CN109026007B - 一种适用于稀软底质的海底行走机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于稀软底质的海底行走机构，其包括着地底盘、驱动轮、工作头和连接机构。着地底盘前部为流线型形状，其与稀软底质接触的底部为平底状，且着地底盘平底面上带有减阻流道。驱动轮为带有折面叶片的轮体形状，安装于着地底盘两侧尾部，其叶片插入稀软底质推动土壤产生车体前进力。连接机构为五连杆机构，将工作头与着地底盘连接为一体，且可调控工作头离地的高度和角度。本发明采用了一种浮式叶轮驱动、底盘着地而支撑车体重量的新型行走机构，即车体支撑与驱动方式分离的行走装置，具有车体接地比压小、压陷小、驱动力大、行驶阻力小、破坏海底小且环保等优点，适合于在稀软底质的海底表面行走。
Description
技术领域
本发明涉及海底资源开发技术和海底车辆领域，尤其涉及一种适用于稀软底质的海底行走机构。
背景技术
随着陆地资源的日益减少，深海资源开发与利用是一种趋势。在大洋海底6000米深海底表面海泥里富藏一种深海资源多金属结核，其富含镍、铜、钴、锰等多种金属，具有巨大的商业开采价值。多金属结核主要是以半埋状存于海底，埋藏深度在20cm左右。海底表层的海泥具有高液限、高塑性、大孔隙比、低强度和内摩擦角小等特性，是一种承载能力低、附着性能差的稀软底质。作为多金属结核开采关键装备的海底行走机构在海泥上行走时极易产生打滑后而下陷，常常使得其无法正常而稳定地在海底上行驶。目前用于多金属结核开采的具有自主行走能力的海底行走机构主要以履带式为主，由于履带车的结构复杂、重量大，其在海底行走时车体下陷和打滑严重，且宽幅履带与海底接触面积大，对海泥扰动大，均不利于深海资源的正常开采和海底环境保护。为了克服上述不足，开发一种适用于稀软底质的海底行走机构，使其在深海资源开采和海底行走过程中具备通过稀软底质能力，具有较小压陷深度和打滑率、较大的附着力、减少对海底表面的扰动的特点。
发明内容
本发明提供了一种接地比压小、压陷小、驱动力大、行驶阻力小、破坏海底少，且适应海底稀软底质的海底行走机构。
本发明采用以下技术方案：
一种适用于稀软底质的海底行走机构，包括着地底盘、驱动轮、工作头和连接机构，所述着地底盘与稀软底质的海底保持接触而承受车体重量，所述驱动轮安装于着地底盘的两侧并位于采矿车前进方向的尾端，其旋转的驱动轮上叶片插入稀软底质而驱动车体，着地底盘通过连接机构与工作头连接，调整连接机构可实现工作头与地面之间不同高度和角度。
上述的海底行走机构，优选的，所述着地底盘的前部为流线型形状，着地底盘的底部为平底，着地底盘是由钢板焊接而成片状的长方体空间。
上述的海底行走机构，优选的，所述着地底盘前部通过带钢管的法兰与水泵连接，法兰钢管焊接在着地底盘上部的钢板上，并在钢板上开孔，与底盘片状长方体的空间相通。
上述的海底行走机构，优选的，所述着地底盘的底面在车体纵向和横向上开有出水小孔的条槽，水泵产生的水流可通过小孔进入条槽后附着于着地底盘的表面，使其与海底稀软底质表面之间形成一层水膜而达到减阻的效果，同时纵向和横向条状槽将使得海泥不会在底面结板，具有脱泥作用。
上述的海底行走机构，优选的，所述驱动轮由无轮缘的折面叶片和轮体焊接而成，叶片双排布置于轮体上，且中间有适度重合，具有一定高度的叶片可插入稀软的土壤中，旋转的驱动轮通过叶片推动稀软底质的土壤产生行走机构前进力。
上述的海底行走机构，优选的，所述驱动轮采用液压马达驱动，液压马达的输出轴与减速机连接，减速机的机座与所述的着地底盘的尾端机座通过孔用螺栓相配合安装，驱动轮安装于减速机运动法兰上，当液压驱动马达旋转时带动驱动轮旋转。
上述的海底行走机构，优选的，所述着地底盘上设置有转速传感器，用于驱动轮速度的测定。
上述的海底行走机构，优选的，所述连接机构是由2根同样长度的连杆、1个液压缸和2个同样长度的液压缸组成的五连杆机构，且所有连杆与液压缸的两端均是通过铰接分别与工作头和着地底盘连接，1个液压缸位于车体中心面，2根连杆和2个液压缸对称于车体中心面分布，以保持工作头与着地底盘之间的稳定性。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明海底行走机构采用的是一种新型行走机构，即浮式叶轮驱动、底盘着地而支撑车体重量的行走装置。车体采用船式结构，平车底与海底接触面积大，可以大大减少行走机构的接地比压，具有极小压陷深度，相当于车体浮在稀软底质的海底表面上，大大减小了行驶阻力；同时，着地底盘的底面在车体纵向和横向上开有出水小孔的条槽，水泵产生的水流可通过小孔进入条槽后附着于着地底盘的表面，使其与海底稀软底质表面之间形成一层水膜而达到减阻的效果，并且纵向和横向条状槽将使得海泥不会在底面结板，具有脱泥作用；利用驱动轮的叶片插入海泥中产生车体前进的动力，驱动轮叶片采用无轮缘的折面叶片轮叶形式，叶片双排布置于轮体上，中间有适度重合，对水平驱动性能有所优化；驱动轮产生附着力的叶片宽度比履带车产生附着力的履带齿的宽度窄了许多，从而减小了对海底的破坏，有利于海底的环境保护。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明海底行走机构的结构示意图；
图2为本发明海底行走机构的俯视图；
图3为驱动轮安装位置剖面示意图；
图4为本发明海底行走机构的着地底盘底面条槽分布示意图；
图5为本发明连接机构调整工作头越障示意图；
图6为本发明连接机构调整工作头上坡示意图；
图7为本发明连接机构调整工作头下坡示意图。
图例说明：
1、工作头；2、连接机构；21、连杆；22、液压缸；23、液压缸；3、着地底盘；4、驱动轮；41、无轮缘的折面叶片；42、轮体；5、水泵；6、带钢管的法兰；7、液压马达；8、减速机；9、光电转速传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1、2所示，本发明提供一种适用于稀软底质的海底行走机构，包括着地底盘3、驱动轮4、工作头1和连接机构2，所述着地底盘3与稀软底质的海底保持接触而承受车体重量，所述驱动轮4安装于着地底盘3的两侧并位于采矿车前进方向的尾端，其旋转的驱动轮上叶片插入稀软底质而驱动车体，着地底盘3通过连接机构2与工作头1连接，调整连接机构2可实现工作头1与地面之间不同高度和角度。
本实例提供了一种新式海底行走机构，即浮式叶轮驱动、底盘着地而支撑车体重量的行走装置。为了减小驱动轮的推土阻力和功损，驱动轮4由2个相同形式的无轮缘的折面叶片41和轮体42焊接而成，无轮缘结构有助于减轻驱动轮4重量，进一步减小车重，有效避免了轮缘对于海底稀软底质产生的阻力，具有充分利用海泥的抗剪性能而增加附着力的特点；叶片41双排布置于轮体42上，且中间有适度重合，使得驱动轮4的强度和刚度增加。如图3所示，驱动轮4采用液压马达7驱动，液压马达7的输出轴与减速机8连接，减速机8的机座与着地底盘3的尾端机座通过孔用螺栓相配合安装，驱动轮4安装于减速机8运动法兰上，当液压驱动马达7旋转时带动驱动轮4旋转。
为了减少海底行走机构在海底行走中所受的海泥所产生的行驶阻力，着地底盘3前部为流线型形状，底盘底部采用平底，以增加车体与海底接触面积，使接地比压大大减少，车体压陷变得极小，保持一种车体浮在稀软海泥上的状态，从而极大有减小了车体行驶阻力，大大地减小了车体行驶功率。同时，着地底盘3前部通过带钢管的法兰6与水泵5连接，法兰6钢管焊接在着地底盘3上部的钢板上，并在钢板上开孔，与底盘片状长方体的空间相通。如图4所示，着地底盘3的底面在车体纵向和横向上开有出水小孔的条槽，水泵5产生的水流可通过小孔进入条槽后附着于着地底盘3的表面，使其与海底稀软底质表面之间形成一层水膜而达到减阻的效果，并且纵向和横向条状槽将使得海泥不会在底面结板，具有脱泥作用。
本实例中转速传感器9用于实现驱动轮4的速度测定，从而实现对海底行走机构左右两驱动轮4的速度闭环控制，以完成海底行走机构在海底按照规定路线行走及完成调速、转弯等一系列动作。
本实例中连接机构2是由2根同样长度的连杆21、一个液压缸22和2个同样长度的液压缸23组成的五连杆机构，且所有连杆与液压缸的两端均是通过铰接分别与工作头1和着地底盘3连接。1个液压缸22位于车体中心面，2根连杆21和2个液压缸23分别对称于车体中心面分布，以保持工作头1与着地底盘3的稳定性。如图5所示，伸长与缩短位于车体中心面的液压缸22可实现工作头1的上下平移运动，以避免工作头1在海底越过障碍时与障碍物相碰撞；如图6、7所示，伸长与缩短2个对称于车体中心面分布的液压缸23可实现工作头1相对于着地底盘3的相对角度变化运动，以保证海底行走机构在上坡和下坡时工作头1与地面保持平行，实现工作头1高效率工作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种适用于稀软底质的海底行走机构，包括着地底盘(3)、驱动轮(4)、工作头(1)、连接机构(2)，其特征在于，所述着地底盘(3)与稀软底质的海底保持接触而承受车体重量，所述驱动轮(4)安装于着地底盘(3)的两侧并位于采矿车前进方向的尾端，其旋转的驱动轮上叶片插入稀软底质而驱动车体，着地底盘(3)通过连接机构(2)与工作头(1)连接，调整连接机构(2)可实现工作头(1)与地面之间不同高度和角度；所述着地底盘(3)的底面在车体纵向和横向上开有出水小孔的条槽，水泵(5)产生的水流可通过小孔进入条槽后附着于着地底盘(3)的表面，使其与海底稀软底质表面之间形成一层水膜而达到减阻的效果，同时纵向和横向条状槽将使得海泥不会在底面结板，具有脱泥作用。
2.根据权利要求1所述的海底行走机构，其特征在于，所述着地底盘(3)的前部为流线型形状，着地底盘(3)的底部为平底，着地底盘(3)是由钢板焊接而成片状的长方体空间。
3.根据权利要求2所述的海底行走机构，其特征在于，所述着地底盘(3)前部通过带钢管的法兰(6)与水泵(5)连接，带钢管的法兰(6)焊接在着地底盘(3)上部的钢板上，并在钢板上开孔，与底盘片状长方体的空间相通。
4.根据权利要求1所述的海底行走机构，其特征在于，所述驱动轮(4)由无轮缘的折面叶片(41)和轮体(42)焊接而成，叶片(41)双排布置于轮体(42)上，且中间有适度重合，具有一定高度的叶片(41)可插入稀软的土壤中，旋转的驱动轮(4)通过叶片(41)推动稀软底质的土壤产生行走机构前进力。
5.根据权利要求4所述的海底行走机构，其特征在于，所述驱动轮(4)采用液压马达(7)驱动，液压马达(7)的输出轴与减速机(8)连接，减速机(8)的机座与所述的着地底盘(3)的尾端机座通过孔用螺栓相配合安装，驱动轮(4)安装于减速机(8)运动法兰上，当液压马达(7)旋转时带动驱动轮(4)旋转。
6.根据权利要求1所述的海底行走机构，其特征在于，所述着地底盘(3)上设置有转速传感器(9)，用于驱动轮(4)速度的测定。
7.根据权利要求1所述的海底行走机构，其特征在于，所述连接机构(2)是由2根同样长度的连杆(21)、1个第一液压缸(22)和2个同样长度的第二液压缸(23)组成的五连杆机构，且所有连杆与液压缸的两端均是通过铰接分别与工作头(1)和着地底盘(3)连接，1个第一液压缸(22)位于车体中心面，2根连杆(21)和2个第二液压缸(23)分别对称于车体中心面分布，以保持工作头(1)与着地底盘(3)之间的稳定性。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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