Устройство автономной добычи твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа
Владельцы патента RU 2651660:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче россыпных месторождений твердых полезных ископаемых со дна шельфа. Устройство автономной добычи твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее грейферный ковш, состоящий из емкости и зубьев, гибких звеньев, взаимосвязанных с ковшом, механизм закрытия ковша. Несущая конструкция емкости ковша выполнена сферической формы, из эластичного материала, а снизу взаимосвязана с пружинным механизмом, при этом зубья ковша выполнены полыми, внутри которых расположены электродетонаторы и взрывчатое вещество. Зубья ковша выполнены эллипсоидной формы, а концы снабжены крюками. Несущая конструкция емкости ковша армирована стальными спицами, в которых расположены провода, взаимодействующие с электродетонаторами. Технический результат заключается в повышении эффективности устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче россыпных месторождений твердых полезных ископаемых со дна шельфа.
Известно устройство подводной добычи полезных ископаемых (RU №2426883 C1 от 17.03.2010, опубл. 20.08.2011). Данное устройство включает транспортирующую емкость, шарнирно соединенную с тросом посредством штанги, газогенератор, гибкую полость для газа с клапаном предельного давления, трос с балластом и поплавком.
Однако данное устройство сложно в исполнении и требует больших затрат на его изготовление. Кроме того, при добыче на больших глубинах очень большие требования к тросам при их эксплуатации.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому устройству является автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории (RU 2539508 C1 от 21.11.2013. опубл. 20.01.2015), 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.
Однако данное устройство имеет большую металлоемкость добычного оборудования, что ограничивает возможность поднятия большего количества полезного ископаемого.
Задачей изобретения является повышение эффективности добычи полезного ископаемого со дна континентального шельфа путем снижения металлоемкости, упрощения процессов добычи, сокращения времени на добычу полезного ископаемого путем совмещения процессов рыхления, выемки и транспортирования полезного ископаемого на поверхность водной среды.
Техническим результатом является снижение затрат и экологической нагрузки на окружающую среду от добычных работ на дне акватории континентального шельфа.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве автономной добычи твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающем грейферный ковш, состоящий из емкости и зубьев, гибких звеньев, взаимосвязанных с ковшом, механизм закрытия ковша. Несущая конструкция емкости ковша выполнена сферической формы, из эластичного материала, а снизу взаимосвязана с пружинным механизмом, при этом зубья ковша выполнены полыми, внутри которых расположены электродетонаторы и взрывчатое вещество.
Зубья ковша выполнены эллипсоидной формы, а концы снабжены крюками. Электродетонаторы и взрывчатое вещество расположены в водонепроницаемом корпусе каждого зуба ковша
Несущая конструкция емкости ковша армирована стальными спицами. В стальных спицах расположены провода, взаимодействующие с электродетонаторами.
Емкость грейферного ковша выполнена из гибкого материала для уменьшения металлоемкости оборудования и возможного наполнения газом верхней части грейферного ковша. Вставки стальных спиц, расположенные по периметру, используют для упрочнения грейферного ковша, выполненного из гибкого материала. Зубья с крюками обеспечивают фиксацию устройства при детонации. Пружинный механизм способствует герметичности закрытия ковша. Датчик позволяет фиксировать сигнал положения ковша. Для изоляции проводов от воздействия водной среды они расположены в стальных спицах. Одновременная активация процесса добычи и выделения газа позволяет сократить полное время цикла оборудования. Форма зубьев выполнена эллипсоидной, чтобы ударная сила была направлена на дно акватории, тем самым уменьшая нагрузку на оборудование и разрыхляя породу.
Устройство иллюстрируется графически: на фиг. 1 - общий вид устройства; фиг. 2 - устройство при внедрении в породу; фиг. 3 - зубья ковша.
Устройство содержит: 1 - грейферный ковш, 2 - стальные спицы, 3 - зубья, 4 - пружинный механизм, 5 - механический датчик, 6 - механизм закрытия ковша, 7 - гибкие звенья, 8 - электродетонатор, 9 - взрывчатое вещество, 10 - водонепроницаемый корпус, 11 - петля для подъема устройства на судно, 12 - провода, 13 - крюк.
Устройство работает следующим образом.
Устройство автономной добычи опускают в водную среду с открытой емкостью грейферного ковша из гибкого материала 1, Боковая поверхность ковша выполнена из равномерно распределенных стальных спиц 2. При опускании устройства автономной добычи на дно континентального шельфа, во время касания поверхности, начинается процесс внедрения зубьев ковша 3 в породу за счет веса устройства. После внедрения зубьев 3 до определенного уровня активируется механический датчик 5, тем самым передавая импульс по проводам 12 электродетонатору 8. Электродетонатор детонирует взрывчатое вещество 9, находящееся в специальном водонепроницаемом корпусе 10 и расположенное внутри зубьев 3. При взрыве происходит разрыв водонепроницаемого корпуса 10, тем самым освобождая энергию взрыва 14. Одновременно с детонацией взрывчатого вещества активируется механизм закрытия ковша 6, при помощи гибких тяг 7 захватывая и наполняя емкость разрыхленной породой полезного ископаемого. При закрытии ковша также срабатывает пружинный механизм 4, не позволяя ковшу непроизвольно раскрываться. Взрывчатое вещество при детонации выделяет большое количество газа, наполняя верхнюю часть ковша, выполненную из гибкого материала 1, вследствие чего возникает подъемная сила. Концы зубьев ковша, снабженные крюками 13, не позволяют устройству всплыть раньше, чем произойдет разрыхление породы. Под действием подъемной силы происходит всплытие устройства на поверхность. После всплытия автономного устройства на поверхность водной среды с помощью петли 11 его загружают на судно.
Устройство добычи полезного ископаемого со дна континентального шельфа полностью автономно и не требует связи с судном.
1. Устройство автономной добычи твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа, включающее грейферный ковш, состоящий из емкости и зубьев, гибких звеньев, взаимосвязанных с ковшом, механизм закрытия ковша отличающееся тем, что несущая конструкция емкости ковша выполнена сферической формы, из эластичного материала, а снизу взаимосвязана с пружинным механизмом, при этом зубья ковша выполнены полыми, внутри которых расположены электродетонаторы и взрывчатое вещество.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зубья ковша выполнены эллипсоидной формы, а концы снабжены крюками.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электродетонаторы и взрывчатое вещество расположены в водонепроницаемом корпусе каждого зуба ковша.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что несущая конструкция емкости ковша армирована стальными спицами.
5. Устройство по п. 1 или 4, отличающееся тем, что в стальных спицах расположены провода, взаимодействующие с электродетонаторами.
