[发明专利]一种海底表面固体矿物取样装置及取样方法

权利要求书

1.一种海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述海底表面固体矿物取样装置包括主体架、轨道车、破碎采集装置、牵引装置、声学成像系统和液压系统，

所述主体架是整个取样装置的结构主体，用于安装所述轨道车、所述破碎采集装置、所述牵引装置、所述声学成像系统和所述液压系统，

所述轨道车安装在所述主体架上，包括用于安装所述声学成像系统的声学基阵轨道车和用于安装所述破碎采集装置的破碎采集装置轨道车，

所述破碎采集装置在所述液压系统的驱动下，通过牵引装置的牵引，以及所述轨道车的导引，进行破碎采集作业，所述声学成像系统与破碎采集装置相配合扫描出取样装置底下的微地形，反馈信息到所述破碎采集装置，通过所述牵引装置调节水平位移和通过位移油缸调节升降位移实现自适应地形的海底表面固体矿物取样。

2.根据权利要求1所述的海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述破碎采集装置包括上下两部分，所述破碎采集装置上部有渣浆泵和料箱，所述渣浆泵上安装有泵吸马达，所述渣浆泵通过输料管与所述料箱连通，所述料箱上配合有料箱盖，

所述破碎采集装置下部有铣挖滚筒和铣挖马达，所述铣挖滚筒为圆柱形，有铣挖刀具均匀分布于所述铣挖滚筒表面，所述铣挖滚筒与所述铣挖马达相连，安装在集料罩上，所述铣挖滚筒的一半在所述集料罩内，另一半露在所述集料罩外面，所述集料罩顶部与所述渣浆泵的进口相连，在所述集料罩的两边固定有牵引座，牵引座用于与位移油缸相连接，所述位移油缸与所述轨道车相连，用于控制所述破碎采集装置运动。

3.根据权利要求2所述的海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述铣挖刀具呈螺旋状分布于所述铣挖滚筒表面。

4.根据权利要求1所述的海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述液压系统包括液压站和阀箱，所述液压站的动力液流经过所述阀箱后通往取样装置的各个油缸和液压马达，驱动取样装置作业机构作业。

5.根据权利要求4所述的海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述牵引装置包括钢丝绳、定滑轮、钢丝盘和两个液压马达，所述钢丝绳的一端与所述轨道车相连，另一端绕过所述定滑轮后与所述钢丝盘相连，所述钢丝盘由所述液压马达驱动旋转。

6.根据权利要求5所述的海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述牵引装置的数量为两套，所述两套牵引装置的钢丝绳、定滑轮、钢丝盘、液压马达均呈两端对称布置，两侧所述液压马达为进出油口反接串联形式，即出口相连，所述液压马达的进油口分别接在所述阀箱上。

7.根据权利要求6所述的海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述声学成像系统包括安装在所述轨道车上的声学基阵和安装在电子仓内部控制基阵的基阵控制器，所述声学基阵与所述位移油缸相连接，所述位移油缸安装在所述轨道车上。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述海底表面固体矿物取样装置还包括监控系统，所述监控系统包括视频监视组件和控制组件，在所述主体架上安装有若干灯和摄像头，用于观测取样装置在海底的工作情况。

9.根据权利要求8所述的海底表面固体矿物取样装置，其特征在于，所述主体架顶部设置有与海洋装备专用承重头相连的连接接口。

10.一种根据权利要求1至9项中任意一项所述的海底表面固体矿物取样装置的取样方法，包括如下步骤：

科考船通过绞车将取样装置下放至海底指定位置后，打开取样装置监控系统，上高压电，启动液压系统，取样装置开始作业；

利用位移油缸使声学基阵处于最高位置，启动声学基阵控制器，在牵引装置的作用下，声学基阵开始在水平方向上缓慢移动，扫描出取样装置底下的微地形；

当声学基阵轨道车到达终点时停止运动，此时已形成微地形信息，参照所形成的微地形信息，使声学基阵在位移油缸的作用下，下降一个合适的高度，再次启动牵引装置，使声学基阵返回至原来位置，再形成一次微地形信息，依照两次的微地形信息形成微地形地图；

然后启动破碎采集装置，在牵引装置的作用下破碎采集装置在破碎采集装置轨道车上沿轨道水平移动，进行破碎采集作业，依照声学系统形成的地形图，通过位移油缸控制铣挖高度，使整个铣挖过程保持稳定的破碎铣削深度；

在牵引装置的作用下来回铣削破碎作业，直至铣挖马达的作业压力明显增大时，表明已经铣削至基岩层，停止取样作业。