CN112591016B - 锰结核机械采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锰结核机械采集系统，含操控船和采集船。操控船位于海面上，其上安装船绳绞盘和n个吊绳绞盘。采集船含船体(1)、照明摄像装置、推进装置、导引装置、采集装置和吊运装置。采集装置既采集海底锰结核(11)，又推送锰结核(11)沿导引装置上升，使之能掉落到摊平的篼网(9)上，吊绳(7)上升时，篼网(9)变为袋形，袋中装着锰结核(11)升到操控船上。采集船上没有操作人员，其全部工作由操控船上工作人员控制；采集船用离心水泵(21)取代螺旋桨喷水推进。本发明为实现海底锰结核的采集提供了一种原始创新技术方案。

Description

锰结核机械采集系统

技术领域

本发明涉及一种锰结核机械采集系统，尤其是能够从海底采集锰结核，并将锰结核运送回海面的锰结核机械采集系统。

背景技术

海洋中锰结核总储量达3万亿吨，大多数分布在2000-6000米深海底，其中位于4000-6000米深处的品质最优。

锰结核中，锰含量27-30％，镍含量1.25-1.5％，铜含量1-1.4％，钴含量0.2-0.25％，铁含量6％，硅含量5％，铝含量3％，其中铜、钴、镍是地球上紧缺矿产资源。锰钢极为坚硬，抗冲击，耐磨损，是制造坦克、钢轨、粉碎机的好材料。铁是炼钢的主要原料。航空工业离不开钴，制造不锈钢离不开镍，制造电线离不开铜。

如何在深海海底将锰结核采集并运输到海面，成为当前急需解决的技术课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够从海底采集锰结核，并将采集的锰结核吊升到海面的锰结核机械采集系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种锰结核机械采集系统，含操控船和采集船。

该操控船位于海面上，其上有一个电动船绳绞盘和n个电动吊绳绞盘。

该采集船含船体、照明摄像装置、推进装置、导引装置、采集装置和吊运装置。

该采集船的船体含舷板、船底、船舱、绳卡、船绳、隔板和绳管。

该舷板，其为竖直板，其后端面与其水平顶面或水平底面垂直，其前端面分为相互连接的上端面和下端面，其上端面与其顶面垂直，其下端面与其底面的夹角大于90°；该船体上有两块舷板，这两舷板分居该船体的两侧。

该船底，其为水平矩形板，其纵向长度小于舷板底面的纵向长度，其前部有多个竖直漏水孔；该船底，其两侧向面分别与相应位置的这两舷板的两内侧向面固定连接，其底面分别与这两舷板的底面齐平，其后端面分别与这两舷板的后端面齐平。

该船舱，其位于该船底的后部，其由水平矩形顶板、竖直矩形前舱壁、竖直矩形后舱壁和相应位置的该船底以及相应位置的这两舷板围成长方体形密封内腔；该前舱壁位于这两舷板的两几何中心连线的后方；该内腔中放置电池；该采集船的重心位于该顶板的下方。

该绳管，其为竖直管，其下端固定连接在该顶板的上表面上，其位于该采集船重心的正上方。

该船绳，其外径等于或小于该绳管的内径，其下端穿过该绳管的管腔后与相应位置的该顶板的上表面固定连接，其上端与该操控船上船绳绞盘固定连接；该船绳绞盘旋转时通过该船绳能将该采集船提升至该操控船上或沉降至海底，该绳管能防止该采集船在上升或沉降过程中发生大幅度偏倾。

该绳卡由两平行竖直窄耳板组成，这两耳板均具弹性；这两耳板，其后端的两内侧向面分别与该绳管中部横向两侧的管壁固定连接，其圆滑前端均倾斜向前上方伸出，其前端的内侧均有突起的半球形卡突，其上两卡突相互接触，其纵向中部的两内侧向之间为卡槽。

该隔板，其为向前下方倾斜的矩形板，其底面与该船底前端附近的上表面固定连接，其横向两端面分别与这两舷板的两内侧向面固定连接，其顶面的横向两端分别接近这两舷板的几何中心。

该采集船的照明摄像装置由撑杆、探照灯和摄像机组成。

该撑杆，其横断面为矩形，其后端的内侧向面与这两舷板中的右舷板前端附近的外侧向面固定连接，其前端从该右舷板的前端向前上方伸出。

该探照灯，其固定安装在该撑杆上端附近的下表面上，其探照该船底前方海底的地形和锰结核的分布情况。

该摄像机，其具广角摄像功能，其固定安装在该撑杆的前端，其拍摄该船底前方海底的地形和锰结核的分布情况，并将拍摄的信息传输给该操控船上工作人员。

该探照灯或该摄像机由该电池供电，且供电由该操控船上工作人员遥控。

该采集船的推进装置为两离心水泵；这两水泵，其分别固定安装在这两舷板纵向中部的外表面上，其分别接近这两舷板的顶面，其上的叶轮均由水泵轮毂电机驱动，其上的进水管均伸向前方，其上的喷水管均伸向后方，但其两喷水管均为矢量喷管；当这两喷水管均水平向后喷水时该船体沿水平方向向前运动，当这两喷水管均向后下方喷水时该船体向前上方运动，当这两喷水管均向后上方喷水时该船体向前下方运动；这两水泵上的两水泵轮毂电机均由该电池供电，且供电由该操控船上工作人员遥控。

该采集船的采集装置含转轴、转柱和转齿。

该转轴，其为横向水平轴，其轴线位于这两舷板底面前端的前上方，其两端分别固定连接在这两舷板的前上角转角处的这两舷板上。

该转柱，其为横向水平圆柱体，其轴向长度等于这两舷板上两内侧向面之间的距离，其外径大于该转轴的外径，其同轴套装在该转轴上，其在转柱轮毂电机驱动下可绕轴线沿顺时针方向自由转动，但不能沿轴向移动；该转柱轮毂电机由该电池供电，且供电由该操控船上工作人员遥控。

该转齿，其为直杆，其横断面为矩形，其里端与该转柱的外圆周表面固定连接，其外端沿该转柱的径向伸出，其位于该转轴的正下方时，其外端面与该船底的底面共面；环绕该转柱的圆周表面均匀横向安装多排转齿，每排转齿有m个转齿，且这m个转齿沿同一轴向均匀分布。

该采集船的导引装置由斜板、槽板和弧板组成。

该槽板，其为向前下方倾斜的矩形板，其横向两端面分别与这两舷板的两内侧向面固定连接，其上有m个分别供该转柱上每排m个转齿插入并转动通过的齿槽；该齿槽，其上端接近该槽板的顶面，其下端直达该槽板的底面，其上端或下端位于虚拟圆筒的圆周表面上，其上端位于该转轴轴线的后下方且在竖直方向上接近该转轴的轴线，其下端位于该转轴轴线的后下方且在水平方向上接近该转轴的轴线；该虚拟圆筒的轴线与该转轴的轴线重合，且该虚拟圆筒的半径等于转齿的外端面与该转轴轴线之间的距离。

该弧板，其为短的圆弧形板，其上表面与该虚拟圆筒的圆周表面重合，其前端位于该转轴轴线的后下方，且在水平方向上较该槽板上齿槽的下端更接近该转轴的轴线，其后端与该槽板的下端圆滑固定连接，其横向两端面分别与这两舷板的两内侧向面固定连接。

该斜板，其为向前上方倾斜的矩形板，其前端与该槽板的顶端圆滑固定连接，其后端与该隔板的上端圆滑固定连接，其横向两端面分别与这两舷板的两内侧向面固定连接。

该采集船的吊运装置含吊绳、绳圈、篼网和网圈。

该篼网摊开时为接近圆形的蜂巢网，该圆形的直径等于或小于该船底的横向宽度。

k个金属网圈均匀分布在摊开的篼网的周围，这k个网圈分别与相应位置的该篼网边缘的k个网孔的网孔绳固定连接。

该绳圈为金属圈。

该吊绳，其外径等于该绳卡上卡槽的横向宽度，其下端依次穿过这k个网圈后与绳圈固定连接，其上端穿过该绳圈后向上伸出。

n个篼网分层依次摊放在该船底纵向中部的上表面上；这n个篼网中，位于顶层的篼网为第1层，位于最下面的篼网为第n层，其余的篼网的排列顺序依此类推；这_n个篼网上的n条吊绳均卡插在该绳卡的卡槽中；该卡槽中的n条吊绳中，第1层篼网上的吊绳在该卡槽中的位置最靠前，第n层篼网上的吊绳在该卡槽中的位置最靠后，其余的吊绳在该卡槽中的排列位置依此类推；这n条吊绳的上端均伸向该操控船，且分别依次固定连接在该操控船的n个吊绳绞盘上。

转柱在转柱轮毂电机驱动下，带着多排转齿沿顺时针方向旋转，其中任意一排转齿上的m个转齿同时转到该转柱下方的海底时，这m个转齿推着相应位置的海底上的锰结核进到弧板上，接着这m个转齿分别同时插入槽板的相应m个齿槽中，继续推着该锰结核沿该槽板上升，当这m个转齿分别从这m个齿槽的上端同时转出来时，该锰结核翻越该槽板的顶端进到斜板上，然后沿该斜板滚下再掉落到最上层篼网上；操控船上工作人员通电转动相应吊绳绞盘，使该篼网上吊绳上升；该吊绳在上升过程中，牵引该篼网的周边边上升边收缩，从而该篼网变为袋形，同时该吊绳上的绳圈和k个网圈通过该绳卡时，强迫该吊绳从该绳卡的卡槽中移出，该篼网便装着该锰结核上升到该操控船上，从而实现了锰结核的采集。

锰结核机械采集的操作程序是这样的：

第一步，准备：

将n个篼网依次分层摊放在位于操控船上的采集船船底纵向中部的上表面上；将这n个篼网上的n条吊绳分别依次卡插在该采集船上绳卡的卡槽中，这n条吊绳的上部分别缠绕在该操控船的n个吊绳绞盘上；船绳的上部缠绕在该操控船的船绳绞盘上；电池充电。

第二步，沉降采集船：

旋转该船绳绞盘，让该船绳吊着该采集船沉降到海底上；与此同时，同步旋转这n个吊绳绞盘，使这n条吊绳随该采集船的下降而不断伸长。

第三步，寻找采集点：

该采集船上控照灯点亮、摄像机拍摄，该操控船上工作人员根据影像信息，启动两水泵轮毂电机，推动该采集船沿海底开行到锰结核密集点；此过程中，该操控船跟随该采集船运动，让该操控船始终位于该采集船的正上方。

第四步，采集锰结核：

该操控船上工作人员让该采集船缓慢前进，同时启动该采集船上的转柱轮毂电机，让采集装置开始工作，此后不断有锰结核落到最上层的篼网上。

第五步，上吊锰结核：

该篼网上锰结核的数量达到额定量时，该操控船上工作人员断开这两水泵轮毂电机和该转柱轮毂电机的电源，转动该操控船上相应吊绳绞盘，提升相应吊绳，使该篼网带着该锰结核升到该操控船上。

接着重复上述第四步和第五步，直到n个篼网都完成上吊工作。

然后，启动该船绳绞盘，用该船绳吊着该采集船回到该操控船上，再重复上述程序。

采用这样的结构后，由于采集船上没有工作人员，采集船在深海采集锰结核的全部工作由海面上操控船上工作人员控制，不但安全，而且对采集船的结构要求不高，能显著节省投资，能批量制造，能大量采集锰结核，有可能产生较好社会效益和经济效益。

采用这样的结构后，由于船舱是密封的，放置在船舱中的电池不受海水浸蚀，能可靠安全供电，能多次充电，能长久使用。

采用这样的结构后，由于采集装置和导引装置相互配合协同较好，采集船所到之处，采集船能将尺寸大于齿槽横向宽度的海底的锰结核都采集上来，采集效率高。

采用这样的结构后，由于导引装置和篼网相互配合协同较好，解决了锰结核自动落到篼网上的技术难题。

采用这样的结构后，由于吊运装置上吊绳、绳圈、篼网和网圈相互配合协同较好，吊绳上升时能让摊平的篼网变为袋形，从而能将落到篼网上的锰结构提升到操控船上，巧妙解决了锰结构的吊运难题。

采用这样的结构后，由于n条吊绳在绳卡卡槽中按先后出槽顺序有序排列，既使n条吊绳不会成为一堆乱麻，又为吊绳顺利出槽创造了条件。

采用这样的结构后，由于用离心水泵取代螺旋浆转用到采集船上，对采集船进行喷水推进，又由于水泵安装的位置高，解决了螺旋浆旋转激起泥沙四处飘浮影响可见度的技术难题。

采用这样的结构后，由于船绳与绳管相互配合协同，解决了采集船在上升或沉降过程中发生大幅度偏倾的技术难题。

采用这样的结构后，由于船底的前部有漏水孔，采集船在出水过程中，其纵向中部不会存留海水，从而其重心的位置不会改变，为顺利出水创造了条件

采用这样的结构后，由于绳管和船绳均固定连接在采集船重心正上方的顶板上，采集船在静水中上升或沉降过程中船底能保持水平状态。

任何一项原始发明都不可能十全十美，本发明抛砖引玉献给祖国，期待后来人不断精进。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是采集船的侧视示意图，图中取n＝4。

图2是图1中采集船去掉右侧舷板后采集船内部结构的侧视示意图。

图3是图2中采集装置和导引装置相对虚拟圆筒的结构示意图。

图4是图2中导引装置展开后其结构的放大示意图，图中取m＝18。

图5是图2中摊开的篼网和吊绳、绳圈、网圈的相互关系的俯视示意图，图中取k＝12。

图6是提升吊绳后图5中篼网变为袋形的侧视示意图。

图7是图2中绳卡的俯视示意图。

具体实施方式

如图1至图7各图所示，一种锰结核机械采集系统，含操控船和采集船。

该操控船位于海面上，其上有一个电动船绳绞盘和n个电动吊绳绞盘。

如图1至图7各图所示，该采集船含船体1、照明摄像装置、推进装置、导引装置、采集装置和吊运装置。

如图1、图2所示，该采集船的船体1含舷板2、船底3、船舱4、绳卡5、船绳6、隔板12和绳管23。

如图1、图2所示，该舷板2，其为竖直板，其后端面与其水平顶面或水平底面垂直，其前端面分为相互连接的上端面和下端面，其上端面与其顶面垂直，其下端面与其底面的夹角大于90°；该船体1上有两块舷板2，这两舷板2分居该船体1的两侧。

如图2所示，该船底3，其为水平矩形板，其纵向长度小于舷板2底面的纵向长度，其前部有多个竖直漏水孔3a；该船底3，其两侧向面分别与相应位置的这两舷板2的两内侧向面固定连接，其底面分别与这两舷板2的底面齐平，其后端面分别与这两舷板2的后端面齐平。

如图2所示，该船舱4，其位于该船底3的后部，其由水平矩形顶板4a、竖直矩形前舱壁4b、竖直矩形后舱壁4c和相应位置的该船底3以及相应位置的这两舷板2围成长方体形密封内腔4d；该前舱壁4b位于这两舷板2的两几何中心连线的后方；该内腔4d中放置电池；该采集船的重心位于该顶板4a的下方。

如图2所示，该绳管23，其为竖直管，其下端固定连接在该顶板4a的上表面上，其位于该采集船重心的正上方。

如图2所示，该船绳6，其外径等于或小于该绳管23的内径，其下端穿过该绳管23的管腔后与相应位置的该顶板4a的上表面固定连接，其上端与该操控船上船绳绞盘固定连接；该船绳绞盘旋转时通过该船绳6能将该采集船提升至该操控船上或沉降至海底，该绳管23能防止该采集船在上升或沉降过程中发生大幅度偏倾。

如图2、图7所示，该绳卡5由两平行竖直窄耳板5a组成，这两耳板5a均具弹性；这两耳板5a，其后端的两内侧向面分别与该绳管23中部横向两侧的管壁固定连接，其圆滑前端均倾斜向前上方伸出，其前端的内侧均有突起的半球形卡突5b，其上两卡突5b相互接触，其纵向中部的两内侧向之间为卡槽5c。

如图2所示，该隔板12，其为向前下方倾斜的矩形板，其底面与该船底3前端附近的上表面固定连接，其横向两端面分别与这两舷板2的两内侧向面固定连接，其顶面的横向两端分别接近这两舷板2的几何中心。

如图1所示，该采集船的照明摄像装置由撑杆19、探照灯20和摄像机21组成。

如图1所示，该撑杆19，其横断面为矩形，其后端的内侧向面与这两舷板2中的右舷板2前端附近的外侧向面固定连接，其前端从该右舷板2的前端向前上方伸出。

如图1所示，该探照灯20，其固定安装在该撑杆19上端附近的下表面上，其探照该船底3前方海底的地形和锰结核11的分布情况。

如图1所示，该摄像机21，其具广角摄像功能，其固定安装在该撑杆19的前端，其拍摄该船底3前方海底的地形和锰结核11的分布情况，并将拍摄的信息传输给该操控船上工作人员。

该探照灯20或该摄像机21由该电池供电，且供电由该操控船上工作人员遥控。

如图1所示，该采集船的推进装置为两离心水泵22；这两水泵22，其分别固定安装在这两舷板2纵向中部的外表面上，其分别接近这两舷板2的顶面，其上的叶轮均由水泵轮毂电机驱动，其上的进水管22a均伸向前方，其上的喷水管22b均伸向后方，但其两喷水管22b均为矢量喷管；当这两喷水管22b均水平向后喷水时该船体1沿水平方向向前运动，当这两喷水管22b均向后下方喷水时该船体1向前上方运动，当这两喷水管22b均向后上方喷水时该船体1向前下方运动；这两水泵22上的两水泵轮毂电机均由该电池供电，且供电由该操控船上工作人员遥控。

如图2、图3所示，该采集船的采集装置含转轴16、转柱17和转齿18。

如图2、图3所示，该转轴16，其为横向水平轴，其轴线位于这两舷板2底面前端的前上方，其两端分别固定连接在这两舷板2的前上角转角处的这两舷板2上。

如图2、图3所示，该转柱17，其为横向水平圆柱体，其轴向长度等于这两舷板2上两内侧向面之间的距离，其外径大于该转轴16的外径，其同轴套装在该转轴16上，其在转柱轮毂电机驱动下可绕轴线沿顺时针方向自由转动，但不能沿轴向移动；该转柱轮毂电机由该电池供电，且供电由该操控船上工作人员遥控。

如图2、图3所示，该转齿18，其为直杆，其横断面为矩形，其里端与该转柱17的外圆周表面固定连接，其外端沿该转柱17的径向伸出，其位于该转轴16的正下方时，其外端面与该船底3的底面共面；环绕该转柱17的圆周表面均匀横向安装多排转齿18，每排转齿18有m个转齿18，且这m个转齿18沿同一轴向均匀分布。

如图2、图4所示，该采集船的导引装置由斜板13、槽板14和弧板15组成。

如图2、图4所示，该槽板14，其为向前下方倾斜的矩形板，其横向两端面分别与这两舷板2的两内侧向面固定连接，其上有m个分别供该转柱17上每排m个转齿18插入并转动通过的齿槽14a；该齿槽14a，其上端接近该槽板14的顶面，其下端直达该槽板14的底面，其上端或下端位于虚拟圆筒19的圆周表面上，其上端位于该转轴16轴线的后下方且在竖直方向上接近该转轴16的轴线，其下端位于该转轴16轴线的后下方且在水平方向上接近该转轴16的轴线；该虚拟圆筒19的轴线与该转轴16的轴线重合，且该虚拟圆筒19的半径等于转齿18的外端面与该转轴16轴线之间的距离。

如图2、图4所示，该弧板15，其为短的圆弧形板，其上表面与该虚拟圆筒19的圆周表面重合，其前端位于该转轴16轴线的后下方，且在水平方向上较该槽板14上齿槽14a的下端更接近该转轴16的轴线，其后端与该槽板14的下端圆滑固定连接，其横向两端面分别与这两舷板2的两内侧向面固定连接。

如图2、图4所示，该斜板13，其为向前上方倾斜的矩形板，其前端与该槽板14的顶端圆滑固定连接，其后端与该隔板12的上端圆滑固定连接，其横向两端面分别与这两舷板2的两内侧向面固定连接。

如图2、图5、图6所示，该采集船的吊运装置含吊绳7、绳圈8、篼网9和网圈10。

如图5所示，该篼网9摊开时为接近圆形的蜂巢网，该圆形的直径等于或小于该船底3的横向宽度。

如图5所示，k个金属网圈10均匀分布在摊开的篼网9的周围，这k个网圈10分别与相应位置的该篼网9边缘的k个网孔的网孔绳固定连接。

如图5、图6所示，该绳圈8为金属圈。

如图5所示，该吊绳7，其外径等于该绳卡5上卡槽5c的横向宽度，其下端依次穿过这k个网圈10后与绳圈8固定连接，其上端穿过该绳圈8后向上伸出。

如图2所示，n个篼网9分层依次摊放在该船底3纵向中部的上表面上；这n个篼网9中，位于顶层的篼网9为第1层，位于最下面的篼网9为第n层，其余的篼网9的排列顺序依此类推；这n个篼网9上的n条吊绳7均卡插在该绳卡5的卡槽5c中；该卡槽5c中的n条吊绳7中，第1层篼网9上的吊绳7在该卡槽5c中的位置最靠前，第n层篼网9上的吊绳7在该卡槽5c中的位置最靠后，其余的吊绳7在该卡槽5c中的排列位置依此类推；这n条吊绳7的上端均伸向该操控船，且分别依次固定连接在该操控船的n个吊绳绞盘上。

如图2、图5、图6所示，转柱17在转柱轮毂电机驱动下，带着多排转齿18沿顺时针方向旋转，其中任意一排转齿18上的m个转齿18同时转到该转柱17下方的海底时，这m个转齿18推着相应位置的海底上的锰结核11进到弧板15上，接着这m个转齿18分别同时插入槽板14的相应m个齿槽14a中，继续推着该锰结核11沿该槽板14上升，当这m个转齿18分别从这m个齿槽14a的上端同时转出来时，该锰结核11翻越该槽板14的顶端进到斜板13上，然后沿该斜板13滚下再掉落到最上层篼网9上；操控船上工作人员通电转动相应吊绳绞盘，使该篼网9上吊绳7上升；该吊绳7在上升过程中，牵引该篼网9的周边边上升边收缩，从而该篼网9变为袋形，同时该吊绳7上的绳圈8和k个网圈10通过该绳卡5时，强迫该吊绳7从该绳卡5的卡槽5c中移出，该篼网9便装着该锰结核11上升到该操控船上，从而实现了锰结核11的采集。

锰结核机械采集的操作程序是这样的：

第一步，准备：

如图2所示，将n个篼网9依次分层摊放在位于操控船上的采集船船底3纵向中部的上表面上；将这n个篼网9上的n条吊绳7分别依次卡插在该采集船上绳卡5的卡槽5c中，这n条吊绳7的上部分别缠绕在该操控船的n个吊绳绞盘上；船绳6的上部缠绕在该操控船的船绳绞盘上；电池充电。

第二步，沉降采集船：

如图2所示，旋转该船绳绞盘，让该船绳6吊着该采集船沉降到海底上；与此同时，同步旋转这n个吊绳绞盘，使这n条吊绳7随该采集船的下降而不断伸长。

第三步，寻找采集点：

如图1所示，该采集船上控照灯20点亮、摄像机21拍摄，该操控船上工作人员根据影像信息，启动两水泵轮毂电机，推动该采集船沿海底开行到锰结核11密集点；此过程中，该操控船跟随该采集船运动，让该操控船始终位于该采集船的正上方。

第四步，采集锰结核11：

如图2所示，该操控船上工作人员让该采集船缓慢前进，同时启动该采集船上的转柱轮毂电机，让采集装置开始工作，此后不断有锰结核11落到最上层的篼网9上。

第五步，上吊锰结核11：

如图2所示，该篼网9上锰结核11的数量达到额定量时，该操控船上工作人员断开这两水泵轮毂电机和该转柱轮毂电机的电源，转动该操控船上相应吊绳绞盘，提升相应吊绳7，使该篼网9带着该锰结核11升到该操控船上。

接着重复上述第四步和第五步，直到n个篼网9都完成上吊工作。

然后，启动该船绳绞盘，用该船绳6吊着该采集船回到该操控船上，再重复上述程序。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明。本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，仍属于本发明的范围。

Claims (2)

1.一种锰结核机械采集系统，其特征在于：

所述锰结核机械采集系统含操控船和采集船；

所述操控船位于海面上，其上有一个电动船绳绞盘和n个电动吊绳绞盘，所述n为4；

所述采集船含船体(1)、照明摄像装置、推进装置、导引装置、采集装置和吊运装置；

所述采集船的船体(1)，含舷板(2)、船底(3)、船舱(4)、绳卡(5)、船绳(6)、隔板(12)和绳管(23)；

所述舷板(2)，其为竖直板，其后端面与其水平顶面或水平底面垂直，其前端面分为相互连接的上端面和下端面，其上端面与其顶面垂直，其下端面与其底面的夹角大于90°；所述船体(1)上有两块舷板(2)，这两舷板(2)分居所述船体(1)的两侧；

所述船底(3)，其为水平矩形板，其纵向长度小于舷板(2)底面的纵向长度，其前部有多个竖直漏水孔(3a)；所述船底(3)，其两侧向面分别与相应位置的这两舷板(2)的两内侧向面固定连接，其底面分别与这两舷板(2)的底面齐平，其后端面分别与这两舷板(2)的后端面齐平；

所述船舱(4)，其位于所述船底(3)的后部，其由水平矩形顶板(4a)、竖直矩形前舱壁(4b)、竖直矩形后舱壁(4c)和相应位置的所述船底(3)以及相应位置的这两舷板(2)围成长方体形密封内腔(4d)；所述前舱壁(4b)位于这两舷板(2)的两几何中心连线的后方；所述内腔(4d)中放置电池；所述采集船的重心位于所述顶板(4a)的下方；

所述绳管(23)，其为竖直管，其下端固定连接在所述顶板(4a)的上表面上，其位于所述采集船重心的正上方；

所述船绳(6)，其外径等于或小于所述绳管(23)的内径，其下端穿过所述绳管(23)的管腔后与相应位置的所述顶板(4a)的上表面固定连接，其上端与所述操控船上船绳绞盘固定连接；所述船绳绞盘旋转时通过所述船绳(6)能将所述采集船提升至所述操控船上或沉降至海底，所述绳管(23)能防止所述采集船在上升或沉降过程中发生大幅度偏倾；

所述绳卡(5)由两平行竖直窄耳板(5a)组成，这两耳板(5a)均具弹性；这两耳板(5a)，其后端的两内侧向面分别与所述绳管(23)中部横向两侧的管壁固定连接，其圆滑前端均倾斜向前上方伸出，其前端的内侧均有突起的半球形卡突(5b)，其上两卡突(5b)相互接触，其纵向中部的两内侧向之间为卡槽(5c)；

所述隔板(12)，其为向前下方倾斜的矩形板，其底面与所述船底(3)前端附近的上表面固定连接，其横向两端面分别与这两舷板(2)的两内侧向面固定连接，其顶面的横向两端分别接近这两舷板(2)的几何中心；

所述采集船的照明摄像装置由撑杆(19)、探照灯(20)和摄像机(21)组成；

所述撑杆(19)，其横断面为矩形，其后端的内侧向面与这两舷板(2)中的右舷板(2)前端附近的外侧向面固定连接，其前端从所述右舷板(2)的前端向前上方伸出；

所述探照灯(20)，其固定安装在所述撑杆(19)上端附近的下表面上，其探照所述船底(3)前方海底的地形和锰结核(11)的分布情况；

所述摄像机(21)，其具广角摄像功能，其固定安装在所述撑杆(19)的前端，其拍摄所述船底(3)前方海底的地形和锰结核(11)的分布情况，并将拍摄的信息传输给所述操控船上工作人员；

所述探照灯(20)或所述摄像机(21)由所述电池供电，且供电由所述操控船上工作人员遥控；

所述采集船的推进装置为两离心水泵(22)；这两水泵(22)，其分别固定安装在这两舷板(2)纵向中部的外表面上，其分别接近这两舷板(2)的顶面，其上的叶轮均由水泵轮毂电机驱动，其上的进水管(22a)均伸向前方，其上的喷水管(22b)均伸向后方，但其两喷水管(22b)均为矢量喷管；当这两喷水管(22b)水平向后喷水时所述船体(1)沿水平方向向前运动，当这两喷水管(22b)向后下方喷水时所述船体(1)向前上方运动，当这两喷水管(22b)向后上方喷水时所述船体(1)向前下方运动；这两水泵(22)上的两水泵轮毂电机均由所述电池供电，且供电由所述操控船上工作人员遥控；

所述采集船的采集装置含转轴(16)、转柱(17)和转齿(18)；

所述转轴(16)，其为横向水平轴，其轴线位于这两舷板(2)底面前端的前上方，其两端分别固定连接在这两舷板(2)的前上角转角处的这两舷板(2)上；

所述转柱(17)，其为横向水平圆柱体，其轴向长度等于这两舷板(2)上两内侧向面之间的距离，其外径大于所述转轴(16)的外径，其同轴套装在所述转轴(16)上，其在转柱轮毂电机驱动下可绕轴线沿顺时针方向自由转动，但不能沿轴向移动；所述转柱轮毂电机由所述电池供电，且供电由所述操控船上工作人员遥控；

所述转齿(18)，其为直杆，其横断面为矩形，其里端与所述转柱(17)的外圆周表面固定连接，其外端沿所述转柱(17)的径向伸出，其位于所述转轴(16)的正下方时，其外端面与所述船底(3)的底面共面；环绕所述转柱(17)的圆周表面均匀横向安装多排转齿(18)，每排转齿(18)有m个转齿(18)，且这m个转齿(18)沿同一轴向均匀分布；所述m为18；

所述采集船的导引装置由斜板(13)、槽板(14)和弧板(15)组成；

所述槽板(14)，其为向前下方倾斜的矩形板，其横向两端面分别与这两舷板(2)的两内侧向面固定连接，其上有m个分别供所述转柱(17)上每排m个转齿(18)插入并转动通过的齿槽(14a)；所述齿槽(14a)，其上端接近所述槽板(14)的顶面，其下端直达所述槽板(14)的底面，其上端或下端位于虚拟圆筒的圆周表面上，其上端位于所述转轴(16)轴线的后下方且在竖直方向上接近所述转轴(16)的轴线，其下端位于所述转轴(16)轴线的后下方且在水平方向上接近所述转轴(16)的轴线；所述虚拟圆筒的轴线与所述转轴(16)的轴线重合，且所述虚拟圆筒的半径等于转齿(18)的外端面与所述转轴(16)轴线之间的距离；

所述弧板(15)，其为短的圆弧形板，其上表面与所述虚拟圆筒的圆周表面重合，其前端位于所述转轴(16)轴线的后下方，且在水平方向上较所述槽板(14)上齿槽(14a)的下端更接近所述转轴(16)的轴线，其后端与所述槽板(14)的下端圆滑固定连接，其横向两端面分别与这两舷板(2)的两内侧向面固定连接；

所述斜板(13)，其为向前上方倾斜的矩形板，其前端与所述槽板(14)的顶端圆滑固定连接，其后端与所述隔板(12)的上端圆滑固定连接，其横向两端面分别与这两舷板(2)的两内侧向面固定连接；

所述采集船的吊运装置含吊绳(7)、绳圈(8)、篼网(9)和网圈(10)；

所述篼网(9)摊开时为接近圆形的蜂巢网，该圆形的直径等于或小于所述船底(3)的横向宽度；

k个金属网圈(10)均匀分布在摊开的篼网(9)的周围，这k个网圈(10)分别与相应位置的所述篼网(9)边缘的k个网孔的网孔绳固定连接；所述k为12；

所述绳圈(8)为金属圈；

所述吊绳(7)，其外径等于所述绳卡(5)上卡槽(5c)的横向宽度，其下端依次穿过这k个网圈(10)后与绳圈(8)固定连接，其上端穿过所述绳圈(8)后向上伸出；

n个篼网(9)分层依次摊放在所述船底(3)纵向中部的上表面上；这n个篼网(9)中，位于顶层的篼网(9)为第1层，位于最下面的篼网(9)为第n层，其余的篼网(9)的排列顺序依此类推；这n个篼网(9)上的n条吊绳(7)均卡插在所述绳卡(5)的卡槽(5c)中；所述卡槽(5c)中的n条吊绳(7)中，第1层篼网(9)上的吊绳(7)在所述卡槽(5c)中的位置最靠前，第n层篼网(9)上的吊绳(7)在所述卡槽(5c)中的位置最靠后，其余的吊绳(7)在所述卡槽(5c)中的排列位置依此类推；这n条吊绳(7)的上端均伸向所述操控船，且分别依次固定连接在所述操控船的n个吊绳绞盘上；

转柱(17)在转柱轮毂电机驱动下，带着多排转齿(18)沿顺时针方向旋转，其中任意一排转齿(18)上的m个转齿(18)同时转到所述转柱(17)下方的海底时，这m个转齿(18)推着相应位置的海底上的锰结核(11)进到弧板(15)上，接着这m个转齿(18)分别同时插入槽板(14)的相应m个齿槽(14a)中，继续推着所述锰结核(11)沿所述槽板(14)上升，当这m个转齿(18)分别从这m个齿槽(14a)的上端同时转出来时，所述锰结核(11)翻越所述槽板(14)的顶端进到斜板(13)上，然后沿所述斜板(13)滚下再掉落到最上层篼网(9)上；操控船上工作人员通电转动相应吊绳绞盘，使所述篼网(9)上吊绳(7)上升；所述吊绳(7)在上升过程中，牵引所述篼网(9)的周边边上升边收缩，从而所述篼网(9)变为袋形，同时所述吊绳(7)上的绳圈(8)和k个网圈(10)通过所述绳卡(5)时，强迫所述吊绳(7)从所述绳卡(5)的卡槽(5c)中移出，所述篼网(9)便装着所述锰结核(11)上升到所述操控船上，从而实现了锰结核(11)的采集。

2.根据权利要求1所述锰结核机械采集系统，其特征在于：

锰结核机械采集的操作程序如下：

第一步，准备：

将n个篼网(9)依次分层摊放在位于操控船上的采集船船底(3)纵向中部的上表面上；将这n个篼网(9)上的n条吊绳(7)分别依次卡插在所述采集船上绳卡(5)的卡槽(5c)中，这n条吊绳(7)的上部分别缠绕在所述操控船的n个吊绳绞盘上；船绳(6)的上部缠绕在所述操控船的船绳绞盘上；电池充电；

第二步，沉降采集船：

旋转所述船绳绞盘，让所述船绳(6)吊着所述采集船沉降到海底上；与此同时，同步旋转这n个吊绳绞盘，使这n条吊绳(7)随所述采集船的下降而不断伸长；

第三步，寻找采集点：

所述采集船上控照灯(20)点亮、摄像机(21)拍摄，所述操控船上工作人员根据影像信息，启动两水泵轮毂电机，推动所述采集船沿海底开行到锰结核(11)密集点；此过程中，所述操控船跟随所述采集船运动，让所述操控船始终位于所述采集船的正上方；

第四步，采集锰结核(11)：

所述操控船上工作人员让所述采集船缓慢前进，同时启动所述采集船上的转柱轮毂电机，让采集装置开始工作，此后不断有锰结核(11)落到最上层的篼网(9)上；

第五步，上吊锰结核(11)：

所述篼网(9)上锰结核(11)的数量达到额定量时，所述操控船上工作人员断开这两水泵轮毂电机和所述转柱轮毂电机的电源，转动所述操控船上相应吊绳绞盘，提升相应吊绳(7)，使所述篼网(9)带着所述锰结核(11)升到所述操控船上；

接着重复上述第四步和第五步，直到n个篼网(9)都完成上吊工作；

然后，启动所述船绳绞盘，用所述船绳(6)吊着所述采集船回到所述操控船上，再重复上述程序。

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