УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ КОНКРЕЦИЙ Российский патент 2003 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к технике добычи полезных ископаемых, в частности к добыче конкреций со дна океана.

Известна установка, включающая придонный самоходный комбайн, снабженный устройством для всасывания пульпы конкреций, колонну труб, протянутых от дна океана до базового судна, грунтосборник, всасывающий пульпу конкреций и подающий ее в колонну труб [1].

Недостатками этой установки являются большая металлоемкость установки (содержит 4-6 км труб), большие трудности при монтаже колонны труб и при ее демонтаже, низкая надежность - если на каком-то участке колонны застрянут конкреции, то установка надолго выйдет из строя.

Известна также и принята нами за прототип установка для доставки твердых минералов со дна океана на базовое судно, которая включает бесконечный гибкий транспортер, составленный из соединенных друг с другом секций. Каждая секция состоит из двух камер - грузовой и поплавковой. Также имеется устройство для бункерной загрузки грузовых камер твердыми минералами и заполнения поплавковых камер сжатым газом [2].

Недостатком прототипа являются большие энергозатраты установки.

Целью изобретения является снижение энергозатрат установки.

Указанная цель достигается тем, что установка для добычи конкреций со дна океана включает рабочие аппараты, подвешенные на бесконечном тросе, установленном с возможностью перемещения между участком добычи конкреций и базовым судном, автоматическую самоходную станцию, оснащенную манипуляторами, источниками электрического питания, устройством, создающим подъемную силу, разрыхляющим устройством и ходовой частью, а также пультом управления. Рабочий аппарат состоит из грейферного захвата с челюстями, имеющими на концах вилоподобные зубья, силового устройства, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, блока управления, включающего процессор, источники питания, приемное и передающее устройства, и в качестве устройства, создающего подъемную силу - закрепленную на грейферном захвате жесткую шарообразную оболочку с электродами внутри и с соплами, сообщающими внутреннюю полость оболочки с окружающей средой, оснащенными обратными клапанами.

Кроме того, рабочий аппарат подвешен к бесконечному тросу через датчик натяжения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены: на фиг.1 - общий вид установки, на фиг.2 - рабочий аппарат в разрезе (грейферный захват в сжатом состоянии), на фиг.3 - тоже (грейферный захват раскрыт).

Установка включает бесконечный трос 1, верхняя часть которого - на судне 2, а нижняя - около участка добычи конкреций 3, рабочие аппараты 4, подвешенные на тросе 1, и автоматическую самоходную станцию 5 с ходовой частью, взрыхляющим устройством, включающим электроды, подводку высокого напряжения и отражатель, и пультом управления, содержащим датчики контроля за обстановкой, компьютер, приемное и передающее устройства (на чертежах не показаны). Рабочий аппарат (фиг.2) закреплен на тросе 1 с помощью подвески 6 через датчик натяжения. На основании аппарата 8 закреплена жесткая шарообразная оболочка 9 своим дном 10, а с помощью шарниров 11 - челюсти 12 грейферного захвата. Внутри шарообразной оболочки имеются электроды 13, а на основании 8 - блок управления 14, содержащий процессор, приемное и передающее устройства и источники питания. Внутреннее пространство шарообразной оболочки 9 сообщается с окружающей средой с помощью сопел 15, снабженных обратными клапанами. Челюсти 12 на шарнирах 16 соединены с силовым устройством 17, выполненным из материала с эффектом памяти формы и оснащенным термобатареей. Челюсти 12 оканчиваются вилоподобными зубьями 18. Обычное положение силового устройства 17 - холодное, изогнутой формы, как показано на фиг.2. При этом челюсти 12 грейферного захвата сжаты, зубья 18 одной челюсти входят в промежутки между зубьями другой челюсти.

Установка работает следующим образом. Автоматическая станция 5 обследует участок 3, при необходимости разрыхляет слой конкреций электрогидравлическим ударом с помощью разрыхляющего устройства, после чего подводит нижнюю часть троса 1 к месту забора конкреций. При приближении аппарата 4 к участку 3 по команде с автоматической станции 5 блок управления 14 подает питание на термобатарею силового устройства 17. Силовое устройство переходит в горячую (выпрямленную) форму (фиг. 3) и разводит челюсти 12. При этом вилообразные зубья 18 принимают вертикальное положение. Челюсти 12 с хода впиваются в слой конкреций, и в этот момент на термобатарею подается питание обратной полярности. Силовое устройство мгновенно охлаждается и изгибается, как показано на фиг. 2, и при этом сводит челюсти 12, которые захватывают порцию конкреций. Манипуляторы автоматической станции 5 перемещают низ троса 1 так, что рабочий аппарат 4 оказывается в нижней части восходящей ветви троса 1. Блок 14 подает импульс высокого напряжения на электроды 13. В результате электрогидравлического удара внутри шарообразной оболочки 9 возрастает давление, часть воды из шарообразной оболочки 9 выталкивается через сопла 15 наружу. При снижении давления внутри шарообразной оболочки 9 закрываются обратные клапаны в соплах 15. Жесткая шарообразная оболочка 9 после удаления из нее части воды приобретает подъемную силу, и рабочий аппарат устремляется вверх. Если по какой-либо причине подъемная сила снизится до критического значения, то по сигналу датчика натяжения 7 блок управления 14 подаст на электроды 13 импульс высокого напряжения. В результате электрогидравлического удара восстановится подъемная сила шарообразной оболочки 9.

На судне 2 из аппаратов 4 выгружают конкреции и заменяют в них источники питания и неисправные узлы.

Монтаж установки может быть осуществлен путем опускания автоматической станции 5 на дно и поочередного навешивания на трос 1 рабочих аппаратов 4. Т. о., монтаж установки не вызывает затруднений. При работе установки электроэнергия на автоматической станции и на рабочих аппаратах подается короткими импульсами, что позволяет заметно сократить затраты электроэнергии. Т.о., и при монтаже, и при эксплуатации предлагаемой установки энергозатраты будут ниже, чем у прототипа.

Источники информации
1. Юный техник, 11 за 1999 г., с. 16.

2. Пат. США 4155491, МПК Е 02 Р 7/02, 1979.

Изобретение относится к технике добычи конкреций со дна океана. Установка включает рабочие аппараты, навешенные на бесконечный трос, помещенный между участком добычи конкреций и судном, обслуживающим установку. Рабочий аппарат предназначен для забора конкреций со дна и доставки их на обслуживающее судно и включает основание, в котором размещены средства управления и связи, силовое устройство и источники питания. На основании закреплены подъемный шар и грейферный захват. Внутри шара закреплены электроды, в нижней части шара имеются сопла, соединяющие внутреннее пространство шара с окружающей средой, в состав установки также входит самоходная автоматическая станция, оснащенная устройствами для контроля за обстановкой и средствами связи, компьютером, устройствами для разрыхления конкреций, манипуляторами, двигателями и ходовой частью. Раскрытие и сжатие челюстей грейферного захвата осуществляется с помощью силового устройства, выполненного из материала с эффектом памяти формы, работающего по командам с автоматической самоходной станции. Подачей импульса высокого напряжения на электроды внутри шара возникает электрогидравлический удар, которым часть воды из шара удаляется через сопла, и создается подъемная сила шара. Если подъемная сила шара снизится до критического значения, то по сигналу датчика натяжения, помещенного на подвеске шара к тросу, подается на электроды новый импульс высокого напряжения и восстанавливает подъемную силу шара. Изобретение обеспечивает снижение энергозатрат при эксплуатации установки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для добычи конкреций, включающая средство для забора конкреций и доставки их на базовое судно, устройство, создающее подъемную силу, а также автоматическую самоходную станцию с ходовой частью, управляющим пультом и взрыхляющим устройством, отличающаяся тем, что средством для забора конкреций и доставки их на базовое судно служат подвешенные на бесконечном тросе, установленные с возможностью перемещения между участком добычи конкреций и базовым судном рабочие аппараты, каждый из которых состоит из грейферного захвата, силового устройства, изготовленного из материала с эффектом памяти формы, снабженного термобатареей, блока управления, включающего процессор, приемное и передающее устройства и источники питания, а в качестве подъемного устройства применена закрепленная на грейферном захвате жесткая шарообразная оболочка с электродами внутри и соплами, сообщающими внутреннюю полость оболочки с окружающей средой, оснащенными обратными клапанами. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рабочий аппарат подвешен к бесконечному тросу через датчик натяжения.