CN111794752A - 用于海底资源收集的装备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式提供了用于海底资源收集的装备和方法。该装备包括主模块和以可释放的方式附接到该主模块的多个海底资源收集设备，其中该主模块和多个收集设备构造为被从水面舰艇向海床发射；主模块包括控制模块，该控制模块被构造为：基于海床的特征来为每个收集设备确定开采路径、控制每个收集设备以沿着所确定的开采路径收集海底资源、以及控制由收集设备收集到的海底资源的转移，其中，每个收集设备构造为在装备被发射后从主模块被释放，并且在被释放后沿着由主模块确定的开采路径来收集海底资源。

Description

用于海底资源收集的装备和方法
技术领域
本发明总体上涉及一种用于收集海底资源的装备，其中，所述装备包括多个收集设备，所述多个收集设备被构造为沿着预定的开采路径来收集海底资源，并且本发明还涉及一种用于收集海底资源的方法。
背景技术
众所周知，对海底资源例如海底结核或矿石的探索和开发，对于获取矿物资源以满足不断增长的对矿物资源的需求来说是至关重要的。尽管提出有用于海底资源收集的各种装备，但是在深海中收集海底资源并将收集到的资源以有效方式从海床转移到水面舰船的过程仍然很困难。
US 4685742 A公开了一种用于从海床提取矿石的装备。所述装备包括：多个用于收集海床矿石的收集设备；以及中继单元，所述中继单元构造为通过提升导管将收集到的海底资源提升到水面舰艇。然而，使用该装备，由于不同收集设备的工作区域的交叠以及相关海床上的不期望的障碍物，收集海底资源的效率可能非常低。
在KR 1369830 B1中提出的另一种用于收集海底资源的装备包括：用于收集海底资源的多个收集机器人/设备；以及区域划分设备，所述区域划分设备被构造为生成信号以将相关的海床划分成用于不同的收集机器人/设备的不同工作区域，所述相关的海床即为所述装备将在其上收集海底资源的海床。在该解决方案中，尽管为不同的收集机器人/设备分配了各自的工作区域，但是收集海底资源的效率仍然非常低。
用于海底资源收集的其他不同系统/装备也在专利出版物中有所描述，例如，US20140230287A1中公开了一种用于从海床回收沉积物的系统，以及CN2016158747U中公开了一种深海开采系统。
因此，期望提供一种用于以更有效的方式收集海底资源的解决方案。
发明内容
为了提供用于海底资源收集的更有效的解决方案，本发明的实施方式公开了用于收集和转移海底资源的各种系统和方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于收集海底资源的装备。所述装备包括：
主模块和以可释放的方式附接到主模块的多个海底资源收集设备，
其中，所述主模块和多个收集设备被构造为从水面舰艇向海床发射；
其中，所述主模块包括控制模块，所述控制模块被构造为：基于所述海床的特征来为所述收集设备中的每个收集设备确定开采路径、控制所述收集设备中的每个收集设备以沿着所确定的开采路径收集海底资源、以及控制由所述收集设备收集到的所述海底资源的转移，
其中，每个收集设备被构造为：在所述装备被发射后从所述主模块释放，并且在收集设备被释放之后沿着由所述主模块确定的开采路径收集海底资源。
在本发明的一些实施方式中，包括主模块和收集设备的装备从水面舰艇发射，并且被定位在海床上方的预定高度处。
在本发明的一些实施方式中，包括主模块和收集设备的装备从水面舰艇发射并降落在海床上。
在本发明的一些实施方式中，收集设备可移动且可通信地连接到主模块，以用于从主模块到收集设备的动力传输、从收集设备到主模块的资源转移以及收集设备与主模块之间的通信。
在本发明的一些实施方式中，在将收集设备从主模块释放之后，由于收集设备与主模块之间没有物理连接，因此收集设备以无线的方式与主模块通信。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于收集海底资源的方法。所述方法包括：
从水面舰艇向海床发射用于收集海底资源的装备，其中，所述装备包括主模块和以可释放的方式附接到所述主模块的多个收集设备；
通过所述主模块基于所述海床的特征为多个收集设备中的每个收集设备确定开采路径；
从所述主模块释放多个收集设备；
通过所述主模块控制所述收集设备中的每个收集设备以沿着由所述主模块确定的开采路径来收集海底资源；以及
通过所述主模块控制由所述收集设备收集到的所述海底资源的转移。
利用本发明的实施方式中提供的装备和方法，可以由所述装备的主模块根据与相关海床特征有关的信息来控制多个收集设备中的每个收集设备的开采路径。此外，海底资源从收集设备到主模块和/或从主模块到水面舰艇的转移也由主模块控制。因此，可以大大提高海底资源收集的效率。
附图说明
将参考所附附图详细描述本发明，在附图中：
图1A示出了根据本发明的第一实施方式的当将用于收集海底资源的装备从水面舰艇降下时该用于收集海底资源的装备的透视图；
图1B示出了根据本发明的第一实施方式的图1A的装备在使用时或操作状态时的透视图；
图1C示出了根据本发明的第一实施方式的收集设备的透视图；
图1D示出了根据本发明的第一实施方式的被设置成辅助将海底资源转移到水面舰艇上的推进器辅助的竖向运输系统(VTS)；
图1E示出了根据本发明的第一实施方式的图1D的推进器辅助的竖向运输系统(VTS)的侧视透视图；
图1F是示出使用根据本发明的第一实施方式的装备来收集海底资源的方法的流程图；
图2A是根据本发明的第二实施方式的当将用于收集海底资源的装备从水面舰艇降下时该用于收集海底资源的装备的透视图；
图2B是图2A中的装备在使用时的透视图；
图2C是图2A中的装备在使用时的底部透视图；
图3A是根据本发明的第三实施方式的用于收集海底资源的装备的俯视透视图；
图3B示出了在使用图2A中的装备时该装备的侧视透视图；
图3C示出了图3A所示装备中的主模块的侧视透视图；
图4A至图4C提供了三种不同类型的过滤模块，所述过滤模块可以在用于收集海底资源的装备中互换使用；
图5是示出用于根据本发明的第三实施方式的使用图3A至图3C的装备来收集海底资源的方法的流程图；
图6A示出了根据本发明的第三实施方式的将装备从水面舰艇发射到海床的过程；
图6B示出了具有A形框架的水面舰艇；
图7示出了介入式ROV从主模块发射之后的位于所述介入式ROV与主模块之间的连接；
图8示出了根据本发明的第三实施方式的从水面舰艇发射并降落在海床上的两个海床落坐框架；
图9示出了根据本发明的第三实施方式的两个容器，所述两个容器是从水面舰艇发射的并且分别定位于不同的海床落坐框架上或定位于不同的海床落坐框架处；
图10示出了根据本发明的第三实施方式的一个容器通过介入式ROV通过连接管道连接至主模块，而另一个容器朝向海床降落。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的各种说明性实施方式的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将理解的是，可以在没有一些或所有这些具体细节的情况下实践本发明的实施方式。应当理解，本文所使用的术语仅是出于描述特定实施方式的目的，并不旨在限制本发明的范围。在附图中，贯穿若干视图，相似的参考标号指代相同或相似的功能或特征。
在方法或装备之一的上下文中描述的实施方式对于其他方法或装备类似地有效。类似地，在方法的上下文中描述的实施方式对于装备类似地有效，反之亦然。
在实施方式的上下文中描述的特征可以相应地适用于其他实施方式中的相同或相似的特征。即使在其他实施方式中没有明确描述，在实施方式的上下文中描述的特征也可以相应地应用于这些其他实施方式。此外，在实施方式的上下文中针对一种特征所描述的添加和/或组合和/或替代可以相应地适用于其他实施方式中的相同或相似的特征。
如本文所使用，关于特征或元件使用的冠词“一”、“一种”和“该”或“所述”包括对一个或更多个特征或元件的引用。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联列出的项目的任一者和所有组合。
如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且无意于对其对象施加编号要求。
如本文所使用的，术语“彼此”表示根据所涉及的物体的数量在两个或更多个物体之间的相互关系。
如本文所使用的，术语“管线”和“管道”是可互换的，并且是指用于输送包括固体和/或流体物质在内的物质的空心体或导管或通道。这些术语并非旨在强加刚性或柔韧性特性。
如本文所用，术语“流体地连接至”是指“与之流体连通”。例如，如果第一模块流体地连接至第二模块，则液体和/或固体海底资源的混合物可从第一模块转移至第二模块，和/或从第二模块转移至第一模块。
本发明的实施方式提供了一种用于收集海底资源的装备，其中，该装备包括主模块和多个海底资源收集设备。收集设备以可释放的方式且附接/锁定/闩锁至主模块。主模块与所附接的收集设备一起构造为被从水面舰艇向海床发射，以开始海底资源收集。发射后，主模块连接到水面舰艇，并由水面舰艇进行远程地控制。主模块包括控制模块，该控制模块被构造为基于相关海床的特征来确定用于每个收集设备的开发/开采路径，所述相关海床的特征例如为相关海床的测深、地理特征(例如，海床上的起伏)，相关海床上的海底资源的强度分布和体积(例如，结核丰度)，以及相关海床的土壤强度等等。在此，相关海床是指所述装备将在其上收集海底资源的海床或海床的区域。
此外，主模块还被构造为控制每个收集设备以沿确定的开采路径收集海底资源，并控制所收集到的海底资源的转移，例如，将收集到的海底资源从收集设备转移到主模块、和/或将海底资源从主模块转移到水面舰艇。
每个收集设备被构造为从主模块释放/解锁，并且在被释放之后沿着由主模块确定的开采路径收集海底资源。
在本发明的一些实施方式中，每个收集设备设置有至少一个扫描装置，例如传感器，来扫描海床以收集与海床的特征有关的信息，并将收集到的信息发送到主模块。因此，主模块被构造为基于接收到的信息来确定每个收集设备的开采路径。
以下提供一些示例以进一步说明主模块如何确定每个收集设备的开采路径、以及主模块如何控制每个收集设备以沿经确定的开采路径来收集海底资源。
主模块可以进一步被构造为基于接收到的信息来确定收集设备的开采路径之间是否存在交叠，并且如果存在交叠，则对收集设备中的至少一个收集设备调整开采路径。
在一些示例中，每个收集设备可以被构造为扫描海床以检查海床的土壤强度、并将与土壤强度有关的信息发送到主模块。因此，主模块可以被构造为分析所接收到的信息以确定收集设备所需的牵引力并控制收集设备以调整牵引力。
在一些示例中，每个收集设备可以被构造为扫描海床以检查海床的结核丰度、并将与结核丰度有关的信息/数据发送到主模块。因此，主模块可以被构造为：如果结核丰度满足预定要求，则向收集设备发送指令以准备收集。
在一些示例中，主模块可以被构造成为每个收集设备确定收集率。可以基于与海床特征有关的信息/数据和预定的年度收集率来确定收集率。
在一些示例中，主模块可以被构造为基于与海床的特征有关的并从收集设备接收到的实时信息来更新每个收集设备的开采路径。因此，可以基于与海床特征有关的信息，及时调整每个收集设备的开采路径，以进一步提高海底资源的收集效率。
在一些示例中，每个收集设备可以被构造成扫描海床以检查海床的起伏、并将与起伏有关的信息发送到主模块。因此，主模块可以被构造为：基于与起伏有关的信息(例如，起伏的斜率或程度)来控制收集设备停止或开始海底资源的收集。例如，如果起伏的斜率大于预定程度(例如10度)，则主模块被构造为向收集设备发送指令以停止海底资源的收集。此外，主模块可以被构造为：基于起伏的倾斜度来确定收集设备所需的牵引力，并相应地调整收集设备所需的牵引力。
在一些示例中，主模块可以被构造成：基于与海床的特性有关的且从收集设备接收到的实时信息来确定是否需要启动转向机构，并且控制收集设备停止收集且在必要时启动该转向机构。
应当注意，上述示例仅用于说明目的，并不用于限制本发明的范围。在其他示例中，主模块可以基于海床的特征确定每个收集设备的开采路径，并控制收集设备以其他方式来收集海底资源。
在本发明的一些实施方式中，包括主模块和收集设备的整个装备可以被降落在海床上，而在其他实施方式中，该装备的至少一部分或者甚至整个装备可以被定位在高于海床的预定高度处，以最大程度地减少因海底资源收集的过程引起的对海底造成的环境干扰。
图1A示出了根据本发明的第一实施方式的、当将用于收集海底资源的装备100从水面舰艇10降下时该装备100的透视图。图1B示出了根据本发明的第一实施方式的装备100在使用时的透视图。
参照图1A至图1B，在该实施方式中，装备100包括主模块110和两个收集设备120。主模块110连接至水面舰艇10，并且主模块110借助于来自于水面舰艇10的动力和通信缆线而被远程地控制。两个收集设备120被以可释放的方式附接到主模块110。
如图1A所示，主模块110与收集设备120一起被从水面舰艇10向海床降下/发射，直到整个装备100在海床上方的预定高度处悬停。如图1B中所示，在发射所述装备100并且随后装备100悬停在海床上方的预定高度之后，将收集设备120从主模块110释放，并且随后收集设备120悬停在海床上方的预定高度处以收集海底资源。在从主模块110释放之后，每个收集设备120通过连接线121以可移动且可通信的方式连接到主模块110。在一个示例中，连接线121可以是混合流管道(hybrid flow hose)，该混合流管道用于主模块110与收集设备120之间的连通、将动力从主模块110转移到收集设备120、以及将资源从收集设备120转移到主模块110。
如图1A和1B所示，主模块110包括控制模块111、过滤模块112、存储模块114、海底资源卸载机构116、浮力模块和框架117以及矢量推进器118。
在主模块110中，控制模块111可通信地连接到水面舰艇10和每个收集设备120。控制模块111被构造为：基于与海床的特征有关的信息来为每个收集设备120确定开采路径，并控制每个收集设备120沿确定的开采路径收集海底资源。在该实施方式中，与海床特征有关的信息可以由收集设备120使用被设置在该收集设备120上的至少一个传感器来收集。为了进一步提高海底资源收集的效率，控制模块111可以进一步被构造为基于接收到的信息来确定收集设备的非交叠的开采路径。
控制模块111可以流体地连接到每个收集设备120，并且控制模块111被构造为控制收集到的海底资源从收集设备120到水面舰艇10的转移。
过滤模块112被构造为从收集到的海底资源中至少部分地去除沉积物，例如沙粒和/或泥浆。在装备100中可以互换地使用不同类型的过滤模块112。稍后将在本说明书中进一步详细解释三种不同类型的过滤模块，例如，包括离心系统或洒水系统的过滤模块。装备100可以包括三种不同的可以单独工作的过滤模块中的任何一种过滤模块，或者包括不同的过滤模块的任何组合，例如，装备100可包括全部三种过滤模块，三种过滤模块串联地(即一个接一个地)一起工作。
在一些实施方式中，收集到的海底资源可以首先通过设置在主模块110中的泵组件被转移到控制模块111，然后通过控制模块111与过滤模块112之间的接口被转移到过滤模块112。
存储模块114被构造为：在海底资源被从主模块110转移出之前临时地存储过滤后的海底资源。可以通过过滤模块112与存储模块114之间的接口将过滤后的海底资源转移到存储模块114。
控制模块111与过滤模块112之间的接口或者过滤模块112与存储模块114之间的接口可以包括至少一个管道和泵组件。管道可以包括仅允许海底资源单向流动转移的阀。
应当注意，在一些其他实施方式中，海底资源可以直接从收集设备120转移到过滤模块112以进行过滤。也就是说，在一些实施方式中，该装备可以不包括控制模块111与过滤模块112之间的用于转移海底资源的接口，并且控制模块111仅用于例如通过布置在收集设备120与过滤模块112之间的阀来控制海底资源从收集设备120到过滤模块112的转移。
如图1A和图1B所示，装备100还可以包括浮力模块和框架117以及矢量推力器118，浮力模块和框架117以及矢量推力器118被构造为抵消来自海底水流的拖曳力，使得装备100可以沿着基本竖向的路径移动而不是沿着在水平方向上摇摆。应当理解，装备100中使用的矢量推力器的数量可以根据例如装备100中包括的收集设备120的数量来变化。
图1C示出了根据本发明的第一实施方式的收集设备120的透视图。在该实施方式中，每个收集设备120包括推进装置120a、至少一个扫描装置120b(图1C中未示出)、资源收集装置120c和资源存储模块120d。
推进装置120a被构造成使收集设备120能够悬停在海床上方、或防止收集设备120降落或沉到海床。至少一个扫描装置120b可以是至少一个传感器或被构造为获得与海床特征有关的信息的其他扫描装置。资源收集装置120c被构造为至少沿着由主模块110确定的开采路径来收集海底资源。
资源存储模块120d被构造为：在将收集到的海底资源从收集设备120转移走之前，临时地存储由资源收集装置120c收集到的海底资源。
应当理解，资源存储模块120d是可选部件，并且在本发明的一些实施方式中，收集设备可以不包括资源存储模块。
为了更有效地将海底资源从主模块110转移到水面舰艇10，参照图1D，装备100可以进一步设置有输送系统。输送系统包括推进器辅助的竖向运输系统(VTS)140。VTS 140可以通过脐带式缆线(umbilical)连接至水面舰艇10，该脐带式缆线用于在VTS 140与水面舰艇10之间进行动力传输和通信，并且VTS 140被构造为辅助将存储在主模块110中的海底资源转移至水面舰艇10。
具体地，VTS 140被构造为通过使用发射绳(一根或更多根)和甲板起重机或绞车来通过侧发射而从水面舰艇10被发射/下降到主模块110附近的位置。在发射之后，VTS 140被构造为与主模块110接合或流体地连接到主模块110，以从主模块110接收海底资源。在至少部分填充有海底资源之后，VTS 140被构造为例如通过水面舰艇10上的绞车或甲板起重机而被提升到水面舰艇10。因此，存储在主模块110中的海底资源借助VTS 140被转移到水面舰艇10。
在一些实施方式中，如图1E所示，VTS 140可包括矢量推进器140a、存储容器140b和连接装置140c。矢量推进器140a被构造为抵消由于海底流动引起的拖曳力，使得VTS 140可以沿着海床与水面舰艇10或海水表面之间的基本竖向的路径进行移动。除此之外，矢量推进器140a还用于辅助VTS 140的站位保持和动态定位，例如将VTS 140保持在相对于水面舰艇10所需的位置，并确保VTS 140可以沿着所需的路径和航向来移动。容器140b被构造为存储从主模块110转移的海底资源。诸如盛器、管子之类的连接装置140c被构造为与主模块110接合，以将海底资源从主模块110转移到VTS 140。例如，连接装置140c与海底资源卸载机构116接合或装配在一起，以提供用于将资源从主模块110转移到VST 140的通道。主模块110中的泵组件可用于促进将海底资源从主模块110转移到VST 140。
图1F是示出使用根据本发明的第一实施方式的装备100来收集海底资源的方法的流程图。
在方框101中，将装备100从水面舰艇10发射例如降低到海床上方预定高度，即在海床与水面舰艇或海水表面之间的中间位置，例如海床上方100米处。
装备100的高度可以由装备100上设置的高度计来确定。
在方框102中，从主模块110释放多个收集设备120，并且每个收集设备120悬停在海床上方的预定位置处。此时，装备100处于伸展位置，其中所述收集设备120中的至少一些收集设备从主模块100上解除锁定并被散出。
在本发明的该实施方式中，整个装备100被定位在海床上方的预定高度处，以最小化由收集海底资源的过程引起的对海底的环境干扰。
在方框103中，每个收集设备120通过至少一个扫描装置收集与海床特征有关的信息，并将该信息传输到主模块110。
在该实施方式中，相关海床的特征可以选自：相关海床的测深、地理特征；相关海床上的海底资源的强度分布和体积；以及相关海床的土壤强度。
在方框104中，主模块110，特别是控制模块111，基于接收到的与海床特征有关的信息，为每个收集设备120确定开采路径。
为了进一步提高资源收集的效率，控制模块111可以进一步基于接收到的与海床特征有关的信息来确定收集设备120的开采路径之间是否存在交叠，并针对至少一个收集设备120来调整开采路径以避免开采路径的交叠。
在方框105中，主模块110控制每个收集设备120沿着由主模块110确定的开采路径来收集海底资源，并将收集到的海底资源转移到主模块110。
通过收集设备120与主模块110之间的连接线121，通过使用设置在主模块110处的泵组件，将海底资源从收集设备120转移到主模块110。
在方框106中，通过使用设置在主模块110处的过滤模块112，从海底资源中至少部分地去除沉积物，例如沙粒和/或泥浆。
在方框107中，将过滤后的海底资源通过过滤模块112与存储模块114之间的接口而转移到位于主模块110中的存储模块114。
在方框108中，将存储在存储模块114中的海底资源转移到推进器辅助的竖向运输系统(VTS)140。
VTS 140从水面舰艇10发射，并悬停在主模块110附近的预定位置。VTS140与主模块110接合，以便海底资源可以从主模块110转移到VTS 140。
在一个实施方式中，VTS 140使用A形的框架通过发射绳从水面舰艇10的侧面被发射。当VTS 140到达主模块110附近时，VTS 140通过应答器和传感器与主模块110通信，以启动海底资源从主模块110到VTS 140的转移。
在方框109中，在容器140b充满或至少部分地填充有海底资源之后，停止海底资源的转移，并且使VTS 140与主模块110之间的连接脱开或释放。
在方框110中，例如通过绞车将VTS 140提升到水面舰艇10，使得海底资源可以被转移到水面舰艇10上。
在方框111中，将收集设备120撤回/缩回到主模块110，并重新附接到主模块110。这时，装备100处于缩回位置，在缩回位置中，整个装备100被布置成非使用的或非操作的状态并返回到水面舰艇10。
如上所述，在第一实施方式中，每个收集设备120通过混合流管道121以可通信的方式连接到主模块110，而在一些其他实施方式中，每个收集设备可以如图2A至2C所示的由主模块以无线方式远程地控制。
图2A是根据本发明的第二实施方式的当用于收集海底资源的装备200被从水面舰艇20降下时用于收集海底资源的装备200的透视图。图2B是装备200在使用中时的透视图。图2C是装备200在使用中时的底部透视图。如图2C所示，类似于第一实施方式，在该第二实施方式中，当将收集设备220用于海底资源收集时，主模块210和附接到该主模块210上的收集设备220均位于海床上方的预定高度处。
在图2B所示的第二实施方式中，与第一实施方式不同，当从主模块210释放收集设备220时，收集设备220与主模块210之间不存在物理连接。因此，一旦将收集设备从主模块210释放，就无法实现收集设备220与主模块210之间的动力和资源转移。
但是，仍然可以以无线方式(基于声纳的通信)，例如通过设置在每个收集设备220上的传感器套件来执行主模块210与收集设备220之间的信息/数据通信。也就是说，在从主模块110被释放之后，每个收集设备220被构造为收集与海床的特征有关的信息，并将收集到的信息以无线的方式发送到主模块210。因此，主模块210被构造为基于接收到的信息来为每个收集设备220确定开采路径，控制每个收集设备220沿所确定的开采路径来收集海底资源。
由于收集设备220与主模块210之间没有物理连接，因此每个收集设备220被构造为将收集到的海底资源存储在位于收集设备220中的存储模块220d中，并且一旦存储模块220d至少部分地填充有海底资源，则返回到主模块220。因此，主模块210还被构造为：在将收集设备220重新附接到主模块210之后，控制被存储在收集设备220中的海底资源从收集设备220到主模块210的转移。
在本发明的第三实施方式中，与第一实施方式和第二实施方式不同，用于收集海底资源的装备从水面舰艇发射并降落在海床上。
图3A示出了根据本发明的第三实施方式的当用于收集海底资源的装备300处于非使用状态时该用于收集海底资源的装备300的俯视图。参照图3B，装备300包括主模块310和六个海底资源收集设备320。图3B示出了根据第三实施方式的装备300在使用时的透视图。
如图3A所示，当不使用收集设备320时，每个收集设备320以可释放的方式附接到主模块310，而当将收集设备320从主模块310释放时，每个收集设备320通过连接线321可移动地且可通信地连接到主模块310，该连接线321是用于在收集设备320与主模块310之间进行动力传输、数据通信和资源转移的混合流管道。
如图3B所示，混合流管道321将各个收集设备320连接到泵组件315，该泵组件315被构造为提供用于将海底资源从海床收集到收集设备320的抽吸力、并提供用于将收集到的海底资源从收集设备320转移到主模块310的力。在该实施方式中，泵组件315包括六个泵，所述泵通过混合流管道321分别连接到六个收集设备320。混合流管道321分别将六个收集设备320连接到主模块310，以促进主模块110和与主模块110连接的每个收集设备120之间的信息/数据的传输和资源的转移。
主模块310可以连接到水面舰艇30并被构造为由水面舰艇30进行远程地控制。主模块310包括控制模块(附图中未示出)，所述控制模块被构造为基于海床的特征为每个收集设备320确定开采路径，并控制收集设备320沿确定的开采路径收集海底资源，以及控制海底资源从收集设备320到水面舰艇30的转移。每个收集设备320被构造为：在装备300被发射并降落在海床上之后收集设备320从主模块310被释放，并且在收集设备320从主模块310释放之后沿着由主模块310确定的开采路径收集海底资源。
在本发明的实施方式中，相关海床的特征可以包括：相关海床的测深、地理特征；相关海床上的海底资源的强度分布和体积；以及相关海床的土壤强度等。
为了更有效且准确地为每个收集设备320确定开采路径，在本发明的一些实施方式中，每个收集设备320配备有至少一个传感器或其他扫描设备，用于收集/搜集与相关海床的特性有关的信息，并且主模块310还被构造为接收由每个收集设备320收集的信息，并基于接收到的信息为每个收集设备320确定开采路径。
图3C示出了用于收集海底资源的装备300的侧面透视图。如图3C所示，为了从收集到的海底资源中至少部分地去除沙粒和/或泥浆，在本发明的一些实施方式中，主模块310还可以包括过滤模块312。过滤模块312通过泵组件315和管道313接收来自收集设备320的资源连同沙和泥浆。
参照图3B和图3C，为了临时存储由过滤模块312产生的经过滤的海底资源，在本发明的一些实施方式中，主模块310还可以包括存储模块314。存储模块314通过连接管道连接到泵组件315。泵组件315被设置成将临时存储的海底资源从存储模块314转移出，例如转移到位于主模块310外部的容器。
在装备300中可以互换地使用不同类型的过滤模块312。在本发明的一些实施方式中，过滤模块312可以包括：至少一个输入/进料通道，所述输入/进料通道被布置成允许所收集到的海底资源进入过滤模块312；过滤器，所述过滤器被布置成从收集到的海底资源中至少部分地去除沙粒和/或泥浆；至少一个输出/滤过物通道，所述输出/滤过物通道被布置成允许将过滤后的海底资源从过滤模块312中运输出去，例如，运输到存储模块314；以及至少一个废物排放通道，所述废物排放通道布置成从主模块310排出沙粒和/或泥浆。
图4A至图4C分别提供了三种不同类型的过滤模块，所述过滤模块可以单独地或以其任何组合来应用于装备300中，即，三种过滤模块中的每种过滤模块都可以独立地工作、或者与其他过滤模块中的至少一种过滤模块结合使用，例如在装备300中，这三种过滤模块可以串联地(即一个接一个地)一起工作。应该注意，在第一实施方式/第二实施方式中，这三种类型的过滤模块也可以在装备100/200中单独使用或以任何组合来使用。
在图4A所示的第一类型的过滤模块312中，所述至少一个输入/进料通道包括位于主模块310的底部处/附近的入口1a。过滤器包括离心系统2a，离心系统2a具有由具有筛网过滤器的壁限定的腔室。离心系统2a布置成将沙粒和/或泥浆通过筛网过滤器驱出腔室。沙粒和/或泥浆通过至少一个废物排放通道从过滤模块312中排放出来。在该示例中，所述至少一个废物排放通道包括位于主模块310的底部处的两个出口4a。保留在腔室中的过滤后的海底资源将通过至少一个输出通道从过滤模块312中运输至存储模块314。在该示例中，所述至少一个输出/滤过物通道包括将过滤模块312连接到存储模块314的连接管线3a。
在图4B所示的第二类型的过滤模块312中，所述至少一个输入/进料通道包括位于主模块310的顶部处/附近的多个入口管1b。过滤器包括具有梯形截面(例如，碗状截面)的经穿孔的结构2b，所述经穿孔的结构2b设置成用于将海底资源与沙粒和/或泥浆分离。本领域技术人员将理解，在其他实施方式中，经穿孔的结构2b可具有其他形状和结构，例如，板件，只要所述形状和结构可用于接收所收集到的海底资源并从海底资源中至少部分地去除沙粒和/或泥浆即可。所述至少一个输出/滤过物通道包括将过滤模块312连接到存储模块314的抽吸管线3b。过滤后的海底资源通过液压抽吸机构通过抽吸管线3b被运输到存储模块314。所述至少一个废物排放通道包括出口4b，所述出口4b位于主模块310的底部/附近，并且所述出口4b被布置为通过泵抽吸系统将沙粒和/或泥浆从主模块310中排放出去。
在图4C所示的第三类型的过滤模块312中，所述至少一个输入/进料通道包括位于主模块310的底部处/附近的入口1c。过滤器包括喷射洒水系统2c，该喷射洒水系统2c布置成引导一个或更多个水流以将沙粒和/或泥浆从海底资源中清洗出来、并使沙粒/或泥浆掉入至少一个废物排放通道。所述至少一个输出/滤过物通道包括将过滤模块312连接到存储模块314的抽吸管线3c。过滤后的海底资源通过液压抽吸机构通过抽吸管线3c被运输到存储模块314。所述至少一个废物排放通道包括两个排放管线4c，所述排放管线4c位于主模块310的底部处/附近，并且排放管线4c连接到喷射洒水系统2c，以允许沙粒和/或泥浆从主模块310中排放出来。
为了进一步提高将海底资源从主模块310转移到水面舰艇30的效率，在本发明的一些实施方式中，装备300可以进一步设置有输送系统，该输送系统包括至少一对海床落坐框架350和容器380(如图8至图10中所指示的)。
海床落坐框架350被构造为例如使用发射绳351和352和导轨通过A形框架从水面舰艇30发射并降落在海床上。容器380被构造为沿着由海床落坐框架350和发射绳351和352形成的引导系统从水面舰艇30被发射/降下，并且被定位在海床落坐框架350上。在容器380被定位在海床落坐框架350上之后，容器380流体地连接到主模块310，并且容器380被构造为接收从主模块310转移来的海底资源，并且容器380通过绞车被提升到水面舰艇30。
为了有效地控制海底资源从主模块到容器的转移，输送系统可以进一步包括介入式遥控潜水器(ROV)330。介入式ROV 330被构造为协助将海床落坐框架350发射和降落到海床上，并控制容器380与主模块310之间的连接。
为了辅助将海床落坐框架350发射和降落到海床上，介入式ROV 330可以被构造为：基于由至少一个扫描设备收集的与海床的特征有关的信息来确定海床上是否存在障碍物或起伏，以确保将海床落坐框架350降落/落坐在平坦的海床上。另外，ROV 330可以进一步被构造为确定海床落坐框架350与主模块310之间的距离，并且如果经确定的距离小于预定值，则调整海床落坐框架350与主模块310之间的距离。
为了控制容器380与主模块310之间的连接，介入式ROV 330可以被构造为使得能够在容器380与主模块310之间进行连接，以允许海底资源从主模块310被转移到容器380，例如将连接管道从主模块310连接到容器380。介入式ROV 330可以进一步被构造成：当容器380被海底资源充满时，停用容器380与主模块310之间的连接，例如，使连接管道与容器380分离。可选地，介入式ROV 330可以被构造为向主模块310提供信号，以触发在容器380与主模块310之间的连接管道处的阀的打开或关闭。因此，主模块310可以控制海底资源从主模块310到容器380的转移。
在本发明的一些实施方式中，主模块310可以进一步设置有深度感测器，该深度感测器被构造为确保将主模块310发射在平坦的海床上，使得主模块310可以通过启动一些抽吸致动器而被牢固地固定到海床上。具体地，深度感测器可以被构造为收集关于海床测深的信息，并确定海床是否足够平坦以用于主模块310的降落。
在本发明的一些实施方式中，主模块310可以进一步设置有闩锁系统，该闩锁系统被构造为在装备300被发射之后控制所述收集设备320从主模块110的释放；并且该闩锁系统还被构造为在装备300返回到水面舰艇30之前，即在海底资源的处理完成之后并且装备300将被返回到水面舰艇30，将收集设备320重新附接到主模块310。在一些实施方式中，闩锁系统可以被远程致动以将收集设备320从主模块310释放或重新附接到主模块310。在一个示例中，闩锁系统可以包括气动系统或液压系统。具体地，闩锁系统可以被构造成释放被附接到主模块310的收集设备320，使得收集设备320可以开始收集海底资源，并且在海底资源的收集完成后将收集设备320重新附接到主模块310。
本发明的实施方式还提供了一种使用所述装备300收集海底资源的方法。该方法至少包括以下步骤：将装备300从水面舰艇30向海床发射，并由水面舰艇30远程控制；主模块310基于海床的特征为多个收集设备320中的每一个收集设备确定开采路径；将每个收集设备320从主模块310释放，并且每个收集设备320开始沿着由主模块310确定的开采路径收集海底资源；以及主模块310控制所述收集设备320沿着确定的开采路径收集海底资源，并控制海底资源从收集设备310到水面舰艇30的转移。
图5是示出根据本发明的第三实施方式的收集海底资源的方法的流程图。
在方框501中，将装备300从水面舰艇30发射例如降下到海床。
在该实施方式中，整个装备300被降下并定位在海床上。图6A示出了根据本发明的该实施方式的将装备300从水面舰艇30发射到海床的过程。在一个示例中，装备300可以使用月池(moonpool)控制的发射方法或侧向控制的发射方法通过发射绳从水面舰艇30发射到海床。在月池控制的发射方法中，装备300通过设置在水面舰艇上的月池下降到海床。在侧向控制的发射方法中，如图6B所示，使用A形框架32从水面舰艇30的侧面发射所述装备300。
在本发明的一些实施方式中，在装备300下降到海床之后，通过启动设置在主模块310的底部处的一个或更多个致动器将主模块310固定到海床。为了使用抽吸致动器将主模块310牢固地固定到海床，主模块300必须定位于相对平坦的海床上，这可以通过使用设置在主模块310上的深度感测器来实现。
在一些实施方式中，发射绳是具有用于支撑脐带式缆线和动力缆线的插座的坚固的纤维或钢绳。脐带式缆线和动力缆线提供了从水面舰艇30到主模块310的动力和通信传输。
在方框502中，在将装备300固定或定位在海床上之后，从装备300的主模块310释放至少一个介入式遥控潜水器(ROV)330。
每个介入式ROV 330用于协助海床落坐框架350的发射和降落，海床落坐框架350设置成用于对容器380进行定位。
图7示出了在从主模块310发射介入式ROV 330之后，所述介入式ROV 330与主模块310之间的连接。如图7所示，在该示例中，介入式ROV 330通过脐带式缆线331连接至主模块310。另外，介入式ROV 330还携带第二连接管道/脐带式缆线332，该第二连接管道/脐带式缆线332连接至主模块310，并且介入式ROV 330将连接管道332连接至容器380，以允许将海底资源从主模块310转移到容器380(如图10所示)。
在方框503中，从水面舰艇30发射至少一个海床落坐框架350并且使所述海床落坐框架350降落在海床上。
图8示出了根据本发明的第三实施方式的从水面舰艇30发射并降落在海床上的两个海床落坐框架350。
在一些实施方式中，可以使用发射绳351和352和导轨通过A形框架从水面舰艇30上发射海床落坐框架350，并且该海床落坐框架350由于其自身的重量可以到达或降落在海床上。
每个海床落坐框架350被设置成将容器380定位于主模块310的外部。海床落坐框架350与拉紧的发射绳351和352一起可以为容器380的受控的发射而在水面舰艇30与海床之间提供引导系统。
每个介入式ROV 330可以配备有扫描设备/传感器，例如高度计传感器、应答器、声纳传感器和摄像机，所述扫描设备/传感器用于收集与海床特征有关的信息。ROV 330用于基于所收集到的信息来确定海床上是否存在障碍物或起伏，以确保海床落坐框架350降落/落坐在平坦的海床上。扫描设备，例如声纳、应答器和摄像机也可用于确定主模块310与海床落坐框架350之间的距离。如果两个本体310、350彼此过于靠近，则介入式ROV 330可用于通过使用其操作装置和工具将海床落坐框架350重新安置(例如推/拉)到期望的位置。通常，主模块310与海床落坐框架350之间的距离是80米至100米。一旦海床落坐框架350落坐在海床上，就启动抽吸致动器以将海床落坐框架350牢固地保持在海床上，并且同时，例如通过使用水面舰艇30上的绞车来拉紧发射绳351和352并将发射绳351和352保持在恒定的张力下。
本领域技术人员将理解，在一些实施方式中，可以提供一个以上的海床落坐框架。
在方框504中，从水面舰艇30发射至少一个容器380，并将所述容器380分别定位在海床落坐框架350上。每个介入式ROV 330通过连接管道/脐带式缆线332将容器380连接到主模块310。
图9示出了根据本发明的第三实施方式的两个容器380，该两个容器380被发射并被分别定位在两个海床落坐框架350上/定位在两个海床落坐框架350处。图10示出了一个容器380通过由介入式ROV 330所承载的连接管道332连接至主模块310。如图10所示，在该示例中，提供了两个海床落坐框架350以分别定位两个单独的容器380。因此，提供了两个介入式ROV 330以分别协助两个单独的海床落坐框架350的发射和降落，并控制主模块310与两个单独的容器380之间的连接。
每个容器380具有永久的压载物，并因此可以利用其自身的重量到达海床。如图9所示，容器380的发射控制和恢复通过发射绳381来执行。每个容器380可以使用海床落坐框架350的拉紧的发射绳351和352作为引导系统来到达海床。利用由海床落坐框架350提供的引导系统，容器380可以到达海床的指定位置。在没有该引导系统的情况下，由于海水流引起的拖曳力将导致容器380漂移至较远的位置，从而阻碍矿物的转移操作。
可替代地，在本发明的一些实施方式中，每个海床落坐框架350可以用自推动系统代替，例如水喷射推动器或推进器或推行器，所述自推动系统设置在容器380处以抵抗由于海水流引起的拖曳力。
在方框505中，将收集设备320从主模块310释放，并且将收集设备320分别在远离主模块310的各个位置处间隔开地展开。
如图9所示，在将两个容器380分别定位在海床落坐框架350上之后，收集设备320从主模块310释放，并分别位于与主模块310间隔开的位置。
在方框506中，由主模块310控制每个收集设备320，以沿着由主模块310基于海床特征确定的开采路径收集海底资源。收集到的资源随后被转移到主模块310。
在一个示例中，收集设备320可以通过液压抽吸来收集海底资源，该液压抽吸由设置在主模块310中的泵组件315提供。此外，使用泵组件315，收集到的海底资源被转移到主模块310。
在一个示例中，该方法可以进一步包括：每个收集设备320通过使用至少一个扫描设备(例如，传感器)收集与海床特征有关的信息，并将收集到的信息发送至主模块310；以及主模块310根据接收到的信息为每个收集设备320确定开采路径。
在方框507中，主模块310使用过滤模块312以从海底资源中至少部分地去除沙粒和/或泥浆。
在方框508中，将过滤后的海底资源临时存储在主模块310中的存储模块314中。
如上所述，过滤模块312可以是可在装备300中使用以从海底资源中至少部分地去除沙粒和/或泥浆的任何类型的过滤模块，例如，在图4A至4C的任何一个图中示出的过滤模块312。
在方框509中，将存储在存储模块314中的海底资源通过连接管道/脐带式缆线332转移到容器380，该管道/脐带式缆线332通过介入式ROV330从存储模块314连接到容器380。
在一个示例中，介入式ROV 330向主模块310发送信号以触发连接管道的阀的打开/位于连接管道处的阀的打开，使得海底资源可以从主模块310被转移至容器380。
设置在主模块310中的泵组件315可以用于将海底资源从存储模块314转移到容器380。
在方框510中，在容器380充满或至少部分填充有海底资源之后，停止将海底资源从主模块310转移到容器380，并且连接管道/脐带式缆线332通过介入式ROV 330而与容器380分离。
在一个示例中，当容器380充满或至少部分填充有海底资源时，介入式ROV 330向主模块310发送信号以触发位于容器380与主模块310之间的连接管道/脐带式缆线处的阀的关闭。
在方框511中，通过绞车将经填充的容器380提升到水面舰艇30上，随后将容器380中的海底资源转移到水面舰艇30上/处的存储单元。在一个示例中，容器380中的海底资源可以被管道抽吸并倾倒到水面舰艇30上的存储库中。
如果将一个以上的容器380发射并定位在海床上，则将对其余的容器380重复步骤509至步骤511。
在方框512中，在收集过程(包括转移到容器380)完成之后，收集设备320和介入式ROV 330被缩回到并重新附接到主模块310。然后将处于缩回位置的整个装备300，包括海床落坐框架350，顺次或同时返回到水面舰艇30。
应当注意，上述方法仅用于说明目的，并不用于限制本发明的范围。在本发明的其他实施方式中，可以修改用于发射主模块、至少一个介入式ROV、至少一个海床落坐框架、至少一个容器和收集设备的步骤的顺序。例如，只要当需要将收集到的海底资源从主模块310转移到容器380，容器380的安装以及容器380与主模块310之间的连接已经完成时，就可以同时执行步骤504和505。
利用上面公开的用于收集海底资源的装备和方法，多个收集设备可以由主模块控制以沿着由主模块确定的开采路径同时收集海底资源。此外，由于主模块被构造为控制海底资源从收集设备到主模块和/或从主模块到容器的转移，因此将大大提高海底资源的转移效率。此外，位于海床上的至少一个容器可用于在将海底资源转移到水面舰艇之前临时存储收集到的海底资源，以进一步提高海底资源的转移效率。
应当理解，上述实施方式和特征应被认为是示例性的而非限制性的。通过考虑本发明的说明书和实践，许多其他实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。此外，已经使用的某些术语是出于描述清楚的目的，而不是为了限定本发明所公开的实施方式。

Claims (38)

1.一种用于收集海底资源的装备，所述装备包括：
主模块；以及
多个海底资源收集设备，所述收集设备以可释放的方式附接到所述主模块，
其中，所述主模块和多个所述收集设备被构造为从水面舰艇向海床发射；
其中，所述主模块包括控制模块，所述控制模块被构造为：基于所述海床的特征来为所述收集设备中的每个收集设备确定开采路径、控制所述收集设备中的每个收集设备以沿着所确定的开采路径收集海底资源、以及控制由所述收集设备收集到的所述海底资源的转移，
其中，每个收集设备被构造为在所述装备被发射后从所述主模块释放，并且被构造为在被释放之后沿着由所述主模块确定的所述开采路径收集海底资源。
2.根据权利要求1所述的装备，其中，所述收集设备中的每个收集设备设置有至少一个传感器，所述传感器被构造为收集与所述海床的特征有关的信息；以及
其中，所述主模块的所述控制模块还被构造为基于由所述收集设备收集到的信息来确定每个收集设备的开采路径。
3.根据权利要求2所述的装备，其中，所述主模块的所述控制模块还被构造为：基于由所述收集设备收集到的所述信息来确定用于所述收集设备的所述开采路径之间是否存在交叠，以及在存在交叠的情况下调整所述收集设备中的至少一个收集设备的所述开采路径。
4.根据权利要求3所述的装备，其中，所述海床的特征选自：所述海床的测深特征、地理特征；位于所述海床上的海底资源的强度分布和体积；或所述海床的土壤强度。
5.根据任一前述权利要求所述的装备，其中，所述主模块还包括过滤模块，所述过滤模块被构造为从由所述收集设备收集到的所述海底资源中至少部分地去除沙粒和/或泥浆。
6.根据权利要求5所述的装备，其中，所述过滤模块包括：
离心系统和由具有筛网过滤器的壁所限定的腔室，其中，所述离心系统设置成通过所述筛网过滤器将所述沙粒和/或泥浆从所述腔室驱出；和/或
经穿孔的结构，所述经穿孔的结构设置成将所述海底资源与所述沙粒和/或泥浆分离开；和/或
喷射/洒水系统，所述喷射/洒水系统设置成将所述沙粒和/或泥浆从所述海底资源清洗掉。
7.根据权利要求5或6所述的装备，其中，所述主模块还包括存储模块，所述存储模块被构造为临时地存储从所述过滤模块转移来的经过滤的所述海底资源。
8.根据任一前述权利要求所述的装备，其中，所述主模块还包括闩锁系统，所述闩锁系统被构造为：在所述装备被发射之后控制所述收集设备从所述主模块的释放；以及在所述装备返回到所述水面舰艇之前将所述收集设备重新附接至所述主模块。
9.根据权利要求8所述的装备，其中，所述闩锁系统包括气动活塞或液压系统。
10.根据任一前述权利要求所述的装备，其中，还包括输送系统，所述输送系统流体地连接至所述主模块、并且被构造为从所述主模块接收海底资源以及将接收到的所述海底资源转移至所述水面舰艇；其中，所述主模块还被构造为控制所述海底资源从所述主模块到所述输送系统的转移。
11.根据任一前述权利要求所述的装备，其中，所述输送系统包括推进器辅助的竖向运输系统(VTS)，所述竖向运输系统通过脐带式缆线连接至所述水面舰艇，所述脐带式缆线用于所述竖向运输系统与所述水面舰艇之间的动力传输和通信，并且所述竖向运输系统被构造为：从所述水面舰艇发射、在与所述主模块流体地连接之后接收来自所述主模块的海底资源、以及在至少部分填充有海底资源之后被提升到所述水面舰艇；
其中，所述主模块还被构造为控制所述海底资源的从所述主模块到所述竖向运输系统的转移。
12.根据权利要求11所述的装备，其中，所述竖向运输系统包括：
矢量推力器，所述矢量推力器被构造为抵消来自海底流的拖曳力，并且使所述竖向运输系统沿着基本竖向的路径进行移动；
容器，所述容器被构造为对将被转移到所述水面舰艇的海底资源进行存储；以及
连接装置，所述连接装置被构造为将所述竖向运输系统流体地连接至所述主模块，并且使所述海底资源能够从所述主模块转移至所述竖向运输系统。
13.根据任一前述权利要求所述的装备，其中，所述主模块和多个所述收集设备被构造为在被从所述水面舰艇发射之后定位在所述海床上方的预定高度处。
14.根据权利要求13所述的装备，还包括浮力模块和框架以及至少一个矢量推进器，所述浮力模块和框架以及至少一个矢量推力器被构造为抵消来自海底流的拖曳力并且将所述主模块和多个所述收集设备保持在所述海床上方的所述预定高度处。
15.根据任一前述权利要求所述的装备，其中，每个收集设备通过混合流管道以可移动且可通信的方式连接至所述主模块，所述混合流管道用于在所述收集设备从所述主模块释放之后在所述收集设备与所述主模块之间进行动力、资源和信息/数据的传输。
16.根据权利要求1至14中的任一项所述的装备，其中，每个收集设备被构造为：在从所述主模块释放之后以无线的方式与所述主模块通信，以及在被至少部分地填充有海底资源之后返回到所述主模块；
其中，所述主模块还被构造为：在将经至少部分地填充的收集设备重新附接到所述主模块之后，控制所述海底资源从所述收集设备到所述主模块的转移。
17.根据权利要求10所述的装备，其中，所述主模块和多个所述收集设备被构造为在从所述水面舰艇发射之后定位在所述海床上，
其中，所述输送系统包括海床落坐框架和容器，
其中，所述海床落坐框架被构造为从所述水面舰艇发射并降落在所述海床上，
其中，所述容器被构造为从所述水面舰艇发射并且定位在所述海床落坐框架上，在所述海床落坐框架处，所述容器流体连接到所述主模块，以接收从所述主模块转移的海底资源；并且所述容器被构造为通过绞车提升到所述水面舰艇，以将接收到的所述海底资源转移到所述水面舰艇。
18.根据权利要求17所述的装备，其中，所述海床落坐框架被设置成：使用发射绳和导轨通过A形框架从所述水面舰艇上发射，并且由于其自身的重量而降落到所述海床；以及
其中，所述容器被设置为沿着由所述海床落坐框架和所述发射绳形成的引导系统而从所述水面舰艇发射。
19.根据权利要求16或权利要求17所述的装备，还包括介入式遥控潜水器(ROV)，所述介入式遥控潜水器被构造为辅助所述海床落坐框架的发射以及在所述海床上的降落，以及控制所述容器与所述主模块之间的连接。
20.一种用于收集海底资源的方法，所述方法包括：
从水面舰艇向海床发射用于收集海底资源的装备，其中，所述装备包括主模块和以可释放的方式附接到所述主模块的多个收集设备；
通过所述主模块基于所述海床的特征来为所述多个收集设备中的每个收集设备确定开采路径；
从所述主模块释放所述多个收集设备；
通过所述主模块控制所述收集设备中的每个收集设备以沿着由所述主模块确定的所述开采路径来收集海底资源；以及
通过所述主模块对由所述收集设备收集到的所述海底资源的转移进行控制。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
通过所述收集设备中的每个收集设备收集与所述海床的特征有关的信息，并将收集到的所述信息发送给所述主模块；
其中，确定所述开采路径的步骤包括：通过所述主模块基于由所述收集设备收集到的所述信息来确定所述收集设备中的每个收集设备的所述开采路径。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括：
通过所述主模块基于由所述收集设备收集到的所述信息来确定所述收集设备的所述开采路径之间是否存在交叠；以及
如果存在交叠，则通过所述主模块来调整所述收集设备中的至少一个收集设备的所述开采路径。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述海床的特征选自：所述海床的测深特征、地理特征；位于所述海床上的海底资源的强度分布和体积；以及所述海床的土壤强度。
24.根据权利要求20至23中的任一项所述的方法，还包括：
通过设置在所述主模块中的过滤模块对由所述收集设备收集到的所述海底资源进行过滤，以从所述海底资源中至少部分地去除沙粒和/或泥浆。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述过滤模块包括：离心系统和由具有筛网过滤器的壁所限定的腔室、和/或经穿孔的结构、和/或喷射/洒水系统；
其中，对所述海底资源进行过滤的步骤包括：
通过所述筛网过滤器将所述沙粒和/或泥浆从所述腔室驱出；和/或
通过所述经穿孔的结构将所述海底资源与所述沙粒和/或泥浆分离开；和/或
通过所述喷射/洒水系统将所述沙粒和/或泥浆从海底资源清洗掉。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的方法，还包括：
将经过滤的所述海底资源临时地存储在设置于所述主模块中的存储模块中。
27.根据权利要求20至权利要求26中的任一项所述的方法，其中，从所述主模块释放所述收集设备的步骤包括：
在发射所述装备之后，控制闩锁系统以从所述主模块释放所述收集设备；
并且所述方法还包括：
在所述装备返回到所述水面舰艇之前，控制所述闩锁系统以将所述收集设备重新附接至所述主模块。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述闩锁系统包括气动活塞或液压系统。
29.根据权利要求20至权利要求28中的任一项所述的方法，还包括：
通过输送系统将所述海底资源从所述主模块转移到所述水面舰艇。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述输送系统包括推进器辅助的竖向运输系统(VTS)，并且所述方法还包括：
从所述水面舰艇发射所述推进器辅助的竖向运输系统(VTS)至所述海床上方的预定位置；
将所述竖向运输系统连接到所述主模块，以使得所述海底资源能够从所述主模块转移到所述竖向运输系统；
将所述海底资源从所述主模块转移到所述竖向运输系统；
在所述竖向运输系统至少部分地填充有海底资源之后，断开所述竖向运输系统与所述主模块的连接；以及
将经至少部分地填充的所述竖向运输系统提升到所述水面舰艇。
31.根据权利要求20至权利要求30中的任一项所述的方法，其中，将所述装备从所述水面舰艇向所述海床发射的步骤包括：
从所述水面舰艇降下所述主模块和所述多个收集设备，以及将所述主模块和所述多个收集设备定位在所述海床上方的预定高度处。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括：
设置连接到所述主模块的至少一个矢量推进器；以及
使用所述至少一个矢量推进器来抵消来自海底流的拖曳力，以确保所述装备沿着基本竖向的路径移动、并且将所述装备保持在所述海床上方的所述预定高度处。
33.根据权利要求20至权利要求32中的任一项所述的方法，其中，每个收集设备通过混合流管道以可移动且可通信的方式连接至所述主模块，所述混合流管道用于在所述收集设备与所述主模块之间进行动力、资源和信息/数据的传输。
34.根据权利要求20至权利要求32中的任一项所述的方法，其中，在从所述主模块释放所述收集设备之后，所述方法还包括：
在所述主模块与所述收集设备中的每个收集设备之间以无线的方式传输信息/数据；
在收集设备至少部分地填充有海底资源并且返回到所述主模块之后，将所述收集设备重新附接到所述主模块；以及
在将所述收集设备重新附接到所述主模块后，将收集到的所述海底资源从所述收集设备转移到所述主模块。
35.根据权利要求29所述的方法，其中，所述输送系统包括海床落坐框架和容器，所述方法还包括：
从所述水面舰艇发射所述海床落坐框架、以及使所述海床落坐框架降落在所述海床上；
从所述水面舰艇发射所述容器、以及将所述容器定位在所述海床落坐框架上；
将所述主模块流体地连接到所述容器，以使海底资源能够从所述主模块转移到所述容器；
在所述容器至少部分地填充有海底资源之后，断开所述主模块与所述容器之间的连接；以及
通过绞车将经至少部分地填充的所述容器提升到所述水面舰艇。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，发射所述海床落坐框架的步骤包括：使用发射绳和导轨通过A形框架从所述水面舰艇发射所述海床落坐框架，以及使所述海床落坐框架由于其自身的重量而下降；
其中，发射所述容器的步骤包括：沿着由所述海床落坐框架和所述发射绳形成的引导系统从所述水面舰艇发射所述容器。
37.根据权利要求35或权利要求36所述的方法，其中，所述输送系统还包括介入式遥控潜水器，其中，所述方法还包括：
使用所述介入式遥控潜水器来辅助所述海床落坐框架的发射以及在所述海床上的降落；以及
使用所述介入式遥控潜水器来控制所述主模块与所述容器之间的连接。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，使用所述介入式遥控潜水器来控制所述主模块与所述容器之间的连接的步骤包括：
在将海底资源从所述主模块转移到所述容器之前，通过所述遥控潜水器实现所述容器与所述主模块之间的连接；以及
在所述容器至少部分地填充有所述海底资源之后，通过所述遥控潜水器断开所述容器与主模块之间的连接。
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