CN112829880A - 一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，包括包括提升绞车1、转向导轮2、升沉补偿装置3、电缆绞车4、吊放缆5、电缆6、伸缩止荡架7及艉门架8，所述伸缩止荡架7可以有效的减小艉门架在外摆和下放过程中采矿车的前后摆动和左右晃动，保证系统安全；所述升沉补偿装置3可以有效的减小吊放缆受力，保护吊放缆，并有助于采矿车安全平稳的着底；所述电缆绞车4采取恒张力从动形式解决双缆同步的问题。采用本发明提出的一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，能较好采矿车、吊放缆及电缆的布放回收工程实际问题，有效降低重大采矿设备海上布放回收工作风险，提高操作的稳定可靠性和作业效率。

Description

一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统

技术领域

本发明涉及深海采矿工程技术领域，具体涉及一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统。

背景技术

海洋采矿是集多学科、高新技术、多领域融合的一项系统工程，是开发利用海洋资源的重要方面。目前世界公认的适合未来商业采矿的采矿系统是基于管道水力提升的深海采矿系统，深海采矿系统需要在水面支持平台上完成所有水下采矿系统的布放回收工作，这其中就包括了采矿车的布放与回收。

采矿车是海底碎矿和集矿的核心设备，是深海采矿系统的重要组成部分。采矿车上连接有吊放缆、电缆和输送软管，其外形体积庞大，重量较重，属于采矿系统中的重大型关键设备。在复杂多变的海洋环境中，此类设备在海上布放回收操作过程中的机械装备都应具备高度的安全可靠性和稳定性，采矿车的布放回收需要克服船舶升沉、防摇止荡、双缆同步、安全着底等问题，因此，基于以上深海采矿的实际工程需求，设计一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，能够安全可靠的完成采矿车的布放回收，为整个作业过程地顺利实施打下基础。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，能够在克服船舶升沉、防摇止荡、双缆同步、安全着底等问题的前提下，完成采矿车及其吊放缆、电缆从船艉甲板上到海底采矿区域的布放和回收工作。

为此，本发明采用的具体技术方案是：

一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，包括提升绞车、升沉补偿装置、吊放缆、伸缩止荡架及艉门架，其中：

所述艉门架设置在船艉正中央，用于将采矿车从舷内摆向舷外；

所述伸缩止荡架设置在所述艉门架上，用于连接所述艉门架与采矿车，并控制采矿车在所述艉门架外摆和采矿车下放过程中的摇摆和晃动；

所述提升绞车布置在船艉甲板上，用于实现采矿车与所述伸缩止荡架在脱离情况下采矿车的提升与下放，保证采矿车平稳、高效入水；

所述升沉补偿装置设置在所述提升绞车与所述艉门架之间，用于补偿船舶深沉，保护所述吊放缆和整个布放回收系统的安全，也有利于采矿车安全着底；

所述吊放缆一端缠绕在所述提升绞车上，另一端连接采矿车，用于实施采矿车的布放与回收。

进一步地，为了更好地吊放采矿车，在所述升沉补偿装置的两侧分别设有转向导轮，从所述提升绞车放出的吊放缆通过两个所述转向导轮连接在采矿车上。

进一步地，在所述船艉一侧设置电缆绞车，所述电缆绞车上缠绕有电缆，所述电缆的另一端连接在采矿车上，所述电缆绞车用于与采矿车同步布放回收所述电缆；所述电缆绞车具备变恒张力功能，其恒张力根据放出电缆的长度自动调节，电缆末端始终保持对采矿车拉力在设定低张力范围之内，采矿车下放电缆绞车被动放绳，采矿车回收，电缆绞车自动收绳，也可根据实际需求手动收放电缆。

上述技术方案中，所述升沉补偿装置包括由补偿油缸、蓄能器及气瓶组组成的被动补偿回路，可有效降低船舶升沉对采矿车布放回收的影响，提高整体作业安全性；避免吊放缆断裂，降低吊放缆疲劳损伤，延长吊放缆使用寿命。

上述技术方案中，所述伸缩止荡架可绕艉门架横梁下端的销轴转动，所述伸缩止荡架可实现伸缩架与采矿车的刚性连接，限制采矿车随船舶左右摆动；进一步地，所述伸缩止荡架包括连接支座、上伸缩架、下伸缩架、伸缩油缸、摆动油缸、插销油缸以及十字铰接装置，所述连接支座上端与所述艉门架的横梁连接，所述连接支座下端通过销轴与所述上伸缩架连接，所述下伸缩架横向固定在所述上伸缩架的末端，所述伸缩油缸的一端铰接在所述上伸缩架上端，另一端铰接在所述下伸缩架上，所述摆动油缸的一端铰接在所述连接支座上，另一端铰接在所述上伸缩架上，所述插销油缸设置在所述下伸缩架上，所述十字铰接装置铰接在所述下伸缩架的中央，用于连接所述下伸缩架与采矿车。所述伸缩止荡架上配备的伸缩油缸，可实现采矿车在舷内和舷外的提升与下放，所述伸缩止荡架配备上配备的摆动油缸，为采矿车的前后摆动增加阻尼效果，止荡效果明显，所述伸缩止荡架上配备的插销油缸，可远程实现所述伸缩止荡架和采矿车的锁死和分离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，用于采矿车及其动力缆的布放和回收。采用本发明所述的采矿车布放回收系统可完成水下采矿车从船艉甲板上到海底采矿区域的布放和回收任务，并且在布放回收过程中能够克服船舶升沉、防摇止荡、双缆同步和安全着底等问题，为整个作业过程地顺利实施打下基础，具体通过以下几点实现：

1、本发明通过在艉门架上设置伸缩止荡架，可以有效的减小艉门架在外摆和下放过程中采矿车的前后摆动和左右晃动，保证系统安全；

2、本发明通过设置升沉补偿装置用于补偿船舶深沉，可以有效减小吊放缆的受力，起到保护绳缆和系统安全的作用，延长绳缆的使用寿命，并有助于采矿车安全平稳的着底；

3、本发明设置的电缆绞车具备变恒张力功能，其恒张力根据放出电缆长度自动调节，电缆末端始终保持对采矿车拉力设定在低张力范围之内，采矿车下放，电缆绞车被动放绳，采矿车回收，电缆绞车自动收绳，解决了双缆同步的问题；

4、本发明提供的采矿车布放回收系统能够较好解决采矿车、吊放缆及电缆的布放回收工程实际问题，有效降低了重大采矿设备海上布放回收工作风险，提高操作的稳定可靠性和作业效率。

附图说明

图1为本发明所述采矿车布放回收系统的整体结构组成图。

图2为本发明所述伸缩止荡架安装在艉门架上的示意图。

图3为本发明所述伸缩止荡架安装在艉门架上的侧视图。

图4为本发明所述采矿车布放回收系统布放采矿车的过程图。

图中所示：

1提升绞车，2-转向导轮，3-升沉补偿装置，4-电缆绞车，5-吊放缆，6-电缆，7-伸缩止荡架，7.1-连接支座，7.2-上伸缩架，7.3-下伸缩架，7.4-伸缩油缸，7.5-摆动油缸，7.6-插销油缸，7.7-十字铰接装置，8-艉门架，9-采矿车。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本实施例提供一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，包括提升绞车1、转向导轮2、升沉补偿装置3、电缆绞车4、吊放缆5、电缆6、伸缩止荡架7及艉门架8，其中：

所述艉门架8设置在船艉正中央，用于将采矿车9从舷内摆向舷外；

所述伸缩止荡架7设置在所述艉门架8上，可绕艉门架8横梁下端销轴转动，用于连接所述艉门架8与采矿车9，并控制采矿车9在所述艉门架8外摆和采矿车9下放过程中的摇摆和晃动；

所述提升绞车1布置在船艉甲板上，用于实现采矿车9与所述伸缩止荡架7在脱离情况下采矿车9的提升与下放；

所述升沉补偿装置3设置在所述提升绞车1与所述艉门架8之间，用于补偿船舶深沉，保护所述吊放缆5和整个布放回收系统的安全；

所述转向导轮2的数量为两个，分别设置在所述升沉补偿装置3的两侧，从所述提升绞车1放出的吊放缆5通过两个所述转向导轮2连接在采矿车9上。

所述吊放缆5一端缠绕在所述提升绞车1上，另一端连接采矿车9上，用于实施采矿车9的布放与回收。

所述电缆绞车4设置在所述船艉一侧，电缆6的一端缠绕在所述电缆绞车4上，所述电缆6的另一端连接在采矿车9上，所述电缆绞车4用于与采矿车同步布放回收所述电缆6。

具体的，所述升沉补偿装置3包括由补偿油缸、蓄能器及气瓶组组成的被动补偿回路，可有效降低船舶升沉对采矿车布放回收的影响，提高整体作业安全性，避免吊放缆5断裂，降低吊放缆5疲劳损伤，可延长吊放缆5的使用寿命。

具体的，如图2-3所示，所述伸缩止荡架7包括连接支座7.1、上伸缩架7.2、下伸缩架7.3、伸缩油缸7.4、摆动油缸7.5、插销油缸7.6以及十字铰接装置7.7，所述连接支座7.1上端与所述艉门架8的横梁连接，所述连接支座7.1下端通过销轴与所述上伸缩架7.2连接，所述下伸缩架7.3横向固定在所述上伸缩架7.2的末端，所述伸缩油缸7.4的一端铰接在所述上伸缩架7.2上端，另一端铰接在所述下伸缩架7.3上，用于控制所述伸缩止荡架7的伸出与收回；所述摆动油缸7.5的一端铰接在所述连接支座7.1上，另一端铰接在所述上伸缩架7.1上，用于阻止采矿车9在船长方向的摆幅；所述插销油缸7.6设置在所述下伸缩架7.3上，其插销插入所述下伸缩架7.3和十字铰接装置7.7中，用于控制所述伸缩止荡架7和采矿车9的锁死和分离；所述十字铰接装置7.7铰接在所述下伸缩架7.3的中央，用于连接所述下伸缩架7.3与采矿车9。

进一步地，所述下伸缩架7.3下端设置四个减震支腿，所述减震支腿的另一端与采矿车9的上端面贴合，所述减震支腿上设置减震垫，可以在锁紧状态下给予采矿车9一定的自由度，也可以保护采矿车9上端面。

所述十字铰接装置7.7包括对称连接在艉门架中间滑轮缆绳上的连接构件和十字接头，所述十字接头上端两侧与连接构件铰接，所述十字接头的下端连接采矿车；所述十字接头上对称设置两个销孔，用于插入所述插销油缸7.6的插销，所述采矿车9的蘑菇头接头与所述十字接头的下端铰接，所述蘑菇头接头通过销轴与采矿车的蘑菇头相连接，如此将采矿车连接在十字铰接装置上，并且通过插销油缸7.6的插销与销孔的配合将十字铰接装置连同采矿车9一起连接在本实施例所述的伸缩止荡架7上。

如图4所示，采用本实施例所述的一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统对采矿车进行布放回收的具体过程为：

先将艉门架8内摆至采矿车9的正上方，下放伸缩止荡架7的伸缩油缸7.4至低位；启动提升绞车1，通过吊放缆5提升采矿车9至采矿车顶部与伸缩止荡架7的下端贴合，启动插销油缸7.6，通过液压销将采矿车9与伸缩止荡架7锁死，提升绞车1切换至低张力状态；之后所述伸缩止荡架7的伸缩油缸7.4收缩提升采矿车9至高位；启动电缆绞车4，开启低张力状态；艉门架8外摆采矿车9至舷外；伸缩止荡架7伸缩油缸7.4伸出，下放采矿车至最大行程处；提升绞车1切换至正常模式，提升采矿车9承力，将插销油缸7.6的液压插销弹开，采矿车9与伸缩止荡架7脱离；此时下放采矿车9入水，同时开启所述升沉补偿装置3，调整补偿油缸0位时对应的压力值，使得补偿油缸一直围绕0位做往复运动，补偿船舶升沉运动；提升绞车1匀速下放采矿车，根据深度应适时调整补偿油缸压力，直至采矿车9着底，完成采矿车9的布放工作。

所述采矿车9的回收阶段为布放阶段的逆过程，此处不再赘述。

应当理解的是，说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。本实施例仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。

Claims (5)

1.一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，其特征在于：所述布放回收系统包括提升绞车(1)、升沉补偿装置(3)、吊放缆(5)、伸缩止荡架(7)及艉门架(8)，其中：

所述艉门架(8)设置在船艉正中央，用于将采矿车从舷内摆向舷外；

所述伸缩止荡架(7)设置在所述艉门架(8)上，用于连接所述艉门架(8)与采矿车，并控制采矿车在所述艉门架(8)外摆和采矿车下放过程中的摇摆和晃动；

所述提升绞车(1)布置在船艉甲板上，用于实现采矿车与所述伸缩止荡架(7)在脱离情况下采矿车的提升与下放；

所述升沉补偿装置(3)设置在所述提升绞车(1)与所述艉门架(8)之间，用于补偿船舶深沉，保护所述吊放缆(5)和整个布放回收系统的安全；

所述吊放缆(5)一端缠绕在所述提升绞车(1)上，另一端连接采矿车，用于实施采矿车的布放与回收。

2.根据权利要求1所述的一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，其特征在于：所述升沉补偿装置(3)的两侧分别设有转向导轮(2)，从所述提升绞车(1)放出的吊放缆(5)通过所述转向导轮(2)连接在采矿车上。

3.根据权利要求2所述的一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，其特征在于：在所述船艉一侧设置电缆绞车(4)，所述电缆绞车(4)上缠绕有电缆(6)，所述电缆(6)的另一端连接在采矿车上，所述电缆绞车(4)用于与采矿车同步布放回收所述电缆(6)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，其特征在于：所述升沉补偿装置(3)包括由补偿油缸、蓄能器及气瓶组组成的被动补偿回路，用于降低船舶升沉对采矿车布放回收的影响。

5.根据权利要求1所述的一种适用于深海采矿的采矿车布放回收系统，其特征在于：所述伸缩止荡架(7)包括连接支座(7.1)、上伸缩架(7.2)、下伸缩架(7.3)、伸缩油缸(7.4)、摆动油缸(7.5)、插销油缸(7.6)以及十字铰接装置(7.7)，所述连接支座(7.1)上端与所述艉门架(8)的横梁连接，所述连接支座(7.1)下端通过销轴与所述上伸缩架(7.2)连接，所述下伸缩架(7.3)横向固定在所述上伸缩架(7.2)的末端，所述伸缩油缸(7.4)的一端铰接在所述上伸缩架(7.2)上端，另一端铰接在所述下伸缩架(7.3)上；所述摆动油缸(7.5)的一端铰接在所述连接支座(7.1)上，另一端铰接在所述上伸缩架(7.1)上；所述插销油缸(7.6)设置在所述下伸缩架(7.3)上，所述十字铰接装置(7.7)铰接在所述下伸缩架(7.3)的中央，用于连接所述伸缩止荡架(7)与采矿车。

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