CN105051570B - 运送和回收设备、方法以及应用 - Google Patents

Abstract

本文描述了机械和方法，借此自由飞行的遥控潜水器(ROV)能够在易于管理的地震传感器装置(有效载荷)通过表面船舶在(深)水柱中行进时对其进行安全地捕捉并将其带上船。ROV无需返回表面船舶接收附加有效载荷便可对ROV有效载荷进行补充，且无需重型下水和回收机械便可实现。还公开了使有效载荷从ROV返回至表面船舶的反向过程。

Description

运送和回收设备、方法以及应用

相关申请

本申请要求于2012年12月13日提交的美国申请NO.61/736,803的优先权，其主题通过全文引用并入本文。

技术领域

本发明的实施方案通常属于海洋地震勘探领域。更具体地，公开了更有效且更安全地在不稳定的(海洋)环境中部署、操纵和回收有效载荷的设备和方法。

背景技术

地震数据长期用于石油勘探，其不仅正越来越多地用于勘探，还用于已在生产的油田的生产、发展和开发，且在本领域中通常被称为“开发地震”。

在海洋环境中，地震数据通常从水面船舶收集，水面船舶拖曳很长的接收器拖缆，并利用空气枪引入能量，其中空气枪拖曳在相同的水面船舶或单独的震源船后。在过去的十年里，已研发出了称为“节点(nodes)”的自主海底接收器或海底地震仪(OBS)。节点自身包含电源，从其被放置在海床上时起便开始被动且不断地记录地震数据，直至停止和/或被收回。

三十多年来，三维地震成像已很普遍，但是近年来，由于开发地震已成熟，第四维(时间)的重要性已显现。在4D地震中，以几个月至几年的时间间隔重复相同(尽可能相同)的3D地震程序，然后将那些结果进行比较。根据生产，差值可以是且归因于油田本身的变化。这又允许油田生产管理者更好地布置未来的油井和/或管理其喷射器和当前的生产井，以使资源开发最大化。

海底记录的成本通常大大超过表面地震的成本，该成本主要是由放置和回收海底设备产生的。当石油生产移至越来越深的海域时，这些成本逐步上升。在节点处于非常深的海水中的情况下，节点由重作业类遥控潜水器(ROV)进行放置和回收，不仅ROV本身昂贵，而且还需要驾驶员、其它船员、冗余、维护、电力，且甲板设备进一步需要更大的船舶，这共同使得这些操作非常昂贵。由于费用高，海底接收器通常放置在非常粗的(例如，200米至600米)网格上，并利用细表面震源网格射入。然而，仅仅是运输带有ROV的大型网格和配备ROV的船舶便需要大量时间和费用。

在深水中，ROV通常从水面船舶或与其系缆管理系统(TMS)连接的平台下水和回收。TMS和ROV一起落入水中，并通过脐带式管缆从表面悬浮于水柱中。脐带式管缆通常为其内传送电力和数据连接的重型铠装电缆，其将ROV/TMS连接至表面。当处于工作深度时，ROV脱离TMS并能够“自由飞行”，TMS由被称为系缆的轻得多且更软的电缆连接。与脐带式管缆相似，系缆通过导线在ROV与TMS之间传输电力和数据。TMS通过脐带式管缆保持悬浮在表面船舶或平台之下的水柱中。

ROV的回收过程分两个步骤。ROV必须利用其TMS返回并安全入坞，TMS在该过程中收回松弛的系缆。一旦连结，其便被绞盘利用脐带式管缆拉回表面。两个操作均可能会涉及到相当大的危险。在TMS悬挂于表面船舶的情况下，其将经历与表面船舶相同的运动(在一些情况下为放大运动)，除非利用起伏补偿。各种起伏补偿装置均可用，但都很昂贵，并增加了脐带式管缆的磨损，脐带式管缆也是非常昂贵的物品。

当经过空气/水界面直至安全地在甲板上固定就位，连结的TMS和ROV非常容易受损，这主要是由于船舶的运动。加上从很大的深度回收设备本身就会耗费时间，因此使必须将ROV回收至船舶的次数最小化对有效操作至关重要。此外，对于全体船员而言，在回收操作期间还存在当ROV保持在深度时不会出现的安全性问题。

对于参与部署节点和其它OBS系统组件的ROV而言，利用合适的组件在海底重新装载ROV是回收ROV并在表面上对其进行重新装载的理想替代方案。对此，目前有几种机构能够实现；例如，美国专利7,632,043公开了第二装置(重新装载机)，其装载于表面船舶上，具有用于ROV的替代有效载荷。使该装置和有效载荷下降穿过水柱至海床非常接近ROV的位置处。ROV摆脱其系缆上的TMS自由飞行并利用其携带的为此目的专门设计的固定装置和机械，ROV与重新装载机接合，并实现有效载荷从重新装载机至ROV的交换。交换之后，ROV离开重新装载机并继续其在海床上的任务，而重新装载机则被绞盘拉回表面并返回船舶上。

如公开的那样，在海床上进行交换是由于非常实际的理由：重新装载机固定在底部，且不会由于表面船舶起伏而垂直运动，而在其下降/上升期间则会垂直运动。然而，使该重型机械在海底着陆还存在危险和耗时的问题。海床轮廓有可能不适合重新装载机着陆，或者可能存在其它昂贵的必须避开的海底资产，避开这些资产要求表面船舶将其自身以及所有悬浮设备重新定位至更适合的位置。此外，在底部柔软和/或存在淤泥的情况下，由于在非常深的海洋深度通常会遇到弱电流，因此重新装载机接合所需的能见度会长时间受阻。

就生产力而言，使重新装载机在海底着陆以实现转移的必要性要求表面船舶停止并保持在表面上的位置。在转移正在进行直至完成时，所有生产均停止，即便是在仍具有有效载荷的第二ROV正在使用中的情况下。

此外，文中以及其它地方描述的“重新装载机”具有其自身存固有的问题。首先，其往往为大型重机器，使得其昂贵，维护密集，需要占用甲板很大的宝贵空间，且需要其自己的下水和回收系统(LARS)，而ROV则构成了第二件大型机械，其具有所有这些相同的缺点，此外还消耗大量电力，在船上需要更多资源。

出于所有上述原因以及本领域的技术人员所理解的其它原因，需要实现在深处进行的表面船舶与ROV之间的节点交换而无需“重新装载机”机械，或使用最少的足够轻便、简单且便宜的机械，无需专用的LARS。此外，如果在船舶、TMS和装载机在行进中并朝下一个部署位置推进时，转移可在中间水柱完成，则由于该行动，交换可无延迟地完成。

术语定义

除其它术语之外，以下术语在本文中将用于描述本发明的非限制性、示例性以及说明性的实施方案和方面，且在下文中对其进行描述以帮助读者清楚地理解本发明。

水柱：在其中进行与海洋地震有关的行动的表面与海底或湖底之间的垂直(深度)体积的水。中间水柱是指表面与海底中间的一深度，例如“悬浮机械”可以可操作地定位在此处。

遥控潜水器(ROV)：能潜水的遥控运载器，其通常连接至系缆管理系统(TMS)，并被认为是“有效载荷工位”。自由飞行的ROV是指已从其TMS断开机械连接并仅通过允许其独立于该TMS移动的柔性系缆与其TMS相连的ROV。TMS进一步通过脐带式管缆连接至表面船舶或近表面船舶、平台或其它结构。系缆和脐带式管缆一起在ROV与表面之间传送电力和数据。

传送机：传送机是指任何传送机构，包括但不限于传送带、网、辊、链、滑道、斜面或其它使物品能够沿一些固定或可变的路径从空间中的一点移动至空间中的另一点的装置或机械。

提升缆线：其为在表面船舶与ROV之间行进时将承载完整有效载荷封装的线、绳、缆或类似的柔性元件。第一端附着至船舶上的提升机械，例如能够可控地下降或回收带有或不带有有效载荷的线缆的绞盘。在一些实施方案中，出于以下描述的操作目的，提升缆线添加有非有效载荷装置。提升缆线还可具有一个或多个被动附着点，该被动附着点可为提升缆线的一部分，或通过打结、拼接、卷曲、连接器或其它机构连接至提升缆线，包括处于相对的第二端处或第二端附近、有效载荷或其它装置、线缆或重物可附着至被动附着点。

有效载荷：有效载荷是指一个或多个地震传感器装置(例如，“节点”；“自主节点”)，但有可能包括可经由提升缆线从表面船舶输送至ROV并在部署操作中转移至ROV的其它装置。在回收操作期间，有效载荷通过反向过程由提升缆线从ROV转移至表面船舶，所述反向过程由相同、相似或不同的步骤组成。

节点：表示“有效载荷”或“单位有效载荷”的海底传感器(OBS)或地震传感器装置。

非有效载荷装置：非有效载荷装置可包括当转移有效载荷时可通过各种工具附着至提升缆线但未被转移至ROV的重物、翼或其它物品。

牵引线(tag line)：牵引线在一些实施方案中用于承载从提升缆线至负浮力有效载荷或非有效载荷装置的提升。

系留装置(tie down devices)：系留装置可以是线、绳或其它柔性或刚性构件，其不承载负浮力有效载荷或非有效载荷装置的重量，而是可控地使一装置与提升缆线保持某种所需的关系，以控制装置在提升缆线上升、下降或水平运动期间由于拖曳而可能发生的运动。

主动附着装置：主动附着装置为闩锁、钩扣、搭扣、钩环或其它功能相似的装置(一般具有活动部件)，其可由ROV上的一些其它装置(例如，机械臂)操纵以使两个装置彼此连接或断开。主动附着装置可处于牵引线的一端或两端、系留装置的一端或两端，以及有效载荷或非有效载荷装置上的一个或多个点。主动附着装置可与被动附着装置(包括那些可沿提升缆线固定在各个位置的被动附着装置)、其它主动附着装置接合，或与提升缆线、牵引线或系留滑动接合。

被动附着装置(也称为被动附着点)：被动附着装置为钩环、环、结、圈、嵌环或功能相似的装置(通常不具有活动部件)，其可通过主动附着装置接合，或与一个或多个其它被动附着装置连接以在牵引线、系留或提升缆线上形成分叉。这些装置可处于牵引线的一端或两端、系留装置的一端或两端，以及有效载荷或非有效载荷装置上的一个或多个点。在一些实施方案中，被动附着装置可与牵引线、系留或提升缆线滑动接合。提升缆线也可具有一个或多个被动附着点，该被动附着点通过打结、拼接、卷曲、或其它方式成为提升缆线的一部分，包括处于相对的第二端或第二端附近，有效载荷或非有效载荷装置、线或重物可附着至被动附着点。

行进中(in-transmit)：行进中指的是物体的动态或被动操作运动；例如航行中的表面船舶(动态)；被表面船舶拖曳的物体(被动)；ROV从A点移动至B点；等等。

发明内容

本发明的实施方案为使得能够在有效载荷行进的同时在不稳定的海洋环境(水柱)中水相对较深的工作深度捕获并操纵有效载荷的设备和方法。

一个示例性的实施方案为一种用于在不稳定的环境中部署并操纵有效载荷的方法，该方法包括从海洋表面船舶部署多个单位有效载荷的步骤，其进一步包括：在海洋表面船舶上提供多个单位有效载荷，每一个有效载荷连接有多个附着装置；由海洋表面船舶上的相应附着装置可拆卸地联接多个单位有效载荷中的至少两个以形成有效载荷链；可拆卸地将有效载荷链连接至可从海洋表面船舶可控地部署入/出水柱的提升缆线；以及将提升缆线和连接的有效载荷链部署入水柱。在各种非限制性的示例性方面，实施的方法可包括以下步骤、限制和/或特征的一部分或全部：

其中连接至每个单位有效载荷的多个附着装置包括被动附着装置和主动附着装置；

其中可拆卸地联接多个单位有效载荷中的至少两个的步骤包括可拆卸地将各个单位有效载荷的被动附着装置与各个紧邻的单位有效载荷的主动附着装置相连接；

其中每个单位有效载荷的被动附着装置和主动附着装置沿直径设置在每个单位有效载荷的周边区域周围；

其中在海洋表面船舶上提供多个单位有效载荷的步骤还包括对多个单位有效载荷的每个进行定向，使得其被动附着装置处于部署引导位置，而主动附着装置处于部署牵引位置；

其中可拆卸地将有效载荷链连接至提升缆线的步骤还包括可拆卸地将牵引线的第一端连接至末端牵引的主动附着装置，其中牵引线的第二端固定连接至提升缆线；

进一步包括将牵引线的第一端滑动连接至提升缆线；

进一步包括将引导单位有效载荷的被动附着装置滑动地、可拆卸地连接至提升缆线；

其中表面船舶和部署的有效载荷链处于行进中；

进一步包括捕获水柱中的有效载荷链，进一步包括：

在水柱中接近部署的有效载荷链的引导端处设置包括机械臂和有效载荷装载室的ROV；将引导的部署单位有效载荷的被动附着装置与提升缆线断开连接；从断开连接的引导的部署单位有效载荷开始，将有效载荷链拖拉入装载室，同时控制ROV向上并向前飞行；在至少部分捕获有效载荷链时，将有效载荷链的末端附着装置、牵引附着装置和主动附着装置与牵引线的第一端断开连接；

进一步包括将装载室中的有效载荷链断开联接。

一个示例性实施方案为一种用于在不稳定的环境中操纵有效载荷并将有效载荷从水下ROV回收至海洋表面船舶的方法，该方法包括以下步骤：提供包括机械臂和有效载荷装载室的ROV，有效载荷装载室包括由多个可拆卸地联接的单位有效载荷组成的有效载荷链，每个单位有效载荷连接有多个附着装置；提供部署的提升缆线，提升缆线包括牵引线，牵引线的第一端附接有被动附着装置，且其第二端从海洋表面船舶固定地连接至部署的提升缆线；利用机械臂捕获附接至牵引线第一端的被动附着装置，并将其与设置在有效载荷链的引导装载端的主动附着装置接合；以及从ROV的装载室提取节点链。在各种非限制性的示例性方面，所实施的方法可包括以下步骤、限制和/或特征的一部分或全部：

其中从ROV的装载室提取节点链的步骤还包括控制ROV向下飞行并远离提升缆线；

其中表面船舶、部署的提升缆线和ROV处于行进中。

一个示例性实施方案为海底传感器(OBS)，其包括：外壳；多个连接至其的附着装置，其中多个附着装置包括沿直径设置的至少一个被动附着装置和至少一个主动附着装置。在各种非限制性的示例性方面，所实施的OBS可包括以下组件、限制和/或特征的一部分或全部：

权利要求所述的海底传感器(OBS)包括多个可拆卸地联接以形成OBS链的OBS，其中，一个OBS的被动附着装置连接至紧邻设置的OBS的主动附着装置。

应当理解，所有上述概念以及下文更详细地讨论的其它概念(倘若这种概念相互不一致)的组合被认为是本文公开的本发明主题的一部分。具体而言，在本公开所要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的本发明主题的一部分。还应当理解，本文明确使用的、还可能在通过引用并入的任何公开中出现的术语应当与本文公开的特定概念最一致的意义相符。

附图说明

图1所示为根据本发明说明性的方面，一种海上地震勘探表面船舶的示例性甲板的构造；

图2所示为图1中所示的甲板的不同视图；

图3所示为根据本发明说明性的方面，一种在相对的周边位置配备有两个附接设备的单个OBS(节点)；

图4所示为根据本发明说明性的方面，一种联接的节点链；

图5a所示为处于闭合/锁定位置的节点的主动附着装置的细节；图5b所示为根据本发明非限制性的、说明性的方面，处于打开/释放位置的主动附着装置的细节；

图6所示为根据本发明说明性的方面，从定向在传送机上的节点存储区输送的节点链；

图7所示为根据本发明说明性的方面，将节点链附接至提升缆线的牵引线；

图8所示为根据本发明说明性的方面，相对于提升缆线被系留束缚的节点链的最后面的节点的细节；

图9以相似的方式示出了根据本发明说明性的方面，相对于提升缆线被系留束缚的节点链的最前面的节点的细节；

图10所示为根据本发明说明性的方面，在节点附着区域通过牵引线和系留完全附着至提升缆线并准备好部署入水柱的节点链；

图11所示为根据本发明说明性的方面，正从表面船舶的船尾部署的节点链；

图12a和图12b所示分别为根据本发明说明性的方面，部署在水柱中的节点链和两条串联的节点链；

图13所示为根据本发明说明性的方面，配备有两个机械臂和节点存储室的ROV；

图14-18所示为根据本发明说明性的方面，在被ROV捕获之前以及正被捕获时部署于水柱中的节点链；

图19(a、b)所示为根据本发明说明性的方面的ROV 800，其使用其机械臂通过致动节点的附着装置释放最后一个节点的主动附着装置，使得整个节点链脱离之前承载从提升缆线至节点链的提升的牵引线；

图20所示为根据本发明说明性的方面，使ROV的存储区内组成节点链的各个节点彼此释放以便能够使用ROV机械臂将其分别部署在海底的多种方式之一；

图21所示为根据本发明说明性的方面，以ROV利用其机械臂从海底回收第一节点并将其放置在ROV中的滑撬式传送机上的节点存储滑撬内为开始的节点回收过程；

图22(a-f)所示为根据本发明说明性的方面，利用ROV的存储滑橇内的各个回收节点重新形成节点链的过程；

图23所示为根据本发明说明性的方面，ROV如何受控飞回接近提升缆线上未使用的牵引线的位置，并使用其机械臂获得牵引线的被动附着装置并将其与节点链的引导(回收)节点的主动附着装置接合；

图24所示为根据本发明说明性的方面，ROV在向下飞行远离提升缆线的同时在节点存储滑橇内推进滑撬式传送机，使节点串的重量由牵引线承载；

图25所示为根据本发明说明性的方面，ROV脱离节点链飞行以便节点链能够被回收至表面且ROV能够重新回收另外的节点；

图26所示为根据本发明说明性的方面，节点链如何悬挂于水柱中，其中自然凹形曲线穿过节点盖的中心点。

具体实施方式

图1所示为一种海上地震勘探表面船舶的示例性甲板10的构造。提升缆线100的第一端附着至安装在甲板10上的提升装置20(例如，绞盘)，通过传送机30的中心路径向下运动，并越过悬于船舶船尾之上的斜坡40。提升缆线100的第二端通过重物110张紧。斜坡40可包含滚轮、绞缆轮或其它机构以减小斜坡40与提升缆线100之间的摩擦。

图2提供了甲板10的不同视图。传送机30分为30a和30b两部分，以便提升缆线100可在传送机30a和30b的顶部水平之下通过传送机的中心向下，以允许节点200(图3)在传送机表面上运输，而不会干扰示教的提升缆线100。通向节点存储区域(未示出)以及从节点存储区域出来的路径以201表示。

图3所示为在相对的周边位置配备有两个附接设备(主动附着装置210和被动附着装置220)的单个节点200。主动附着装置210的类型与自锁闸门相似，当与紧邻节点的大小适当的被动附着装置接合时，其将打开以允许被动附着装置进入，但是一旦完全接合，在无外部作用的情况下，将不允许释放被动附着装置。具体而言，主动附着装置210将与紧邻节点的被动附着装置220接合并捕获被动附着装置220(以及其它被动附着装置)以形成联接的节点链400，如图4和图6所示。可根据需要将联接节点的数量控制为与关联机械的承载能力相适应。

图5a和图5b所示分别为处于闭合/锁定位置和打开/释放位置的非限制性示例性的主动附着装置210的细节。装置可以是弹簧或张力加载的以保持闭合，除非如图示的致动点(例如，211、212或213)处受到作用力。

在图6中，所示从节点存储区域输送的节点定向在传送机30上，彼此连接以形成图示的六节点链400。节点链400并非在此时附接至提升缆线100。

在图7中，节点链400由牵引线300附着至提升缆线100。牵引线300的每一端具有附着装置310(主动或被动附着装置)。牵引线的第一端在320处通过连接组件固定附接至提升缆线100。牵引线的第二端与节点链400最前面的节点200-1上的主动附着装置210接合并被其捕获。一旦总成如图6中所示在船外的斜坡40上经过，牵引线300便将提升物从提升缆线100承载至节点链400。

在图8中，所示节点链400最后面(待下水)的节点200-1相对于提升缆线100被系留500束缚，系留500的第一端(510)与牵引线被动附着装置310固定接合，其第二端(510)与提升缆线100滑动接合。这使得节点200-1的底部保持接近提升缆线100，防止节点链400被一旦总成处于水中且船舶在运动便可能遭遇的螺旋桨尾流或其它水动力推离提升缆线100。所示系留500为刚性构件，但也可以是柔性的线、绳或末端具有本领域已知的合适金属器件的连接物。

如图9所示，节点链400的所示第一个(最前面待下水的)节点200-6以相似的方式受系留600束缚，系留600的第一端为或包括主动附着装置610，主动附着装置610与附接至节点200-6的被动附着装置220可释放地固定接合，第二端(620)与提升缆线100滑动接合，类似于如上所述的系留500的情况。

图10所示为在节点附着区域700通过牵引线300、系留500和系留600完全附着至提升缆线100并准备好部署入水柱中的节点链400。当节点链400下方的传送机朝船尾活动时，提升装置20放出提升缆线100，使节点链400朝船尾移动并随后通过斜坡40，如图11所示。一旦处于船外并离开斜坡40，节点链400自身将定向为大致垂直的定向，如图12a所示。如图12b所示，多个节点链400可串联连接，以在单个下降中经过水柱。重物110使其与提升缆线100的固定被动附接点320(图7)之间的提升缆线100产生张紧力。增大重物100的质量会增大该部分提升缆线100中的张力，使其表现得像刚性管道构件一样。由于节点链400的顶部和底部被系留500和系留600固定在在该部分提升缆线附近，因此可允许整个总成以相对较高的速度下降穿过水柱，这可能导致节点链400剧烈地或不受控地运动。

图13所示为一种配备有两个机械臂810和820以及节点存储室(滑橇或托盘)900的ROV 800。

如图14所示，当表面船舶(从而牵引节点链)行进时，节点链400迅速下降通过水柱(如本发明能够实现的那样)，以使到达ROV附近的工作深度的行进时间最小化。一旦处于该深度，节点链便停止垂直下降，且为起重装置20一部分的起伏补偿机械(未示出)可通过起作用以改变提升缆线100在表面船舶上的路径进一步使节点链稳定，或可通过其它工具进一步使节点链稳定。控制ROV 800使其从后面(即，在行进方向上)靠近悬浮的节点链400，并致动机械臂820以通过作用于系留600的主动附着装置上的释放点612(与图5a中的212相似)来释放系留600，从而使其从节点200-6上的被动附着装置220(另参见图9)释放，从而释放对节点链400底部的束缚。

如图15所示，一旦系留600被释放，其将远离其所附接的节点，从而允许节点链400脱离被系留600保持在其上的提升缆线100而自由移动。

如图16所示，ROV 800利用其机械臂820捕获节点200-6(节点链400的末端节点(部署的引导节点))并将其提升到滑撬式传送机920上。致动传送机920，将节点链400拖拉进入节点存储滑橇900。随着整个节点链被拖拉入节点存储滑橇900，控制ROV 800使其缓慢向上并向前飞行，如图17-18所示。

在图19(a、b)中，ROV 800再次利用其机械臂820通过致动杆212而释放节点200-1的主动附着装置210，使整个节点链400脱离之前承载从提升缆线100至节点链400的提升的牵引线300。节点链400安全地到达节点存储滑橇900内的ROV 800上，而ROV可自由地重新开始其节点部署工作。

一个进一步的任务是使组成节点链400的各个节点200-1至200-6在存储滑橇内彼此释放，以便能够使用ROV 800的机械臂810将其分别部署在海底。图20所示为机械领域的技术人员将理解的实现此的多种方式之一。释放设备(例如，弹簧卡子)920紧固于节点存储滑橇900中的节点链400上方。释放设备是附接的，以便当装载节点时在一个方向上摆到旁边，但是当节点推进以进行部署时，释放设备920将固定在适当位置并通过卡住节点200-2上的杠杆臂212(参见图5a)而使主动附着装置210活动，从而释放节点200-1以利用ROV的机械臂810(未示出)进行部署。这便完成了部署过程。

节点回收以ROV 800遵循与图21中的P1-P3指示的路径相似的路径利用其机械臂810从海底回收第一节点200-6并将其放置在滑撬式传送机920上的节点存储滑橇900内开始。然后，利用机械臂810进行最终定向校正(以P4表示)，以便主动附着装置210和被动附着装置220与滑撬式传送机920的中心线对准。

图22(a-f)所示为重新形成节点链400的过程。在图22a中，滑撬式传送机920朝尾部运行(如图中指示)，将单个节点200-6朝节点存储滑橇900内部移动。在图22b中，机械臂810将第二节点200-5放置在节点存储滑橇900前面，如上文所述对其进行定向，并将其保持在适当位置。在图22c中，当机械臂810使节点200-5保持静止时，滑撬式传送机在向前的方向上推进以将节点200-6的主动附着装置210与节点200-5的被动附着装置220接合。图22(d-f)中重复该过程，继续进行直至节点链400包括所需数量的节点。

如图23所示，ROV 800受控飞回接近提升缆线100上未使用的牵引线300的位置处，并利用其机械臂820获取牵引线300的被动附着装置310并将其与节点链400的节点200-1的主动附着装置210接合。前面的附图20中的释放设备920被收回或移除以防节点如其在部署过程中那样彼此释放。

如图24所示，ROV800在向下飞行远离提升缆线100时，使滑撬式传送机920在节点存储滑橇900内推进，使节点串400的重量由牵引线300承载。

在图25中，ROV 800脱离节点链400飞行，以便能够将节点链400回收至表面，且ROV800可重新回收另外的节点。

如图26所示，节点链400的节点可通过多种工具彼此附着。如所有附图所示，节点在穿过其重心的平面之上的上部周边边缘处连接。这使节点链400悬挂在水柱中，其中自然凹形曲线穿过节点盖的中心点。该自然曲线保证当节点通过斜坡40被带回船上且船舶正在行进中(如所指示)时，其上船时总是顶部朝上。当返回处于节点附着区域700内的传送机30a和30b上时，节点链400可拆开，各个节点返回存储室内，在存储室内各节点的数据被下载，其电池再充电。

尽管本文已描述和图示了发明的几个实施方案，但是本领域的普通技术人员将很容易设想到各种其它方式和/或结构用于执行本文描述的功能和/或获得本文描述的结果和/或一个或多个优点，并且每一个这种变型和/或修改均被认为是在本文描述的本发明的实施方案的范围内。更一般地，本领域中的技术人员将很容易理解本文描述的所有参数、尺寸、材料和构造均为示例性的，而实际参数、尺寸、材料和/或构造将取决于使用本发明的教导的一种或多种特定应用。本领域的技术人员将认识到或仅利用常规实验就能够确定本文描述的本发明的具体实施方案的许多等效方案，因此应当理解，上述实施方案仅通过实例提出，且在本文所附权利要求和等效方案的范围内，本发明的实施方案可以不同于具体描述和要求保护的方式加以实现。本公开的发明实施方案针对本文描述的每个单独特征、系统、物品、材料、成套工具和/或方法。此外，如果这种特征、系统、物品、材料、成套工具和/或方法不相互矛盾，则两个或多个这种特征、系统、物品、材料、成套工具和/或方法的任意组合均包括在本公开的发明范围内。

应当理解，本文限定和使用的所有定义均优先于词典的定义、通过引用并入的文献中的定义，和/或所限定的术语的通常含义。

除非明确指出与此相反，否则说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一(a)”和“一(an)”应理解为“至少一个”。

说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为如此结合起来的要素中的“任一个或二者”，即在一些情况下共同存在，而在一些情况下分开存在的要素。以“和/或”列出的多个要素应以相同的方式理解，即这样结合起来的要素中的“一个或多个”。除“和/或”分句明确指出的要素外，其它要素可可选地存在，无论与那些明确指出的要素相关或不相关。因此，作为非限制性的实例，参照“A和/或B”，当与开放性语言如“包含”结合使用时，在一个实施方案中可仅指A(可选地包括除B之外的要素)；在另一实施方案中可仅指B(可选地包括除A之外的要素)；在再一实施方案中可指A和B(可选地包括其它要素)；等等。

在说明书和权利要求书中所用的“或”应理解为与上文定义的“和/或”具有相同的意思。例如，当在列表中分列项目时，应认为“或”或“和/或”是包括性的，即包括要素列表或大量要素中的至少一个，而且包括多于一个，且可选地，包括另外的未列出的项目。仅清楚表明相反含义的术语，例如“仅仅一个”或“恰好一个”，或在权利要求书中使用“由……组成”，是指包含多个元素或元素列表中的恰好一个元素。一般而言，当前面有排它性术语例如“任一”、“之一”、“仅有其一”或“恰好其一”时，本文使用的术语“或”应当理解为排它性的选择(即，“一个或另一个，而非二者”)。权利要求中使用的“基本上由......组成”应当具有其在专利法领域中所使用的通常含义。

当涉及一个或多个要素的列表时，说明书和权利要求书中使用的短语“至少一个”应理解为是指选自要素列表中的任意一个或多个要素的至少一个要素，但不一定包含所述要素列表内明确列举的每个要素中的至少一个，也不排除所述要素列表中要素的任意组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的要素列表内的具体确定的要素之外，可可选地存在其它要素，而无论与具体确定的那些要素相关或无关。因此，作为非限制性的实例，“A和B中的至少一个”(或等同地，“A或B中的至少一个”，或等同地，“A和/或B中的至少一个”)在一个实施方案中可表示至少一个A，可选地包括多于一个A，但不存在B(且可选地包括除B以外的要素)；在另一个实施方案中，可表示至少一个B，可选地包括多于一个B，但不存在A(且可选地包括除A以外的要素)；在又一个实施方案中，可表示至少一个A，可选地包括多于一个A，以及至少一个B，可选地包括多于一个B(且可选地包括其它要素)；等等。

为了本公开的目的而在本文和所附权利要求中使用的术语“大约”指的是特定数量的量加/减本领域的技术人员认为对于该特定数量或测量而言是典型且合理的特定数量的分数量或合理公差。同样地，术语“基本上”指的是如本领域的技术人员将认为是典型且合理的而非有意在设计和实现上不同的那样与被修饰的指定术语接近或相似。

还应当理解，除非清楚地指出相反，否则在本文要求保护的包括一个以上步骤或动作的任何方法中，所述方法的步骤或动作的顺序不一定局限于所列举的方法的步骤或动作的顺序。

在权利要求和说明书中，所有过渡性短语如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”等都应理解为开放式的，即意味着包括但不局限于。仅过渡性表述“由......组成”和“基本由……组成”分别为封闭式或半封闭式的过渡性表述，如美国专利局专利审查手册第2111.03部分所规定。

Claims (14)

1.一种用于在不稳定的环境中部署和操纵有效载荷的方法，包括：

从海洋表面船舶部署多个单位有效载荷，进一步包括：

在所述海洋表面船舶上提供多个单位有效载荷，所述多个单位有效载荷的每一个都具有沿直径设置在每个单位有效载荷的周边区域周围的一体的被动附着装置和一体的主动附着装置；

通过直接地将单位有效载荷中的一个的被动附着装置耦合至单位有效载荷中的另一个的主动附着装置，可拆卸地、直接地和串接地联接所述海洋表面船舶上的所述多个单位有效载荷的至少两个以形成有效载荷链；

可拆卸地将所述有效载荷链连接至能够从所述海洋表面船舶可控地部署入/出水柱的提升缆线；以及

将所述提升缆线和连接的有效载荷链部署入所述水柱。

2.根据权利要求1所述的方法，其中可拆卸地联接所述多个单位有效载荷中的至少两个的步骤包括可拆卸地将各个单位有效载荷的被动附着装置与各个紧邻的单位有效载荷的主动附着装置连接。

3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述海洋表面船舶上提供所述多个单位有效载荷的步骤还包括对所述多个单位有效载荷中的每个进行定向，使得其被动附着装置处于部署引导位置，且其主动附着装置处于部署牵引位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其中可拆卸地将所述有效载荷链连接至能够从所述海洋表面船舶可控地部署入/出水柱的提升缆线的步骤还包括可拆卸地将牵引线的第一端连接至末端牵引主动附着装置，其中所述牵引线的第二端固定连接至所述提升缆线。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括将所述牵引线的所述第一端滑动连接至所述提升缆线。

6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括将引导单位有效载荷的所述被动附着装置滑动且可拆卸地连接至所述提升缆线。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述海洋表面船舶和部署的有效载荷链处于行进中。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

捕捉所述水柱中的所述有效载荷链，进一步包括：

在所述水柱中接近部署的有效载荷链的引导端处设置包括机械臂和有效载荷装载室的ROV；

使部署的引导单位有效载荷的所述被动附着装置与所述提升缆线断开连接；

从断开连接的部署的引导单位有效载荷开始，将所述有效载荷链拖拉入所述有效载荷装载室，同时控制所述ROV向上并向前飞行；以及

在至少部分捕获所述有效载荷链时，使有效载荷链的末端牵引主动附着装置与牵引线的第一端断开连接。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括使所述有效载荷装载室内的所述有效载荷链断开联接。

10.一种用于在不稳定的环境中操纵有效载荷并将有效载荷从水下ROV回收至海洋表面船舶的方法，包括：

提供包括机械臂和有效载荷装载室的ROV，所述有效载荷装载室包括由多个可拆卸地联接的单位有效载荷组成的有效载荷链，每个单位有效载荷连接有一主动附着装置和一被动附着装置；

提供部署的提升缆线，所述提升缆线包括牵引线，所述牵引线的第一端附接有被动附着装置，且第二端从所述海洋表面船舶固定连接至所述部署的提升缆线；

利用所述机械臂捕捉附接至所述牵引线的所述第一端的所述被动附着装置，并使其与设置在所述有效载荷链的引导装载端的主动附着装置接合；以及

从所述ROV的有效载荷装载室提取节点链。

11.根据权利要求10所述的方法，其中从所述ROV的有效载荷装载室提取所述节点链的步骤还包括控制所述ROV向下飞行并远离所述提升缆线。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述海洋表面船舶、所述部署的提升缆线和所述ROV处于行进中。

13.一种海底传感器，即OBS，包括：

外壳；

多个连接的附着装置，其中所述多个附着装置包括一体地且沿直径设置在每个有效载荷的周边区域周围的至少一个被动附着装置和至少一个主动附着装置。

14.根据权利要求13所述的海底传感器，包括多个可拆卸地直接联接以形成OBS链的OBS，其中，一个OBS的被动附着装置连接至紧邻设置的OBS的主动附着装置。