[发明专利]一种具有沉陷状态监测装置的海底采矿车

说明书

本发明公开了一种具有沉陷状态监测装置的海底采矿车，通过压载舱的中心布局及内置旋转叶杆结构，使得压载舱内矿浆分布更为均匀，避免过大纵向重心偏移，使得履带与海底沉积层接触面最大压强过大，进而导致严重沉陷，另一方面通过光电传感器与光信号发生器组合，使用测陷轮对于土层位置进行有效测量，以获得车体沉陷深度并通过位于前后端的摆杆与测陷轮铰接，对于海底采矿车履带前后端沉陷度进行简化估算，简单有效地测得车体最大沉陷深度，避免因纵向重心偏移导致前后沉陷深度不一从而造成沉陷误判，且内置水平调节机构，使得海底采矿车于斜坡状海底沉积层运行时，有效减轻因平面倾斜导致的重心偏移及沉陷。

技术领域

本发明涉及深海采矿领域，尤其涉及一种具有沉陷状态监测装置的海底采矿车。

背景技术

随着陆地矿物资源的大量开采及消耗，人们将目光投向了面积更为广阔，保有资源更为丰富的海洋，其中，金属结核是海洋中的一种重要的矿产资源，含锰、铁、镍、钴、铜等几十种金属，储存量巨大，据估计世界海底多金属结核资源为3万亿吨，且多赋存于三千至六千米的深海中；而大洋资源采运设备的设计则是采集、开发这些深海资源的关键技术之一；深海沉积物具有高含水性、高流动性和高塑性的特点，其结构可近似看作三层，表层为悬浮状土体层，抗剪强度几乎为零，第二层为流塑状土体层，抗剪强度随深度呈近似线性变化，底层为坚硬岩床，其抗剪强度近似看作固定值，不随深度而变化，采运设备于以上结构的深海海底运行，无可避免地部分陷入深海沉积物中，现有设备多数控制其沉陷深度介于表层与第二层土层之间，然而深海资源采运设备采集资源时，不断收集的矿砂无可避免地增加其自身重量，这一工作过程与沉陷深度控制相矛盾，故如何监测履带沉陷度及如何利用合适的方法减轻采运设备的沉陷深度成为了深海资源采运设备设计的一项重要课题。

现有采运设备多采用履带式结构，以宽幅履带接触面减轻深海行走平面的受承压强，以避免严重沉陷；然而更为宽幅的履带必然带来采运设备整体质量的加重，与其减轻压强的效果部分抵消；同时履带式结构的沉陷深度因其各点比压不平衡的原因，导致各点沉陷深度不一，故决定深海采运设备是否能在安全沉陷深度以内工作的另一重要因素是其所承受最大压强的点，而其最大压强点又与加载矿砂后重心距离中心的偏移距离相关，因此如何减小采运设备重心偏离也是减轻深海沉陷的一项有效手段。

申请号为CN201710897062.0的专利公开了一种可用于深海采矿车的打滑状态监控装置、深海采矿车及打滑监控方法，该发明通过包括控制装置、履带测速装置和测速地轮的监测装置对于深海采矿车的实际运行速度进行测量，并以此及其驱动轮理论速度计算出深海采矿车的打滑率，并对于打滑状态进行判定且给出对应的处置措施，这一发明解决了深海采矿车无法对打滑状态进行监控和判断的问题，却对于深海采矿车的沉陷问题并未有更多改进。

为了解决上述技术问题，亟需一种具有沉陷状态监测装置的海底采矿车来解决现有的技术问题。

发明内容

本发明提出了一种具有沉陷状态监测装置的海底采矿车，能够对于履带式海底采矿车沉陷度进行有效检测，并能够通过简单的结构及布局，减轻海底采矿车的沉陷问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种具有沉陷状态监测装置的海底采矿车，包括控制舱，压载舱组件，采矿车底盘，沉陷测量组件，破碎采集组件及履带，其特征在于，所述采矿车底盘两侧对称分布有履带，且其上方车体内固定安装有控制舱及压载舱组件，车体前端为破碎采集组件，所述破碎采集组件包括破碎采集头，并与压载舱组件连接，所述沉陷测量组件包括测陷轮，所述测陷轮安装于所述海底采矿车后方，且其左右两端对称分布有若干光信号发生器及光电传感器以检测光信号接收。

上述实施方案，优选的是，所述压载舱组件包括压载舱，且所述压载舱组件中心与所述海底采矿车空载时重心位置一致，所述压载舱为网状外壳舱体结构，且其外壳网状间隙尺寸小于经破碎采集头破碎采集的矿砂尺寸。