一种海底采矿车履带自清洁除粘装置及方法-凯发k8娱乐

背景技术：

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于一种海底采矿车履带自清洁除粘装置及方法，能够降低履带黏附量，解决由于黏附降低履齿剪切高导致的履带式海底采矿车的打滑、沉陷等问题。

2、为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种海底采矿车履带自清洁除粘装置及方法。

3、优选的，一种海底采矿车履带自清洁除粘装置及方法，其特征在于所述海底采矿车履带自清洁除粘装置包括履带行走装置、主动除粘装置、被动除粘装置、实时传感监测装置以及打滑预警装置；

4、所述履带行走装置包括两条履带行走单元及车体，所述履带行走单元包括履带、履带梁、承重轮、驱动轮和托带轮并对称设置于车体左右两侧，所述履带由多个履带板首尾相连拼接而成；

5、所述主动除粘装置包括弹簧结构除粘装置与发电除粘装置，所述弹簧结构除粘装置包括多个组合弹簧结构，所述组合弹簧结构由三部分组成，包括上部悬挂弹簧、内部无线遥控振动单元以及下部组合刷，所述组合刷包括配重块与柔性毛刷，柔性毛刷为致密柔性材料，上部弹簧结构能够在车辆行驶过程中，作为耗能装置，吸收、传递、分散采矿车由于行驶地形不平整所产生的颠簸，并在吸收能量后，来回摆动带动柔性毛刷，清洁履带，中部配重块能够防止毛刷漂浮，内部无线遥控振动单元能够接受来自信号发射装置所发射的信号，实现自由开关振动，加强毛刷清洁能力；所述发电除粘装置包括每个履带板上方的金属槽以及外部合页铰链，所述金属槽为具有一面开口的方形槽，金属槽内部用来放置金属块，金属块能够在海水这种电解质溶解中与履带形成原电池结构，金属槽侧方通过合页铰链进行开关，当车体下方至海水时，内部金属块与履带形成原电池结构，使得履带带负电；

6、所述被动除粘装置包括挡板以及不均匀的楔形履齿，所述挡板对称布置与两侧履带上方，挡板上方具有圆形开孔用于悬挂弹簧结构除粘装置，挡板能够在履齿拨动水流时，起到阻挡、反弹水流的作用，进而在履带表面形成下降流与涡流，实现清洁功能；所述不均匀的楔形履齿形状为自上而下高度逐渐增加的楔形，其形成压痕能够减少上部履齿与土体所产生的接触；

7、所述实时传感监测装置，包括车体内部实时速度监测传感系统，履带转速识别控制系统，当采矿车正常运行时，通过左右两侧履带转速识别控制系统，设定采矿车左右两侧履带驱动轮转速速度，并通过内部速度监测系统监测其左右两侧履带实时行驶速度；

8、所述打滑预警装置，包括左右履带打滑率辨识模块以及信号发射装置，当采矿车正常行驶时，左右两侧履带打滑率辨识模块进行实时计算履带打滑率；当左右履带转速提供的理论速度与其行驶速度之差小于其理论速度小于8%时，视为履带正常工作；当左右履带转速提供的理论速度与其行驶速度之差大于等于其理论速度小于8%时，视为履带打滑；

9、优选的，所述金属槽宽4 cm，长8 cm，底面与履带板相连且位于履带外侧的上部且为一体结构，不影响履带承重轮、驱动轮和托带轮的转动以及采矿车的正常运行，且金属槽上表面具有圆形小孔，增大与海水接触面积，金属槽侧方通过合页铰链进行开关；

10、优选的，所述金属槽中的金属块选用镁块或锌块，且金属块可在采矿车采矿工作结束后提升至母船进行更换。

11、优选的，所述弹簧长度为15-20 cm，线径0.5 cm；无线遥控振动单元振动频率为40000 hz；且柔性毛刷宽度等于履齿宽度，长度为履齿高度的1.1-1.3倍。

12、优选的，所述挡板距离履带的高度为弹簧长度与柔性毛刷长度之和，且挡板、弹簧以及柔性毛刷在安装后，柔性毛刷下部部能够接触到履齿根部，且柔性毛刷上部具有配重块。

13、优选的，所述弹簧悬挂于挡板下侧，每个柔性毛刷与五根弹簧相连，所述柔性毛刷共五个，且柔性毛刷间距等于履齿间距。

14、优选的，所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘装置及方法，所述履带的履齿自上而下具有均匀凸起，且凸起高度不断增大，履带底部凸起高度最大。

15、优选的，所述履带材料为不锈钢，其中铬、镍、铁等金属元素可以与镁块或是锌块在海水中形成原电池结构。

16、优选的，所述一种海底采矿车除粘装置运行包括如下步骤：

17、步骤1，当采矿车在母船上时，操作人员需要将金属块安置在每个履带板上的金属槽中，并将合页铰链关闭，对金属块进行保护，防止金属块在采矿车运行过程中掉落；

18、步骤2，当金属块安装完成后，检查合页铰链是否固定，确认安装固定后，采矿吊入海水下进行工作；

19、步骤3，当采矿车吊入海水中时，海水为电解质溶液，当履带与金属槽在海水中完全浸没并接触时，履带与金属槽中的金属块各部分存在一定的电位差(即存在阴极区和阳极区)，金属块与履带板在海水中形成原电池结构；

20、步骤4，在这个原电池结构中，放置在履带板上的金属块作为牺牲阳极，在海水中发生腐蚀，而履带板作为阴极受到保护，电子从金属块转移至履带板，能够防止履带板在海水中被腐蚀；

21、步骤5，由于金属块与履带板在海水中形成原电池结构并且电子转移，使得履带板上带有负电荷，海底粘土表面带有负电荷，同种电荷相斥，履带板与海底粘土形成斥力，降低履带板与海底粘土之间的粘附；

22、步骤6，履带与海底粘土接触时，由于履齿形状为自上而下均匀凸起的楔形，使得履齿在挤压土体的过程中，履齿底部凸起先压实土体，形成竖直方向上的压痕，进而减少履齿上部与土体的接触，实现减少履带粘附；

23、步骤7，当采矿车在工作过程中，驱动轮驱动履带转动，且履齿不断碰撞、摩擦柔性毛刷，所产生的作用力使得通过与弹簧连接的柔性毛刷来回摆动，不断拍击、刮蹭履带板，实现对履齿的清洁；

24、步骤8，履带在转动的过程中，使周围水流流动，履带上方挡板能够阻挡水流，使得水流反弹向下流动，在履带上部剪切面形成涡流，也能够起到一定的清洁作用；

25、步骤9，当采矿车正常运行时，采矿车通过实时速度监测传感系统实时监测采矿车行驶速度，并通过左右两侧履带转速识别控制系统调节其左右履带转速，

26、步骤10，左右履带打滑率辨识模块实时监测左右履带单元打滑情况，并实时计算履带打滑率；当履带驱动轮转速提供的理论速度与其行驶速度之差小于其理论速度小于8%时，视为该履带正常工作；当履带驱动轮转速提供的理论速度与其行驶速度之差大于等于其理论速度小于8%时，视为履带打滑，此时，信号发射装置遥控组合毛刷内部无线遥控振动单元，控制其产生振动，加强组合毛刷对履齿的清洁效果，降低粘附引起的履齿高度损失，减少采矿车打滑的产生。

技术特征：

1.一种海底采矿车履带自清洁除粘装置，其特征在于，包括履带行走装置、主动除粘装置、被动除粘装置、实时传感监测装置以及打滑预警装置；

2.据权利要求1所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘装置，其特征在于，所述自清洁除粘方法包括如下步骤：

3.据权利要求1所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘装置，其特征在于，所述金属槽宽4 cm，长8 cm，底面与履带板相连且位于履带外侧的上部且为一体结构，不影响履带承重轮、驱动轮和托带轮的转动以及采矿车的正常运行，且金属槽上表面具有圆形小孔，增大与海水接触面积，金属槽侧方通过合页铰链进行开关。

4.根据权利要求1所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘装置，其特征在于，所述金属槽中的金属块选用镁块或锌块，且金属块可在采矿车采矿工作结束后提升至母船进行更换。

5.据权利要求1所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘装置，其特征在于，所述弹簧长度为15-20 cm,线径0.5cm；无线遥控振动单元振动频率为40000 hz；且柔性毛刷宽度等于履齿宽度，长度为履齿高度的1.1-1.3倍。

6.权利要求1所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘装置，其特征在于，所述挡板距离履带的高度为弹簧长度与柔性毛刷长度之和，且挡板、弹簧以及柔性毛刷在安装后，柔性毛刷下部能够接触到履齿根部；所述配重块所用材料密度需大于海水密度。

7.权利要求1所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘装置，其特征在于，所述弹簧悬挂于挡板下侧，每个柔性毛刷与5根弹簧相连，所述柔性毛刷共5个，且柔性毛刷距等于履齿间距。

8.根据权利要求1所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘装置，其特征在于，所述履带的履齿形状为自上而下均匀凸起的楔形，且凸起高度不断增大，履带底部凸起高度最大。

9.根据权利要求1所述的一种海底采矿车履带自清洁除粘，其特征在于，所述履带与金属槽材料为不锈钢，其中铬、镍、铁等金属元素能够与镁块或是锌块在海水中形成原电池结构。

技术总结
本发明公开了一种海底采矿车履带自清洁除粘装置及方法，包括履带行走装置、主动除粘装置、被动除粘装置、实时传感监测装置及打滑预警装置；履带行走装置位于车体两侧，挡板位于履带上方，具有圆形开口，用于悬挂多排弹簧；弹簧下部悬挂有组合刷，组合刷包括配重块，无线遥控振动单元及柔性毛刷；履带单元的履带板上部具有方形金属槽，该金属槽具有开口，用于放置金属块，上表面具有圆形开孔，外部有合页铰链对金属槽进行控制；履带板履齿外形为自上而下高度逐渐增加的楔形。本发明通过电化学及机械结构可自动在集矿车工作过程中实现自动清洁，减少土体粘附量，解决由于履带粘附导致的履齿剪切高度降低，导致的履带式海底采矿车打滑、沉陷等问题。

技术研发人员：沙飞,徐靖泽,张思铭,左宇航
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17