[实用新型]一种基于旋涡水动力特性的集群式深海海底集矿装备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海底集矿装备，尤其涉及一种智能化协同作业海底集矿装备。

背景技术

海洋是地球上尚未被人类充分认识和利用的最大潜在资源基地。除海洋石油气资源和海滨矿砂外，海底目前已知有商业开采价值的还有多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物等金属矿产资源。这些矿物中富含镍、钴、铜、锰及金、银金属等，总储量分别高出陆上相应储量的几十倍到几千倍。2013年我国又正式获得一块太平洋富钴结壳矿区。显然，深海矿产资源的开发必须依赖深海采矿装备进行。2015年5月19日公布的《中国制造2025》为“制造强国”战略指明了方向，把“海洋工程装备及高科技船舶”归为重点突破的十大战略领域之一，着重进行先进海洋工程装备的研发和国有化。

随着现代通信技术的发展和自动化控制的普及，智能化设计越来越受到重视。近年来，在电力、机械、化工、制药、建筑、物流等各个领域，智能化装备都得到了广泛的应用。在这样的时代背景下，海洋工程装备的智能化也成为必然趋势。尤其对于深远海作业而言，实现作业装备的智能化、自动化能够大大降低人力物力投入，有效提高作业生产率，对于海洋资源的合理开发具有十分重要的意义。

现有的海底集矿装备：

集矿器与主体为一体式结构，对设备的行走道路有一定要求(不可过于崎岖)，对采矿的范围造成了不利影响；

为了保证一定的采矿效率，设备的行走速度被迫提高，影响了设备的可控性和可靠性；

集矿器的吸附能力较弱，公布日为2016年2月24日，公布号为CN105350968A的中国专利文献，公开了一种海底集矿车，其采用的吸矿罩采用了螺旋导流板和水射流喷嘴，从其附图上可以看出，这种螺旋导流板与水射流喷嘴未能实现良好的配合，而且这种形式的螺旋导流板对提高吸附力的功效也十分有限；此外，其吸矿罩的密封不足，也会导致吸附能力的不足；

集矿器随主体移动时容易与矿石或其他障碍物发生碰撞，集矿器必须向上提升避开障碍物，导致吸力不足，当避让不及时，碰撞对集矿器会产生一定损伤；

由于水下地形复杂，现有海底集矿装备行走时，对于水下复杂地形的探测不足，对于矿物分布也探测不足，影响了行进路径的正确引导判定，也影响了对于高风险作业区域的避开。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种海底集矿装备，集矿器与主体之间采用分体式结构，主体行进缓慢的过程中集矿器自身可以自由移动，寻找合适的矿区进行采吸，提高采矿效率；提高集矿器的抽吸能力，同时使集矿器可以避让障碍物。

本实用新型采取以下技术方案：

一种基于旋涡水动力特性的集群式深海海底集矿装备，包括设备主体、多个海底适应性集矿器10及各自输矿管；所述输矿管将设备主体与海底适应性集矿器10连接，所述输矿管能够受控调节伸出设备主体的长度；所述海底适应性集矿器10具有履带行走机构，能够受控自主行走。该设计与传统的“一体化”结构相比有效提高了运动的灵活性，并且集矿器距海底高度不会随地形快速变化，使集矿效率稳定。

进一步的，所述海底适应性集矿器10的四周均匀布置多个小型履带19，构成所述小型履带行走机构。

进一步的，所述海底适应性集矿器10底部周围设有裙式外罩18，所述裙式外罩在与障碍物相碰时能够向内侧收缩抬起，通过障碍物后裙式外罩在重力作用下自动垂落，起到增加集矿器底部封闭效果的作用。

更进一步的，所述海底适应性集矿器10内部周围设有一圈多个导流板23，至少有一处相邻导流板之间设有喷水头22，所述喷水头喷净水，使海底适应性集矿器10内部产生旋流效果，从而增加抽吸能力；所述裙式外罩18设有引导外部海水进入的导流槽20。

再进一步的，所述裙式外罩为多段式结构，相邻两段具有部分交错，使外部海水进入海底适应性集矿器10时，产生一定旋流效果；交错部位产生的水流导向结构与所述导流板23的导流方向相适应。

进一步的，还包括水下探测器，所述水下探测器通过有线的方式与所述设备主体电连接，并在位于设备本体前方较高位置自动行进，具有视觉或声呐探测功能。

更进一步的，所述水下探测器包括声呐探测仪1、电子设备舱2、若干螺旋桨推进器4及对应的多自由度连接器3、尾翼5、光电缆6；所述多自由度连接器可调节螺旋桨推进器4的转动方向，从而调节水下探测器的行进和转向；所述光电缆6与设备主体连接。