[发明专利]深海多金属结核区域富集装备系统及运行方法

权利要求书

1.一种深海多金属结核区域富集装备系统，其特征是，包括中控集矿机构，中控集矿机构通过悬挂控制机构与电驱式独立采集机构连接，悬挂控制机构分别设置于中控集矿机构的四角上，与电驱式独立采集机构相连，实现中控集矿机构连接控制电驱式独立采集机构；所述悬挂控制机构样式为钢结构，其中设置有电动磁吸控制装置和线缆收放控制装置，电动磁吸控制装置与电驱式独立采集机构上的悬挂连接装置中的磁吸装置相互配合，控制着中控集矿机构与电驱式独立采集机构的固定与分离；

当所述系统处于集矿区域时，悬挂控制机构收紧线缆，使得电驱式独立采集机构提升依附在中控集矿机构的四个顶角，由中控集矿机构控制富集装备系统行走；当所述系统处于矿产富集区域时，悬挂控制机构放出线缆，电驱式独立采集机构由中控集矿机构的四周向外部行走，按指定采集路径进行区域采集；

所述电驱式独立采集机构由四个框架式矿车构成，每一个框架式矿车上部为框架式车体，下部为行走履带装置，所述框架式矿车上方悬挂有平行线缆及线缆控制器；

所述框架式车体为矩形框架结构，内部主体结构为线缆铲斗式分层筛网集矿头，顶部安装有电机驱动机构和悬挂连接装置，电机驱动机构用于给每一个独立的框架式矿车提供行走动力；尾部为储矿槽及分输矿管，所述储矿槽用于临时储存采集到的矿石，所述分输矿管用于将储矿槽中的多金属结核矿石分批次输送至中控集矿机构的总集矿仓；

所述线缆铲斗式分层筛网集矿头通过平行线缆及线缆控制器悬挂于所述框架式车体内部，其中，所述线缆控制器起到对所述线缆铲斗式分层筛网集矿头的升降、移动及倾角控制；所述线缆铲斗式分层筛网集矿头为铲斗构造，其前端为锋利铲齿结构，其中部为多层筛网结构，顶部为横向振动装置。

2.如权利要求1所述的深海多金属结核区域富集装备系统，其特征是，所述中控集矿机构为具有外罩的行走履带装置，其内部分别设置有中控系统、耐高压电机驱动系统、总集矿仓和输矿系统。

3.如权利要求2所述的深海多金属结核区域富集装备系统，其特征是，所述中控系统用于实现与科考船的通讯及富集装备系统的导航定位，既可通过液压装置控制中控集矿机构主体的履带升降、底盘高度，又可以通过水下信号传输装置控制所述电驱式独立采集机构的行走方位、路线和车体速度。

4.如权利要求2所述的深海多金属结核区域富集装备系统，其特征是，输矿系统由总输矿管和分输矿管组成，所述分输矿管设置有连接口，接收来自各电驱式独立采集机构采集的多金属结核矿，最终汇集至总集矿仓。

5.如权利要求1所述的深海多金属结核区域富集装备系统，其特征是，在所述多层筛网结构中，筛网孔径由上而下相邻层依次减小。

6.如权利要求1所述的深海多金属结核区域富集装备系统，其特征是，线缆的收放速度与框架式矿车的移动速度相适应，使线缆铲斗式分层筛网集矿头与框架式矿车同步移动，并实现对框架式矿车的轨迹控制。

7.一种如权利要求1-6任一项所述深海多金属结核区域富集装备系统的运行方法，其特征是，包括：

中控集矿机构接收水下中继站的行走指令，在中控集矿机构内部的耐高压电机驱动系统的驱动下，行驶到富藏多金属结核的区域；此过程中，四个框架式矿车悬挂依附在中控集矿机构四个顶角；

到达指定区域后，悬挂控制机构首先将四个框架式矿车下放到海床，并释放框架式矿车尾部的悬挂连接装置与中控集矿机构的连接，悬挂控制机构控制线缆的伸长，使得四个框架式矿车沿中控集矿机构对角线方向向外缘行走，针对不同区域调节不同的布控形状，直至四个框架式矿车到达此轮采集区域最外缘的指定初始位置；

多金属结核的采集工作开始后，将利用线缆铲斗式分层筛网集矿头进行集矿、洗矿并筛分，将多金属结核矿石与裹挟在上面的沉积物进行初步分离、清洗，并对多金属结核矿石的粒径进行筛分，筛分好的不同粒径的矿石将暂时储存在储矿槽，通过分输矿管分批次输送到中控集矿机构的总集矿仓内；

四个框架式矿车通过上方的平行线缆和线缆控制器自适应地形，沿顺时针方向按指定行走路径行走并采集，悬挂控制机构同步控制线缆的收缩，使得四个框架式矿车由外圈向内圈移动，由外向内实现全区域采集；

最终四个框架式矿车回到中控集矿机构四周，此时已完成了对该区域全方位采集工作，接着中控集矿机构携带四个框架式矿车行进到下一指定区域开展下一轮开采工作。