一种机械式深海集矿装置的水池试验系统及试验方法与流程

本发明涉及采矿装置试验，尤其是一种机械式深海集矿装置的水池试验系统及试验方法。

背景技术：

1、海洋中存在大量高纯度的矿产资源，深受社会各界的广泛关注，科研人员已研制出各种形式的采矿车，试图对其进行开发。然而，仍存在包含集矿效率、绿色环保、经济性、安全性等在内的问题亟待解决或优化。

2、集矿装置是采矿车最为核心的部件，针对不同形式的集矿装置以及不同方式的采矿车推进方式，其水池试验方法大相径庭

3、为此我们提出一种机械式深海集矿装置的水池试验系统及试验方法。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种机械式深海集矿装置的水池试验系统及试验方法，从而可通过控制变量法来调整牵引小车的速度及采矿装置的贯入深度，以验证采矿车行进速度和采矿装置贯入深度两者与采矿车产能的对应关系。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，包括：

4、试验水池，其内设置有能够上下左右调节的滑行轨道；

5、采矿装置，设置在滑行轨道上；

6、物料收集筐，设置在滑行轨道上，通过硬管与采矿装置连接，用于收集物料；

7、牵引小车，通过拉力传感器和连接支架与采矿装置连接，用于牵引采矿装置；

8、其中，物料收集筐设置有独立的速度控制系统，使物料收集筐与采矿装置以相同速度行驶，硬管上设置有应变片，用于监测硬管受拉受压状态。

9、其进一步特征在于：

10、所述试验水池两侧设置有竖直轨道，滑行轨道设置在竖直轨道中，用于调节高度，试验水池两侧壁顶部设置有限位轨道。

11、所述采矿装置设置有采矿装置测试改装滚轮，采矿装置测试改装滚轮设置在滑行轨道上，物料收集筐设置有物料收集筐滚轮，物料收集筐滚轮设置在滑行轨道上。

12、所述采矿装置还设置有采集头，用于采集物料。

13、所述连接支架设置有支架滚轮，支架滚轮设置在限位轨道中，用于对连接支架支撑及限位。

14、所述连接支架上还设置有内连接件和外连接件，连接支架通过内连接件与采矿装置连接，连接支架通过外连接件与拉力传感器连接。

15、所述物料收集筐上设置有网兜，便于快速取出物料。

16、所述试验水池设置在试验场地上，试验场地为平地，牵引小车设置在试验场地上。

17、本发明还公开了一种机械式深海集矿装置的水池试验方法，包括如下步骤：

18、第一步：向试验水池中铺设物料；

19、第二步：向试验水池中注水至没过采矿装置和物料收集筐；

20、第三步：把滑行轨道调节至高位，使采矿装置的采集头和试验水池内部的物料不发生接触，采集头和物料之间无任何力的作用；启动牵引小车和物料收集筐的速度控制系统，采矿装置和物料收集筐以相同速度v1带动整体系统向前推进；记录拉力传感器的拉力数据f01，在距终点l时减速并关停牵引小车及物料收集筐的速度控制系统；完成试验后将所有设备复位；重复上述试验过程，改变前进速度至v2、v3，记录拉力传感器的拉力数据f02、f03；

21、第四步：向下调节滑行轨道，使采集头贯入物料中，贯入深度为h1，调节牵引小车及物料收集筐速度控制系统的速度为v1，记录拉力传感器的拉力数据f11；同时开启物料收集筐的液压系统，抽吸泵进入工作状态，物料被源源不断的收集并输送至物料收集筐；在距终点l时减速并关停牵引小车及物料收集筐的速度控制系统，记录时间t11，将物料收集筐里的物料取出并称重，记录重量m11；完成后将所有试验装置及试验物料归位；重复上述试验过程，改变前进速度至v2、v3，记录拉力传感器的拉力数据f12、f13；时间t12、t13及物料重量m12、m13；

22、第五步：继续向下调节滑行轨道，使采集头贯入物料深度增加到h2和h3，重复上述试验步骤，并记录对应数据。

23、所述试验水池中最上层的物料铺平。

24、本发明的有益效果如下：

25、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在试验水池中铺设物料，最上层的物料尽可能的铺平。向试验水池中注水至没过采矿装置和物料收集筐。可通过控制变量法来调整牵引小车的速度及采矿装置的贯入深度，以验证采矿车行进速度和采矿装置贯入深度两者与采矿车产能的对应关系。

26、同时，本发明还具备如下优点：

27、(1)滑行轨道可以限制采矿装置的行进路径，保证其沿直线向前推进，不会产生两侧碰壁的风险；滑行轨道还方便一轮试验结束后的采矿装置复位，可将采矿装置连同物料收集筐直接推回起点，节省人力；滑行轨道能够上下左右调节，满足采矿装置不同入料深度的试验设置，也可适应不同宽度不同构型的海洋设备进行水池试验。

28、(2)硬管上设置有应变片，用于监测硬管受拉受压状态，采矿装置与物料收集筐虽然采用独立的速度控制系统，但还是难以保证两者速度完全一致，如果应变数值超出[-ε，ε]，说明系统间未达到速度解耦要求，系统会报警，需进行重新调速。

29、(3)物料收集筐内铺设网兜，方便一轮试验接受后将物料取出称重，并将物料重新铺回试验水池中。

技术特征：

1.一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于：所述试验水池(2)两侧设置有竖直轨道(202)，滑行轨道(201)设置在竖直轨道(202)中，用于调节高度，试验水池(2)两侧壁顶部设置有限位轨道(203)。

3.如权利要求1所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于：所述采矿装置(3)设置有采矿装置测试改装滚轮(301)，采矿装置测试改装滚轮(301)设置在滑行轨道(201)上，物料收集筐(7)设置有物料收集筐滚轮(701)，物料收集筐滚轮(701)设置在滑行轨道(201)上。

4.如权利要求1所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于：所述采矿装置(3)还设置有采集头(302)，用于采集物料。

5.如权利要求2所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于：所述连接支架(4)设置有支架滚轮(401)，支架滚轮(401)设置在限位轨道(203)中，用于对连接支架(4)支撑及限位。

6.如权利要求5所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于：所述连接支架(4)上还设置有内连接件(402)和外连接件(403)，连接支架(4)通过内连接件(402)与采矿装置(3)连接，连接支架(4)通过外连接件(403)与拉力传感器(5)连接。

7.如权利要求1所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于：所述物料收集筐(7)上设置有网兜，便于快速取出物料。

8.如权利要求1所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于：所述试验水池(2)设置在试验场地(1)上，试验场地(1)为平地，牵引小车(6)设置在试验场地(1)上。

9.一种机械式深海集矿装置的水池试验方法，应用权利要求1-8中任一项所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验系统，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的一种机械式深海集矿装置的水池试验方法，其特征在于：所述试验水池(2)中最上层的物料铺平。

技术总结
本发明涉及一种机械式深海集矿装置的水池试验系统及试验方法，包括试验水池、采矿装置、物料收集筐和牵引小车，试验水池内设置有能够上下左右调节的滑行轨道；采矿装置设置在滑行轨道上；物料收集筐设置在滑行轨道上，通过硬管与采矿装置连接，用于收集物料；牵引小车通过拉力传感器和连接支架与采矿装置连接，用于牵引采矿装置；其中，物料收集筐设置有独立的速度控制系统，使物料收集筐与采矿装置以相同速度行驶，硬管上设置有应变片，用于监测硬管受拉受压状态。本发明可通过控制变量法来调整牵引小车的速度及采矿装置的贯入深度，以验证采矿车行进速度和采矿装置贯入深度两者与采矿车产能的对应关系。

技术研发人员：孙燕杰,曹阳,陈垦
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12