Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории

Авторы патента:

E21C50/00 - Подводная добыча полезных ископаемых, не отнесенная к другим рубрикам (землесосные драги и их конструктивные элементы E02F 3/88; оборудование для перемещения или сортировки разрабатываемого материала E02F 7/00; черпаки G01N 1/12)

Владельцы патента RU 2539508:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш с армированными челюстями и гибкие звенья, при помощи которых ковш связан с газогенератором и с датчиком запуска гибкой полости, расположенными в контейнере, поплавок. Грейферный ковш выполнен из эластичного материала, а гибкая полость снабжена тросом, расположенным внутри полости по центру, нижний конец которого закреплен с дополнительно установленной между газогенератором и гибкой полостью разделительной перегородкой, а верхний конец троса закреплен с поплавком. В качестве эластичного материала грейферного ковша используют, например, термополиуретан. Верхняя кромка грейферного ковша выполнена перфорированной. Армированные челюсти грейферного ковша выполнены с равномерно распределенными по всей площади отверстиями. На вершине гибкой полости расположен клапан полного сброса воздуха. Поплавок выполнен в виде радиомаяка. Технический результат заключается в повышении эффективности проведения работ. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

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

Известно устройство для добычи полезных ископаемых со дна океана, включающее в себя добычное судно, подводный аппарат с манипулятором, связанный с судном трос-кабелем, подводный трос с установленным на нем с помощью кольца контейнером, содержащим газогенератор, гибкую полость для газа и грузовую секцию [Авторское свидетельство SU 1351265 A1, Е21С 50/00 от 06.06.1985, опубл. 10.07.1996)].

Однако данное устройство сложно в исполнении и требует больших затрат на его изготовление, высокий расход энергии на работу подводного аппарата с манипулятором, а также отсутствие возможности ведения работ в условиях плохой видимости.

Известно устройство для подъема полезных ископаемых с морского дна, включающее в себя транспортирующую емкость, шарнирно соединенную с тросом посредством штанги, газогенератор, гибкую полость для газа с клапаном предельного давления, трос с балластом и поплавком, и предназначено для подводной добычи полезных ископаемых (Патент RU №2426883 от 17.03.2010, опубл. 20.08.2011, бюл. №23).

Однако данное устройство сложно в исполнении и требует больших затрат на его изготовление, кроме того, не может работать на больших глубинах, имеет нестабильность при поднятии груза за счет неравномерного распределения газа по всей секции, вследствие чего может произойти опрокидывание данной конструкции, а также имеет значительно большой вес грейферного ковша, что значительно усложняет процесс поднятия груза со дна акватории.

Основная задача изобретения заключается в добыче полезных ископаемых со дна акватории и подъеме их на ее поверхность независимо от глубины добычи, условий видимости, с минимальным расходом энергии на загрузку, а также с наименьшим усилием поднятия груза со дна акватории.

Достигается тем, что в автономном устройстве для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающем грейферный ковш с армированными челюстями и гибкие звенья, при помощи которых ковш связан с газогенератором и с датчиком запуска гибкой полости, расположенными в контейнере, поплавок, согласно изобретению грейферный ковш выполнен из эластичного материала, а гибкая полость снабжена тросом, расположенным внутри полости по центру, нижний конец которого закреплен с дополнительно установленной между газогенератором и гибкой полостью разделительной перегородкой, а верхний конец троса закреплен с поплавком.

В качестве эластичного материала грейферного ковша используют, например, термополиуретан.

Верхняя кромка грейферного ковша выполнена перфорированной.

Армированные челюсти грейферного ковша выполнены с равномерно распределенными по всей площади отверстиями.

На вершине гибкой полости расположен клапан полного сброса воздуха.

Поплавок выполнен в виде радиомаяка.

Разделительная перегородка обеспечивает крепление гибких тяг и газогенератора.

Выполнение грейферного ковша из эластичного материала, например термополиуретана, для облегчения конструкции, а армированные челюсти с распределенными по всей площади отверстиями для спуска воды из ковша при поднятии его со дна акватории, что обеспечивает облегчение конструкции при поднятии ее на судно. Наличие троса, расположенного внутри полости по центру, дает возможность балласта полости для того, чтобы не произошло опрокидывание конструкции, а также способствует взаимодействию с поплавком, выполненным в виде радиомаяка, для передачи сигнала на судно о местонахождении устройства. Клапан полного сброса воздуха на вершине гибкой полости обеспечивает полный сброс воздуха из гибкой полости при поднятии конструкции на судно.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на Фиг.1, 2 приведена схема устройства для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, на Фиг.3 - вид армированных челюстей с распределенными по всей площади отверстиями.

Устройство содержит емкость 1, выполненную в виде грейферного ковша из эластичного материала, например из термополиуретана, с армированными челюстями 2 с отверстиями для спуска в них воды 3 и сочлененными между собой шарнирно в верхней части посредством оси 4. На внешней поверхности челюстей 2 имеются крюки 5, соединенные посредством гибких тяг 6 и креплений 7, что позволяет удерживать челюсти 2 в открытом состоянии. К верхней части каждой из челюстей жестко подсоединены рычаги 8 с упором 9, ограничивающим максимальный угол раскрытия челюстей, и механизм полного закрытия ковша 10, который также находится в жесткой связи с верхней перфорированной кромкой ковша 11 и рычагами 8. В контейнере 12 расположены газогенератор 15, трубка для подачи газа 14 в гибкую полость 17 и автоматический датчик запуска 16. Между газогенератором и гибкой полостью расположена разделительная перегородка 13. Гибкая полость 17 снабжена тросом 18, который расположен по центру, внутри гибкой полости, и взаимодействующим с клапаном полного сброса воздуха 19. В контейнере 12 расположены гибкие звенья 22, соединяющие рычаги 8 с разделительной перегородкой 13. Нижний конец троса 18 закреплен с разделительной перегородкой 13, а верхний конец закреплен с поплавком, выполненным в виде радиомаяка 21. Для подъема устройства на судно или т.п. имеется сцепной блок 20.

Работает предложенное устройство следующим образом.

На месте проведения работ опускают емкость 1, выполненную в виде грейферного ковша из эластичного материала, например из термополиуретана, с перфорированной в верхней части кромкой 11, увлекает за собой гибкие тяги 6 при полном опускании емкости 1 на дно. Гибкие тяги, будучи в натяжении между креплениями 7 и крюками 5, начинают ослабевать и отсоединяются от крюков 5, срабатывает механизм полного закрытия ковша 10 в контейнере 12, при этом срабатывает автоматический датчик запуска 16 и включается механизм подачи газа из газогенератора 15, через трубку 14 начинает заполняться гибкая полость 17 газом, вследствие чего возникает выталкивающая сила, под действием которой устройство начинает подниматься наверх, и посредством гибких тяг 22, соединенных с разделительной перегородкой 13 и рычагами 8, происходит закрытие емкости 1 и внедрение армированных челюстей 2 в породу, при полном закрытии емкости 1 под действием выталкивающей силы устройство поднимается на поверхность, и с помощью радиомаяка 21 конструкцию обнаруживает судно и поднимает ее благодаря сцепному блоку 20.

Данное изобретение может осуществлять добычу полезного ископаемого при любой глубине дна акватории, в условиях плохой видимости и различных погодных ситуациях, с наименьшим расходом энергии на загрузку, а также с наименьшим усилием поднятия груза со дна акватории, полностью автономно, что обеспечивает эффективное ведение работ.

1. Автономное устройство для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающее грейферный ковш с армированными челюстями и гибкие звенья, при помощи которых ковш связан с газогенератором и с датчиком запуска гибкой полости, расположенными в контейнере, поплавок, отличающееся тем, что грейферный ковш выполнен из эластичного материала, а гибкая полость снабжена тросом, расположенным внутри полости по центру, нижний конец которого закреплен с дополнительно установленной между газогенератором и гибкой полостью разделительной перегородкой, а верхний конец троса закреплен с поплавком.

2. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве эластичного материала грейферного ковша используют, например, термополиуретан.

3. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя кромка грейферного ковша выполнена перфорированной.

4. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что армированные челюсти грейферного ковша выполнены с равномерно распределенными по всей площади отверстиями.

5. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что на вершине гибкой полости расположен клапан полного сброса воздуха.

6. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что поплавок выполнен в виде радиомаяка.

Изобретение относится к системе разработки подводного месторождения нефти или газа, преимущественно в арктической и прилегающих к ней зонах. Система содержит, по меньшей мере, одну шахту-модуль с расположенным под водой на дне океана центральным узлом, имеющим углубленную в дно океана вертикальную шахту и, по меньшей мере, одну шлюзовую камеру для подачи дежурных смен рабочих, материалов и оборудования.

Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа // 2526444

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.

Способ разработки метангидратов и устройство для его реализации // 2520232

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.

Грунтозаборное устройство // 2517288

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.

Способ добычи сапропеля и установка для его осуществления // 2494254

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.

Способ комбинированной разработки многолетнемерзлых хвостов обогащения в действующем карьере // 2486341

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

Способы запуска глубоководного эрлифта // 2471071

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

Способ непрерывного сбора полезных ископаемых подводных месторождений и многофункциональная система для его реализации // 2460883

Грунтозаборное устройство // 2459083

Изобретение относится к средствам добычи полиметаллических конкреций со дна Мирового океана. .

Комплекс для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана // 2439325

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

Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории // 2545233

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает транспортирующую емкость в виде грейферного ковша, снабженного рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик запуска, расположенный в контейнере, и гибкую полость. При этом гибкая полость заполнена жидкостью с расположенной в ней капсулой, содержащей реагенты. На вершине гибкой полости расположен клапан для заброса капсулы. Внутри контейнера, на боковых его стенках закреплены радиомаяки, а снаружи сцепные кольца. В качестве реагентов используют 3% хлористого натрия и 0,3% гипохлорида натрия. Технический результат заключается в повышении эффективности ведения работ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа // 2549648

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для разработки несвязных пород со дна континентального шельфа. Устройство включает транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, выполненную книзу с раструбом, и трубопровод для подачи хладагента. Транспортировочная труба выполнена в виде переменного сечения с образованием чередующихся цилиндрических отсеков, имеющих входные и выходные отверстия, причем верхние части одних отсеков расположены под наклоном как накрестлежащие по отношению к другим отсекам, а нижние части отсеков выполнены конусными, взаимосвязаны с трубопроводами для подачи хладагента. Выходные отверстия отсеков расположены от входных отверстий на расстоянии, необходимом для прохождения и поддержания грунтоледяных тел во взвеси при условии: L≥3·dmax, где L - расстояние между входными и выходными отверстиями отсеков, dmax - максимальный диаметр грунтоледяных тел. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа. 1 ил.

Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории // 2549656

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, поплавок. При этом устройство дополнительно снабжено емкостью, выполненной в виде изогнутого цилиндра с зауженной удлиненной цилиндрической частью, которая наклонена в противоположную сторону от автономного устройства и при помощи рамы взаимосвязана с ним. Сама емкость закреплена на тросе с возможностью вертикального перемещения. Удлиненная цилиндрическая часть емкости снабжена датчиком, взаимодействующим с датчиком, расположенным в контейнере под гибкой полостью, которая заполнена жидкостью с плотностью, меньшей, чем плотность окружающей среды. Разгрузочное отверстие удлиненной цилиндрической части емкости снабжено откидывающим лотком. Расстояние от оси грейферного ковша до лотка в откинутом положении и расстояние от нижней кромки грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяются по математическим зависимостям, приведенным в описании. Технический результат заключается в повышении эффективности подводной разработки полезных ископаемых. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ добычи газогидратов и подводный комбайн для его осуществления // 2550610

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для добычи полезных ископаемых, находящихся на морском дне. Способ включает механическое разрушение донного слоя с помощью вскрышного ножа, перемещающегося по дну, и транспортировку продуктов разрушения на поверхность. При этом продукты разрушения помещают в эластичные, непроницаемые для газа оболочки, которые собирают на поверхности и транспортируют их к месту использования в холодильных камерах транспортного судна. Комбайн представляет собой движущуюся платформу с ножом для зачистки дна с расположенной на нем видеокамерой и вскрышным ножом под отверстием в платформе в виде горизонтально вращающегося цилиндра с установленными на нем скребками. При этом на платформе установлены два цилиндра, первый из которых представляет собой контейнер с расположенными в нем горизонтально друг над другом оболочками, а второй, установленный над отверстием, - является загрузочным контейнером, на верху которого расположены сегменты с механизмами привода, сдвигающего их от оси цилиндра. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи газогидратов в океане. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ добычи и транспортировки газовых гидратов донных отложений и подводная лодка для добычи и транспортировки газовых гидратов // 2554374

Группа изобретений относится к подводной добыче газовых гидратов и их доставке потребителю. Технический результат - повышение эффективности добычи и транспортировки газовых гидратов за счет снижения энергетических, капитальных и текущих затрат. Способ включает получение газовых гидратов, их перемещение потребителю, разложение газовых гидратов с получением газа. Процесс получения газовых гидратов осуществляют при термодинамических параметрах, соответствующих образованию газовых гидратов. Перевозку газовых гидратов осуществляют в герметичных, теплоизолированных грузовых помещениях транспортного средства при термодинамических параметрах, исключающих разложение газовых гидратов. Разложение газовых гидратов с отбором газа, по завершении его перевозки, осуществляют снижением давления в грузовом помещении транспортного средства до атмосферного. Процесс получения газовых гидратов и их хранение в процессе перевозки осуществляют при температуре -0,2°C и давлении 1 МПа. При этом, газовые гидраты отбирают в гидратном состоянии в виде брикетов посредством n-контейнеров, поочередно спускаемых на подводный пласт газовых гидратов с подводного транспортного средства. Подводный пласт газовых гидратов разогревают посредством нагревательных элементов, размещенных в ребрах n-контейнеров. Заглубляют поочередно каждый из n-контейнеров в подводный пласт газовых гидратов на глубину, превышающую в два раза высоту контейнера. После заполнения самонавалом каждого из n-контейнеров газовыми гидратами выполняют их подъем в грузовое помещение транспортного средства. Транспортное средство выполнено в виде подводной лодки. При разогреве подводного пласта газовых гидратов разогревают участок - только участок пласта газовых гидратов под контейнером. Газовые гидраты, которыми заполняют контейнеры, представляют собой брикеты природного метастабильного минерала в их гидратном - твердом состоянии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ добычи газовых гидратов донных отложений и устройство для его осуществления // 2554375

Изобретение относится к получению приповерхностных скоплений твердых газовых гидратов донных отложений. Технический результат - снижение материальных и эксплуатационных затрат, а также снижение экологической нагрузки на территорию добычи газовых гидратов. По способу осуществляют постепенное растворение верхнего слоя скоплений газовых гидратов путем нагрева скоплений газовых гидратов в донных отложениях водоема до температуры 50-60oС. Это осуществляют посредством нагревательного элемента, выполненного в виде режущей кромки, размещенной по диаметру грузового контейнера, спускаемого с плавательного средства. Плавательное средство выполнено в виде самоходного подводного аппарата с выдвижным гусеничным трактом в виде контейнера с режущей кромкой в нижней части, соединенной с нагревательными элементами внутри контейнера. Обеспечивают устойчивость самоходного подводного аппарата относительно дна водоема. Выполняют вращение контейнера и подачу электрического тока на нагревательные элементы. Разогревают газогидратный пласт до 50-60oС. Выполняют спуск контейнера с вращением в газогидратный пласт с обеспечением точечной добычи гидратов из упомянутого пласта в их твердом виде. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ добычи железомарганцевых конкреций из илистых донных отложений и устройство для его осуществления // 2562304

Группа изобретений относится к способу и устройству для подводной добычи железомарганцевых конкреций из илистых донных отложений. Технический результат заключается в повышении эффективности использования трала за счет уменьшения количества холостых ходов, повышении полноты выемки полезного компонента и снижении зависимости времени проведения работ от погодных условий. Технический результат достигается за счет того, что полезные ископаемые (конкреции), отделяемые от дна при движении добычного устройства, буксируемого судном-буксировщиком, попадают в приемную емкость в виде сетки из особо прочного пластика, оборудованную подъемными емкостями и баллонами со сжатым воздухом, при заполнении приемной емкости она под действием силы тяжести сдвигается со дна добычного устройства на грунт, а на ее место становиться другая приемная емкость, до этого момента находящаяся в кассете, смонтированной в верхней части добычного устройства и соединенной с предыдущей приемной емкостью гибкими тягами, после чего при дальнейшем движении добычного устройства срабатывают клапаны баллонов со сжатым воздухом, которым заполняются подъемные емкости, трал отделяется от добычного устройства и, достигнув положительной плавучести, всплывают на поверхность, где подбирается судном-транспортировщиком. При этом для облегчения поиска всплывающая емкость оборудуется сигнальным устройством, которое автоматически срабатывает после достижения ею поверхности воды. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Пузырьковая газлифтная система и пузырьковый газлифтный способ // 2580573

Группа изобретений относится к области подъема твердого материала со дна глубоководного бассейна, такого как море, озеро или река, выше поверхности воды. В пузырьковой газлифтной системе (10) у верхнего концевого участка подъемного трубопровода (11) размещена находящаяся под давлением камера (21). Камера создает давление в верхнем участке трубопровода (11), чтобы подавить возрастание объемного отношения пузырьков к смешанной текучей среде, поднимающейся внутри трубопровода (11), в мелководном районе. Верхний конец трубопровода (11) не открыт в атмосферу, но введен в находящуюся под давлением камеру (21), чтобы тем самым предотвращать расширение пузырьков газа. Деаэратор (14) для выведения пузырьков, отделенных действием центробежной силы, также предусмотрен на срединном участке трубопровода (11) в мелководном районе, чтобы тем самым обеспечивать более равномерное распределение пузырьков внутри всего трубопровода (11). Изобретения направлены на обеспечение подъема газлифтной системой целевого материала в форме суспензии, имеющей более высокий удельный вес, чем окружающая вода, что делает систему и способ эффективными и работоспособными даже в глубоководном районе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ разрушения прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений и дезинтеграции их гидросмесей при всасывании земснарядом // 2596153

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений благородных металлов в подводных забоях. Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности разрушения прочных высокоглинистых песков посредством конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва и дезинтеграции минеральной составляющей гидросмеси путем использования резонансных акустических явлений в гидропотоке посредством отражателей. Управление процессом разрушения прочных высокоглинистых песков осуществляют в автоматическом режиме посредством системы управления механическим рыхлителем, установленным по ходу перемещения экрана со щелями, при этом механический рыхлитель выполнен в виде конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва, а конусная шарошка вращается со скоростью и прижимается к забою с усилием в зависимости от прочности, твердости, абразивности и трещиноватости прочных высокоглинистых песков. Система снабжена стационарными гидродинамическими отражателями-кавитаторами с ребрами жесткости для создания резонансных акустических явлений в гидропотоке перед всасыванием и усиления дезинтеграции твердой составляющей гидросмеси. 1 ил.

Установка для шельфового бурения и способ шельфового бурения // 2599112

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для шельфового бурения. Установка для шельфового бурения содержит платформу, такую как судно, понтон, самоподъемная буровая установка, и бурильную колонну, соединенную с указанной платформой с возможностью передачи приводного усилия и дополнительно снабженную компенсатором вертикальной качки. На нижнем конце бурильная колонна снабжена буровым долотом, а к платформе подвешена донная опорная плита, выполненная с возможностью размещения на морском дне. На донной опорной плите установлены зажимные средства для крепления к ней бурильной колонны, представляющие собой цангу, выполненную с возможностью зажима бурильной колонны, допуская при этом ее вращение. При этом цанга содержит корпус, опирающийся на донную опорную плиту и снабженный клиновыми зажимами. Причем клиновые зажимы соединены с указанным корпусом с возможностью вращения. Также раскрыт способ шельфового бурения. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности шельфового бурения. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 4 ил.