基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法技术

本发明专利技术涉及深海采矿技术领域，具体地，涉及到一种基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法。基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法，步骤如下：(1)、深海海底岩土层现场钻孔取样，并分析其矿物成分、测定其颗粒级配，采用原位试验测定其基本物理力学性质；(2)、配制实验室模拟试验使用的海底土样相似材料；(3)、制作模型试验箱、缩尺集矿车；(4)、设计多种实验模拟的地形；(5)、采用智能机器人控制智能铺填机械臂和智能雕刻机械臂进行增材铺填和减材切削；增材铺填主要用于自动铺撒海底土样相似材料，减材切削加工主要用于切削加工特殊的坚硬岩石地形。削加工主要用于切削加工特殊的坚硬岩石地形。削加工主要用于切削加工特殊的坚硬岩石地形。

【技术实现步骤摘要】
基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法


[0001]本专利技术涉及深海采矿
，具体地，涉及到一种基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法。

技术介绍

[0002]目前矿产资源的需求日益增长，但是陆地开采矿产资源的难度越来越大，利润也越来越低。随着陆地矿产资源的日益枯竭，海洋矿产资源越来越受到各国的重视，如锰结核、富钴结壳、硫化物等海底矿产。
[0003]锰结核等矿物在全球海底分布相当广泛，总储量相当庞大，其在不同海域的分布情况有明显差距。太平洋海域是锰结核分布最为密集，储量最为庞大的区域，基本上沿多条海底山岭呈带状分布。我国采矿区主要位于太平洋东部，矿区为典型的深海平原，其上覆盖着很厚的淤泥及沉积物。海底沉积物不同于陆地底质，剪切强度较低，具有搅动流体特性、塑性特性。
[0004]海底集矿车在海底的行走是海底采矿不可缺少的环节，但海底集矿车行走经过的海底地形是极其复杂的。海底地形有的区域较为平坦，有的区域呈现中间低两边高或者中间高两边低的特征，甚至更加复杂。
[0005]作为深海采矿系统关键技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法，其特征在于，步骤如下：(1)、深海海底岩土层现场钻孔取样，并分析其矿物成分、测定其颗粒级配，采用原位试验测定其基本物理力学性质；(2)、根据现场钻孔取芯的土样性质及原位试验测定的力学参数，配制实验室模拟试验使用的海底土样相似材料；(3)、制作模型试验箱、缩尺集矿车；(4)、根据海底地形，设计多种实验模拟的地形；(5)、根据海底地形扫描数据或按照自主设计的实验模拟地形，采用智能机器人控制智能铺填机械臂和智能雕刻机械臂进行增材铺填和减材切削；增材铺填主要用于自动铺撒海底土样相似材料，减材切削加工主要用于切削加工特殊的坚硬岩石地形；(6)、模型试验箱内放入海底土样相似材料并注水模拟海水，缩尺集矿车放置在模型试验箱底的海底土样相似材料上，并开始行驶模拟实际海底锰结核采矿过程；(7)、记录缩尺集矿车在设定行驶距离上的行走时间，并称量采集的锰结核块的质量，分析锰结核采集效率；(8)、改变缩尺集矿车履带参数，动力参数和地形，重复测试，分析试验结果，得到不同地形的缩尺集矿车最优参数，实现最优采矿效率。2.根据权利要求1所述的基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法，其特征在于，深海海底岩土层现场钻孔取样，并分析其矿物成分、测定其颗粒级配，采用原位试验测定其基本物理力学性质，具体方法如下：采用深海取样技术，进行深海海底岩土层现场钻孔取样，样品保温保湿运送实验室，通过SEM、XRD等分析其矿物成分，并进行筛分试验测定其颗粒级配，采用原位试验对海底土样进行分析得到孔隙比e、土壤容重ρ
b
、土壤相对密实度D
r
、颗粒比重d
s
、弹性模量E、泊松比μ、抗拉强度σ
t
、内摩擦角黏聚力c等基本物理力学参数，作为配制海底土样相似材料的依据。3.根据权利要求1所述的基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法，其特征在于，根据现场钻孔取芯的土样性质及原位试验测定的力学参数，配制实验室模拟试验使用的海底土样相似材料，具体方法如下：根据现场钻孔取芯的土样性质及原位试验测定的力学参数，如孔隙比e、土壤容重ρ
b
、土壤相对密实度D
r
、颗粒比重d
s
、弹性模量E、泊松比μ、抗拉强度σ
t
、内摩擦角黏聚力c；配制实验室模拟试验使用的海底土样相似材料，相似材料选用膨润土、锰结核矿石、粉土、细砂、黏土、云母粉、铁粉、石膏、石灰、树脂、高岭土的组合，其配比为膨润土：锰结核矿石：粉土：细砂：黏土：云母粉：铁粉：石膏：石灰：树脂：高岭土＝1：0.1：0.05：0.01：0.01：0.04：0.02：0.02：0.01：0.01：0.01；配制好之后经过一段时间沉积，对海底土样相似材料的力学参数进行测定，与现场钻孔取芯得到的力学参数对比，海底土样相似材料的力学参数需与现场钻孔取芯的土样力学参数符合设定的相似材料比例关系；通过调节相似材料的配比，配制不同物理力学特性的模拟沉积物，比如增大石膏和石灰的配比能够增大相似材料的强度；增大黏土、树脂、高岭土的配比能够增大相似材料的黏性；增大粉土、细砂的配比能够使土质疏松，减小相似材料的黏性等，进而根据需要模拟出不同海域、不同深度的海底表层沉积物。4.根据权利要求1所述的基于智能刻划海底地形的履带式集矿车行走性能试验方法，
其特征在于，制作模型试验箱、缩尺集矿车，具体方法如下：缩尺集矿车与实际集矿车的尺寸和重量要符合设定比例；缩尺集矿车尺寸：实际集矿车尺寸＝1：50；缩尺集矿车重量：实际集矿车重量＝1：500；缩尺集矿车2由履带行走系统、动力和传动系统、供电系统、控制系统、监控系统及采集系统组成。其中控制系统可以控制调节缩尺集矿车的行驶速度，并且可以采集缩尺集矿车的工作参数，缩尺集矿车需要采集的数据包括车体速度、加速度、倾角、行驶距...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文东，房宇，马鹏程，陈旭光，王令，葛凤，李莹，刘春天，王柄淇，宫志成，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：