Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории

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.

 

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, E21C 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 подъема их на ее поверхность независимо от глубины добычи, условий видимости, с минимальным расходом энергии на загрузку, с наименьшим усилием поднятия груза со дна акватории, а также рекультивацией во время добычи полезного ископаемого.

Достигается тем, что автономное устройство для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающее грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, поплавок, 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, а сама емкость закреплена на тросе, с возможностью вертикального перемещения, причем удлиненная цилиндрическая часть ее снабжена датчиком, взаимодействующим с датчиком, расположенным в контейнере под гибкой полостью, которая заполнена жидкостью, с плотностью, меньшей, чем плотность окружающей среды, кроме того, разгрузочное отверстие удлиненной цилиндрической части емкости снабжено откидывающим лотком, при этом расстояние от оси грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяется из условия:

Lo=hv·ctgα+b,

где

hv - расстояние от нижней площадки песков до вершины отвала, м;

α - угол отвала, град.;

b - шаг передвижки грейферного ковша;

а расстояние от нижней кромки грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяется из условия

hv=kp·(hb+f),

где hb - мощность песков, м;

kp - коэффициент разрыхления;

f - параметр, определяющий дополнительный объем грунтов емкости.

В качестве жидкости в гибкой полости используют, например, этиловый спирт или масло вазелиновое.

Поплавок дополнительно снабжен светодиодной лампой. Верхняя часть цилиндрической емкости снабжена откидывающейся крышкой.

Откидывающийся лоток цилиндрической емкости снабжен крепежным шарнирным элементом.

Наполнение гибкой полости жидкостью, меньшей плотности окружающей среды, в которой находится устройство, обеспечивает поднятие конструкции на поверхность, за счет разности плотностей, а закрепленная емкость к тросу с возможностью вертикального перемещения служит для опускания конструкции на дно акватории, с параметром f, определяющим дополнительный объем грунтов, необходимый для наполнения емкости песком.

Наличие откидывающего лотка, выполненного с наклоном от автономного устройства, обеспечивает спуск песка для рекультивации месторождения, проходящей параллельно добыче, а также дальность высыпания породы в виде песка из емкости, что предотвращает попадание этой же породы в ковш грейфера при повторном зачерпывании. Форма емкости в виде изогнутого цилиндра с зауженной, удлиненной цилиндрической частью обеспечивает полную разгрузку емкости. Поплавок, дополнительно снабженный светодиодной лампой, обеспечивает нахождение местоположения устройства, за счет яркого свечения на поверхности.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на Фиг.1,2 приведена схема устройства для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, а на Фиг.3 - схема разработки месторождения с шагом передвижки грейферного ковша.

Устройство содержит емкость 1, выполненную в виде грейферного ковша с армированными челюстями 2. На внешней поверхности челюстей 2 имеются крюки 5, соединенные с гибкими тягами 6 и креплениями 7, позволяющие удерживать челюсти 2 в открытом состоянии. К верхней части каждой из челюстей жестко подсоединены рычаги 8 с упором 9, ограничивающие максимальный угол раскрытия челюстей, и механизм полного закрытия ковша 10, который также находится в жесткой связи с рычагами 8. В контейнере 4 расположен датчик 11, а снаружи контейнера расположены сцепные кольца 3, одним из которых прикреплен к жесткой раме 14. В контейнере 4 расположены гибкие звенья 12, соединяющие рычаги 8. Датчик 11 передает сигнал на датчик 20, приводящий в действие крепежный шарнирный элемент 21, опускающий лоток 22 емкости 19. Емкость 19 закреплена с тросом 24 с помощью колец перемещения 17 к сцепному блоку 23. На вершине емкости 19 находится крышка 18. На конце троса 24, опущенного в воду, находится груз 25, а на вершине троса 24 находится поплавок 15, выше которого расположено сцепное кольцо 16 для подъема устройства.

Работает предложенное устройство следующим образом.

Автономное устройство в виде емкости 1, выполненной в виде грейферного ковша с армированными челюстями 2, снабженного рычагами 8 с упорами 9 и гибкими звеньями 6, одновременно с емкостью 19, выполненной в виде изогнутого цилиндра с зауженной, удлиненной цилиндрической частью и наклоненной в противоположную сторону от автономного устройства при помощи системы сцепных блоков 17 и 23 и рамы 14, опускают на дно. При этом гибкие тяги 6, закрепленные к контейнеру 4, будучи в натяжении между креплениями 7 и крюками 5, удерживают грейферный ковш в открытом состоянии. При достижении грейферным ковшом дна акватории срабатывает датчик 11, расположенный в контейнере 4, который передает сигнал датчику 20, расположенному в емкости 19. Предварительно, емкость 19, через откидывающуюся крышку 18, заполняется песком 26 для последующей рекультивации разрабатываемого месторождения и для опускания устройства на дно акватории. Под действием силы тяжести, емкость 19, заполненная песком 26, закрепленная с тросом 24 с помощью колец 17, с возможностью вертикального перемещения, опускает все устройство на дно акватории. При поступлении сигнала к датчику 20 срабатывает шарнирный механизм 21 откидывающегося лотка 22, происходит высыпание породы 26 в виде песка из емкости 19 на дно. После чего устройство начинает подниматься вверх за счет разности плотностей жидкости в гибкой полости 13, и воды акватории, в которой находится устройство. В результате гибких тяг 6 и рычагов 8 происходит зачерпывание породы челюстями 2, емкости 1 грейферного ковша и его закрытие. При полном закрытии емкости 1 под действием выталкивающей силы устройство поднимается на поверхность и с помощью поплавка 15, снабженного светодиодной лампой, устройство обнаруживает судно и поднимает его благодаря сцепному кольцу 16.

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, с наименьшим усилием поднятия груза со дна акватории, а также осуществляет рекультивацию, параллельную выемки породы, что обеспечивает эффективное ведение работ.

1. Автономное устройство для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающее грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, трос, соединенный с поплавком и грузом, отличающееся тем, что 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 системы сцепных блоков и рамы взаимосвязана с ним, а сама емкость закреплена на тросе, с возможностью вертикального перемещения, причем удлиненная цилиндрическая часть ее снабжена датчиком, взаимодействующим с датчиком, расположенным в контейнере под гибкой полостью, которая заполнена жидкостью, с плотностью, меньшей, чем плотность окружающей среды, кроме того, разгрузочное отверстие удлиненной цилиндрической части емкости снабжено откидывающим лотком, при этом расстояние от оси грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяется из условия:
Lo=hv·ctgα+b,
где
hv - расстояние от нижней площадки песков до вершины отвала, м;
α - угол отвала, град;
b - шаг передвижки грейферного ковша;
а расстояние от нижней кромки грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяется из условия
hv=kp·(hb+f)
где hb - мощность песков, м;
kp - коэффициент разрыхления;
f - параметр, определяющий дополнительный объем грунтов емкости.

2. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жидкости в гибкой полости используют, например, этиловый спирт или масло вазелиновое.

3. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что поплавок дополнительно снабжен светодиодной лампой.

4. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть цилиндрической емкости снабжена откидывающейся крышкой.

5. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что откидывающийся лоток цилиндрической емкости снабжен крепежным шарнирным элементом.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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

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

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.

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.

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.

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.

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.
Наверх