ШАГАЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЗЯТИЯ ПРОБ СО ДНА МОРЕЙ И ОКЕАНОВ Российский патент 1997 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для разведки и добычи полезных ископаемых с морского дна.

Известно добычное шагающее устройство для подводной разработки полезных ископаемых, содержащее ферму, установленную на двух опорах, состоящих из платформы и телескопических штанг, рабочий орган и систему управления, при этом ферма соединена шарнирно с платформами опор и снабжена кронштейнами с роликами, взаимодействующими с кулаками, установленными на платформах опор подвижно, а рабочий орган снабжен тяговой тележкой для перемещения его по ферме (а.с. СССР N 471452, E 21 C 45/00, 1975). Недостатком этого устройства является отсутствие системы фиксирующих устройств на опорах.

Известно добычное шагающее устройство для подводной разработки полезных ископаемых, включающее ферму, установленную на двух опорах, рабочий орган с тяговой тележкой и механизм поворота, причем оно снабжено дополнительной тяговой тележкой с грузом, установленной на ферме с возможностью продольного перемещения, а механизм выполнен в виде установленных на концах фермы упоров и двух наклонных направляющих, соединенных посредством упругого элемента, при этом одна направляющая закреплена на ферме, а другая на упоре, а опоры выполнены в виде дуг (а.с. СССР N 1027343, E 21 F 3/88, 1983). Недостатком данного устройства является отсутствие системы фиксирующих устройств на опорах.

Известна установка для разработки конкреций, илов и россыпей со дна морей и океанов, включающая плавсредство с замкнутым тягловым элементом, несущим исполнительные органы и огибающим по направляющей раму с опорами, устанавливаемую на дно, при этом направляющая снабжена в зоне захвата полезного ископаемого горизонтальным перевернутым желобом прямоугольного сечения и сопряженными на его торцах наклонными в вертикальной плоскости желобами с увеличивающейся высотой трапецеидального сечения, имеющими на концах участки, плавно переходящие в вертикальные полураструбы, кроме того, рама снабжена механизмом попеременного заноса одного ее конца относительно другого, выполненным в виде перемещаемого по раме груза и опорных пят, размещенных под наклонными в вертикальной плоскости желобами трапецеидального сечения (а. с. СССР N 1099081, E 21 C 45/00, 1984). В этой установке тоже отсутствует система фиксирующих устройств на опорах.

Известна шагающая установка для взятия проб со дна морей и океанов, содержащая рабочий орган, ферму, тяговую тележку рабочего органа с возможностью продольного возвратно-поступательного движения, два опорных стола с вертикальными и горизонтальными шарнирами и механизмы поворота, при этом рабочий орган выполнен в виде многосекционных камерных пробоотборников с механизмом поворота, имеющих каркас конического типа, на котором вдоль образующих конуса установлены лотки цилиндрической формы с режущими кромками и присоединены полыми торцовыми сторонами к бункеру (а.с. СССР N 1151675, E 21 C 45/00, 1985 прототип). Недостатком и этого шагающего устройства является отсутствие системы фиксирующих устройств на опорах.

Целью настоящего изобретения является создание шагающей установки с системой фиксирующих средств, позволяющей при неровном дне водоема устанавливать ферму установки параллельно дну.

Поставленная цель достигается тем, что шагающая установка для взятия проб со дна морей и океанов, связанная с плавсредством и включающая рабочий орган, ферму, тяговую тележку рабочего органа с возможностью продольно-поступательного движения два опорных стола с вертикальными и горизонтальными шарнирами, механизмы поворота, тяговую лебедку, поплавок и закрепленные на опорах стола направляющие, с имеющими башмаки штангами, дополнительно имеет направляющие стола, выполненные в виде штоков с поршнями, образующих в корпусах гидроцилиндров поршневую и штоковую полости, последняя из которых сообщена с окружающей средой, при этом установка снабжена системой фиксирующих средств на всех ее опорах с тремя уровнями давления, выполненной в виде герметичного бака с рабочим агентом, насоса с фильтром и с предохранительным клапаном и связанных с поршневыми полостями гидроцилиндров напорной магистралью с управляемыми извне золотниковым распределителем и обратными клапанами на входе в поршневые полости и сливной магистрали с дросселем и управляемыми клапанами сброса давления на выходе из поршневых полостей.

На фиг. 1 представлена шагающая установка, вид сбоку; на фиг. 2 схема гидросистемы фиксирующих устройств в стадии, когда все четыре штанги касаются дна.

Установка состоит (см. фиг. 1) из рабочего органа 1, фермы 2, тяговой тележки 3, двух опорных столов 4 и механизма поворота 5. Тележка 3 перемещается в продольном направлении по балкам 6 до упоров 7 фермы 2, открытой сверху, совместно с тяговой лебедкой 8 и поплавком 9, изготовленным из синтактика, установленном на кронштейне 10, жестко соединенном с тележкой 3. Тяговый канат 11 сходит с барабана тяговой лебедки 8, огибает неподвижный блок 12, сектор с желобчатой направляющей 13, установленный на вертикальном шарнире 14 поворота фермы 2 относительно опорного стола 4. Опорный стол 4 оборудован вертикальным 14 и горизонтальным 15 шарнирами и опирается на дно с помощью башмаков 16, соединенных с телескопическими штангами (трубами) 17, образующих в корпусах гидроцилиндров поршневую 18 и штоковую полости. Возврат опорного стола 4 в исходное положение осуществляется с помощью пружин 19, один конец которых закреплен на вертикальном шарнире 14, а второй на ферме 2.

В месте разветвления каждого опорного стола расположена гидросистема фиксирующих средств на всех ее опорах 20 с тремя уровнями давления. Эта система (см. фиг. 2) содержит: герметичный бак 21 с рабочим агентом, насос 22 с фильтром 23 и предохранительным клапаном 24 и связанных с поршневыми полостями 18, 18', 18'', 18''' гидроцилиндров напорной магистралью с управляемыми извне золотниковым распределителем 24 и обратными клапанами 25, 25', 25'', 25''' на входе в поршневые полости 18, 18', 18'', 18''' и сливной магистрали с дросселем 27 и управляемыми клапанами 26, 26', 26'', 26''' на выходе из поршневых полостей 18, 18', 18'', 18'''.

Установка работает следующим образом.

После спуска шагающей установки с плавсредства на дно включается в работу гидросистема левого опорного стола 4, а потом правого опорного стола 4'.

В каждой из них происходит следующее: включается насос 22, распределитель 24 открыт, жидкость доходит до клапанов 25, 25', 25'', 25''', открывает их и заполняет цилиндры 18, 18', 18'', 18'''. Управляемые клапаны 26, 26', 26'', 26''' закрыты. Жидкость под давлением P₁ и расходе Q_н перемещает поршни в цилиндрах 18 и выдвигает штанги 17, которые упираются в дно. При высоком давлении P₂ и Q=0 срабатывают 25, 25', 25'', 25'''. Система заперта, опоры зафиксированы. Золотник 24' устанавливается в правое положение под давлением P₂. Если для придания ферме 2 горизонтального положения необходимо опустить этот опорный стол 4, то подается электрический сигнал на все клапаны 26, 26', 26'', 26''', клапаны открываются и жидкость из цилиндров 18, 18', 18'', 18''' поступает на слив 23. Если необходимо устранить крен стола 4, то подается сигнал на один или два клапана 26, 26', открываются только они, и жидкость поступает на слив 23 только из этих двух цилиндров 18, 18'. Дроссель 27 ограничивает скорость вдвижения телескопических штанг 17.

При дальнейшем повышении давления насоса 22 срабатывает предохранительный клапан 24 и превращается в переливной. Давление в герметичном сливном баке 21 атмосферное, что способствует сливу и вдвижению телескопических штанг 17.

Затем включается тяговая лебедка 8 и тележка 3 с поплавком 9 перемещается по балкам 6, например справа налево.

При нахождении тележки 3 в средней части фермы 2 рабочий орган производит необходимые работы, затем тележка перемещается по балке дальше влево до упора 7 фермы и останавливается. Перед подходом к упору 7 подъемная сила плавучести поплавка 9 создает момент, достаточный для отрыва левого опорного стола 4 от дна. При этом ферма 2 начинает поворачиваться в вертикальной плоскости и зависает на угле α а усилие спиральной пружины 19 возвращает правый опорный стол 4' в исходное положение.

При встрече тележки 3 с левым упором 7 тяговая лебедка 8 продолжает работать и наматывает тяговый канат 11, который создает поворотный момент, на секторе с желобчатой направляющей 13 в горизонтальной плоскости относительно неподвижного правого опорного стола 4' на заранее заданный угол v сжимая при этом пружину 19. После завершения поворота в горизонтальной плоскости происходит реверс тележки 3 и она движется слева направо. При этом ферма 2 опускается и левый опорный стол 4 встает на другое место на дне. Опять происходит фиксирование опор и, если необходимо, горизонтирование в обеих опорных столах 4, аналогичное вышеописанному.

При дальнейшем движении тележки 3 на правую сторону (относительно центра масс) установки она встречает правый упор 7 фермы 2 и останавливается. Перед подходом к упору 7 подъемная сила плавучести поплавка 9 создает момент, достаточный для отрыва правого опорного стола 4' ото дна. При этом ферма 2 начинает поворачиваться в вертикальной плоскости и зависает на угле подъема, а усилие пружины 19 возвращает правый опорный стол 4' в исходное положение.

При встрече тележки 3 с правым упором 7 тяговая лебедка 8 продолжает работать и наматывает тяговый канат 11, который создает поворотный момент на секторе с желобчатой направляющей 13 в горизонтальной плоскости относительно неподвижного левого опорного стола 4 на заранее заданный угол v.

После завершения поворота в горизонтальной плоскости происходит реверс тележки 3, и она движется справа налево и цикл повторяется.

Этапы шагания установки чередуются с этапами включения рабочего органа, который может выполнять различные операции: взятие проб со дна, рыхление материала дна и заполнение им бункера или другие операции. Рабочие органы могут быть разными.

После завершения работ вся установка поднимается на плавсредство для разгрузки.

Использование: в горной промышленности при отборе проб донных отложений в водоемах. Сущность изобретения: шагающая установка связана с плавсредством и включает рабочий орган, ферму, тяговую тележку рабочего органа с возможностью ее продольно-поступательного перемещения по ферме, два опорных стола с вертикальными и горизонтальными шарнирами, механизмы поворота, тяговую лебедку, поплавок и закрепленные на опорных столах направляющие с имеющими башмаки штангами. Направляющие стола выполнены в виде корпусов гидроцилиндров, а штанги - в виде штоков с поршнями, образующих в корпусах гидроцилиндров поршневую и штоковую полости, последняя из которых сообщена с окружающей средой. Установка снабжена системой фиксирующих средств на всех ее опорах, выполненной в виде герметичного бака с рабочим агентом, насоса с фильтром и с предохранительным клапаном и связанных с поршневыми полостями гидроцилиндров напорной магистрали с управляемым золотниковым распределителем и обратными клапанами на входе в поршневые полости и сливной магистрали с дросселем и управляемыми клапанами сброса давления на выходе из поршневых полостей. 2 ил.

Шагающая установка для взятия проб со дна морей и океанов, связанная с плавсредством и включающая рабочий орган, ферму, тяговую тележку рабочего органа с возможностью ее продольно-поступательного перемещения по ферме, два опорных стола с вертикальными и горизонтальными шарнирами, механизмы поворота, тяговую лебедку, поплавок и закрепленные на опорных столах направляющие с имеющими башмаки штангами, отличающаяся тем, что направляющие стола выполнены в виде корпусов гидроцилиндров, а штанги в виде штоков с поршнями, образующих в корпусах гидроцилиндров поршневую и штоковую полости, последняя из которых сообщена с окружающей средой, при этом установка снабжена системой фиксирующих средств на всех ее опорах, выполненной в виде герметичного бака с рабочим агентом, насоса с фильтром и с предохранительным клапаном и связанных с поршневыми полостями гидроцилиндров напорной магистралью с управляемым золотниковым распределителем и обратными клапанами на входе в поршневые полости и сливной магистрали с дросселем и управляемыми клапанами сброса давления на выходе из поршневых полостей.