技术摘要：
本发明公开了一种深海多金属结核近底拖曳采矿系统及方法，本系统包括水面支持船舶、水下近底采矿平台、海底采集系统；水面支持船舶上的塔吊吊装有主扬矿管道，主扬矿管道的下端与水下近底采矿平台相接，水下近底采矿平台通过拖拽管道与海底采集系统相连接，海底采集系  全部
背景技术：
深海蕴藏着丰富的矿产资源，特别是蕴藏有一些陆地比较稀有的金属资源。随着 陆地资源逐渐枯竭和海洋技术的高速发展，越来越多的国家将资源开发的方向转向了深 海，特别是近年来部分国家加快了深海多金属结核资源商业开发技术研发进度，制定了 2035年进行商业开发的目标，使得深海多金属结核开采受到广大的关注。 深海多金属结核资源开采系统的核心问题是如何最高效率地将赋存在海底稀软 沉积物上的矿石采集、提升到海面。目前已有的深海多金属结核采矿方案基本形式是海面 有采矿支持母船，采矿支持母船布放一台履带式或雪橇自行式采矿机到海底，在采矿机和 海面支持母船之间通过泵和管道组成的扬矿系统连接，采集的矿物通过扬矿系统输送到海 面的母船。然而，该方案对于深海多金属结核开采的不利之处有，主要表现在： (1)稀软沉积物抗剪强度低，自行式采矿车牵引力受限，动力不足而不利于行走， 尤其是坡度较大的地形不利于自行式采矿车工作，使回采区域受到较大限制； (2)多金属结核属于面矿类型，丰度较低，每平米仅有10-20公斤，现有自行式采矿 车由于动力问题单次采矿宽度有限，采矿能力和规模很难大幅提升，因而采矿效率较低； (3)现有采集头采用一字排开布局形式，对于采矿宽度内微地形的变化适应能力 不足，可能降低回采率。
技术实现要素：
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种深海多金属结核近底拖 曳采矿系统及方法。 为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种深海多金属结核近底拖 曳采矿系统，包括水面支持船舶，它还包括水下近底采矿平台、海底采集系统；水面支持船 舶的月池位置处设有塔吊，塔吊吊装有主扬矿管道，主扬矿管道的下端与水下近底采矿平 台相接，水下近底采矿平台通过拖拽管道与海底采集系统相连接，海底采集系统包括多组 相互铰接的水力式采集单元，多组水力式采集单元组成宽幅采集头； 由水下近底采矿平台将高压水送到海底采集系统的水力式采集单元内，进行高压 水射流式采集矿石，并由水下近底采矿平台将矿石抽吸回，再由水下近底采矿平台将矿石 送到主扬矿管道内，使矿石被提升至海面的水面支持船舶上。 进一步地，水下近底采矿平台包括采矿平台本体、动力系统、高压水系统、泵吸系 统、储料给料系统、通讯定位系统、监测系统； 采矿平台本体上设置有上连接头及下连接头，上连接头用于连接主扬矿管道，下 连接头用于连接海底采集系统；动力系统安装在采矿平台本体上，驱动水下近底采矿平台 4 CN 111577288 A 说　明　书 2/5 页 前进及转动；高压水系统通过高压水管连通海底采集系统，为海底采集系统供给高压水；泵 吸系统通过输送管道连通海底采集系统，从海底采集系统处抽吸矿石；储料给料系统包括 储料罐、位于储料罐下方并与储料罐相连通的给料机，所述储料罐与泵吸系统相连通，接收 泵吸系统送来的矿石，给料机连接主扬矿管道，将矿石送到主扬矿管道中；通讯定位系统为 水下平台通讯和超基线定位系统，用于确定水面支持船舶、水下近底采矿平台以及海底采 集系统的相对位置及其姿态；监测系统监测海底微地形和矿石赋予条件。 进一步地，海底采集系统还包括高压水管、输送管道、采集本体框架及采集系统监 控设备，水力式采集单元、采集系统监控设备均安装在采集本体框架上； 高压水管、输送管道在顶端位置处共同罩设有主接口，主接口连接采矿平台本体 的下连接头；输送管道连通有多条分支输送管道，分支输送管道延伸至水力式采集单元内 并形成矿石吸入口，高压水管连通有多条分支高压水管，分支高压水管的底端延伸至水力 式采集单元内并分成两条分支，一条分支连通有前射流喷喷嘴、另一条分支连通有后射流 喷嘴，前射流喷嘴、后射流喷嘴分别位于矿石吸入口的前后两侧。 进一步地，水下近底采矿平台距离海底的高度h在20-50m之间。 一种深海多金属结核近底拖曳采矿系统的采矿方法，具体为： 高压水系统通过高压水管向前射流喷嘴、后射流喷嘴送入高压水并喷出射流水， 水力式采集单元利用射流破土，将矿石从海底沉积物中剥离悬浮，再利用COANDA效应，将悬 浮出来的矿石送入到矿石吸入口，此时，在泵吸系统的作用下，矿石被吸入到输送管道内， 进而被送入到储料给料系统的储料罐内，再通过储料给料系统的给料机将矿石送到主扬矿 管道，由主扬矿管道将矿石提升至海面的水面支持船舶，从而完成整个采矿过程。 本发明公开了一种深海多金属结核近底拖曳采矿系统及方法，通过水下近底自推 式采矿平台拖曳海底采集系统，避免海底采集系统在松软沉积物上行走动力不足的问题， 同时水下近底采矿平台可以自行推进，使主扬矿管道上下端保持同步运动，减少主扬矿管 道的弯曲应力，改善整个采矿系统的力学特性。柔性连接的水力式采集单元更好的适应海 底微地形的变化，提高回采率，在解决采集系统动力不足问题和微地形适应能力基础上，可 以大幅提升采集头的宽度，提高采矿效率。 附图说明 图1为本发明的整体系统组成示意图。 图2为图1中水下近底采矿平台的组成示意视图。 图3为图1中海底采集系统的侧示图。 图4为图3海底采集系统的后视图。 图中：1、水面支持船舶；2、水下近底采矿平台；3、海底采集系统；4、主扬矿管道；5、 采矿平台本体；6、动力系统；7、高压水系统；8、泵吸系统；9、储料给料系统；10、通讯定位系 统；11、监测系统；12、上连接头；13、下连接头；14、塔吊；15、水利式采集单元；16、高压水管； 17、输送管道；18、采集系统监控设备；19、采集本体框架；20、接口；21、矿石吸入口；22、前射 流喷嘴；23、后射流喷嘴。 5 CN 111577288 A 说　明　书 3/5 页