專利名稱：用于在水生環(huán)境中收回人工制品和根除入侵物種的設(shè)備、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及對(duì)我們的自然資源的保護(hù)，并更具體地涉及在水生 環(huán)境中收回人工制品和根除入侵物種的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
已發(fā)現(xiàn)的是， 一些天然形成的水體，諸如湖泊、水庫(kù)、紅河和溪流，
已開(kāi)始,皮諸如多氯聯(lián)苯(PCB)或氯化二惡英(chlorinated dioxin) 等化學(xué)物質(zhì)所污染。上述這些水體可能容納了埋藏的具有歷史價(jià)值的人 工制品，因此，收回所述人工制品是所希望的。
另外，已有水體中入侵植物物種激增的報(bào)道。斑馬貝(Zebra mussel )、 歐亞狐尾藻(Eurasian watermi If oi 1 )、梅花艫(ruffe), 以及其他入侵物種對(duì)水和本地水生植物和動(dòng)物造成了嚴(yán)重威脅。黑藻 (Hydrilla)是一個(gè)所發(fā)現(xiàn)的極具入侵性的植物的實(shí)例，它"搭乘"在 觀賞性水生植物根莖上。
在水生環(huán)境中收回人工制品和根除入侵物種的設(shè)備、系統(tǒng)和方法是 需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第 一方面提供了 一種用于收回歷史人工制品、根除入侵物 種或恢復(fù)植物生命的設(shè)備，其包括具有第一和第二端部的細(xì)長(zhǎng)柔性氣 嚢毯分隔器；以及可操作地連接至該第一和第二端部的開(kāi)放孔垂直支撐 部；其中每一端部延伸進(jìn)入開(kāi)放孔垂直支撐部，并靠在擋板氣嚢束的至 少一個(gè)擋板氣嚢上，以及其中所述至少一個(gè)擋板氣嚢包含在開(kāi)放孔垂直 支撐部中，并且至少一個(gè)擋板氣嚢在垂直支撐部的端部和水體的底部之間。
本發(fā)明的第二方面提供了 一種收回歷史人工制品、根除入侵物種或 在水體的被污染底部重新種植植物生命的方法，其包括提供一種設(shè)備，
6該設(shè)備包括細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器，其具有第一和第二端部；開(kāi)放孔 垂直支撐部，其可操作地連接至該笫一和第二端部；其中每一端部延伸 進(jìn)入開(kāi)放孔垂直支撐部，并靠在擋板氣嚢束的至少一個(gè)擋板氣嚢上，以 及其中所述至少一個(gè)擋板氣嚢包含在開(kāi)放孔垂直支撐部中，并且至少一 個(gè)擋板氣嚢在垂直支撐部的端部和水體的底部之間，以使該至少一個(gè)擋 板氣嚢與水體的底部可釋放地形成一密封；重新懸浮該設(shè)備中的^^皮污染 沉積物；以及去除重新懸浮的被污染沉積物，以使細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔 器降低，使得可以利用機(jī)器人臂提取所述人工制品，可以使用化學(xué)注入 器引入化學(xué)制品以根除入侵物種，或可以使用噴嘴引入種植袋，以重新 種植水體的底部。
本發(fā)明的第三個(gè)方面提供了一種用于收回歷史人工制品、根除入侵 物種或在被污染的水體底部恢復(fù)植物生命的系統(tǒng)，其包括船只；設(shè)備， 該設(shè)備包括具有第一和第二端部的細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器；可操作地 連接至該第一和第二端部的開(kāi)放孔垂直支撐部；其中每一端部延伸進(jìn)入 開(kāi)放孔垂直支撐部并靠在擋板氣嚢束的至少一個(gè)擋板氣嚢上，其中所述 至少一個(gè)擋板氣嚢包含在開(kāi)放孔垂直支撐部中且每一擋板氣嚢在垂直 支撐部的端部和地之間，以及其中所述駁船包括用于提升或降低所述設(shè) 備的機(jī)械裝置。
本發(fā)明的第四方面提供了一種用于控制入侵生物體的方法，所述入 侵生物體諸如狐尾藻、斑馬貝、生長(zhǎng)失去控制的特定植物，該方法包括 提供一種設(shè)備，該設(shè)備具有可變體積的第一和第二隔室，該第一和笫二 隔室被柔性氣嚢毯分隔器分隔，其中當(dāng)氣嚢毯分隔器朝水體的底部移動(dòng) 時(shí)，第二隔室的體積減??；以及通過(guò)氣嚢上的開(kāi)口引入化學(xué)制品、加速 劑、減速劑、給養(yǎng)劑、斷養(yǎng)劑、阻光劑或窒息劑,以控制入侵生物體的 生長(zhǎng)或?qū)⑺鋈肭稚矬w殺死。


圖1示出了用于在水生環(huán)境中收回人工制品和才艮除入^:物種的設(shè) 備的前剖視圖，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，該設(shè)備包括柔性氣嚢毯分隔器；
圖2描述了圖1的細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器的前剖視圖，根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施方案，示出了插入該細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器的裝置的分解圖;圖6描述了用于收回歷史人工制品、根除入侵物種、或恢復(fù)植物生 命的設(shè)備的前剖視圖5、 9、 10和ll描述了加強(qiáng)束的互連網(wǎng)絡(luò)的前剖面圖；圖7^f艮據(jù) 本發(fā)明的實(shí)施方案示出了用于運(yùn)行該種植系統(tǒng)的方法的流程圖；以及
圖8a-f根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案描述了被配置為框架擋板氣嚢束 (Frame Apron Bladder Bundles) ( FABBs )的擋板束的前剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了設(shè)備100的前剖視圖，該設(shè)備100諸如為在使用考古調(diào) 查研究和人工制品收回工具110 ( Archaeological Investigative Research & Artifact Recovery tool) ( AIR&ART )中起輔助作用的、 通稱為考古盒探測(cè)器(Archaeological Box Explorer) (ABE)的 "Boxplorer"系統(tǒng)，其中工具110的開(kāi)放側(cè)90可以朝向水體83的底 部80,并且工具110的擋板氣嚢束105的擋板氣嚢104的邊緣82可以 直接、物理地與水體83的底部80接觸，以使所容納區(qū)域中的水和懸浮 沉積物152、所容納的沉淀沉積物78以及所容納的淤泥85可以與工具 IIO外部的未容納區(qū)域中的水和懸浮沉積物150、和沉淀沉積物78，以 及未容納的淤泥85，基本完全隔離或分離。水體83包括表面81、水和 懸浮沉積物150以及水體83的底部80，其中水體83的底部80可以包 括沉積物78，、淤泥85，以及基巖87,并且可以相鄰于陸地體(body of land) 160,例如，沿岸水域、沿河邊界水域、沿湖濱邊界水域，或者 沿海濱邊界水域。所容納的沉淀沉積部分78和未容納的沉淀沉積部分 78，可以是諸如受污染材料，所容納的淤泥部分85和未容納的淤泥部 分85，可以是泥土和水的混合物，因此具有粘性，而基巖部分87可以 是巖石、頁(yè)巖或其他支撐淤泥85和85，和/或沉積物78和78，的硬質(zhì) 材料。在一些情況下，水體83的底部80的所容納的沉積物部分78和 未容納的沉積物部分78，、和/或所容納的淤泥部分85和未容納的淤泥 部分85，中的一些或所有可能包含化學(xué)污染級(jí)別，以致于所述化學(xué)污 染的級(jí)別對(duì)于人、野生生物一一諸如存活于水體83中的魚(yú)類或植物生 命一一是有害健康的或有毒的。所述化學(xué)污染可以是諸如水銀、鉛的重 金屬，或諸如鉻、鎂、錳、銅的其他金屬，或諸如多氯聯(lián)苯(PCB)、 二
8惡英的有機(jī)物，或諸如三氯乙烯、曱苯或苯的卣化溶劑或芳烴溶劑。所
述級(jí)別可以是例如低至萬(wàn)億分之0-100 (重量計(jì))，或接近用于量化訐匕
學(xué)污染級(jí)別的現(xiàn)代分析儀器的最小檢測(cè)限值。在污染級(jí)別可能有害健康
或有毒的情況下，希望或必需使用如圖1所描述的設(shè)備100以從底部 80去除受化學(xué)污染的部分。
工具110可以包括觀察裝置105a和105b,諸如防水相機(jī)，其可 以用于顯示所容納區(qū)域的水和懸浮沉積物152。所述工具IIO可以是氣 嚢邊界系統(tǒng)(Baldder Bounary System) (BBS)或者任何其他適合的帶 有防水壁的容器。所述工具110使用能夠撓曲和成形的氣嚢板(BSS) 50,以將可能具有歷史或文物價(jià)值的人工制品76保持在適當(dāng)位置。所 述氣嚢板(BSS)可以帶有構(gòu)成柔性氣嚢毯分隔器49的多重層51。在 一個(gè)實(shí)施方案中，氣嚢擋板104可以有利地依靠擋板氣嚢束105、 106 ——諸如軟接觸式聯(lián)合氣嚢系統(tǒng)(Soft Touch Union Bladder System)
(STUBS)——以幫助與水床的底部80形成穩(wěn)定、表面均勻、負(fù)載平衡 的軟氣嚢密封。在下文中，"氣嚢"定義為可膨脹的柔性膜或嚢，其容 納了具有比水體83中的流體密度更大的液體，或容納了幫助氣嚢在保 持固態(tài)形狀同時(shí)也具有柔性形狀的互連的內(nèi)部(內(nèi)骨骼的)網(wǎng)絡(luò)。束 105、 106可以配置為框架擋板氣嚢束(Frame Apron Bladder Bundle)
(FABB),諸如高層(High Rise) 80a和80f、 A型框架(A-Frame) 80b、 混合式A型框架80c、 V型框架80d、設(shè)計(jì)用于"軟接觸"諸如海床的 水體底部80的M型框架80e,如圖8A-8F中所描繪以及在有關(guān)聯(lián)文本 中所描述的。
擋板氣嚢104或細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器49可以由從下述組中選出 的柔性材料制成，該組由下述材料組成聚氨酯聚合物、聚硅酮聚合物、 聚酯聚合物、聚苯乙烯聚合物、天然或合成橡膠、高或低密度聚乙烯、 高或低密度聚丙烯，以及聚酰胺聚合物。擋板氣嚢104可以具有任何適 合的立體幾何形狀，諸如多邊形、立方形、圓柱形、球形、棱錐形、菱 形或圓錐形。所述BBS可以收縮細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器49 (氣嚢板 (BBS))之下的區(qū)域，并在收回人工制品76時(shí)減少待搬運(yùn)的水量。在 一個(gè)實(shí)施方案中，BBS在人工制品76的收回過(guò)禾呈中，通過(guò)開(kāi)啟閥56經(jīng) 由管149去除流體以收縮該BBS的擋板氣嚢104，從而減少被污染地點(diǎn)
9中待過(guò)濾的水量。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，擋板氣嚢l(fā)(M可以通過(guò)互通管58而互通，以使擋板氣嚢104內(nèi)的壓力自平衡，因此使得能夠"軟接觸，，諸如海床的水體底部80，如圖8A-8F所描繪并在相關(guān)的文本中所描述的。導(dǎo)線管70可以容納同軸電纜或其他適合的配線以向觀察裝置105a和105b供電，并提供數(shù)據(jù)總線，通過(guò)該數(shù)據(jù)總線，人工制品76和/或入侵物種12、 13的所容納區(qū)域93的圖片可以擴(kuò)展至另一位置用于遠(yuǎn)程觀察。入侵物種12可以是斑馬貝，或入侵物種13為歐亞狐尾藻、梅花妒、以及其他對(duì)水和本地水生植物和動(dòng)物造成嚴(yán)重威脅的入侵物種。黑藻是一個(gè)所發(fā)現(xiàn)的極具入侵性的植物的實(shí)例，其"搭乘"在觀賞性植物根莖上。另外，觀察裝置105a和105b可以配備用于照亮所容納區(qū)域93的照明器，所述照明器諸如防水用電燈，或可能通過(guò)化學(xué)發(fā)
光照亮的熒光棒。
設(shè)備100可以是用于挖掘所容納的沉淀沉積物部分78的懸浮主動(dòng)開(kāi)采過(guò)禾呈(Suspension Active Mining Process),包括分另'J經(jīng)由岡52的回水/回氣口 145a，、經(jīng)由閥53的供水/供氣口 145b，、經(jīng)由網(wǎng)55到攪拌裝置61的噴水/噴氣口 62、以及添加劑部位60,諸如經(jīng)由閥SI通過(guò)化學(xué)注入器270的化學(xué)注入系統(tǒng)120、 121。
設(shè)備IOO——諸如懸浮主動(dòng)開(kāi)采過(guò)程——通過(guò)以下方式挖掘包圍人.工制品76的所容納的沉淀沉積物部分78: ^吏所容納的沉淀沉i積物部分78成為懸浮態(tài)，以產(chǎn)生所容納的懸浮的水和沉積物152。；殳備IOO——諸如懸浮主動(dòng)開(kāi)采過(guò)程——使用攪拌裝置61 (諸如噴口、螺絲鉆、螺旋槳、泵)經(jīng)由管線147a和147b攪動(dòng)(whip)和傳輸懸浮的所容納的水和沉積物，以通過(guò)這樣的閉環(huán)管路i殳備100或開(kāi)環(huán)管路i殳備200進(jìn)行處理，所述閉環(huán)管路;殳備100或開(kāi)環(huán)管路i殳備200公開(kāi)在美國(guó)專利申i會(huì)S/N 10/918， 257中，所述專利申請(qǐng)由與本申請(qǐng)相同的發(fā)明人Thomas J.Kryzak創(chuàng)造，并以引證方式納入本i兌明書。
設(shè)備100——諸如通用探測(cè)高級(jí)研究系統(tǒng)(General ExplorationAdvanced Research System) (GEARS)--將潛水檢測(cè)可視探測(cè)系統(tǒng)
(Dive Inspection Visual Exploration System) ( DIVES )、 潛7J^綜合機(jī)械提取系統(tǒng)(Dive Integrated Mechanical Extraction System)
(DIMES)和選擇性收回方法系統(tǒng)(Alternative Recovery MethodSystem) (ARMS)與許可接地盒(Granting earth Box) ( GEB ) —起使用。DIVES ^f吏用GEB的輕質(zhì)、清晰視野、屏幕可視的相機(jī)105b以用于"傳遞，，人工制品76的收回。D頂ES使用GEB的"機(jī)械工具"116以取回人工制品76，但不限于使用空氣、氣體、氣泡、化學(xué)制品、材料、水或其他適合的物質(zhì)或其組合進(jìn)行鉆孔、取芯、鋸、磨、壓緊(impacting),送風(fēng)(blasting)或噴射的傳輸技術(shù)。ARMS使用擋板氣嚢束105、106——諸如GEB的氣嚢排序系統(tǒng)(Bladder Order System)——以借助于氣嚢膨脹網(wǎng)系統(tǒng)(Bladder Inflating Net System)( BINS )滲透、包圍、和/或支撐人工制品76。
參考圖1，設(shè)備100可以經(jīng)由入口管60從獨(dú)立的供水系統(tǒng)而非水體83 (未示出)處補(bǔ)給未污染的水。入口管60和傳輸管147a和147b可以通過(guò)移除艙口蓋63被打開(kāi)以供使用。
圖2描述了圖1的細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器49的前剖視圖，示出了被插入設(shè)備100的細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器49中的攪拌裝置21G、 215、61,收回裝置216，或處理裝置120和121,或采樣點(diǎn)105的分解圖。用于添加化學(xué)添加劑以消滅入侵物種12或13的處理裝置120和121包括添加口 62和62，，其通過(guò)氣嚢中的開(kāi)口或管150和160引入諸如氯、過(guò)氧化氫、加速劑、減速劑、給養(yǎng)劑(feeding )、斷養(yǎng)劑(starving),阻光劑或窒息劑的化學(xué)添加劑，以控制入侵生物的生長(zhǎng)或殺死入侵生物。處理裝置120和121包括分別用于開(kāi)始和停止流體流入處理裝置120和121的控制閥51、 51a以及52和52a。設(shè)備100包括用于分別經(jīng)由管55a，-c，和55a-c向攪拌裝置61供給水/氣的供水/供氣口 60和60，，所述管是穿過(guò)細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器49的插入件。采樣點(diǎn)205可以用于采樣以分析所容納的水和懸浮沉積物152的污染級(jí)別，并且用于插入種植袋以植被再造?？商娲?，種植袋700可以通過(guò)種植袋引入系統(tǒng)252的艙口蓋63被引入。種植袋700如下文的圖7所示并在其相關(guān)的文本被描述，并已在先公開(kāi)在本說(shuō)明書中引用的美國(guó)專利申請(qǐng)S/N10/918, 257中，該專利申請(qǐng)由與本申請(qǐng)相同的申請(qǐng)人Thomas J. Kryzak創(chuàng)造，并以引證方式納入本說(shuō)明書。
圖l-2和6示出的伸展探測(cè)過(guò)程(SEP ),其也提供了水生物控制根除系統(tǒng)(Aquatic Controlled Eradication System) ( ACES )。控制入侵物種傳播系統(tǒng)(Controlled Invasive Species Travel System)(CISTS )使用控制水生植被根除系統(tǒng)(Controlled Aquatic VegetationEradication System) (CAVES)以及氣嚢邊界系統(tǒng)(BBS)以保護(hù)本地物種不被取代或破壞。軟接觸式聯(lián)合氣嚢系統(tǒng)在項(xiàng)目作業(yè)過(guò)程中保護(hù)水體83(例如，海床)的底部80，并使得物種生命周期催化劑(SpeciesLife Cycle Catalyst) (LCCS)能夠使用。因?yàn)長(zhǎng)CCS加速劑或減速劑、添加劑或穩(wěn)定劑、抑制劑、還原劑、消除劑對(duì)本地物種的維護(hù)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。利用光、C02、氧氣、水流運(yùn)動(dòng)、化學(xué)物質(zhì)、藻類微生物的給養(yǎng)或斷養(yǎng)可以增強(qiáng)生命或者可以窒息生命。"閉環(huán)管路系統(tǒng)，，也即公開(kāi)在美國(guó)專利申請(qǐng)S/N10/918, 257中的設(shè)備100可以將生物過(guò)濾入或過(guò)濾出為所選擇的物種。在入侵物種13凈皮消滅的區(qū)域，本地物種的新引種可以被重新引入，并使用SEP以保護(hù)、促進(jìn)、給養(yǎng)、加水、供能以及增進(jìn)生長(zhǎng)。
在方法600的步驟620中，收回歷史人工制品76、根除入侵物種12、 13,或在水體83的被污染的底部80重新種植植物生命，該步驟包括提供設(shè)備100,該設(shè)備包括具有笫一和第二端部250、 255的細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器49;可操作地連接至第一和第二端部250、 255的開(kāi)放孔垂直支撐部110;其中每一端部250、 255延伸進(jìn)入開(kāi)力文孔垂直支撐部110,并靠在擋板氣嚢束105、 106的至少一個(gè)擋板氣嚢1G4上，其中該至少一個(gè)擋板氣嚢104容納在開(kāi)放孔垂直支撐部110中，并且該至少一個(gè)擋板氣嚢104在垂直支撐部的端部260、 265和水體83的底部80之間，以使該至少一個(gè)擋板氣嚢104與水體83的底部80可釋放地形成一密封82;
在方法600的步驟640中，重新懸浮所述設(shè)備內(nèi)的所容納的水和承史污染的沉積物152;以及
在方法600的步驟660中，去除所容納的水和一皮污染的沉積物152，使得細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器49的降低，從而歷史人工制品76可以利用機(jī)器人臂116取出，可以使用化學(xué)注入器270引入化學(xué)制品以根除入侵物種12、 13,或者，可以使用采樣點(diǎn)205或種植袋引入系統(tǒng)252引入種植袋700，以在水體83的底部80上重新種植。下文中，"重新種植(revegctate)"定義為種重新種植本地物種以代替入侵植物物。才艮據(jù)下文所述和圖2所描繪的方法600的步驟660，工具110可以 通過(guò)機(jī)械或其他手段沿圖2和6中所示箭頭280的方向"降低"到位。 如方法600的步驟660所述，通過(guò)向工具110的內(nèi)部引入空氣/水/材料， 細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器49可以移動(dòng)至水體83的底部80的更深處，導(dǎo) 致在容器110的邊緣78，創(chuàng)造一可釋放的密封82，其可以由容器110 外的所述底部80的沉積物78，和淤泥85，壓向所述邊緣78，和沉積 物78、淤泥85或基巖87中的任一種而形成，這取決于容器110被推 進(jìn)的深度。可釋放的密封82由此將所述內(nèi)部93與水150和/或可能在 容器100之外的水體83的底部80隔離。
在方法600的提供步驟620中，只要邊緣78，直接地、物理地與 水體83的底部80相接觸，工具110就可以部分浸沒(méi)或全部浸沒(méi)在水體 83的表面81之下。
在方法600的重新懸浮步驟640中，攪拌裝置61 — 一諸如螺絲鉆、 噴霧頭、攪動(dòng)器(whip)、螺旋槳、流體和氣體分配裝置等一一可以提 供工具110的內(nèi)部93的攪拌，使得可能容納在工具110的內(nèi)部93中的 底部材料的一部分或基本所有的懸浮，該底部材料例如底部80的78或 85，其中懸浮部分可以包括被污染材料。該被污染材料可以在容器110 的內(nèi)部93的底部80的全部材料重量的百分之0-100范圍內(nèi)。
在步驟640中，懸浮被污染材料所必需的攪拌率，例如在包圍人工 制品76的位置，可以基于以去除為目標(biāo)的底部材料的重量百分比由經(jīng) 驗(yàn)確定，其中可能需要較高程度的攪拌以懸浮帶有被污染材料的底部 80的較多的部分。在水和懸浮材料152中的被污染的懸浮材料可以通 過(guò)"閉環(huán)"管路系統(tǒng)或"開(kāi)環(huán)，，管路系統(tǒng)傳送至處理系統(tǒng)140，諸如， 帶有在線的化學(xué)測(cè)試設(shè)備的過(guò)濾系統(tǒng)，以識(shí)別可能已被污染的懸浮材料 并將其從流體一一如懸浮材料中的水和水152—一中分離，如美國(guó)專利 申請(qǐng)S/N 10/818257所公開(kāi)的并因此以引證方式納入本說(shuō)明書的內(nèi)容。 在方法600的實(shí)施方案中，在步驟620中，使用裝置820、 850和 910 -現(xiàn)頻監(jiān)控該細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯的降低，因此裝置820、 850和910 4吏 得水體780的底部輪廓可視化，其中該輪廓通過(guò)從下述組中選擇出的物 體產(chǎn)生，所述組由下列物體組成歷史人工制品、金屬桶、巖石、碎片， 其中所述水體底部輪廓的可視化使得設(shè)備操作者可以將細(xì)長(zhǎng)柔性氣囊
13毯分隔器749降低至距物體約1英寸或更大的距離之內(nèi)，而不接觸該物 體。
在一個(gè)實(shí)施方案中，去除重新懸浮的被污染沉積物795導(dǎo)致了大于 95% (重量計(jì))的化學(xué)污染物得到去除，或大于95% (重量計(jì))的入侵 物種712、 713得到根除。
在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)氣嚢中的開(kāi)口引入化學(xué)制品、加速劑、減 速劑、給養(yǎng)劑、斷養(yǎng)劑、阻光劑或窒息劑，控制了入侵物種712、 713 的生長(zhǎng)或?qū)⑷肭治锓N712、 713殺死。
圖6描述了用于收回歷史人工制品705、才艮除入侵物種712、 713 或利用例如種植袋700恢復(fù)植物生命的設(shè)備的前剖視圖，該設(shè)備包括 帶有第一和第二端部750、 755的細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢趁分隔器749;以及可 操作地連接至第一和笫二端部750、 755的開(kāi)放孔垂直支撐部710;其 中每一端部75G、 755延伸進(jìn)入開(kāi)放孔垂直支撐部710,并靠在擋板氣 嚢束706、 707的至少一個(gè)擋板氣嚢704上，且其中該至少一個(gè)擋板氣 嚢704容納在開(kāi)放孔垂直支撐部710中，且該至少一個(gè)擋板氣嚢704在 垂直支撐部710的端部750、 755和水體783的底部780之間。
設(shè)備700包括再循環(huán)/加熱/冷卻管束1150。該管束1150可以是能 夠?qū)⒌诙羰?93中所容納的水和重新懸浮的沉積物795的溫度控制在 約5'C至約50。C之間的再循環(huán)熱交換器。箭頭1170示出了來(lái)自第二隔 室793的流體再循環(huán)流入和流出再循環(huán)/加熱/冷卻管束1150。設(shè)備700 可以包括攪拌裝置1165,其可以噴出由供給線1160供給的氣/水。
圖6描迷了細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器749的內(nèi)部635的前剖視圖，所 述細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器749包括加強(qiáng)束640的互連網(wǎng)絡(luò)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)備700包括收回裝置716、根除裝置890或 重新種植裝置930，該三項(xiàng)裝置從由下述裝置組成的組中選出GPS 900、 照明器810、監(jiān)控器820、聲納830、雷達(dá)840、相機(jī)850、化學(xué)注入器 860、機(jī)器人卡鉗716、攪拌裝置870、螺絲鉆880、鉆頭890、抽吸裝 置900、視頻監(jiān)控裝置910、以及噴嘴920,上述裝置貫穿地插入細(xì)長(zhǎng) 柔性氣嚢毯749中。
圖6描述收回裝置716,諸如用于抓緊人工制品705的機(jī)器人卡鉗 725。該收回裝置716可以沿起重架(gantry) 718縱向滑動(dòng)，并沿箭頭720的方向從約0°到約360°樞軸地轉(zhuǎn)動(dòng)。所述才/L器人卡鉗包括用 于碳弧氣刨的電》及、水下焊炬(underwater torch )、用于沖擊式 (ballistically )加熱以^波壞水下植,皮的水下熱燒灼器(underwater heat cauterizer)、伊、鉆、制芯器(core maker )、用于精確切割金 屬、人工制品、植被、玻璃、石塊的激光器、切片機(jī)刀片附件、鋸、用 于清除人工制品上的細(xì)小碎片的震動(dòng)器、照明器、相機(jī)、聲納發(fā)射器/ 接受器、X光或磁性金屬探測(cè)器、用于將具有約0. lmm及以上直徑的小 物體與更小的物體隔離和分離的篩。
在一個(gè)實(shí)施方案中，擋板氣嚢704包含密度大于外部環(huán)境的流體的 互通流體，以使擋板氣嚢704沉入到水體83的底部780，并與水體83 的底部80的輪廓相一致，從而在擋板氣嚢704和水體783的底部780 之間形成可釋放的密封600。所述互通流體可以通過(guò)供給管1155注入 擋板氣嚢704。
在一個(gè)實(shí)施方案中，所述流體是密度大于水體83的流體的漿狀混 合物，因此通過(guò)互通管610將漿狀混合物傳送入擋板氣嚢中，使得擋板 氣嚢束706、 707變得較水體83的流體更重，以使氣嚢束706、 707靠 在水體783的底部780上。
在一個(gè)實(shí)施方案中，視頻監(jiān)控裝置820或相機(jī)850使水體83的底 部80的輪廓可視化，其中該輪廓通過(guò)從下述組中選捍、出的物體產(chǎn)生， 所述組由下列物體組成歷史人工制品、金屬桶、巖石、碎片，其中所 述水體783的底部780輪廓的可視化使得設(shè)備700的操作者能沿箭頭 280方向?qū)⒓?xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器749降低至距物體約1英寸或更大的 3巨離之內(nèi)，而不接觸該物體。
在一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)備7Q0的內(nèi)部環(huán)境793的溫度通過(guò)將加熱或 冷卻流體或氣體引入至少一個(gè)垂直支撐部710的開(kāi)放孔620,而相對(duì)于 外界溫度升高或降低。
在一個(gè)實(shí)施方案中，內(nèi)部搶口門625或外部搶口門630通向任一垂 直支撐部的內(nèi)部，以提供進(jìn)入i殳備700——包括擋板氣嚢704——的通 路(access )。
在一個(gè)實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器749的內(nèi)部635包括加 強(qiáng)束640的互連網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)實(shí)施方案中，加強(qiáng)束640的互連網(wǎng)絡(luò)具有從由下列形狀組成 的組中選擇出的形狀多邊形、立方形、圓柱形、球形、棱錐形、菱形 或圓錐形、及其組合。
圖5、 9、 10和11描繪了加強(qiáng)束1050、 1090、 1120和1100的互連 網(wǎng)絡(luò)的前剖視圖。加強(qiáng)束1050、 1090、 1120和1100可以是立體管狀結(jié) 構(gòu)，以形成諸如束1110的蜂巢加強(qiáng)結(jié)構(gòu)1120,如圖IO所示?？商娲?地，它們可以是空心管1105、 1096、 1056，如圖11、 9和5所示。管 1096和1056可以布置成如圖5和9的同心環(huán)。大體地，更多數(shù)量的管 導(dǎo)致強(qiáng)度更高但韌性更低的束。所述束可以使用納米技術(shù)制造，其中所 述管可以通過(guò)諸如選擇性氧化的化學(xué)反應(yīng)制成中空。
在一個(gè)實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器749從由下列材料組成 的組中選出的材料制成聚氨酯聚合物、硅酮聚合物、聚酯聚合物、聚 苯乙烯聚合物、天然或合成橡膠、高或低密度聚乙烯、高或低密度聚丙 烯、以及聚酰胺聚合物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，根除裝置890是至少一個(gè)化學(xué)注入器860,其 用于控制入4曼物種712、 713在水體783中生長(zhǎng)，所述入4曼物種從由入 侵植物物種、斑馬貝及其組合組成的組中選出。
在一個(gè)實(shí)施方案中，入侵物種從由有毒杉葉蕨藻(toxic caulerpa taxifolia)、金錢草(loosestrife),狐尾藻(mi If oi 1 )、梅花多盧和黑 藻組成的組 中選出。
在一個(gè)實(shí)施方案中，收回裝置716是用于從水體中取走歷史人工制 品的機(jī)器人卡鉗。
在一個(gè)實(shí)施方案中，機(jī)器人卡鉗包括用于碳弧氣刨的電極、水下焊 炬、用于沖擊式加熱以破壞水下植被的水下熱燒灼器、4產(chǎn)、鉆、制芯器、 用于精確切割金屬、人工制品、植被、玻璃、石塊的激光器、切片機(jī)刀 片附件、鋸、用于清除人工制品上的細(xì)小碎片的震動(dòng)器、照明器、相機(jī)、 聲納發(fā)射器/接受器、X光或磁性金屬探測(cè)器、用于將具有約0. lmm及 以上直徑的小物體與更小的物體隔離和分離的篩。
在一個(gè)實(shí)施方案中，重新種植裝置930是用于在水體底部播種種植 袋700的噴嘴920。
在一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)備7Q0包括用于收回歷史人工制品、根除入侵物種，或在被污染的水體底部恢復(fù)植物生命的系統(tǒng)，其包括船只 1000和機(jī)械提升裝置1010;以及i殳備700。
在一個(gè)實(shí)施方案中，用于控制入侵生物體一一諸如狐尾藻、斑馬貝、 生長(zhǎng)失去控制的特定植物一一的方法800，包括提供帶有可變體積的 第一和第二隔室793、 797的設(shè)備700，所述第一和第二隔室由柔性氣 嚢毯分隔器749分隔，其中當(dāng)氣嚢毯分隔器沿箭頭280方向朝水體783 的底部780移動(dòng)時(shí)，第二隔室793的體積減??；以及通過(guò)氣嚢上的開(kāi)口 引入化學(xué)制品、加速劑、減速劑、給養(yǎng)劑、斷養(yǎng)劑、阻光劑或窒息劑， 以控制入侵生物體的生長(zhǎng)或?qū)⑵錃⑺馈?br> 雖然本發(fā)明的具體實(shí)施方案以闡釋為目的在說(shuō)明書中進(jìn)行了描述， 但對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，許多修改和改變都是明顯的。因此， 所附權(quán)利要求意在包括落在本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)的所有的這些 修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于收回歷史人工制品、根除入侵物種或恢復(fù)植物生命的設(shè)備，其包括細(xì)長(zhǎng)柔性氣囊毯分隔器，其具有第一和第二端部；以及開(kāi)放孔垂直支撐部，其可操作地連接至該第一和第二端部；其中每一端部延伸進(jìn)入開(kāi)放孔垂直支撐部，并靠在擋板氣囊束的至少一個(gè)擋板氣囊上，以及其中所述至少一個(gè)擋板氣囊包含在開(kāi)放孔垂直支撐部中，并且至少一個(gè)擋板氣囊在垂直支撐部的端部和水體的底部之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其包括收回裝置、根除裝置或 重新種植裝置，該三項(xiàng)裝置從由下述裝置組成的組中選出GPS、照明 器、聲納、雷達(dá)、相機(jī)、化學(xué)注入器、機(jī)器人卡鉗、攪拌裝置、螺絲鉆、 鉆頭、抽吸裝置、視頻監(jiān)控裝置以及噴嘴，上述裝置貫穿地插入所述細(xì) 長(zhǎng)柔性氣嚢毯中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中擋板氣嚢包含互通流體，所 述互通流體的密度大于外部環(huán)境的流體的密度，以使擋板氣嚢沉入到水 體的底部，并與水體的底部的輪廓相一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述流體是漿狀混合物，其 密度大于水體的流體的密度，以至將漿狀混合物傳送至擋板氣嚢中導(dǎo)致 擋板氣嚢束變得較水體的流體更重，以使氣嚢束靠在水體的底部上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述視頻監(jiān)控裝置使水體的 底部的輪廓可視化，其中該輪廓通過(guò)從下述組中選擇出的物體產(chǎn)生，所 述組由下列物體組成歷史人工制品、金屬桶、巖石、碎片，其中所述 水體的底部輪廓的可視化使得設(shè)備的操作者將細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器 降低至距物體約1英寸或更大的距離之內(nèi)而不接觸該物體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該設(shè)備的內(nèi)部環(huán)境的溫度通 過(guò)將加熱或冷卻流體或氣體引入所述至少一個(gè)垂直支撐部的開(kāi)放孔，而 相對(duì)于外界溫度升高或降低。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中艙口門通向任一垂直支撐部 的內(nèi)部，以提供進(jìn)入該設(shè)備的通路，包括進(jìn)入擋板氣嚢。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器的內(nèi)部包括加強(qiáng)束的互連網(wǎng)絡(luò)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中加強(qiáng)束的互連網(wǎng)絡(luò)具有從由 下列形狀組成的組中選擇出的形狀多邊形、立方形、圓柱形、球形、棱錐形、菱形或圓錐形及其組合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器由從 下列材料組成的組中選出的材料制成聚氨酯聚合物、硅酮聚合物、聚 酯聚合物、聚苯乙烯聚合物、天然或合成橡膠、高或低密度聚乙烯、高 或低密度聚丙烯、以及聚酰胺聚合物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中根除裝置是至少一個(gè)化學(xué)注 入器，其用于控制水體中入侵物種的生長(zhǎng)，所述入侵物種從由入侵植物 物種、斑馬貝及其組合組成的組中選出。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中入侵物種從由有毒杉葉蕨 藻、金錢草、狐尾藻、梅花鱸和黑藻組成的組中選出。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中收回裝置是用于從水體中取 出歷史人工制品的機(jī)器人卡鉗。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中機(jī)器人卡鉗包括用于,w 氣刨的電極、水下焊炬、用于沖擊式加熱以破壞水下植被的水下熱燒灼 器、伊、鉆、制芯器、用于精確切割金屬、人工制品、植被、玻璃、石 塊的激光器、切片機(jī)刀片附件、鋸、用于清除人工制品上的細(xì)小碎片的 震動(dòng)器、照明器、相機(jī)、聲納發(fā)射器/接受器、X光或磁性金屬探測(cè)器、 用于將具有約0. lmm及以上直徑的小物體與更小的目標(biāo)隔離和分離的 篩。
15. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中重新種植裝置是用于在水體底部播種種植袋的噴嘴。
16. —種收回歷史人工制品、根除入侵物種或在水體的被污染底部 重新種植植物生命的方法，其包括提供一種設(shè)備，該設(shè)備包括細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器，其具有第一和第二端部； 開(kāi)放孔垂直支撐部,其可操作地連接至第一和第二端部; 其中每一端部延伸進(jìn)入開(kāi)放孔垂直支撐部，并靠在擋板氣嚢束的至少一個(gè)擋板氣嚢上，其中所述至少一個(gè)擋板氣嚢包含在開(kāi)放孔垂直支撐部中，并且 至少一個(gè)擋板氣嚢在垂直支撐部的端部和水體的底部之間，以使所述至少一個(gè)擋板氣嚢與水體的底部可釋放地形成一密封； 重新懸浮設(shè)備中被污染沉積物；以及去除重新懸浮的被污染沉積物，以使細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器降低， 使得可以利用機(jī)器人臂提取所述人工制品，可以使用化學(xué)注入器引入化 學(xué)制品以根除入侵物種，或可以使用噴嘴引入種植袋，以重新種植水體 的底部。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其包括視頻監(jiān)控細(xì)長(zhǎng)柔性氣 嚢毯的降低，從而視頻監(jiān)控裝置使得水體的底部輪廓可視化，其中該輪 廓通過(guò)從下述組中選擇出的物體產(chǎn)生，所述組由下列物體組成歷史人 工制品、金屬桶、巖石、碎片，其中所述水體的底部輪廓的可視化使得 設(shè)備操作者可以將細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器降低至距物體約1英寸或更 大的距離之內(nèi)，而不接觸該物體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中去除重新懸浮的被污染沉 積物導(dǎo)致了大于95重量百分比的化學(xué)污染物得到去除，或大于95重量 百分比的入侵物種得到根除。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中通過(guò)氣嚢中的開(kāi)口引入化 學(xué)制品、加速劑、減速劑、給養(yǎng)劑、斷養(yǎng)劑、阻光劑或窒息劑，這控制 了入侵物種的生長(zhǎng)或?qū)⑺鋈肭治锓N殺死。
20. —種用于收回歷史人工制品、根除入4曼物種，或在被污染的水 體底部恢復(fù)植物生命的系統(tǒng)，其包括船只；設(shè)備，該設(shè)備包括細(xì)長(zhǎng)柔性氣嚢毯分隔器，其具有第一和第二端部； 開(kāi)放孔垂直支撐部，其可操作地連接至該第一和第二端部； 其中每一端部延伸進(jìn)入開(kāi)放孔垂直支撐部，并靠在擋板氣嚢束的至少一個(gè)擋板氣嚢上，其中所述至少一個(gè)擋板氣嚢包含在開(kāi)放孔垂直支撐部中，并且 每個(gè)擋板氣嚢在垂直支撐部的端部和地之間；以及 其中所述駁森:包括用于提升或降低所述設(shè)備的機(jī)械裝置。
21. —種用于控制入侵生物體的方法，所述入侵生物體諸如狐尾藻、 斑馬貝、生長(zhǎng)失去控制的特定植物，該方法包括提供一種設(shè)備，該設(shè)備具有可變體積的第一和第二隔室，該第一和 第二隔室被柔性氣泡毯分隔器分隔，其中當(dāng)氣嚢毯分隔器朝水體的底部 移動(dòng)時(shí)，第二隔室的體積減小；以及通過(guò)氣嚢上的開(kāi)口引入化學(xué)制品、加速劑、減速劑、給養(yǎng)劑、斷養(yǎng) 劑、阻光劑或窒息劑，以控制入侵生物體的生長(zhǎng)或?qū)⑺鋈隵f曼生物體殺 死。
全文摘要
一種用于在水生環(huán)境中收回人工制品和根除入侵物種的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。該結(jié)構(gòu)可以包括具有第一和第二端部的細(xì)長(zhǎng)柔性氣囊毯分隔器。該結(jié)構(gòu)可以具有可操作地連接至所述第一和第二端部的開(kāi)放孔垂直支撐部。每一端部延伸進(jìn)入開(kāi)放孔垂直支撐部，并靠在擋板氣囊束的至少一個(gè)擋板氣囊上。該至少一個(gè)擋板氣囊包含在開(kāi)放孔垂直支撐部中，并且至少一個(gè)擋板氣囊在垂直支撐部的端部和水體的底部之間。一種使用所述設(shè)備的方法包括提供一種設(shè)備，該設(shè)備具有可變體積的第一和第二隔室，該第一和第二隔室被柔性氣囊毯分隔器分隔；以及通過(guò)氣囊上的開(kāi)口引入各種制劑，以控制入侵生物體的生長(zhǎng)或?qū)⑺鋈肭稚矬w殺死。
文檔編號(hào)E02B1/00GK101680201SQ200780053028
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者托馬斯·J·克里扎克 申請(qǐng)人:托馬斯·J·克里扎克