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专利号: 2021107245809
申请人: 湖南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统,包括母船、矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置;其特征是:母船位于海面上,矿石集中站和采矿装置均位于海底,母船通过脐带缆连接矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置,实现对矿石集中站、矿石提升系统和采矿装置供电和通讯;矿石集中站通过通信供电缆与采矿装置连接;采矿装置用于沿海底收集矿石,然后倾倒在矿石集中站中,矿石集中站设有盛装矿石的容器,容器内的矿石能通过矿石提升系统进行提升至海面的母船;

所述的采矿装置包括机架、动力推进装置、环境测量装置、装矿仓体、采集机械手和控制装置;所述的机架是一个框架结构,在其上固定有浮力组件;机架与装矿仓体的尾端铰接,装矿仓体的前端底部与电动推杆的一端铰接,电动推杆的另一端与机架铰接;装矿仓体尾端设有出料口,仓门上端铰接在出料口处,仓门的底部设置有配重体;动力推进装置、环境测量装置和采集机械手安装在机架上,分别与控制装置电连接,控制装置与矿石集中站电连接;所述的动力推进装置包括多个推进器Ⅰ和多个推进器Ⅱ;所述的推进器Ⅱ和推进器Ⅰ布置在浮力组件上,推进器Ⅱ竖直设置,用于实现采矿装置竖直方向的升沉运动;推进器Ⅰ为水平设置;机架的两侧均至少安装一采集机械手,采集机械手用于收集多金属结核矿石至装矿仓体内。

2.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统,其特征是:机架形成一个U形空间,装矿仓体位于U形空间内;装矿仓体为上端开口的盒体;装矿仓体侧壁和底板镂空。

3.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统,其特征是:所述的动力推进装置包括四个推进器Ⅰ和四个推进器Ⅱ;浮力组件的四个角处分别设有一个推进器Ⅰ和推进器Ⅱ;四个推进器Ⅰ沿圆周方向均匀布置,四个推进器Ⅰ和四个推进器Ⅱ分别与控制装置连接。

4.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统,其特征是:所述的环境测量装置包括深海相机Ⅰ、深海照明灯Ⅰ、声呐、深海相机Ⅱ和深海照明灯Ⅱ;所述的声呐安装在机架的前端,声呐对前方海底障碍物进行探测,用于合理的避障;同时声呐通过脐带缆连接矿石集中站,用于定位采矿装置在深海海底中的位置信息,实现采矿装置的路径规划;所述的机架的前端和后端均安装有深海照明灯Ⅱ和深海相机Ⅱ;用于周边环境的照明和地形视觉测量;所述的机架的两侧和底部均设有深海相机Ⅰ和深海照明灯,用于实现采矿装置前进过程中对矿石定位;深海相机Ⅰ、深海照明灯Ⅰ、声呐、深海相机Ⅱ和深海照明灯Ⅱ分别与控制装置连接。

5.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统,其特征是:所述的采集机械手包括固定座、方位转动座、机械臂Ⅰ、机械臂Ⅱ、机械臂Ⅲ、机械手爪、方位驱动电机、臂Ⅰ驱动电机、臂Ⅱ驱动电机、臂Ⅲ驱动电机和手爪驱动电机;所述的固定座固定在机架上,所述的固定座上安装有方位驱动电机,方位驱动电机的输出轴与方位转动座进行固定连接,机械臂Ⅰ的两端分别与方位转动座和机械臂Ⅱ的一端铰接,机械臂Ⅱ的另一端与机械臂Ⅲ铰接;机械臂Ⅰ与臂Ⅰ驱动电机的输出轴连接;所述的机械臂Ⅱ与臂Ⅱ驱动电机的输出轴连接,臂Ⅱ驱动电机安装在机械臂Ⅰ上;所述的机械臂Ⅲ与臂Ⅲ驱动电机的输出轴连接,臂Ⅲ驱动电机安装在机械臂Ⅱ上;机械手爪安装在机械臂Ⅲ的末端,手爪驱动电机能驱动机械手爪抓取矿石;方位驱动电机、臂Ⅰ驱动电机、臂Ⅱ驱动电机、臂Ⅲ驱动电机和手爪驱动电机分别与控制装置连接。

6.根据权利要求5所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统,其特征是:所述的机械手爪包括法兰座、连杆、铰接法兰、多个弧面手指和滑动轴;法兰座固定在机械臂Ⅲ的末端,法兰座中间设置有一个圆形的通孔,该通孔与滑动轴间隙配合,所述的滑动轴的尾端安装有铰接法兰,滑动轴的前端设有齿条;所述的手爪驱动电机安装固定在机械臂Ⅲ上,手爪驱动电机的输出轴与齿轮固定连接,齿轮与滑动轴上的齿条结构啮合;法兰座和铰接法兰上分别设有与弧面手指数量一致的铰接孔;弧面手指的底部设有两个铰接孔,一铰接孔与铰接法兰上相对应的铰接孔铰接,另一铰接孔与连杆的一端铰接,连杆的另一端与法兰座上相对应的铰接孔铰接;同一弧面手指所对应的法兰座和铰接法兰上的铰接孔的轴线平行。

7.根据权利要求5所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统,其特征是:所述的机架上安装有导矿板,导矿板的进料口位于装矿仓体尾端出料口的下方,导矿板的截面为U形。

8.根据权利要求1所述的深海海底多金属结核矿低扰动采矿系统,其特征是:所述的控制装置安装在耐压筒内,耐压筒固定安装在机架上。

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