CN111498020A - 一种水下作业提升舱的布放及回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下作业提升舱的布放及回收装置，包括作业母船、用于承载及引导提升舱主体移动的翻转轨道和用于承载及引导提升舱主体移动的固定轨道，固定轨道以平铺形式安装在作业母船上，翻转轨道以可翻转方式安装在作业母船上并能通过翻转运动在以平铺形式与固定轨道对接和向下延伸至水下这两种状态之间转换，布放及回收装置还包括用于驱使翻转轨道翻转运动的第一翻转驱动装置。本发明具有可实现提升舱的自动布放和回收，安全性和效率高、结构简单紧凑、成本低、控制简便等优点。

Description

一种水下作业提升舱的布放及回收装置

技术领域

本发明涉及水下作业装备技术领域，具体涉及一种水下作业提升舱的布放及回收装置。

背景技术

水下输送系统是深海采矿系统中十分重要的一个部分，其将采矿车所采集的矿物输送至水面母船上。目前，常用的水下输送系统包括连续输送和非连续输送两种类型，其中连续输送主要是指矿物通过管道直接从采矿车输送至水面母船上，一般有水力提升、气力提升等方法；非连续输送则是通过将矿物置于储料仓中，通过有缆或者无缆的提升舱输送至水面。连续输送系统具有输送效率高，但布放和回收复杂，受海况条件影响较大，且几千米长的管道对水面母船提出了很高的要求，非连续输送系统由于不需要细长的输送管道，对海况的适应性高，布放和回收操作简单，且可通过增加多个提升舱的形式提高运输效率。

现有非连续输送系统在工作时，提升舱都是由人工进行布放、回收和卸料，存在人工劳动强度大、人工成本高、效率低、安全性低等问题。并且，现有非连续输送系统的提升舱均只设置一个简单的浮力调节仓，在下沉和上浮过程中稳定性差，且需要依靠推进器来调节姿态，存在姿态调节困难、能耗高的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种可实现提升舱的自动布放和回收，安全性和效率高、结构简单紧凑、成本低、控制简便的水下作业提升舱的布放及回收装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种水下作业提升舱的布放及回收装置，包括作业母船、用于承载及引导提升舱主体移动的翻转轨道和用于承载及引导提升舱主体移动的固定轨道，所述固定轨道以平铺形式安装在作业母船上，所述翻转轨道以可翻转方式安装在作业母船上并能通过翻转运动在以平铺形式与所述固定轨道对接和向下延伸至水下这两种状态之间转换，所述布放及回收装置还包括用于驱使所述翻转轨道翻转运动的第一翻转驱动装置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一翻转驱动装置包括铰接安装在作业母船上的摆架和用于驱使所述摆架摆动的摆动驱动件，所述摆架通过牵拉绳与所述翻转轨道相连。

所述布放及回收装置还包括用于防止提升舱主体滑出翻转轨道的第一定位组件，所述第一定位组件包括安装在翻转轨道上的第一挡板和连接于提升舱主体上的第一卡销，所述翻转轨道上设有与第一挡板相连并能驱使第一挡板伸缩运动的第一伸缩驱动件，所述第一挡板伸出时阻挡第一卡销以阻止提升舱主体沿向下延伸布置的翻转轨道移动，所述第一挡板缩入时允许第一卡销通过以使提升舱主体能沿翻转轨道移动。

所述第一挡板设有第一定位部，所述第一卡销设有第一定位头部，所述第一挡板阻挡第一卡销时所述第一定位头部与第一定位部配合阻止第一卡销远离翻转轨道的导向面。

所述作业母船设有带进料口的储料仓，所述布放及回收装置还包括能承载及引导提升舱主体移动的卸料轨道，所述卸料轨道的一端为抬升端，另一端为进卸料端，所述抬升端或者进卸料端与固定轨道对接，所述卸料轨道以可翻转方式安装在作业母船上并能通过翻转运动在使抬升端上下运动，所述进料口位于卸料轨道的进卸料端下方，所述卸料轨道连接有用于驱使卸料轨道翻转运动的第二翻转驱动装置。

所述进料口位于远离固定轨道的位置处，所述作业母船上设有一转动平台，所述卸料轨道以可翻转方式安装在转动平台上并能通过翻转运动在使抬升端上下运动，所述转动平台旋转运动能使进卸料端在与所述固定轨道对接和处于进料口上方两种状态之间转换。

所述第二翻转驱动装置包括铰接安装在转动平台上的伸缩驱动件，所述伸缩驱动件的伸缩驱动端与卸料轨道铰接。

所述布放及回收装置还包括用于防止提升舱滑出卸料轨道的第二定位组件，所述第二定位组件包括安装在卸料轨道上的第二挡板和连接于提升舱的提升舱主体上的第二卡销，所述卸料轨道上设有与第二挡板相连并能驱使第二挡板伸缩运动的第二伸缩驱动件，所述第二挡板伸出时阻挡第二卡销以阻止提升舱主体在抬升端抬升时沿卸料轨道移动，所述第二挡板缩入时允许第二卡销通过以使提升舱主体能沿卸料轨道移动。

所述第二挡板设有第二定位部，所述第二卡销设有第二定位头部，所述第二挡板阻挡第二卡销时所述第二定位头部与第二定位部配合阻止第二卡销远离卸料轨道的导向面。

所述翻转轨道、固定轨道和卸料轨道均包括底架和设于底架上的导向槽，所述翻转轨道的端部设有用于引导提升舱进入导向槽的渐扩导入槽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明水下作业提升舱的布放及回收装置可实现提升舱的自动布放和回收，进而降低人工劳动强度和成本，提高安全性和效率。同时，布放和回收装置采用翻转轨道和固定轨道的组合，回收提升舱时，将翻转轨道转换至向下延伸至水下的状态，控制提升舱向上运动与翻转轨道接合后，再将翻转轨道转换至平铺形式以与固定轨道对接，即可将提升舱从翻转轨道移动至固定轨道上，方便进行后续的卸料；下放提升舱时，使固定轨道上的提升舱移动至翻转轨道上，再将翻转轨道转换至向下延伸至水下的状态，控制提升舱向下运动与翻转轨道脱离即可。该布放和回收装置的结构简单紧凑、成本低、控制简便。

附图说明

图1为布放及回收装置的主视结构示意图。

图2为提升舱与翻转轨道接合时的立体结构示意图。

图3为翻转轨道与固定轨道接合时的立体结构示意图。

图4为提升舱移动至固定轨道上的立体结构示意图。

图5为提升舱移动至卸料轨道上的立体结构示意图。

图6为卸料轨道转动至使进卸料端处于进料口上方时的立体结构示意图。

图7为卸料轨道处于翻转卸料状态的立体结构示意图。

图8为提升舱与翻转轨道接合时的主视结构示意图。

图9为图8中A处放大结构示意图。

图10为提升舱与卸料轨道接合时的主视结构示意图。

图11为第二定位组件将提升舱定位在卸料轨道上时的局部放大结构示意图。

图例说明：

1、作业母船；2、翻转轨道；21、渐扩导入槽；3、固定轨道；4、摆架；5、摆动驱动件；6、第一挡板；61、第一定位部；7、第一卡销；71、第一定位头部；8、卸料轨道；81、抬升端；82、进卸料端；9、转动平台；10、第二挡板；101、第二定位部；11、第二卡销；111、第二定位头部；100、提升舱主体；200、进料口。

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至图7所示，本实施例的水下作业提升舱的布放及回收装置，包括作业母船1、用于承载及引导提升舱主体100移动的翻转轨道2和用于承载及引导提升舱主体100移动的固定轨道3，固定轨道3以平铺形式安装在作业母船1上，翻转轨道2以可翻转方式安装在作业母船1上，翻转轨道2能通过翻转运动在以平铺形式与固定轨道3对接和向下延伸至水下这两种状态之间转换，布放及回收装置还包括用于驱使翻转轨道2翻转运动的第一翻转驱动装置。该布放和回收装置可实现提升舱的自动布放和回收，进而降低人工劳动强度和成本，提高安全性和效率。同时，布放和回收装置采用翻转轨道2和固定轨道3的组合，回收提升舱时，将翻转轨道2转换至向下延伸至水下的状态，控制提升舱向上运动与翻转轨道2接合后，再将翻转轨道2转换至平铺形式以与固定轨道3对接，即可将提升舱从翻转轨道2移动至固定轨道3上，方便进行后续的卸料；下放提升舱时，使固定轨道3上的提升舱移动至翻转轨道2上，再将翻转轨道2转换至向下延伸至水下的状态，控制提升舱向下运动与翻转轨道2脱离即可。该布放和回收装置的结构简单紧凑、成本低、控制简便。

本实施例中，第一翻转驱动装置包括铰接安装在作业母船1上的摆架4和用于驱使摆架4摆动的摆动驱动件5，摆架4通过牵拉绳与翻转轨道2相连。摆架4往复摆动，可通过牵拉绳牵引翻转轨道2在自重作用下翻转运动。该第一翻转驱动装置的结构简单、易于控制、工作稳定性好、能耗低、安装维护方便。上述摆动驱动件5采用伸缩式驱动件，例如，伸缩油缸、伸缩气缸或者电动推杆等。

本实施例中，如图8和图9所示，布放及回收装置还包括用于防止提升舱主体100滑出翻转轨道2的第一定位组件，第一定位组件包括安装在翻转轨道2上的第一挡板6和连接于提升舱主体100上的第一卡销7，翻转轨道2上设有与第一挡板6相连并能驱使第一挡板6伸缩运动的第一伸缩驱动件，第一挡板6伸出时阻挡第一卡销7以阻止提升舱主体100沿向下延伸布置的翻转轨道2移动，进而防止提升舱滑出翻转轨道2，第一挡板6缩入时允许第一卡销7通过以使提升舱主体100能沿翻转轨道2移动。利用第一定位组件，可在提升舱与翻转轨道2接合后防止提升舱滑出翻转轨道2，实现提升舱在翻转轨道2上自动定位，保证回收和下放工作的稳定可靠性。上述第一定位组件采用第一挡板6和第一卡销7的组合，利用第一伸缩驱动件驱使第一挡板6伸缩运动实现第一挡板6阻挡第一卡销7或者允许第一卡销7通过，进而实现对提升舱主体100的定位和放行，其具有结构简单紧凑、成本低、易于控制、工作稳定可靠的优点。

本实施例中，第一挡板6设有第一定位部61，第一卡销7设有第一定位头部71，第一挡板6阻挡第一卡销7时第一定位头部71与第一定位部61配合阻止第一卡销7远离翻转轨道2的导向面。也即第一定位部61和第一定位头部71相互卡接定位，阻止提升舱主体100相对于向下延伸布置的翻转轨道2倾倒，进一步提高了回收和下放工作的稳定可靠性。

本实施例中，如图2和图10所示，作业母船1设有带进料口200的储料仓，布放及回收装置还包括能承载及引导提升舱主体100移动的卸料轨道8，卸料轨道8的一端为抬升端81，另一端为进卸料端82，抬升端81或者进卸料端82与固定轨道3对接，卸料轨道8以可翻转方式安装在作业母船1上并能通过翻转运动在使抬升端81上下运动，进料口200位于卸料轨道8的进卸料端82下方，卸料轨道8连接有用于驱使卸料轨道8翻转运动的第二翻转驱动装置。设置卸料轨道8可实现提升舱的自动卸料，卸料时，使抬升端81向下运动，卸料轨道8以平铺形式与固定轨道3对接，将位于固定轨道3上的提升舱移动至卸料轨道8上，将提升舱定位在卸料轨道8上后，再使抬升端81向上运动，使卸料轨道8及其上的提升舱处于倾斜状态，即可将提升舱内的物料倒出，并通过进料口200进入储料仓。卸料完成后，使抬升端81向下运动，抬升端81或者进卸料端82与固定轨道3对接，即可将提升舱从卸料轨道8移动至固定轨道3。

本实施例中，翻转轨道2和卸料轨道8均直接铰接安装在作业母船1上，以实现翻转运动。卸料轨道8优选进卸料端82与固定轨道3对接。

为便于进料口200、固定轨道3的设置，避免固定轨道3对卸料造成干扰，在其他实施例中，还可使进料口200位于远离固定轨道3的位置处，作业母船1上设有一转动平台9，卸料轨道8以可翻转方式安装在转动平台9上并能通过翻转运动在使抬升端81上下运动，转动平台9旋转运动能使进卸料端82在与固定轨道3对接和处于进料口200上方两种状态之间转换。这样，在提升舱运动至卸料轨道8后，可通过转动平台9旋转运动，使进卸料端82运动至处于进料口200上方的位置，再通过翻转卸料轨道8进行卸料。

本实施例中，第二翻转驱动装置包括铰接安装在转动平台9上的伸缩驱动件，伸缩驱动件的伸缩驱动端与卸料轨道8铰接，其结构简单、成本低、易于控制。伸缩驱动件的伸缩驱动端伸缩运动，可驱使卸料轨道8相应翻转运动。上述伸缩驱动件可采用伸缩油缸或伸缩气缸或电动推杆等。

本实施例中，如图11所示，布放及回收装置还包括用于防止提升舱滑出卸料轨道8的第二定位组件，第二定位组件包括安装在卸料轨道8上的第二挡板10和连接于提升舱的提升舱主体100上的第二卡销11，卸料轨道8上设有与第二挡板10相连并能驱使第二挡板10伸缩运动的第二伸缩驱动件，第二挡板10伸出时阻挡第二卡销11以阻止提升舱主体100在抬升端81抬升时沿卸料轨道8移动，进而防止提升舱滑出卸料轨道8，第二挡板10缩入时允许第二卡销11通过以使提升舱主体100能沿卸料轨道8移动。

利用第二定位组件，可在提升舱与卸料轨道8接合后防止提升舱滑出卸料轨道8，实现提升舱在卸料轨道8上自动定位，保证卸料工作的稳定可靠性。上述第二定位组件采用第二挡板10和第二卡销11的组合，利用第一伸缩驱动件驱使第二挡板10伸缩运动实现第二挡板10阻挡第二卡销11或者允许第二卡销11通过，进而实现对提升舱主体100的定位和放行，其具有结构简单紧凑、成本低、易于控制、工作稳定可靠的优点。

本实施例中，第二挡板10设有第二定位部101，第二卡销11设有第二定位头部111，第二挡板10阻挡第二卡销11时第二定位头部111与第二定位部101配合阻止第二卡销11远离卸料轨道8的导向面。也即第二定位部101和第二定位头部111相互卡接定位，阻止提升舱主体100相对于倾斜布置的卸料轨道8倾倒，进一步提高了卸料工作的稳定可靠性。

本实施例中，翻转轨道2、固定轨道3和卸料轨道8均包括底架和设于底架上的导向槽，具体的，导向槽由连接在底架两侧的两个L型导向板构成，该种轨道结构具有结构简单、成本低、易于制作、导向稳定性好的优点。

优选的，翻转轨道2的端部设有用于引导提升舱进入导向槽的渐扩导入槽21，渐扩导入槽21的槽体宽度沿远离翻转轨道2的方向逐渐增大，该渐扩导入槽21利于引导提升舱快速的进入各轨道。

本实施例的布放和回收装置在回收提升舱时，按照以下步骤进行：

1、通过第一翻转驱动装置控制翻转轨道2处于向下延伸至水下的状态，然后控制提升舱接近翻转轨道2，提升舱浮出海面后，控制提升舱使其靠近翻转轨道2的尾端，提升舱靠近渐扩导入槽21，控制提升舱向上运动，使提升舱从渐扩导入槽21进入翻转轨道2，并沿翻转轨道2向上运动，提升舱的第一卡销7到达第一挡板6的位置后，第一挡板6伸出，即完成提升舱的固定过程，参见图2。其中，第一挡板6采用位置感应弹出式自动控制方法，能准确可靠的完成定位操作。提升舱固定后，还可进一步采用绳索对提升舱进行加固，使提升舱与翻转轨道2连接成一体。

2、通过第一翻转驱动装置控制翻转轨道2翻转90度，使翻转轨道2转换至平铺状态并与固定轨道3对接，参见图3；牵引翻转轨道2上的提升舱移动至固定轨道3上，参见图4。

3、进一步牵引提升舱移动至卸料轨道8上，并通过第二定位组件对提升舱进行定位，参见图5。本实施例可在作业母船1上设置自动牵引装置牵引提升舱移动。

4、转动平台9转动至使卸料轨道8的进卸料端82处于进料口200上方，参见图6。

5、通过第二翻转驱动装置控制卸料轨道8翻转使其抬升端81抬升，打开提升舱的物料接口的阀门，提升舱内的物料在重力作用下自动从提升舱中排出，通过进料口200进入储料仓，完成提升舱的回收及卸料作业，参见图7。

下放卸料后的提升舱时，按照上述相反的步骤执行即可。

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。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水下作业提升舱的布放及回收装置，其特征在于：包括作业母船(1)、用于承载及引导提升舱主体(100)移动的翻转轨道(2)和用于承载及引导提升舱主体(100)移动的固定轨道(3)，所述固定轨道(3)以平铺形式安装在作业母船(1)上，所述翻转轨道(2)以可翻转方式安装在作业母船(1)上并能通过翻转运动在以平铺形式与所述固定轨道(3)对接和向下延伸至水下这两种状态之间转换，所述布放及回收装置还包括用于驱使所述翻转轨道(2)翻转运动的第一翻转驱动装置。

2.根据权利要求1所述的布放及回收装置，其特征在于：所述第一翻转驱动装置包括铰接安装在作业母船(1)上的摆架(4)和用于驱使所述摆架(4)摆动的摆动驱动件(5)，所述摆架(4)通过牵拉绳与所述翻转轨道(2)相连。

3.根据权利要求1所述的布放及回收装置，其特征在于：所述布放及回收装置还包括用于防止提升舱主体(100)滑出翻转轨道(2)的第一定位组件，所述第一定位组件包括安装在翻转轨道(2)上的第一挡板(6)和连接于提升舱主体(100)上的第一卡销(7)，所述翻转轨道(2)上设有与第一挡板(6)相连并能驱使第一挡板(6)伸缩运动的第一伸缩驱动件，所述第一挡板(6)伸出时阻挡第一卡销(7)以阻止提升舱主体(100)沿向下延伸布置的翻转轨道(2)移动，所述第一挡板(6)缩入时允许第一卡销(7)通过以使提升舱主体(100)能沿翻转轨道(2)移动。

4.根据权利要求3所述的布放及回收装置，其特征在于：所述第一挡板(6)设有第一定位部(61)，所述第一卡销(7)设有第一定位头部(71)，所述第一挡板(6)阻挡第一卡销(7)时所述第一定位头部(71)与第一定位部(61)配合阻止第一卡销(7)远离翻转轨道(2)的导向面。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的布放及回收装置，其特征在于：所述作业母船(1)设有带进料口(200)的储料仓，所述布放及回收装置还包括能承载及引导提升舱主体(100)移动的卸料轨道(8)，所述卸料轨道(8)的一端为抬升端(81)，另一端为进卸料端(82)，所述抬升端(81)或者进卸料端(82)与固定轨道(3)对接，所述卸料轨道(8)以可翻转方式安装在作业母船(1)上并能通过翻转运动在使抬升端(81)上下运动，所述进料口(200)位于卸料轨道(8)的进卸料端(82)下方，所述卸料轨道(8)连接有用于驱使卸料轨道(8)翻转运动的第二翻转驱动装置。

6.根据权利要求5所述的布放及回收装置，其特征在于：所述进料口(200)位于远离固定轨道(3)的位置处，所述作业母船(1)上设有一转动平台(9)，所述卸料轨道(8)以可翻转方式安装在转动平台(9)上并能通过翻转运动在使抬升端(81)上下运动，所述转动平台(9)旋转运动能使进卸料端(82)在与所述固定轨道(3)对接和处于进料口(200)上方两种状态之间转换。

7.根据权利要求6所述的布放及回收装置，其特征在于：所述第二翻转驱动装置包括铰接安装在转动平台(9)上的伸缩驱动件，所述伸缩驱动件的伸缩驱动端与卸料轨道(8)铰接。

8.根据权利要求5所述的布放及回收装置，其特征在于：所述布放及回收装置还包括用于防止提升舱滑出卸料轨道(8)的第二定位组件，所述第二定位组件包括安装在卸料轨道(8)上的第二挡板(10)和连接于提升舱的提升舱主体(100)上的第二卡销(11)，所述卸料轨道(8)上设有与第二挡板(10)相连并能驱使第二挡板(10)伸缩运动的第二伸缩驱动件，所述第二挡板(10)伸出时阻挡第二卡销(11)以阻止提升舱主体(100)在抬升端(81)抬升时沿卸料轨道(8)移动，所述第二挡板(10)缩入时允许第二卡销(11)通过以使提升舱主体(100)能沿卸料轨道(8)移动。

9.根据权利要求8所述的布放及回收装置，其特征在于：所述第二挡板(10)设有第二定位部(101)，所述第二卡销(11)设有第二定位头部(111)，所述第二挡板(10)阻挡第二卡销(11)时所述第二定位头部(111)与第二定位部(101)配合阻止第二卡销(11)远离卸料轨道(8)的导向面。

10.根据权利要求5所述的布放及回收装置，其特征在于：所述翻转轨道(2)、固定轨道(3)和卸料轨道(8)均包括底架和设于底架上的导向槽，所述翻转轨道(2)的端部设有用于引导提升舱进入导向槽的渐扩导入槽(21)。

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