Комплекс для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана

Изобретение относится к техническим средствам для разработки полезных ископаемых, а именно к комплексам для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана. Технический результат - повышение производительности комплекса, упрощение его конструкции, уменьшение материалоемкости, энергоемкости и стоимости, повышение надежности работы комплекса. Комплекс содержит базовое судно, кинематически связанное с добычным агрегатом, включающим перекатывающееся захватное устройство, установленное на лыжах, транспортирующее устройство, связывающее добычной агрегат с базовым судном. Перекатывающееся захватное устройство добычного агрегата выполнено в виде снабженного лопастями барабана, закрепленного на кинематически связанной с приводом горизонтальной оси. Лопасти размещены с минимальными зазорами относительно внутренней поверхности кожуха цилиндрической формы. Верхняя цилиндрическая часть кожуха выполнена с проемом. Ось установлена с возможностью ее вращения в центральной части боковых стенок кожуха, который в нижней своей части снабжен вырезом прямоугольной формы в плане с возможностью размещения в нем лопастей и их внедрения в толщу полезного ископаемого. Лопасти выполнены вилообразными и с прогибами. Прогибы лопастей при их нахождении в нижней части кожуха ориентированы в сторону, противоположную направлению перемещения добычного агрегата. При этом расстояние между вилами лопастей принято меньше минимального поперечного размера добываемых конкреций. Вырез в кожухе выполнен таким образом, что его кромки размещены над полезной толщей полезного ископаемого. Кожух с помощью приемного лотка суживающегося поперечного сечения связан с всасывающим патрубком грунтового насоса. Грунтовый насос установлен на поперечных балках лыж со стороны кожуха, противоположной направлению перемещения добычного агрегата. Нагнетательный патрубок грунтового насоса соединен с перфорированным участком трубопровода, закрепленным на кожухе и размещенным над ним, с возможностью соединения с гибким напорным трубопроводом. Напорный трубопровод ориентирован в плане соосно с нагнетательным патрубком грунтового насоса по продольной оси симметрии кожуха. Добычной агрегат уравновешен в поперечном направлении. Лыжи закреплены двух сторон на боковых стенках кожуха и выполнены V-образной формы в поперечном сечении. Гибкий трубопровод выполнен из сочетания жестких прямолинейных труб и гибких вставок из эластичного материала с соединением смежных труб размещенными по периметру каждой трубы круглозвенными цепями, воспринимающими растягивающие усилия. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к техническим средствам для разработки полезных ископаемых, а именно к комплексам для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана и может быть использовано, например, для добычи железомарганцевых конкреций на шельфе Балтийского моря.

Известен комплекс для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана, содержащий базовое судно с приемным устройством для полезного ископаемого, кинематически связанный с базовым судном и перемещаемый по дну добычной агрегат барабанного типа, насос с напорным трубопроводом (Коробков В.А., Левин B.C., Лукошков А.В. Подводная технология. - Л.: Судостроение, 1981, с.126-127).

Недостатками комплекса являются невозможность его использования для добычи железомарганцевых конкреций.

Известен комплекс для разработки полезных ископаемых шельфовой зоны мирового океана (прототип), содержащий базовое судно, кинематически связанное с добычным агрегатом, бесконечно замкнутого ленточного контура с закрепленными на нем ковшами нулевой плавучести и промежуточным приводом с возможностью транспортирования им добываемого полезного ископаемого от добытого агрегата до приемного устройства, размещенного на базовом судне (RU №2301338, Е 21050/00, опубл. 2007.06.20).

Недостатками известного комплекса являются ограничение производительности условиями захвата полезного ископаемого добычным агрегатом, сложность конструкции и ненадежность работы промежуточного привода транспортного устройства ленточно-ковшового типа из-за необходимости постоянного поддержания разрежения между тягово-несущей и тяговой лентами с помощью специального насоса, нецелесообразность использования в качестве тягового органа транспортного устройства прорезиненной конвейерной ленты по следующим причинам: из-за ее высокой стоимости и возможности быстрого разрушения в условиях размещения ленты в морской воде, невозможности сохранения заданной ориентации ленточно-ковшового тягово-несущего органа при наличии подводных течений, что может привести в закручиванию тягово-несущего органа и выходу его из строя. При выполнении ковшей с нулевой плавучестью их габаритные размеры неизбежно должны быть увеличены, что приведет к усложнению размещенного на добычном агрегате узла перегрузки добываемого полезного ископаемого.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности комплекса, упрощение его конструкции, уменьшение материалоемкости, энергоемкости и стоимости, повышение надежности работы комплекса.

Технический результат достигается тем, что в комплексе для разработки полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана, содержащем базовое судно, кинематически связанное с добычным агрегатом, включающем перекатывающееся захватное устройство, установленное на лыжах, транспортирующее устройство, связывающее добычной агрегат с базовым судном, согласно изобретению, перекатывающееся захватное устройство добычного агрегата выполнено в виде снабженного лопастями барабана, закрепленного на кинематически связанной с приводом горизонтальной оси, лопасти размещены с минимальными зазорами относительно внутренней поверхности кожуха цилиндрической формы, при этом верхняя цилиндрическая часть кожуха выполнена с проемом, а ось установлена с возможностью ее вращения в центральной части боковых стенок кожуха, который в нижней своей части снабжен вырезом прямоугольной формы в плане с возможностью размещения в нем лопастей и их внедрения в толщу полезного ископаемого, лопасти выполнены вилообразными и с прогибами, которые при нахождении лопастей в нижней части кожуха ориентированы в сторону, противоположную направлению перемещения добычного агрегата, при этом расстояние между вилам лопастей принято меньше минимального поперечного размера добываемых конкреций, а вырез в кожухе выполнен таким образом, что его кромки размещены над полезной толщей полезного ископаемого, кожух с помощью разгрузочного патрубка суживающегося поперечного сечения связан с всасывающим патрубком грунтового насоса, который установлен на поперечных балках лыж со стороны кожуха, противоположной направлению перемещения добычного агрегата, а нагнетательный патрубок грунтового насоса соединен с перфорированным участком трубопровода, закрепленным на кожухе и размещенным над ним с возможностью соединения с гибким напорным трубопроводом, ориентированным в плане соосно с нагнетательным патрубком грунтового насоса по продольной оси симметрии кожуха, добычной агрегат уравновешен в поперечном направлении, при этом лыжи закреплены с двух сторон на боковых стенках кожуха и выполнены V-образной формы в поперечном сечении, а гибкий трубопровод выполнен из сочетания жестких прямолинейных труб и гибких вставок из эластичного материала с соединением смежных труб размещенными по периметру каждой трубы круглозвенными цепями, воспринимающими растягивающие усилия. Ось грунтового насоса может быть расположена соосно продольной оси симметрии кожуха. Ось грунтового насоса может быть расположена перпендикулярно продольной оси симметрии желоба.

Комплекс представлен на фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - вид сбоку на добычной агрегат комплекса при соосном расположении оси грунтового насоса и продольной оси симметрии кожуха, на фиг.3 - план по фиг.2, на фиг.4 - вид сверху на грунтовый насос при расположении его оси перпендикулярно продольной оси симметрии желоба, на фиг.5 - разрез А-А- по фиг.2. На фиг.3 и 4 лопасти условно не показаны.

Комплекс для разработки полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана содержит базовое судно 1 с приемным устройством 2 для полезного ископаемого, гибкий напорный трубопровод 3, который одним своим концом закреплен на базовом судне 1, а другим - на добычном агрегате 4 с возможностью его перемещения по дну 5 шельфовой зоны. Добычной агрегат 4 состоит из перекатывающегося захватного устройства в виде снабженного лопастями 6 барабана 7. Барабан 7 закреплен на кинематически связанной с приводом 8 оси 9. Лопасти 6 размещены с минимальными зазорами 10 относительно внутренней поверхности кожуха 11 цилиндрической формы. При этом верхняя цилиндрическая часть кожуха 11 выполнена с проемом 12. Ось 9 установлена с возможностью ее вращения в центральной части боковых стенок 13 кожуха 11. Кожух 11 в нижней своей части снабжен вырезом 14 прямоугольной формы в плане с возможностью размещения в нем лопастей 6 и их внедрения в толщу 15 полезного ископаемого. Лопасти 6 выполнены с прогибами, которые при нахождении лопастей 6 в нижней части кожуха ориентированы в сторону, противоположную направлению 16 перемещения добычного агрегата 4. При этом расстояние между вилам лопастей 6 принято меньше минимального поперечного размера добываемых конкреций.

Вырез 14 в нижней части кожуха 11 выполнен таким образом, что его кромки размещены над полезной толщей 15 полезного ископаемого (конкреций). Кожух 11 с помощью разгрузочного патрубка 17 суживающегося поперечного сечения связан с всасывающим патрубком 18 грунтового насоса 19. Грунтовый насос 19 установлен на поперечных балках 20 лыж 21 со стороны кожуха 11, противоположной направлению 16 перемещения добычного агрегата 4. Нагнетательный патрубок 22 грунтового насоса 19 соединен с перфорированным участком 23 трубопровода, закрепленным на кожухе 11 и размещенным над ним, с возможностью соединения перфорированного участка 23 трубопровода с гибким напорным трубопроводом 3. Гибкий напорный трубопровод 3 ориентирован в плане соосно с нагнетательным патрубком 22 грунтового насоса 19 под прямым углом к оси 9 и по продольной оси симметрии кожуха 11. Ось грунтового насоса 19 может быть расположена по продольной оси симметрии кожуха 11 (фиг.2 и 3) или перпендикулярно к ней (фиг.4).

Добычной агрегат 4 уравновешен в поперечном направлении. Лыжи 21 закреплены двух сторон на боковых стенках 13 кожуха 11 и выполнены V-образной формы в поперечном сечении. Гибкий напорный трубопровод 3 выполнен из сочетания жестких прямолинейных труб 24 и гибких вставок 25 из эластичного материала с соединением смежных труб 24 размещенными по периметру каждой трубы 24 круглозвенными цепями 26, воспринимающими растягивающие усилия в гибком трубопроводе 3.

Гибкий трубопровод 3 может быть выполнен нулевой плавучести за счет прикрепления к нему поплавков или других элементов с малой плотностью (не показаны). На гибком трубопроводе 3 закреплен силовой кабель (не показан), связывающий базовое судно 1 с электродвигателями привода 8 барабана 7 и привода грунтового насоса 19.

Комплекс действует следующим образом. При движении базового судна 1 через гибкий трубопровод 3 тяговое усилие передается агрегату 4, который на своих лыжах 21 перемещается по дну 5 шельфовой зоны. При включенном приводе 8 барабана 7 добычного агрегата 4 и его перемещении в направлении 16 вилообразные лопасти 6 за счет взаимодействия их наружных кромок с толщей 15 полезного ископаемого, сопровождающегося внедрением в нее лопастей 6 под действием веса агрегата 4, конкреции подхватываются лопастями 6 и перемещаются вместе с ними при вращении барабана 7 против часовой стрелки (фиг.2) вверх внутри кожуха 11. При этом благодаря V-образному поперечному сечению лыж 21 обеспечивается необходимая глубина внедрения лопастей 6 в толщу 15 полезного ископаемого и его захват лопастями 6 за счет того, что при перемещении добычного агрегата 4 лыжи 21 внедряются в толщу 15 полезного ископаемого, что и способствует внедрению в нее лопастей 6 и захвату ими полезного ископаемого. При вращении барабана 7 за счет вилообразной формы лопастей 6 и обтекания размещенных на них конкреций встречными потоками воды конкреции освобождаются от значительной части донного ила и некондиционных частиц, которые через проем 12 в кожухе 11 удаляются за его пределы. Этот процесс интенсифицируется за счет турбулизации потоков внутри кожуха 11, создаваемых вращающимся барабаном 7 с лопастями 6, за счет перегрузки конкреций с одной лопасти 6 на другую при вращении барабана 7, когда лопасти 6 проходят зону перед перегрузкой конкреций в разгрузочный патрубок 17, а также за счет поступательного движения самого добычного агрегата 4. В процессе вращения барабана 7 с опусканием лопастей 6 вниз обогащенная масса конкреций скатывается с лопастей 6 и непрерывно перегружается в разгрузочный патрубок 17, с которого за счет разрежения, создаваемого грунтовым насосом 19, попадает в его всасывающий патрубок 18. Далее гидросмесь через нагнетательный патрубок 22 грунтового насоса 19 под напором направляется в перфорированную участок 23 трубопровода, в котором происходит дополнительное освобождение гидросмеси от шламовых частиц и снижение водосодержания гидросмеси до оптимального значения, соответствующего минимуму энергозатрат при ее транспортировании. Обеспечение этих показателей осуществляется за счет соответствующего выбора длины перфорированного участка трубопровода 23. Далее обогащенная гидросмесь со сниженным до оптимального уровня водосодержанием поступает в гибкий напорный трубопровод 3 и транспортируется в приемное устройство 2 базового судна 1. Продольная и поперечная устойчивость добычного агрегата 4 обеспечивается с помощью лыж 21, которые взаимодействуют с дном 5 шельфовой зоны.

Выполнение механизма захвата полезного ископаемого в виде закрепленных на вращающемся от привода 8 барабане 7 вилообразных лопастей 6 обеспечивает непрерывный захват и обогащение полезного ископаемого и непрерывную его подачу в разгрузочный патрубок 17, из которого грунтовым насосом 19 гидросмесь подается в напорный трубопровод 3. Это не только повышает производительность комплекса, но и существенно упрощает конструкцию добычного агрегата 4. При этом обеспечивается трехкратное предварительное обогащение полезного ископаемого: вначале при захвате его вилообразными лопастями 6, далее - внутри кожуха 11, а затем - при прохождении гидросмеси по перфорированному участку 23 трубопровода. Обеспечение захвата полезного ископаемого - конкреций - с помощью вращающегося от привода 8 барабана 7 с лопастями 6 способствует уменьшению сопротивлений движению добычного агрегата 4 и снижению общей энергоемкости комплекса. При этом за счет смещения центра тяжести добычного агрегата 4 в сторону от оси 9, противоположную направлению 16 его перемещения, сопротивление движению добычного агрегата 4 и энергоемкость комплекса дополнительно снижается. Перемещение агрегата 4 с использованием в качестве тягового органа для перемещения добычного агрегата 4 гибкого напорного трубопровода 3, который выполняет не только транспортную функцию, но и одновременно является тяговым органом, дополнительно упрощает и удешевляет конструкцию комплекса и повышает надежность его работы.

Таким образом, отличительные признаки изобретения обеспечивают повышение производительности комплекса, упрощение его конструкции, уменьшение материалоемкости, энергоемкости и стоимости, повышение надежности работы.

1. Комплекс для разработки полезного ископаемого с шельфовой зоны мирового океана, содержащий базовое судно, кинематически связанное с добычным агрегатом, включающем перекатывающееся захватное устройство, установленное на лыжах, транспортирующее устройство, связывающее добычный агрегат с базовым судном, отличающийся тем, что перекатывающееся захватное устройство добычного агрегата выполнено в виде снабженного лопастями барабана, закрепленного на кинематически связанной с приводом горизонтальной оси, причем лопасти размещены с минимальными зазорами относительно внутренней поверхности кожуха цилиндрической формы, при этом верхняя цилиндрическая часть кожуха выполнена с проемом, а ось установлена с возможностью ее вращения в центральной части боковых стенок кожуха, который в нижней своей части снабжен вырезом прямоугольной формы в плане с возможностью размещения в нем лопастей и их внедрения в толщу полезного ископаемого, причем лопасти выполнены вилообразными и с прогибами, которые при нахождении лопастей в нижней части кожуха ориентированы в сторону, противоположную направлению перемещения добычного агрегата, при этом расстояние между вилами лопастей принято меньше минимального поперечного размера добываемых конкреций, а вырез в кожухе выполнен таким образом, что его кромки размещены над полезной толщей полезного ископаемого, кожух с помощью разгрузочного патрубка суживающегося поперечного сечения связан с всасывающим патрубком грунтового насоса, который установлен на поперечных балках лыж со стороны кожуха, противоположной направлению перемещения добычного агрегата, а нагнетательный патрубок грунтового насоса соединен с перфорированным участком трубопровода, закрепленным на кожухе и размещенным над ним, с возможностью соединения с гибким напорным трубопроводом, ориентированным в плане соосно с нагнетательным патрубком грунтового насоса по продольной оси симметрии кожуха, добычной агрегат уравновешен в поперечном направлении, при этом лыжи закреплены с двух сторон на боковых стенках кожуха и выполнены V-образной формы в поперечном сечении, а гибкий трубопровод выполнен из сочетания жестких прямолинейных труб и гибких вставок из эластичного материала с соединением смежных труб размещенными по периметру каждой трубы круглозвенными цепями, воспринимающими растягивающие усилия.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что ось грунтового насоса расположена соосно продольной оси симметрии кожуха.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что ось грунтового насоса расположена перпендикулярно продольной оси симметрии кожуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, находящихся на морском дне. .

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. .

Изобретение относится к техническим средствам для разработки полезных ископаемых, а именно к комплексам для добычи железо-марганцевых конкреций с шельфовой зоны мирового океана.

Изобретение относится к устройствам добычи со дна морей, океанов и водоемов россыпных месторождений. .

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение при комплексном промышленном освоении минерально-сырьевых ресурсов Мирового океана. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подводной разработки горных пород. .

Изобретение относится к плавуче-шагающим транспортным устройствам, способным передвигаться по дну под водой и вне водной среды. .

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов, которые представлены в основном горизонтальными и слабо наклонными залежами малой мощности.

Изобретение относится к судостроению и горному делу, в частности к комплексам промысловой разработки газовых и нефтяных месторождений арктического шельфа в сложных гидрометеорологических условиях.

Драга // 2380540
Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для разработки россыпных месторождений полезных ископаемых дражным способом. .

Изобретение относится к средствам добычи полиметаллических конкреций со дна Мирового океана

Изобретение относится к комплексам для добычи и обогащения твердых полезных ископаемых на морском дне

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно в сфере разработки подводных месторождений полезных ископаемых, подъем элементов которых осуществляют при помощи эрлифта

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки техногенных многолетнемерзлых месторождений с горизонтами льда

Изобретение относится к добыче со дна водоемов илистых грунтов, в частности сапропеля. Способ и установка для добычи сапропеля со дна водоемов включает его разработку при помощи спиральных ножей на конусном оголовке шнекового транспорта, подъем его к редуктору с двумя произвольно вкруговую направленными выходными валами, где кожухи двух шнеков соединены с помощью гофроармированного шланга, транспортировку другим шнеком в плавучие контейнеры для заполнения, буксировка контейнеров в связке лодкой к причалам эстакады, подъем их по эстакаде на специальной тележке вверх и их опорожнение опрокидыванием на виброрешето для удаления посторонних предметов (бутылки, камни, растения и т.п.), сбор сапропеля в бункере-накопителе для отвозки потребителям. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи органического сапропеля и очистки водоема. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к средствам добычи полиметаллических конкреций со дна Мирового океана. Устройство содержит подводный сосуд с атмосферным давлением воздуха, тележку, пульповод с конусообразным смесителем и кожухом, кронштейн между тележкой и кожухом, вертикально расположенный рабочий орган с гидродвигателем, его валом и рыхлители. На валу гидродвигателя закреплен конический корпус, рыхлители выполнены в виде резцов и закреплены на коническом корпусе. На боковой поверхности конического корпуса выполнены сквозные отверстия с поперечным размером не менее крупности конкреций. Конический корпус с резцами установлен ниже горизонтального входного сечения смесителя. Кронштейн соединен с тележкой посредством поворотного гидроцилиндра с вертикальной осью вращения. Технический результат заключается в повышении производительности грунтозаборного устройства за счет достижения непрерывности процесса добычи полезного ископаемого на заданной площади дна акватории. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к техническим средствам освоения ресурсов Мирового океана и может быть применено для добычи метангидратов. Способ разработки залежей метангидратов основан на их дроблении струями воды при температуре выше 285К со скоростью более 1 м/с в пульсирующем режиме с частотой в диапазоне от 1 до 200 Гц, газификации и подъеме с морского дна. Устройство для разработки метангидратов содержит плавсредство, подъемно-транспортное оборудование, энергоблок, трубопроводы, блок управления и агрегат подводной разработки метангидратов, в корпусе которого установлены инфракрасный нагреватель, водоструйный монитор со средствами подвода воды под давлением и газоотводчик. Технический результат заключается в повышении энергоэффективности подводной разработки метангидратов и подъеме их на плавсредство. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство относится к горной промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна континентального шельфа. Технический результат заключается в возможности непрерывного процесса выемки, снижении энергетических затрат, а также затрат средств на подъем полезного ископаемого со дна морей и океанов, кроме того обеспечивается минимальное загрязнение окружающей среды. Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа включает транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, соосно расположенную в полой трубе, в нижней части выполненной с раструбом, трубопровод для подачи хладагента. Устройство дополнительно снабжено трубопроводами для подачи хладагента, равномерно распределенными по периметру в полой трубе, в стенках раструба и в дополнительно установленных стойках раструба. Полая труба на уровне стоек раструба, а также внутренние стенки стоек раструба снабжены перфорацией. На уровне раструба полая труба имеет вертикальные прорези, которые сверху и снизу снабжены заглушками. Верхние части стоек раструба также снабжены заглушками. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для драгирования грунта. Рассматривается система для извлечения погруженных отложений (3) из геологического отвода и их отвода. Со свободноплавающего добывающего корабля (1) смесь воды и отложений всасывается посредством погруженного насосного узла через гибкий шланг (7), выполненный с возможностью наматывания на вращающуюся бобину (5), расположенную на указанном добывающем корабле, когда корабль плывет над геологическим отводом. Всасываемая смесь затем немедленно подается в один из рядов свободноплавающих грузовых и транспортирующих узлов (27), который плывет вдоль борта. Система снабжена регуляторами длины всасывающего шланга и длины подвешивающих канатов. Технический результат заключается в повышении эффективности драгирования грунта. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для разработки полезных ископаемых, а именно к комплексам для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана

Наверх