一种生态保护的深海采矿设备履带装置的制作方法

1.本发明涉及海底工程作业设备技术领域，具体涉及一种生态保护的深海采矿设备履带装置。


背景技术：

2.近些年，深海采矿引起了世界各国的高度重视，海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险，已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。
3.深海矿产资源主要分为多金属结核、富钴铁锰结壳和海底块状硫化物(sms)三种类型。这些富集在深海的金属或非金属资源的矿产品，很多都是现代高科技、绿色技术或新兴技术必不可少的原材料。例如：碲用于光伏太阳能发电，钴用于混合动力汽设备和电动汽设备电池，铋用于核反应堆的液体铅-铋冷却剂，铌用于高科技高温合金等。
4.相对于陆上的金属储量，深海赋存的金属资源储量惊人，是名副其实的深海“聚宝盆”，仅东太平洋克拉里昂—克利珀顿区的多金属结核就蕴藏着钴4400万吨、镍2.7亿吨、锰59亿吨、锂280万吨和铜2.3亿吨，分别是陆地探明储量6倍、3.4倍、1.2倍、0.25倍和0.3倍。
5.但是，深海采矿可能带来深海矿区生物栖息地退化或丧失、生物多样性丧失等潜在风险，甚至导致深海物种灭绝。
6.海底生物群落对于自己所处的周围深海环境中每一个微小的改变都表现出很强的敏感性，水底型漂流颗粒的产生将清除70%以上的小型底栖生物。对以线虫纲（91%）、桡足类（4%）和有孔虫纲（4%）为主的群落造成直接影响，漂流颗粒还会堵塞底栖生物的器官，这将对深海生态系统造成巨大的破坏。
7.联合国下属机构国际海底管理局(isa)根据《海洋法》促进和管理国际水域的采矿活动。自2014年以来，该机构一直在制定法规和许可程序。它要确保任何采矿都是为了“全人类的利益”。到目前为止，isa只允许矿业公司勘探深海资源，而不允许进行商业性开发。
8.全球第一家获得深海采矿许可的加拿大的鹦鹉螺矿业（nautilus minerals）公司，2007年开始向英国smd公司订购大型深海采矿设备，计划在巴布亚新几内亚海区开采深海硫化物，但因为担心破坏海底环境，被环保组织阻扰，鹦鹉螺矿业耗费数亿美元采购的设备一直堆放在矿区码头，不能下海工作，直接导致在2019年被退市清算。其间英国smd公司，因资金问题于2015年被中国中车收购。
9.2021年12月8日，北京先驱高技术开发有限责任公司联合自然资源部第二海洋研究所、自然资源部第三海洋研究所、国家海洋标准计量中心、中国地质大学（北京）共同编制的《深海采矿活动环境保护与保全指南》团体标准经中国海洋工程咨询协会批准发布。该标准给出了深海采矿活动环境保护与保全工作的总则，以及勘探阶段、开采阶段、闭矿阶段与利益攸关方参与的环境工作指南。
10.作为深海采矿系统关键技术的海底采矿设备的履带装置携带采矿机构，液压系统，电子仓和长软管等设备行走于复杂的海底地形上，在行走作业过程中履带与海底直接
接触，必然扰动海底沉积物，对海洋生态环境造成影响，如何尽可能地将采矿设备水下干扰降至最低点，在开发深海采矿设备中意义重大，但目前采矿设备的行走履带都只是研究在海底沉降和驱动力的问题，没有涉及相关生态保护的研究。


技术实现要素：

11.本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足， 提供一种生态保护的深海采矿设备履带装置。
12.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案 ：一种生态保护的深海采矿设备履带装置，包括行走架、驱动轮、引导轮、承重轮、拖链轮、张紧机构、护轨器和履带；在驱动轮、承重轮、引导轮之间布置有刮轨器，刮轨器分为驱动轮与承重轮与间的后刮轨器，承重轮间的中刮轨器，承重轮与引导轮之间的前刮轨器。
13.上述的行走履带装置，优选的，中刮轨器是高分子复合材料。
14.上述的行走履带装置，优选的，中刮轨器是两侧有弧形面。
15.上述的行走履带装置，优选的，后刮轨器、前刮轨器，形状是锥形。
16.上述的行走履带装置，优选的，履带由履带板与链轨装配连接组成。
17.上述的行走履带装置，优选的，所述行走架的底部设有与链轨接触的多个承重轮，中刮轨器外侧内凹弧面紧贴承重轮旋转面。
18.上述的履带装置，优选的，所述履带板是高分子复合材料。
19.上述的行走履带装置，优选的，所述履带板上设置有三角型齿。
20.有益效果:与现有技术相比， 本发明的优点在于 ：在驱动轮、承重轮、引导轮之间布置有刮轨器，防止了海底生物进入履带运动间隙被伤害，也防止了结核矿物被挤碎浪费，可保护宝贵的矿产资源，并且可防止坚硬异物挤坏履带。
21.本发明履带采用三角形履带板，行走时对海床扰动小，激起的海泥少，能防止浑浊化海水，对深海脆弱生态环境的影响更小。
22.本发明履带采用高分子复合材料履带板，不受海水腐蚀，不降解，不污染海洋坏境。
附图说明
23.图 1 为本发明一种生态保护的深海采矿设备履带装置的立体结构示意图。
24.图 2 为本发明一种生态保护的深海采矿设备履带装置刮轨器外形示意图。
25.图 3 为本发明一种生态保护的深海采矿设备履带装置刮轨器布置图。
26.图 4 为本发明一种生态保护的深海采矿设备履带装置中履带结构示意图。
27.1、行走架；2、驱动轮；3、引导轮；4、承重轮；5、拖链轮；6、张紧机构；7、护轨器；8、履带；81、链轨；82、履带板；83、三角型齿；9、刮轨器；91、后刮轨器；92、中刮轨器；93、前刮轨器。
28.具体实施方式
29.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
30.如图 1 至图 4 所示，本发明的深海多金属结核矿区设备行走履带装置，包括行走架1、驱动轮2、引导轮3、承重轮4、拖链轮5、张紧机构6、护轨器7和履带8，履带8由履带板82与链轨81装配连接组成，在驱动轮2、承重轮4、引导轮3之间布置有刮轨器9，刮轨器9分为驱动轮2与承重轮4之间的后刮轨器91，承重轮4之间的中刮轨器92，承重轮4与引导轮3之间的前刮轨器93。
31.本实施例中，承重轮4与引导轮3之间的前刮轨器93，其前端是锥形，且锥形面与深海多金属结核矿区设备前进方向一致，设备前进时驱动轮牵引履带8向后运动，前刮轨器93前端锥形面，将链轨81可能拖动的海底异物分开到链轨81两侧，前刮轨器93后端板紧贴承载轮4旋转面，防止大颗粒异物进入承重轮4与链轨81承压面；承重轮4之间的中刮轨器92外侧内凹弧面紧贴承重轮4旋转面，防止大颗粒异物进入承重轮4与环形链轨81承压面；驱动轮2与承重轮4之间的后刮轨器91，其后端是锥形面，将驱动轮2轮齿可能拖动的海底异物分开到链轨81两侧，后刮轨器91前端板紧贴承重轮4旋转面，防止大颗粒异物进入驱动轮3与链轨81啮合面；驱动轮2驱动履带8旋转时，其上包络履带8在驱动轮2中心以下部分从最近承重轮4开始逐渐裂开，裂缝逐渐增大，链轨81内小颗粒异物可以自行脱落，或者在驱动轮2齿挤压下从裂缝中脱落。
32.本实施例中，设置了充分的防异物进入措施，防止了海底生物进入履带装置运动面被挤压伤害，也同时防止坚硬异物进入后损坏履带8，并且也防止了结核矿物被挤碎浪费，保障了宝贵的矿产资源。
33.履带8上设置三角型齿83，在海床行走过程中，对土壤始终保持向下的挤压作用，不会带起海底沉积物，行走时对海床扰动小，激起的海泥少，更能防止浑浊化海水，对深海脆弱生态环境的影响更小。
34.本实施例中，履带板采用高分子复合材料，耐海水腐蚀性好，不降解，不污染海洋坏境。
35.本实施例中，履带板82的三角齿83要适应海底流塑性地质，高度较高，在陆上试验时由于没有水下浮力因素影响，容易损坏，本实施例中，履带板82和链轨81是装配连接，可以方便的更换履带板82，因而可以降低设备陆上试验调试的场地要求，也可便于更换维修。
36.以上所述仅是本发明的优选实施方式， 本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说， 在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改动和变换也应视为本发明的保护范围。