NO333031B1

NO333031B1 - Apparatus and method for collecting objects from the seabed

Info

Publication number: NO333031B1
Application number: NO20092836A
Authority: NO
Inventors: Are Hofstad
Original assignee: Are Hofstad
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2009-08-14
Publication date: 2013-02-18
Also published as: WO2011019290A3; NO20092836A1; WO2011019290A2

Abstract

En enhet for innsamling av gjenstander fra havbunnen eller nær havbunnen med en Remotely Operated Vehicle (ROV), eller en hydraulisk arm styrt fra et overflatefartøy karakterisert ved at nevnte enhet er installert på et ROV / hydraulisk arm og består av et munnstykke, et sugekammer, en sugepumpe og et eksosanlegg, og bruker undertrykk for å samle nevnte gjenstander, og har et munnstykke spesielt konstruert for å samle inn en bestemt gjenstand.A unit for collecting objects from the seabed or near the seabed with a Remotely Operated Vehicle (ROV), or a hydraulic arm guided from a surface vessel, characterized in that said unit is installed on a ROV / hydraulic arm and consists of a nozzle, a suction chamber, a suction pump and an exhaust system, and uses vacuum to collect said objects, and has a nozzle specially designed to collect a particular object.

Description

Teknisk felt Technical field

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder et apparat for oppsamling av objekter fra sjøbunnen, og mer spesifikt høsting av bunnlevende sjødyr. The present invention relates to an apparatus for collecting objects from the seabed, and more specifically harvesting bottom-dwelling marine animals.

Bakgrunn for oppfinnelsen: Background for the invention:

Bunnlevende sjødyr høstes på mange forskjellige måter rundt om i verden. De vanligste metodene for å høste slike dyr er enten skadelig for miljøet, f.eks. skraper og tråler, eller de kan være potensielt farlige og/eller ulønnsom som f.eks. håndplukking v.h.a. dykkere. Benthic marine animals are harvested in many different ways around the world. The most common methods of harvesting such animals are either harmful to the environment, e.g. scrapers and trawls, or they can be potentially dangerous and/or unprofitable such as e.g. hand picking, including divers.

Det er gjort mange forsøk på å øke effektiviteten for høsting av slike dyr, men felles for de fleste er at de enten er skadelig for miljøet, de kan være skadelige for dyrene som skal høstes, eller de kan være av en så kompleks art at de vil være uforholdsmessig dyre å produsere og/eller operere. Many attempts have been made to increase the efficiency of harvesting such animals, but what most have in common is that they are either harmful to the environment, they can be harmful to the animals to be harvested, or they can be of such a complex nature that they will be disproportionately expensive to manufacture and/or operate.

En metode for bunnskraping av skalldyr og transportering av dette direkte til overflaten ved bruk av vann under trykk er beskrevet i patentsøknad US 20030172557 Al "Shellfish Dredging Apparatus". En metode for bruk av trykksatt luft/vann som penetrerer sjøbunnen for å kunne nå skalldyrene som er beskrevet i patentsøknad UK 2335935 og i WO 03/088742 Al. En litt annen tilnærmingsmetode er brukt i patentsøknad UK 2332848 hvor det blir brukt et blad for å åpne på havbunnen, utstøtt væske for å fjerne sedimenter, og et sugesystem som bruker luft til å transportere skalldyrene direkte til overflatefartøyet. UK 1156547 beskriver et annet system for bunnskraping hvor transportering til overflaten er gjort ved bruk av vann under trykk. A method for scraping the bottom of shellfish and transporting this directly to the surface using water under pressure is described in patent application US 20030172557 Al "Shellfish Dredging Apparatus". A method for using pressurized air/water that penetrates the seabed to be able to reach the shellfish described in patent application UK 2335935 and in WO 03/088742 Al. A slightly different approach is used in patent application UK 2332848 where a blade is used to open the seabed, ejected liquid to remove sediments, and a suction system that uses air to transport the shellfish directly to the surface vessel. UK 1156547 describes another system for bottom scraping where transport to the surface is done using water under pressure.

Alle disse metodene er forholdsvis skadelige for havbunnen. I tillegg vil transport av skjell fra 25-35 meters dyp til overflaten i en 15-20 cm diameter slange, være svært utsatt for store krefter fra strøm og bølger. Dette ville videre kunne påføre dyrene tøff behandling og stress. Spesielt kråkeboller er utsatt for dette. All these methods are relatively harmful to the seabed. In addition, transporting shells from a depth of 25-35 meters to the surface in a 15-20 cm diameter hose will be very exposed to large forces from currents and waves. This could further cause harsh treatment and stress to the animals. Sea urchins in particular are susceptible to this.

En bemannet ubåt konstruert for å høste svamper er beskrevet i US 3057104. Denne metoden vil mest sannsynlig være veldig dyr å bruke for å høste skalldyr. US 4842336 beskriver en metode for å samle objekter fra sjøbunnen ved bruk av undertrykk gitt av en ejektorpumpe. På grunn av den hardhendtheten til denne teknologien vil det ødelegge dyrene å bruke denne teknologien. A manned submarine designed to harvest sponges is described in US 3057104. This method would most likely be very expensive to use for harvesting shellfish. US 4842336 describes a method for collecting objects from the seabed using negative pressure provided by an ejector pump. Because of the harshness of this technology, using this technology will destroy the animals.

UK 2430213 beskrives det et system for høsting av skalldyr ved bruk av børster og en sikt og en vannstråle for transportering av skalldyrene til fartøyet, dette systemet kan skade havbunnen og vil kun samle inn tilfeldige skalldyr. Et flertall av arter vil mest sannsynlig ikke kunne håndtere behandlingen slike børster gir. UK 2430213 describes a system for harvesting shellfish using brushes and a sieve and a water jet for transporting the shellfish to the vessel, this system can damage the seabed and will only collect random shellfish. A majority of species will most likely not be able to handle the treatment such brushes provide.

CA 2342489 beskriver et system hvor undertrykk er brukt til å støvsuge kråkeboller til et overflatefartøy. Her er styringen utført av en dykker som flytter på sugeslangen for hånd. Dette konseptet vil være relativt kostbart siden en dykker er krevet for å styre slangen. Videre vil dyrene få en relativt hardhendt behandling gjennom den lange transporten og gjennom alle ventilene og bøyene. Systemet vil også være veldig sensitivt til strømmer. CA 2342489 describes a system where negative pressure is used to vacuum sea urchins to a surface vessel. Here, the control is carried out by a diver who moves the suction hose by hand. This concept will be relatively expensive since a diver is required to control the hose. Furthermore, the animals will receive relatively harsh treatment during the long transport and through all the valves and bends. The system will also be very sensitive to currents.

US 6343433 Bl viser en alternativ metode for å fange ønsket fiskeslag fra uønskede fiskeslag. Fremgangsmåten går ut på at man har en båt som taues etter en tråler. Båten inneholder et system av kamre og filtreringsmuligheter som gjør det mulig å sortere fisk som blir fanget og sugd opp via et trålernett. US 6343433 B1 shows an alternative method for catching desired species of fish from unwanted species of fish. The procedure involves having a boat that is towed behind a trawler. The boat contains a system of chambers and filtering options that make it possible to sort fish that are caught and sucked up via a trawl net.

FR2716770 Al beskriver et system for å samle inn larver fra havbunnen. Det brukes en pumpe for å pumpe vann igjennom et sugekammer for å skape undertrykk som gjør at gjørme blir sugd opp av et munnstykke som er vinklet i forhold til sugekammeret. FR2716770 Al describes a system for collecting larvae from the seabed. A pump is used to pump water through a suction chamber to create negative pressure which causes mud to be sucked up by a nozzle which is angled in relation to the suction chamber.

WO0388742 Al beskriver et system for å samle inn dyr fra havbunnen, ved at de suges opp. Dette systemet beskriver bruken av et kamera. WO0388742 A1 describes a system for collecting animals from the seabed by suction. This system describes the use of a camera.

Ingen av disse løsningene beskriver bruken av en ROV for å samle opp dyrene. None of these solutions describe the use of an ROV to collect the animals.

Sammenfatning av oppfinnelsen Summary of the Invention

Den foreliggende oppfinnelsen, som beskrevet i de uavhengige kravene, gjelder en innretning styrt fra et overflatefartøy v.h.a. undervannskamera og en monitor for å visuelt kunne overvåke/styre enheten for å gjennomføre høstingen av dyrene ved å bruke undertrykk produsert av en pumpe eller en elektrisk propell. The present invention, as described in the independent claims, relates to a device controlled from a surface vessel, including underwater camera and a monitor to be able to visually monitor/control the device to carry out the harvesting of the animals using negative pressure produced by a pump or an electric propeller.

Dyrene, som kråkeboller, kamskjell, hjerteskjell, sjøpølse, kongesnegl, sjøkreps osv. er deretter transportert fra sugemunnstykket og innsugningsrøret, til sugekammeret der vannet filtreres videre gjennom den perforerte kassen og ut gjennom utløpsåpningen, mens dyrene blir liggende igjen i kassen. The animals, such as sea urchins, scallops, cockles, sea sausage, king snails, crayfish, etc. are then transported from the suction nozzle and suction tube to the suction chamber where the water is filtered further through the perforated box and out through the outlet opening, while the animals remain in the box.

Enheten kan enten installeres på en fjernstyrt miniubåt, ROV, operert via en strøm/signalkabel, eller den kan være lokalisert på overflateenheten for å gjennomføre høsting på grunne områder. I det siste tilfellet vil sugemunnstykket og kameraet være montert på enden av en hydraulisk styrt arm som styres fra overflateenheten på samme måte som operasjon av en miniubåt. The unit can either be installed on a Remotely Operated Mini Submarine, ROV, operated via a power/signal cable, or it can be located on the surface unit to carry out harvesting in shallow areas. In the latter case, the suction nozzle and camera will be mounted on the end of a hydraulically operated arm which is controlled from the surface unit in a manner similar to the operation of a mini-submarine.

Ved å introdusere en ROV - basert innhøstningsmetode som bruker undertrykk for nøye å velge de individuelle dyrene som skal høstes vil kunne rette på problemene gitt at innhøstningsraten er tilstrekkelig høy. Introducing an ROV-based harvesting method that uses negative pressure to carefully select the individual animals to be harvested will be able to correct the problems given that the harvest rate is sufficiently high.

Kort beskrivelse av figurene Brief description of the figures

Figur 1 er en skjematisk fremstilling av hele konseptet med overflateenhet, kabel og høsteapparat installert på en fjernstyrt miniubåt. Figur 2 er et skjematisk sideperspektiv av høsteapparatet som viser vann/dyr-strømmen fra munnstykket og gjennom undertykkskammer/filtreringsenhet, gjennom pumpen/propellen og ut gjennom den horisontale utløpsåpningen. Figur 3 er et skjematisk endeperspektiv av sugepumpen/propellen og den horisontale utløpsåpningen. Figur 4a er et skjematisk sideperspektiv av sugemunnstykket brukt på skjell som lever delvis nedgravd. Figur 4b er et skjematisk frontperspektiv av sugemunnstykket brukt på skjell som lever delvis nedgravd. Figur 5 er et skjematisk sideperspektiv av systemet for variabel oppdrift for å kompensere for tung last. Figur 6 er et skjematisk sideperspektiv av systemet installert direkte på en overflateenhet uten å bruke miniubåt. Figure 1 is a schematic representation of the entire concept with surface unit, cable and harvester installed on a remotely controlled mini-submarine. Figure 2 is a schematic side perspective of the harvester showing the water/animal flow from the nozzle and through the sub-thickness chamber/filtration unit, through the pump/propeller and out through the horizontal outlet opening. Figure 3 is a schematic end perspective of the suction pump/propeller and the horizontal outlet opening. Figure 4a is a schematic side perspective of the suction nozzle used on shells that live partially buried. Figure 4b is a schematic front perspective of the suction nozzle used on shells that live partially buried. Figure 5 is a schematic side view of the system for variable buoyancy to compensate for heavy loads. Figure 6 is a schematic side perspective of the system installed directly on a surface unit without using a mini-sub.

Detaljert beskrivelse Detailed description

En spesialbygd Remotely Operated Vehicle, ROV 2, er utstyrt med en høsting enhet 1 bestående av et munnstykke 12, et vinklet sugerør / slange 5, en vannflltrering beholder / boks 7, et sugekammer 6, en sugepumpe eller thruster 8 og en eksosmanifold 10. I tillegg er et kamera 14 installert i nærheten av munnstykket for å få et godt inntrykk av elementene som skal samles. A purpose-built Remotely Operated Vehicle, ROV 2, is equipped with a harvesting unit 1 consisting of a nozzle 12, an angled suction pipe / hose 5, a water filtration container / box 7, a suction chamber 6, a suction pump or thruster 8 and an exhaust manifold 10. In addition, a camera 14 is installed near the nozzle to get a good impression of the elements to be collected.

Systemet fungerer idet operatøren manøvrerer ROVen fra overflatefartøyet ved bruk av kameraer på ROVen, skjermer og et kontrollsystem bestående av styrespaker for betjening av ROVen og knapper for betjening av høstingssystemet. The system works as the operator maneuvers the ROV from the surface vessel using cameras on the ROV, screens and a control system consisting of joysticks for operating the ROV and buttons for operating the harvesting system.

Et tilsvarende manøvreringssystem brukes når du bruker systemet uten ROV. A corresponding maneuvering system is used when using the system without an ROV.

ROVen er først utplassert fra overflatefartøyet når man har kommet til rett sted. For å senke enheten, tømmes systemet ved å kjøre thrusteren 8 i revers som forårsaker at sugekammeret 6 fylles med vann. The ROV is only deployed from the surface vessel when the correct location has been reached. To lower the unit, the system is emptied by running the thruster 8 in reverse which causes the suction chamber 6 to fill with water.

Luften inne i sugekammeret kan unnslippe gjennom den ikke-retur ventilen 11 plassert på det høyeste punktet på sugekammeret for å fjerne all luft. Når operatøren har funnet et dyr som skal høstes lokaliserer han innsugningsrørets inntak like over dyret og starter thrusteren. The air inside the suction chamber can escape through the non-return valve 11 located at the highest point of the suction chamber to remove all air. When the operator has found an animal to be harvested, he locates the inlet of the intake pipe just above the animal and starts the thruster.

Tunnelen vil fjerne vann fra sugekammeret og ut av eksosrøret. Dette vil forårsake et undertrykk i kammeret og dermed undertrykk i røret 5. Dyret skal transporteres gjennom dysen 12 og det vinklede innsugningsrøret og inn i boksen 7 i sugekammeret. Her vil hastigheten betydelig reduseres, da området er økende. Vannet vil bli filtrert gjennom et filter / boks mens dyrene vil bli værende der. Eksosvannet vil deretter rettes ut av systemet gjennom et system som sikrer at vi unngå at bunnsedimenter kan redusere sikten for føreren 9 / 10. The tunnel will remove water from the suction chamber and out of the exhaust pipe. This will cause a negative pressure in the chamber and thus a negative pressure in the pipe 5. The animal must be transported through the nozzle 12 and the angled suction pipe and into the box 7 in the suction chamber. Here, the speed will be significantly reduced, as the area is increasing. The water will be filtered through a filter / box while the animals will remain there. The exhaust water will then be directed out of the system through a system that ensures that we avoid that bottom sediments can reduce visibility for the driver 9 / 10.

Operatøren kan se mengden av innhøstede dyr ved å bruke kameraet montert i sugekammeret. Når boksen er full, vil operatøren ta ROV til overflaten for å ha det losses og en ny boks vil bli installert før innhøstingen kan fortsette. The operator can see the amount of harvested animals using the camera mounted in the suction chamber. When the box is full, the operator will take the ROV to the surface to have it unloaded and a new box will be installed before harvesting can continue.

Når man ikke bruker en ROV, fjernes lagringsboksen fra sugekammeret når den er full, og det sette inn en ny boks og innhøstingen fortsetter. When not using an ROV, the storage box is removed from the suction chamber when it is full, and a new box is inserted and harvesting continues.

Avhengig av hvilke arter som er målet for innhøstingen, er det montert et system for variable ballast (fig 5). Dette systemet består av to ballasttanker 15 som normalt er fylt med vann. Hvis det er nødvendig å opprettholde en svak positiv oppdrift, vil komprimert luft bli sluppet inn i tankene, hvilket tvinger vannet ut og dermed fører til oppdrift. Dette er et system som er mulig å bruke ved innhøsting av arter med spesifikk tetthet over 1.0, spesielt kamskjell og andre tyngre skjell. Depending on which species are the target for harvesting, a system for variable ballast is installed (fig 5). This system consists of two ballast tanks 15 which are normally filled with water. If it is necessary to maintain a slight positive buoyancy, compressed air will be admitted into the tanks, forcing the water out and thus causing buoyancy. This is a system that can be used when harvesting species with a specific density above 1.0, especially scallops and other heavier shells.

Dessuten, avhengig av hvilke arter som er høstet, en tilpasset bygget dyse (Figur 4a og 4b) vil bli brukt som øker effektiviteten av innhøstingen. Also, depending on the species harvested, a custom built nozzle (Figure 4a and 4b) will be used which increases the efficiency of the harvest.

For kråkeboller vil en fleksibel slange være tilstrekkelig idet innhøsting er hovedsakelig utført på steinete, ujevne overflater. For sea urchins, a flexible hose will be sufficient as harvesting is mainly carried out on rocky, uneven surfaces.

For kamskjell, er et munnstykke formet som et kamskjell i profilen brukt. Videre er en løfteinnretning 13 formet som en hånd med fingre montert for å løfte kamskjellet litt fra havbunnen for å unngå overdreven oppsuging av sand og andre bunnsedimenter. Innsugningsrøret kan også være formet som et kamskjell i profil for å redusere risikoen for at kamskjell skal falle tilbake til munnstykket. For scallops, a nozzle shaped like a scallop in profile is used. Furthermore, a lifting device 13 shaped like a hand with fingers is mounted to lift the scallop slightly from the seabed to avoid excessive suction of sand and other bottom sediments. The intake pipe can also be shaped like a scallop in profile to reduce the risk of scallops falling back to the nozzle.

For hjerteskjell, vil munnstykket være betydelig større enn for kamskjell i det operatøren ikke tar sikte på å høste et bestemt individ, men alle individer innenfor en bestemt sektor eller område. I det hjerteskjell er mindre enn kamskjell, kan høyden på munnstykket reduseres. For å hente hjerteskjell, er en rekke fingre brukt til å skjære ned i havbunnen og å løfte dem opp slik at de kan suges inn i sugerøret. For cockles, the nozzle will be significantly larger than for scallops in that the operator does not aim to harvest a specific individual, but all individuals within a specific sector or area. In that cockles are smaller than scallops, the height of the nozzle can be reduced. To retrieve cockles, a series of fingers are used to cut into the seabed and lift them up so that they can be sucked into the suction tube.

Figur 6 viser enheten montert på enden av en fjernstyrt arm som er montert på et overflate kjøretøy. Overflatekjøretøyet er videre utstyrt med midler for å kontrollere armen og enheten. Dette gjøres via kontrollere, enten montert på armen, eller koblet til armen enten via kabel eller trådløst. Munnstykket og sugeslange er koblet til armen mens sugepumpen og filtreringsenheten er plassert på båten. Figure 6 shows the device mounted on the end of a remotely controlled arm mounted on a surface vehicle. The surface vehicle is further equipped with means to control the arm and assembly. This is done via controllers, either mounted on the arm, or connected to the arm either via cable or wirelessly. The nozzle and suction hose are connected to the arm while the suction pump and filtration unit are placed on the boat.

Armen er videre utstyrt med et kamera for å gjøre det mulig å se hvor du skal styre armen. The arm is also equipped with a camera to make it possible to see where to steer the arm.

Claims

1. Unit (1) for the collection of marine organisms from the seabed where said unit (1) comprises intake chamber (6), filtration unit (7) and exhaust system (9, 10), at least one camera (16) connected to it and controlled from a surface vessel (4) and is further characterized in that: - said unit (1) is installed on a Remotely Operated Vehicle (2) controlled from a surface vessel (4), - said unit (1) has a replaceable nozzle (12), - it is an angled intake pipe (5) between the nozzle (12) and the suction chamber (6), - said suction chamber (6) has a replaceable filtering and storage box (7), - a drive motor (8) is used to pump water out of the suction chamber ( 6), and - said unit (1) has at least one horizontal exhaust manifold (10).

2. Unit (1) for the collection of marine organisms as described in claim 1 where said unit is (1) mounted on a surface vessel, with the suction nozzle and transport hose mounted on the end of a hydraulically operated manipulator arm (17).

3. Unit (1) for collecting marine organisms as described in claim 1 uses a non-return valve to empty the suction chamber (6) of air.

4. Unit (1) for collecting marine organisms as described in claim 1 uses a system with variable buoyancy in addition to the permanent buoyancy to maintain a neutral buoyancy when harvesting marine organisms with high specific density.

5. Unit (1) for collecting marine organisms as described in claim 1 can be equipped with different nozzles (12) and uses a specially built nozzle (12) for each type of marine organism to be collected.

6. Unit (1) for collecting marine organisms as described in claim 5 where a nozzle can have hydraulically operated fingers (13) for lifting said marine organisms from either on or in the seabed.

7. Method for collecting marine organisms from the seabed where said marine organisms are sucked through a suction pipe (5) and into a suction chamber (6), and filtered using a perforated box (7) characterized in that negative pressure is achieved when the drive motor (8) ) pumps water out of the suction chamber (6), through the exhaust system (10) and horizontally out from said unit (1) which is installed on a Remotely Operated Vehicle (2) and controlled from a surface vessel (4).

8. Method for collecting marine organisms from the seabed, as described in claim 7 where said unit (1) has at least one camera (14).