[发明专利]能够适应多地形工作和改善行走条件的集矿装置及方法

说明书

本发明公开了一种能够适应多地形工作和改善行走条件的集矿装置及方法，属于海底矿产资源开采技术领域。包括履带式集矿车、外履带板、履齿、多个伸缩装置和驱动装置；履带式集矿车包括履带；外履带板包覆在履带外；外履带板包括边板和内板，每一边板均位于两内板之间；内板为可伸缩板；履齿的一端设置于履带；履齿穿过边板；伸缩装置在履带和外履带板之间伸缩。在软弱承载土体上工作时，调节外履带板缩进，提高履齿长度；在较为坚实的土体上工作时，调节外履带板伸出，减小履齿长度。外履带板根据液压调节控制器伸出或缩回，保证集矿车具有足够牵引力的同时利用行进水流清理履齿面上粘附的深海土。

技术领域

本发明涉及一种能够适应多地形工作和改善行走条件的集矿装置及方法，属于海底矿产资源开采技术领域。

背景技术

深海多金属结核含多种具有极高经济价值的猛、钴、镍等稀有金属，在新能源、电子行业、医疗设备、航天工程等领域具有广泛的应用前景。多金属结核大多位于4000-6000米深的海底表面，赋存在15-20cm的上部深海沉积物中，处于半埋藏状态。深海沉积物具有颗粒粒径极小、含水率高、密度低、孔隙比大等物理特征，导致其具有低剪切强度、高塑性、高流变性等力学性质，这就使得在射流采集过程中，高压力水流在激起结核的同时使沉积物表面形成冲坑，对后部集矿车的行走安全造成威胁；在集矿车行走过程中，由于沉积物的特殊物理性质，很容易产生对履带齿的粘附，使得牵引力降低，诱发打滑、沉陷等工程安全问题。海底表面并不都是平坦的，而是有所起伏，且不同区域土体性质又有所不同，这就对集矿车行走系统提出了极高的要求，需满足在不同地形条件下集矿车均能够正常行驶以及履带能够提供足够牵引力的条件。

中国专利CN 112943254 A公开了一种行走采集一体式海底采矿车，主要由开采滚筒、采集行驶一体轮、行驶气垫等装置组成，通过前部的开采滚筒将矿石挖起，再由采集行驶一体轮集中矿石并送到传送履带上，同时矿车的行进也依靠采集行驶一体轮。该发明专利利用螺旋开采滚筒将赋存于海底沉积物中的多金属结核挖起，再由采集行驶一体轮收集，在这个过程中，由于车体仅具有两个采集行驶一体轮，导致其收集开采滚筒所挖起的结核时效率很低，开采面积不足且极易造成漏采；该发明专利中矿车的行进仅仅依靠两个采集行驶一体轮，虽然后部车体有气垫支撑，但前部车体的接地比压将会达到较大的数值，在软弱土体中行走时极易出现驱动力不足以及沉陷等严重工程问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服履带式采矿车在深海不同区域中地形条件以及土体性质的不同而出现的采集效率不高、履带打滑甚至沉陷等工程问题，提供一种能够适应多地形工作和改善行走条件的集矿装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

能够适应多地形工作和改善行走条件的集矿装置，包括履带式集矿车、外履带板、多个履齿、多个伸缩装置和驱动装置；所述履带式集矿车包括履带；所述外履带板包覆在履带外；所述外履带板包括多块边板和多块内板，每一边板均位于两内板之间；所述内板为可伸缩板，以改变位于内板两侧的两边板之间的距离；所述履齿的一端设置于履带、与履带之间具有连接面，所述履齿垂直于连接面；履齿穿过边板；所述伸缩装置的一端与履带固定连接、另一端与边板活动连接，在履带和外履带板之间伸缩；所述驱动装置驱动伸缩装置的伸缩。采矿作业进程中，履带板根据液压调节控制器伸出或缩回，保证集矿车具有足够牵引力的同时利用行进水流清理履齿面上粘附的深海土。

上述能够适应多地形工作和改善行走条件的集矿装置还可以采用下述任意一种或多种方式进行优化或具体化：

所述伸缩装置为液压装置。

所述伸缩装置设置于所述履齿的两侧。

所述驱动装置为液压调节控制器。

所述边板的厚度与所述伸缩装置的最大长度之和等于履齿的长度。