[發明專利]一種用于深海采礦的有纜穿梭運礦潛水器及作業方法

有效

• 申請號: 202010031725.2
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111236946B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 楊青松;曹俊;楊申申;王磊;杜新光;陳小平
• 申請（專利權）人: 中國船舶科學研究中心（中國船舶重工集團公司第七0二研究所）
• 主分類號: E21C50/02
• 分類號: E21C50/02;B63C11/34
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

1.一種用于深海采礦的有纜穿梭運礦潛水器，其特征在于：潛水器（100）的結構為：包括載體框架（105），所述載體框架（105）內通過支撐件由上至下依次劃分為：浮力材布置區（101）、可調壓載水艙布置區（102）、設備布置區（103）、和貨艙區（104），載體框架（105）的艏前部安裝礦漿絞吸機械臂（22）；

所述礦漿絞吸機械臂（22）包括機械臂本體（22a），其一端轉動連接在載體框架（105）上，另一端連接攪拌頭（22b），其內部設有泵吸頭（22c），機械臂本體（22a）外部設有泵吸管路（22d），其一端與所述泵吸頭（22c）連接，另一端與設于設備布置區（103）的礦漿泵（11）連接，礦漿泵（11）的出口連接至貨艙區（104）內設置的貨艙（20）；

可調壓載水艙布置區（102）內設有多臺耐壓水艙（6），耐壓水艙（6）通過耐壓管路（7）與設于設備布置區（103）中的高壓海水泵（8）連接；

貨艙區（104）內設有截面為倒梯形結構的所述貨艙（20），在貨艙（20）底部設置有液壓開啟的艙蓋裝置（21）；

所述的用于深海采礦的有纜穿梭運礦潛水器的作業方法：操作人員可在卸礦母船（108）上直接遙控潛水器（100），潛水器（100）與深海采礦系統配合作業，所述深海采礦系統包括座底中繼站（111），所述座底中繼站（111）成空心鐘罩形，上部與采礦母船（109）通過中繼站鎧裝纜（110）相連，側面與采礦機器人（114）通過中性纜（112）及輸送軟管（113）相連；采礦機器人（114）圍繞座底中繼站（111）進行礦物采集，并將礦物破碎處理為一定濃度礦漿后，通過采礦機器人（114）上的泵輸入到座底中繼站（111）內部空腔中，當座底中繼站（111）內的礦漿達預定礦漿容量后，將座底中繼站（111）吊起一定高度移動至新的座底位置，不斷收集整理成新的礦物堆（115），成圓錐型的礦物堆（115）暴露在海底，潛水器（100）航行至礦物堆（115）旁，開始采集礦物，具體步驟為：

第一步：潛水器（100）下潛：通過高壓海水泵（8）向耐壓水艙（6）泵水，當潛水器（100）重力大于浮力時，潛水器（100）開始下潛，在下潛過程中，同步放出潛器鎧裝纜（107），當潛水器（100）到達海底礦物堆（115）處時，繼續通過高壓海水泵（8）向耐壓水艙（6）泵入海水，直至耐壓水艙（6）處于灌滿海水狀態，此時潛水器（100）座底；

第二步：潛水器（100）用礦漿絞吸機械臂（22）采集礦物：利用礦漿泵（11）將礦漿輸送至貨艙（20），并同步進行壓載水代換礦漿重量，貨艙（20）裝滿后，耐壓水艙（6）中的壓載水即排空，潛水器（100）利用自身浮力返回水面；

第三步：潛水器（100）返回水面后向處于半潛狀態的卸礦母船（108）卸礦，潛水器（100）航行至卸礦母船（108）的卸貨甲板（108a）區域，卸礦母船（108）上浮，潛水器（100）坐穩在卸貨甲板（108a）后，打開底部卸貨艙（20）的艙蓋裝置（21），礦漿自卸進入卸礦母船 （108）艉部過渡貨艙（108b）；待潛水器（100）再度下水后，礦漿由卸礦母船 （108）上的泵從過渡貨艙（108b）輸送至主貨艙（108c）。

2.如權利要求1所述的用于深海采礦的有纜穿梭運礦潛水器，其特征在于：浮力材布置區（101）中設有均勻排布成整體的浮力材（1），沿浮力材（1）四周設有垂向推進器（5），浮力材（1）頂面還設有超短基線定位信標（2）、無線電與頻閃燈一體機（3）及起吊裝置（4）。

3.如權利要求1所述的用于深海采礦的有纜穿梭運礦潛水器，其特征在于：設備布置區（103）內四周處設有水平推進器（17），還設有慣性導航與DVL一體機（9）、避碰聲吶（10）、深海液壓源（12）、液壓補償器（13）、液壓閥箱（14）、電子艙（15）、接線箱（16）、攝像機（18）及成像聲吶（19）。

4.如權利要求1所述的用于深海采礦的有纜穿梭運礦潛水器，其特征在于：載體框架（105）的底部兩側對稱設置兩塊滑撬板（23）。

5.如權利要求1所述的用于深海采礦的有纜穿梭運礦潛水器，其特征在于：所述機械臂本體（22a）通過油缸（22e）實現上下俯仰運動。