性的。

在附图中未显示的另一个例子中，可以用万能接头代替梁将充气浮筒122连接到球形壳体240。

由于充气浮筒122和低温流体存储器210不是一体制成，加热管310终止在低温流体进给管道244内，此管道从球形壳体240伸出并进入充气浮筒122内。该低温流体进给管道244安装有单向阀门245，以防止海水300从充气浮筒122进入加热管310。

控制系统400包括安装在该装置100的外壳112内的微处理器402，和遥控装置(未示出)，该遥控装置一般放置在投放和控制该装置100的船上。微处理器402通过数据传输装置404和船载控制装置通信。该数据传输装置404可由纤维光学传输装置或包封在保护涂层内的铜电缆提供。此数据传输装置404可以从该装置100上拆除。

安装在外壳112内的微处理器402用来整理从安装在装置100内的多个传感器传来的数据并将此信息传递给遥控装置。此外，每个装置100具有独特的标识符，该标识符被储存在该微处理器402内，并连同位置数据一起通过数据传输装置404发送出去。这样可以协同控制两个或多个装置100，并由此提升太大的或者其形状不足以用单个装置100提升的物件。数据可直接传送到遥控装置，或者直接在各协同操作的装置100之间共享。

在该装置100外表面之内或之上的不同位置安装有若干不同的传感器。在该装置内所示的传感器位置410，412，414，418，420仅仅是示例性的。各传感器也可以安装在其它的位置，或者下面所述的一些传感器可设置在附图示出的任何一个位置。所述传感器被配置成用来监测作业条件并将信息反馈到微处理器402。

某些传感器，例如传感器410，可以是温度或压力传感器。提供若干压力传感器，可以利用微处理器402或遥控装置计算该装置100的不同部分之间的压力差。此外，该装置100外面的压力与该装置100所处的深度有很强的相互关系。

某些传感器，例如传感器412，可配置成用来对该装置内部进行资源管理。在这个例子中，传感器412可以指示低温流体存储器210还留下多少低温流体。

可以设置传感器如传感器414来保证该装置100的各敏感元件的完整性。传感器414被安装在微处理器402附近，该微处理器利用隔热罩330与该装置100热隔离。该传感器414将监测微处理器402所处的条件。

除了从总体上识别装置100的位置的位置传感器，和给出该装置的深度信息的压力传感器之外，该装置100的方位可以用偏航传感器418监测。此偏航传感器418给出该装置100稳定性的指示，并鉴别当几个装置一起工作以取回形状不规则或部分沉入海床的物体时发生的问题。可以利用从偏航传感器418得到的信息来鉴别是否该物体的一部分是自由的而另一部分仍然陷在海床里。一旦将此信息传到微处理器402中并经数据传输装置404传送到海面上的船只，则可指示处在最靠近陷入海床的那部分物体的装置100产生更多的超临界流体，以提供更大的正浮力，从而解脱被陷的那部分物体。

数据传输装置404可以安装在提升缆绳内，后者将吊耳140连接到海面船只。也可以将数据传输装置404与提升缆绳分开。如果数据传输装置404和提升缆绳组合在一起，那么此组合缆绳将被加强，以确保保持数据传输装置404的完整性并提供足够的强度以将该装置100从船只上提吊到海里。

图8所示例子与图1至图7所示的各例子的区别在于：浮力室110被再分成几个隔室190，每个隔室包含隔板166。每一个隔室190设有至少一个单向阀门170和至少一个孔180。提供多个不同的隔室给该装置带来一定的冗余度，因为如果一块隔板坏了，该装置仍能工作，虽然可被提升的最大重量可能会有所下降。另外，如果要提升的是不均衡负荷，或者要同时部署几个装置共同来提升一个物件，为了优化该装置100的性能，可以让某些隔室比其它隔室先装载。

虽然在所有附图中都显示有热导体340，但它们对于装置100的运行来说并非必须的，同时低温流体存储器210可以通过其它的措施来达到所需的热传递。

图9示出了另一种带开放式充气浮筒122的配置。图9中的例子的充气浮筒122与图1B至图7B所示充气浮筒122的不同在于，图9中的充气浮筒122只是部分敞开的。此充气浮筒122在水平面内是细长形的，而不是在竖向平面内。另外，低温流体存储器210布置在充气浮筒122内。这种结构允许利用固定结构130把该装置100很方便地固定到要提升的物件上。为了改善装置100的稳定性，设有两个吊耳140。

现在说明该装置100的操作方法。

为让该装置100准备投入使用，将壳体214充满低温流体216。它可以是液态氮、二氧化碳、氦或氢。流体的选取取决于该装置将要工作的深度。氮可以在深度1000米左右的区域使用。氦和氢的可在达到或超过1000米，甚至2000米的深度使用。

使该装置100准备投入使用或充装液体的过程通常是在此漂浮装置处在海船等上面时进行。低温流体216源通过耐压口350引进该装置100并与注入管230相连通。此低温流体216流经注入管230并在其底部进入壳体214。由于该壳体214内部相对于低温流体处在较高的温度，一些流体在与注入管230和壳体214的内部相接触时将蒸发，同时由低温流体蒸发所产生的气体将经过排气管232离开壳体214。

这个过程一直持续到壳体214内部处于足够低的温度下，以将低温流体216保持在液态。一旦壳体214已经被液态低温流体216完全充满，此流体源与注入管230断开，同时耐压口350，352被关闭。

然后将该装置100小心地投放到海里，并下降到接近海床上要提升的货物(图中未示出)处。

当该装置100最初进入水中，海水300通过如图4A所示的一些孔180进入第一室162。在图4B所示的例子中，海水300通过充气浮筒122基部的开口进入充气浮筒122，如图4B中箭头所示。海水300取代浮力室110中的空气并让隔板160使第二室164相对于第一室162的尺寸减小。一旦第一室162基本占据浮力室110的全部体积且第一室162被水充满，该装置100在整体上具有负浮力并朝着海床下沉。

倘若该装置100的负浮力不足以朝海床下沉，可以把重物加到固定装置130或外壳外表面的下部以帮助稳定下沉。装置100可能由于加热室336内存在空气或者由于低温流体216的密度而具有正浮力。例如，液体氮具有的密度约为水密度的80％左右。在该装置100朝货物下沉过程中，少量低温流体216将蒸发变成气体。由于该装置100结构上的缘故，是冷却盘管236中的流体而不是壳体214内的低温流体216更容易蒸发。这种蒸发使冷却盘管236降温并因此帮助维持壳体214内的低温流体冷却。在冷却盘管236内形成的气体将在该冷却盘管236内移动并进入浮力室110的第二室164。为防止隔板160让第二室164膨胀并取代部分海水300，可使单向阀门170保持在打开状态。或者，为防止低温流体蒸发到海里，可使此单向阀门170保持关闭。这在该装置100启动提升货物之前停留在海床时特别有用。

当漂浮装置100到达海床和待提升货物时，该货物以适当方式连接到固定机构130。把漂浮装置100与货物相连的动作一般通过由用户在海面控制的机器人(图中未示出)来完成。

然后漂浮装置100发送信号关闭单向阀门170并打开阀门338，使得加热管310与处于壳体214中的低温流体216流体连通。由于该装置周围的极端条件，当低温流体216流过加热管310时变成超临界低温流体。此超临界流体流到浮力室110内并强迫隔板160移动，使得第二室164的尺寸增大。由于第二室164尺寸的增大，第一室162的尺寸减小，并且其中海水的压力超过周围海水的压力，因此海水300通过孔180中流出，如图6A所示。在图6A所示的例子中，海水300是通过充气浮筒122基部124处的开口区域流出。

一旦浮力室110充满了足够的超临界低温流体216，如图7A和图7B所示，该漂浮装置100和货物将开始上升。在图7A所示的例子中，为了控制该漂浮装置和货物的上升，可以打开单向阀门170以让超临界流体流出浮力室110，同时海水300进入第一室162，从而降低向上的浮力。随着漂浮装置100和货物朝海面上升，海水的压力将下降。随着该装置100上升，超临界流体216转变为气相，并通过单向阀门170或通过充气浮筒122基部124的开口区域流出。

除了利用该装置100将货物从海床提升到海面之外，还可以利用该装置100为物件提供上浮力以减轻其有效重量，从而使水下操作变得更容易。例如，如果装置被连接到重50吨的物件，并且足够多的低温流体被转换到临界状态来减小物体的有效重量只有5吨，则更容易操纵物件。

如上所述，可以用一个以上的装置100来提升特别大或形状难于处理的物件。在这种情况下尤其重要的是，单向阀门170可以根据需要打开，以在一个或多个同时一起工作的装置100的提升过程中产生临时的负浮力。这样可以有效地控制从海床提升或引向海床的物件的方位。

当该装置100最上面的部分到达水面时，货物将按照该装置100的结构或多或少地留在水中。漂浮装置100和货物从水面或靠近水面的位置被回收，并且将漂浮装置100与货物分离。然后可以重新给该漂浮装置100充装低温流体216并再次使用。

在附图中未显示的另一个例子中，外壳112可以基本上为球形或者是规则或不规则的多边形。菱形和球形是有利的，因为它们单独由曲线形状构成，因而可避免与尖锐的棱角和边缘相关的应力。

Claims (14)

1.一种漂浮装置，包括：

浮力室；

低温流体存储器；

加热管，其可在该低温流体存储器和该浮力室之间提供可用开关控制的流体连通。

2.如权利要求1所述的装置，其中，该浮力室、该低温流体存储器和该加热管至少部分被包含在外壳内。

3.如权利要求2所述的装置，其中，该外壳在邻近该低温流体存储器处设有加强部。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括微处理器和多个传感器。

5.如权利要求4所述的装置，其中，该微处理器包含该装置的独特的识别符。

6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述浮力室被再分为多个隔室。

7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，该浮力室、或该浮力室的每个隔室设有至少一个孔，以允许海水进出该浮力室。

8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其中该浮力室、或该浮力室的每个隔室设有至少一个单向阀门以允许超临界低温流体或气体流出该装置。

9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其中该加热管穿过该外壳布置，使得该加热管的至少一部分邻近该外壳的外表面。

10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其中，该加热管可以利用阀门进行开关控制。

11.如权利要求1至9中任一项所述的装置，还包括多个热导体，所述热导体配置成用来将热量引进该低温流体存储器。

12.一种从海床提升物件的方法，此方法包括以下步骤：

将漂浮装置下降到海床；

将该漂浮装置与要提升的物件相连接；

在该漂浮装置的一部分中产生超临界流体；以及

利用超临界流体的浮力让该漂浮装置和物件上浮至水面，以将该物件提升至水面。

13.如权利要求12所述的方法，其中，该超临界流体为超临界氮。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中该漂浮装置是根据权利要求1至11中任一项所述的漂浮装置。

Images