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合物埋置装置

阅读:345发布:2020-05-08

专利汇可以提供合物埋置装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且二 氧 化 碳 水 合物埋置装置,包括帆板体、供水管、二氧化碳水合物输送管碳管、回沙管和控制系统;所述埋置装置通过碳管与二氧化碳水合物供应源连通;帆板体包括第一面上的采沙设施和第二面上的若干个填料输出器件;采沙设施包括若干个出孔和进孔;令所述出孔输出水,出水使出孔附近的泥沙浆料化,泥沙的边界被出水冲刷后退,在泥沙边界与第一面之间形成一个 流体 薄层;流体薄层对帆板体行进的抵抗 力 和阻力极弱;浆料化的泥沙被进孔被吸入,所述吸取在第一面前侧形成 负压 ;填料输出器件输出二氧化碳水合物构成填料体并对第二面形成 正压 ;帆板体前后两侧的压差推动帆板体在淤泥中行进埋置二氧化碳水合物;所述行进上下、横向来回和 时针 式转动。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利,下面是合物埋置装置专利的具体信息内容。

1.一种二合物埋置装置,其特征在于包括一个作业平台帆板体、供水管、水源、二氧化碳水合物输送管碳管、回沙管、埋置支持平台、回沙安置设施和控制系统;
帆板体包括第一面和第二面;第一面上设置采沙设施;第二面上设置若干个填料输出器件;
采沙设施包括第一阵列孔和第二阵列孔;第一阵列孔包括若干个出孔;第二阵列孔包括若干个进孔;
供水管网连通所述水源和第一阵列孔的各出孔、矿沙管网连通第二阵列孔的各进孔和回沙管;碳管网连通碳管和各填料输出器件;
令所述水源的水通过第一阵列孔的出孔输出,出水使第一阵列孔附近的泥沙浆料化,泥沙的边界被出水冲刷溃散不断后退,在泥沙边界与第一面之间形成一个流体薄层;流体薄层对第一面所在的帆板体行进的抵抗和阻力极弱;
浆料化的泥沙从第二阵列孔的进孔被吸入,通过回沙管送到回沙安置设施;第二阵列孔各进孔的吸取在第一面前侧形成一个负压
二氧化碳水合物供应源通过碳管供应现场二氧化碳水合物;帆板体第二面上的填料输出器件输出二氧化碳水合物构成填料体,并对第二面形成一个正压
帆板体前后两侧的压差推动帆板体在淤泥中行进,实施埋置二氧化碳水合物。
2.按照权利要求1所述的二氧化碳水合物埋置装置,其特征在于所述帆板体包括若干个可翻动帆板体和基架;可翻动帆板体通过一维转动副机构与基架连接并与帆板驱动机构传动连接;可翻动帆板体和基架之间通过快接接头总成实现管路快接;
可翻动帆板体两个面均设置第一阵列孔、第二阵列孔,用于在其两个面上构建流体薄层减阻;
可翻动帆板体具有两种工作模式:1)可翻动帆板翻下并与基架连接的工作模式;2)可翻动帆板体部分或者全部翻起的泥沙直通模式;
处于工作模式的各可翻动帆板,其供水管网和矿沙管网分别通过旋转管接头总成、快接接头总成、基架上的供水驳管和回沙驳管、第二组水和第一组水泵与泥水分离器连通;
处于泥沙直通模式的可翻动帆板体上的供水管网和矿沙管网分别通过旋转管接头总成、基架上的供水驳管和回沙驳管、第二组水泵和第一组水泵,与泥水分离器实现连通,通过令帆板体两个面上的各出孔同时出水、各进孔同时吸取,在其两个面构建流体薄层实施减阻。
3.按照权利要求1所述的二氧化碳水合物埋置装置,其特征在于为一台竖直上下行进的二氧化碳水合物埋藏装置,并包括若干个电动振动棒、围板总成和控制系统;
第一面上所述出孔和进孔分别出水和吸取,在第一面前侧形成一个负压;
帆板体的第二面设置有若干个多管填料输出器件;所述多管填料输出器件的第一套管和第二套管分别与回沙管和二氧化碳水合物供应源连通、其出口输出二氧化碳水合物与泥沙的混合填料,并在第二面后侧形成一个正压;第一面和第二面之间的压差共同驱动帆板体竖直向上行进;
所述多管填料输出器件的出口包括间隔输出二氧化碳水合物混合填料和泥沙填料;所述二氧化碳水合物混合填料中二氧化碳水合物的含量从20~100%;
在输出泥沙填料时,包括用电动振动棒施以振动,使填料中的水分加速上升泥沙密实板结;
二氧化碳水合物形成的各个填料体之间相互间隔埋置于海底淤泥中。
4.按照权利要求1所述的二氧化碳水合物埋置装置,其特征在于包括一个碳管堆栈;碳管由若干个碳管标准管段连接组成;所述碳管堆栈包括管段增减装置、洗管装置和堆栈平台;碳管通过洗管装置进入碳管堆栈并在碳管堆栈内实现增减;碳管堆栈通过另外一根管道第一碳管和上方的二氧化碳水合物供应源连通;管段增减装置包括第一机械手和第二机械手;
碳管增长作业:第一机械手搬来一段碳管标准管段;第二机械手将其与既有碳管连接,实现一段碳管标准管段的增加;
碳管减短作业:第二机械手将既有碳管最上面一段碳管标准管段拆下:第一机械手将其搬走,实现一段碳管标准管段的减少。
5.按照权利要求1所述的二氧化碳水合物埋置装置,其特征在于为一台时针式二氧化碳水合物埋置装置,包括时针式帆板体、回沙管、碳管、围板总成、采沙设施和控制系统;帆板体嵌入安装泥水分离器;回沙管和碳管绑在一起并形成一根竖直的共同轴心线,帆板体与回沙管和碳管固定连接并作绕所述共同轴心线的转动;
若干个螺旋推进器通过球面副机构或者两个一维转动副机构叠加与帆板体主体连接,并各与一个驱动机构传动连接实现全方位正反向推进帆板体;
帆板体沿其长度方向具有一个水平倾
若干个螺旋推进器通过一维转动副机构与回沙管和/或碳管连接,并各与一个驱动机构传动连接,用于驱动回沙管碳管绕共同轴心线转动。
6.按照权利要求1所述的二氧化碳水合物埋置装置,其特征在于包括一个围板总成;所述围板总成设置在帆板体的周边;围板总成以帆板体为界分成第一组围板和第二组围板;
第一组围板和第二组围板均包括若干可翻动围板;各可翻动围板通过一维转动副机构与帆板体的四周连接并分别与各自的可翻动围板驱动机构传动连接;各可翻动围板的状态可调节;各可翻动围板翻起相互连接形成围筒状时,帆板体处于工作状态;工作状态为横向的各可翻动围板翻下相互并拢或者与帆板体并拢时,帆板体处于极小穿越阻力状态;根据需要,可以令一部分可翻动围板翻起或者翻下。
7.按照权利要求1所述的二氧化碳水合物埋置装置,其特征在于包括一台回沙安置设施,所述回沙安置设施回沙安置设施包括转塔和从转塔上伸出的一根布沙横杆,布沙横杆上面均布若干个落沙孔,从所述埋置现场来的泥沙经过回沙管和布沙横杆从各落沙孔均匀落下;转塔持续转动。
8.按照权利要求1所述的二氧化碳水合物埋置装置,其特征在于所述帆板体第一面上的采沙设施包括一个多层钣金结构体,所述多层钣金结构体包括供水管网、矿沙管网、碳管网、第一阵列孔、第二阵列、若干处锯齿形表面和开沙长楔;所述出孔和进孔包括设置在所述锯齿形表面上;所述开沙长楔包括取杆状、板状或者螺旋管状;其前端包括向前伸出0.1~6米;其表面与第一面平滑过渡连接;各开沙长楔的表面均布若干个出孔和进孔;所述出孔和进孔包括分别通过控制与供水管网和矿沙管网连通。
9.按照权利要求1所述的二氧化碳水合物埋置装置,其特征在于
包括一个覆盖帆板体第一面和/或第二面的网架;或者
包括若干个电磁振动器;所述电磁振动器与在泥沙行进的物体传动连接;或者帆板体第一面均布若干个退磁装置。

说明书全文

合物埋置装置

[0001] 本实用新型涉及在海底淤泥二氧化碳水合物埋置装置。

技术领域

[0002] 本实用新型涉及在海底淤泥二氧化碳水合物埋置装置。

背景技术

[0003] 由于人类向大气排放了大量的二氧化碳,导致大气中二氧化碳这种温室气体含量明显增加,带来许多严重的气候和生态问题,包括全球范围气温升高、南极山大量坍塌、北极圈缩小、海平面上升、旱涝灾害频发。我们有志于减少大气中的二氧化碳;
[0004] 河底淤泥中存在着大量的可燃冰——天然气水合物,这有助于证明海底淤泥是一种储存二氧化碳水合物的理想场合。发明内容
[0005] 本实用新型来源于一种在海底淤泥埋置二氧化碳水合物的方法。
[0006] 在海底淤泥埋置二氧化碳水合物的方法:制造一台二氧化碳水合物埋置装置,包括一个板状埋置平台帆板体、供水管、水源、二氧化碳水合物输送管碳管、回沙管、埋置支持平台、回沙安置设施和控制系统;
[0007] 所述埋置装置通过碳管与一个二氧化碳水合物供应源连通;回沙安置设施设置于海床上;
[0008] 帆板体包括第一面和第二面;第一面上设置采沙设施;第二面上设置若干个填料输出器件;
[0009] 采沙设施包括第一阵列孔和第二阵列孔;第一阵列孔包括若干个出孔;第二阵列孔包括若干个进孔;
[0010] 供水管网连通所述水源和第一阵列孔的各出孔、矿沙管网连通第二阵列孔的各进孔和回沙管;碳管网连通碳管和各填料输出器件。
[0011] 所述二氧化碳水合物埋置装置工作时,其控制系统主机令所述水源的水通过第一阵列孔的出孔输出,出水使第一阵列孔附近的泥沙浆料化,泥沙的边界被出水冲刷溃散不断后退,在泥沙边界与第一面之间形成一个流体薄层;流体薄层对第一面所在的帆板体行进的抵抗和阻力极弱;
[0012] 浆料化的泥沙从第二阵列孔的进孔被吸入,通过回沙管送到回沙安置设施;第二阵列孔各进孔的吸取在第一面前侧形成一个负压;所述进孔的吸取并使出水更通畅、浆料化更快当;
[0013] 二氧化碳水合物供应源通过碳管供应现场二氧化碳水合物;帆板体第二面上的填料输出器件输出二氧化碳水合物构成填料体,并对第二面形成一个正压
[0014] 采沙设施为帆板体前进移除前方的泥沙;帆板体前后两侧的压差推动帆板体在淤泥中行进,实施埋置二氧化碳水合物。所述行进包括采沙充填和单纯移动;所述采沙充填方式包括竖直上下、横向来回和时针式转动;
[0015] 开采结束或者任何时候,都能够令卷扬机用吊索将帆板体拉回海床。
[0016] 只要所述第二面的压力大于所述第一面的压力,帆板体就能够被推动,并且所述二氧化碳水合物输出和进孔吸取能够实现。
[0017] 在一个可能的设计中,所述出孔出水和/或吸取为非稳定,包括脉动或者间歇性出水,这样至少在出水压力较小时,在帆板体的前方产生一个负压。
[0018] 在一个可能的设计中,采用一个泥水分离器汲取部分流体薄层并实施泥水分离;分离出的水包括送往所述出孔回用;分离出的泥沙与所述二氧化碳水合物混合形成混合填料;
[0019] 这样做,能够提供一种用泥沙与所述二氧化碳水合物混合的、密度较高的填料。
[0020] 海床表面因为泥沙堆集而不断增厚并增加对所述埋置的二氧化碳水合物的压力;二氧化碳水合物中的水分包括因为所述挤压而减少,逐步变得密实板结。
[0021] 本实用新型的目的之一是要提供一种二氧化碳水合物埋置装置。
[0022] 本实用新型的这个目的这样实现:制造一台二氧化碳水合物埋置装置,其包括一个作业平台帆板体、供水管、水源、二氧化碳水合物输送管碳管、回沙管、埋置支持平台、回沙安置设施和控制系统;所述埋置装置通过碳管与一个二氧化碳水合物供应源连通;回沙安置设施设置于海床上;
[0023] 帆板体包括第一面和第二面;第一面上设置采沙设施;第二面上设置若干个填料输出器件;
[0024] 采沙设施包括第一阵列孔和第二阵列孔;第一阵列孔包括若干个出孔;第二阵列孔包括若干个进孔;
[0025] 供水管网连通所述水源和第一阵列孔的各出孔、矿沙管网连通第二阵列孔的各进孔和回沙管;碳管网连通碳管和各填料输出器件。
[0026] 令所述水源的水通过第一阵列孔的出孔输出,出水使第一阵列孔附近的泥沙浆料化,泥沙的边界被出水冲刷溃散不断后退,在泥沙边界与第一面之间形成一个流体薄层;流体薄层对第一面所在的帆板体行进的抵抗力和阻力极弱;
[0027] 浆料化的泥沙从第二阵列孔的进孔被吸入,通过回沙管送到回沙安置设施;第二阵列孔各进孔的吸取在第一面前侧形成一个负压;
[0028] 二氧化碳水合物供应源通过碳管供应现场二氧化碳水合物;帆板体第二面上的填料输出器件输出二氧化碳水合物构成填料体,并对第二面形成一个正压;
[0029] 帆板体前后两侧的压差推动帆板体在淤泥中行进,实施埋置二氧化碳水合物。
[0030] 有益效果:本实用新型在帆板体第二面上设置填料输出器件输出二氧化碳水合物填料,并利用帆板体的前后压差驱动帆板体在泥沙中行进埋置二氧化碳水合物,提供一种永久性埋藏二氧化碳水合物的技术手段;解决了本领域技术人员长期以来想解决而未能解决的难题;
[0031] 本实用新型二氧化碳水合物埋置装置无需配置专的驱动机构以及所述驱动机构使用的能量;并且结构简单、性能可靠;
[0032] 令所述出孔输出和/或吸入为非连续平稳,能够改进对泥沙的冲刷效果,譬如以数秒为周期间歇错开出水和吸取减小出水和吸取的影响,暂停出水会增强第一面的负压,既不影响浆料化进程,又能加速驱动帆板体行进;非连续平稳的输出和吸入令帆板体等的前进伴随小振动,令其与矿沙之间的静摩擦变为动摩擦,有利于其移动和节省驱动能量。
[0033] 在海底埋置二氧化碳水合物事关全人类的利益。我们先提出此方案,并谨慎而积极地为此进行技术储备推进项目实施。附图说明
[0034] 图1是二氧化碳水合物埋置装置的结构示意图;
[0035] 图2a、2b分别是复板多层钣金结构体的爆炸图和结构示意图;
[0036] 图3是帆板体第一面设置开沙长楔和螺旋推进器的复合剖视;
[0037] 图4是可翻动帆板体的剖视;图5是图4中可翻动帆板体的局部放大;
[0038] 图6是是多管填料输出器件的结构示意图;
[0039] 图7是碳管堆栈的结构示意图;
[0040] 图8是回沙安置设施的结构示意图;
[0041] 图9是竖向行进帆板体埋藏二氧化碳水合物的示意图;
[0042] 图10是图9的I-I向剖视图,描述埋藏二氧化碳水合物的结果;
[0043] 图11是时针式二氧化碳水合物埋置装置的结构示意图;
[0044] 图12a、b分布式一个围板总成在工作状态和减小阻力状态的示意图。
[0045] 图中1帆板体;2供水管;3碳管;4回沙管;5埋置支持平台;6回沙安置设施;7二氧化碳水合物供应源;8海床;9第一面;10第二面;11填料输出器件;12第一阵列孔;13第二阵列孔;14出孔;15进孔;16边界;17流体薄层;18填料体;19淤泥; 20卷扬机;21吊索;22围板总成;23网架;24第一复板;25槽道复板;26多孔复板;27槽道;28铆接件;29流体通道;30多层钣金结构体;31供水管网;32矿沙管网;33碳管网;34退磁装置;35锯齿形表面:36开沙长楔;37表面;38石;39石栈区域;40螺旋推进器;41泥水分离器;42泥沙驳管;43碳驳管;44可翻动帆板体;45基架;46快接接头总成;47旋转管接头总成;48第二组水;49第一组水泵;50多管填料输出器件;51第一套管;52第二套管;53控制;54填料源;55第三套管;56碳管堆栈;57标准管段;58管段增减装置;59洗管装置;60堆栈平台;61第一碳管;62第一机械手;63第二机械手;64转塔;65布沙横杆;66落沙孔;67电动振动棒;68混合填料;69泥沙填料;70共同轴心线;71水平倾;72一维转动副机构;73第一组围板;74第二组围板。

具体实施方式

[0046] 图1给出实施例1。
[0047] 实施例1, 制造一台二氧化碳水合物埋置装置,包括一个竖直上下的板状埋置平台帆板体1、供水管2、水源、二氧化碳水合物输送管碳管3、回沙管4、埋置支持平台5、回沙安置设施6、供水管网、回沙管网、二氧化碳水合物输送管网碳管网、脐带缆和控制系统;
[0048] 所述埋置装置通过碳管与二氧化碳水合物供应源7连通;脐带缆包括液压管和缆线;用于传输液压液和强弱电;回沙安置设施设置于海床8上;
[0049] 帆板体1包括第一面9和第二面10;第一面上设置采沙设施;第二面上设置若干个填料输出器件11;帆板体的面积范围数十至数千平方米。
[0050] 采沙设施包括第一阵列孔12和第二阵列孔13;第一阵列孔包括若干个出孔14;第二阵列孔包括若干个进孔15;出孔14和进孔15的孔径范围3~80毫米、其安装密度10~2000个/平方米;出孔和进孔包括成对设置;出孔包括采用喷嘴形式以令其出水形成流束深入泥沙;一个喷嘴包括一个以上喷孔;喷嘴长度范围1~200毫米;进孔的外侧包括配置网罩。填料输出器件出口内径范围50~400毫米、其安装密度0.1~10个/平方米;
[0051] 帆板体1隔离开采作业面的泥沙和填料体,防止填料体被吸入进孔15。
[0052] 供水管网连通所述水源和第一阵列孔的各出孔、矿沙管网连通第二阵列孔的各进孔和回沙管;碳管网连通碳管和各填料输出器件。
[0053] 埋置时,控制系统主机令所述水源的水通过第一阵列孔12的出孔14输出,出水使第一阵列孔附近的泥沙浆料化,泥沙的边界16被出水冲刷溃散不断后退,在泥沙边界16与第一面9之间形成一个流体薄层17;流体薄层对第一面所在的帆板体1行进的抵抗力和阻力极弱;
[0054] 浆料化的泥沙从第二阵列孔的进孔15被吸入,通过回沙管3送到回沙安置设施6;
[0055] 第二阵列孔各进孔15的吸取在第一面前侧形成一个负压;负压范围-0.01~-0.6KPa(合-1~-60kg/㎡)并且可调,包括通过水泵和/或控制阀实现调节;
[0056] 控制系统主机通过控制阀调节出水和吸取保持流体薄层厚度范围10~400毫米。
[0057] 二氧化碳水合物供应源7通过碳管5供应现场二氧化碳水合物;帆板体1第二面上的填料输出器件11输出二氧化碳水合物构成填料体18,并对第二面形成一个正压;所述正压范围0.01~3KPa(合1~300kg/㎡)并且可调,包括通过水泵和/或控制阀实现调节;
[0058] 帆板体前后两侧的压差推动帆板体1在淤泥19中行进,实施埋置二氧化碳水合物。所述行进包括采沙充填和单纯移动;所述采沙充填方式包括竖直上下、横向来回和时针式转动;
[0059] 开采结束或者任何时候,都能够令卷扬机20用吊索21将帆板体1拉回海床8。
[0060] 新形成的填料体18其含水量高于周边,其中大部分水会逐渐上升进入海水;随着水分的减少,填料体体积缩小密度变大密实板结;
[0061] 海床表面因为泥沙堆集而不断增厚并增加对所述埋置的二氧化碳水合物的压力。
[0062] 实施例1的有益效果:以一台所述埋置装置的帆板体面积20*20=400平方米和作业速度4米/时和充填率——二氧化碳水合物与实际填料体的体积比——60%计,能够实现每天4.8万立方米二氧化碳水合物的埋置产能。4.8万立方米二氧化碳水合物中二氧化碳的重量约1万吨。如果要与人类每年排放的230亿吨二氧化碳相平衡,需要6300个这样的二氧化碳埋置设施。埋置的成本不高,关键是收集和运输。特别是收集二氧化碳的成本较高。
[0063] 图1并给出实施例2。
[0064] 实施例2,制造一台二氧化碳水合物埋置装置,包括帆板体1和围板总成22,围板总成22包围帆板体的四周,形成一个筒状物,围板总成高出帆板体1~4米。
[0065] 实施例2的有益效果:加强帆板体隔离采沙作业面和填料体的作用;围板总成界定工作面和填料体的侧面边界并作为填料体的成型模板。
[0066] 图1并给出实施例3,
[0067] 实施例3,制造一台二氧化碳水合物埋置装置,包括帆板体1和一个覆盖帆板体第一面和/或第二面的网架23。网架23增强帆板体1强度和刚性。
[0068] 在一个可能的设计中,所述埋置装置采用在一个充填平台帆板体上划分多个独立的开采充填区块,区块面积包括10*10平方米。
[0069] 在一个可能的设计中,将各区块上的出孔和进孔分为若干个组,每组配置一个控制阀;各控制阀通过接口电路与控制系统主机信号连接,其状态根据控制系统主机状态变化而变化;这样有助于所述埋置装置的最佳控制。
[0070] 在一个可能的设计中,采用若干个电磁振动器,所述电磁振动器与在泥沙行进的物体,包括围板总成、碳管和回沙管,传动连接。其有益效果包括:利用电磁振动器的振动减小所述物体在泥沙行进的阻力。
[0071] 在一个可能的设计中,回沙管在海床上方通过串接一个以上旋转管接头分成多段,以此吸收回沙管下沉和上升产生的竖直方向尺寸变化。
[0072] 图1、2a和2b给出实施例4。
[0073] 实施例4,制造一台二氧化碳水合物埋置装置,包括帆板体1。帆板体1第一面上的采沙设施包括第一复板24、槽道复板25和多孔复板26;槽道复板两个面上均压制有若干个槽道27。三块复板24、25和26,包括通过铆接件28,构成一个具有若干个流体通道29的多层钣金结构体30;一部分流体通道29用作供水管网31;一部分流体通道29用作矿沙管网32;一部分流体通道29用作碳管网33;碳管网33连通第二面上的填料输出器件11和碳管5。多孔复板26上设置若干个出孔14与供水管网连通构成第一阵列孔;多孔复板26上设置若干个进孔15与矿沙管网连通构成第二阵列孔,即多孔复板26用作帆板体的第一面。
[0074] 实施例4工作过程,令第一阵列孔的各出孔出水,出水使第一阵列孔附近的泥沙浆料化,泥沙的边界被出水冲刷溃散不断后退,在泥沙边界与第一面之间形成一个流体薄层17;构成流体薄层的浆料化的泥沙从第二阵列孔的各进孔被吸入,实现泥沙开采为帆板体前进开辟道路。
[0075] 在一个可能的设计中,帆板体,包括实施例3中的多层钣金结构体,还包括均布若干个退磁装置34。退磁装置包括一个交流电磁线圈;其利用交变电磁场对帆板体经过的周边矿沙退磁。采用退磁装置有助于减弱所述矿沙中磁体和顺磁体的磁吸力,使矿沙管网内外的矿沙流动顺畅不板结。
[0076] 在一个可能的设计中,本实用新型的供水管网31、矿沙管网32和碳管网33采用单独的管道。
[0077] 实施例4的有益效果:用两至三块复板就可以制成一个包括具有数十条属性一致的独立通道和成百上千个通孔的多层钣金结构体采沙设施或者帆板体。槽道复板上的槽道可一次压制成型、可自由地提供许多复杂的结构而不增加零部件数目。所述结构包括供水管网、矿沙管网和碳管网的同程同阻设计。采用三块复板制造的多层钣金结构体刚性好并适合形成各种曲面;通孔套能够连接不同的喷嘴吸嘴,方便产品升级和更换配件。
[0078] 图1~3给出实施例5。
[0079] 实施例5,制造一台二氧化碳水合物埋置装置,包括一个板状埋置平台帆板体1、供水管2、水源、二氧化碳水合物输送管碳管3、回沙管4、埋置支持平台5、回沙安置设施6、供水管网、回沙管网、二氧化碳水合物输送管网碳管网、脐带缆和控制系统。
[0080] 帆板体1包括第一面9和第二面10;第一面上的采沙设施包括一个多层钣金结构体30。多层钣金结构体包括供水管网31、矿沙管网32、碳管网33、第一阵列孔12、第二阵列孔
14、若干处锯齿形表面35和开沙长楔36;所述出孔和进孔包括设置在所述锯齿形表面;所述开沙长楔包括取杆状、板状或者螺旋管状;其前端包括向前伸出0.1~6米;其横截面包括哑铃形、圆角矩形和椭圆形;其表面37与第一面平滑过渡连接;各开沙长楔36的表面均布若干个出孔14和进孔15;所述出孔和进孔包括分别通过控制阀与供水管网31和矿沙管网32连通。
[0081] 实施例5的有益效果:相比于位于同一平面的出孔和进孔;锯齿形表面上的出孔对于泥沙具有更强的楔入能力和破坏性,其浆料化泥沙的能力更强。通过前伸的开沙长楔深入淤泥19内部输出水使泥沙浆料化过程提前、淤泥的边界16和流体薄层17占据的区域扩大,采沙速度提高;带开沙长楔的采沙设施对于泥沙中的石块38等块状物不敏感;即使第一面前方累积起1米厚度的石块层,仍能凭借开沙长楔继续进行采沙。图3中用虚线矩形表示开沙长楔在帆板体前方形成的一个容纳石块的石栈区域39。石栈区域中的石块会向下移行,使其不影响后续采沙。
[0082] 令开沙长楔的横截面为椭圆形、所述椭圆形的长轴在可翻动帆板体翻起时处于竖直方向,如图3复合剖视所示,有助于减小翻起的可翻动帆板体穿越泥沙的阻力。
[0083] 实施例5的帆板体完全可以在其它状态,包括横向行进状态,下实施采沙。
[0084] 图3并给出实施例6。
[0085] 实施例6,在帆板体1第一面和/或第二面的网架23上设置若干个螺旋推进器40;包括固定设置和/或采用一维转动副机构和驱动机构的可摆动设置;
[0086] 实施例,6通过螺旋推进器对使帆板体提供更大、方向可调节的驱动力。
[0087] 图1、4和5给出实施例7。
[0088] 实施例7,制作一台二氧化碳水合物埋置装置,包括上下行进实施所述埋置作业,其包括帆板体1、泥水分离器41、回沙管、回沙驳管42、碳管、碳驳管43、围板总成22和网架23;帆板体包括若干个可翻动帆板体44和基架45;可翻动帆板体通过一维转动副机构与基架连接并与帆板驱动机构传动连接;可翻动帆板体44和基架45之间通过快接接头总成46实现管路快接。图4中快接接头总成的两部分处于脱离状态。
[0089] 可翻动帆板体61两个面均设置第一阵列孔、第二阵列孔,用于在其两个面上构建流体薄层17减阻;
[0090] 可翻动帆板体具有两种工作模式:1)可翻动帆板翻下并与基架连接的工作模式;2)可翻动帆板体部分或者全部翻起的泥沙直通模式;泥沙直通模式如图4所示,其竖直上下行进穿越上覆层——在埋置二氧化碳水合物的区域上方的一层淤泥层——时的阻力极小;
[0091] 处于工作模式的各可翻动帆板44,其供水管网和矿沙管网分别通过旋转管接头总成47、快接接头总成46、基架45上的供水驳管和回沙驳管、第二组水泵48和第一组水泵49,与泥水分离器41连通。
[0092] 泥水分离器41汲取部分流体薄层的浆料并实施泥水分离;分离出的水包括送往所述出孔回用;分离出的泥沙与所述二氧化碳水合物混合形成混合填料。这样可以提供泥沙与所述二氧化碳水合物混合的密度较高的填料。
[0093] 第二组水泵48和第一组水泵49分别用于从泥水分离器在汲取水和泥沙;所述汲取对泥水分离器产生负压,所述负压能够用于吸取所述流体薄层的浆料。
[0094] 处于泥沙直通模式的可翻动帆板体上的供水管网和矿沙管网分别通过旋转管接头总成47、基架45上的供水驳管和回沙驳管、第二组水泵和第一组水泵,与泥水分离器41实现连通,通过令帆板体1两个面上的各出孔同时出水、各进孔同时吸取,在其两个面构建流体薄层17实施减阻。其泥水分离器41因为不翻转,仍然能够担负起供水和泥水分离的任务;虽然此时各填料输出器件关闭,但泥水分离器可以存储一些泥沙。
[0095] 实施例7的有益效果:在帆板体穿越上覆层以及两个相邻矿层之间的泥沙层时,令可翻动帆板体翻起能够减小行进阻力。
[0096] 图6给出实施例8。
[0097] 实施例8,制造一个多管填料输出器件50,包括第一套管51和第二套管52;各套管通过控制阀53分别与不同的填料源54连通,用于输出由不同填料组成的混合填料。所述控制阀通过自身接口电路与控制系统主机信号连接;多管填料输出器件的输出状态根据控制系统主机状态变化而变化。所述不同的填料源包括二氧化碳水合物和泥沙。
[0098] 实施例8的有益效果:多管填料输出器件能够输出组份连续变化的混合填料,包括平均密度大于海水的二氧化碳水合物泥沙混合填料,使之能够稳定地储存于海底,为碳储存提供一种可行的技术手段。碳储存对于降低大气中二氧化碳浓度意义重大。
[0099] 在一个可能的设计中,实施例8采用第三套管55或者更多的套管来输出更多组份混合的填料。所述更多组份包括快速提高填料体强度的添加剂譬如水泥,以及一种淤泥原位改性强化添加剂。具体可参现有技术的有关内容。
[0100] 图7给出实施例9。
[0101] 实施例9,为二氧化碳水合物埋置装置制造一个碳管堆栈56;碳管3由若干个碳管标准管段57连接组成;
[0102] 碳管堆栈56包括管段增减装置58、洗管装置59和堆栈平台60;碳管通过洗管装置进入碳管堆栈56并在碳管堆栈内实现增减;碳管堆栈通过另外一根管道第一碳管61和上方的二氧化碳水合物供应源连通;管段增减装置57包括第一机械手62和第二机械手63;
[0103] 实施例9的工作原理:当一开始,所述二氧化碳水合物埋置装置下沉穿越上覆层时,管段增减装置58持续用标准长度的碳管标准管段58加长碳管3,同时碳管3与所述二氧化碳水合物埋置装置持续下沉。碳管与所述二氧化碳水合物埋置装置返回时,令管段增减装置逆向操作减短碳管。
[0104] 碳管增长作业:第一机械手搬来一段碳管标准管段;第二机械手将其与既有碳管连接,实现一段碳管标准管段的增加;
[0105] 碳管减短作业:第二机械手将既有碳管最上面一段碳管标准管段拆下:第一机械手将其搬走,实现一段碳管标准管段的减少;
[0106] 实施例9能够自动增减碳管配合所述二氧化碳水合物埋置装置工作。
[0107] 图8给出实施例10。
[0108] 实施例10,制造一台回沙安置设施6,包括转塔64和从转塔64上伸出的一根布沙横杆65,布沙横杆65上面均布若干个落沙孔66,从所述埋置现场来的泥沙经过回沙管4和布沙横杆从各落沙孔66均匀落下;增高海床8表面;转塔64持续转动,保持布沙均匀。
[0109] 实施例10的有益效果:提供一种布置泥沙的技术手段。
[0110] 图9和10给出实施例11。
[0111] 实施例11,制造一台竖直上下行进的二氧化碳水合物埋藏装置,包括帆板体1、回沙管4、二氧化碳水合物供应源7、若干个电动振动棒67、围板总成22和控制系统。帆板体1包括第一面9和第二面10。振动棒67包括浇筑混凝土使用的振动棒。仿照上述实施例,第一面9上设置有第一阵列孔和第二阵列孔;第一阵列孔包括若干个出孔;第二阵列孔包括若干个进孔;所述出孔和进孔在第一面均布。令所述出孔和进孔分别出水和吸取,在第一面前侧形成一个负压。吸取的泥沙包括通过回沙管4送到海床8。帆板体1的第二面10设置若干个多管填料输出器件50;其第一套管和第二套管分别与回沙管4和二氧化碳水合物供应源7连通、其出口输出二氧化碳水合物与泥沙的混合填料68,并在第二面后侧形成一个正压;第一面9和第二面10之间的压差共同驱动帆板体1竖直向上行进。
[0112] 实施例11的工作过程:先令帆板体1下沉到指定位置,然后进行二氧化碳水合物埋藏:包括令多管填料输出器件50的出口包括间隔输出二氧化碳水合物混合填料68和泥沙填料69;所述二氧化碳水合物混合填料中二氧化碳水合物的含量从20~100%;
[0113] 在输出泥沙填料69时,包括用电动振动棒67施以振动,使填料69中的水分加速上升泥沙密实板结;
[0114] 二氧化碳水合物形成的各个填料体18之间相互间隔埋置于海底淤泥19中。
[0115] 实施例11的有益效果:用振动棒加速填料69板结形成的填料体18抗剪切能力强、物理性质包括状态稳定;这有助于二氧化碳水合物填料66的稳定。
[0116] 在一个可能的设计中,实施例11利用多管填料输出器件50埋藏二氧化碳水合物以外的填料类物体——所有适合作为填料体的材料物体。
[0117] 在一个可能的设计中,实施例11采用可翻动帆板体设计以加速穿越行进。
[0118] 图11给出实施例12。
[0119] 实施例12,制造一台时针式二氧化碳水合物埋置装置,包括时针式帆板体1、回沙管3、碳管5、围板总成22、采沙设施和控制系统;帆板体1嵌入安装泥水分离器41。回沙管3和碳管5绑在一起并形成一根竖直的共同轴心线70,帆板体1与回沙管3和碳管5固定连接并作绕共同轴心线70的转动。若干个螺旋推进器40通过球面副机构或者两个一维转动副机构叠加与帆板体1主体连接,并各与一个驱动机构传动连接实现全方位正反向推进帆板体1;帆板体1沿其长度方向具有一个水平倾角71;若干个螺旋推进器40通过一维转动副机构72与回沙管3和/或碳管5连接,并各与一个驱动机构传动连接,用于驱动回沙管碳管绕共同轴心线70转动。
[0120] 实施例12的有益效果:以较小的帆板体面积实现很大的开采充填面积。竖直开采充填的帆板体,其开采充填面积为所述帆板体沿行进方向的正投影面积;横向开采充填的帆板体,其开采充填面积为所述帆板体长度沿行进方向的正投影面积;时针式开采充填的帆板体,其开采充填面积——按照形成的填料体的横截面计算——为以所述帆板体长度乘以倾角107的余弦为半径的圆面积。同样400平方米的帆板体,所述竖直、横向和时针式帆板体的面积分别为20*20、50*8和50*8平方米时,所述相对应的最大开采充填面积约为400、400和7850(3.14*2500;≈19.625*400)平方米;
[0121] 此外,竖直帆板体,可能需要可翻动帆板体或者采用翻转到竖直状态穿越上覆层后再翻转回来的方式,有一定难度包括管路的旋转连接;横向帆板体,需要设置可实现可移动管路转动连接的第二回沙管和第二碳管并需要采用吊索和卷扬机连接固定;
[0122] 实施例12的时针式帆板体则不涉及可翻动帆板体和旋转管道连接器,也不需要设置第二回沙管和第二碳管。与横向开采充填的情况相同,遇到石块38还可以通过令出水孔出更多的水,加强流体薄层的作用,来使石块38下沉到帆板体1下面,消除弱化其对作业的影响;
[0123] 实施例12的有益效果还包括:填料体高度方向生长的速度相对较慢并且径长比大,有利于填料体的密实脱水且不容易坍塌;
[0124] 实施例12采用螺旋推进器全方位推进帆板体1、回沙管和碳管,为帆板体、碳管个回沙管的状态自由提供保证。
[0125] 在一个可能的设计中,实施例12采用两个以上的时针式帆板体以360度圆周角均分安装,提高开采速度。
[0126] 在一个可能的设计中,在回沙管3和/或碳管5与帆板体1之间采用一个其轴心线水平布置的旋转管接头连接,实现对帆板体的状态包括倾角71的调节。
[0127] 图12a、b给出实施例13。
[0128] 实施例13,在帆板体1的周边设置围板总成22;围板总成以帆板体1为界分成第一组围板73和第二组围板74;第一组围板73和第二组围板74均包括若干块可翻动围板;各可翻动围板通过一维转动副机构与帆板体的四周连接并分别与各自的可翻动围板驱动机构传动连接;各可翻动围板的状态可调节;各可翻动围板翻起相互连接形成围筒状时,帆板体处于工作状态;工作状态为横向的各可翻动围板翻下相互并拢或者与帆板体并拢时,帆板体处于极小穿越阻力状态;根据需要,可以令一部分可翻动围板翻起或者翻下。
[0129] 实施例13的有益效果:各可翻动围板的状态可调节;在帆板体1穿越上覆层时,翻下上面和下面的那部分可翻动围板,帆板体处于极小穿越阻力状态;分别穿越;
[0130] 帆板体1切换埋置道需要横移时,能够通过调节使用可翻动围板的状态来减小帆板体沿其自身平面的横移阻力。
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