[发明专利]一种海底天然气水合物开采智能机器人

权利要求书

1.一种海底天然气水合物开采智能机器人，其特征在于，包括位于海平面以上的作业与控制海洋平台模块(1)以及位于天然气水合物储层的海底机器人模块(3)，且作业与控制海洋平台模块(1)和海底机器人模块(3)通过信息动力与输气脐带缆模块(2)连接；

所述海底机器人模块(3)：用于开采海底天然气水合物并进行固液气分离；

所述作业与控制海洋平台模块(1)：用于控制海底机器人模块(3)作业，同时对采集的天然气进行液化及封装；

所述信息动力与输气脐带缆模块(2)：用于传输控制信号及天然气；

所述海底机器人模块(3)包括固液气原位分离单元(32)，固液气原位分离单元(32)上连接有钻采与进退联动单元以及固液原位返排单元，固液气原位分离单元(32)上还连接有输气中继单元(34)、信息动力控制单元(35)以及轨迹控制单元(36)，且输气中继单元(34)、信息动力控制单元(35)以及轨迹控制单元(36)通过信息动力与输气脐带缆模块(2)连接至作业与控制海洋平台模块(1)；

钻采与进退联动单元为第一多爪破岩工具(31)，固液原位返排单元为第二多爪破岩工具(33)；固液气原位分离单元(32)包括空心圆柱体，空心圆柱体中设置有搅拌工具(37)，且空心圆柱体的内壁安装有电热丝，空心圆柱体的一端设有第一开口，第一开口上连接有钻采与进退联动单元，空心圆柱体的另一端设有第二开口，第二开口上连接有固液原位返排单元，且输气中继单元(34)、信息动力控制单元(35)以及轨迹控制单元(36)均连接在空心圆柱体的另一端；

具体地，钻采与进退联动单元为涡桨式第一多爪破岩工具，第一多爪破岩工具为空心圆柱形状且在壁厚方向设置有多个叶轮，通过凸轮机构与机器人系统连接，当叶轮顺时针高速转动时，控制l₂＝(2～3)l₁，l₄≤0.3m，D₂-D₁＝0.1～0.2m，其中，l₂为固液气原位分离单元(32)的长度，单位：m，l₁+l₄为第一多爪破岩工具(31)的长度且长度为l₁的多爪破岩工具位于腔体内而长度为l₄的多爪破岩工具直接与粉砂岩体接触，单位：m，D₁、D₂分别为多爪破岩工具l₄长度两端对应的直径，单位：m，实现破岩的同时带动智能机器人系统向前移动；当叶轮逆时针高速旋转时，第一多爪破岩工具向后退出，且第一多爪破岩工具可在垂向面内实现≤90°转动；

固液原位返排单位包含一小型涡桨式第二多爪破岩工具，控制D₄＝D₃/3，其中，D₃、D₄分别为第一多爪破岩工具(31)和第二多爪破岩工具(33)对应的最小直径，单位：m，安装于空心圆柱体另一端的下部，采用凸轮机构相连，第二多爪破岩工具(33)与第一多爪破岩工具(31)协同工作联动控制海底智能机器人自主前进与后退，当海底智能机器人退出时，第二多爪破岩工具(33)还能够进行二次钻采，提高采气效率。

2.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物开采智能机器人，其特征在于，所述信息动力与输气脐带缆模块(2)包括信息交互传递通道(16)、天然气传输通道(17)以及动力传递通道(18)，输气中继单元(34)、信息动力控制单元(35)以及轨迹控制单元(36)分别通过天然气传输通道(17)、信息交互传递通道(16)以及动力传递通道(18)连接至作业与控制海洋平台模块(1)。

3.根据权利要求2所述的一种海底天然气水合物开采智能机器人，其特征在于，作业与控制海洋平台模块(1)包括电源(11)、海洋平台天然气除水、除杂单元(12)和海洋平台控制单元(15)，且电源(11)、海洋平台天然气除水、除杂单元(12)和海洋平台控制单元(15)分别与信息交互传递通道(16)、天然气传输通道(17)以及动力传递通道(18)相连，海洋平台天然气除水、除杂单元(12)的出口端连接有海洋平台天然气液化单元(13)，海洋平台天然气液化单元(13)的出口端连接有海洋平台液化天然气封装单元(14)。

4.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物开采智能机器人，其特征在于，输气中继单元(34)与空心圆柱体的连接处设置有滤网层。