[实用新型]一种深海采矿输送软管空间构型的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种深海采矿输送软管空间构型的实验装置，包括水池、管道形态采集装置、底部位移模拟装置、输送软管模拟装置和摄像头。底部位移模拟装置固定于水池的底面，管道形态采集装置固定于水池的上端。管道形态采集装置包括软管位置探测器和软管位置探测器移位装置，输送软管模拟装置连接于底部位移模拟装置和管道形态采集装置之间，通过底部位移模拟装置改变输送软管模拟装置下端的横向和纵向位置，摄像头固定于水池的侧壁用于捕捉管道在水下的空间形态，管道在水下的空间形态通过改变软管位置探测器的位置采集管道各个位置的空间坐标来体现，同时记录下该位置处管道的空间坐标，以获得管道在水下的实际空间形态。

技术领域

本实用新型属于深海锰结核、深海多金属硫化物以及富钴结壳等深海固体矿产资源开采领域，具体为一种深海采矿输送软管空间构型的实验装置。

背景技术

在业已开发的深海固体矿产资源连续生产系统中，管道提升采矿系统最具有开发应用前景。输送软管是管道提升采矿系统中连接扬矿子系统和集矿子系统的关键部分。深海采矿软管输送系统设计的一项关键内容是软管采矿车端的约束反力估算和软管空间构型设计。深海采矿软管输送系统包含的零部件多，边界条件也较为复杂，理论分析方法只能采用简化分析模型，难以准确反映输送软管作业过程中的真实形态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能准确反映输送软管作业过程中的真实形态的实验装置。

本实用新型提供的这种深海采矿输送软管空间构型的实验装置，包括水池、管道形态采集装置、底部位移模拟装置、输送软管模拟装置和摄像头。底部位移模拟装置固定于水池的底面，管道形态采集装置固定于水池的上端。管道形态采集装置包括软管位置探测器和软管位置探测器移位装置，输送软管模拟装置连接于底部位移模拟装置和管道形态采集装置之间。通过底部位移模拟装置改变输送软管模拟装置下端的横向和纵向位置，摄像头固定于水池的侧壁用于捕捉管道在水下的空间形态，管道在水下的空间形态通过改变软管位置探测器的位置采集管道各个位置的空间坐标来体现。

所述水池为上部开口的长方体形大型储水结构体，其上部设有进水口，下部设有排水口。

所述底部位移模拟装置包括横向和纵向移位组件，纵向移位组件有对称布置的两组，它们均为导轨、丝杠和驱动电机的装配件，丝杠的两端固定于导轨上，驱动电机连接于丝杠的一端；横向移位组件的导轨两端分别通过螺纹孔连接于纵向移位组件的丝杠上，横向位移组件上连接有滑块。

所述软管位置探测器移位装置包括与所述底部位移模拟装置结构相同的横向和纵向移位组件，还包括垂向移位组件，垂向移位组件也为导轨、丝杠和驱动电机的装配件，丝杠的两端固定于导轨上，驱动电机连接于丝杠的一端；垂向移位组件的导轨上端通过螺纹孔连接于横向移位组件的丝杠上；所述软管位置探测器为金属探测器或低照度水下摄像头，通过螺纹孔连接于垂向移位组件的丝杠上。

所述驱动电机为伺服电机。

所述输送软管模拟装置包括中间仓模拟件、所述管道、浮力块模拟件、采矿车模拟件、输送泵模拟件和测力计，管道的两端分别与中间仓模拟件和测力计连接，测力计连接于采矿车模拟件上，浮力块模拟件固定于模拟软管上，输送泵模拟件固定于中间仓模拟件的侧壁，其抽吸口与模拟软管的内腔连通。

所述中间仓模拟件为刚性连接座，其顶面固定于所述管道形态采集装置纵向移位组件的导轨底面，所述浮力块模拟件为中心带圆孔的圆柱状或球状浮体，可拆卸连接于所述模拟软管上；所述采矿车模拟件为刚性连接座，连接于所述滑块上。

所述模拟软管为双层结构，包括测量元器件附着层和强度模拟层，强度模拟层的内腔构成输送腔。

所述测量元器件附着层上沿管道轴线方向布置有标尺和水下灯带，标尺用于模拟软管形变位置的显示，水下灯带用于模拟软管形态的标识。