CN111236946A - 一种用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器及作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器及作业方法，潜水器包括载体框架，其内划分有浮力材布置区、可调压载水舱布置区、设备布置区和货舱区，载体框架艏前部安装矿浆绞吸机械臂；矿浆绞吸机械臂的泵吸头通过矿浆泵将矿浆送入货舱区。作业时穿梭运矿潜水器为有缆模式，避免使用管道提升系统硬管对作业母船与采矿机器人的影响；解决电力与控制问题，提高潜水器作业能力；采用绞吸机械臂自吸矿物至矿舱，取消穿梭运矿器与中继站的水下对接作业，降低水下作业难度；采用大容量压载水舱与大流量海水泵，对矿物重量的代换，实现穿梭运矿潜水器的无动力上浮下潜；半潜卸矿母船可避免使用大吨位起吊装置，有效提高水面卸矿的可行性与效率。

Description

一种用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器及作业方法

技术领域

本发明涉及深海矿产资源开采装备技术领域，尤其是一种用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器及作业方法。

背景技术

深海采矿的模式主要有：拖斗式、连续绳斗式、穿梭艇式、采矿车加管道提升式。其中，采矿车加管道输送式采矿系统由海底采矿车、采矿船和管道提升系统组成，目前大多数国家都从事此种采矿系统的研究。管道提升模式理论上能边采集、边输送矿物，产能大、流程简单。然而，该模式面临的技术挑战也较多，特别是来自于提升管道系统的限制，如：采用多台矿浆泵对矿石与海水的混合流体接力输送，输送泵容易磨损破坏，使用寿命短，维修时会导致整个系统停工，且不便于维修；矿浆提升泵的功率大，输送系统复杂；整个输送系统的管路在海水流作用下，母船运动作用下，会产生复杂载荷问题，使上端铰接的管路在采矿工作中摆动幅度很大，对海底中继站有很大影响；在母船遭遇恶劣海况情况，母船不能及时与管路系统脱开，将对母船与海底采矿系统带来极大的作业不安全性。

因此，采用提升潜水器提升矿物是一种可行的采矿方向，专利CN100523434C“分散式深海局部试采矿系统”，采用提升潜水器穿梭于采矿潜水器和母船之间输送采集的矿样。系统包括：水面母船、采矿潜水器和多台提升潜水器组成，提升潜水器为无人无缆潜水器，采矿潜水器为无人有缆潜水器，通过脐带与母船连接，进行电力与控制信号传输。该系统中，采矿潜水器牵引机构与提升潜水器的牵引桩需在机械手协助下进行连接，然后采矿潜水器的送矿管连接器与提升潜水器的受矿头在机械手协助下进行连接，完成采矿潜水器与提升潜水器对接作业后，采矿潜水器在海底采集矿物并同步将矿物输送至提升潜水器的货舱中，待货舱装满后，脱离连接，提升潜水器调整浮力上浮至水面与母船对接，卸载矿物。该模式中，最大的困难在于需要将采矿潜水器与提升潜水器进行水下对接，在深海条件下，水下对接实际上非常难以实现的。同时在完成对接后，采矿机器人需要拖曳提升潜水器进行采集作业，拖曳过程中采矿机器人受到起伏海底地形及软质海底影响会很大，极大影响矿物的采集效率。在采矿机器人与提升机器人脱离后，采矿机器人的采矿作业也需要停止，只有再连接下一台提升机器人后方能再次采集作业。

专利CN 106761762A“一种间断式深海矿产资源开采系统及开采方法”，也提出了使用穿梭提升舱来提升矿物，该系统由母船、具有储料舱的水下作业平台、与作业平台连接的集矿车，与数个穿梭提升舱组成。与专利CN100523434C相比，该方案采用具有储料舱的水下作业平台作为矿物的中转舱，其为固定不动的，集矿车围绕作业平台周围作业，并将采集的矿物输送至作业平台的储料舱中，穿梭提升舱与作业平台对接后，将矿物输送至穿梭提升舱，由穿梭提升舱自航上浮至水面，完成矿物提升。该系统中穿梭提升舱与集矿车之间是独立的，集矿车可以连续作业不受穿梭提升舱的影响。与CN 100523434C类似，穿梭提升舱与作业平台在输送矿物时，也需要穿梭提升舱与作业平台进行对接，对接过程依靠机械手来协助完成。

专利CN 107120118A“一种深海矿产资源开发系统”与专利CN 106761762A“一种间断式深海矿产资源开采系统及开采方法”类似，区别在于将水下作业平台更换为无缆潜水器方案，这样避免了母船与水下之间的电缆连接。同样的，提升潜水器需要与储矿深潜器进行对接作业后，方能实现矿物的传输，再利用提升潜水器的自身浮力提升矿物至水面母船。

以上三项专利均采用提升潜水器提升矿物，共同点在于：一，提升潜水器均使用无缆自航模式，自身携带电池提供能源；二，提升潜水器均需要在水下进行对接作业后完成矿物输送。三，水面卸载矿物时，需要将穿梭运矿潜水器通过吊放系统起吊至母船甲板进行卸货。然而对于这三个特点，分别存在相应的技术难点问题：一，采用无缆自航模式，自身携带的电池容量是有限的，限制了潜水器作业时间；二，进行水下对接后才能进行矿物的输送，大幅增加了潜水器水下作业的难度；三，对于商业化开采，穿梭运矿潜水器的重量达到千吨级，母船需配置起吊能力在千吨以上的A吊，才能将穿梭运矿潜水器吊放到甲板进行卸矿，而目前船载A吊受技术水平限制，无法实现如此大的起吊能力。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器及作业方法，解决采用穿梭运矿潜水器提升矿物采矿系统中，穿梭运矿潜水器能源受限问题、需要水下对接完成矿物传输的作业困难问题以及需要吊放至母船卸矿这三项技术难题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，所述潜水器的结构为：包括载体框架，所述载体框架内通过支撑件由上至下依次划分为：浮力材布置区、可调压载水舱布置区、设备布置区、和货舱区，载体框架的艏前部安装矿浆绞吸机械臂；载体框架的底部两侧对称设置两块滑撬板；所述矿浆绞吸机械臂包括机械臂本体，其一端转动连接在载体框架上，另一端连接搅拌头，其内部设有泵吸头，机械臂本体外部设有泵吸管路，其一端与所述泵吸头连接，另一端与设于设备布置区的矿浆泵连接，矿浆泵的出口连接至货舱区内设置的货舱。

作为上述技术方案的进一步改进：

浮力材布置区中设有均匀排布成整体的浮力材，沿浮力材四周设有垂向推进器，浮力材顶面还设有超短基线定位信标、无线电与频闪灯一体机及起吊装置。

可调压载水舱布置区内设有多台耐压水舱，耐压水舱通过耐压管路与设于设备布置区中的高压海水泵连接。

设备布置区内四周处设有水平推进器，还设有惯性导航与DVL一体机、避碰声呐、深海液压源、液压补偿器、液压阀箱、电子舱、接线箱、摄像机及成像声呐。

货舱区内设有截面为倒梯形结构的所述货舱，在货舱底部设置有液压开启的舱盖装置。

所述机械臂本体通过油缸实现上下俯仰运动。

一种用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器的作业方法，所述潜水器为有缆潜水器，起吊装置通过潜器铠装缆与卸矿母船相连，通过潜器铠装缆进行电力与控制信号的传输，操作人员可在卸矿母船上直接遥控潜水器；

潜水器与深海采矿系统配合作业，所述深海采矿系统包括座底中继站，所述座底中继站成空心钟罩形，上部与采矿母船通过中继站铠装缆相连，侧面与采矿机器人通过中性缆及输送软管相连；采矿机器人围绕座底中继站进行矿物采集，并将矿物破碎处理为一定浓度矿浆后，通过采矿机器人上的泵输入到座底中继站内部空腔中，当座底中继站内的矿浆达预定矿浆容量后，将座底中继站吊起一定高度移动至新的座底位置，不断收集整理成新的矿物堆，成圆锥型的矿物堆暴露在海底，潜水器航行至矿物堆旁，开始采集矿物，具体步骤为：

第一步：潜水器下潜：通过高压海水泵向耐压水舱泵水，当潜水器重力大于浮力时，潜水器开始下潜，在下潜过程中，同步放出潜器铠装缆，当潜水器到达海底矿物堆处时，继续通过高压海水泵向耐压水舱泵入海水，直至耐压水舱处于灌满海水状态，此时潜水器座底；

第二步：潜水器用矿浆绞吸机械臂采集矿物：利用矿浆泵将矿浆输送至货舱，并同步进行压载水代换矿浆重量，货舱装满后，耐压水舱中的压载水即排空，潜水器利用自身浮力返回水面；

第三步：潜水器返回水面后向处于半潜状态的卸矿母船卸矿，潜水器航行至卸矿母船的卸货甲板区域，卸矿母船上浮，潜水器坐稳在卸货甲板后，打开底部卸货舱的舱盖装置，矿浆自卸进入卸货母船艉部过渡货舱；待潜水器再度下水后，矿浆由卸货母船上的泵从过渡货舱输送至主货舱。

作为上述技术方案的进一步改进：

潜水器用矿浆绞吸机械臂采集矿物的具体方法为：

机械臂本体负责伸出搅拌头、泵吸头至矿浆位置，伸缩油缸控制机械臂本体的俯仰运动，实时调整吸矿位置；

搅拌头将矿浆搅拌扬起：泵吸头将扬起的矿浆吸入泵吸管路，通过泵吸管路通过矿浆泵直接将矿浆泵入底部货舱内；

在矿浆吸入货舱的同时，利用高压海水泵将耐压水舱中的海水泵出，以进行矿浆重量的代换，保持潜水器处在基本中性浮力状态，待货舱内达到预定载矿量后，继续通过高压海水泵将耐压水舱的海水泵出直至排空，在排出海水过程中，潜水器的浮力逐渐大于重量，而通过浮力自动上浮，此时同步收潜水器铠装缆，直至潜水器浮出水面。

本发明的有益效果如下：

本发明专利采用缆控穿梭运矿潜水器来提升海底矿物，能源由水面母船供应，避免了穿梭运矿潜水器能源限制问题；本发明缆控穿梭运矿潜水器作业过程中，深海采矿系统配置座底中继站与采集机器人形成矿物采集与整理系统，将矿物采集聚拢为矿物堆，穿梭运矿潜水器采用矿浆绞吸机械臂，不需要与采集机器人和座底中继器对接，即能将聚拢的矿物堆收集进入穿梭运矿潜水器货舱，实现矿物的收集；利用穿梭运矿潜水可调压载水舱与海水泵，泵入、泵出海水进行矿物重量代换，即能实现矿物的穿梭运载器运输至水面，避免使用硬管与矿浆泵系统提升矿物；采用半潜母船模式，进行穿梭运矿潜水器的布放与回收，避免大型A吊的需求，提高了穿梭运矿潜水器水面矿物卸载效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为本发明作业过程中海底采矿与装矿状态的结构示意图。

图4为本发明作业过程中海面卸矿状态的结构示意图。

其中：1、浮力材；2、超短基线定位信标；3、无线电与频闪灯一体机；4、起吊装置；5、垂向推进器；6、耐压水舱；7、耐压管路；8、高压海水泵；9、惯性导航与DVL一体机；10、避碰声呐；11、矿浆泵；12、深海液压源；13、液压补偿器；14、液压阀箱；15、电子舱；16、接线箱；17、水平推进器；18、摄像机；19、成像声呐；20、货舱；21、舱盖装置；22、矿浆绞吸机械臂；23、滑撬板；100、潜水器；101、浮力材布置区；102、可调压载水舱布置区；103、设备布置区；104、货舱区；105、载体框架；107、潜水器铠装缆；108、卸矿母船；109、采矿母船；110、中继站铠装缆；111、座底中继站；112、中性缆；113、输送软管；114、采矿机器人；115、矿物堆；22a、机械臂本体；22b、搅拌头；22c、泵吸头；22d、泵吸管路。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，潜水器100的结构为：包括载体框架105，载体框架105内通过支撑件由上至下依次划分为：浮力材布置区101、可调压载水舱布置区102、设备布置区103、和货舱区104，载体框架105的艏前部安装矿浆绞吸机械臂22；载体框架105的底部两侧对称设置两块滑撬板23，实现潜水器100座底，防沉入海底淤泥；

矿浆绞吸机械臂22包括机械臂本体22a，其一端转动连接在载体框架105上，另一端连接搅拌头22b，其内部设有泵吸头22c，机械臂本体22a外部设有泵吸管路22d，其一端与泵吸头22c连接，另一端与设于设备布置区103的矿浆泵11连接，矿浆泵11的出口连接至货舱区104内设置的货舱20。

浮力材布置区101中设有均匀排布成整体的浮力材1，沿浮力材1四周设有垂向推进器5，浮力材1顶面还设有超短基线定位信标2、无线电与频闪灯一体机3及起吊装置4。

可调压载水舱布置区102内设有多台耐压水舱6，耐压水舱6通过耐压管路7与设于设备布置区103中的高压海水泵8连接，用于潜水器100浮力调节；具体实施时，耐压水舱可采用钛合金制造，数量设为8台。

设备布置区103内四周处设有水平推进器17，还设有惯性导航与DVL一体机9、避碰声呐10、深海液压源12、液压补偿器13、液压阀箱14、电子舱15、接线箱16、摄像机18及成像声呐19。这些设备提高潜水器100航行控制、视频采集、操纵作业的功能。

货舱区104内设有截面为倒梯形结构的货舱20，在货舱20底部设置有液压开启的舱盖装置21。具体实施时，货舱20可布置了2台，用于装载收集的矿浆；舱盖装置21，用于矿浆的水面自卸。

机械臂本体22a通过油缸22e实现上下俯仰运动。

潜水器100为有缆潜水器，起吊装置4通过潜器铠装缆107与卸矿母船108相连，通过潜器铠装缆107进行电力与控制信号的传输，操作人员可在卸矿母船108上直接遥控潜水器100。

本实施例的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器的作业方法，

潜水器100与深海采矿系统配合作业，深海采矿系统包括座底中继站111，座底中继站111成空心钟罩形，上部与采矿母船109通过中继站铠装缆110相连，侧面与采矿机器人114通过中性缆112及输送软管113相连；采矿机器人114围绕座底中继站111进行矿物采集，并将矿物破碎处理为一定浓度矿浆后，通过采矿机器人114上的泵输入到座底中继站111内部空腔中，当座底中继站内111的矿浆达预定矿浆容量后，将座底中继站111吊起一定高度移动至新的座底位置，不断收集整理成新的矿物堆115，成圆锥型的矿物堆115暴露在海底，潜水器100航行至矿物堆115旁，开始采集矿物，具体步骤为：

第一步：潜水器100下潜：通过高压海水泵8向耐压水舱6泵水，当潜水器100重力大于浮力时，潜水器100开始下潜，在下潜过程中，同步放出潜器铠装缆107，当潜水器100到达海底矿物堆115处时，继续通过高压海水泵8向耐压水舱6泵入海水，直至耐压水舱6处于灌满海水状态，此时潜水器100座底；

第二步：潜水器100用矿浆绞吸机械臂22采集矿物：利用矿浆泵11将矿浆输送至货舱20，并同步进行压载水代换矿浆重量，货舱20装满后，耐压水舱6中的压载水即排空，潜水器100利用自身浮力返回水面；

第三步：潜水器100返回水面后向处于半潜状态的卸矿母船108卸矿，潜水器100航行至卸矿母船108的卸货甲板108a区域，卸矿母船108上浮，潜水器100坐稳在卸货甲板108a后，打开底部卸货舱20的舱盖装置21，矿浆自卸进入卸货母船108艉部过渡货舱108b；待潜水器100再度下水后，矿浆由卸货母船108上的泵从过渡货舱108b输送至主货舱108c。

潜水器100用矿浆绞吸机械臂22采集矿物的具体方法为：

机械臂本体22a负责伸出搅拌头22b、泵吸头22c至矿浆位置，伸缩油缸22e控制机械臂本体22a的俯仰运动，实时调整吸矿位置；

搅拌头22b将矿浆搅拌扬起：泵吸头22c将扬起的矿浆吸入泵吸管路22d，通过泵吸管路22d通过矿浆泵11直接将矿浆泵入底部货舱20内；

在矿浆吸入货舱20的同时，利用高压海水泵8将耐压水舱6中的海水泵出，以进行矿浆重量的代换，保持潜水器100处在基本中性浮力状态，待货舱20内达到预定载矿量后，继续通过高压海水泵8将耐压水舱6的海水泵出直至排空，在排出海水过程中，潜水器100的浮力逐渐大于重量，而通过浮力自动上浮，此时同步收潜水器铠装缆107，直至潜水器100浮出水面。

本实施例在作业过程中，潜水器100的工作原理如下：潜水器100用于海底与水面母船的矿物运输，潜水器100在海面时，耐压水舱6于空舱状态，底部货舱20空舱状态，但底部货舱20透水的非耐压结构，此时潜水器100的浮力大于重量，浮于海面；需要下潜时，通过高压海水泵8向耐压水舱6泵水，当潜水器100重量大于浮力时，潜水器100开始下潜，在下潜过程中，同步放出穿梭运矿潜水器铠装缆107，当潜水器100在海底堆矿115处时，继续通过高压海水泵8向耐压水舱6泵入海水，直至耐压水舱6处于灌满海水状态，此时穿梭运矿器100座底，如图3所示。

潜水器100在浮力材1提供的额外浮力情况下，基本处于中性浮力状态。潜水器100座底在海底堆矿115的附近，矿浆绞吸机械臂22通过遥控开始收集矿浆，其中：

机械臂22a负责伸出搅拌头22b与泵吸头22c至矿浆位置，伸缩油缸22e实现机械臂22a的俯仰运动，实时调整吸矿位置；

搅拌头22b负责将矿浆搅拌扬起：泵吸头22c负责将扬起的矿浆吸入泵吸管路；泵吸管路22d负责将矿浆吸入矿浆泵11，矿浆泵11负责提供泵吸的动力并直接将矿浆泵入底部货舱20。

在矿浆泵入底部货舱20的同时，需要通过高压海水泵8将耐压水舱6的海水泵出，以进行矿浆重量的代换，保持潜水器100处在基本中性浮力状态，待底部货舱20达到预定载矿量后，继续通过高压海水泵8将耐压水舱6的海水泵出直至排空，在排出海水过程中，潜水器100的浮力逐渐大于重量，而通过浮力自动上浮，此时同步收回穿梭运矿潜水器铠装缆107，直至潜水器100浮出水面。当潜水器100返回水面后，卸矿母船108处在半潜状态，潜水器100航行至母船卸货甲板108a，卸矿母船108上浮，潜水器100坐稳在母船卸货甲板108a，打开底部舱盖装置21，矿浆自卸进入母船艉部过渡货舱108b。待穿梭运载再度下水后，矿浆由船上矿浆泵从过渡货舱108b抽吸至主货舱108c。水面卸矿状态如图4所示。

本发明采用穿梭运矿潜水器运载矿物避免使用管道提升系统硬管对作业母船与采矿机器人的影响；穿梭运矿潜水器为有缆模式，能有效解决电力与控制问题，提高潜水器作业能力；采用绞吸机械臂自吸矿物至矿舱，取消穿梭运矿器与中继站的水下对接作业，降低水下作业难度；采用大容量压载水舱与大流量海水泵，对矿物重量的代换，实现穿梭运矿潜水器的无动力上浮下潜；采用半潜卸矿母船，对穿梭运矿潜水器进行搭载，避免使用大吨位起吊装置，有效提高水面卸矿的可行性与效率。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，其特征在于：所述潜水器(100)的结构为：包括载体框架(105)，所述载体框架(105)内通过支撑件由上至下依次划分为：浮力材布置区(101)、可调压载水舱布置区(102)、设备布置区(103)、和货舱区(104)，载体框架(105)的艏前部安装矿浆绞吸机械臂(22)；

所述矿浆绞吸机械臂(22)包括机械臂本体(22a)，其一端转动连接在载体框架(105)上，另一端连接搅拌头(22b)，其内部设有泵吸头(22c)，机械臂本体(22a)外部设有泵吸管路(22d)，其一端与所述泵吸头(22c)连接，另一端与设于设备布置区(103)的矿浆泵(11)连接，矿浆泵(11)的出口连接至货舱区(104)内设置的货舱(20)。

2.如权利要求1所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，其特征在于：浮力材布置区(101)中设有均匀排布成整体的浮力材(1)，沿浮力材(1)四周设有垂向推进器(5)，浮力材(1)顶面还设有超短基线定位信标(2)、无线电与频闪灯一体机(3)及起吊装置(4)。

3.如权利要求1所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，其特征在于：可调压载水舱布置区(102)内设有多台耐压水舱(6)，耐压水舱(6)通过耐压管路(7)与设于设备布置区(103)中的高压海水泵(8)连接。

4.如权利要求1所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，其特征在于：设备布置区(103)内四周处设有水平推进器(17)，还设有惯性导航与DVL一体机(9)、避碰声呐(10)、深海液压源(12)、液压补偿器(13)、液压阀箱(14)、电子舱(15)、接线箱(16)、摄像机(18)及成像声呐(19)。

5.如权利要求1所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，其特征在于：货舱区(104)内设有截面为倒梯形结构的所述货舱(20)，在货舱(20)底部设置有液压开启的舱盖装置(21)。

6.如权利要求1所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，其特征在于：载体框架(105)的底部两侧对称设置两块滑撬板(23)。

7.如权利要求1所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，其特征在于：所述机械臂本体(22a)通过油缸(22e)实现上下俯仰运动。

8.如权利要求1所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器，其特征在于：潜水器(100)为有缆潜水器，起吊装置(4)通过潜器铠装缆(107)与卸矿母船(108)相连，通过潜器铠装缆(107)进行电力与控制信号的传输。

9.一种如权利要求1所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器的作业方法，其特征在于：

操作人员可在卸矿母船(108)上直接遥控潜水器(100)，潜水器(100)与深海采矿系统配合作业，所述深海采矿系统包括座底中继站(111)，所述座底中继站(111)成空心钟罩形，上部与采矿母船(109)通过中继站铠装缆(110)相连，侧面与采矿机器人(114)通过中性缆(112)及输送软管(113)相连；采矿机器人(114)围绕座底中继站(111)进行矿物采集，并将矿物破碎处理为一定浓度矿浆后，通过采矿机器人(114)上的泵输入到座底中继站(111)内部空腔中，当座底中继站内(111)的矿浆达预定矿浆容量后，将座底中继站(111)吊起一定高度移动至新的座底位置，不断收集整理成新的矿物堆(115)，成圆锥型的矿物堆(115)暴露在海底，潜水器(100)航行至矿物堆(115)旁，开始采集矿物，具体步骤为：

第一步：潜水器(100)下潜：通过高压海水泵(8)向耐压水舱(6)泵水，当潜水器(100)重力大于浮力时，潜水器(100)开始下潜，在下潜过程中，同步放出潜器铠装缆(107)，当潜水器(100)到达海底矿物堆(115)处时，继续通过高压海水泵(8)向耐压水舱(6)泵入海水，直至耐压水舱(6)处于灌满海水状态，此时潜水器(100)座底；

第二步：潜水器(100)用矿浆绞吸机械臂(22)采集矿物：利用矿浆泵(11)将矿浆输送至货舱(20)，并同步进行压载水代换矿浆重量，货舱(20)装满后，耐压水舱(6)中的压载水即排空，潜水器(100)利用自身浮力返回水面；

第三步：潜水器(100)返回水面后向处于半潜状态的卸矿母船(108)卸矿，潜水器(100)航行至卸矿母船(108)的卸货甲板(108a)区域，卸矿母船(108)上浮，潜水器(100)坐稳在卸货甲板(108a)后，打开底部卸货舱(20)的舱盖装置(21)，矿浆自卸进入卸货母船(108)艉部过渡货舱(108b)；待潜水器(100)再度下水后，矿浆由卸货母船(108)上的泵从过渡货舱(108b)输送至主货舱(108c)。

10.如权利要求9所述的用于深海采矿的有缆穿梭运矿潜水器的作业方法，其特征在于：潜水器(100)用矿浆绞吸机械臂(22)采集矿物的具体方法为：

机械臂本体(22a)负责伸出搅拌头(22b)、泵吸头(22c)至矿浆位置，伸缩油缸(22e)控制机械臂本体(22a)的俯仰运动，实时调整吸矿位置；

搅拌头(22b)将矿浆搅拌扬起：泵吸头(22c)将扬起的矿浆吸入泵吸管路(22d)，通过泵吸管路(22d)通过矿浆泵(11)直接将矿浆泵入底部货舱(20)内；

在矿浆吸入货舱(20)的同时，利用高压海水泵(8)将耐压水舱(6)中的海水泵出，以进行矿浆重量的代换，保持潜水器(100)处在基本中性浮力状态，待货舱(20)内达到预定载矿量后，继续通过高压海水泵(8)将耐压水舱(6)的海水泵出直至排空，在排出海水过程中，潜水器(100)的浮力逐渐大于重量，而通过浮力自动上浮，此时同步收潜水器铠装缆(107)，直至潜水器(100)浮出水面。

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