CN103085900B - 一种深海稀软底质集矿机行走底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海稀软底质集矿机行走底盘，包括行驶组件，行驶组件包括机架以及安装于机架两侧的履带行驶机构，机架下方连接有用于与稀软底质接触以支撑集矿机的滑板。本发明具有行驶阻力小、动力需求低、稳定可靠等优点。

Description

一种深海稀软底质集矿机行走底盘

技术领域

本发明主要涉及海底采矿设备，特指一种深海稀软底质集矿机行走底盘。

背景技术

多金属结核一般位于深海4000m-6000m处，分布于稀软的沉积物表面，沉积物0-100cm的内聚力一般为4-12kPa。多金属结核的采集一般由履带式集矿机在海底进行自行走采集，但由于深海稀软底质剪切强度底，导致机体沉陷量非常大，进而使集矿机的行驶阻力大，故增大了集矿机的行驶功率，甚至会产生无法行走的情况；而且，履带集矿机的转向一般采用履带差速转向的方式，所以在转向过程中的转弯半径非常大，导致集矿机的工作效率大大降低；如果使履带集矿机在很小的区域内转向，将会反复的破坏底质，使底质变得更加稀软，进一步增大了集矿机的沉陷量，甚至可能使集矿机沉陷于沉积物中而无法行驶。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的不足，提供一种行驶阻力小、动力需求低、稳定可靠的深海稀软底质集矿机行走底盘。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种深海稀软底质集矿机行走底盘，包括行驶组件，所述行驶组件包括机架以及安装于机架两侧的履带行驶机构，所述机架下方连接有用于与稀软底质接触以支撑集矿机的滑板。

作为本发明的进一步改进：

所述机架通过一升降装置与滑板连接并可在升降装置的带动下相对滑板升降。

所述升降装置包括四组分别布置于集矿机前、后、左、右四侧的连杆组，每组连杆组包括两个对称布置的平面连杆机构；每个平面连杆机构包括两根以上平行等长的上连杆、两根以上平行等长的下连杆以及一根中间连杆，各上连杆的两端分别与中间连杆和机架铰接，各下连杆的两端分别与中间连杆和滑板铰接；至少一组连杆组中的两个平面连杆机构各自连接一升降油缸，升降油缸的一端与中间连杆铰接，升降油缸的另一端与机架或滑板铰接；在同一连杆组中，两个平面连杆机构的中间连杆在各自的升降油缸带动下向相反的方向运动。

还包括转向组件，所述转向组件包括转向马达、顶升机构以及用来与稀软底质接触以支撑集矿机的转向底座，所述转向底座固定连接于顶升机构的下端并可在顶升机构的带动下相对行驶组件升降，所述行驶组件回转支撑于顶升机构的上端并可在转向马达的驱动下相对顶升机构转动。

所述顶升机构包括转向盘和顶升油缸，所述顶升油缸连接于转向盘与转向底座之间，所述行驶组件上固接一转向支撑盘，所述转向支撑盘回转支撑于转向盘上。

所述转向盘与转向底座之间连接有一个以上的导柱。

所述转向支撑盘通过支撑柱连接于滑板上。

所述滑板上开设有与转向底座配合的通孔。

所述滑板呈两端上翘的船型。

所述滑板位于两侧履带行驶机构之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的深海稀软底质集矿机行走底盘，在机架下方连接有用于与稀软底质接触以支撑集矿机的滑板，行驶时利用滑板承受集矿机的重量载荷，履带行驶机构则插入稀软底质一定深度为集矿机提供前行动力；在行进过程中，履带行驶机构仅承受前进的水平阻力载荷，不承受竖直的重量载荷，行驶阻力小、动力需求低；而且滑板承载有效的增加了承载面积，降低了沉陷量，减小了行驶阻力，避免了集矿机出现动力不够或者沉陷的可能，更加稳定可靠。

2、本发明中的升降装置形成了一个单自由度平动机构，即在滑板与机架间构成了一个仅可上下移动的平动机构；其前、后两侧的连杆组限制了机架相对滑板的左右移动和摆动，左、右两侧的连杆组限制了机架相对滑板的前后移动和摆动；这种由单自由度平动机构构成的升降装置保证了行驶组件在集矿机主体受到水流及其他异常载荷下的正常运行。

3、本发明中的转向组件形成了一个可原地全角度转向的转向机构，即需要转向时，首先调整机架与滑板的底面平行，然后，顶升油缸的活塞杆伸出，转向底座在顶升油缸活塞杆的推动下向下伸出，将集矿机机体托离稀软底质；当履带行驶机构和滑板与稀软底质有一定距离后，转向马达动作，带动转向支撑盘转动，从而带动整个集矿机机体转动；当转动到预定的角度后，顶升油缸的活塞杆缩回，带动转向底座向上缩回与滑板上的通孔配合，实现了转向；在整个过程中，履带不会对底质产生多次破坏，集矿机不会进一步沉陷；且转向过程是在原地转向，对地形要求较低，且有利于集矿机的轨迹控制，不易产生偏离预定路线行驶的情况；转向可实现360°内任意角度的转向，具有高度的灵活性。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明除去一侧履带行驶机构后的结构示意图。

图3为本发明行驶时的结构示意图。

图4为本发明转向时的结构示意图。

图5为本发明中升降装置的安装结构主视图。

图6为本发明中升降装置的安装结构侧视图。

图7为本发明中滑板的结构示意图。

图8为本发明中转向底座的结构示意图。

图例说明：1、履带行驶机构；2、机架；3、转向支撑盘；4、转向盘；5、上连杆；6、下连杆；7、中间连杆；8、升降油缸；13、顶升油缸；15、导柱；16、转向马达；17、转向底座；18、支撑柱；20、滑板；21、稀软底质；22、筋板框架；23、通孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明的深海稀软底质集矿机行走底盘，包括行驶组件，行驶组件包括用于装设集矿机主体的机架2以及安装于机架2两侧的履带行驶机构1。机架2下方连接有用于与稀软底质21接触以支撑集矿机的滑板20，本实施例中，滑板20位于两侧履带行驶机构1之间；滑板20的上表面焊接有筋板框架22（参见图7），滑板20的底面光滑，且两端向上翘起约30度，使滑板20呈船型，以降低前行阻力。行驶时利用滑板20承受集矿机的重量载荷，履带行驶机构1则插入稀软底质21一定深度为集矿机提供前行动力；在行进过程中，履带行驶机构1仅承受前进的水平阻力载荷，不承受竖直的重量载荷，行驶阻力小、动力需求低；而且滑板20承载有效的增加了承载面积，降低了沉陷量，减小了行驶阻力，避免了集矿机出现动力不够或者沉陷的可能，更加稳定可靠。

本实施例中，机架2通过一升降装置与滑板20连接并可在升降装置的带动下相对滑板20升降。升降装置可用来调节机架2与滑板20之间的距离，从而调节履带行驶机构1插入稀软底质21的深度，使插入深度处的稀软底质21的剪切强度能够提供集矿机的前行牵引力；并且能够实现履带行驶机构1的定深驱动，使集矿机行驶更平稳。

如图5、图6所示，本实施例中，升降装置包括四组分别布置于集矿机前、后、左、右四侧的连杆组，每组连杆组包括两个对称布置的平面连杆机构；其中，前、后两侧连杆组中平面连杆机构所处的平面与左、右两侧连杆组中平面连杆机构所处的平面垂直。每个平面连杆机构包括两根以上平行等长的上连杆5、两根以上平行等长的下连杆6以及一根中间连杆7，各上连杆5的两端分别与中间连杆7和机架2铰接，各下连杆6的两端分别与中间连杆7和滑板20铰接。本实施例中，每个平面连杆机构中的上连杆5和下连杆6均为两根。至少一组连杆组中的两个平面连杆机构各自连接一升降油缸8，升降油缸8的一端与中间连杆7铰接，升降油缸8的另一端与机架2或滑板20铰接；且在同一连杆组中，两个平面连杆机构的中间连杆7在各自的升降油缸8带动下向相反的方向运动。本实施例中，左右两侧的连杆组中的平面连杆机构连接有升降油缸8；升降油缸8的活塞杆与中间连杆7铰接，升降油缸8的缸筒与滑板20的筋板框架22铰接。这种设置使整个升降装置形成了一个单自由度平动机构，即在滑板20与机架2间构成了一个仅可上下移动的平动机构；其前、后两侧的连杆组限制了机架2相对滑板20的左右移动和摆动，左、右两侧的连杆组限制了机架2相对滑板20的前后移动和摆动。这种由单自由度平动机构构成的升降装置保证了行驶组件在集矿机主体受到水流及其他异常载荷下的正常运行。

本实施例还包括转向组件，转向组件包括转向马达16、顶升机构以及用来与稀软底质21接触以支撑集矿机的转向底座17，本实施例中的转向底座17为圆盘形（参见图8）。转向底座17固定连接于顶升机构的下端并可在顶升机构的带动下相对行驶组件升降，行驶组件回转支撑于顶升机构的上端并可在转向马达16的驱动下相对顶升机构转动。集矿机转向时，首先启动顶升机构将转向底座17向下伸出，使转向底座17与稀软底质21接触以支撑起集矿机，并将集矿机托离稀软底质21；然后启动转向马达16，带动行驶组件转动。本转向组件可实现集矿机原地全角度转向，提高集矿机的工作效率；而且转向时不必起动履带，对稀软底质21的破坏小，可防止集矿机沉陷。

本实施例中，顶升机构包括转向盘4和顶升油缸13，顶升油缸13连接于转向盘4与转向底座17之间，行驶组件上固接一转向支撑盘3，转向支撑盘3回转支撑于转向盘4上。本实施例中，顶升油缸13的缸筒固定连接于转向盘4的中部，顶升油缸13的活塞杆铰接于转向底座17中部的铰链座上；转向盘4与转向底座17之间还连接有一个以上的导柱15，本实施例中导柱15为四个，均匀布置于转向盘4的四周，转向底座17的四周均布有导柱15活动杆的安装座。

本实施例中，转向支撑盘3通过四根支撑柱18连接于滑板20的筋板框架22上并位于滑板20的上方与滑板20保持一定距离；滑板20上开设有用来与转向底座17配合的通孔23（参见图7），通孔23呈圆形。集矿机行驶时，顶升油缸13的活塞杆处于收缩状态，转向底座17刚好位于滑板20上的通孔23中，与滑板20一起对集矿机进行支撑；集矿机需要转向时，转向底座17在顶升油缸13的推动下从通孔23中向下伸出，独立支撑起集矿机。

本发明的工作过程如下：如图3所示，在集矿机行进的过程中，滑板20接触稀软底质21，承载集矿机的全部质量载荷。升降油缸8的活塞杆动作，调节机架2与滑板20之间的距离，从而调节履带行驶机构1插入稀软底质21的深度。在行进的过程中履带行驶机构1仅承受水平的行驶阻力，不承受垂直的集矿机质量载荷。当履带行驶机构1插入深度处的稀软底质剪切强度不足以提供机体的前行牵引力时，升降油缸8的活塞杆缩回，缩短机架2与滑板20之间的距离，使履带行驶机构1进一步插入稀软底质21中；当履带行驶机构1与剪切强度更大的稀软底质21接触，提供的牵引力足以使集矿机前行时，升降油缸8停止动作并被锁住。如图4所示，当集矿机在行进过程中需要转向时，升降油缸8的活塞杆伸出，调整机架2与滑板20之间的距离，在履带行驶机构1的底面与滑板20的底面平行时，升降油缸8停止动作并锁住；然后，顶升油缸13的活塞杆伸出，转向底座17在顶升油缸13活塞杆的推动下向下伸出，将集矿机机体托离稀软底质21；当履带行驶机构1和滑板20与稀软底质21有一定距离后，转向马达16动作，带动转向支撑盘3转动，从而带动整个集矿机机体转动；当转动到预定的角度后，顶升油缸13的活塞杆缩回，带动转向底座17向上缩回与滑板20上的通孔23配合；然后升降油缸8的活塞杆缩回，带动履带行驶机构1下降，使履带行驶机构1插入稀软底质21合适深度，即可继续行驶。

以上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。应当指出，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若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种深海稀软底质集矿机行走底盘，包括行驶组件，所述行驶组件包括机架（2）以及安装于机架（2）两侧的履带行驶机构（1），其特征在于：所述机架（2）下方连接有用于与稀软底质（21）接触以支撑集矿机的滑板（20）；还包括转向组件，所述转向组件包括转向马达（16）、顶升机构以及用来与稀软底质（21）接触以支撑集矿机的转向底座（17），所述转向底座（17）固定连接于顶升机构的下端并可在顶升机构的带动下相对行驶组件升降，所述行驶组件回转支撑于顶升机构的上端并可在转向马达（16）的驱动下相对顶升机构转动。

2.根据权利要求1所述的深海稀软底质集矿机行走底盘，其特征在于：所述机架（2）通过一升降装置与滑板（20）连接并可在升降装置的带动下相对滑板（20）升降。

3.根据权利要求2所述的深海稀软底质集矿机行走底盘，其特征在于：所述升降装置包括四组分别布置于集矿机前、后、左、右四侧的连杆组，每组连杆组包括两个对称布置的平面连杆机构；每个平面连杆机构包括两根以上平行等长的上连杆（5）、两根以上平行等长的下连杆（6）以及一根中间连杆（7），各上连杆（5）的两端分别与中间连杆（7）和机架（2）铰接，各下连杆（6）的两端分别与中间连杆（7）和滑板（20）铰接；至少一组连杆组中的两个平面连杆机构各自连接一升降油缸（8），升降油缸（8）的一端与中间连杆（7）铰接，升降油缸（8）的另一端与机架（2）或滑板（20）铰接；在同一连杆组中，两个平面连杆机构的中间连杆（7）在各自的升降油缸（8）带动下向相反的方向运动。

4.根据权利要求1所述的深海稀软底质集矿机行走底盘，其特征在于：所述顶升机构包括转向盘（4）和顶升油缸（13），所述顶升油缸（13）连接于转向盘（4）与转向底座（17）之间，所述行驶组件上固接一转向支撑盘（3），所述转向支撑盘（3）回转支撑于转向盘（4）上。

5.根据权利要求4所述的深海稀软底质集矿机行走底盘，其特征在于：所述转向盘（4）与转向底座（17）之间连接有一个以上的导柱（15）。

6.根据权利要求4所述的深海稀软底质集矿机行走底盘，其特征在于：所述转向支撑盘（3）通过支撑柱（18）连接于滑板（20）上。

7.根据权利要求6所述的深海稀软底质集矿机行走底盘，其特征在于：所述滑板（20）上开设有与转向底座（17）配合的通孔（23）。

8.根据权利要求1或2或3所述的深海稀软底质集矿机行走底盘，其特征在于：所述滑板（20）呈两端上翘的船型。

9.根据权利要求1或2或3所述的深海稀软底质集矿机行走底盘，其特征在于：所述滑板（20）位于两侧履带行驶机构（1）之间。