本发明涉及深海采矿领域，尤其涉及一种水下矿物输运装置及设计方法。
背景技术：
1、深海海底蕴含丰富的矿产资源，主要有多金属结核、多金属硫化物、富钴结壳和多金属软泥等，这些具有商业开采价值的矿产资源在形状尺寸、形成环境、赋存深度等方面存在较大差异，这些特点导致了不同的矿物需要不同的采矿工艺和采矿方法。
2、目前已成功应用的开采方式主要有管道提升式、穿梭艇式、连续绳斗式以及拖斗式，其中以管道提升式应用最为广泛。然而管道提升式在作业时受到海洋环境的影响，导致作业稳定性降低、输送效率减小，此外，还存在损坏后维修成本高、对环境扰动大等问题。因此，安全、环保、高效、经济地将海底矿物资源输送至运输船上是深海采矿需要解决的重要问题。
3、深海采矿无泵送提升系统具有环境友好、采矿效率高、布放回收快等优势，主要由海底采矿车、输送软管、矿物输运装置、提升缆、绞车、安装船等组成。为了提高采矿效率，通常由多个采矿车同时作业，通过输送软管将采集到的矿物输送到矿物输运装置中，由绞车提供动力将矿物输运装置从海底提升至海面安装船，卸货后再次将矿物输运装置下放到海底开始下一次的采集运输。
4、矿物输运装置是深海采矿无泵送提升系统的重要装置，在专利202111658855.x中，整个矿物输运装置由纤维绳编织而成，在重物的作用下易变形且布放速度慢；矿物输运装置为矩形结构并仅有一个入料口，存在提升过程迎流面水流阻力大、输送效率低等问题。因此，矿物输运装置还需解决小变形、小水流阻力、大容量、高安全性、高稳定性、高输送效率等难题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种水下矿物输运装置及设计方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种水下矿物输运装置，包括网箱，呈中空圆台形网状结构；
4、提升缆套索，设置在网箱的顶端，提升缆套索的底端设置有吊盘；吊盘与提升缆套索固定连接，沿吊盘的圆周方向上设有定位孔；
5、承力绳，为多条，设置在吊盘和网箱之间，一端连接在定位孔内，远离吊盘的一端沿网箱顶端的圆周方向设置；
6、螺旋桨推进器，设置在网箱的内部，与网箱的底部固定连接，用于驱动加快网箱空载状态下的布放速度，提高布放回收效率；
7、调节块，为多个，围绕提升缆套索的圆周方向设置在吊盘远离网箱的一端，用于调节承力绳长度，保证承力绳受力均衡。
8、优选的，相邻两个承力绳之间形成有入料口。
9、优选的，还包括：
10、智能光纤传感绳，为多条，安装在承力绳上，用于实时监测承力绳的受力状态；
11、位置追踪传感器，为多个，设置在承力绳远离吊盘的一端；
12、编制套管，为多个，沿网箱侧壁的圆周上向均匀设置，用于布置承力绳。
13、滤布，设置所述网箱内壁上，用于防止微型矿物在输运过程中产生漏料情况，提高输运效率。
14、优选的，智能光纤传感绳包括：
15、智能光纤传感芯，呈螺旋状；
16、封装管，包覆于智能光纤传感芯的外侧；
17、纤维保护套，包覆于封装管的外侧。
18、优选的，还包括：
19、转运软管，为多个；设置在矿物输运装置的外侧，用于精准对接矿物输运装置入料口；
20、入料口为八个。
21、优选的，编制套管的直径取为承力绳直径的1.5倍。
22、优选的，承力绳由超高分子聚乙烯编织而成。
23、优选的，封装管为柔性管。
24、优选的，螺旋桨推进器通过焊接的方式连接在网箱的底部。
25、基于同一种构思的一种水下矿物输运装置的设计方法，包括以下步骤：
26、s100、根据已知矿物输运装置要设计的重量，计算矿物输运装置总体尺寸；
27、
28、其中，式中v为圆台形网箱体积，r为圆台形网箱设计下底面半径，r为圆台形网箱设计上底面半径，h为网箱高度，μ为体积冗余放大系数，取约3.0，m为矿物输运装置装载重量，ρ为矿石密度；
29、s200、根据已知矿物输运装置装载设计重量，计算矿物输运装置承载力；
30、ft≈6mg
31、其中，式中ft为矿物输运装置设计承载力，g约取10m/s2；
32、s300、根据矿物输运装置总体尺寸，计算确定矿物输运装置海流力；
33、
34、其中，式中fd为矿物输运装置海流力，cd为拖曳力系数，取约2.5，ρ为海水密度，uc为海流速度，a为矿物输运装置在海流方向上的受力面积；
35、s400、根据矿物输运装置承载力，计算确定承力绳承载力；
36、
37、其中，式中fz为承力绳承载力，n为承力绳数量。
38、本发明的有益效果是：
39、1、本发明采用承力绳和中空圆台形网箱组合式结构设计，有效保持矿物输运装置在深海波浪联合作用下提升的椎体形状，该形状还有利于减小提升过程中装置受到的水流阻力。
40、2、本发明采用闭合控制方法，根据智能光纤传感绳获取的实时承力绳受力值，通过调节块上下调节承力绳长短，保证八根承力绳的受力值基本均衡，有利于维持矿物输运装置平稳运动姿态，并克服海洋环境载荷的影响，可随时调整运动姿态。
41、3、本发明采用八个矿物输运装置入料口设计，实现了最多八条转运软管同时高效输送，进而提高输送矿石效率。并且转运软管同时输送有利于矿石均匀分布在矿物输运装置底部，有效避免底部因只输送一端而造成受力不均的分险。
42、4、本发明采用的位置追踪传感器，实现了矿物输运装置入料口的三维坐标位置实时追踪，有利于转运软管高精度对接矿物输运装置入料口。
43、5、本发明采用螺旋桨推进器，实现了矿物输运装置空载状态下的快速下放，有利于缩短布放时间提高布放效率。
1.一种水下矿物输运装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水下矿物输运装置，其特征在于，相邻两个所述承力绳之间形成有入料口。
3.根据权利要求1所述的水下矿物输运装置，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求3所述的水下矿物输运装置，其特征在于，所述智能光纤传感绳包括：
5.根据权利要求3所述的水下矿物输运装置，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求3所述的水下矿物输运装置，其特征在于，所述编制套管的直径取为所述承力绳直径的1.5倍。
7.根据权利要求1所述的水下矿物输运装置，其特征在于，所述承力绳由超高分子聚乙烯编织而成。
8.根据权利要求3所述的水下矿物输运装置，其特征在于，所述封装管为柔性管。
9.根据权利要求1所述的水下矿物输运装置，其特征在于，所述螺旋桨推进器通过焊接的方式连接在所述网箱的底部。
10.一种水下矿物输运装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
