快速铺设的溢油围栅和铺设方法.pdf

一种快速铺设系统，用来围控溢油和类似水上污染物，包括预制的套管，该套管带有充气或气体舱和水膨胀舱。在一些实施方式中，未膨胀套管作为套管材料卷筒存放，和铺设系统，选择安装在小艇上，包括在溢油区膨胀气舱和水舱的机器。在一些实施方式中，气舱和/或水舱可以是自动膨胀式。该系统相对价廉，较轻，且不庞大，所以，可容易存放在可能溢出区域(包括船舶)上，并可用来在溢油区周围快速制作浮动围栅，从而在溢油可能扩散前便被围控拦截。提供了多种围栅布置方式，这些在甚至汹涌的水中也能有效进行拦阻，而且，在风浪环境下也能保持稳定。

1.  一种用来限制溢出流入水中的漂浮物扩散的方法，包括：
a)提前准备至少一个包括可膨胀舱的未膨胀套管，所述至少一个可膨胀舱从由漂浮舱和水舱所组成的组中选取；
b)利用铺设艇在所述溢油周围航行，同时，通过如下方式，制作和铺设围栅的各个部分,
i)通过向所述漂浮舱充气和至少部分地向所述水舱注水，膨胀所述围栅，使得在所述至少部分注水和所述充气之后，在所述漂浮舱和所述水舱之间施加的压力保持至少其中一些所述漂浮舱和至少其中一些水舱彼此为至少半刚性几何关系；以及
ii)在所述溢油周围航行的同时，在所述溢油附近水中铺设所述围栅，从而，在至少一部分所述溢出物周围形成并铺设限制所述溢油扩散的围栅。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个未膨胀套管包括区段，每个区段具有至少一个可膨胀的或可填充的舱。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中，所述各个区段的膨胀按顺序进行，在铺设艇沿所述油边缘移动的同时，逐步进行所述围栅的铺设。

4.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括，在所述填充和膨胀完成前，第一未膨胀套管的区段与第二未膨胀套管的区段交叉布置。

5.  根据权利要求4所述的方法，其中，所述填充和膨胀所引起的压力使得所述交叉区段保持彼此至少半刚性几何关系。

6.  根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一套管的一个区段与所述第二套管的一单个区段相交叉。

7.  根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一套管的一个区段与所述第 二套管的多个区段相交叉。

8.  根据权利要求4所述的方法，进一步包括第一未膨胀套管的区段与第二未膨胀套管的区段和第三未膨胀套管的区段相交叉。

9.  根据权利要求2所述的方法，其中，至少大多数所述区段的漂浮舱的横截面轮廓宽度是其高度的至少1.5倍。

10.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括使用膨胀模块在压力下将水引入所述水舱。

11.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括在水下释放加载了弹簧的水舱，从而通过所述水舱内的单向阀来膨胀所述水舱。

12.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括将具有开口的水舱在水中释放，所述水舱进一步包括吸水材料，从而使得所述水舱自动膨胀。

13.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括利用化学反应在所述漂浮舱中的至少一些内生成气体，从而使这些舱膨胀。

14.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括在空中释放加载了弹簧的漂浮舱，从而通过所述漂浮舱内的单向阀来使所述漂浮舱自动膨胀。

15.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括利用控制器接收传感器信息以检测所述溢油边缘，并使用所述控制器计算所述铺设艇的操纵指令。

16.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括存储用于在可能的溢油区制作所述围栅的材料和装置，预先装在长度不到10米的艇上。

17.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括，在发现所述溢油后5分钟内，发动所述铺设艇并开始制作所述围栅。

18.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括按每分钟大于5米的速度制作所述围栅。

19.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括将所述制作好的围栅的一部分连接到所述制作好的围栅的另一部分上，从而在所述溢油周围形成连续围栏。

20.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括制作所述围栅的速度近似等于所述铺设艇前进到所述溢油周围的速度。

21.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括，通过选择性地控制填充和膨胀所述填充和膨胀舱的物质的压力，对所制作的围栅的形状产生作用。

22.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括根据环境条件情况，选择一定量的水进入水舱的一部分中，所述水舱在所述围栅铺设完成后位于水位上方。

23.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括根据环境条件情况，选择用来填充和膨胀所述舱室的物质的压力。

24.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括，使用拉力传感器来测量作用在所制作的围栅的一部分上的由在水中铺设的所述围栅部分作用的拉力，并使用所述拉力传感器所提供的信息来计算指令，以便提供给如下至少其中一个设备：
a)制作所述围栅的设备；以及
b)向所述铺设艇提供动力的电动机。

25.  根据权利要求2所述的方法，其中，所述铺设艇是长度至多为10米的 船。

26.  根据权利要求19所述的方法，进一步包括允许在所述溢油周围的所述连续围栏自由浮动，不固定到任何东西上。

27.  根据权利要求2所述的方法，进一步包括与所述围栅一起实施由如下部分组成的组中的一个：
a)吸油层；
b)油料降解物质；
c)化学分配器；
d)生物分配器。

28.  根据权利要求2所述的方法，其中，按照由如下部分组成的颜色编码组的至少其中一个对所述围栅进行颜色编码：
a)表示围栅标准长度的颜色，以便从一定距离上判断所述围栅的长度；以及
b)表示所述围栅的可打开连接物位置的颜色，以便从一定距离上确定所述可打开连接物的位置。

29.  一种用来围控溢入水中的漂浮物的围栅，包括第一套管和第二套管，所述第一套管包括多个充气漂浮舱，所述第二套管包括多个注水舱，所述套管交叉布置使得所述气舱和水舱的膨胀将所述套管相连，并迫使所述漂浮舱和水舱成为至少半刚性几何形状。

30.  根据权利要求29所述的围栅，进一步包括第三套管，所述第三套管包括多个水舱。

31.  根据权利要求29所述的围栅，其中，每个所述套管的舱内所容纳的材料在铺设后基本上不会比水重。

32.  一种用来围控溢入水中的漂浮物的围栅，包括：
a)一种宽度大于高度的可膨胀的漂浮舱，这样设计使得当所述漂浮舱膨胀并漂浮在水上时，水动力易于保持所述漂浮舱的宽度尺寸与其漂浮的水面平行；以及
b)一种由膨胀力保持的水膨胀舱，当所述漂浮舱和水舱被膨胀后，水舱位置大体上垂直于所述漂浮装置的所述宽表面。

33.  根据权利要求32所述的围栅，其包含按体积计不超过1％的比水重的物质。

34.  根据权利要求32所述的围栅，其中，所述漂浮舱的宽度是所述漂浮舱高度的至少1.25倍。

35.  根据权利要求29所述的围栅，进一步包括端部连接器，所述端部连接器作为至少其中一个所述套管组成部分而被制作，并且所述连接器用来将一个卷筒的套管材料制作的围栅部分连接到另一个卷筒的套管材料制作的围栅部分上。

36.  根据权利要求35所述的连接器，其中所述连接器也用作围栅卷筒的轴。

37.  根据权利要求29所述的围栅，其中，沿着所述至少一个套筒，所述套管中的至少一个的膨胀舱与非膨胀部分交替布置，且当所述膨胀部分膨胀后，所述非膨胀部分比所述膨胀部分更具有灵活性。

38.  根据权利要求29或32所述的围栅，其中，除了不包括所容纳的水和空气，所述围栅的重量为每米长度至多0.45kg。

39.  根据权利要求29或32所述的围栅，其包括漂浮舱，所述漂浮舱包括当 铺设在周围水中时沿所述周围水面延伸的部分，而且如此铺设时所述延伸部分包括倾角向下的边缘。

40.  根据权利要求39所述的围栅，其中，所述边缘倾角向下的角度随着所述膨胀舱内使用的膨胀压力而变化。

41.  根据权利要求29或32所述的围栅，进一步包括可填充舱，所述可填充舱至少被部分地注水，在所述围栅铺设在周围水中后，所述可填充舱至少部分高出周围水位。

42.  一种用来围控溢入水中的漂浮物的围栅，该围栅在水中铺设后，包括：
a)含有气体的漂浮舱，用作所述围栅的浮动装置；
b)包括至少与水同样重的物质的舱，当所述围栅铺设在水中时，其由所述浮动装置悬挂并位于所述浮动装置的下方；以及
c)至少部分注水的舱，当所述围栅铺设在周围水中时，其中的至少一些所述注水位于周围水位之上。

43.  根据权利要求42所述的围栅，其中，所述悬挂舱是可填充的舱，呈套管形式，并至少部分地注有水。

44.  根据权利要求42所述的围栅，其中，位于周围水位上方的含水的所述舱是所述悬挂舱的延伸，并具有与后者共用的腔室。

45.  根据权利要求42所述的围栅，其中，所述围栅包括第一套管，其包括与第二套管交叉布置的所述漂浮舱，所述第二套管包括所述悬挂舱，当所述漂浮舱充气膨胀和所述悬挂舱注水后，所述第一和第二套管保持彼此至少半刚性关系。

46.  一种用于围控溢入水中的漂浮物的围栅，包括：
a)可膨胀的漂浮舱；以及
b)至少两个水膨胀舱，当铺设所述围栅时，保持在所述漂浮舱的下方。

47.  根据权利要求46所述的围栅，其中，所述水膨胀舱包括至少四个延伸部，当所述围栅铺设在周围水中后，至少两个延伸部位于所述漂浮舱下方，和至少两个延伸部至少部分地保持在周围水位上方。

48.  一种围栅收集器，用来收集在水中铺设后的围栅，所述围栅收集器包括刺穿所述围栅漂浮舱和水舱的机器，以及包括由如下部分组成的组中的一个：
a)压缩装置，用于在所述部分大体上排空气体和水之后压缩所述围栅的部分；
b)卷筒，用于在所述部分大体上排空气体和水之后收卷所述围栅；以及
c)撕碎机，用于撕碎所述围栅。

49.  一种用来限制溢出流入水中的漂浮物扩散的方法，包括：
a)用浮动围栏包围至少一部分所述溢油，所述围栏基本上防止所述溢出物流过所述围栏；以及
b)允许所述围栏在水环境下自由漂浮，不与艇和固定物理位置上的物体物理连接。

50.  一种用来防止在周围水中漂浮的溢出物质流过的围栅，包括：
a)浮动装置；以及
b)包含水的舱，其中至少一部分所述水由所述浮动装置保持在所述周围水位之上。

51.  一种用来限制水中漂浮物溢出扩散的方法，包括在发现所述溢油后15分钟内，通过铺设艇，利用至少200米长的围栅包围所述发现的溢油。

52.  一种使用铺设艇来铺设围栅的方法，包括使用拉力传感器来测量由在水中铺设的所述围栅部分作用所制作的围栏的一部分上的拉力，并使用所述拉力传感器所提供的信息来计算指令，以便提供给如下至少其中一个设备：
a)制作所述围栅的设备；以及
b)向所述铺设艇提供动力的电动机。

快速铺设的溢油围栅和铺设方法
相关申请
本申请要求2012年4月15日提交的美国临时专利申请(No.61/624,353)和2012年9月3日提交的美国临时专利申请(No.61/696,260)的权益，这些申请内容全文并入本申请，以作引用。
技术领域和背景技术
在本发明的一些实施方式中，本发明涉及一种铺设在水中的机械围栅，特别是，但不完全是，涉及一种可膨胀的围栅，设计用来快速铺设在油或其它环境破坏性漂浮物的意外溢出场。溢油造成的环境毁坏和经济损害为人们所熟知。目前为处理意外溢油和类似情况而采用的方法一般都涉及将大型机械围栅(例如，浮油栏)拖到溢油区，这种机械围油栏包括将围栅保持在水面的浮动部件和悬挂在浮动部件下方的重压载物，以便提供一种壁状垂直延伸部分，一直伸到溢油油位下方。由于这种围栅既沉重又难操作，且由于需要大批经过培训的人员来操作，这种围栅无法在可能的溢油区以相当大的长度来存放，而只能存在溢油应急处理专用中央位置或设施处。这种围栅及时铺设后常常可以成功围控所溢出的油(或其它损坏溢出物)。然而，由于这些围栅有时需要拖动(所以，相对缓慢)和有时从相对远的地方拖动，所以目前使用的围栅从发现溢油到围栅开始围控溢出物有时需要好长时间。在这一期间，即在等候围栅到达溢油区的同时，溢出物在水面上扩散，可能会被波浪搅动，被风带走，被水流移动，而且，通常会延伸到更大的水面区域。这些大范围水面区域而后需要由围栅来局部包围，以便处理溢油。围栅到达现场的时间拖越长，需要的围栅就越长，围栅铺设过程就越长。在一些情况下，在等候围栅到来的同时，溢油会分成多个小范围的单独溢油区，那么，这些溢油区必须逐个处理。实际上，在一些溢油情况下，围油设备到达溢油现场太迟，以至于抵达的围栅不是用来对溢油进行包围，而是铺设在海滩附近，以保护海滩，免遭未被围控的漂流溢油的侵袭。
目前常用的围栅一般包括悬挂在浮动部件下方的重压载物，而且，通常是从存放区域运至溢油现场。拖曳过程肯定很慢，特别是需要(而且常常是)沿垂直于围栅表面方向拖动围油栏时，例如，需要使围栅接近溢油区或拖动被围 栅所围捕的溢出物时。这种围栅因为体积大而通常存放在中央位置，这些位置不一定在可能溢油的区域附近。拖曳或其它铺设方法一般都要求围油栏采用非常耐用的材料制成，而且使用可承受拖曳力的部件。此外，需要大型而且通常是动力强劲的船只来拖动围栅部分和/或铺设围栅。最后，目前的围栅一般都要求大批经过广泛培训的机械操作人员。对人员的需求进而又增加了处理的时间，因为在围栅铺设前人员需要集中并送到各自位置。传统围栅的所有这些特性的结合，导致围油栏一般不能很快在溢油区铺设，结果，甚至在围栅围控作业开始前，溢出物已经大范围扩散。结果，有时无法对溢油进行围控，有时只能局部地而不能有效地进行，而且总是成本很高，溢出物的回收或处理常常至多是部分的。
人们已经进行了一些尝试，旨在提供不需要拖到溢油区去的围栅。例如，Richard E.Cain等人1991年提交的美国专利(No.5197821)介绍了一种手风琴状折叠的非充气围栅幕帘，包括在一个纵向边缘上充气的自动充气浮动箱，整体悬挂幕帘的端部位于自动膨胀压载箱上，后者位于与之相对的纵向边缘上并通过注水或海水来膨胀。不过，很显然，Richard E.Cain的发明不管用，事实证明，在溢油围控中一般也不用。
另一些背景技术包括：
·1991年12月24日提交的美国专利(No.5074709)
·1990年4月23日提交的美国专利(No.5040918)
·1991年3月25日提交的美国专利(No.5120159)
·1969年9月2日提交的美国专利(No.3563036)
·1995年10月30日提交的美国专利(No.5580185)
·1974年1月24日提交的美国专利(No.RE28966)
·1992年4月9日提交的美国专利(No.5238327)
·1977年9月29日提交的美国专利(No.4124981)
·1990年10月31日提交的美国专利(No.5885451),以及
·1989年12月29日提交的美国专利(No.4997745)。
发明内容
本发明的一些实施方式，通过提供能够围控溢油的有效围栅，可以解决上 述背景部分所概括的溢油围控方面的一些问题，这种围栅可以很经济地存储在可能溢油现场或附近和/或溢油源上，诸如船舶、钻井平台等，并可使用价格相对低廉的铺设装置来非常迅速地铺设。因此，这种围栅在溢出物完全没有从溢油源扩散前及在其分隔成单独条带前，便可包围和围控新发现的溢油。
围栅的实施方式包括用塑料和其它材料制成的一个或多个未膨胀套管现场制作的围栅。术语“套管”在本文中一般用来指薄膜(选择多层)制成的长长的空心结构，横向闭合(例如，空心圆筒体)，选择分成区段并进一步分成漂浮舱、水舱，或二者兼之。可选择地，套管可用两个长矩形薄膜板沿其边缘焊接而成，并进一步焊接成舱室。可选择地，套管可用沿纵向折叠的单个长矩形薄膜形成，再沿其自由横向边缘焊接在一起，并进一步焊接成舱室。可选择地，套管可以采用挤压管形成。适合制作本文所述套管的材料的示例在下面将具体介绍。
在一些实施方式中，围栅为整体或部分自动膨胀式。在一些实施方式中，铺设设备包括用空气和水膨胀围栅的模块。一些实施方式包括水舱，当围栅在周围水上铺设后，这些水舱至少会在周围水位上方抬起。在一些实施方式中，在制作期间多个套管交叉布置，并在膨胀后会成为半刚性，漂浮舱和注水舱因为舱内注水和充气而引起的各种力而使得彼此呈半刚性几何关系。
在一些实施方式中，围栅仅包括一种未膨胀时的塑料和类似套管(可选择地，包括单向阀)，而且在膨胀时只补充气体和水。
在一些实施方式制作时，两个、三个、或多个套管交叉布置，每个套管包括可膨胀舱，并且在这些舱膨胀后使得套管保持彼此半刚性几何关系。在一些实施方式中，在膨胀一些舱时，采用气体和水(例如，空气和水)的混合形式。在一些实施方式中，两个或多个水舱和/或带有两个或多个延伸部分的水舱连接到浮动装置上。在一些实施方式中，围栅在水位上方部分包括多个延伸段。在一些实施方式中，最低处的浮动装置和在该最低浮动装置上方延伸的围栅部分之间的夹角为锐角。
在一些实施方式中，围栅收集器在铺设和使用后收集围栅，可包括刺穿围栅的机器，可包括撕碎围栅的机器，可包括收卷围栅的机器以便存放在卷筒中。
在一些实施方式中，包围溢油的围栅允许自由漂浮，不用固定，选择带有系留灯标和/或发送器。在一些实施方式中，围栅包括浮动装置和注水舱，其中，至少部分所述注水通过浮动装置而保持在所述周围水的水位上方。
在一些实施方式中，在发现所述溢油后15分钟内，通过铺设艇，可用至 少200米长的围栅包围溢油。
根据本发明一些实施方式的一个方面，提供了一种用来限制溢出流入水中的漂浮物扩散的方法，包括：
a)提前准备至少一个包括可膨胀舱的未膨胀套管，这些可膨胀舱从由漂浮舱和水舱组成的一组中选取；
b)利用铺设艇在溢出区周围航行，同时，通过如下方式，制作和铺设围栅的各个部分,
i)膨胀围栅，即向漂浮舱充气和至少部分地向水舱注水，以便在至少部分注水和充气之后，在漂浮舱和水舱之间施加的压力保持至少其中一些漂浮舱和至少其中一些水舱彼此为至少半刚性几何关系；以及
ii)在溢出区周围航行的同时，在溢出区附近水上铺设围栅，
从而在至少一部分溢油周围形成并铺设一种限制溢油扩散的围栅。
根据本发明的一些实施方式，所述至少一个未膨胀套管包括各个区段，每个区段带有至少一个可充气的或可注水的舱。
根据本发明的一些实施方式，各个区段的膨胀按顺序进行，在铺设艇沿溢出区边缘移动的同时，逐渐铺设围栅。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括，在注水和充气完成前，将第一未膨胀套管各区段与第二未膨胀套管各区段交叉布置。
根据本发明的一些实施方式，注水和充气所引起的压力使得交叉布置区段保持为彼此至少半刚性几何关系。
根据本发明的一些实施方式，第一套管的一个区段与第二套管的一个区段交叉布置。
根据本发明的一些实施方式，第一套管的一个区段与第二套管的多个区段交叉布置。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括第一未膨胀套管各区段与第二未膨胀套管各区段和第三未膨胀套管各区段交叉布置。
根据本发明的一些实施方式，本方法包括使用所制作的围栅包围溢油区。
根据本发明的一些实施方式，至少大多数区段的漂浮舱横截面轮廓宽度至少是其高度的1.5倍。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括使用膨胀模块来在压力下 将水引入水舱。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括在水下释放装有弹簧的水舱，从而通过水舱内的单向阀来膨胀水舱。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括在水中铺设水舱，所述水舱包括开口并进一步包括吸水材料，从而使得水舱自动膨胀。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括利用化学反应来在至少一些漂浮舱中建立空气，从而对这些舱进行膨胀。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括在空中释放装有弹簧的漂浮舱，从而通过漂浮舱内的单向阀来使漂浮舱自动膨胀。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括使用接收传感器信息的控制器以检测溢油边缘，并使用该控制器来计算用于铺设艇的操纵指令。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括存放材料和装置，用来在可能的溢油区制作围栅，这些材料和装置预先装在长度不到10米的艇上。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括在发现溢油后五分钟内使铺设艇下水并开始制作围栅。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括以每分钟不小于5米的速度制作围栅。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括在发现溢油后15分钟内铺设至少200米长的围栅。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括将制作好的围栅的一部分连接到制作好的围栅的另一部分上，从而在溢油周围形成连续围栏。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括制作围栅的速度基本上等于铺设艇在溢油周围行进的速度。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括，通过选择控制用来向注水和充气舱内充注物质的压力，对所制作好的围栅的形状产生作用。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括，根据环境条件的变化，选择进入一部分水舱的水量，在铺设围栅后，该部分水舱位于水位上方。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括，根据环境条件的变化，选择用来填充和膨胀舱室物质的压力。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括将未膨胀套管材料存放在 装有卷状套管的卷筒内。
根据本发明的一些实施方式，所述卷筒包括在套管制作期间印制在套管部分上的信息标记，这些标记可在制作围栅期间读取，且进一步包括利用可读信息来控制围栅的制作方向。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括使用电子读取器来读取信息，并使用该信息来计算指令，以自动控制围栅的制作。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括使用相同工具来将套管各个部分彼此连接，从而形成各舱,并可用所述信息标示该套管。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括，使用拉力传感器来测量作用在一部分制作好的围栅上的拉力，该拉力是由在水中铺设的围栅部分作用的，并使用所述拉力传感器所提供的信息来计算指令，以便提供给如下至少其中一个设备：
a)制作围栅的设备；以及
b)向铺设艇提供动力的电动机。
根据本发明的一些实施方式，所述铺设艇为长度至多10米的艇。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括可使溢油周围的连续围栏自由浮动，其未固定到任何东西上。
根据本发明的一些实施方式，溢油周围的连续围栏包括由灯标和发送器组成的组中的至少其中一个。
根据本发明的一些实施方式，本方法进一步包括与围栅一起实施由如下部分组成的组中的其中一个：
a)吸油层；
b)油料降解物质；
c)化学分配器(chemical dispenser)；
d)生物分配器(biological dispenser)。
根据本发明的一些实施方式，按照由如下部分组成的彩色编码组中的至少其中一个对围栅进行彩色编码：
a)表示围栅标准长度的颜色，以便从一定距离上判断所述围栅的长度；以及
b)表示所述围栅的可打开连接物位置的颜色，以便从一定距离上确定所述可打开连接物的位置。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用来围控溢出流入水中的漂浮物的围栅，包括带有多个充气舱的第一套管和带有多个注水舱的第二套管，所述套管交叉布置，气舱和水舱膨胀后将套管相连，并迫使气舱和水舱成为至少半刚性几何形状。
根据本发明的一些实施方式，所述围栅进一步包括由多个水舱组成的第三套管。
根据本发明的一些实施方式，套管各舱内所置放物质在铺设后基本上不会比水重。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用来围控溢出流入水中的漂浮物的围栅，包括：
a)一种宽度大于高度的膨胀式漂浮舱，这样设计时，当漂浮舱充气后并漂浮在水上时，水动力会趋于保持其宽度尺寸与其漂浮的水面平行；以及
b)一种由膨胀力保持的水膨胀舱，当漂浮舱和水舱被膨胀后，水舱位置大体上垂直于浮动装置的宽面。
根据本发明的一些实施方式，包含体积不超过1％的比水重的物质。
根据本发明的一些实施方式，漂浮舱的宽度是漂浮舱高度的至少1.25倍。
根据本发明的一些实施方式，围栅进一步包括作为套管组成部分制作的端部连接器，该连接器用来将一个卷筒的套管材料制作的围栅部分连接到另一个卷筒的套管材料制作的围栅部分上。
根据本发明的一些实施方式，该连接器还可用作围栅卷筒的轴线。
根据本发明的一些实施方式，套管中的膨胀舱可沿围栅与非膨胀部分交叉布置，且当膨胀部分膨胀后，该非膨胀部分比膨胀部分更具有灵活性；
根据本发明的一些实施方式，围栅(不包括所容纳之水和空气)的重量为每米长度至多0.45kg。
根据本发明的一些实施方式，围栅进一步包括漂浮舱，所述舱包括各个部分，当铺设在周围水中时，所述各个部分沿周围水面而延伸，而所述延伸部分包括如此铺设后倾角向下的边缘。
根据本发明的一些实施方式，所述边缘倾角向下角度随着膨胀舱内所使用 膨胀压力而变化。
根据本发明的一些实施方式，所述围栅进一步包括可注水舱，在围栅铺设在周围水上时，该舱至少部分注水并通过浮动装置至少部分升出周围水面。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种围控溢出流入水中的漂浮物的围栅，该围栅在水中铺设后包括：
a)含有气体和用作围栅浮动装置的漂浮舱；
b)包括至少与水同样重的物质的舱，当所述围栅铺设在水中时，该舱悬挂并定位在所述浮动装置下方；以及
c)至少部分注水的舱，其中，当围栅铺设在周围水中后，至少一些注水位于周围水位之上。
根据本发明的一些实施方式，所述悬挂舱是一种位于套管内的可填充舱，并至少部分地注有水。
根据本发明的一些实施方式，所述悬挂舱内所填充物质并不比水重。
根据本发明的一些实施方式，位于周围水位上方的含水的舱是悬挂舱的延伸，并带有与后者共用的腔室。
根据本发明的一些实施方式，位于周围水位上方的含水的舱不依赖于悬挂舱，并未带有与后者共用的腔室
根据本发明的一些实施方式，位于周围水位上方含水舱内的是液体和气体。
根据本发明的一些实施方式，围栅包括一种套管，所述套管包括漂浮舱、悬挂舱，和位于周围水位上方的水舱。
根据本发明的一些实施方式，围栅包括第一套管，其包括与第二套管交叉布置的漂浮舱，第二舱包括悬挂舱，当漂浮舱充气膨胀和悬挂舱注水后，所述第一和第二套管保持彼此至少半刚性关系。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种围控溢出流入水中的漂浮物的围栅，包括
a)一种可膨胀的漂浮舱；以及
b)至少两个水膨胀舱室，当铺设围栅后，两个水舱保持在漂浮舱的下方。
根据本发明的一些实施方式，围栅包括水膨胀舱的至少四个延伸部分，当围栅在周围水中铺设后，至少两个位于漂浮舱下方，和至少两个至少部分地位 于周围水位上方。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种在水中铺设后收集围栅的围栅收集器，包括刺穿围栅漂浮舱和水舱的机器，以及包括由如下部分组成的组的其中一个：
a)在所述部分大体上倒空气体和水之后压缩围栅各个部分的压缩装置；
b)在所述部分大体上倒空气体和水之后收卷围栅的卷筒；以及
c)撕碎套管的撕碎机，
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用来限制溢出流入水中的漂浮物扩散的方法，包括：
a)用浮动围栏包围至少一部分溢油，所述围栏基本上防止溢油流过围栏；以及
b)允许围栏在水环境下自由漂浮，不与艇和固定物理位置上的物体物理连接。
根据本发明的一些实施方式，所述方法进一步包括将由灯标和发送器组成的组的至少一个连接到自由浮动围栏上。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种防止在周围水中漂浮的溢油流过，包括
a)一种浮动装置；以及
b)一种水舱，其中，至少一部分水由浮动装置保持在周围水位之上。
根据本发明一些实施方式的一个方面，提供了一种限制水中漂浮物溢出扩散的方法，包括，在发现溢油后15分钟内，通过铺设艇来用围栅包围所发现的溢油，围栅至少200米长。
根据本发明的一些实施方式，围栅包括带有可注水舱的套管，所述舱内填充物质并不比水重。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种使用铺设艇来布放围栅的方法，包括使用拉力传感器来测量作用在一部分制作好的围栅上的拉力，该拉力是由在水中铺设的围栅部分作用的，并使用所述拉力传感器所提供的信息来计算指令，以便提供给如下至少其中一个设备：
a)制作围栅的设备；以及
b)向铺设艇提供动力的电动机。
除非另有规定，本文所使用的所有技术和/或科学术语都具有本发明所属领域普通技术人员所通常理解的相同意思。尽管类似于或等同于本文所述方法和材料可应用在本发明实施方式的实践或试验中，下面依然介绍了示例性方法和/或材料。如果出现不一致时，将以专利说明书(包括定义)为准。此外，材料、方法，和示例等都仅是示例性的，并不意味着具有一定的限定性。
本发明实施方式的方法和/或系统的实施都会涉及到手动、自动、或二者兼之来实施或完成所选择任务。此外，根据本发明的方法和/或系统的实施方式的实际工具和设备，几个所选择的任务都可通过硬件、通过软件或通过固件或通过这些的结合形式使用操作系统来实施。
例如，执行根据本发明实施方式的所选择任务的硬件可以作为芯片或电路来实施。作为软件，根据本发明实施方式所选择任务可以作为多个软件指令来实施，所述指令是计算机使用任何合适操作系统来执行的。在本发明示例性实施方式中，根据本文所述方法和/或系统的示例性实施方式的一个或多个任务都可通过数据处理器来实施，诸如执行多个指令的计算平台。可选择地，数据处理器包括存储指令和/或数据的易失性存储器和/或非易失性存储器，例如，存储指令和/或数据的磁性硬盘和/或可移动媒体。可选择地，也可提供网络连接。也可选择地提供显示和/或用户输入装置，诸如键盘或鼠标。
附图说明
本发明的一些实施方式在本文中参照附图仅举例说明。下面，具体详细地参照附图，需要强调的是，所示细节均为举例说明，且目的是为了说明性地介绍本发明的实施方式。在这方面，显而易见，参照附图给出的说明使所属领域技术人员可了解本发明的实施方式是如何实现的。
附图如下：
图1为根据本发明的一些实施方式可存放在潜在溢出区的围栅制作模块的简化示意图；
图2为流程图，示出了根据本发明一些实施方式围控溢出漂浮物(诸如油)的方法；
图3为根据本发明一些实施方式图1所示制作模块细节的简化示意图；
图4为根据本发明一些实施方式的围栅使用简化示意图；
图5A-5B给出了本发明一些实施方式中使用的稳定概念；
图5C-5D给出了根据本发明一些实施方式在制作围栅时套管交叉布置的方法；
图6A-6F给出了根据本发明一些实施方式多个围栅布局的简化横截面示意图；
图7A-7C为根据本发明一些实施方式围栅各个部分彼此相连的方法和装置的简化示意图；以及
图8和图9为根据本发明一些实施方式在围栅使用后可用来收集围栅的机器的简化示意图。
图10A和10B为根据本发明一些实施方式另一些围栅选择方案的简化横截面图。
图11A-11F为根据本发明一些实施方式在波浪汹涌水上铺设围栅的简化示意图。
图12A和12B为根据本发明一些实施方式，分别给出了基于挤压泡沫材料而制作围栅的机器，和如此构成的围油栏的简化示意图。
具体实施方式
在本发明的一些实施方式中，本发明涉及可铺设在水中的机械围栅，特别(但不完全是)涉及一种可膨胀围栅，设计用来快速铺设在油或其它对环境造成破坏的漂浮物的意外溢出区域。
为了叙述简单，下面所给出的大部分描述和大多数示例都是指“油”溢出物和对其的“围控”。然而，应该了解的是，此处所述实施方式可以用来围控“油”和其它石油溢出物，同时，也可用来围控任何其它类型溢出品或污染物，只要该溢出物是在水上且该溢出物会漂浮到该水域水面上。还有，尽管在许多情况下需要通过环绕方式来围控溢油，但本文所述围栅和围栅铺设设备的其它用法也可考虑。例如，根据本文所述实施方式的围栅的铺设可通过阻止未围控溢出物进入选择区域的方式来阻挡(而不是环绕)溢出物，例如，用来保护海滩，或一部分港口，或野生动物环境。另外，此处所述围栅可以用在不涉及溢油的情景下，例如，围控和/或阻挡漂浮植物，保护电站进水口和海洋渔场，以及同样脆弱的环境。尽管不一定提及本文所述任何具体的实施方式，但本文所述所有实施方式都会考虑这些用途。
本发明的一些实施方式包括在溢油区用相对价廉的套管部件现场制作围 栅，这些套管部件预先制作成带有用水和气膨胀的舱，以及可选择水气结合膨胀的舱，这些舱沿围栅各区段的大部分长度延伸，区段与区段之间选择使用相对狭窄的非膨胀节或通过其它形式相对柔性接头连接。
套管的存放采用省空间的压缩形式，诸如卷筒或套管卷。因为套管相对价廉且体积要比目前使用的围栅部件小很多，与油船上铺设艇上或附近的膨胀模块和投送系统一起，非常方便地存放在可能会溢出自己燃油的其它大型船上，石油钻井或海上石油平台上，和/或可能溢油区域附近，如港口或油码头。
当发现溢油时，可迅速制作围栅：船只或其它小艇(例如，长度小于10米的小艇)可用来运输套管卷筒、膨胀模块和投送或铺设系统至溢油区周围，并通过使用膨胀模块来对套管水舱和气舱进行膨胀并将膨胀的围栅各区段送入水中，从而逐步地制作成围栅。
下面的本公开内容给出了这种围栅的多种使用方法，和形成这种围栅的多种布局形式。一些实施方式的设计特点是，在拦截油或其他溢出物流过方面，这种围栅相对稳定和相对有效，与此同时，使用的是紧凑而轻型，价廉且相对简单的材料。下面详细介绍的实施方式可以由(例如)两个操作手在10米或小于10米长的艇上迅速而方便地铺设，非常经济合算。一些实施方式给出了围栅的铺设通过自动化机构来进行，这种机构也是从较小的船只上进行操控。
围栅部件非常经济地存放在溢油源上或可能的溢油区域附近和/或快速运送至实际溢油处，以及选择仅使用小艇或其它价廉的船只在溢油处迅速制作有效的围栅，所有这些有时可在发现溢油后不久便可围绕并拦截溢油，此时，溢油区还很小且未分开，且远早于传统的，相对笨重，体积庞大和价格昂贵的围栅(目前使用的那种)被拖动或从存放场被运送并使用前。
如上面背景技术部分所述，在发现溢油后数分钟内铺设围栅可在一些情况下简化围控作业复杂性多达几个数量级，而且溢油区域得以控制。
下面详细介绍的本发明的实施方式包括围栅布置形式，这些布置形式可抗击风和浪引起的不稳定影响，即使在汹涌海面情况下，这些实施方式还可提供有效的围栅，防止诸如油的溢出漂浮物的流过，而且，如上所述，这种围栅可非常经济而快速地在溢油处制作。
在详细解释本发明的至少一个实施方式前，应该清楚的是，本发明的应用范围并非仅限于下面说明中所提出的和/或附图所示的和/或示例给出的部件和/或方法的结构与布置细节。本发明可以适用于其它实施方式或以各种方式实施或执行。
概述
如上所述，在围控溢油时，“时间是至关重要的”。一旦发现溢油或溢油正在进行时，溢出物会从溢油源处扩散，并可能会蔓延到很大区域，并可能会因为风、浪、水流而散开或分开为多个区域，而且，所述溢油具有其自己的物理特性。
本发明的一些实施方式预期会减缓溢油和类似溢出物的处理，因为它们能够快速处理溢油，并能在溢油自然扩散和风、水流以及海浪作用而蔓延至较大区域前被围控控制。在一些实施方式中，可以通过使用现场存放物质和/或方便快速地运输物质以在溢油现场快速制作围栅来实现这个目的。例如，在一些实施方式中，小型专用船只(例如，10米以内)上的操控小组(例如，两个人)在发现溢油5到10分钟内根据本发明实施方式便可开始铺设围栅，该围栅的铺设速度可达每分钟大约15到30米。换句话说，根据示例性实施方式的估计特性，在发现溢油时起20分钟内，可围绕溢油区布置到位300米长的围栅。在一些实施方式中，半个小时足够了。在一些实施方式中，一个小时也是合适的。当然，这些数字都是示例性的，不是限定性的，但是，它们却能说明本文所述方法和设备的重要潜在优点。据申请人所知，所属技术领域目前还几乎没有可与之相比的解决方案。相反，目前通常使用的方法和设备，都需提前制作围栅，体积庞大，价格相对来讲更为昂贵，常存放在并不靠近可能溢油处的中央位置，然后必须从很远的地方运到发现溢油处投入使用。这种传统的方法时间之长，多达几个数量级，而且，到实际围控行动可以开始时，溢油围控和回收问题也相应地显得极为困难。(一些来源报道说，目前油的回收率通常不到15％。)
一些实施方式的另一个优点是，根据本文所述投送方法，可将围栅布设在观察到的溢油边缘处或附近，这种情况有助于限制溢油的扩散。
一些实施方式的另一个优点是，在发现溢油几分钟内用围栅对其快速而准确围绕时，一些溢油可以有效浓缩而得以对溢出物进行现场燃烧和/或便于化学和/或生物处理。(被围控的溢油在其可能扩散前被环绕包围时可在围栅内提供较高的溢油物浓度)。同样，在这些情况下，方便了撇油。
一些实施方式的另一个优点是，溢油中所用化学和/或生物分散剂或其它产物(这些都很昂贵，且不一定会对环境有害)的数量相对较低，远不够覆盖使用传统拖曳式围栅时遇到的大片溢出区域所要求的数量。
膨胀围栅的现场制作
本发明的一些实施方式包括围栅，该围栅包括由各区段组成的准备好的套管，每个区段又包括可膨胀舱。围栅选择采用船只来铺设，船只在溢油周围行进，同时逐渐机械地对套管的一些舱室使用压缩空气(或者选择另一种气体)进行充气膨胀，以及另外使用加压提供的水对套管其它舱进行膨胀。这样，如下所述，就形成了稳定而有效的浮动围栅。图6A-6F示出了这种围栅的多种示例性设计方案，本文在下面介绍。
在一些其它实施方式中，套管舱可使用所属技术领域已知的各种自动膨胀舱。例如，自动膨胀水舱可使用压缩海绵和/或吸水材料和/或开放气室式泡沫材料和/或带单向阀和/或类似装置的弹簧舱，将水吸入水舱。漂浮舱可以使用带单向阀的弹簧舱来自动充气膨胀，和/或可以利用气体生成化学反应，诸如气体生成二元材料，来自动充气膨胀，这种二元材料采用套管展开作用和/或投送模块350的作用(如下参照图1和图3所述)进行混合，例如，通过投送模块350的作用，即投送模块将漂浮舱内二元材料之间的密封打破，或通过一些其它机械和/或化学工艺方法。值得注意到是，下面所述每个不同布置形式包括了围栅的多种不同示例性几何结构形状，这些布置形式可以使用水舱和/或漂浮舱自动膨胀，连同或代替浮动模块300(参照图1和图3所述)和/或通过分配模块350(例如，促进气体生成)来实施。
在一些实施方式中，套管101被细分为各个区段，这样，如果一个区段失效或被刺穿，围栅的浮力(以及水舱的作用)会通过邻近各区段来保证。
在一些实施方式中，各区段通过接头或铰链或其它灵活性部分彼此连接到一起，将膨胀的或自动膨胀的各区段相连，这些区段会更具有刚性。
在一些实施方式中，一些套管材料可以设在漂浮舱之上。同样，附加套管材料可以布置在水舱周围，从而使水舱延伸形成延伸的“裙体”，可用来延伸不透油的表面，当铺设围栅时，在一些实施方式中，这些表面至少在静水中会呈大体垂直，且在汹涌的海情下，这些表面会趋于大体上垂直于水面。
铺设设备
现在参照附图，图1示出了在水中铺设围栅的制作模块。
根据本发明的一些实施方式，限制溢出流入水中的油或其它漂浮物扩散的方法包括在潜在溢油区提供一种围栅制作模块99。根据附加实施方式，一旦发现溢油时，所述方法包括快速运输模块99(或其部件)至溢油区，例如，通过空运或通过快艇。
在一些实施方式中，如图1所示，围栅制作模块99可包括作为未膨胀套管材料102供应品存放的套管101、用空气和/或水膨胀套管101各舱的膨胀模块300、运送套管101和膨胀模块300至溢油区周围的(选择地)艇或其它船只200、以及将制作好的围栅100从艇上移至水中的投送模块350。套管101可以是带有可膨胀舱的任何连续的塑料或其它薄膜，如下详细介绍。
围栅制作模块99相对价廉，可以准备好并“随时可用”，存放在可能溢油的船舶上或附近。或者，未膨胀的套管材料102、膨胀模块300和/或投送模块350可采用压紧方式存放在中央部位并可迅速运输(例如，通过空运(如直升机)，快速水上运输(如快艇)和/或快速陆路运输)至溢油区。需要时，模块99也可存放安装在并随时可用的铺设船上，如艇，或快速安装在通用艇上或气体运输工具上。
在一些实施方式中，用来制作围栅100的套管材料101包括各个舱，即用来被膨胀的套管内的腔室，一些舱用充气膨胀，而一些舱则用水膨胀(即，注水或局部注水)。在一些实施方式中，这些舱是灵活性的，但不是可展开的，因此，当其充气和/或压力注水后，会变得坚硬和刚性的或至少半刚性的。这种气舱和水舱的具体示例性设计方案下面将参照附图6A-6F详细介绍。
正如参照图5C和5D所特别详细叙述的那样，围栅100可选择包括区段140，每个区段140包括至少一个舱150，该舱设计成用空气或可选择地用另一种气体来膨胀并给围栅100提供浮力，以及至少一个舱160，该舱设计成用水或其它液体来膨胀。(另外，图6A-6F也给出了舱150和舱160的一些示例)。可选择地，各区段140可沿套管101与连接区142交叉布置，这些连接区并不包括可膨胀舱。连接区142可以只是套管的无膨胀舱部分，因此而比区段140更具灵活性，后者一旦其膨胀舱150和160被膨胀后会变得刚硬。或者，连接区142可以包括铰链或其它灵活性接头。连接区142也可包括连接装置，用来将一部分围栅100连接到另一部分上，或者用来将一部分围栅100附着到另外一个物体上。
围栅100的长度可以包括一个套管101，或不止一个。下面详细介绍的一个实施方式包括带有水舱160的第一套管101，与带有气舱150的第二套管101交叉布置。
在膨胀之前，非膨胀套管材料102(可以是此前准备的空舱150和160)可以采用连续卷筒110的形式存放，每个卷筒110包括方便长度的套管，例如100米长，或200米长，或250米长，或300米长。在一些实施方式中，200米的围栅在膨胀前重30-90Kg。如果出现溢油，一个或多个卷筒可在船只200 上方便地架在膨胀模块300上，并可快速开始制作围栅100。如图7A-7C所示，每个卷筒110可选择带有端部接头180，可方便地将一个卷筒的末端部分连接至下一个卷筒的起始部分，从而可使制作的围栅长度大于各个卷筒内所包括的长度。该接头也可用作卷筒成卷的轴。卷筒可选择设有密封的保护箔，以提高长期存放期间的贮存寿命。
选择地，潜在的溢油区和/或中央存放区处的铺设艇和/或库房都可存放多个这种卷筒，选择具有不同特性，诸如铺设时的长度、强度、高度和深度都可不同，铺设时围栅上和/或下部分的色彩、类型或形状都可不同。这种多样性的可用性使得溢油控制人员和/或自动控制机构可选择含套管的卷筒，他们会认为，这些卷筒最适合溢出物、溢油规模、温度、风况、波浪、水情、靠近陆地或其他障碍物，或根据任何其它特性来选择。所选择的卷筒可以方便快速地架在分配装置上，而依次使用的卷筒可方便地彼此连接。
图1示出了制作模块99的特性。
膨胀模块300(图3详细示出了这种模块的示例性实施方式)，通过依次膨胀所述套管101各个区段，充气膨胀气舱150(或选择另一种气体)以及用水膨胀水舱160(或选择用另一种液体)，可操作地制作围栅100。在一些实施方式中，某个给定区段中的舱150和舱160的膨胀会使得这些舱变得坚硬，并会使这些舱(在其各自膨胀时的压力下)彼此之间为至少半刚性几何关系。另外，下面会参照图6A-6F将更详细地说明这种关系的示例。
图1示出了能够携带至少一个卷筒的套管材料102、膨胀模块300，和(可选择地)投送模块350的船只200，所述投送模块350可用来方便膨胀的或部分膨胀的套管101从船只上投入水中。根据一些实施方式，因为卷筒相对紧凑且重量轻，铺设船只200可方便地携带五或十个200米的卷筒，从而可以端对端地联接卷筒的套管，形成长长的围栅和/或根据盛行溢油和气象及水情等可选择有着具体特性的套管。
船只200可选择是一艘艇。在某些情况下，相对较小的艇(例如，10米艇)足以盛放卷筒110、膨胀模块300、投送模块350和两个艇员来操纵小艇并控制围栅制作作业。
或者，船只200可以是无人驾驶的艇，甚至是半潜式船只，例如，形状类似于鱼雷的小艇。(本文中使用的术语“艇200”和“铺设船只200”都应理解为包括了那些不一定是“艇”的船只。实际上，在某些实施方式中，直升机也可用来完成“艇200”的功能)。
图1示出了小艇控制器230，采用有线或无线连接(图中未示)至小艇发动机210、螺旋桨控制器212、舵机214的其中一些或全部上，以及连接到膨胀模块300和/或投送模块350的控制部件(例如，制作速度控制)上。可选择地，控制器230的功能可在多个处理器中间分配。可选择地，小艇控制器230可以接收来自若干传感器的信息，可包括测量小艇200相对于水的速度的传感器220、传感器307(或其它信息源，诸如测量围栅100制作速度的机械计数器)、测量已经在水中的围栅100部分和正在向水中移动的围栅100部分之间的拉力传感器305，和/或其它的测量环境条件(诸如水温和空气温度，水的湍流，和风速)的传感器。在控制器230的一个选择用途中，控制器230利用艇速和制作速度和/或小艇200运动时作用在围栅100上的拉力的测量值，来调节围栅100速度、膨胀模块300速度，或二者的速度，以便在水中艇运动和围栅制作速度之间进行协调，从而以大约与水中行进的艇的相同速度将围栅的新区段投送到水中。可以清楚的是，如果模块99装备成可完成这种协调(至少大概地)，那么，作用在围栅100上的拖曳拉力甚微(可选择地，根本没有)。与现有技术围栅相比，这种情况为围栅100提供了重要的益处，现有技术围栅，在其能够控制溢油之前，常常在恶劣的海况情况下，一般从很远距离上运送。为此，这种现有技术的围栅必须足够坚固，能够在可能波涛汹涌的海况下，经得起拖曳过程中所施加的高拉力和压力。为此，这种现有技术的围栅必须很坚固，而且为此必须采用坚固而耐磨的材料制成。这种材料相对体积庞大，笨重，且价格昂贵。相反，围栅100，可选择不需要拖曳，却可选择地以接近或等于铺设船只的速度相对轻轻地在水中进行铺设。为此，围栅100选择制作材料，仅需要满足该用途所要求的坚硬程度即可，因此，与形成现有技术的拖曳式围栅所要求的材料相比，围栅100的材料更轻和/或体积更小和/或较为便宜。
为制作围栅100，可选择使用的示例性材料有以色列Kibboutz Erez的Erez Thermoplastics Ltd.公司制作和销售的“TPU 1001”。这里列出一些示例性技术指标：纤维“PA 210Den”，聚合物：TPU，总重ASTM D 751ad 8oz/yd2，断裂强度(条)在100/120lbs/inch,59”宽时满足ASTM D 751程序E。以公制描述的类似纤维：“PA 235Dtx”,也是TPU，重量273gr/m2，断裂强度90/110Kg/5cm，宽度150cm。人们应清楚，用这种材料设计的示例性实施方式预期可给出的总抗拉强度为1500-2000Kg。其它实施方式可提供的抗拉强度为200-5000Kg。可选择地，其它材料，诸如Kevlar，线增强材料，以及各种纤维都可使用。
可选择地，套管101(例如，使用该示例材料的套管101)可以预期可抗极高温度变化，具有很高的抗有机溶剂和油的性能，从一定距离上可以很容易 地看到，可获得任何预期长度，方便以成对套管使用(见下文)，经济有效，体积小，相对于套管长度重量低，且提供良好空气动力和流体动力性能。可选择地，套管材料应该选择抗紫外线的，并能够承受在风暴条件下可能遇到的波浪。可选择地，可以使用生物降解膜。可选择地，可以使用耐火材料，以便对油进行现场燃烧，这是溢油应急处理中常用的一种习惯做法。
可选择地，围栅100可以以多种方式进行彩色编码。例如，在一些实施方式中，围栅100每隔一段距离采用交叉颜色单元，从空中观察围栅时，便于估算围栅长度和/或溢油周长。在一些实施方式中，所选择的颜色可标识围栅的各个部分，这些部分可以方便隔开(即，连接器区)，便于打开和闭合铺设的围栅，但又不会损坏它，例如，可以让船只(例如，装有处理或收集溢出物的设备的船只)进入围栅范围内。
可选择地，围栅100铺设时可与吸油层、油降解物质、化学分配器，和/或生物分配器一起进行。
作为另一个优点，围栅100选择制作时不使用现有技术的围栅的缆索和链条及其它沉重而昂贵的部件，而是经济地在一次性基础上制作和使用，并可(例如)使用图8和图9所示设备很容易地被收集和/或撕碎。或者，套管100可以采用生物降解材料制成，这种材料会在水中慢慢分解。
在一些实施方式中，小艇控制器230也可采用部分或全部自动控制方式操纵小艇200。可设置传感器222来提供信息，包括小艇200在行进水域内水的状况。在图中，所示传感器222是作为摄像头或其他监测/扫描传感器来布置的，然而，这种布置是可选择的，而不是限定性的，传感器222可以是布置在水内或水外的多种传感器中的任何一种，且“传感器222”也可以是传感器的结合形式和/或传感器类型的结合形式。
在一些实施方式中，传感器222可以实际上是一种摄像头，向控制器230提供小艇水上环境的视频图像。而后，在控制器230内运行的图像判读识别软件可以对图像进行判读以检测(例如，通过彩色差异或纹理差异)溢出物的边缘。此外，或者，传感器222还可以是浸在小艇200旁边水中或在小艇旁边水上漂浮的化学传感器，或者可实际上是多个相同和/或不同类型的传感器，每个传感器提供控制器230所使用的信息，以检测溢油边缘并进而操纵小艇200。在任何一种情况下，控制器230可使用来自传感器222的信息，以解算出操纵小艇200的指令，从而使小艇200(并进而是所制作的围栅100)正好从溢油外边缘的外边驶过，或者在被认为是方便或合适的任何其它航路上驶过。
模块99可选择包括投送模块350，可操作地从小艇200移动或帮助移动所制作的围栅各节至水中。例如，投送模块350可只是一种喇叭口或导向通道，可使围栅在水中放置时不会与小艇螺旋桨或操舵系统接触，从而避免危险。或者，投送模块350可以包括电动运送装置，或者任何其它工具，以方便操纵和移动正在制作的围栅。如上所述，投送模块350还可以包括膨胀促进装置351，诸如，榔头或其它机构来打破二元气体生成材料之间的格栅，从而促进自动膨胀浮动机构的膨胀。
图2是一种流程图，该图总结了根据本发明的一些实施方式使用围栅100的方法。
如图所示，在步骤410处，围栅制作模块99，选择包括一部分或全部套管102供应品，诸如卷筒110、膨胀模块300，和投送模块350，与目前使用的围栅相比，这些都相对价廉，体积不大，可以在可能的溢油源处本地存放。或者，如图所示步骤412，模块99可以存放在中央存放区：模块99部件尺寸相对较小和重量轻，如图所示步骤414，也可以快速投送(例如，通过空运，通过快艇)到所发现的溢油区。
模块99可以包括专用船只或其他投送工具(诸如，直升机)，或者，当发现溢油时，可以快速安装在投送交通工具上。然后，如图所示步骤416处，将投送工具下水，并操纵(手动或自动)其至溢油区周围，如图所示步骤418，与此同时，通过膨胀(使用泵入空气或内部生成气体或其它自动膨胀技术来膨胀漂浮舱150，以及通过泵水或自动膨胀技术来膨胀水舱160)来制作围栅100。在许多情况下，如图所示步骤420，通过连接一部分围栅100至另一部分围栅100，从而在溢油或部分溢油周围形成环103，人们会发现使用围栅100来完全围控溢油或一部分溢油是非常有用的。可选择地，在使用回收设备前，被围栅围控的溢油可能会漂走，以及，可选择地，如图所示步骤422处，可在围栅100上连接灯标和/或发送器107，以便于在溢油漂走后确定其位置。
在一些实施方式中，如果从公海远洋航行的船只上，或从海水钻井平台上，发现溢油或类似物质，可立即放下铺设艇并尽可能快速地将围栅铺设在溢油周围，以避免溢油蔓延。优选地，铺设沿水流方向进行，然而，如果水流很快的情况下，也可采用其它方法，按照这种方法，可从水流向溢油流动的位置处铺设围栅。如果可能的话，用围栅围控溢油，诸如灯标或发送器的导航辅助设备固定到围栅上，让围栅自由浮动。
如果溢油出现在海岸附近或港口内，可将另外的围栅布置成可保护海岸或其他敏感地区。
如果使用设备来收集溢油(例如，通过撇油)或通过化学或生物处理来处理溢油，在一些实施方式下，打开围栅，让处理船舶驶入围栅所围挡的范围内，围栅再次合上，以便在围栅范围内进行处理。考虑到水流因素，处理船舶上的人员可在围栅区域内成同心圆移动，以避免不经意间对围栅造成损坏。
制作模块99的细节
下面参照图3，根据本发明示例性实施方式，该图给出了制作模块99的局部补充细节。
图3示出了安装在小艇200上的膨胀模块300和投送模块350的细节。
如图所示，围栅卷输送器112通过拉动轮312将套管102从卷筒110送入膨胀模块300内。膨胀模块300可包括水膨胀模块370和气膨胀模块360。
在这个示例性实施方式中，充气模块360包括进气口362、空气滤清器364和用来产生膨胀空气压力吹风机366，和一个或多个空气喷嘴367，以便可通过舱内单向阀369将空气注入漂浮舱150内。可选择地，在一些实施方式中，模块360还包括空气压力传感器或膨胀压力传感器368，向控制器230报告并通过控制器230来精确控制膨胀压力。可选择地，膨胀压力可根据空气温度、海况，或其他环境和/或使用因素来进行调节。可选择地，膨胀压力可以逐舱控制，例如，为所选择的舱提供膨胀的控制程度，以便控制所形成的围栅的几何形状。这个方法将在下面更详细地介绍。
在示例性实施方式中，水膨胀模块370包括进水口372、海水过滤器374、泵376、水压安全阀377，和喷水器378，可通过舱160内单向阀379将水喷入水舱160内。
在该示例性实施方式中，投送模块350包括在制作围栅100期间使套管动作的拉动轮312，漏斗或防止围栅100接触小艇螺旋桨或舵机的导向块352，以及可选择地，其它施动杠杆或轮子，以方便制作好的围栅100部分向水中移动。
如上所述，向控制器230报告的传感器或控制部件可以报告投送船只200水上运动速度和/或围栅制作速度。在一些实施方式中，控制器230使用这个信息来计算指令(例如，以提供给小艇电动机、膨胀模块300和/或投送模块350)以协调相互之间的这两种速度，以便围栅铺设过程中，围栅各个区段处在其预期位置，以及在围栅抵达水中时作用在其上的其它应力(例如，拖曳应力)甚微。
下面两段说明了围栅100的示例性实施方式和铺设围栅的模块。应该指出的是，所给出的附图都仅是示例性的，并不是限定性的。凡给出范围之处，这些范围也都是示例性的，不是限定性的。所提供的信息都是目前计划实施方式的说明，预期适用于某些应用环境下。
根据示例性实施方式，铺设后的围栅100可以高200-500mm，宽250-350mm。套管102空重可以为每米140-150g。围栅的同一部分注水后重量可在每米2000-6000g之间。套管100的示例性卷筒可以长150-200M，重30-90Kg，芯部直径0.7-0.9m，宽度0.3-0.45m。可以看出，这些数值尽管不是限定性的，但却说明了本文所述实施方式的可利用性和适用性：诸如这些部件实际上可存放在现场，并由小艇(例如，10m艇)上操纵的小组(例如，2人)来快速操作。如果所存放的条件受到保护且与外部环境隔离时，这种套管的存放寿命可以是4-10年。围栅100的制作(膨胀和投放)速度可以很快，可达每分钟10m,或15m，或20m，或30m，或甚至40m，或更多，这取决于所使用的膨胀和投送模块的速度和质量。这种围栅，如果存放在现场并在发现溢油后即可使用，实际上在许多情况下，可在发现溢油后10或15或20或30或60分钟内，实现对溢油的完全围控。
根据示例性实施方式，用来铺设上一段所述围栅100的模块99可以很小，如1m x 0.5m x 0.5m。图3所示喇叭口352可以是1-1.5m长。整个模块减去套管卷筒可重50-250Kg。在一些实施方式中，围栅套管材料卷筒和膨胀与铺设围栅所需模块，能够铺设200米的围栅，可放在比2立方米还小的空间内。
可选择地，模块可以设计成使用12V或24V电源来工作，以便能与小艇上方便适用的电源相匹配。
下面参照图4，该图所示为根据本发明一些实施方式的围栅100选择使用简化图。
现有技术的围栅常常是在遇到溢油后被拖动，有时是试图收集广范扩散的溢出物。因为在许多情况下围栅100可在溢油(如上所述原因)后快速铺设，所以在一些情况下，可将溢出物被完全围控在环绕的围栅内。因此，在一些情况下，以及根据一些实施方式的选择使用方法，小艇200和模块99用来围绕所有溢油或围绕一部分溢油制成围栅100。可选择地，两个围栅部分(例如，提前制作的区段和后来制作的区段，或者，例如，围栅的首先制作部分和最后制作部分)彼此相连，形成和闭合围栅100的环绕环，从而形成环103，如图4所示。
在一些实施方式中，围栅100围绕全部或部分溢油所形成的环103可以允许自由漂浮，离开溢油区。换句话说，根据该选择实施方式，环103会受风、水流和浪的作用，正如溢油本身会受到这些影响一样。在许多情况下，例如，在远离陆地的钻井平台出现溢油时，所述溢油及其围控环103可以允许漂流一段时间，直到回收或处理溢出物需要的设备开始使用为止。可选择地，可将一个或多个灯标(和/或发送器)107固定到围栅100(环103)上，方便确定漂浮溢油的位置，甚至在漆黑和/或有雾的情况下。
这种使用围栅100的方法可进一步使得围栅100制作成较小、较轻，而且也可选择不如现有技术围栅坚固，后者常常固定到物体上或在水中拖曳，因此，必须非常坚固以抵抗合成拉力，而且体积够大，以阻挡逆风和逆流中的溢出物。根据该选择实施方式，环103顺风和顺流流动，而不需要顶风逆流拦截溢出物。因此，与现有技术的围栅相比，尽管很轻，以及可选择并不坚固的结构，而且体积较小，但围栅100依然有效，当与溢油接触时，所有这些现有技术围栅通常都设计成固定和/或被拖曳，因此，必须足够高和足够深，以阻挡顶风和顶逆流(水流和/或拖曳产生的水流)的溢出物流过。然而，值得注意的是，围栅100的这种“自由漂浮”使用是选择性的。一些实施方式可以按这段话所述制作，以便利用这种“自由漂浮”的预期用途，然而，另一些实施方式则可制成固定式或甚至被拖曳的形式。
下面参照图5A-5B，这些附图示出了本发明一些实施方式中使用的稳定概念。
在一些实施方式中，围栅100包括漂浮舱150和注水或部分注水舱160，如上所述。这是围栅100一些实施方式的有用特性，即制成后的围栅套管101在膨胀后所含有的压载物质重量(例如，体积不超过1％)并不是明显比水重。这种围栅的一个优点是，无需存放、成形、运输、铺设，和最终恢复的沉重压载物质，与使用沉重的压载物质相比，这种围栅100的铺设过程相对迅速、简单，而且价格低廉。
用来拦截溢油的标准围栅都包括在水上漂浮的浮动箱，和悬挂在浮动箱下方的比水重的压载物。这种布置会在水中形成垂直取向，漂浮部件向上拉，而沉重的压载物向下拉。
然而，在围栅100的一些实施方式中，舱160内没有比水更重(即，密度更大)的物质，因此，这些舱并不是明显比水重。为此，只要在围栅下方悬挂气体膨胀浮动部件和水膨胀舱就一定能实现所铺设围栅的流体动力稳定性。图5A-5B说明了这种实施方法的原理。
图5A给出了包括漂浮舱150和水舱160的围栅100的剖面图。漂浮舱150宽度大于深度，选择至少1.25倍宽，选择至少1.5倍宽，以及选择至少两倍或三倍或四倍或五倍宽。根据基本物理原理，便可很好理解，流体动力会趋于将这种浮动箱推向漂浮舱150与水面大体平行的位置。
例如，根据图5B所示，水流试图将舱160推向一侧，为此，使得围栅100转动。(图中，水压从右向左移动，产生相似的旋转效应)。然而，在围栅100的一些实施方式中，水舱160与漂浮舱150为至少半刚性关系。在图5A和5B所示实施方式中，舱150和160彼此大体垂直。在一些实施方式中，舱150和160的垂直范围在20°内。在一些实施方式中，舱150和160的垂直范围在10°内。在一些实施方式中，舱150和160的垂直范围在30°内。下面，参照图5C和5D，介绍形成这种垂直取向的方法。
与使用沉重压载物(例如，金属链)的现有技术围栅相反，舱150注水后的重量并不会对围栅这种实施方式的垂直取向产生很大作用。然而，舱160内所含水的重量并不抗风力，然而，这些风力则可能会使浮动部件150浮出水面。因为浮动部件150是通过舱160的重量被拉入水中，流体动力(如图5B所示)会趋于使浮动部件150与水面保持平行。结果，在舱160连接以便垂直于浮动部件150情况下，这些同一流体动力会趋于迫使舱160进入与水面大体垂直的位置，适合围控溢油并防止出现溢油业称之为“夹带(entrainment)”的现象，此时，在湍急的水流情况下，油会在围栅下方流过，而湍急的水流则会将围栅下降部分推向一侧，使得溢出物在围栅下方流过。
下面参照图5C和5D，这些附图示出了根据本发明一些实施方式为形成围栅100而交叉布置多个套管的方法。
根据一些实施方式，制作围栅100的方法包括提供多个套管，每个套管可包括充气和/或注水舱室，以及在套管的舱充气和注水之前(或者，可选择在完成所述舱注水和充气前)，两个或多个套管的舱可以交叉布置(例如，通过将一个套管的延伸部分穿过另一个套管的开口部分)。在一些实施方式中，注水和充气膨胀所诱发的压力使得交叉布置的套管彼此呈现半刚性几何关系。在图5C所示实施方式中，第一套管的一个区段与第二套管的多个区段交叉。在图5D所示实施方式中，第一套管的一个区段与第二套管的一个区段交叉。在一些实施方式中，图5C所示方法和图5D所示方法可以结合在同一个围栅100中。在一些实施方式中，各区段(含可膨胀舱)在两个交叉套管中长度大体相等。在另一些实施方式中，各区段(不同套管或同一套管中)尺寸不同。在一些实施方式中，可以交叉布置两个或多个套管。在一些实施方式中，交叉布置的套管 的舱室，通过充气和注水，在半刚性几何布局中将套管锁紧在一起。
图5D所示部件组成了围栅100的两个区段，所述围栅100采用两个套管的部分制成。由气舱150(例如，150A和150B)组成的套管151与由水舱160(例如，160A和160B)组成的套管161交叉布置。在这个示例性实施方式中，套管151的每个区段140包括：
·套管151的区段包括套管151的一对充气舱150(例如，图中标为150A和150B的舱)，将150A连接到150B上的连接条带或表面152，150A至150B和连接表面152之间的敞开空间153，以及(选择灵活性的)区段之间的连接表面154；以及
·套管161的区段包括套管161的一对水舱160(图中标为160A和160B)，连接160A和160B的连接条带或表面162，以及可选择地，区段之间的连接灵活性表面164。
在制作期间，膨胀模块300和/或投送模块350通过空间153来滑动上舱160A，以便套管151和161交叉布置。然后，舱150和160进行膨胀。舱的尺寸经过计算，从而可以在这些舱未膨胀或只是部分膨胀情况下进行交叉布置，但是，一旦所有或大部分舱都用水或用气或用水气混合物膨胀后，交叉布置的区段就因为漂浮舱和水舱的膨胀压力而固定在一起，这些舱因膨胀力彼此相顶而向上推动。因此，除了填充漂浮舱和水舱外，膨胀过程具有两个作用：1)将两个交叉布置的套管部件联接在一起，从而在保持膨胀的同时它们不会被拉开，以及2)膨胀压力会使交叉布置的部件保持在彼此为至少半刚性几何关系。所以，例如，在一些实施方式中，套管161和151交叉部分的形状和/或对膨胀过程的控制，以便在几个交叉膨胀舱的每一个中产生预期压力，这些可单独和/或一起膨胀后在套管151和161的舱之间形成固定几何关系。在一些实施方式中，保持套管彼此垂直。图6A-6F示出了部件之间的其它选择的位置关系，下面将说明。
人们会注意到，实现图5D所述和上述漂浮舱150和水舱160之间垂直关系的方法是可选择的。一些实施方式可以利用条带或固定件或任何其它方法来固定两个套管，或按预定角度与其它不同舱形成预成型套管。
表面154和164一起构成了连接区域142，(选择灵活性地)将区段140彼此连接在一起。
图5C类似于图5D，主要区别是，用来容纳套管161部分160A插入的敞开区域153位于套管151两个区段之间(即，两个可膨胀纵向部分之间)，而在 图5D中，敞开区域153则位于套管151的一个区段内。因此，图5C给出了一个示例性的实施方式，在这个实施方式中，第一套管的一个区段与第二套管的两个区段交叉，而图5D给出的示例性实施方式中，第一套管的一个区段与第二套管的一个区段交叉布置。
下面参照图6A-6F，这些附图给出了根据本发明一些实施方式围栅100多个选择布置形式的简化示意图。附图6A-6F示出的设计方案可选择使用上述参照图5C介绍的套管交叉方法实施。或者，可以使用任何其它方法来形成类似图6A-6F所示那些布局形式，这种方法包括固定套管和/或采用确定形式和多个内部舱来形成复杂套管。应该清楚的是，这些布局形式都是示例性的，不是限定性的：也可使用其它许多结合舱室和其它形式结合舱室。
图6A为围栅100简化示意图，该围栅是在上面参照图5C或5D所述套管结合作业之后形成的。形成一个“十字”形状，漂浮舱150A和150B形成该十字的“两臂”，舱160A悬挂在其下方。图6A给出了另外一个有趣的特点：所示实施方式称之为实施方式100A，包括标为160A的水舱(或一部分水舱)，其中，在膨胀后，当铺设围栅100A时，一部分水保持在周围水位上方。这种“水上水”的布局形式的优点是在几个方面增加了围栅100a的稳定性。在周围水位上方保持一部分水可迫使漂浮舱向下进入水中。这种情况相当于舱160内填充比水还沉的压载物质时会获得的效果，然而在图6A所示布置形式中，并未要求使用任何沉重的压载物。迫使漂浮舱150入水的一个优点是将围栅100A的气动力轮廓向下，从而使其不太容易因风而移动，也不太容易在风的作用下而倾斜或转动。
“水上水”的布置形式可选择包括独立舱，其至少部分支撑在周围水位上方并至少部分注水和/或在周围水位下方和周围水位上方延伸的水舱160，如图6A所示。换句话说，例如，参照图6A，舱160A和160B可以是独立舱室或公共舱，并可全部注水或部分注水或部分注水和充气。通常，确定诸如水位上方水舱这种重量的位置，预期会降低结构的稳性，但是，将该重量定位在围栅布局中央轴线上方则会解决这个问题，而且，在考虑了风的影响时，迫使围栅进入水中会增强整个稳定性。可选择地，在漂浮舱150内使用一些水也会获得类似的效果。可选择地，在选择围栅形状和/或所要使用的充气和注水方式时，也可考虑铺设时风和水的情况。
图6E示出了类似于围栅100A的布局形式，并标有100E。布局100E与100A的区别是，舱150a和150b所形成的“双臂”倾角向下，这样，这些臂的远端被迫向下进入水中，而不是(如果使用的话)套管交叉时的中央交点。同 布局100B一样，布局100E比100A具有气动力优点，其特征在于，在许多情况下，漂浮舱所形成的“双臂”的尖部在水下。这种情况将大风在漂浮舱下方穿过会施加很强旋转力的可能性降到最低，转动围栅并从而也许会方便溢油在围栅上方或下方通过。如果“双臂”端部被迫进入水中，由于大风产生的可能的旋转影响会小。为此，当在大风情况下铺设围栅时，可优选布局100B和100E。包括漂浮舱150的双臂也可形成带有向下曲度，以产生类似效果。
应该注意的是，由于膨胀后作用在舱150和160上的相互压力保持其结合位置关系，膨胀压力的变化可选择用来改变这些舱彼此相对位置。例如，如果套管材料在一定程度上是可以展开的，而舱160A也膨胀到压力高于160B时，那么，较高压力的舱160的那种超压作用就会压迫舱150向下，如图6E所示。为此，舱150所形成的双臂向下角度可在围栅膨胀时由各个舱的受控差动膨胀来确定，并可由控制器230或模块350操作手来控制，向下角度的选择应考虑当时盛行风况和水况。
图6F示出了类似于图6E的布局100F，区别是其“水上水”舱160A，尽管其保持在周围水位上方，但仍低于浮动室150的上方水位，这有助于保持较低重心。
现在参照图6D，该图示出了标有100D的围栅布置，且其可称之为“胖男孩”围栅。如图所示，上下舱160都呈一定程度的圆形。这个形状的一个优点是，外部的“陷阱”区呈锐角形状，在图中标为171和172的位置处形成。陷阱171趋于拦截并迫使波浪溅射的并趋于冲刷围栅100D顶部的油滴向下。陷阱位置172会降低所述行业称之为夹带的作用。同样，波浪作用或水流对下部160B所驱动的溢出物部分同样会遇到锐角，该锐角会顶住溢出物流过围栅100D。
下面参照图6B和6C，这些附图呈现了称之为“蝴蝶”的布置形式100B。布局形式100B还在位置171和172处给出了锐角形式，有助于阻挡溢出物并防止其在风、浪，和/或水流作用下而在围栅100B上方或下方被冲掉。布局100B还具有的优点是，即使在围栅100B已经被暂时局部转动情况下，依然会有围栅的一个“臂”(160A1或160A2)沿近垂直方向延伸入空中，而围栅的“腿”(160B1或160B2)则在近垂直方向上延伸入水中。蝴蝶形围栅100B可以(例如)使用参照图5C和5D所述的交叉技术通过与一个套管151交叉的两个套管161来制成，形成蝴蝶形效果。
图6B和6C一起说明了，与下部分160B1和160B2的膨胀相比，上部分舱160A1和160A2的膨胀程度可以用来控制臂部150的向下指向角。这两个图 示出了同一个布置形式，区别仅在于，舱160A1和160A2在图6B中的膨胀比它们在图6C中的膨胀更高。(注意，可要求带有采用稍稍可膨胀材料制成的舱的套管101使用这种效果)。
下面，参照图7A-7C，根据本发明的一些实施方式，这些附图示出了将围栅套管彼此相连的选择装置和方法。
如果围栅套管101采用卷筒110或类似方式提供时，人们有时会期望所形成的围栅比单独一个卷筒给出的套管要长。为此，在一些实施方式中，套管101的端部可以带有连接一个套管至另一个上的连接器。图7A-7C示出了这种连接器的示例性实施方式。图7A示出了在制作围栅过程中的套管卷筒110，所示为被拉向并拉入模块300和/或模块350。在卷筒110的中央，套管101的端部固定到连接器180上。连接器180选择采用轻型塑料材料制成，并使用单向搭扣固定到围栅上，搭扣在闭合一起时刺破围栅材料。一旦连接器180被扣到一起时，可以缩短“前端”(一直通向连接器180的未膨胀套管空间)。
模块300/350可以装备成可识别卷筒110何时抵达其端部，不论是通过光学扫描印制在套管材料上的代码，还是在连接器180试图进入模块300/350时通过传感器检测的压力，还是通过任何其它装置。一旦发现卷筒端部时，停止围栅膨胀，安装上新的卷筒，且老的卷筒的套管的“内”端就会连接到新的卷筒的“外”端，如图7C所示。注意，在图中所示的示例性实施方式中，连接器180包括“凹”部件182，其尺寸和形状都可容纳并可锁定到“凸”部件181上。可选择地，凸部件将是“外”连接器，而凹部件则是“内”连接器，反之亦然，在卷筒与卷筒之间保持一致性，以便相互配合。应该清楚的是，附图和本段所提供的连接器180的细节仅是示例性的，不是限定性的。
下面，参照图8和图9，这些附图示出了与现有技术设备和方法相比，围栅100的进一步优点。当围栅包括沉重的，庞大的，和/或昂贵的部件时，最好能将这种围栅回收，然而，必须投入大量工作和费用，这些则远远超出了使用围栅围控溢油以及在收集或处理所拦截溢出物时的工作和费用。
相反，围栅100可围控的物质则并不比水重(可选择地，除了套管材料本身)，且没有那种材料会如此之贵，以至于需要保留这种围栅、对其清洁，并将其重新运回其存放设施处。当不再需要围控溢出物时，只要将围栅100收集，其材料可回收利用或者被处理掉。
图8示出了收集模块800，用来收集(以及可选择地，最终回收利用)围栅100。在这个选择实施方式中，电动机808带动拉动轮(或相等部件)来在 围油栏100中拉动。棘轮804(或相等部件)刺破围栅100的舱150和160，放出所含的空气(或气体)和水，使得剩余套管101被压在导向轮806之间，后者挤压气体、水，以及残油或其它溢出物。选择刮油器807可以刮去压缩套管101表面上溢出物，然后卷到卷筒810上，卷筒尺寸与包含原来套管的卷筒110的尺寸大体相同。通过(在标为820处)使用过滤、离心、撇油，以及其它技术，残余溢油可别收集，并可将清洁水返回到环境中。可选择地，此时，可设置有关设施，用来卸载从围栅上收集的溢出物。
值得注意的是，收集模块800所要求的机器和物理布置都与模块99用来膨胀和铺设围栅100的那些有着某些相似性。为此，在一些实施方式中，可以使用结合模块，在这个模块中，膨胀围栅100(或控制其自动膨胀)和用来铺设围栅100的设施，以及在使用后用来收集围栅100的设施，都安装在同一个船只上以及在适当时候可在每个模块上使用。在这种结合模块上，当然，公共物体，诸如电动机、控制器、卷筒操作装置、装载和卸载设备(例如，350)和其它常用工具和材料都可用于铺设和收集。
图9示出了图8所示卷筒收集布置的另一种形式。在图9中，撕碎轮组件900(或相当设备)可以用来取代卷筒收集器910，以收集使用过的围栅100。在一些实施方式中，撕碎轮900可用来撕碎套管101，一旦其被倒空(而且，可选择地，清除了溢出物)，套管101的撕碎装置然后存放在随意形状的空间内，直到其被投送进行回收利用或其它处理。
值得注意的是，围栅100的一个优点是，在使用后，可选择不用清洁水和化学处理来清洁围栅100(在可重复使用的现有技术的围栅中，通常这样做)。因为在泄气和压缩后围栅100的体积相对较小，所以只要将该沾污的围栅套管撇弃也是一种选择。
值得注意的是，作为一种选择增强方式，围栅100可以设有和/或铺设吸油层(这种吸油层在所属技术领域为人们所知)，以便至少部分地吸去接触围栅100的油)。该机器而后将这些层铺设在一起。
现在参照图10A和10B，根据本发明的一些实施方式，这些附图是另一些围栅设计方案的简化剖面图。
图10A示出了一种围栅设计方案，按照这个方案，如图所示，形成了带有空心部分822的宽而相对平坦的漂浮舱820，水舱则悬挂在其下方，从而形成向下的较小气动力轮廓。
图10B示出了一种实施方式，在这种实施方式中，漂浮舱830和悬挂在其 下方水舱之间的大体垂直几何关系通过条带或固定件832来保持。
下面，参照图11A-11F，根据本发明的一些实施方式，这些附图是铺设在波浪水面上的围栅的简化示意图。图11A和11B示出了由水舱846、漂浮舱842，和“水上水”舱844组成的围栅的顶视图和侧视图。另外，图示为材料“裙边”，该材料连接水舱846和延伸这些水舱形成的围油栏。图11C示出了在波浪海面环境下这种围栅的特征，在这种环境下，区段间连接区域852所提供的灵活性提供了可使围栅适合水面的灵活性。
图11D示出了一种围栅，在这种围栅中，可以提供含有和连接水舱的垂直“裙边”830和含有和连接漂浮舱的类似材料襟边882，裙边830和襟边882都有助于防止溢出物在风浪情况下流过围栅栏。
图11E示出了在静水中由漂浮舱和悬挂水舱组成的围栅。图11F示出了波浪水面上的同一个围栅的情况。
根据本发明的一些实施方式，图12A示出了一种机器的简化示意图，该机器用来制成由挤压泡沫材料组成的围栅，图12B示出了这种围栅。
图12A示出了为形成闭合气室式泡沫材料而要求的各个组成部分的容器910，和为形成开放气室式泡沫材料而要求的各个组成部分的容器912。挤压器920准备闭合气室式泡沫塑料，挤压器922准备开放气室式泡沫材料，两种泡沫材料通过挤压技术而连接到一起。结果如图12B详细示出的泡沫材料围栅930。围栅930的闭合气室式各个部分容纳空气，并包括围栅930的浮动部件。围栅930的开放气室式部件吸水，变得相对较重，构成了围栅930的水下延伸部分。
下面是本发明的一些实施方式的进一步附加说明：
控制水体中溢油的方法、设备和系统，和制作和/或铺设围控机构的方法、设备和系统：
根据本发明的一些实施方式，海上溢油的扩散可以被阻挡和/或泄漏会被围控。海上溢油/泄漏可以包括油或化学品或任何其它液体海面溢出物，包括液体环境下诸如大片水域(海洋、湖泊、河流等)的生物和任何其它溢出物。当开始时是因为故障或事故出现时，溢油基本上是集中在一起的，涉及的区域有限。如果在这个阶段能够围控，则可以防止溢油分开，被波浪和水流冲开，和出现物理上和/或化学上的变化或改变。例如，本发明的一些实施方式就可用作为拦截溢油的主要手段。
已知的解决方案包括将预先制作的围栅运往溢油现场并铺设这些围栅来机械拦阻溢油。本发明的一些实施方式介绍了一种现场制作和铺设围栅的方法。此外，本发明的一些实施方式包括一种新型的围栅(浮动围油栏)的生产概念和设计，使用较小和较轻围栅，提高围控区，这种围栅可存放在典型的海洋船舶上。这种方法避免了在将围栅运送至溢油部位时拖动围栅的必要性。
排除了拖动围栅的需求，与任何其它类型的围栅相比，这种围栅非常轻。这种概念和设计还可防止目前围栅的典型故障，诸如淹没、夹带和规划(planning)。
本发明的一些实施方式还可用来拦截由于不同原因而出现的植物群或动物群或任何漂浮物的漂浮区。这个方法还可使得这种漂浮“群体”随着海流来移动并与其周围保持相对隔离。本发明的其它实施方式可用来防止漂浮植物群或动物群进入被这种方法所隔离的区域内。
本发明的一些创新方面以及由此而形成的优点如下：
1.根据一些实施方式，这种围栅可在事故发生时立即投入使用。围栅材料和铺设围栅的设备(溢油控制系统)可设计成安装在船舶上。所述船舶可以是有人驾驶的或无人驾驶的。这种船舶专门用于溢油围控系统，或者，溢油围控系统可以安装在其它船舶上，诸如海岸警卫队船舶、最合适的船舶或通用艇上。装有这种系统的船舶可存放在另一艘船上(如油船或其它商船上)、钻井平台上、港口内，或可按自身比例(by self-proportion)存放在任何位置，并可抵达溢油现场或通过另一艘船只或飞机运往溢油处。
2.根据一些实施方式，围栅可在现场制作，这可以使围栅长度非常长或可制作多种类型，不需要很大的存放空间。
3.根据一些实施方式，围栅的生产概念可以基于充气(或任何其它合适气体)和充注液体(可以是海水、过滤水、饮用水，溢出物，诸如油或任何其它合适液体)，按协调有序或同步方法工艺被引入卷成的或折叠的塑料套管内。另外，还可以用闭合气室和开放气室式泡沫材料来填充围栅室，以起到围栅部分或全部的浮子或压载物的作用。这个方法可以手动进行或使用设备，需要人工干预，也可无需人工干预。
4.根据一些实施方式，围栅卷或包可通过使用多层箔预先制作而成，这些箔可以焊接或固定到一起，形成围栅室的一种内部结构和隔断。该结构的一些部件可以采用手动或自动方法通过向围栅充气或注水或其它物质形成/支撑围栅。
5.根据一些实施方式，围栅可以采用单独闭合室制成，这些室布置成可含有空气或填充闭合气室式泡沫材料来起浮子和水的作用，或闭合或开放气室式泡沫材料来起压载物的作用。如果是局部损坏情况下(即，一个或几个室泄气)，连续壁(“裙边”)可使围栅继续作为油栏起作用。
6.根据一些实施方式，围栅单独闭合室的内部结构可以使各室在期望轴线和方向上保持灵活性和稳定。围栅的这种设计使其可满足水动力需求，在所要求区域形成稳定性或灵活性。
7.根据一些实施方式，围栅可以设计成使其起一部分水体的作用。例如，围栅的稳定性基本上不会受到水下水流的影响，因此，围栅不会沿与水体不同方向拖动，在其它情况下，水中暗流本身有时会是该水体的局部部分。
8.根据一些实施方式，围栅可以设计成这样的，即建立一个大体恒定的稳定方法，在垂直轴线上始终保持大体上平衡。
9.根据一些实施方式，围栅进一步设计成或布置成这样的，即围栅可以在不同水况下随水面一起移动，这样，油/溢出物就基本上不会从围栅的上方或下面流过。将围栅的不同部分或边缘结合到一起，使用或不使用外部材料，从而将围栅部分连接在一起并形成连续的围栅。
10.根据一些实施方式，按照溢油规模/溢油量，以及环境情景，围栅边界内所围控的溢油可以由小组人员用围栅制作船舶、附近船只、飞机上的工具和材料立即进行处理。此外，如果不能立即处理，溢油基本上会始终被围控在围栅内并随水流漂浮，以后再进行处理。
11.根据一些实施方式，系统可以带有其它子系统(安装在船舶上或与围栅一起制成)，用来处理溢油。例如，子系统可以是油分离器(撇油器)，将油与水进行机械分离。在另一个实施方式中，其它子系统可包括一种机构，以释放与油相互作用的化学或生物剂(在围栅铺设前、铺设期间或之后，作为围栅的组成部分或固定到其上)。
12.根据一些实施方式，其它子系统可将溢油收集在灵活性材料制成的可膨胀腔室内。这样，被收集溢油的容器也可存放在小空间内，然后展开以存放油。这种可膨胀性容器可以漂浮并可设其自己的灯标，以便其被置于海上，随后再被收集。
13.根据一些实施方式，围栅可以用来拦截溢油，即将溢油置于围栅包围圈内。相反，在某些情况下，可以使用这种方法和材料来围绕非溢油区，从而防止化学物进入围栅所包围的区域。例如，保护动物免受外部风险，或者保护海 岸部分。
14.根据一些实施方式，溢油部位可以通过附着在围栅上的灯标来发出，这种灯标上装有由海水、电池组或其它能源启动的视频或无线电发送器。这种发送器可以由船只、飞机或卫星来跟踪所围控的溢油。在溢油被发现后，溢油可用上述应急处理装置来进行处理。
15.根据一些实施方式，其它子系统可用来在铺设围栅之后收集围栅并通过适用方式来准备处理。这种子系统可以安装在铺设围栅的同一艘船舶上或另一艘船舶上。这种子系统可包括一种机械系统，用来拉动围栅，切割气室，传送水和围栅上的任何残渣，以便处理、撕碎/折叠/切割围栅并存放在容器中供以后处理。
所述方法的示例性实施方式
根据一些实施方式，公开了一种阻挡海上石油或化学溢出物或任何其它危险液体的方法。这种方法可以利用一种专用设备，该设备可安装在通常的(有人驾驶的)或专用的无人驾驶船舶上。这种船舶本身可以布置在港口、海滩、任何类型的船舶、飞机或石油钻井平台上。在船舶跟踪溢油边缘线的同时，这种装置能够制作和铺设围栅，并可在基本相关位置处建立围油栏，以便围控溢油。这种跟踪可以手动(操纵船舶)或自动进行。
在使用无人驾驶(机器人式的)船舶上，可以装备包括传感器、软件和遥控操纵或操作等的系统。例如，这种跟踪可以通过识别溢油和海洋背景之间的对比线来识别。通过使用多种有源或无源传感器或属性等的结合形式，对比线可以由:颜色、反射、密度或其他物质属性来确定。
根据一些实施方式，船舶可以自动或机械启用。这种启用过程可包括一种下水装置，使用弹簧、爆破装置或其它装置来推它，对其发射或将其抛入水中。可以使用重力、绞车、升降机、吊车或其它装置将其推入水中。
根据一些实施方式，所述装置可以设计成这样的，尽管携带该装置的船只上的空间较小，但仍能形成长长的围油栏。制作过程之后是铺设过程，在这个过程中，将围栅置于水中所期望的位置。
根据一些实施方式，铺设过程可以与船只速度协调一致。套管和海水的接触点涉及使用一种喇叭形部分伸出船只的舵和螺旋桨，这样，围栅和船只功能都不会受到损坏。
根据一些实施方式，形成围栅所用的材料可在化学上能够回收利用或可分解的，以便其本身不会造成生态破坏。其可以带有亲油性或拒油性涂层。另外，可设计成在化学上具有耐火性，这样，在某些情况下，溢油可在当地燃烧(“现场燃烧”)。其表面颜色为高能见度和对比颜色，从而能在远处看到。
根据一些实施方式，围栅卷或包的基本设计方式可以是按照所需结构预先制成，然后卷成或折叠成适合该装置的结构。“随时膨胀”的围栅包可以主要采用多层材料制成并(必要时)可包括铰链或枢轴用的其它材料。一种选择是，使用不同材料来起压载的作用，或具有围栅的其它的抗拉强度、稳定性、灵活性或弹性。这些材料可以在围栅充气和注水前或后插入。
根据一些实施方式，在船上，还有额外的围栅卷筒或包，随时可供其它围栅制作生产。根据溢油不同情况(即，不同海况、溢油或其它化学品类型、溢油规模或处理方式)，这些卷筒或包的形状、材料、尺寸或长度均可相同或不同。更换过程可以手动进行或自动进行。可以设置一种设备来协助更换围栅和/或将一个围栅连接至另一个围栅的边缘上。
根据一些实施方式，除了其围控功能外，携带这种装置的船只或飞机可以携带一定数量的分散剂或其它溢油处理剂来在初始阶段处理小到中等程度的海上溢油。在某些情况下，这种能力有助于终结溢油并无需派送更多船只或飞机。当在较早期使用时，溢油处理材料则被认为更有效。
根据一些实施方式，在采用不同手段对溢油处理后，应该认为比较容易收集和存放用过的围栅。这种收集过程可手动、使用绞车或其它设备来进行，这些设备能够使围栅舱泄气和放水(割开而泄气和排水)。这种过程可使围栅体积大体上降至其原来尺寸，以便存放时占用空间最小。
围栅设计的示例性实施方式：
在一些以前的解决方案中，必须用船只拖动围栅，而拖动方向则是沿该船只给定的方向而不是水体指示的方向。因为需要拖动围栅，所以，必须承受可能会损坏围栅的各种力。在以前的围栅处，保持裙边垂直是通过沉重压载物来实现。这种强制动作造成目前围栅结构变得笨重而庞大。
与一些此前的解决方案相比，新的围栅设计可实现如下优点：
·根据一些实施方式，通过在专用结构内“包装”空气和水而形成一种围栅。
·根据一些实施方式，需要减少对沉重压载物的使用。该设计方案基于围栅的浮子，其大体上保持在偏心位置。使得围栅失去平衡而施加的各种力因与浮力相抵触而起反作用，所述浮力使得水下壁(“裙边”)保持垂直并使围栅再次平衡。这种连续的过程使得围栅起到围栏的作用。这个能力可通过两部分(浮子和裙边)实现，这两个部分在滚动轴线处设有刚性结构，使裙边在任何情况下都与浮子垂直。
·根据一些实施方式，围栅浮子可以布置成或设计成在海面上方成比例地偏低和扁平形状，以降低风的作用和提升力。围栅的优点是，其基本上起围绕围栅的水体的作用，这个优点是控制海面上凸出部分特征为最小。受风的影响应该最小。同时，其应该起围油栏作用，阻挡溢油流向另一侧。浮子设计成可建立最小升力(即，最小气动力形状)。这个能力通过形成水上形状来实现，该形状具有最小流线，同时保持最大阻力系数。可以涉及锐角、凹面、粗糙表面和刚性结构，部分沉入水中，防止边缘向上折叠。
·根据一些实施方式，“T”形状的围栅可带有改进的卷筒应急处理装置，这可通过将浮子从中心线移开而实现。
·根据一些实施方式，有利的是，围栅下部，即裙边，可比水体稍重，为的是保持浮动部分边缘于水中。这可以通过将水柱提升至浮子区来实现。具体来讲，形成一种围栅结构，这样，注水区域就保持在水位上方，形成额外重量。使用水作为外部重量起压载作用。
·根据一些实施方式，围栅材料和舱室可以计划和预先制作，这样，浮子舱室就可布置成大体侧向线(类似于包装香肠)或其它线的结合形式。这些舱室可以制作成为刚性水平壁。该装置可以将水排入水箱中，形成刚性垂直壁。这两种舱室(充气和注水)都可以足够坚硬，以便始终保持彼此垂直。这样，可获得完美的成卷特性并可防止裙边折叠。另外，使用围栅材料制成的条带也可实现刚性，并形成围栅结构。其它类型的舱室也可获得相同的结果，诸如充气体、注入液体等。
·根据一些实施方式，也可获得汹涌海况下的较好特性。围栅可设计成这样，即围栅可与波浪协调一致，与水体基本完全同步起伏。这可适用于两种轴线：横摇和纵倾，改善围控性能。
·根据一些实施方式，纵向灵活性也可改善起伏性能，通过如下的一些或全部因素来实现：按比例缩短裙边，按比例缩短舱室长度，材料灵活性，气室之间额外箔材料(其可在膨胀过程期间不用或使用)，最小附加压载重量。
·根据一些实施方式，立体形状(例如，T形状)的围栅采用两个平的套管制成。一个部件内注水，并包括裙边和起水上压载部分作用的部件。另外的两维套管充气，起浮子作用。这两个套管预先制作为两维(平的)套管并在注水或充气过程前或期间彼此螺纹连接在一起。
·刚性的形成是向套管内注水和充气。另外，向舱室内充气和注水也可使各种力得以将结构件保持在一起。
预期在采用本申请成为发明寿命期间，将会开发出许多相关的溢油围栅，术语“围栅”的范围包括所有这些新的先验技术。
如本文所用，术语“大约”系指10％。
术语“包括”、“包含”、“具有”及其变化形式系指“包括，但不限于”。
术语“由…组成”系指“包括和限于”。
术语“主要由…组成”系指组成、方法或结构可以包括附加部分、步骤和/或部分，但只有在该附加部分、步骤和/或部分不会实质上改变所要求的组成、方法或结构的基本和新型特性的情况下。
如本文中所用，单数形式的冠词“a”,“an”和“the”包括多个参考形式，除非文中另有明确规定。在整个该申请中，本发明的各种实施方式都按范围格式给出。应该清楚的是，以范围格式给出的说明仅仅是为了方便和简洁，不应视为对本发明范围的不可改变的限制。为此，范围的描述应被视为已经具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的各个数值。例如，诸如从1到6的范围描述应被视为具体公开了各个子范围，诸如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等等，以及该范围内的各个数字，例如，1,2,3,4,5,和6。不论范围宽度多大，都适用这个原则。
每逢在本文中提及一个数值范围时，都系指包括了在该范围内的任何引用的数值(小数或整数)。短语在第一标示数和第二标示数“之间的范围”和从第一标示数“至”第二标示数的“范围”在本文中可互换使用，且系指包括所述第一和第二标示数字和二者之间的所有小数和整数数字。
人们知道，本发明的某些特性(为了简洁起见，这些特性都在各个实施方式情况下进行了介绍)也都在一个实施方式中综合给出。相反，本发明的各种特性(为了简洁起见，这些特性都在单个实施方式中进行了介绍)也都可以单独或以任何合适的分组件或以本发明任何其它所述实施方式合适的形式给出。 各个不同实施方式中所述的某些特性不应被视为是那些实施方式的主要特性，除非该实施方式没有这些部件是无法操作使用的。
尽管本发明已经结合其具体实施方式进行了介绍，但很显然，对于所属领域技术人员来讲，仍可进行多种变动、改进和修改。为此，其包括了属于所附权利要求精神和广大范围内的所有这些改动、改进和修改。
本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请都全文并入本文，以作引用，涉及范围与每个具体出版物、专利或专利申请所具体地单个表示的范围相同。此外，该申请中的任何参考的引用或识别都不应视为允许这种参考作为现有技术可应用到本发明。关于各章节标题的使用范围，不应视为一定是限定性的。