CN102425420B - 海底集矿车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底集矿车，包括车身组件、动力组件以及安装于车身组件上的集矿机构、行走机构，集矿机构通过一旋转组件装设于车身组件上。本发明具有适应能力强、行走效率高、作业灵活性强、采集效率高、承载能力强等优点。

Description

海底集矿车

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种用于对海底多金属矿物进行采集的海底集矿车。

背景技术

深海底沉积物上多金属矿物的集矿车是深海底集矿作业的载体，为深海底采矿系统中技术最复杂、最关键的部分。其技术难点在于如何保证集矿车在6000米深深海稀泥软底环境及其他硬地海山环境或多金属硫化物开采环境中正常可靠地行驶，并能保证以较高的效率收集多金属矿物。

现有普通的集矿车均具有行走机构、集矿机构和动力机构等。其中行走机构一般为阿基米德螺旋式行走机构和渐开线履齿橡胶履带式行走机构等，然而采用螺旋式行走机构时，其容易打滑、承载能力低，功耗大，且对海底扰动较大；而采用履带式行走机构时，由于海底底质极为松软，为了提供足够的支撑力，必须采用较宽的履带，这样在同等体积和重量的情况下，压缩了车厢空间，减少了装载能力，同时为了增加集矿车在6000m深海稀软底质上的附着力，履带式行走机构的履带上还需设计众多更高的三角齿，这些三角齿也给车辆的行驶带来了更大的前进阻力。集矿机构一般分为机械式、水力式或复合式等类型，而现有的集矿机构均是通过基座固定连接在行走机构上的，工作时不能相对于行走机构转动来变换采集矿区，而是通过行走机构驱动集矿车来变换采集位置，为了保证对矿物的全面、充分采集，集矿车必须有较小的转弯半径，这些都提高了行走机构的设计困难。现有动力机构多采用液压驱动形式，动力机构的液压站组件集成于行走机构之上，这样不仅压缩了行走机构上其他设备的放置空间，还降低了行走机构的承载能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术存在的不足，提供一种适应能力强、行走效率高、作业灵活性强、采集效率高、承载能力强的海底集矿车。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种海底集矿车，包括车身组件、动力组件以及安装于车身组件上的集矿机构、行走机构，所述集矿机构通过一旋转组件装设于所述车身组件上。

作为本发明的进一步改进：

所述旋转组件包括转盘以及用来驱动转盘转动的转盘驱动机构，所述集矿机构装设于所述转盘上。

所述转盘驱动机构包括齿轮传动机构以及与齿轮传动机构相连的液压马达。

所述集矿机构的集矿头的中部铰接于所述转盘上，所述集矿头与转盘之间装设有一个以上升降油缸，所述升降油缸的一端与所述转盘铰接，所述升降油缸的另一端与集矿头铰接。

所述动力组件包括一个悬浮式液压站以及驱动所述悬浮式液压站运动的推进机构，所述悬浮式液压站通过绞缆绳组件与所述车身组件相连。

所述悬浮式液压站上设有照明部件和摄像部件。

所述行走机构包括三个以上车轮组件，所述每个车轮组件包括驱动件、与驱动件相连的传动件以及串联连接于传动件上的车轮和叶轮，所述叶轮的外径小于所述车轮的外径。

所述叶轮的叶片上设有多个凸点。

所述车轮组件通过一升降机构与车身组件相连，所述升降机构包括摆臂、摆动轴、摆臂摇杆和摆动驱动件，所述摆臂的一端与车轮组件相连，所述摆臂的另一端通过摆动轴和摆臂摇杆与摆动驱动件相连，所述摆动轴安装于车身组件的侧壁上。

所述车身组件包括上车身和下车身，所述下车身呈船型。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的海底集矿车通过旋转组件将集矿机构可旋转的装设在车身组件上，使集矿车在对海底矿区中同一条路线上金属矿物进行采集的过程中，不必驱动车身组件掉头，而只需通过旋转组件使集矿机构旋转180度，再反向驱动行走机构即可逐行地进行多金属矿物的采集，大大降低了集矿车对转弯半径的要求，降低了集矿车制造和控制的难度，提高了采集效率。

2、本发明中集矿机构的集矿头可升降的装设在旋转组件的转盘上，可以方便的调整集矿头的高度，且采用常规的机构实现升降，易于改进实施。

3、本发明中动力组件的悬浮式液压站可以在海底悬浮，并通过绞缆绳组件与车身组件相连，由于动力组件没有装设在车身组件上，减轻了车身组件承载的重量，且使车身组件具有更大的空间用于装设其他设备。

4、本发明中的悬浮式液压站上还可以设置照明部件和摄像部件，悬浮式液压站通过推进机构可自如地围绕在车身组件周边进退，进而通过照明组件和摄像组件可以清楚的探测集矿车周边的环境。

5、本发明中行走机构的车轮组件设有车轮和叶轮，当集矿车在较硬底质的环境行走时，整个车身组件可依靠车轮的支撑和驱动行走，而在稀软底质的环境行走时，车身组件则依靠其底面支撑在稀软底质上，并由叶轮来提供驱动行走的驱动力；这样，就使集矿车在较硬底质和稀软底质的两种环境中都能够实现高效率的行走，大大提高了集矿车的适用范围。

6、本发明中车轮组件通过升降机构安装在车身组件上，方便主动对车轮组件的高度进行控制，且各车轮组件均由单独的升降机构控制作升降动作，使集矿车适应于不同的底质环境。

7、本发明中叶轮的叶片上设有凸点，凸点可以破坏稀泥中的水膜，起到脱泥的作用。

8、本发明中的车身组件呈船型，其底面与船的底面相似，可以支撑其在稀软底质上小阻力的滑行，提高了集矿车的行走效率和灵活性。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为本发明中车轮组件和升降机构的主视结构示意图。

图4为本发明中升降机构的局部剖视结构示意图。

图例说明：

1、车身组件；11、上车身；12、下车身；2、动力组件；21、悬浮式液压站；211、照明部件；212、摄像部件；22、推进机构；23、绞缆绳组件；3、集矿机构； 31、集矿头；32、浮力块组件；33、集矿水泵；34、升降油缸；4、行走机构；41、车轮组件；411、车轮；412、叶轮；5、旋转组件；51、转盘；6、升降机构；61、摆臂；62、摆动轴；63、摆臂摇杆；64、摆动驱动件；65、轴承组件；651、轴承座；652、滚动轴承；653、透盖。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1和图2示出了本发明海底集矿车的一种实施例，该海底集矿车包括车身组件1、动力组件2以及安装于车身组件1上的集矿机构3、行走机构4，集矿机构3通过一旋转组件5装设于车身组件1上，使集矿机构3可相对于车身组件1转动，在集矿车对海底矿区中同一条路线上金属矿物进行采集的过程中，不必驱动车身组件1掉头，而只需通过旋转组件5使集矿机构旋转180度，再反向驱动行走机构即可逐行地进行多金属矿物的采集，大大降低了集矿车对转弯半径的要求，降低了集矿车制造和控制的难度，提高了采集效率。

本实施例中，旋转组件5包括转盘51以及用来驱动转盘51转动的转盘驱动机构，集矿机构3装设于转盘51上，转盘驱动机构采用液压马达和由液压马达驱动的齿轮传动机构，该齿轮传动机构装设在转盘51和车身组件1之间。集矿机构3装设于转盘51上，并随转盘51一起可实现360度任意范围内转动，集矿机构3包括集矿头31、浮力块组件32和集矿水泵33，浮力块组件32和集矿水泵33直接固定设置在转盘51上，而集矿头31可升降的装设在转盘51上，如图1和图2所示，集矿机构3的集矿头31的中部铰接于转盘51上，集矿头31与转盘51之间装设有两个升降油缸34，升降油缸34的固定端与转盘51铰接，升降油缸34的伸缩端与集矿头31铰接，通过控制升降油缸34可以使集矿头31绕与转盘51的铰接点转动，进而实现集矿头集矿端的升降。

本实施例中，动力组件2包括一个可悬浮于海底的悬浮式液压站21以及驱动悬浮式液压站21运动的推进机构22，可通过将液压站中各部件装设在一个密闭的外壳内来实现其悬浮，该推进机构22采用螺旋桨式推进方式。悬浮式液压站21通过绞缆绳组件23与车身组件1相连，其中绞缆绳组件23包括绞缆架、缆绳和铰接头，这样就减轻了车身组件1承载的重量，由于悬浮式液压站21没有装设在车身组件1，也使车身组件1上用于装设其他设备的空间更大。

本实施例中，悬浮式液压站21上还设有照明部件211和摄像部件212，悬浮式液压站21在推进机构22的驱动下围绕在车身组件1周边进退，而通过照明部件211和摄像部件212可以清楚的探测集矿车周边的环境。

本实施例中，行走机构4包括六个车轮组件41，六个车轮组件41呈对称状布置于车身组件1的两侧，每个车轮组件41均包括驱动件、与驱动件相连的传动件以及串联连接于传动件上的车轮411和叶轮412，即车轮411和叶轮412同轴装设在传动件上，叶轮412的外径小于车轮411的外径，由于各车轮411及相应的叶轮412均由单独的驱动件控制，通过控制各车轮411或叶轮412的转速和转动方向，可实现集矿车整车任意半径的转圈，大大提高了集矿车行走的灵活性，当集矿车在较硬底质的环境行走时，整个车身组件1可依靠车轮411的支撑和驱动行走，而在稀软底质的环境行走时，车身组件1则依靠其底面支撑在稀软底质上，并由叶轮412来提供驱动行走的驱动力，这种方式实现集矿车的支撑与驱动分离，提高了动力使用效率；这样，就使集矿车在较硬底质和稀软底质的两种环境中都能够实现高效率的行走，大大提高了集矿车的适用范围。显然，在其他实施例中行走机构4还可以设置4个或其他合理个数车轮组件41，车轮组件41设置6个与设置4个相比，其接触面积高，能够提供更大的驱动力。

本实施例中，叶轮412的叶片上设有多个凸点，凸点呈不规则状布置在叶片的表面，可以破坏稀泥中的水膜，起到脱泥的作用，此外，还可以在车身组件1上设置高压冲洗机构，可随时对叶轮412进行冲洗，以减少粘附淤泥对叶轮412的影响。

本实施例中，车轮组件41通过一升降机构与车身组件1相连，如图3和图4所示，升降机构6包括摆臂61、摆动轴62、摆臂摇杆63和摆动驱动件64，摆臂61的一端与车轮组件41相连，摆臂61的另一端通过摆动轴62和摆臂摇杆63与摆动驱动件64相连，摆动轴62通过轴承组件安装于车身组件1的侧壁上，六个升降机构6的摆动驱动件64为适应集矿车的液压动力源均采用伸缩油缸。轴承组件65包括轴承座651、滚动轴承652和透盖653，轴承座651安装在车身组件1的侧壁上，摆动轴62通过滚动轴承652装设在轴承座651中，透盖653设在轴承座651用于装入滚动轴承652的一端，此外，还在摆臂摇杆63与摆动驱动件64之间设置减震器，可减少车身振动，也能增加车轮411的抓地力，确保行走过程中六个车轮411都能接触地面。由于各车轮组件41均由单独的升降机构控制作升降动作，如使后四个车轮411的高度不变，提高前两个车轮411，由后四个车轮411进行支撑，向前行进时可实现台阶的攀爬，有如左边三个车轮411的高度不变，右边三个车轮411提高，可实现在倾斜坡上的平坦行走，通过地形探测器实时测得的地形情况，再通过计算机的控制，使得集矿车能适应各种复杂的海底底质环境。

本实施例中，车身组件1包括上车身11和下车身12，下车身12呈船型，即下车身12具有一个与船相似的底面，以支撑其在稀软底质上小阻力滑行，进一步提高了集矿车在稀软底质中行走的效率及灵活性，在其他实施例中，车身组件1的底面也可以参考雪橇的滑行面进行设计。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该提出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种海底集矿车，包括车身组件（1）、动力组件（2）以及安装于车身组件（1）上的集矿机构（3）、行走机构（4），其特征在于：所述集矿机构（3）通过一旋转组件（5）装设于所述车身组件（1）上；所述旋转组件（5）包括转盘（51）以及用来驱动转盘（51）转动的转盘驱动机构，所述集矿机构（3）装设于所述转盘（51）上；所述转盘驱动机构包括齿轮传动机构以及与齿轮传动机构相连的液压马达；所述动力组件（2）包括悬浮式液压站（21）以及驱动所述悬浮式液压站（21）运动的推进机构（22），所述悬浮式液压站（21）通过绞缆绳组件（23）与所述车身组件（1）相连；所述悬浮式液压站（21）上还设有照明部件（211）和摄像部件（212），所述悬浮式液压站（21）在推进机构（22）的驱动下围绕在车身组件（1）周边进退，而通过照明部件（211）和摄像部件（212）探测集矿车周边的环境。

2.根据权利要求1所述的海底集矿车，其特征在于：所述集矿机构（3）的集矿头（31）的中部铰接于所述转盘（51）上，所述集矿头（31）与转盘（51）之间装设有一个以上升降油缸（34），所述升降油缸（34）的一端与所述转盘（51）铰接，所述升降油缸（34）的另一端与集矿头（31）铰接。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的海底集矿车，其特征在于：所述行走机构（4）包括三个以上车轮组件（41），所述每个车轮组件（41）包括驱动件、与驱动件相连的传动件以及串联连接于传动件上的车轮（411）和叶轮（412），所述叶轮（412）的外径小于所述车轮（411）的外径。

4.根据权利要求3所述的海底集矿车，其特征在于：所述叶轮（412）的叶片上设有多个凸点。

5.根据权利要求3所述的海底集矿车，其特征在于：所述车轮组件（41）通过一升降机构（6）与车身组件（1）相连，所述升降机构（6）包括摆臂（61）、摆动轴（62）、摆臂摇杆（63）和摆动驱动件（64），所述摆臂（61）的一端与车轮组件（41）相连，所述摆臂（61）的另一端通过摆动轴（62）和摆臂摇杆（63）与摆动驱动件（64）相连，所述摆动轴（62）安装于车身组件（1）的侧壁上。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的海底集矿车，其特征在于：所述车身组件（1）包括上车身（11）和下车身（12），所述下车身（12）呈船型。

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