本實(shí)用新型涉及顯微檢測(cè)儀器設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種深海采礦系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也越來(lái)越大，大量的資源開(kāi)發(fā)造成地球陸地礦產(chǎn)資源日益枯竭。在陸地礦產(chǎn)資源枯竭之前，盡早開(kāi)辟新的資源供給渠道已是當(dāng)今各國(guó)共同的抉擇。經(jīng)勘探查明，大洋是豐富的礦產(chǎn)資源基地，為了滿足人類生存和發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需要，世界各國(guó)將目光投向了海洋。

目前世界各國(guó)采用的采礦系統(tǒng)多用硬管連接，水面支撐系統(tǒng)由采礦船和運(yùn)輸船組成。但是，上述方案存在以下的技術(shù)缺陷：

(1).海浪和洋流對(duì)采礦船產(chǎn)生的影響也想會(huì)作用在水下硬管和集礦車上，影響集礦車的生產(chǎn)效率，甚至影響其安全問(wèn)題；

(2).硬管相對(duì)來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)比較固定，結(jié)構(gòu)單一，重量也存在很大的局限性，并且不方便安裝，運(yùn)輸和回收；

(3).傳統(tǒng)的采礦船往往作為硬管重量的承受載體，這種情況下如遇海浪或者惡劣的海洋環(huán)境就會(huì)導(dǎo)致停產(chǎn)或者發(fā)生危險(xiǎn)和損失，并且海上天氣變化莫測(cè)，可能研究影響水上開(kāi)采系統(tǒng)的運(yùn)作和開(kāi)采效率；

(4).傳統(tǒng)采礦系統(tǒng)的水面支撐系統(tǒng)往往由采礦船和運(yùn)輸船兩部分組成，復(fù)雜的系統(tǒng)和大量的建造投入成本也會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全性造成影響，海洋環(huán)境和天氣的影響會(huì)對(duì)系統(tǒng)有很大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒如此，有必要針對(duì)現(xiàn)有采礦系統(tǒng)存在的缺陷，研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性能更高、適應(yīng)性更好的采礦系統(tǒng)，以滿足商業(yè)化開(kāi)采海底礦產(chǎn)資源的要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)采用下述技術(shù)方案：

一種深海采礦系統(tǒng)，包括：水面穿梭運(yùn)輸船、水下自航浮體、海底移動(dòng)輸送站及海底集礦機(jī)，所述水面穿梭運(yùn)輸船通過(guò)第一柔性軟管連接于所述水下自航浮體遠(yuǎn)離海平面的一端，所述水下自航浮體遠(yuǎn)離海平面的一端通過(guò)第二柔性軟管連接于所述海底移動(dòng)輸送站，所述海底移動(dòng)輸送站通過(guò)第三柔性軟管連接于所述海底集礦機(jī)；

所述海底集礦機(jī)采集的礦物通過(guò)所述第三柔性軟管存儲(chǔ)于所述海底移動(dòng)輸送站中，所述海底移動(dòng)輸送站通過(guò)所述第二柔性軟管將所述礦物輸送至所述水下自航浮體，所述水下自航浮體通過(guò)所述第一柔性軟管將所述礦物運(yùn)送至所述水面穿梭運(yùn)輸船。

在一些實(shí)施例中，所述水下自航浮體靠近海平面的一端距離海平面為200m。

在一些實(shí)施例中，所述水下自航浮體包括第一提升泵、核電發(fā)電站、浮力調(diào)節(jié)單元及導(dǎo)航自動(dòng)定位單元，所述提升泵、浮力調(diào)節(jié)單元及導(dǎo)航自動(dòng)定位單元分別電性連接于所述核電發(fā)電站。

在一些實(shí)施例中，所述水下自航浮體具有750m³的排水量，通過(guò)調(diào)節(jié)所述浮力調(diào)節(jié)單元以改變所述過(guò)第一柔性軟管及第二柔性軟管的張拉力。

在一些實(shí)施例中，所述第一柔性軟管內(nèi)還包括設(shè)置于所述第一提升泵和所述水面穿梭運(yùn)輸船之間的第一輸送單元，所述第一提升泵通過(guò)所述第一輸送單元將所述礦物運(yùn)送至所述水面穿梭運(yùn)輸船。

在一些實(shí)施例中，所述第二柔性軟管內(nèi)還包括第一電纜，所述第一電纜的兩端分別連接于所述核電發(fā)電站及所述海底移動(dòng)輸送站。

在一些實(shí)施例中，所述第三柔性軟管內(nèi)還包括第二電纜，所述第二電纜的兩端分別連接于所述海底移動(dòng)輸送站及所述海底集礦機(jī)。

在一些實(shí)施例中，所述海底移動(dòng)輸送站還設(shè)置有第二提升泵。

在一些實(shí)施例中，所述第三柔性軟管內(nèi)還包括設(shè)置于所述第二提升泵和所述海底集礦機(jī)之間的第二輸送單元，所述第二提升泵通過(guò)所述第二輸送單元將所述礦物運(yùn)送至所述海底移動(dòng)輸送站

本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是：

本實(shí)用新型提供的深海采礦系統(tǒng)包括水面穿梭運(yùn)輸船、水下自航浮體、海底移動(dòng)輸送站及海底集礦機(jī)，所述水面穿梭運(yùn)輸船通過(guò)第一柔性軟管連接于所述水下自航浮體遠(yuǎn)離海平面的一端，所述水下自航浮體遠(yuǎn)離海平面的一端通過(guò)第二柔性軟管連接于所述海底移動(dòng)輸送站，所述海底移動(dòng)輸送站通過(guò)第三柔性軟管連接于所述海底集礦機(jī)，所述海底集礦機(jī)采集的礦物通過(guò)所述第三柔性軟管存儲(chǔ)于所述海底移動(dòng)輸送站中，所述海底移動(dòng)輸送站通過(guò)所述第二柔性軟管將所述礦物輸送至所述水下自航浮體，所述水下自航浮體通過(guò)所述第一柔性軟管將所述礦物運(yùn)送至所述水面穿梭運(yùn)輸船，本申請(qǐng)?zhí)峁┑纳詈２傻V系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可大規(guī)模推廣使用。

此外，本實(shí)用新型采用柔性軟管依次連接水面穿梭運(yùn)輸船、水下自航浮體、海底移動(dòng)輸送站及海底集礦機(jī)，由于柔性軟管的多樣性和可塑性，這樣能夠?qū)Σ煌Ｓ蚝筒煌疃染邆浜軓?qiáng)的適應(yīng)性，應(yīng)用范圍廣泛；同時(shí)，由于海底集礦機(jī)與海底移動(dòng)輸送站之間為柔性軟管連接，水面上的海洋和海流不會(huì)直接作用在海底集礦機(jī)上，不會(huì)影響集礦車的作業(yè)，安全可靠，而且在柔性軟管的連接下不僅可以減少海面對(duì)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的影響還可以大幅度的增加海底集礦機(jī)的開(kāi)采范圍。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的深海采礦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的水下自航浮體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的水下自航浮體的功能模塊圖。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海底移動(dòng)輸送站及海底集礦機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海底集礦機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

在申請(qǐng)文件中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

請(qǐng)參考圖1，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種深海采礦系統(tǒng)100，包括水面穿梭運(yùn)輸船110、水下自航浮體120、海底移動(dòng)輸送站130及海底集礦機(jī)140，所述水面穿梭運(yùn)輸船110通過(guò)第一柔性軟管n1連接于所述水下自航浮體120遠(yuǎn)離海平面的一端，所述水下自航浮體120遠(yuǎn)離海平面的一端通過(guò)第二柔性軟管n2連接于所述海底移動(dòng)輸送站130，所述海底移動(dòng)輸送站130通過(guò)第三柔性軟管n3連接于所述海底集礦機(jī)140。

以下對(duì)本實(shí)用新型提供的深海采礦系統(tǒng)100包含的各個(gè)部件進(jìn)行詳細(xì)闡述，可以理解，下述闡述僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

水面穿梭運(yùn)輸船110可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水面支撐船(fpso)，可以理解，水面穿梭運(yùn)輸船110起到裝載、脫水及運(yùn)輸?shù)淖饔?，?shí)際中往往需要2-3個(gè)水面穿梭運(yùn)輸船110就可以完成一個(gè)完整的循環(huán)運(yùn)輸體系，這樣設(shè)計(jì)的好處在于減少了采礦地點(diǎn)由于惡劣海況帶來(lái)的損失和風(fēng)險(xiǎn)，更加簡(jiǎn)便的采集深海礦物結(jié)核。

請(qǐng)參閱圖2，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的水下自航浮體的結(jié)構(gòu)示意圖，水下自航浮體120的懸停技術(shù)可令自航浮體懸停在水下200m處，這樣可以避免海面洋流和波浪對(duì)其造成的影響。

請(qǐng)參閱圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的水下自航浮體的功能模塊圖，所述水下自航浮體120包括第一提升泵121、核電發(fā)電站122、浮力調(diào)節(jié)單元123及導(dǎo)航自動(dòng)定位單元124，所述提升泵121、浮力調(diào)節(jié)單元123及導(dǎo)航自動(dòng)定位單元124分別電性連接于所述核電發(fā)電站122。

優(yōu)選地，所述第一柔性軟管n1內(nèi)還包括設(shè)置于所述第一提升泵121和所述水面穿梭運(yùn)輸船110之間的第一輸送單元(圖未示)，所述第一提升泵121通過(guò)所述第一輸送單元將所述礦物運(yùn)送至所述水面穿梭運(yùn)輸船110。

可以理解，通過(guò)設(shè)計(jì)所述核電發(fā)電站122可以為海底移動(dòng)輸送站130及海底集礦機(jī)140的所需航行/行走，集礦，輸送等所需的電力，由于并且海水和核反應(yīng)堆的天然保護(hù)屏障，有益于阻止核泄漏等安全隱患。

優(yōu)選地，所述水下自航浮體120在海面6000m具有750m³的排水量，通過(guò)調(diào)節(jié)所述浮力調(diào)節(jié)單元123以改變所述過(guò)第一柔性軟管n1及第二柔性軟管n2的張拉力，這樣可以滿足不同作業(yè)深度，不同作業(yè)長(zhǎng)度柔性軟管的張力控制要求。

優(yōu)選地，水下自航浮體120具有導(dǎo)航自動(dòng)定位單元124，這樣在采礦作業(yè)時(shí)可跟隨海底移動(dòng)輸送站130運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)采礦系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)工作。

請(qǐng)參閱圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海底移動(dòng)輸送站及海底集礦機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

海底移動(dòng)輸送站130具有海底自行功能，可提高采礦系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？梢岳斫?，海底移動(dòng)輸送站130可以作為中繼礦倉(cāng)，給料機(jī)和輸送泵等水下設(shè)備安裝平臺(tái)，其中，中繼礦倉(cāng)的作用是臨時(shí)貯存和緩解海底集礦機(jī)結(jié)合采集量的變化對(duì)揚(yáng)礦作業(yè)的參數(shù)影響，并且有效的隔離來(lái)自采礦船和水下自航浮體的擾動(dòng)對(duì)海底集礦機(jī)140作業(yè)的影響。

優(yōu)選地，所述第二柔性軟管n2內(nèi)還包括第一電纜(圖未示)，所述第一電纜的兩端分別連接于所述核電發(fā)電站122及所述海底移動(dòng)輸送站130?？梢岳斫?，通過(guò)設(shè)計(jì)連接于所述核電發(fā)電站122及所述海底移動(dòng)輸送站130的第一電纜，可以對(duì)所述海底移動(dòng)輸送站130提供工作電力。

優(yōu)選地，所述第三柔性軟管n3內(nèi)還包括第二電纜(圖未示)，所述第二電纜的兩端分別連接于所述海底移動(dòng)輸送站130及所述海底集礦機(jī)140，可以理解，通過(guò)設(shè)計(jì)連接于所述海底移動(dòng)輸送站130及所述海底集礦機(jī)140的第二電纜，可以將所述核電發(fā)電站122的電力輸送至所述海底集礦機(jī)140。

所述海底移動(dòng)輸送站130還設(shè)置有第二提升泵(圖未示)，且所述第三柔性軟管內(nèi)n3還包括設(shè)置于所述第二提升泵(圖未示)和所述海底集礦機(jī)140之間的第二輸送單元(圖未示)，所述第二提升泵通過(guò)所述第二輸送單元將所述礦物運(yùn)送至所述海底移動(dòng)輸送站130。

請(qǐng)參閱圖5，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海底集礦機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述海底集礦機(jī)140采集的礦物通過(guò)所述第三柔性軟管n3存儲(chǔ)于所述海底移動(dòng)輸送站130中，所述海底移動(dòng)輸送站130通過(guò)所述第二柔性軟管n2將所述礦物輸送至所述水下自航浮體120，所述水下自航浮體120通過(guò)所述第一柔性軟管n1將所述礦物運(yùn)送至所述水面穿梭運(yùn)輸船110，可以理解，本申請(qǐng)?zhí)峁┑纳詈２傻V系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可大規(guī)模推廣使用。

本實(shí)用新型提供的深海采礦系統(tǒng)100采用柔性軟管依次連接水面穿梭運(yùn)輸船110、水下自航浮體120、海底移動(dòng)輸送站130及海底集礦機(jī)140，由于柔性軟管的多樣性和可塑性，這樣能夠?qū)Σ煌Ｓ蚝筒煌疃染邆浜軓?qiáng)的適應(yīng)性，應(yīng)用范圍廣泛；同時(shí)，由于海底集礦機(jī)130與海底移動(dòng)輸送站140之間為柔性軟管連接，水面上的海洋和海流不會(huì)直接作用在海底集礦機(jī)140上，不會(huì)影響集礦車的作業(yè)，安全可靠，而且在柔性軟管的連接下不僅可以減少海面對(duì)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的影響還可以大幅度的增加海底集礦機(jī)的開(kāi)采范圍。

當(dāng)然本實(shí)用新型的深海采礦系統(tǒng)還可具有多種變換及改型，并不局限于上述實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)?？傊?，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)包括那些對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的變換或替代以及改型。