CN117073817A - 深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法 - Google Patents
深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117073817A CN117073817A CN202310963724.5A CN202310963724A CN117073817A CN 117073817 A CN117073817 A CN 117073817A CN 202310963724 A CN202310963724 A CN 202310963724A CN 117073817 A CN117073817 A CN 117073817A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cylinder body
- mining
- deep sea
- vehicle
- cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000012795 verification Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 78
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012938 design process Methods 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000033772 system development Effects 0.000 description 1
- 201000008827 tuberculosis Diseases 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
- G01G19/08—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G17/00—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G21/00—Details of weighing apparatus
- G01G21/22—Weigh pans or other weighing receptacles; Weighing platforms
Abstract
本发明涉及一种深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法，应用于深海采矿车上，包括矿物存储箱，矿物存储箱的侧壁开设有箱门，底部安装有称重模块，所述称重模块包括同轴设置上缸体、下缸体，上缸体和下缸体外套设活塞筒；上缸体带有上腔体，上腔体内滑移连接有承重活塞杆，且上腔体与外界海水连通，下缸体带有下腔体，下腔体为密闭腔室，上缸体内的承重活塞杆与矿物存储箱活动连接，下缸体与采矿车固定连接。本发明可以在海底对采矿车所采集矿物进行重量测量，进而实现在海试中验证采矿车的产能，从而推动全采矿系统的设计进程。
Description
技术领域
本发明涉及深海采矿技术领域，尤其是一种深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法。
背景技术
深海采矿系统通常包括：深海采矿车、中继站、矿物提升系统和水面支持船。开发一套用于商业化的深海多金属结核系统是一项复杂的系统工程，深海采矿车设计技术是必须要突破的关键技术，深海采矿车完成单体海试是整个系统开发的重要一环。
但采矿车在开展单体海试时，由于没有矿物提升系统，无法将矿物提升至水面称重来计算采矿车的产能。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法，能够直接在水下，对所采集的矿物进行重量测量，进而实现在海试中验证采矿车的产能。
本发明所采用的技术方案如下：
一种深海车载测重装置，应用于深海采矿车上，包括矿物存储箱，矿物存储箱的侧壁开设有箱门，底部安装有称重模块，
所述称重模块包括同轴设置上缸体、下缸体，上缸体和下缸体外套设活塞筒；
上缸体带有上腔体，上腔体内滑移连接有承重活塞杆，且上腔体与外界海水连通，
下缸体带有下腔体，下腔体为密闭腔室，
上缸体内的承重活塞杆与矿物存储箱活动连接，下缸体与采矿车固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述上缸体开设有通道，上腔体通过通道与外界海水连通。
下缸体与活塞筒、承重活塞杆封闭形成下腔体。
上缸体与活塞筒之间、下缸体与活塞筒之间、承重活塞杆与活塞套之间均设有密封圈。
下腔体带有位于下缸体上的通路，该通路由压力传感器封闭。
矿物存储箱的底壁为斜面，沿出料方向斜指向海底；称重模块布置于矿物存储箱底壁的顶角处。
一种利用深海车载测重装置的测重方法，包括如下步骤：
采矿车驱动前进，前进的同时采集海底矿物，同时计时器还是计时；
收集所得矿物暂存在矿物存储箱中；
采矿车前进指定距离L后，停止收集矿物，采矿车停止前进，计时器停止计时，此时计时器所测得的采矿时间记为t i，对所采矿物进行测重，测重完成后，打开箱门排出矿物；
上一次所采矿物排空后，重新启动采矿车，开始行走采矿、称重排矿。
矿物重量的计算公式如下：
式中，
m i为所采集的矿物重量，
、/>、/>、/>为安装在矿物存储箱底部的四个称重模块所测得的下腔体压力值，
为外界海水压力值，
为城中活塞杆与下腔体的接触面积，
为矿物和矿物存储箱的总重，
g为重力加速度。
产能的计算公式如下：
t i为矿车前进的时间。
本发明的有益效果如下：
本发明可以在海底对采矿车所采集矿物进行重量测量，进而实现在海试中验证采矿车的产能，这对采矿车在海试环境下的产能评估是十分必要的，可以评估采矿车是否能够满足设计指标和使用需求，从而推动全采矿系统的设计进程。
本发明的称重模块可以及时测出每一次采矿所得的重量，便于统计计算，且在称重统计过程中，不会影响采矿，也不会降低采矿效率。因为本方案本来就是基于一种具备采矿排矿功能的采矿车所设计，在采矿车停下排矿时，就能够统计得到本次采矿量，求和后减去毛重，经过简单除法计算即可得到矿物重量，计算过程简便明确。
本发明中所用的称重模块由于处于水下，还会受到海水压力的影响，因此本发明中提供的称重模块不是简单使用传感器测重，而是通过两个缸体，配合承重活塞杆，得到与海水连通的腔室和密闭腔室，通过测量密闭腔室内所受海水压、矿物重力之和，获知单次采矿所得的重量，操作简便，结构可靠，不易因为长期处于水下而导致结构精度有所降低，确保了测量的精度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图，图中为采矿状态。
图2为本发明的整体结构示意图，图中为排矿状态。
图3为本发明的矿物存储箱结构示意图。
图4为本发明的单个称重模块结构示意图。
图5为本发明的称重模块剖视图。
其中：1、矿物存储箱；2、箱门；3、称重模块；4、采矿车本体；5、采矿装置；
301、上缸体；302、下缸体；303、活塞筒；304、上腔体；305、承重活塞杆；306、下腔体；307、通道；308、密封圈；309、压力传感器；310、上螺母；311、下螺母；。
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-图5所示，本实施例的深海车载测重装置，应用于深海采矿车上，包括矿物存储箱1，矿物存储箱1的侧壁开设有箱门2，底部安装有称重模块3，
称重模块3包括同轴设置上缸体301、下缸体302，上缸体301和下缸体302外套设活塞筒303；
上缸体301带有上腔体304，上腔体304内滑移连接有承重活塞杆305，且上腔体304与外界海水连通，
下缸体302带有下腔体306，下腔体306为密闭腔室，
上缸体301内的承重活塞杆305与矿物存储箱1活动连接，下缸体302与采矿车固定连接。
上缸体301开设有通道307，上腔体304通过通道307与外界海水连通。
下缸体302与活塞筒303、承重活塞杆305封闭形成下腔体306。
上缸体301与活塞筒303之间、下缸体302与活塞筒303之间、承重活塞杆305与活塞套之间均设有密封圈308。
下腔体306带有位于下缸体302上的通路，该通路由压力传感器309封闭。
矿物存储箱1的底壁为斜面，沿出料方向斜指向海底；称重模块3布置于矿物存储箱1底壁的顶角处。
本实施例的利用权利要求1的深海车载测重装置的测重方法，包括如下步骤：
采矿车驱动前进，前进的同时采集海底矿物，同时计时器还是计时；
收集所得矿物暂存在矿物存储箱1中；
采矿车前进指定距离L后，停止收集矿物，采矿车停止前进，计时器停止计时，此时计时器所测得的采矿时间记为t i，对所采矿物进行测重，测重完成后，打开箱门2排出矿物；
上一次所采矿物排空后，重新启动采矿车，开始行走采矿、称重排矿。
矿物重量的计算公式如下：
式中，
m i为所采集的矿物重量，
、/>、/>、/>为安装在矿物存储箱底部的四个称重模块所测得的下腔体压力值，
为外界海水压力值，
为城中活塞杆与下腔体的接触面积，
为矿物和矿物存储箱的总重，
g为重力加速度。
产能的计算公式如下：
t i为矿车前进的时间。
本发明的具体结构及工作原理如下：
如图1所示，为本发明所用采矿车的结构示意图，图中处于采矿状态，利用采矿车本体4上的采矿装置5，所采矿物通过图3中矿物存储箱1顶部进料口，进入矿物存储箱1中。
如图2所示，为一段采矿路径采集完成后，打开箱门2，排出矿物存储箱1内矿物的示意图。在排矿之前，称重模块3已经获取矿物重量。
如图4和图5所示，为本发明的称重模块3结构示意图以及剖视图。称重模块3安装在如图3所示的矿物存储箱1的底部，分别位于四个顶角的位置。
单个称重模块3的结构参考图5，包括同轴设置的上缸体301、下缸体302，上缸体301和下缸体302的外圆轮廓上套设活塞筒303，活塞筒303外壁上通过螺纹紧固安装有上螺母310和下螺母311。其中上螺母310拧紧在上缸体301处，下螺母311拧紧在下缸体302处，形成稳固的外壳结构。
上缸体301为上下贯通结构；下缸体302带有下腔体306，且连通外壁，但下腔体306的连通位置安装压力传感器309，将下腔体306闭合。
上缸体301的上腔体304内同轴安装承重活塞杆305，承重活塞杆305将上腔体304分为两个部分，其中，上半部分的上腔体304通过通道307与外界海水连通，下半部分的上腔体304，被承重活塞杆305、活塞筒303和下缸体302围成密闭空间，与下腔体306形成一个完全位于外壳结构内的空间。压力传感器309所测得的即为该密闭空间内的压力。
为了确保密封效果，在下缸体302与活塞筒303之间、上缸体301与活塞筒303之间、活塞筒303与承重活塞杆305之间填充有密封圈308。
采矿车前进采矿时，矿物不断落入矿物存储箱1中，计时器同时计时。采矿车的工作状态是每采集一段距离的矿物就停下来排出，然后继续边行走边采集。在采矿车前进了指定距离L后，矿物收集装置停止采集，采矿车不再前进，计时器停止计时，称重模块3测量箱体中矿物重量后，打开箱门2将矿物排出。
采矿车继续前进并采矿，再次完成距离L的采矿工作后，进行称重，排矿，直至预期的采矿路径全部采集结束。
在称重过程中，下腔体306一方面受到称重活塞杆传导过来的海水压力P i，另一方面，称重活塞杆与矿物存储箱1连接，矿物和矿物存储箱1的重量M 1和所采集矿物的重量m i挤压称重活塞杆在下腔体306产生一个压力Q i，Q i由压力传感器309测得，P i由另一路置于海水中、安装在深海采矿车上的传感器直接测量海水压力测得。
因此，矿物重量按照如下公式计算可得：
采矿车的产能按照如下公式计算可得：
。
本发明可以在海底对采矿车所采集矿物进行重量测量，进而实现在海试中验证采矿车的产能，这对采矿车在海试环境下的产能评估是十分必要的，可以评估采矿车是否能够满足设计指标和使用需求，从而推动全采矿系统的设计进程。
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 (9)
1.一种深海车载测重装置，应用于深海采矿车上，其特征在于：包括矿物存储箱(1)，矿物存储箱(1)的侧壁开设有箱门(2)，底部安装有称重模块(3)，
所述称重模块(3)包括同轴设置上缸体(301)、下缸体(302)，上缸体(301)和下缸体(302)外套设活塞筒(303)；
上缸体(301)带有上腔体(304)，上腔体(304)内滑移连接有承重活塞杆(305)，且上腔体(304)与外界海水连通，
下缸体(302)带有下腔体(306)，下腔体(306)为密闭腔室，
上缸体(301)内的承重活塞杆(305)与矿物存储箱(1)活动连接，下缸体(302)与采矿车固定连接。
2.如权利要求1所述的深海车载测重装置，其特征在于：所述上缸体(301)开设有通道(307)，上腔体(304)通过通道(307)与外界海水连通。
3.如权利要求1所述的深海车载测重装置，其特征在于：下缸体(302)与活塞筒(303)、承重活塞杆(305)封闭形成下腔体(306)。
4.如权利要求3所述的深海车载测重装置，其特征在于：上缸体(301)与活塞筒(303)之间、下缸体(302)与活塞筒(303)之间、承重活塞杆(305)与活塞套之间均设有密封圈(308)。
5.如权利要求4所述的深海车载测重装置，其特征在于：下腔体(306)带有位于下缸体(302)上的通路，该通路由压力传感器(309)封闭。
6.如权利要求1所述的深海车载测重装置，其特征在于：矿物存储箱(1)的底壁为斜面，沿出料方向斜指向海底；称重模块(3)布置于矿物存储箱(1)底壁的顶角处。
7.一种利用权利要求1所述的深海车载测重装置的测重方法，其特征在于，包括如下步骤：
采矿车驱动前进，前进的同时采集海底矿物，同时计时器还是计时；
收集所得矿物暂存在矿物存储箱(1)中；
采矿车前进指定距离L后，停止收集矿物，采矿车停止前进，计时器停止计时，此时计时器所测得的采矿时间记为t i，对所采矿物进行测重，测重完成后，打开箱门(2)排出矿物；
上一次所采矿物排空后，重新启动采矿车，开始行走采矿、称重排矿。
8.一种利用权利要求7所述的深海车载测重方法的深海采矿产能验证方法，其特征在于，矿物重量的计算公式如下：
式中，
m i为所采集的矿物重量，
、/>、/>、/>为安装在矿物存储箱底部的四个称重模块所测得的下腔体压力值，
为外界海水压力值，
为城中活塞杆与下腔体的接触面积，
为矿物和矿物存储箱的总重，
g为重力加速度。
9.如权利要求8所述的深海车载测重方法的深海采矿产能验证方法，其特征在于，产能的计算公式如下：
t i为矿车前进的时间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310963724.5A CN117073817A (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310963724.5A CN117073817A (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117073817A true CN117073817A (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=88701405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310963724.5A Pending CN117073817A (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117073817A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117684985A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-12 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 一种深海采矿车矿石料仓及计量方法 |
-
2023
- 2023-08-02 CN CN202310963724.5A patent/CN117073817A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117684985A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-12 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | 一种深海采矿车矿石料仓及计量方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN117073817A (zh) | 深海车载测重装置、测重方法及深海采矿产能验证方法 | |
| CN102398745B (zh) | 一种粉料收集仓 | |
| CN109372513B (zh) | 一种顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法 | |
| CN202163926U (zh) | 一种自动供料系统 | |
| CN205910091U (zh) | 一种防堵型石灰石、脱硫石膏浆液多功能密度测量装置 | |
| CN205115478U (zh) | 一种可分层取样的发酵罐 | |
| CN205661942U (zh) | 一种生活垃圾用转运压缩箱 | |
| CN202255785U (zh) | 自动循环给液试漏装置 | |
| CN203310577U (zh) | 翻转夹具水检机 | |
| CN206523343U (zh) | 一种可利用外接气泵制取高岭土三轴试样的装置 | |
| CN210314053U (zh) | 一种起爆具助爆药包自动装药生产线 | |
| CN205661941U (zh) | 一种生活垃圾中转压缩区布置结构 | |
| CN115266193A (zh) | 一种全智能移动固体矿物采样车 | |
| CN215065920U (zh) | 一种陶粒生产线用容重测量装置 | |
| CN207329365U (zh) | 一种便于轨道运输的称重料斗系统 | |
| CN107687343B (zh) | 一种用于深海采矿车的料仓及深海采矿车 | |
| CN202631074U (zh) | 一种球团矿装车计量设备 | |
| CN208990904U (zh) | 一种高压辊磨机溜槽料柱高度检测装置 | |
| CN106896034B (zh) | 煤样破碎过程瓦斯损失量测定实验系统及方法 | |
| CN206864539U (zh) | 水系动力电池注液装置 | |
| CN109398984B (zh) | 一种高效节能全自动粉粒物料运输车卸料装置 | |
| CN210972391U (zh) | 一种粉料罐 | |
| CN115123701B (zh) | 一种罐式运输车辆的新型压波板装置及控制方法 | |
| CN218716793U (zh) | 一种用于盾构带压开仓换刀时仓内液面高度判定装置 | |
| CN219694583U (zh) | 一种水量测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |