[發明專利]一種基于旋渦水動力特性的集群式深海海底集礦裝備

有效

• 申請號: 201710191103.4
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106812529B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 趙國成;趙偉杰;楊建民;彭濤;肖龍飛;田新亮;呂海寧;寇雨豐
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E21C50/00
• 分類號: E21C50/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發明涉及一種海底集礦裝備，包括設備主體、多個海底適應性集礦器及各自輸礦管；輸礦管將設備主體與海底適應性集礦器連接，輸礦管能夠受控調節伸出設備主體的長度；海底適應性集礦器具有履帶行走機構，能夠受控自主行走。本發明利用水下探測器探測作業區域附近的海底地形和礦物分布，根據探測的信息合理地規劃海底集礦器和儲礦車的行進路徑；多臺海底適應性集礦器同時獨立工作，讓集礦器輕小型化，減少集礦作業對海底生態環境的破壞；設備主體可選擇相對平坦的海底路徑，避開崎嶇的道路；集礦器誘導水平的螺旋流，有利于增強集礦效果，提高單位能耗的抽吸力，從而配置更少數量的更小體積的水泵，降低集礦機主尺度從而大大降低能耗，更加環保。

技術領域

本發明涉及一種海底集礦裝備，尤其涉及一種智能化協同作業海底集礦裝備。

背景技術

海洋是地球上尚未被人類充分認識和利用的最大潛在資源基地。除海洋石油氣資源和海濱礦砂外，海底目前已知有商業開采價值的還有多金屬結核、富鈷結殼和多金屬硫化物等金屬礦產資源。這些礦物中富含鎳、鈷、銅、錳及金、銀金屬等，總儲量分別高出陸上相應儲量的幾十倍到幾千倍。2013年我國又正式獲得一塊太平洋富鈷結殼礦區。顯然，深海礦產資源的開發必須依賴深海采礦裝備進行。2015年5月19日公布的《中國制造2025》為“制造強國”戰略指明了方向，把“海洋工程裝備及高科技船舶”歸為重點突破的十大戰略領域之一，著重進行先進海洋工程裝備的研發和國有化。

隨著現代通信技術的發展和自動化控制的普及，智能化設計越來越受到重視。近年來，在電力、機械、化工、制藥、建筑、物流等各個領域，智能化裝備都得到了廣泛的應用。在這樣的時代背景下，海洋工程裝備的智能化也成為必然趨勢。尤其對于深遠海作業而言，實現作業裝備的智能化、自動化能夠大大降低人力物力投入，有效提高作業生產率，對于海洋資源的合理開發具有十分重要的意義。

現有的海底集礦裝備：

集礦器與主體為一體式結構，對設備的行走道路有一定要求(不可過于崎嶇)，對采礦的范圍造成了不利影響；

為了保證一定的采礦效率，設備的行走速度被迫提高，影響了設備的可控性和可靠性；

集礦器的吸附能力較弱，公布日為2016年2月24日，公布號為CN105350968A的中國專利文獻，公開了一種海底集礦車，其采用的吸礦罩采用了螺旋導流板和水射流噴嘴，從其附圖上可以看出，這種螺旋導流板與水射流噴嘴未能實現良好的配合，而且這種形式的螺旋導流板對提高吸附力的功效也十分有限；此外，其吸礦罩的密封不足，也會導致吸附能力的不足；

集礦器隨主體移動時容易與礦石或其他障礙物發生碰撞，集礦器必須向上提升避開障礙物，導致吸力不足，當避讓不及時，碰撞對集礦器會產生一定損傷；

由于水下地形復雜，現有海底集礦裝備行走時，對于水下復雜地形的探測不足，對于礦物分布也探測不足，影響了行進路徑的正確引導判定，也影響了對于高風險作業區域的避開。

發明內容

本發明的目的是提供一種海底集礦裝備，集礦器與主體之間采用分體式結構，主體行進緩慢的過程中集礦器自身可以自由移動，尋找合適的礦區進行采吸，提高采礦效率；提高集礦器的抽吸能力，同時使集礦器可以避讓障礙物。

本發明采取以下技術方案：

一種基于旋渦水動力特性的集群式深海海底集礦裝備，包括設備主體、多個海底適應性集礦器10及各自輸礦管；所述輸礦管將設備主體與海底適應性集礦器10連接，所述輸礦管能夠受控調節伸出設備主體的長度；所述海底適應性集礦器10具有履帶行走機構，能夠受控自主行走。該設計與傳統的“一體化”結構相比有效提高了運動的靈活性，并且集礦器距海底高度不會隨地形快速變化，使集礦效率穩定。

進一步的，所述海底適應性集礦器10的四周均勻布置多個小型履帶19，構成所述小型履帶行走機構。