疏浚系统以及用于疏浚的方法

技术领域

本公开涉及粒状材料的疏浚，并且特别地涉及疏浚系统和用于疏浚的方法。

背景技术

在各种环境中，可能需要从部分地或完全地浸没在流体下的粒状材料堆中疏浚或挖掘粒状材料。例如，可能需要定期疏浚以保持航管线打开，以保持工业盆池没有堆积的粒状材料，或从水坝后面去除堆积的粒状材料。海底开采可能需要挖掘粒状材料以取回期望的材料。易破坏海岸管线的加固或人造岛的建造要求通常从离岸较远的位置挖掘大的粒状材料块。锚定(部分地)浸没的设施可能需要在包含粒状材料的海底中挖孔或挖沟。最后，可能需要疏浚大的粒状材料块以在浅水中释放搁浅的船只。

已知的挖掘设施可安装在船只上，诸如驳船或专用疏浚船。然后，疏浚设施可被船只带到疏浚位置。在疏浚期间，船只停留在疏浚位置处或与正在进行的疏浚操作一起移动。船载疏浚的缺点是船只可以部分地或完全地堵塞用于海上交通的疏浚位置。例如，在港口盆地或在狭窄的水道中，降低的可通过性可能导致负面的经济影响。由于疏浚位置可能太深或太浅，因此船载的疏浚设施可能甚至无法接近一些疏浚位置。

船载疏浚的另外的个缺点是相关的物流和成本。基于船只的疏浚系统通常需要操作人员来操纵船只和/或疏浚设施。因此，疏浚可能是昂贵的并且需要复杂的物流，尤其对于长时间或在远程位置发生的疏浚操作而言。在仅间歇地需要疏浚的区域中，必须在疏浚操作开始之前将船载疏浚设施及其操作人员带到适当位置，从而进一步使物流复杂化。

因此，显然需要改进的疏浚系统，其克服了已知系统的缺点，并可操作成使得不需要船只阻塞疏浚位置，同时可简化与疏浚操作相关的物流。

发明内容

本公开涉及根据权利要求1所述的疏浚系统。本公开还涉及根据权利要求18所述的疏浚系统的用途以及根据权利要求19所述的用于疏浚的方法。

附图说明

图1A示意性示出了根据第一实施例的包括底部履带的疏浚系统。

图1B示意性示出了根据第一实施例的包括水下无人机的替代性疏浚系统。

图2示意性地示出了根据本发明的对接站。

图3A示意性示出了根据本发明的疏浚机器人的侧视图。

图3B示意性地示出了根据本发明的疏浚机器人的正视图。

图4A示意性地示出了根据本发明的一个流程配置。

图4B示意性地示出了根据本发明的另一个的流程配置。

图5A示意性示出了根据第二实施例的包括脐带管线的疏浚系统。

图5B示意性示出了根据第二实施例的包括脐带管线的替代性疏浚系统，该脐带管线包括电力管线。

图6示意性示出了根据本发明的具有多个对接站的疏浚系统。

图7示意性示出了根据本发明的具有对接站的疏浚系统，该对接站具有多个对接联接件。

具体实施方式

图1A和图1B示意性示出了根据本发明的第一实施例的用于从底部表面去除浸没的粒状材料1的疏浚系统。在图1A和图1B中以及在所有其他附图中，相同的附图标记指代相同的特征。浸没的粒状材料1可以部分浸没或完全浸没于流体2下方。流体2可以包括海水、淡水、废水、液态或气态烃、工业流体、液-气混合物、气体或它们的任何组合。粒状材料1可以包括粘土、淤泥、沙、砾石、或它们的混合物。另外地或可替代地，粒状材料1可以包括颗粒，颗粒包括金属、塑料、生物质、木材、食物材料、陶瓷、混凝土、玻璃、矿物、结晶材料、复合材料、或它们的组合。例如，当疏浚系统用在港口盆池中时，粒状材料1可包括沙，并且流体2可包括海水。

疏浚系统包括用于去除粒状材料的疏浚机器人3以及用于从疏浚机器人3卸载去除的粒状材料的对接站4。去除的粒状材料可以包括粒状材料1和流体2的混合物。疏浚机器人3可包括底部履带，参见图1A。底部履带被配置成在底部表面上被驱动。可替代地，疏浚机器人3可包括水下无人机，参见图1B，诸如水下机器人(ROV)。水下无人机被配置成在流体2内潜水。有利地，通过将疏浚机器人与对接站结合使用，可避免船载疏浚设施在疏浚位置处的定位，从而避免繁琐的物流。进一步有利地，在具有海上交通的疏浚位置中，所述海上交通可持续不中断。

对接站4(在图2中示意性地更详细地示出)被附接到底部表面。对接站4可以部分地或完全地浸没在流体2中。对接站4可以包括底座4b。底座4b可以部分地或完全地嵌入底部表面中(图1A)，或者可以通过其自身重量搁置在底部表面上。可替代地，对接站4可以包括锚定管线(图1B中的条纹管线)，其中，该锚定管线被附接到底部表面。在后一种情况下，对接站4可以由浮子向正上保持(图1B)。对接站4可定位在距疏浚位置一定距离处。这对于在具有海上交通的区域(诸如港口或航线)中的疏浚操作是有利的。可替代地，对接站4可定位在疏浚位置处。这对于需要连续去除粒状材料或去除大量粒状材料的疏浚操作可能是有利的，诸如在人工岛的建造期间或在海底开采期间。对接站4可包括用于控制经由其去除的粒状材料的流动的控制阀4c。对接站4还可以包括一个或更多个过滤器4d，过滤器4d用于过滤去除的粒状材料。对接站包括壳体4e。壳体可包括金属材料(诸如不锈钢)或复合材料(诸如聚合物-金属复合物或玻璃纤维-聚合物复合物)。

对接站4可以包括至少一个传感器4f和可选地控制单元4g。至少一个传感器4f可以包括压力传感器、接近传感器、声纳、温度传感器、流量计和/或光学传感器。压力传感器可监测对接站内或对接站4外部的流体压力。接近传感器可监测疏浚机器人3接近对接站4。光学传感器可包括一个或更多个水下相机。温度传感器可监测对接站内或对接站4外部的温度。流量计可以监测对接站内或对接站4外部的流体流速。对接站4还可以包括一个或更多个探照灯4h，探照灯4h用于提高水下照相机的可视性。控制单元4g包括CPU、通信模块和存储器单元。控制单元4g可向远程命令中心发送传感器信号，并从远程命令中心接收命令信号。控制单元4g可从疏浚机器人3接收传感器信号和/或将控制信号发送至疏浚机器人3。控制单元4g可例如从至少一个传感器4f获得传感器信号，并且基于获得的传感器信号将命令信号发送至疏浚机器人3。此外，控制单元可基于从疏浚机器人3或从至少一个传感器4f接收的传感器信号将警报信号发送至远程命令中心。然后，可警告远程操作者疏浚系统的故障、维护需求和/或操作问题。对接站3可以进一步包括分析单元4i，分析单元4i用于监测去除的粒状材料、流体和/或对接站周围的环境的物理和/或化学特性。例如，分析单元4i可以确定平均粒径、颗粒密度、污染的存在和/或目标材料(诸如矿物)的存在。

疏浚系统还包括立管5，立管5用于将去除的粒状材料从对接站4运输至远程位置。远程位置可包括用于粒状材料的固定或可移动的盆池，诸如浮动盆池、海底盆池、基于船只的盆池、基于车辆的盆池或岸上盆池。有利地，去除的粒状材料可以在移动盆池中运输至一位置以用于进一步使用、用于处理、用于过滤、或用于处置。可替代地，远程位置可以包括建筑位置或存放位置。有利地，去除的粒状材料由此可以被直接带到其被用作建筑材料的位置或者其被临时或永久地放置的位置。立管5可以是柔性的。立管5可包括用于将电力供应至对接站4的电力管线5a(图2中的点划线)。立管5可进一步包括用于向和从对接站4发送和接收通信和控制信号的通信管线5b。通信管线5b可例如包括光纤电缆。立管5可包括一个或更多个控制阀5c，控制阀5c用于调节去除的粒状材料经由其的流动。疏浚系统可包括传送装置5d，传送装置5d用于通过立管5将去除的粒状材料从对接站4传送至远程位置。传送装置5d可集成在浸没的对接系统4中，可位于岸上或可安装在船只上。传送装置5d可包括浆料泵。可替代地，传送装置5d可以包括文丘里系统或气举系统，该文丘里系统包括喷射器，该气举系统包括压缩机。可替代地或另外地，传送装置5d可包括增压泵。有利地，通过另外使用增压泵，可将去除的粒状材料从大的流体深度输送通过立管。

疏浚机器人3(在图3A中示意性地示出)包括推进装置3a。推进装置3a可由一个或更多个电动机(未示出)、推力马达或水下喷气马达驱动。对于包括底部履带的疏浚机器人3，如图3A所示，推进装置3a包括一个或更多个环形带，或多个轮。有利地，底部履带可将重的粒状材料载荷从疏浚位置运送至对接站。进一步有利地，底部履带可接近浸没的、部分浸没的或非浸没的疏浚位置。对于包括水下无人机(未示出)的疏浚机器人，推进装置3a包括一个或更多个推进器、螺杆、推力马达和/或水下喷气马达。水下无人机可进一步包括至少一个方向舵和/或一个或更多个鳍状件，并且可选地包括用于调节水下无人机的浮力的压载系统。有利地，水下无人机提供增加的机动性，从而允许疏浚机器人在底部表面上的障碍物上自由移动。进一步有利地，水下无人机可以更容易地被带到表面，以例如用于维护目的。

疏浚机器人3包括至少一个吸头3b，吸头3b用于通过抽吸去除粒状材料。至少一个吸头3b可安装在机器人臂3d上。有利地，吸头可由此被精确地控制和/或放置在待去除的粒状材料上。可替代地，至少一个吸头3b可以以固定的方式安装至疏浚机器人3。至少一个吸头3b可定位在疏浚机器人3的前侧上。有利地，然后，在疏浚机器人在位置上移动之前，至少一个吸头去除粒状材料。可替代地或另外地，至少一个吸头3b可定位在疏浚机器人3的后侧上。有利地，然后，在粒状材料被吸头去除之前，当疏浚机器人在粒状材料上移动时，粒状材料可首先被松散(下面描述)。进一步可替代地或另外地，至少一个吸头3b可定位在疏浚机器人3的横侧上，和/或定位在疏浚机器人3的下侧上。

疏浚机器人3可包括控制单元3g，该控制单元3g被配置为用于通过远程控制半自主地和/或自主地操作疏浚机器人3。控制单元3g可包括一个或更多个CPU。控制单元3g可以进一步包括通信装置，通信装置用于与对接站4和/或与远程命令中心通信。远程命令中心可以是船载的或基于岸上的。疏浚机器人3可进一步包括水下定位系统(未示出)。水下定位系统联接至控制单元3g。水下定位系统可包括基于多普勒的系统、超短基管线系统或水下GPS。疏浚系统可进一步包括用于水下定位系统的一个或更多个信标或导航节点。信标可以以不同的间隔放置在对接站4与疏浚位置之间。疏浚机器人3可进一步包括至少一个传感器(未示出)，诸如压力传感器、陀螺仪、温度传感器、声纳、深度传感器和/或光学传感器。光学传感器可优选地包括一个或更多个水下照相机。疏浚机器人3可进一步包括一个或更多个探照灯(未示出)，探照灯用于提高水下照相机的可见度和/或疏浚机器人3的可见度。至少一个传感器联接至控制单元3g。有利地，控制单元、水下定位系统和至少一个传感器允许疏浚机器人在底部表面上和/或在流体2内行进，并可选地对接在对接站4处。控制单元3g可被配置为基于从水下定位系统和/或至少一个传感器接收的数据将警报信号发送至远程命令中心。因此，可以警告远程操作者故障、维护需求或操作问题。疏浚机器人3可进一步包括分析单元(未示出)，该分析单元被配置为监测粒状材料1和/或流体的物理和/或化学特性。该分析单元可以例如被配置成确定平均粒径、颗粒密度、颗粒形状、污染的存在、和/或目标材料(诸如矿物)的存在。

疏浚机器人3可包括用于松散粒状材料1的一个或更多个剪切元件3i。有利地，松散的粒状材料可更容易地被流化并随后被至少一个吸头去除。一个或更多个剪切元件3i可包括无源剪切元件，诸如齿、叶片或刀。可替代地或另外地，一个或更多个剪切元件3i可包括有源剪切元件，诸如旋转叶片、振动元件、钉齿辊或用于喷射高压流体射流的喷嘴。有源剪切元件可被配置成以振动、脉动或旋转运动被驱动。有源剪切元件可被电驱动或液压驱动。一个或更多个剪切元件可以是可伸缩的剪切元件，诸如可伸缩叶片。可伸缩叶片的展开可以被电动或液压驱动。有利地，一个或更多个剪切元件由此可以在需要时展开，并且在不需要时缩回。一个或更多个剪切元件3i可设置在吸头上和/或设置在安装至疏浚机器人3的单独的臂上。该臂可以是机器人臂，该臂被配置成控制该一个或更多个剪切元件3i的移动。可替代地，该臂可以是静态臂。

疏浚机器人3可进一步包括一个或更多个流化喷嘴，流化喷嘴用于将加压流体喷射到粒状材料中，从而使粒状材料流化和松散。有利地，经由吸头更容易地去除流化的粒状材料。一个或更多个流化喷嘴可安装在吸头3b上。一个或更多个流化喷嘴可例如放置在吸头3b内、吸头3b外侧上和/或从吸头3b突出的一个或更多个臂上。可替代地和/或另外地，一个或更多个流化喷嘴可放置在疏浚机器人3上的其他位置，诸如放置在从疏浚机器人3突出的一个或更多个臂上。有利地，粒状材料的流化可以由此根据需要控制，从而实现粒状材料的更有效去除。一个或更多个流化喷嘴可连接至流体入口和泵(下文所述)，以用于提供和加压从流化喷嘴喷射出的流体。流体入口可联接至外部流体源。可替代地，流体入口可以被配置成从周围流体2吸入流体。例如，对于工业废水盆池中的疏浚系统，由流化喷嘴喷射的加压流体可包含容纳在盆池中的废水。

疏浚机器人3可进一步包括释放系统3j，释放系统3j用于在疏浚机器人3被固定时释放该疏浚机器人。例如，由于部分地沉入到流化的粒状材料堆中，或者由于障碍物，疏浚机器人可以被固定。释放系统可以包括可充气袋、可充气漂浮设备、液压释放元件、或用于喷射高压射流的一个或更多个喷嘴。可充气袋可位于疏浚机器人3的下侧上。可充气袋被配置成在充气期间将疏浚机器人3推离底部表面，从而将疏浚机器人3从底部表面释放。可充气漂浮设备可位于疏浚机器人3的侧面或顶部处。可充气漂浮设备在充气时被配置成向疏浚机器人3提供升力，从而从底部表面释放疏浚机器人3。疏浚系统可包括压缩气体源，以使可充气袋或可充气漂浮设备充气。压缩气体源可以包括结合在疏浚机器人3中的压缩气体容器。液压释放元件可包括位于疏浚机器人3的侧面和/或下侧处的一个或更多个液压操作的臂。液压操作的臂被配置成在展开时将疏浚机器人3推离底部表面，从而将疏浚机器人3从底部表面释放。

疏浚机器人3可包括多个吸头3b，如图3B中示意性地示出。多个吸头3b可定位在疏浚机器人3的同一侧或不同侧上。例如，一个或更多个吸头可定位在前侧上，并且一个或更多个吸头3b可定位在疏浚机器人3的各个横侧上，参见图3。有利地，由此可以立即遍及宽的区域，从而允许去除大量粒状材料。可替代地，一个或更多个吸头3b可定位在疏浚机器人3的前侧上，并且一个或更多个吸头3b可定位在疏浚机器人3的后侧上。有利地，因此可将双吸力施加至疏浚机器人在其上移动的相同位置。另外地或可替代地，多个吸头可定位在疏浚机器人3的一个或两个横侧上，和/或定位在疏浚机器人3的下侧处。

根据图1A和图1B所示的第一实施例，疏浚机器人3可以被配置成在用于去除粒状材料的疏浚位置与用于卸载去除的粒状材料的对接站4之间穿梭。有利地，疏浚机器人因此具有大的操作范围，并且可容易地在底部表面上或流体2中的障碍物周围行进。在这个实施例中，疏浚机器人3包括用于将抽吸施加至吸头3b的装置，诸如内部泵3c。内部泵3c优选包括浆料泵。浆料泵被配置为泵送流体和固体颗粒的混合物。疏浚机器人3进一步包括连接至至少一个吸头3b的储罐3e，储罐3e用于临时储存去除的粒状材料。流动管线(未示出)将吸头3b与泵3c和储罐3e连接。在这个实施例中，疏浚机器人3进一步包括联接件3k。联接件3k被配置成当疏浚机器人3对接在对接站4处时连接至设置在对接站4上的对接联接件4a。对接站4被配置为经由对接联接件4a从储罐3e卸载去除的粒状材料。有利地，通过临时储存去除的粒状材料，实现了操作灵活性。当疏浚机器人必须在浸没的障碍物周围行进时或当疏浚位置远离对接站时，这是特别有利的。在这种情况下，疏浚机器人与对接站之间的永久连接可阻碍疏浚机器人的运动。

疏浚机器人3可进一步包括溢流出口3f，参见图3A。溢流出口3f可包括过滤器，过滤器用于从流过溢流管道的流体中过滤出颗粒。有利地，流体可以流出储罐，而粒状材料被限制在储罐中。因此，可以压紧粒状材料，并且可以增加储存在储罐中的粒状材料的量。更有利地，通过允许流体流出储罐，可以防止储罐的过度填充。溢流出口3f可包括用于关闭和打开溢流出口3f的溢流控制阀3f’。疏浚机器人3可进一步包括用于向疏浚机器人3提供电力的电池3h。在这种情况下，对接联接件4a包括电插座4a，电插座4a用于在疏浚机器人3对接在对接站4处时对电池3h进行充电。有利地，由此实现了更大的操作自由度。可替代地或另外地，疏浚系统可包括电力管线(未示出)，该电力管线连接至疏浚机器人3，以用于向该疏浚机器人提供电力。电力管线可联接至对接站4。可替代地，电力管线可直接联接至外部电源，诸如，海上电源或基于船只的电源。可选地，电力管线可以包括浮动元件以补偿在流体中的电力管线的重量。有利地，通过利用电力管线，疏浚机器人可被连续地提供有电力。可选地，电力管线可包括用于将数据和控制信号发送至疏浚机器人3和从疏浚机器人3接收数据和控制信号的通信管线，诸如光纤电缆。进一步可选地，对接联接件4a包括通信端口，通信端口用于当疏浚机器人3对接在对接站4处时与疏浚机器人3的控制单元3g通信。例如，可以在对接期间将疏浚指令上传至控制单元3g。此外，来自疏浚机器人3的传感器数据可在对接期间下载到对接站4和/或远程命令中心。

参照图4A中示意性地示出的流程配置，粒状材料控制阀3c’设置在吸头3b与储罐3e之间，以用于控制去除的粒状材料(包括粒状材料1和流体2)流动储罐3e。储罐设置有用于将粒状材料从储罐3e卸载至对接站4的卸载管线3q。卸载管线3q包括用于控制粒状材料从储罐3e的流动的卸载控制阀3q’。可以提供联接至泵3n的流体入口3m。流体入口3m可以包括用于过滤出颗粒或其他污染物的过滤器(未示出)。流体入口3m连接至延伸到储罐3e中的至少一个喷嘴3r。优选地，提供两个或更多个喷嘴3r。流体控制阀3n’被提供成用于控制从流体入口3m到储罐3e中的至少一个喷嘴3r的流动。流体入口3m可进一步连接至一个或更多个流化或射流喷嘴。提供另外的流体控制阀3n”，以用于控制从流体入口3m至一个或更多个流化或射流喷嘴的流动。

在操作中，粒状材料去除开始，并且粒状材料控制阀3c’打开。然后，通过内部泵3c施加抽吸，从而允许粒状材料被吸头3b吸起并且沉积在储罐3e中。可选地，打开流体控制阀3n”并且通过泵3n将加压流体从流体入口3m泵送至流化或射流喷嘴以使吸头附近的粒状材料流化。有利地，由此改善了经由吸头的粒状材料的去除。在粒状材料去除过程中，关闭卸载控制阀3q’以避免经由卸载管线3q从储罐中意外地卸载。溢流控制阀3f’在粒状材料去除期间打开，以允许与去除的粒状材料一起沉积在储罐3e中的流体2从储罐3e逸出。有利地，由此压紧在储罐中的粒状材料，从而允许更大量的粒状材料储存在储罐中。一旦储罐3e被填充，粒状材料去除被停止，并且粒状材料控制阀3c’、流体控制阀3n’、以及溢流控制阀3f’关闭。疏浚机器人3然后从疏浚位置移动到对接站4。当在对接站4处对接时，卸载开始。卸载控制阀3q’被打开并且粒状材料经由卸载管线3q被卸载至对接站4。可选地，打开流体控制阀3n’并且通过泵3n将流体从流体入口3m泵送至至少一个喷嘴3r，以使收集在储罐3e中的粒状材料流化。有利地，流化的粒状材料可以更容易地从储罐中卸载。在卸载期间，粒状材料控制阀3c’和溢流控制阀3f’保持关闭，以避免粒状材料经由吸头3b或溢流出口3f的不期望的排放。

可以由外部泵(未示出)驱动卸载，从而将抽吸施加到卸载管线3q。可替代地或另外地，卸载可以由从至少一个喷嘴3r喷射的加压流体驱动以及由泵3n驱动。加压流体在储罐3e中产生超压，由此驱动流化的粒状材料通过卸载管线3q。进一步可替代地，卸载可以由通过压缩机(未示出)提供至储罐3e的加压气体驱动。加压气体在储罐3e中产生超压，从而经由卸载管线3q驱动流化的粒状材料。

参考图4B，在第一实施例的替代性流程配置中，由内部泵3c驱动卸载。卸载管线3q连接至内部泵3c。该卸载管线3q包括另外的卸载控制阀3q”。卸载控制阀3q’和另外的卸载控制阀3q”分别放置在内部泵3c的上游和下游。此外，提供了另外的粒状材料控制阀3c”。粒状材料控制阀3c’和另外的粒状材料控制阀3c”分别放置在内部泵3c的上游和下游。流程配置的其他元件与图4B所示的以及上文参见图4A所描述的配置相同。

在操作中，粒状材料控制阀3c’和另外的粒状材料控制阀3c”以及可选地另外的流体控制阀3n”在粒状材料去除期间打开。卸载控制阀3q’和另外的卸载控制阀3q”在粒状材料去除期间关闭。然后，内部泵3c通过包括粒状材料控制阀3c’和另外的粒状材料控制阀3c”的流动管线将去除的粒状材料从吸头3b泵送到储罐3e中。在卸载期间，粒状材料控制阀3c’、另外的粒状材料控制阀3c”和另外的流体控制阀3n”关闭。卸载控制阀3q’在卸载期间打开。此外，可以打开流体控制阀3n’，使得由泵3n驱动的加压流体使储罐3e中的粒状材料流化。因此，通过由内部泵3c施加的抽吸驱动，流化的粒状材料从储罐3e卸载。另外地或可替代地，溢流控制阀3f’可在卸载期间关闭。通过保持溢流控制阀3f’关闭，储罐3e中可能出现由加压流体驱动的超压。超压进一步驱动流化的粒状材料的卸载。

根据本发明的第二实施例(在图5A中示意性地示出)，疏浚系统包括脐带管线6，该脐带管线6将疏浚机器人3连接至对接站4。脐带管线6包括柔性管，柔性管用于将去除的粒状材料从疏浚机器人3卸载到对接站4。有利地，通过利用脐带管线，疏浚机器人可以连续地操作，并且可以在不中断的情况下去除大量的粒状材料。粒状材料。

脐带管线6可包括电力管线，如图5B所示，电力管线用于将电力从对接站4供应到疏浚机器人3。有利地，通过利用电力管线，可省略电池组，使得可减小疏浚机器人的重量。脐带管线6可以进一步包括通信管线，诸如光纤电缆，通信管线用于将数据和控制信号从对接站4发送至疏浚机器人3和从疏浚机器人3接收数据和控制信号至对接站4。脐带管线6可进一步包括一个或更多个液压管线，液压管线用于驱动机器人臂3d的液压操作，用于可伸缩的剪切元件3i的液压部署，和/或疏浚机器人3的一个或更多个控制阀(诸如粒状材料控制阀3c’、溢流控制阀3f’、流体控制阀3n’和/或卸载控制阀3q’)的液压操作。脐带管线6可以进一步包括压缩气体管线，压缩气体管线用于向释放系统3j提供压缩气体。脐带管线6可以进一步包括润滑管线，润滑管线用于向疏浚机器人3提供润滑剂。润滑剂可被供应至疏浚机器人3的一个或更多个移动元件，诸如泵、控制阀或机器人臂。在这个实施例中，立管5可包括对应的一个或更多个液压管线、压缩气体管线和/或润滑管线。

在第二实施例中，传送装置5d可另外地包括至少一个增压泵，增压泵用于经由立管5从吸头3b连续卸载去除的粒状材料。增压泵可包括在对接站4中，可位于岸上或可安装在船只上。有利地，通过利用附加的增压泵，可以从更大的流体深度卸载去除的粒状材料。

在第二实施例中，疏浚系统可包括卷轴6a，卷轴6a用于卷绕和展开脐带管线6。卷轴6a可安装在疏浚机器人3上(图5A中所示)、单独的框架上(图5B中所示)或对接站4上。当疏浚机器人3包括水下无人机时，卷轴6a优选地安装在对接站4上。单独的框架可以锚固到底部表面。可替代地，脐带管线6可以被展开地放置在底部表面上。最后，脐带管线6可以包括用于联接到对接站4的联接件6b。联接件在脐带管线6和对接站4之间提供防流体连接。联接件6b可以包括用于柔性管的连接元件。另外地，联接件6b可以包括用于电力管线、通信管线、一个或更多个液压管线、压缩气体管线和/或润滑剂管线的连接元件。联接件可以设置有故障指示器，从而向远程操作者发送连接故障的信号。联接件可包括控制阀，控制阀用于控制去除的粒状材料到对接站4的流动。

根据第一实施例和第二实施例，疏浚系统可包括一个或更多个疏浚机器人3。在操作中，一个或更多个疏浚机器人可在一个或更多个疏浚位置之间穿梭。有利地，疏浚系统可由此有效地遍及较大面积，并且可实现高的粒状材料去除速率。这种配置对于需要频繁粒状材料去除的区域(诸如用于海上交通的港口或航道)可以是特别有利的。另外地或可替代地，如图6示意性地示出的，疏浚系统可包括多个对接站4和一个或更多个疏浚机器人3。多个对接站4可连接至单个立管5。连接管7可以连接多个对接站4。卸载的粒状材料从对接站4经由连接管输送至立管5。连接管7包括用于将电力从立管5供应至对接站4的电力管线。连接管7可以进一步包括通信管线、一个或更多个液压管线、压缩气体管线和/或润滑剂管线。

可替代地，可设置若干立管5，其中，一个或更多个对接站4借助于连接管道7连接至各个立管5。一个或更多个疏浚机器人3可被配置为在特定的对接站处或在任何对接站处对接。可以设置中央控制系统，以控制各个疏浚机器人3的移动和粒状材料的去除。有利地，具有多个对接站的配置可有效地遍及较大的疏浚区域，诸如大的港口、用于海上交通的扩展长度的航道或大的海底开采操作。进一步有利地，通过连接多个对接站，在表面处可能需要较少的粒状材料提取点，从而产生更高效的系统。

根据本发明的疏浚系统可以用于海底开采、海岸加固或人造半岛或岛的建造、浸没的或部分浸没的设施的锚定、用于铺设离岸缆线的沟槽的挖掘、搁浅的船只周围的粒状材料的疏浚、从坝后面或人造盆池去除堆积的粒状材料、或从水道(诸如航道、河流、湖泊、港口或航线)去除粒状材料。

一种用于去除粒状材料的方法，包括提供根据本公开的至少一个疏浚系统，所述疏浚系统包括疏浚机器人3、对接站4和立管5，从而利用疏浚机器人3去除粒状材料1，将去除的粒状材料从疏浚机器人3卸载至对接站4；以及经由立管5将去除的粒状材料从对接站4运输至远程位置。该方法可进一步包括指示至少一个疏浚系统执行疏浚操作。指示至少一个疏浚系统可包括指示疏浚机器人3的控制单元3g以通过远程控制半自主地或自主地执行疏浚操作。

当通过远程控制执行疏浚操作时，基于岸上或基于船只的操作员可远程控制疏浚机器人的操作。水下定位系统和/或至少一个传感器可为操作者提供远程操作疏浚机器人所需的信息。通过远程控制执行疏浚操作对于复杂的操作(诸如围绕搁浅的船只的疏浚)可以是有利的。当半自主地或自主地执行疏浚操作时，可通过通信管线将指令上传至控制单元3g。优选地，疏浚机器人3包括机器智能，该机器智能被配置为半自主地或自主地执行疏浚操作。因此，疏浚机器人3可在底部表面上行进至疏浚位置、去除疏浚位置处的粒状材料并返回至对接站以卸载粒状材料，同时需要最少的操作员输入或者不需要操作员输入。来自水下定位系统和/或至少一个传感器的数据可由控制单元3g使用以验证操作和/或可被下载到远程站以供以后使用。远程站可以基于岸上或基于船只。

执行疏浚操作可包括在有限的时间间隔内、连续地或以规则的时间间隔执行疏浚操作。疏浚操作可进一步遍及预定的疏浚区域和/或操作者控制区域。根据一种方法，一个或更多个疏浚机器人3可以以规则的时间间隔或连续地在多个对接站4之间穿梭。对接站4可被放置成彼此相距一定距离。这种方法在港口、航道或航线中可以是有利的。港口中的每个盆池可以设置有对接站4。在航道中，可以以固定间隔设置对接站4。一个或更多个疏浚机器人3可自主地或半自主地从一个对接站4移动到下一个对接站，从而去除在对接站4处或之间的区域中堆积的粒状材料。因此，实现了在大面积上定期或连续地去除堆积的粒状材料，而不妨碍海上运输。根据可替代的方法，一个或更多个疏浚机器人3可在疏浚位置与对接站4之间穿梭。这种方法可有利于海底开采作业、海岸加固、或人造岛或半岛的建造，其中，必须从有限区域去除大量的粒状材料。

图7示出了如上所述的实施例，但是其中，连接至单个立管5的各个对接站4可包括多个对接联接件4a，以允许多个疏浚机器人3连接至一个对接站4。图7的方案允许若干疏浚机器人3从一个对接站同时卸载粒状材料和/或充电。显然，如图6所示，若干对接站也可以包括若干对接联接件4a。系统还可以包括具有单个对接联接件4a的对接站4与具有若干对接联接件4a的对接站的组合。

权利要求书要求保护的是，用于从疏浚机器人(3)卸载去除的粒状材料的对接站(4)附接到底部表面或相对于底部表面附接和固定。底部表面还包括人造管道和航道的底部，并且术语底部表面可包括可称为壁、台阶、壁架、搁板、岸、河堤、丘、海床、码头、港口、柱、地基等的表面。如上表达的底部表面因此提供不受诸如波浪、水流、运动和潮汐的元素影响的固定且永久的位置。

图8A至8F示出了各种结构(天然的或人造的)，这些结构可以用作定位对接站的位置。图8A示出了海床8，图8B示出了搁板或壁架9，图8C示出了侧部结构10上的支架，图8E示出了码头或航道的壁11，以及图8F示出了在侧部结构处的水面上方的附接件12。说明“附接至底部表面”旨在遍及所有这些情形。

附图标记列表

1 粒状材料

2 流体

3 疏浚机器人

3a 推进装置

3b 吸头

3c 内部泵

3c’粒状材料控制阀

3c”另外的粒状材料控制阀

3d 机械臂

3e 储罐

3f 溢流出口

3f’溢流控制阀

3g控制单元

3h电池

3i 剪切元件

3j 释放系统

3k 联接件

3m流体入口

3n 泵

3n’流体控制阀

3n”流体控制阀

3q卸载管线

3q’卸载控制阀

3q”另外的卸载控制阀

3r 喷嘴

4 对接站

4a 对接联接件

4b 底座

4c 控制阀

4d 过滤器

4e 壳体

4f 传感器

4g 控制单元

4h 探照灯

4i 分析单元

5 立管

5a 电力管线

5b 通信管线

5c 阀

5d 传送装置

6 脐带管线

6a 卷轴

6b 联接件

7 连接管

8 海床

9 搁板或壁架

10 侧部结构上的支架

11 码头或航道的壁

12 侧面结构处的水面上方