【技术实现步骤摘要】
全海深无泵送大产能深海采矿提升系统
[0001]本申请涉及海底采矿
，尤其涉及一种全海深无泵送大产能深海采矿提升系统。
技术介绍
[0002]目前各国比较认可的深海采矿系统为：以海面母船作为系统的支撑平台，船舶布置输送硬管直至距离海底几百米处，硬管末端连接有中间仓，中间仓通过软管与采矿车进行连接。采矿车在海底进行作业，将采集的矿石通过几千米长的管道系统输送至水面。
[0003]上述现有方案通过管道可连续进行矿石的输送，输送效率高，但是由于存在几千米长的硬管管道，对船舶的性能和承载能力提出了很高的要求，硬管的布放复杂，耗时长，特别在恶劣海况下，船舶管道系统会存在很大的不确定性。
[0004]目前煤矿领域采用的大功率潜水泵的最大深度通常为1200米左右提升高度，个别的能做到2000米。但矿区普遍水深在4000米以下，对这种提升深度，目前技术还存在问题。
[0005]泵的功率越大，扬程越低，4000米水深需要用至双级泵，三级泵，或者四级泵等。这样使得泵在水下的故障率较高，同时泵在输送矿石颗粒过程中，容易对叶轮、导叶及过流部件造成损坏，故障率很高，难以实现长期工作，且更换过程复杂困难。
[0006]水深越深，泵所需的扬程越大，功率越大，但是泵的效率越低，甚至低至20％，也就是说泵的大部分功率是无效的。
技术实现思路
[0007]本申请的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种全海深无泵送大产能深海采矿提升系统。
[0008]根据本申请的一个方面，提...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于：包含收集转运系统、水面船舶、提升系统以及矿料包；所述收集转运系统布置于海底，用于收集海底的矿物，并将所述矿物转运至所述矿料包；所述水面船舶布置于海面，所述提升系统设置于所述水面船舶，用于通过缆绳提升所述矿料包；所述缆绳为纤维缆绳，所述缆绳包含主受力纤维、树脂以及横向缠绕纤维，所述主受力纤维沿纵向布置，所述树脂涂覆于位于所述主受力纤维，所述横向缠绕纤维沿横向缠绕于所述主受力纤维外周；空载状态下的所述矿料包布置于海底，且装载状态下由所述提升系统提升至所述水面船舶，以将矿物转运至所述水面船舶。2.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述收集转运系统包含第一采集作业车，所述第一采集作业车包含：第一车体，设置有第一行走机构；第一机械臂，设置于所述第一车体的一端，用于采集海底的矿物；第一物料仓，设置于所述第一车体的相邻所述第一机械臂的位置，用于暂存所述第一机械臂采集的矿物；以及第一铲斗，可转动地设置于所述第一车体，用于将暂存于所述第一物料仓的矿物转运至所述矿料包。3.根据权利要求2所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述第一采集作业车还包含：第一图像识别单元，设置于所述第一车体、所述第一机械臂或者所述第一铲斗，所述第一图像识别单元用于供所述第一机械臂基于所述第一图像识别单元采集的图像信息采集海底的矿物。4.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述收集转运系统包含第二采集作业车以及转运车，所述第二采集作业车包含：第二车体，设置有第二行走机构；第二机械臂，设置于所述第二车体的一端，用于采集海底的矿物；以及第二物料仓，设置于所述第二车体的相邻所述第二机械臂的位置，用于暂存所述第二机械臂采集的矿物；其中，所述转运车用于将所述第二物料仓暂存的矿物转运至所述矿料包。5.根据权利要求4所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述第二采集作业车还包含：第二图像识别单元，设置于所述第二车体或者所述第二机械臂，所述第二图像识别单元用于供所述第二机械臂基于所述第二图像识别单元采集的图像信息采集海底的矿物。6.根据权利要求4所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述转运车包含：第三车体，设置有第三行走机构；以及第二铲斗，可转动地设置于所述第三车体，用于所述第二物料仓暂存矿物转运至所述
矿料包。7.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述提升系统包含多个绞车装置，所述多个绞车装置分别设置于所述水面船舶的甲板两侧；每个所述绞车装置包含呈阵列排布的多个储缆滚筒、牵引绞车、排缆系统以及动力站，所述缆绳一端用于连接于所述矿料包，另一端用于依次绕设于所述牵引绞车和所述储缆滚筒，所述排缆系统用于引导所述缆绳另一端按照预设程序排列于所述多个储缆滚筒，所述动力站用于为所述储缆滚筒、所述牵引绞车及所述排缆系统提供动力。8.根据权利要求7所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述排缆系统具有可平移的移动滑轮，所述移动滑轮用于供所述储缆滚筒与所述牵引绞车之间的所述缆绳绕设，以通过所述移动滑轮的平移，引导所述缆绳另一端按照预设程序排列于所述多个储缆滚筒。9.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述提升系统包含至少六个所述绞车装置，所述至少六个绞车装置排列为至少三对，同对的两个绞车装置分别相对应地设置于所述水面船舶的甲板两侧，至少三对所述绞车装置沿所述水面船舶长度方向间隔布置。10.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述提升系统还包含推进器，所述推进器设置于所述缆绳的与所述矿料包连接的部分。11.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述水面船舶设置有提升平台以及卸料小车，所述提升系统设置于所述提升平台，所述卸料小车可平移地设置于所述提升平台下方并设置有传送带，所述卸料小车被配置为通过平移在收回状态和伸出状态之间转换，收回状态下，所述卸料小车的邻近所述缆绳的一入料端与所述缆绳具有一间距，以避免与所述缆绳和所述矿料包产生干涉，所述矿料包被提升至高于所述卸料小车时，所述卸料小车平移至伸出状态，且伸出状态下，所述卸料小车的入料端位于所述矿料包下方，用于供矿料包放置于所述入料端，并由所述传送带传输至所述水面船舶的储料区域。12.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述主受力纤维是利用预张拉同步涂覆技术制备。13.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述主受力纤维的纤维材质为碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维绳索或者玻璃纤维。14.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述主受力纤维的拉伸弹性模量大于或者等于80GPa。15.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述主受力纤维的纤维排布方式为平行排布或者扭绞排布。16.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述主受力纤维为单一纤维的组成形式，或者为混杂两种限位的组成形式。17.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述树脂在所述主受力纤维中的体积分数小于或者等于20％。18.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述树脂的材质包含环氧树脂或者乙烯基树脂。
19.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述树脂的弹性模量小于或者等于5GPa。20.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述横向缠绕纤维的缠绕方式包含交叉缠绕或者顺序缠绕。21.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述横向缠绕纤维的纤维材质包含聚酰胺纤维或者玻璃纤维。22.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述横向缠绕纤维的拉伸弹性模量小于或者等于80GPa。23.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述树脂和所述横向缠绕纤维是利用编织张力控制技术在所述主受力纤维上依次连续制备。24.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述缆绳具有工作端，所述工作端用于与所述矿料包连接；其中，所述缆绳的临近所述工作端的位置设置有信标。25.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述缆绳具有工作端，所述工作端用于与所述矿料包连接；其中，所述缆绳的临近所述工作端的位置设置有推进器。26.根据权利要求1所述的全海深无泵送大产能深海采矿提升系统，其特征在于，所述缆绳包含：提升缆绳，一端连接于所述提升系统；以及吊装缆绳，具有锚固端、工作端及该两端之间的自由段，所述锚固端和所述工作端各自连接有第一卡具，以使所述吊装缆绳通过两个所述第一卡具，与所述提升缆绳的另一端和所述矿料包...
【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，邹丽，卓晓军，吴智深，郑皓，程阳锐，孙铁志，孙哲，汪昕，朱中国，田雨，杨明祥，李翠梅，
申请(专利权)人：长沙矿冶研究院有限责任公司中国水利水电科学研究院东南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。