CN106132819B - 用于将水下采矿车发射到水体中及将其从水体回收的设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于将水下采矿车从浮船的进坞井发射到水体中和/或从水体回收所述采矿车的设备。该设备包括铰接安装至浮船的进坞框架，该进坞框架包括用于沿着框架的纵向方向引导采矿车进入水中的第一采矿车接合装置。进坞框架与驱动装置操作地接合，以使框架在基本上水平的采矿车进坞位置和基本上竖直的采矿车发射或回收位置之间的竖直平面中倾斜。该设备进一步包括第三接合装置，其用于当采矿车至少部分地在浮船船底下方延伸时引导采矿车。该设备允许以可控的方式降低或回收水下采矿车。

Description

用于将水下采矿车发射到水体中及将其从水体回收的设备
技术领域
本发明涉及一种用于深海采矿的浮船，更具体地，涉及一种进坞装置(设备)，其用于在开始采矿操作时将水下采矿车从浮船的进坞井发射到水体中，以及在采矿操作结束时从水体回收所述采矿车。本发明进一步涉及这种装置和附接至其的水下采矿车的组件。本发明最后涉及一种用于使用该装置将水下采矿车从浮船的进坞井发射到水体中和/或从水体回收采矿车的方法。
背景技术
深海采矿包括从海体(在海体下方)在较大深度处收集矿床，诸如多金属结核、钻石、金和稀土。多金属结核可例如包括镍、铜、钴和锰结核。在深海采矿中，海底可能离海面多达5000多米的距离，并且，开发用于在这种深度收集结核的采矿车面临许多挑战。
深海采矿船需要将水下采矿车带到海底以及在采矿操作结束之后将其从海底回收。其中典型的采矿船包括一些类型的从进坞井操作的发射和进坞装置。进坞井通常通过船体并由其包围，在其底侧通向大海，限定所谓的进坞井的浪溅区。如果需要的话，进坞井可在底部通过移动门来封闭。还可能在采矿船的侧边缘上发射采矿船，在该结构中，发射和进坞装置从采矿船的所述侧边缘操作。在本申请的上下文中，用词“进坞井”还包括采矿船的任何侧壁。深海采矿船通常还包括泵送装置，其用于将采到的矿床从海底带到船上的通过运输管道系统保持的储藏室。立管列从采矿船延伸至采矿车，以朝向海面运送采到的矿物结核。升降系统通常用于提升和发射立管列。
WO 2007/135399 A1公开了一种用从船上发射设备的装置。典型的设备包括用于与海床井口(seabed wellhead)、BOP组、介入系统和海下处理设备(诸如泵和歧管)耦合的采油树。现有技术装置包括进坞框架或支架，其位于船的甲板上并能够在设于甲板上的轨道上平移。支架铰接安装至采矿船，并能在基本上水平的设备进坞位置和基本上竖直的发射位置之间倾斜。支架包括用于沿着支架的纵向方向引导设备的托架。
US 8,430,049 B1公开了一种用于采矿车的发射和回收系统。框架相对于船甲板倾斜，使得框架的后端位于水面下方。框架承载拦截车，该通过在绞盘的帮助下拖开管线而将该拦截车降入水中。待发射或回收的采矿车附接至拦截车。
在发射水下采矿车时，最大环境情况通常受限于特定的浪高，在等待用于部署或回收采矿车的天气窗口时损失大量时间。此外，在发射和回收的过程中还发生对海下采矿车的大量破坏。给定采矿车的尺寸、复杂性和成本，这是不可接受的。
在发射和回收水下采矿车时，上述缺点更容易出现。这种深海采矿车实际上配置为在收集结核时在海底移动，并且，采矿车在水中的重量与其海底接触面之比优选地应小于6,90kPa(或大约690kg/m2)。因此，深海采矿车具有相对较小的重量和相对较大的接触面的结合。这使得，在发射过程中当突然接触移动的水体时难以控制采矿车，或者在回收操作过程中难以抓住采矿车。与船的零件或其他结构碰撞的危险较高。
因此，本发明的目的是，提供一种用于以更加可控的方式将水下采矿车发射到水体中和/或从水体回收采矿车的装置和方法。
发明内容
本发明在这里提供一种发射和/或回收装置(设备)，其包括位于进坞井的侧面并铰接安装至浮船的进坞框架，该进坞框架包括用于沿着框架的纵向方向将采矿车引入水中的第一采矿车接合装置，并且，该进坞框架与驱动装置操作地接合，以使框架在基本上水平的采矿车进坞位置和基本上竖直的采矿车发射或回收位置之间的竖直平面中倾斜；该装置进一步包括第三接合装置，其用于当采矿车至少部分地在船底下方延伸时引导采矿车。
已知的发射装置以采矿车处于基本上水平位置(对应于在海底采矿时采矿车的位置)的方式使采矿车降低通过进坞井。本发明允许在基本上竖直的位置降低采矿车和/或在基本上竖直的位置回收采矿车。这减小了水在采矿车上施加的拖曳力，并对发射和回收操作提供更好的控制。通过将采矿车接合并固定在框架的接合装置中，可以以可控的方式较好地引导采矿车通过进坞井的浪溅区(其通常是相对较窄的空间)。这可通过在发射和/或回收的大部分操作过程中，在采矿车和船之间建立基本上刚性的连接来实现。
用语“基本上”在本申请的上下文中指的是至少为所示量的90％，更优选地，至少为95％。
根据本发明的装置允许在狭窄空间(例如进坞井)中以非常可控的方式竖直地降低或回收采矿车。由于现在也能够在恶劣天气条件下执行一件采矿设备(例如采矿车)的发射和回收，因此这增加了采矿时间。
因此，本发明还涉及一种用于将海下采矿车从浮船的进坞井发射到水体中的方法。该方法包括：提供根据本发明的装置；将采矿车与进坞框架以框架处于基本上水平的进坞位置中的方式连接；使框架在进坞位置和基本上竖直的采矿车发射位置之间的竖直平面中倾斜；以及在沿着框架的纵向方向引导采矿车的同时将采矿车降低到水中，其中，当采矿车至少部分地在船底下方延伸时，通过第三接合装置引导采矿车。
本发明还涉及一种用于将海下采矿车从水体回收到浮船的进坞井中的方法，该方法包括：提供根据本发明的装置；使采矿车到达浮船附近；当采矿车至少部分地在船底下方延伸时，通过第三接合装置抓住并引导采矿车；使进坞框架处于基本上竖直的位置中；使采矿车和进坞框架接合；在沿着框架的纵向方向引导采矿车的同时将采矿车从水体向上拉出；以及使框架在基本上竖直的采矿车回收位置和基本上水平的进坞位置之间的竖直平面中倾斜。
当到达海底上方时，附接至采矿车的提升框架将允许采矿车因其自身的重心而翻转。优选地首先背面落在海底上，以防止安装在采矿车前面的收集器受损。
本发明的一个实施例提供一种装置，其中，进坞井包括用于引导采矿车的第二接合装置，当框架位于基本上竖直的采矿车发射位置中时，第二接合装置与第一接合装置连接。此实施例允许在水的方向上沿着进坞井的侧壁在基本上竖直的发射位置中进一步引导采矿车。第二接合装置代替第一接合装置的功能。此实施例还允许沿着进坞井的侧壁在基本上竖直的回收位置中进一步引导采矿车并使其浮出水面。然后，第一接合装置代替第二接合装置的功能。当进坞井相对较深时，本实施例是有用的。
一个有用的实施例涉及一种装置，其中，第二接合装置沿着进坞井的侧壁延伸。
在根据本发明的装置的一个实际的实施例中，第一和第二接合装置包括适于与位于采矿车上的引导支架配合的导轨。
沿着进坞井的侧壁在基本上竖直的发射位置中引导采矿车，直到其至少部分地在船底下方延伸为止。由于第二引导装置可能仅一直延伸至船底，所以采矿车在此位置中可能不再完全由第二引导装置支撑，并可能表现出被水流带走的趋势。
因此，根据本发明，提供这样一种装置，其包括当采矿车至少部分地在船底下方延伸时引导采矿车的第三接合装置。当从水体回收采矿车时，第三接合装置也是有用的。然后，当采矿车至少部分地在船底下方延伸时，采矿车将首先与第三接合装置接合。这允许防止采矿车过度运动。然后，使采矿车向上而与第二和第一接合装置，以最终进坞。
另一实施例提供这样一种装置，其中，第三接合装置可沿着进坞井在竖直方向上平移。这将允许在将采矿车释放在水中和/或将采矿车从水中回收之前引导采矿车通过一定的竖直距离。在发射过程中和/或回收过程中的所有时间(在发射过程中至少从第三接合装置仍接合采矿车的时刻开始，或者在从水体回收操作的过程中至少从第三接合装置接合采矿车的时刻开始)，此实施例中的装置和方法在浮船和采矿车之间提供刚性连接。
根据本发明的装置的一个实际的实施例具有这样的特点，即，第三接合装置包括多个引导臂，这些引导臂在进坞井中在基本上水平的方向上延伸，并可在水平方向上平移。例如，引导臂可通过液压装置致动。在另一实施例中，第三接合装置包括适于与采矿车接合(例如与设于采矿车上的轨道组件接合)的衬垫。
为了允许在恶劣条件下进行发射和回收，可遵循特定顺序。通过倒置(upending，倒立)的进坞框架将采矿车倒置在竖直位置中，并通过第一和第二接合装置可控地下降通过浮船进坞井中的浪溅区。使采矿车竖直地下降，这可减小其在水体中的前表面。在释放采矿车之前，可通过接合采矿车的例如引导臂形式的第三接合装置进一步引导采矿车。使采矿车进一步下降，因此其与第一和第二接合装置基本上分离。然后，引导臂平稳地打开，以使采矿车在水流中找到其理想的自由悬浮位置。最后，将通过吊绳使采矿车进一步下降。
在回收操作中，使顺序反过来。首先，通过例如拉起吊绳而使采矿车从海底向上到达采矿船附近。然后，操作第三接合装置，以抓住采矿车。在一个实施例中，这可通过打开引导臂并使采矿车进入打开的引导臂之间的区域来执行。然后，逐渐关闭引导臂，以抓住采矿车的至少一部分，特别是采矿车的轨道，使得采矿车可在水流中找到其理想的自由悬浮位置。然后，通过使第三接合装置在向上的方向上平移来使采矿车向上移动，直到采矿车接合第二接合装置为止。然后，使采矿车进一步在接合第二接合装置的同时向上移动通过浪溅区，直到其接合第一接合装置为止。由于与第一和第二接合装置接合可在采矿车和采矿船之间提供刚性的连接，因而可较好地控制这些运动。当采矿车处于工作甲板高度时，其最终通过进坞框架从基本上竖直的位置翻转至基本上水平的位置。
在根据本发明的装置的一个实施例中，进坞框架包括一对平行的进坞支腿。
本发明的另一实施例提供这样一种装置，其中，采矿车接合装置包括适于与从采矿车延伸的引导支架配合的导轨。
本发明的又一实施例提供一种装置，其包括用于将框架固定在一角位置中的锁定装置。
在另一实施例中，本发明提供这样一种装置，其中，驱动装置包括安装在采矿船上并与框架机械地连接的液压驱动装置。
本发明的另一方面涉及一种根据本发明的装置和附接至其的水下采矿车的组件。
在该组件的一个实施例中，采矿车适于在基本上水平的位置中对水底进行采矿，并且采矿车在其进坞位置中与在采矿车的基本上水平的位置中的进坞框架连接。
在该组件的另一实施例中，采矿车适于在基本上水平的位置中对水底采矿，并且采矿车在其发射位置中与在采矿车的基本上竖直的位置中的进坞框架连接。
本发明的另一方面涉及一种用于将水下采矿车从浮船的进坞井发射到水体中的方法，该方法包括：提供根据本发明的装置；将采矿车在其基本上水平的进坞位置中与进坞框架连接；使框架在进坞位置和基本上竖直的采矿车发射位置之间的竖直平面中倾斜；并在沿着框架的纵向方向引导采矿车的同时将采矿车降低到水中。
在本发明的方法的另一实施例中，沿着位于进坞井中的第二接合装置引导采矿车，当框架处于基本上竖直的采矿车发射位置中时，第二接合装置与第一接合装置连接。
在本发明的方法的又一实施例中，沿着这样的第二接合装置引导采矿车，该第二接合装置沿着进坞井的侧壁延伸。
本发明的一个优选实施例提供这样一种方法，其中，通过位于采矿车上的引导支架来引导采矿车，引导支架与包含导轨的第一和第二接合装置接合。
根据本发明的方法，当采矿车至少部分地在船底下方延伸时，通过第三接合装置引导采矿车。
在本发明的一个实施例中，使第三接合装置沿着进坞井在竖直方向上平移。
在根据本发明的方法的一个有用的实施例中，第三接合装置包括在进坞井中在基本上水平的方向上延伸的多个臂部，使臂部在所述水平方向上平移以与采矿车接合。
附图说明
现在将参考附图更详细地说明本发明，本发明并不限制于这些附图。在图中：
图1是本发明的水下采矿车的一个实施例的透视图，其可通过进坞装置发射和回收；
图2是图1的水下采矿车和其所附于的柔性立管的组件的透视图；
图3是根据本发明的用于发射和回收水下采矿车的进坞装置的一个实施例的透视图；
图4是图3的进坞装置的侧视图，其包括位于水平和竖直位置中的图1的采矿车；
图5是起吊设备的横截面图，其是根据本发明的一个实施例的进坞装置的一部分；
图6A至图6M示意性地示出了根据本发明方法的一个实施例的发射采矿车中的不同步骤。
具体实施方式
图1中示出了采矿车1的一个实施例的总体布置，其能通过浮船上的进坞装置发射和回收。采矿车1在其前侧上包括收集器2。所示实施例的“液压”收集器2仅是合适的收集器的一个实例，在本发明的范围内也可使用其他收集器。采矿车1还包括承载结构，其设置有四轨道组件4形式的推进装置。一对轨道组件4在采矿车1的一侧彼此独立地移动，同时，另一对轨道组件4在采矿车1的相对侧移动。轨道组件4的旋转将使采矿车1在海床5上前进。
承载结构进一步容纳泵、电动车、液压车等，以及将采矿车1与立管8的互连软管组件7连接的铰接提升框架6。在采矿车1的每侧上安装有四个采矿车引导支架8，且其旨在于部署过程中引导采矿车1通过设于浮船上的进坞装置中的导轨。支架8安装在轨道组件4的基座上，每个轨道组件安装有两个支架。
图2中示意性地示出了采矿车1所连接的互连软管组件7。组件7包括柔性水下软管70，其适于将采矿车1收集到的矿物结核运送至刚性立管72。柔性软管70本身包括由栓接法兰互相连接的多个例如10-15m长的软管单元。当采矿车1未操作时，将整个软管70优选地储存在设于浮船上的卷盘上。
在一个实施例中，在一条或多条软管70上分出多个浮力元件或块71，例如在大约50m的等效长度上。浮力块71在软管70的一部分中产生向上的力，以形成使立管72端部的竖直运动(例如由于顶风(heave)的原因)以及采矿车1的水平运动消除相互影响(decouple)的S形状。可在较大范围内选择柔性软管70的总长，例如可以是大约150m。
图3中示意性地示出了根据本发明的进坞装置的一个实施例。进坞装置包括倒置的进坞框架10，其包括两个纵向支腿10a、10b，在框架10的后侧连接支腿10a、10b的一个横梁11，以及适于使框架10围绕基本上水平的轴线(即，平行于采矿船的工作甲板13延伸的轴线)旋转的四个液压缸12。进坞框架10与液压缸12形式的驱动装置操作地接合，以使框架10在基本上水平的采矿车进坞位置和基本上竖直的采矿车发射位置(如在图4的右侧和左侧上分别示出的)之间的竖直平面中倾斜。框架10通过铰链14连接到工作甲板13，铰链对框架10提供枢转点。
支腿10a、10b设置有导轨15a、15b形式的第一接合装置。在导轨15a、15b中，八个采矿车引导支架8(每侧上四个)可在框架的纵向方向16上滑动。当使采矿车1滑入工作甲板13上的水平进坞位置(图3所示的位置)中时，可将倒置框架10降低到采矿车1的顶部上。采矿车的收集器2面向设于船体中的进坞井20(为了清楚的原因，图3中未示出收集器)。导轨15a、15b在底部中在采矿车引导支架8的位置处设置有开口。当引导支架8容纳在导轨15a、15b中的开口中时，采矿车1稍微向前移动，这使支架8进一步在导轨15a、15b中滑动。随后通过锁定气缸(未示出)将采矿车1锁定在倒置框架10的每侧上。框架10现在准备好以便倒置，从而发射采矿车1。
以这样的方式定位由铰链14提供的枢转点，使得当框架10处于倒置(竖直)位置中时，框架10的导轨15a、15b与在进坞井20内沿着其相对侧壁22a、22b延伸的导轨21a、21b形式的第二接合装置对齐。
根据本发明的装置包括：倒置框架10，以使采矿车1倾斜至基本上竖直的位置；提升或降低系统30，其与互连软管组件的起吊索连接。这优选地包括当在甲板上升起时储存起吊索的装置；当在甲板上升起时储存软管的柔性软管储存卷盘；如果需要的话，对互连软管组件附加和分离浮力的浮力分配系统和操纵器；在倒置框架10中引导采矿车1并引导其向下通过进坞井20直到采矿车1位于采矿船基线下方为止的系统。此系统包括第一接合装置15a、15b、第二接合装置21a、21b和第三接合装置25；以及使互连软管与其提升系统30分离并使其与立管72的底端连接的设备。
采矿车提升系统30适于承载采矿车1和互连软管组件7的重量，直到此重量传递给立管72为止。确定在发射和回收过程中可能出现的最大静态和动态负荷的大小。图5示出了根据本发明的一个实施例的采矿车提升设备30的横截面。
互连软管组件7可包括两根承受力的索缆和运送浆料的柔性软管70。一旦采矿车1处于直立位置，便将软管组件7从其储存卷盘32展开，引导至另一卷盘33上并与采矿车提升框架6连接。这可以是手动动作，对此可提供连接平台31。一旦固定了软管组件7，便使将提升绞盘34与采矿车1的提升框架6的上端连接的提升索缆33张紧，并释放倒置框架10的锁定销。然后将采矿车1悬吊在提升索缆33中。
当从两个绞盘33悬吊采矿车1时，采矿车将在由导轨15a、15b和进坞井导轨21a、21b引导的同时，与互连软管系统7一起降低通过进坞井20，直到其正好位于船底下方并准备好由导轨21a、21b释放。
现在可在互连组件7的总长上降低采矿车，其可以是长至150m。此时可将重量从提升系统30传递至设于船的主甲板高度处的移动式起吊机。
当框架10直立时，将倒置框架10的导轨15a、15b与安装在进坞井20的两侧上的导轨21a、21b对齐。采矿车引导支架8在向下运动的过程中在这些导轨中滑动。这样，只要采矿车位于进坞井20中且支架8位于导轨21a、21b内，便可基本上防止采矿车1的纵向和横向运动以及相对于船的旋转。
在回收采矿车1的情况中，采矿车1的引导支架8大多数时候可能无法与进坞井20内的导轨21a、21b非常好地对齐。因此，这些导轨21a、21b的下部在一个优选实施例中具有圆锥形形状。
所示实施例中的采矿车1配有八个引导支架8。采矿车1上的引导支架8由于进坞井20中的波浪和水流的原因而将把力传递至采矿船上。当采矿车1降低至采矿船基线下方时，其受到表面水流的作用。首先，八个引导支架8承受所有的力。一旦前轨道组件4降低至船底下方，便仅有四个支架8留在导轨21a、21b中。只要至少四个支架8位于进坞井导轨21a、21b内，采矿车1便保持被机械地引导，并且，可能没有运动或可能仅有受限的运动。
布置采矿车1过程中的关键时刻是第三和第四引导支架8趋向于离开导轨21a、21b的时间点。因此，在一个优选实施例中，当从引导系统21a、21b释放时，可利用附加引导臂形式的第三接合装置来控制采矿车的运动。这将防止在该结构上出现最大负荷，并防止采矿车与采矿船碰撞。在一个合适的实施例中，安装四个这种引导臂25。这些引导臂25可竖直移动以及水平移动。在降低采矿车1时，这些引导臂将引导采矿车1以防止运动，并且，当采矿车1正好位于船底下方时，这些引导臂25将被逐渐释放。
可使用具有2000和6000mm之间(例如4200mm)的相对较长行程的后引导臂，而前部引导臂可具有400和1200mm之间(例如800mm)的较小行程。每个引导臂由可通过齿条-齿轮机构在进坞井中上下移动的可延伸臂部上的大衬垫构成。通过球接头将衬垫固定在可延伸臂部上。这使其具有自由旋转的可能性。衬垫以轨道组件的方式安装，并优选地与轨道组件4接合。
在采矿车1向下通过进坞井20时，引导元件15a、15b、21a、21b、25优选地不提升采矿车1，而是仅引导其。采矿车1的重量优选地从起吊索33悬吊。
采矿车包括气缸、操作其的执行机构和驱动器，以及传感器、指示器和限位开关。在一个优选实施例中，远程操作任何运动或动作。例如可通过基于冗余PLC的自动系统来在中央控制采矿车。这些操作可以是半自动的，意味着，每个动作由操作员发起和检查。该系统优选地适于确保，系统可阻止可能导致危险情况、采矿车的可能的损坏或碰撞的操作员动作。可由站在采矿车附近使用无线远程控制的一个或多个操作员来执行甲板上或处理平台上的操作。涉及水下部件(例如像是引导臂25)的控制的所有操作也可从位于甲板上的控制室来执行，在那里可清楚地看到进坞井和提升设备。控制系统优选地还从传感器、照相机图像等对操作员提供必要的反馈和状态信息，以确保迅速且安全的操作。
发射采矿车1的不同步骤可如下所述(见图6A至图6M)。由于发射和回收的顺序非常相似(虽然是相反的)，所以下面将根据一个非限制性实施例仅详细地描述发射动作。
如图6A、6B和6C所示，首先执行采矿车的倒置。滑行机构(未示出)将采矿车1从采矿船的甲板上的储存位置运送至发射区域。然后将倒置框架10降低至采矿车1上，并使引导支架8接合在轨道15a、15b中。一旦引导支架8处于轨道15a、15b中，便使采矿车1稍微向前移动(即，在月池20的方向上)，并通过锁紧气缸锁定至倒置框架10。然后，激活液压系统并使框架10倒置(图4和6C)。
然后，使采矿车1与提升系统30连接，如图5所示。一旦采矿车1处于竖直位置中，便使两根提升索缆33、柔性水下软管组件7和脐线(umbilical wire，脐带缆)与采矿车提升框架6的吊点60连接。这可在采矿船主甲板13上方(例如大约40m处)的平台31上手动地执行。一旦采矿车1被连接并且提升索缆33张紧，倒置框架10内的锁紧缸便缩回。现在，采矿车1的重量悬吊在提升索缆33中。
然后，将采矿车1从提升索缆33降低，由此引导支架8接合在轨道15a、15b形式的第一接合装置中，且随后接合在设于进坞井或月池20中的导轨21a、21b形式的第二接合装置中。在下降过程中，柔性软管组件7和脐线脱开卷。在处于进坞井20中时，采矿车1已经受到明显的飞溅和波浪负荷。保持引导臂25形式的第三接合装置完全打开，以允许采矿车1的收集器2无接触地通过。在此打开位置中，保持引导臂25相对于进坞井20处于收起位置中，如图6D所示。请注意，在所有图6D至6M中都看不见倒置框架10，因为这些图示出了框架10的中间平面的横截面。
在下降了一些距离(例如大约25m)之后，使具有导辊37的臂部36与柔性软管组件7接合。采矿车1的收集器2的前端(下端)现在几乎与采矿船基线17一样高。
然后可安装夹具和浮力处理平台38，如图6E和6F所示(图6D示出了处于静止位置中的平台38)。为此，使采矿车1下降额外的距离(例如8m)，直到提升框架6位于夹具和浮力处理平台38的最低点下方为止。前轨道组件4的两个最前方的引导支架8现在位于导轨21a、21b下方，并且，采矿车通过一些引导支架(如图所示，例如8个中的6个)保持在位。当采矿车1向下进入水中并进一步到达采矿船基线17下方时，仍与轨道21a、21b接合的支架8上的力增加，这是因为暴露于水流的采矿车1的表面增加。在部署采矿车1的过程中，采矿船优选地随着水流漂移，或具有较小的相对前进速度。
现在将浮力处理平台38移动至其工作位置(图6E、6F)并安装第一索卡(线夹)(未示出)。从现在开始，每当采矿车下降一定距离(例如3m)，便安装一个夹具，例如每个软管段安装四个。
使采矿车1进一步下降，直到其前部位于采矿船下方为止，例如下降额外8m的距离。在此位置中，前轨道组件4的引导支架8已与导轨21a、21b分离，如图6G和6H所示。后轨道组件4的最前方的引导支架8现在优选地恰好位于进坞井导轨21a、21b的最下端之上。采矿车1仍通过后轨道组件4的引导支架8与采矿船刚性地连接。
现在使引导臂25从图6D和6E所示的收起位置朝向后轨道组件4的前部移动，直到其与后轨道组件4的前部接合为止，如图6G所示。引导臂25的收起位置的高度与后轨道组件4的前部的水流高度基本上对应，特别是与后轨道组件4的前引导支架8的高度基本上对应。引导臂25在其端部设置有压垫25a，压垫25a在前支架8的高度处以受限的力压在后采矿车轨道4上，该力足够大到能够将采矿车1保持在适当的位置。引导臂25进一步与采矿船连接，使得其可超过采矿船的基线17在竖直方向39上上下移动。这允许引导臂25与接合的采矿车1一起进一步降低。
将采矿车1随着引导臂25进一步降低一距离(例如大约4.5m)，直到后轨道组件4的后支架8恰好位于进坞井导轨21a、21b的最下端之上为止，如图6I和6J所示。在此位置中，采矿车1仅通过一对后支架8与进坞井20的导轨21a、21b接合。水流力在这些后引导支架8周围施加的力矩现在基本上由引导臂25承受，并且，采矿车1相对于采矿船保持在基本上竖直的位置。引导臂25(和衬垫25a的至少一部分)在此位置中延伸超出采矿船的基线17。
引导臂25现在是打开的(在水平方向上收起)，船长可确保出现采矿船相对于采矿车1的非常小的正向水流，以使采矿车1围绕水平轴线并围绕后轨道组件4的后引导支架8(其仍处于轨道21a、21b中)在采矿船的后侧的方向上转动。随后释放引导臂25并使其向上移动，以使其定位在与后轨道组件4的后引导支架8大致一样高的平面处。再次使处于此高度位置中的后引导臂25向前移动，直到压垫25a在后引导支架8的高度处接触采矿车后轨道组件4为止，如图6K所示。由于压垫25优选地能够围绕水平轴线旋转，所以在此实施例中压垫25a将呈现与采矿车轨道4相对于竖直方向的角度相同的角度。
然后，将采矿车1随着引导臂25下降再一距离(例如5m)，直到采矿车1的最上方的部件(最后面的部件)位于采矿船基线17下方一定距离(例如大约1m)为止，在该点处，所有引导支架8完全位于进坞井轨道21a、21b的外部。在此位置中，如图6L所示，引导臂25仅承受受限的力矩，采矿车1在水流力的作用下围绕水平轴线基本上自由地旋转。然而，在此实施例中，引导臂25承受水流施加的大部分线性力。
如图6M所示，随后缓慢地收回引导臂25，以使采矿车1自由并允许其找到新的平衡位置而没有突然或不受控的运动。由于暴露于水流的区域表面可能增加，所以作用于采矿车1的力也可能增加，并且，例如将在非零倾斜角(例如7.5°)处找到平衡位置。在此阶段，使采矿车1与采矿船分离，并且，采矿车1仅与起吊索33(未在图6K至6M中示出)连接并从其悬吊。
现在使引导臂25在进坞井20内向上运动。此时，采矿车1不再会有与采矿船碰撞的危险，并且，已使采矿车1下降至采矿船的基线17下方例如大约30m的距离。在下降直到提升框架6位于浮力处理平台38下方一距离(例如50m)时，将提升索缆33和脐线通过索卡附接至柔性软管70。
从此时开始，用浮力块(未示出)代替索卡。这些可用浮力块处理系统安装，并且，在一个典型的实施例中，在四根软管的一段长度上或大约50m的长度上安装总共24个块。
当已经安装了所有浮力块时，将用夹具组装剩余长度的软管和索缆。在已经完全部署了互连软管组件7之后，将行进式起吊机(未示出)移动至采矿车1的发射侧。然后，行进式起吊机上的致动的臂部“抓住”互连组件7，随后使采矿车1下降，使得行进式起吊机承受采矿车1和互连组件7的基本上全部的负荷。在已将该负荷转移至行进式起吊机之后，提升索缆33(的虚设(dummy)部分)和软管70松弛，并且，例如可在主甲板平面13处手动地与浮力平台38分离。
在一个实施例中，行进式起吊机于是将采矿车1和互连软管组件7从进坞井20的采矿车发射侧运送至进坞井20的立管侧。准备立管处理系统，以使第一管道部分准备好安装。使第一部分下降至行进式起吊机上并与立管连接。第一脐线可与作为互连软管组件的一部分的脐线连接。一旦连接，立管处理系统的起吊部便承受该重量，并且行进式起吊机在进坞井的后端回到其起始位置。
根据本发明的进坞装置机械地引导采矿车通过基本上整个发射(和/或回收)操作。因为在发射和回收过程中采矿车与采矿船通过该装置以基本上刚性的方式连接，所以可很大程度地防止任何采矿车1或任何其他部件产生不可控的运动。

Claims (20)

1.一种用于将水下采矿车从浮船的进坞井发射到水体中和/或从水体回收所述采矿车的设备，所述设备包括位于所述进坞井的侧面并铰接安装至所述浮船的进坞框架，所述进坞框架包括用于沿着所述进坞框架的纵向方向引导所述采矿车的第一接合装置，并且，所述进坞框架与驱动装置操作地接合，以使所述进坞框架在基本上水平的采矿车进坞位置和基本上竖直的采矿车发射或回收位置之间的竖直平面中倾斜；所述设备进一步包括第三接合装置，所述第三接合装置用于当所述采矿车至少部分地在所述浮船的船底下方延伸时引导所述采矿车。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述进坞井包括用于引导所述采矿车的第二接合装置，当所述进坞框架处于所述基本上竖直的采矿车发射或回收位置中时，所述第二接合装置与所述第一接合装置连接。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二接合装置沿着所述进坞井的侧壁延伸。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其中，所述第一接合装置和所述第二接合装置均包括适于与设于所述采矿车上的引导支架配合的导轨。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第三接合装置能沿着所述进坞井在竖直方向上平移。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第三接合装置包括多个臂部，所述臂部在基本上水平的方向上在所述进坞井中延伸，并且所述臂部能在所述水平方向上平移。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第三接合装置包括适于与所述采矿车接合的衬垫。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述进坞框架包括一对平行的进坞支腿。
9.根据权利要求1所述的设备，包括用于将所述进坞框架固定在一角位置中的锁定装置。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述驱动装置包括安装在所述浮船上并与所述进坞框架机械地连接的液压驱动装置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备和与所述进坞框架接合的水下采矿车的组件。
12.根据权利要求11所述的组件，其中，所述采矿车适于在基本上水平的位置中对水底进行采矿，并且，在所述采矿车的进坞位置中，所述采矿车与所述进坞框架在所述采矿车的基本上水平的位置中连接。
13.根据权利要求11或12所述的组件，其中，所述采矿车适于在基本上水平的位置中对水底采矿，并且，在所述采矿车的发射或回收位置中，所述采矿车与所述进坞框架在所述采矿车的基本上竖直的位置中连接。
14.一种用于将水下采矿车从浮船的进坞井发射到水体中的方法，所述方法包括：提供根据权利要求1-10中的任一项所述的设备；将所述采矿车与所述进坞框架在所述进坞框架的基本上水平的进坞位置中连接；使所述进坞框架在所述进坞位置和基本上竖直的采矿车发射位置之间的竖直平面中倾斜；以及在沿着所述进坞框架的纵向方向引导所述采矿车的同时将所述采矿车降低到水中，其中，当所述采矿车至少部分地在所述浮船的船底下方延伸时，通过所述第三接合装置引导所述采矿车。
15.一种用于将水下采矿车从水体回收到浮船的进坞井中的方法，所述方法包括：提供根据权利要求1-10中的任一项所述的设备；使所述采矿车到达所述浮船附近；当所述采矿车至少部分地在所述浮船的船底下方延伸时，通过所述第三接合装置抓住并引导所述采矿车；使所述进坞框架处于基本上竖直的位置中；使所述采矿车和所述进坞框架接合；在沿着所述进坞框架的纵向方向引导所述采矿车的同时将所述采矿车从水体向上拉出；以及使所述进坞框架在基本上竖直的采矿车回收位置和基本上水平的进坞位置之间的竖直平面中倾斜。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，沿着设于所述进坞井中的第二接合装置引导所述采矿车，当所述进坞框架处于基本上竖直的采矿车发射或采矿车回收位置中时，所述第二接合装置与所述第一接合装置连接。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，沿着所述第二接合装置引导所述采矿车，所述第二接合装置沿着所述进坞井的侧壁延伸。
18.根据权利要求14或15所述的方法，其中，通过设于所述采矿车上且与包括导轨的所述第一接合装置和第二接合装置接合的引导支架来引导所述采矿车。
19.根据权利要求14或15所述的方法，其中，使所述第三接合装置沿着所述进坞井在竖直方向上平移。
20.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述第三接合装置包括在基本上水平的方向上在所述进坞井中延伸的臂部，并且，使所述臂部在所述水平的方向上平移，以与所述采矿车接合。
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