[发明专利]深海钴结壳采矿车

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水下机器人领域的技术，具体是一种用于深海矿石切削与采集的深海钴结壳矿产资源开采装备。

背景技术

随着陆地上的矿物资源日渐短缺，深海矿产资源的重要性不断提高，已成为各国重要的战略目标。在深海金属矿产资源开采技术和装备的研究中，开采对象是人类至今尚未涉足、地形和环境复杂多变的洋底，开采作业受到风浪、海流、高压及腐蚀等恶劣自然条件的影响，具有很大的不确定性。而地理环境相对其他海域更为复杂，开发的矿产资源已经迫在眉睫。

金属钴是生产各种特殊性能合金的重要原料，例如防腐合金等。海底富钴结壳被认为是钴元素的一个重要来源，富钴结壳的钴含量可达1％，远高于陆地钴矿的含量。目前深海采集富钴结壳的技术可行性已通过海试验证，但还未有成熟装置进行商业开发。

各国当前的深海采矿车仍在研究和试验阶段，还没有用于大规模开采用的成熟产品，国内虽然有过相关研究，但亦尚无详细的深海采矿车整体设计方案，也没有建立系统的深海采矿概念，相关研究仅停留在局部系统的上，整车设计尚不成熟。

发明内容

本发明针对现有水射流方式的结构特点导致的矿物对于射流喷嘴的磨损作用极大，需要频繁更换昂贵的射流喷嘴，以及滚筒式切削方式切削的宽度和开采效率较低的缺陷，提出一种深海钴结壳采矿车，将陆地采矿理论与深海工作环境相结合，根据我国海底钴结壳的地貌进行设计，最终形成系统的整车设计方案，具有良好的经济性和实用性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：双车体框式车身以及设置于车身前端的切削装置和集吸装置、依次设置于车身上的分离仓、矿石储仓以及驱动机构，其中：集吸装置位于切削装置上方。

所述的双车体框式车身的前车上设有电缆接口。

所述的双车体框式车身的前车和后车的底部均设有通水网。

所述的切削装置包括：带有机械臂和液压控制装置的三组螺旋式滚筒组。

所述的集吸装置包括：与分离仓相连的收集盖、分别与分离仓和矿石储仓相连的离心泵，其中：收集盖和离心泵均通过软管与分离仓和矿石储仓相连。

所述的驱动机构包括：设置于双车体框式车身底部的履带运动机构以及设置于双车体框式车身两侧的液压推进器。

所述的分离仓和矿石储仓优选分别设置于双车体框式车身的前车和后车。

所述的双车体框式车身上优选进一步设有视频输出装置和立体视频采集装置。

所述的矿石储仓上设有吸收管接口。

技术效果

与现有技术相比，本发明的技术效果包括：

1)在采矿装置部分可根据矿石生长状况的不同选择高压水切削装置或螺旋滚筒式截齿切削，对不同硬度及生长状态的矿石通用性较好。

2)集吸装置采用水力吸扬式采集矿石，可以减少运输中由于部分碾碎的富钴结壳随水流扩散而造成的损失，降低贫化率。

3)供电电缆和通信电缆复合，能够在为装置供电的同时传送大容量高精度的信息，亦可辅助吊放回收。

4)液压推进器调速性优良，易密封，安全可靠，安装位置较为灵活，相对于水下电机而言造价更低。

附图说明

图1为本发明深海采矿车前侧的外形图；

图2为本发明深海采矿车后侧的外形图；

图3为切削装置前侧两臂最可能发生干涉的情况；

图4为机械臂立体简图；

图中：A点为两侧机械臂末端之一，B点为中间机械臂末端；

图5为滚筒尺寸图；

图6为跨越壕能力示意图；

图7为铰接式双车体履带车辆跨越壕沟示意图；

图8为切削装置1去除截齿后的示意图；

图中：切削装置1、集吸装置2、水下电视3、履带运动装置4、分离仓5、铰链6、液压推进器7、电缆接口8、通水网9、离心泵10、矿石储仓11、吸收管接口12、滚筒13、机械臂14、液压控制装置15。

具体实施方式

如图1、2所示，本实施例中的集吸装置2设置于切削装置1上方，集吸装置2的软管通过前后车体延伸至车尾与离心泵10相连，二者均由外部电缆供电。

所述的水下电视3安装在前车车体前端中部，便于观察母船观察实时采矿状态。

所述的履带运动装置4设置于双车体框式车身，由设置于后车两侧所述的液压推进器7为采矿车提供前进动力。全部能源由母船通过前车身顶部电缆接口8输送提供，电缆接口8与后车后部吸收管接口12兼做采矿车的吊放回收系统。