[实用新型]一种深海多金属结核矿采矿作业系统

说明书

本实用新型公开了一种深海多金属结核矿采矿作业系统，提矿立管系统包括提矿立管和泥浆泵；提矿立管的顶端和采矿平台连接，提矿立管的底端通过万向节和坐底式矿物接驳处理中心相连；坐底式矿物接驳处理中心内部设置有多自由度平台，多自由度平台自上而下依次设置有废料库和新料库，废料库出口和新料库入口处的上输送带和下输送带的端部通过采矿机器人相衔接；多自由度平台的正下方相对应设置有多个扇形采矿区域，采矿机器人在扇形采矿区域内运行作业。接驳和提升矿物，DSAMV卸矿的同时提供压载，提供电力补给和双向数据通信；平衡DSAMV的重力与浮力关系；多台DSAMV并行工作互不干扰，省略掉掉脐带缆和输矿软管，可以实时适应采矿立管的动态变化和接驳时适应DSAMV的实时状态。

技术领域

本实用新型属于采矿设备技术领域，具体涉及一种深海多金属结核矿采矿作业系统。

背景技术

随着世界经济的不断发展，对矿产资源的需求也越来越大，大量的资源开发造成地球陆地矿产资源日益枯竭。在陆地矿产资源枯竭之前，尽早开辟新的资源供给渠道已是当今各国共同的抉择。经勘探查明，大洋是丰富的矿产资源基地，为了满足人类生存和发展对矿产资源的需要，世界各国将目光投向了海洋。在海洋不同深处，蕴藏着大量的海底矿产，其储备量和含量，都是大陆无法比拟的，把矿物从海底运输到陆地上的方式具有很大的不同。一方面，其输送方式完全不同，输送难度较大；另一方面，生产效率和经济性也是一个重要的考虑因素，同时，由于在深海开采，技术难度和复杂性都非常高，这就对技术要求方案提出了很大的挑战。

虽然，管道提升式采矿模式被认为是效率较高、最具商业化前景的深海采矿作业模式，但是，却存在以下问题：(1)脐带缆和输矿软管对海底采矿机器人稳健控制存在强非线性耦合影响，且随着作业半径变化，脐带缆和输矿软管在水中的形状发生改变，增加了其动态行为的描述难度，它们对海底采矿机器人的动力扰动又会引发具有流变特性的稀软底质压剪承载力呈现复杂的动态变化，这些因素的耦合作用，使海底采矿机器人动态行为响应机制极为复杂；脐带缆和输矿软管的存在，已成为制约海底采矿机器人动力学建模和稳健控制的瓶颈问题。(2)海底存在无线信号屏蔽、电磁信号衰减严重、作业现场浑浊、光穿透性能差等不利因素，导致依赖传统感知原理的传感器无法获得采矿机器人精确的姿态和位置信息，或存在较大测量偏差，依赖由此提供的反馈信息，无法实现采矿机器人的稳健控制。由于存在上述问题，采矿机器人稳健控制面临诸多挑战。因此，进行基于自治式深海采矿机器人的新型深海采矿作业模式，可消除脐带缆和输矿软管对采矿机器人稳健控制的影响，海底采矿机器人背负载荷随动调节的重力控制方法、姿态和位置感知技术等系统。

实用新型内容

针对现有技术中脐带缆和输矿软管的存在制约海底采矿机器人动力学建模和稳健控制的瓶颈问题，本实用新型的目的在于提供一种深海多金属结核矿采矿作业系统。

本实用新型采取的技术方案为：

一种深海多金属结核矿采矿作业系统，具体包括采矿平台、提矿立管系统、采矿机器人、坐底式矿物接驳处理中心，所述提矿立管系统包括提矿立管和泥浆泵，提矿立管内分别设置有新料上升管道和废料下沉管道；所述提矿立管的顶端和采矿平台连接，提矿立管的底端通过万向节和坐底式矿物接驳处理中心相连；坐底式矿物接驳处理中心内部设置有多自由度平台，多自由度平台自上而下依次设置有废料库和新料库，废料库出口和新料库入口处分别设置有上输送带和下输送带，上输送带和下输送带的端部通过采矿机器人相衔接；多自由度平台的正下方相对应设置有多个扇形采矿区域，采矿机器人在扇形采矿区域内运行作业。

进一步的，所述坐底式矿物接驳处理中心设置为圆柱体结构，接驳和提升由采矿机器人采集的矿物，其内部的多自由度平台设置为数块等分的横截面呈扇形的柱体结构，每个自由度平台上设置有接驳中心出入口。

进一步的，所述坐底式矿物接驳处理中心的内部设置有海底无线充电桩，为采矿机器人补充电能。