一种深海采矿的快速避险系统的制作方法

1.本实用新型涉及深海采矿技术领域，更具体地说，是涉及一种深海采矿的快速避险系统。


背景技术：

2.多金属结核是海洋中的一种重要的矿产资源，含锰、铁、镍、钴和铜等几十种金属，储存量巨大，据估计世界海底多金属结核资源为3万亿吨，多金属结核一般赋存在3000米～6000米的深海中。
3.采矿系统主要包括采矿船、提升立管以及采矿车，在正常采矿作业中，其采矿船、提升立管、采矿车协同移动，在恶劣海况来临以前，采矿船需要驶离采矿区域并到达安全海域。现有技术中采矿船在驶离恶劣海况区域之前，需要将海里的所有提升立管和海底的采矿车全部回收至采矿船上，然后再将采矿船开至安全海域，由于提升立管很长，通常为3000米～6000米，回收提升立管和采矿车需要花费大量的时间，很容易导致在有限的预警时间内无法完成回收工作，并且其回收工作量非常大，在回收过程中容易发生事故和误操作情况，进而导致采矿船无法及时撤离。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种深海采矿的快速避险系统，以解决现有技术中在遇恶劣海况需要避险时，采矿船无法快速避险的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.本实用新型提供一种深海采矿的快速避险系统，包括采矿船、提升立管以及采矿车，所述采矿车设置于海底并与所述提升立管的底部连接，所述采矿船设置于海面并与所述提升立管的顶部连接；
7.所述深海采矿的快速避险系统还包括浮力装置，用于预报有恶劣海况发生需要撤离时，将所述浮力装置的底部与所述提升立管的顶部进行连接，并将所述提升立管布放至海里、将所述浮力装置下放至海面以下。
8.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述提升立管的顶部设置有拖带接头，所述浮力装置的底部通过第一钢绳与所述拖带接头连接。
9.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述深海采矿的快速避险系统还包括布放回收装置，所述布放回收装置设于所述采矿船的月井处，所述布放回收装置用于布放所述提升立管或者回收所述提升立管。
10.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述浮力装置的顶部设置有第二钢绳，所述第二钢绳远离所述浮力装置的一端连接有释放钩；
11.所述深海采矿的快速避险系统还包括起重机，所述起重机设置于所述采矿船上，所述起重机上的第三钢绳与所述释放钩连接。
12.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述深海采矿的快速避险系统还包括
水下机器人，所述水下机器人用于将所述第二钢绳和所述第三钢绳之间连接的所述释放钩打开。
13.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述浮力装置的顶部设置有电子信标，所述电子信标用于标示所述浮力装置的位置。
14.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述深海采矿的快速避险系统还包括软管，所述软管的一端与所述提升立管的底部连接，所述软管的另一端与所述采矿车连接。
15.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述浮力装置为单个浮力单元；
16.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述浮力装置包括多个浮力单元，且多个所述浮力单元依次连接并形成一个整体。
17.根据上述所述的深海采矿的快速避险系统，所述浮力装置为钢结构；或者，所述浮力装置的材质为合成泡沫材料。
18.本实用新型提供的深海采矿的快速避险系统的有益效果至少在于：
19.(1)本实用新型提供的深海采矿的快速避险系统，在预报有恶劣海况发生需要撤离时，将与采矿船连接的整个提升立管通过布放回收装置布放至深海中，并通过提升立管的自身的重量以及采矿车的重量，使得提升立管整体下沉，同时提升立管的顶部连接有浮力装置，其浮力装置通过起重机下放至海面以下，其浮力装置可以使得整个提升立管在深海中处于竖立状态。
20.(2)本实用新型提供的深海采矿的快速避险系统，在预报有恶劣海况发生需要撤离时，是将整个提升立管下放至深海中，无需回收提升立管和采矿车，仅需下放浮力装置，极大地减少了工作量，操作更加的方便，同时还极大地缩短了采矿船为准备规避恶劣海况的所需时间，进而实现快速避险。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型实施例提供的在正常采矿的情况下，深海采矿的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的浮力装置的底部与提升立管的顶部进行连接的结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的起重机吊装浮力装置的结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例提供的起重机下放浮力装置的结构示意图；
26.图5为本实用新型实施例提供的浮力装置脱离采矿船的结构示意图；
27.图6为本实用新型实施例提供的深海采矿的快速避险方法的流程示意图一；
28.图7为本实用新型实施例提供的深海采矿的快速避险方法的流程示意图二。
29.其中，图中各附图标记：
30.100、快速避险系统；10、采矿船；20、提升立管；30、采矿车；40、浮力装置；41、第一钢绳；42、第二钢绳；43、释放钩；50、起重机；51、第三钢绳；60、水下机器人；70、软管。
具体实施方式
31.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.请参阅图1，本实施例提供了一种深海采矿的快速避险系统100，包括采矿船10、提升立管20以及采矿车30，所述采矿车30设置于海底并与所述提升立管20的底部连接，所述采矿船10设置于海面并与所述提升立管20的顶部连接。请参阅图2至图5，所述深海采矿的快速避险系统100还包括浮力装置40，用于预报有恶劣海况发生需要撤离时，将所述浮力装置40的底部与所述提升立管20的顶部进行连接，并将所述提升立管20布放至海里、将所述浮力装置40下放至海面以下。
34.本实施例提供的深海采矿的快速避险系统100的工作原理如下：
35.本实施例提供的深海采矿的快速避险系统100，在正常采矿的情况下，采矿车30、提升立管20以及采矿车30协同移动并进行采矿。当接收到预报有恶劣海况发生需要撤离时，将预先放置在采矿船10上的浮力装置40的底部与提升立管20的顶部进行连接，随后，将整个提升立管20布放至深海中，提升立管20通过其的自身的重量以及采矿车30的重量，使得提升立管20整体下沉，同时将浮力装置40也下放至海面以下，从而实现通过浮力装置40的浮力作用，使得提升立管20竖立在深海中，不会下沉到海底，当浮力装置40和提升立管20完全脱离采矿船10后，便可以控制采矿船10驶离海况区域并行驶至安全海域。
36.本实施例提供的深海采矿的快速避险系统100的有益效果至少在于：
37.(1)本实施例提供的深海采矿的快速避险系统100，在预报有恶劣海况发生需要撤离时，将与采矿船10连接的整个提升立管20布放至深海中，并通过提升立管20的自身的重量以及采矿车30的重量，使得提升立管20整体下沉，同时将与提升立管20的顶部连接的浮力装置40下放至海面以下，其可以使得整个提升立管20在深海中处于竖立状态。
38.(2)本实施例提供的深海采矿的快速避险系统100，在预报有恶劣海况发生需要撤离时，是将整个提升立管20下放至深海中，无需回收提升立管20和采矿车30，仅需下放浮力装置40，极大地减少了工作量，操作更加的方便，同时还极大地缩短了采矿船10为准备规避恶劣海况的所需时间，进而实现快速避险。
39.在一较佳实施例中，请参阅图2，所述提升立管20的顶部设置有拖带接头(图中未示出，下同)，所述浮力装置40的底部通过第一钢绳41与所述拖带接头连接。
40.当预报有恶劣海况发生需要撤离时，首先在提升立管20的顶部安装拖带接头，将与浮力装置40底部连接的第一钢绳41的另一端与拖带接头进行连接，然后便可以向深海中布放提升立管20和下放浮力装置40至海面以下，其拖带接头的设置使得浮力装置40可以稳
定的与提升立管20进行连接。
41.在一较佳实施例中，所述深海采矿的快速避险系统100还包括布放回收装置(图中未示出，下同)，所述布放回收装置设于所述采矿船10的月井处，所述布放回收装置用于布放所述提升立管20或者回收所述提升立管20。
42.当浮力装置40与提升立管20通过第一钢绳41连接好之后，控制布放回收装置将整个提升立管20布放至深海中。当采矿完成后或者其他需要回收提升立管20的情况，也可控制布放回收装置对提升立管20进行回收。
43.在一较佳实施例中，请参阅图4，所述浮力装置40的顶部设置有第二钢绳42，所述第二钢绳42远离所述浮力装置40的一端连接有释放钩43；所述深海采矿的快速避险系统100还包括起重机50，所述起重机50设置于所述采矿船10上，所述起重机50上的第三钢绳51与所述释放钩43连接。
44.浮力装置40通过起重机50吊装至海面以下，具体的，在吊装浮力装置40之前，需要在浮力装置40的顶部安装第二钢绳42，然后在第二钢绳42上安装释放钩43，再将起重机50上的第三钢绳51与释放钩43进行连接，从而实现起重机50吊装浮力装置40。同时，设置释放钩43，不仅使得起重机50可以稳定的吊装浮力装置40，还方便打开释放钩43以释放浮力装置40。
45.在一较佳实施例中，请参阅图4，所述深海采矿的快速避险系统100还包括水下机器人60，所述水下机器人60用于将所述第二钢绳42和所述第三钢绳51之间连接的所述释放钩43打开。
46.当起重机50吊装浮力装置40并将浮力装置40下放至海面以下后，控制水下机器人60将所述第二钢绳42和所述第三钢绳51之间连接的所述释放钩43打开，从而使得浮力装置40脱离起重机50，也即浮力装置40完全脱离采矿船10。当浮力装置40完全脱离采矿船10之后，便可以控制采矿船10驶离海况区域。同时水下机器人60还可以观察提升立管20和采矿车30在深海中的采矿情况。
47.在一较佳实施例中，所述浮力装置40的顶部设置有电子信标(图中未示出，下同)，所述电子信标用于标示所述浮力装置40的位置。
48.在起重机50吊装浮力装置40之前，还在浮力装置40的顶部安装设置了电子信标，当浮力装置40下放至海面以下后，电子信标用作标示浮力装置40位置的作用，待海况过后，方便采矿船10回来快速的找到浮力装置40。
49.在一个实施例中，所述浮力装置40为单个浮力单元。
50.在另一个实施例中，所述浮力装置40包括多个浮力单元，且多个所述浮力单元依次连接并形成一个整体。当浮力装置40为多个浮力单元串联的情况时，需要在采矿船10的甲板上将多个浮力单元预先连接起来形成一个整体，然后再将浮力装置40与提升立管20进行连接。
51.可选的是，浮力装置40为钢结构。可选的是，浮力装置40的材质为合成泡沫材料。
52.可选的是，所述深海采矿的快速避险系统100还包括软管70，所述软管70的一端与所述提升立管20的底部连接，所述软管70的另一端与所述采矿车30连接。
53.请参阅图6，本实施例还提供一种深海采矿的快速避险方法，应用于上述所述深海采矿的快速避险系统100，所述方法包括如下步骤：步骤s101，安装浮力装置40：控制所述浮
力装置40的底部与所述提升立管20的顶部通过第一钢绳41进行连接；步骤s102，布放提升立管20和下放浮力装置40：控制布放回收装置布放所述提升立管20至海里，并控制起重机50下放所述浮力装置40至海面以下；步骤s103，脱离采矿船10：控制水下机器人60将所述浮力装置40从所述起重机50上脱离；步骤s104，采矿船10撤离：控制所述采矿船10驶离恶劣海况区域以进行避险。
54.本实施例提供的深海采矿的快速避险方法的有益效果至少在于：
55.(1)本实施例提供的深海采矿的快速避险方法，在预报有恶劣海况发生需要撤离时，将与采矿船10连接的整个提升立管20通过布放回收装置布放至深海中，并通过提升立管20的自身的重量以及采矿车30的重量，使得提升立管20整体下沉，同时提升立管20的顶部连接有浮力装置40，其浮力装置40通过起重机50下放至海面以下，其浮力装置40可以使得整个提升立管20在深海中处于竖立状态。
56.(2)本实施例提供的深海采矿的快速避险方法，在预报有恶劣海况发生需要撤离时，是将整个提升立管20下放至深海中，无需回收提升立管20和采矿车30，仅需下放浮力装置40，极大地减少了工作量，操作更加的方便，同时还极大地缩短了采矿船10为准备规避恶劣海况的所需时间，进而实现快速避险。
57.在一较佳实施例中，请参阅图7，在所述安装浮力装置40步骤之前，包括：步骤s100，预放第一钢绳41，将所述第一钢绳41的一端与所述浮力装置40的底部进行连接，并将所述第一钢绳41的另一端预放至所述提升立管20顶部的附近。
58.在安装浮力装置40步骤之前设置了预放第一钢筋的步骤，可以使得当需要将浮力装置40与提升立管20的顶部进行连接时，可以快速的进行连接操作，节省了连接浮力装置40和提升立管20的时间。
59.可选的是，在所述预放第一钢绳41步骤与所述安装浮力装置40之间，包括：控制海底的采矿车30停止作业，并控制安装于所述提升立管20上的提升泵继续工作，当所述提升立管20内的矿浆全部替换为海水之后，再控制所述提升泵停止工作，并停止为所述采矿车30供电。这样设置可以使得已经采集的矿浆可以全部被回收至采矿船10上，且方便快捷。
60.在一个实施例中，在所述安装浮力装置40步骤之前，还包括组合浮力单元，具体地，将多个浮力单元串联形成一个整体。当浮力装置40需要多个浮力单元进行串联时，在安装浮力装置40步骤之前，需要在采矿船10的甲板上预先将多个浮力单元连接起来形成一个整体。当然，在其他实施例中，当浮力装置40也可以采用单个浮力单元，则不需要组合浮力单元这个步骤。
61.可选的是，浮力装置40为钢结构。可选的是，浮力装置40的材质为合成泡沫材料。
62.在一较佳实施例中，在所述安装浮力装置40步骤与所述布放提升立管20和下放浮力装置40步骤之间，还包括：
63.安装第二钢绳42和安装释放钩43，将所述第二钢绳42的一端安装至所述浮力装置40的顶部，并将所述释放钩43安装至所述第二钢绳42的另一端，并将所述释放钩43与所述起重机50的第三钢绳51进行连接。
64.通过在浮力装置40的顶部安装第二钢绳42和安装释放钩43，方便了起重机50的第三钢绳51与释放钩43进行连接，实现吊装浮力装置40，同时也方便打开释放钩43，实现浮力装置40脱离采矿船10。
65.在一个实施例中，在所述安装浮力装置40步骤与所述布放提升立管20和下放浮力装置40步骤之间，还包括安装电子信标，将所述电子信标安装至所述浮力装置40的顶部。
66.在起重机50吊装浮力装置40之前，还在浮力装置40的顶部安装设置了电子信标，当浮力装置40下放至海面以下后，电子信标用作标示浮力装置40位置的作用，待海况过后，方便采矿船10回来快速的找到浮力装置40。
67.可选的是，所述脱离采矿船10步骤，控制水下机器人60打开所述释放钩43，以将所述浮力装置40从所述起重机50上释放。
68.当起重机50吊装浮力装置40并将浮力装置40下放至海面以下后，控制水下机器人60打开释放钩43，从而使得浮力装置40脱离起重机50，也即浮力装置40完全脱离采矿船10。当浮力装置40完全脱离采矿船10之后，便可以控制采矿船10驶离海况区域。
69.综上所述，本实施例提供了一种深海采矿的快速避险系统100，包括采矿船10、提升立管20以及采矿车30，所述采矿车30设置于海底并与所述提升立管20的底部连接，所述采矿船10设置于海面并与所述提升立管20的顶部连接。所述深海采矿的快速避险系统100还包括浮力装置40，用于预报有恶劣海况发生需要撤离时，将所述浮力装置40的底部与所述提升立管20的顶部进行连接，并将所述提升立管20布放至海里、将所述浮力装置40下放至海面以下。本实施例还提供一种深海采矿的快速避险方法，应用于上述所述深海采矿的快速避险系统100，所述方法包括如下步骤：步骤s101，安装浮力装置40：控制所述浮力装置40的底部与所述提升立管20的顶部通过第一钢绳41进行连接；步骤s102，布放提升立管20和下放浮力装置40：控制布放回收装置布放所述提升立管20至海里，并控制起重机50下放所述浮力装置40至海面以下；步骤s103，脱离采矿船10：控制水下机器人60将所述浮力装置40从所述起重机50上脱离；步骤s104，采矿船10撤离：控制所述采矿船10驶离恶劣海况区域以进行避险。(1)本实施例提供的深海采矿的快速避险系统100以及快速避险方法，在预报有恶劣海况发生需要撤离时，将与采矿船10连接的整个提升立管20通过布放回收装置布放至深海中，并通过提升立管20的自身的重量以及采矿车30的重量，使得提升立管20整体下沉，同时提升立管20的顶部连接有浮力装置40，其浮力装置40通过起重机50下放至海面以下，其浮力装置40可以使得整个提升立管20在深海中处于竖立状态。(2)本实施例提供的深海采矿的快速避险系统100以及快速避险方法，在预报有恶劣海况发生需要撤离时，是将整个提升立管20下放至深海中，无需回收提升立管20和采矿车30，仅需下放浮力装置40，极大地减少了工作量，操作更加的方便，同时还极大地缩短了采矿船10为准备规避恶劣海况的所需时间，进而实现快速避险。
70.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。