УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ КОНКРЕЦИЙ СО ДНА ОКЕАНА Российский патент 2006 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к области морского горного дела и может быть использовано при разработке месторождений, залегающих на поверхности дна океана россыпных твердых полезных ископаемых, преимущественно железомарганцевых конкреций (ЖМК), представленных, в основном, горизонтальными и слабонаклонными залежами.

Известна установка для добычи железомарганцевых конкреций (ЖМК) со дна океана, взятая заявителем в качестве прототипа (См. а.с. ССС №1739704 от 05.06.89., опубл. 30.04.94. Е 21 С 50/00), содержащая судно-носитель, на котором расположены органы управления установкой и монтажно-технологическое оборудование, смонтированный на раме (несущая ферма, закрытая обтекателем) донный агрегат сбора ЖМК, выполненный в виде снабженных салазками отдельных выемочных модулей, устройство для подъема ЖМК на поверхность океана, выполненное в виде взаимосвязанного с судном-носителем транспортера (трубопроводного типа), на свободном конце которого установлена буферная платформа с управляемыми тяговыми лебедками, связанными с донным агрегатом сбора ЖМК. На буферной платформе смонтирован бункер-питатель для приема и дозированной подачи на транспортер ЖМК. Агрегат перекачки пульпы ЖМК с насосами выполнен в виде пульпопроводов отдельных выемочных модулей донного агрегата, соединенных с общим горизонтальным пульпопроводом, расположенным перпендикулярно направлению буксирования донного агрегата, соединенным в средней части с гибким пульпопроводом, для подачи пульпы в бункер-питатель.

Основным недостатком установки является большая протяженность пульпопроводов агрегата перекачки пульпы ЖМК (включающая пульпопроводы отдельных выемочных модулей, горизонтальный пульпопровод и гибкий пульпопровод), что делает установку, по мнению заявителя, в лучшем случае низкопроизводительной, а в худшем случае неработоспособной.

Кроме того, выполнение донного агрегата в виде снабженных салазками отдельных выемочных модулей и связь агрегата с бункером-питателем ЖМК посредством гибкого пульпопровода, а с буферной платформой посредством канатов лебедок, делает установку неустойчивой и ненадежной на дне океана в условиях гидравлического сопротивления набегающего потока воды.

Учитывая перечисленное, можно сделать вывод, что это устройство не приемлемо для промышленной добычи ЖМК.

Технической задачей заявляемого изобретения является разработка надежной установки для добычи ЖМК со дна океана, обеспечивающей высокопроизводительную добычу ЖМК в условиях промышленной разработки ЖМК.

Поставленная задача достигается тем, что в известной установке для добычи железомарганцевых конкреций (ЖМК) со дна океана, содержащей судно-носитель, на котором расположены органы управления установкой и монтажно-технологическое оборудование, донный агрегат сбора ЖМК, смонтированный на раме, агрегат перекачки пульпы ЖМК с насосами, устройство для подъема ЖМК на поверхность океана, выполненное в виде взаимосвязанного с судном-носителем транспортера, в которой, согласно изобретению, судно-носитель выполнено в виде самоходной плавучей платформы, транспортер смонтирован на раме и выполнен цепным с гибкими сетчатыми емкостями, причем донный агрегат сбора ЖМК соединен с самоходной плавучей платформой буксировочной цепью, выполнен в виде приводных от транспортера гусеничного шасси и агрегата перекачки пульпы ЖМК с многосекционными поршневыми насосами для подачи пульпы со дна океана в сетчатые емкости транспортера посредством погрузочно-транспортировочной трубы.

Самоходная плавучая платформа выполнена на полупогруженных понтонах двухпалубной с верхней и нижней палубами, при этом нижняя палуба выполнена составной для установки донного агрегата сбора ЖМК в транспортном положении платформы и для привязки рудовоза при рабочем цикле.

Цепной транспортер по всей длине снабжен поплавками, заполненными бензином, при этом поплавки закреплены на транспортере посредством пропущенных через поплавки штанг.

Цепной транспортер снабжен также механизмом защиты поплавков в зоне подачи пульпы на транспортер, который может быть выполнен в виде закрепленных на замкнутой цепи защитных козырьков с рычагами, взаимодействующими со штангами поплавков для перемещения защитных козырьков над поплавками.

Кроме того, цепной транспортер снабжен механизмом контроля разгрузки гибких сетчатых емкостей, выполненным в виде взаимосвязанного с транспортером кулачкового элемента, свободно установленным на оси.

Между траками гусеничного шасси смонтированы перепонки, жестко соединенные с толкателями для установленных на траках выдвижных шипов.

Перепонки выполнены в виде шарнирно соединенных между собой и с траками створок.

Буксировочная цепь донного агрегата сбора ЖМК снабжена подпружиненным водилом, взаимосвязанным с приводом гусеничного шасси для осуществления отключения правой или левой ходовой части гусеничного шасси при развороте донного агрегата сбора ЖМК.

Многосекционный поршневой насос выполнен в виде смонтированной на ферме трубы, разделенной перегородками на секции с поршнями от единого общего штока, с двумя выполненными со стороны перегородок выходными отверстиями в каждой секции, и смонтированным на установленной по всей длине трубы подвижной планке входным отверстием, соединенным с всасывающим патрубком.

При этом подвижная планка в месте расположения входных отверстий секций снабжена упорами, между которыми расположены поршни секций.

Многосекционные поршневые насосы снабжены ребрами жесткости и цепными растяжками, закрепленными на раме установки.

Всасывающие патрубки смонтированы на ферме многосекционного поршневого насоса и выполнены из шарнирно соединенных колен, при этом колена, смежные коленам, соединенным с входными отверстиями секций насоса, выполнены телескопическими, а нижние колена всасывающих патрубков соединены с придонными камерами всасывания.

Придонные камеры всасывания имеют корытообразную форму и снабжены боковыми патрубками для проталкивания ЖМК к всасывающим патрубкам, а также передними и задними опорными валиками, установленными по ходу движения, при этом передние валики выполнены с шипами.

Предлагаемая конструкция установки для добычи ЖМК со дна океана обеспечивает высокопроизводительную добычу ЖМК в условиях промышленной разработки ЖМК.

Взаимосвязанный с самоходной плавучей платформой цепной транспортер с гибкими сетчатыми емкостями обеспечивает непрерывную подачу ЖМК на поверхность океана, а необходимую загрузку цепного транспортера ЖМК обеспечивает донный агрегат путем перекачки пульпы ЖМК со дна океана на сетчатые емкости транспортера.

Выполнение транспортера смонтированным на одной раме вместе с донным агрегатом сбора ЖМК, а донного агрегата с гусеничным шасси и соединение его (донного агрегата) с самоходной плавучей платформой буксировочной цепью, значительно сокращает протяженность элементов агрегата перекачки пульпы, повышает устойчивость и надежность установки.

Проведенные патентные исследования не выявили идентичных технических решений, что позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретение обладает новизной и изобретательским уровнем.

Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием, технологией), необходимыми для изготовления предлагаемой установки и промышленной ее эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг.1 - общий вид установки для добычи ЖМК;

фиг.2 - общий вид донного агрегата сбоку;

фиг.3 - общий вид (фрагмент) донного агрегата и транспортера спереди (по ходу движения установки);

фиг.4 - общий вид сзади на донный агрегат и транспортер;

фиг.5 - общий вид самоходной плавучей платформы;

фиг.6 - общий вид траков гусеничного звена с перепонками;

фиг.7 - механизм контроля разгрузки сетчатых емкостей транспортера;

фиг.8 транспортер в зоне расположения механизма защиты поплавков;

фиг.9 - вид по А-А на фиг.8;

фиг.10 - общий вид защитного козырька с рычагом;

фиг.11 -общий вид многосекционного насоса;

фиг.12 - вид В-В на фиг 11;

фиг.13 - вид всасывающей трубы в зоне соединения с секцией насоса;

фиг.14 - механизмами продвижения планки на величину входного отверстия;

фиг.15 - вид сбоку многосекционного насоса;

фиг.16 - общий вид придонной камеры всасывания.

Добыча ЖМК со дна океана включает спуск донного агрегата сбора ЖМК 1, сбор донных отложений ЖМК в процессе перемещения донного агрегата сбора ЖМК 1 путем буксирования его по дну океана посредством самоходной плавучей платформы 2. Сбор донных отложений ЖМК путем перекачки пульпы (воды, ила и ЖМК) с поверхности дна океана донным агрегатом сбора ЖМК 1 на гибкие сетчатые емкости 3 цепного транспортера 4 осуществляют со средней производительностью 4 м³/c. Цепной транспортер 4 движется непрерывной лентой и доставляет ЖМК на самоходную плавучую платформу 2 и транзитом через погрузочный бункер 5 на плавучее транспортное средство (рудовоз) 6.

Самоходная плавучая платформа 2 осуществляет буксировку донного агрегата сбора ЖМК 1 посредством буксировочной цепи 7 и одновременно служит подвижной опорой для цепного транспортера 4.

На самоходной плавучей платформе 2 расположены органы управления и монтажно-технологическое оборудование (на чертеже не показаны). Донный агрегат сбора ЖМК 1 и цепной транспортер смонтированы на раме 8

Цепной транспортер 4 соединен с самоходной плавучей платформой 2 подъемными цепями 9. Цепной транспортер 4 расположен относительно плавучей платформы 2 по углом 45°, и на глубину 4,5-5,5 км. Длина цепного транспортера 4 составляет 7000 м. Цепной транспортер 4 по всей длине снабжен поплавками 10, выполненными в виде баллонов диаметром 0,72 м, длиной 2,44 м, заполненными бензином (поплавками с бензином снабжены также буксировочная и подъемные цепи). Поплавки 10 закреплены на цепном транспортере 4 посредством пропущенных через поплавки 10 штанг 11. Штанги 11 зафиксированы через каждые 270 см. Емкость одного поплавка 10 составляет 887 литров. Избыточная плавучесть поплавков 10 делает цепной транспортер 4 невесомым в воде, хотя общая масса его значительна (4794 т). Между каждыми соседними поплавками закреплена полистироловая или капроновая сетка, образующая гибкие сетчатые емкости 3. Диаметр нити сетки 5 мм. Размеры ячейки 15×15 мм. Сетка собрана продольными резиновыми жгутами и при попадании на нее груза растягивается.

Для горизонтального движения цепного транспортера 4 при его загрузке ЖМК (при подаче пульпы) на нем установлены промежуточные звездочки 12. При загрузке цепного транспортера 4 скорость падающего потока воды смешанной с илом и ЖМК может доходить до 4,5 м/с. Поэтому цепной транспортер 4 снабжен механизмом защиты поплавков 10 в зоне подачи пульпы на цепной транспортер 4, который выполнен в виде закрепленных на замкнутой цепи 13 защитных козырьков 14 с рычагами 15, взаимодействующими со штангами 11 поплавков 10 для перемещения защитных козырьков 14 над поплавками 10. Посредством этих рычагов 15 штанги 11 поплавков 10 перемещают защитные козырьки 14 над поплавками 10, прикрывая их в момент прохода через поток воды с илом и ЖМК.

Когда цепь 13 находит на малое колесо 16, рычаг 15 защитного козырька 14 отклоняется и выходит из зацепления со штангой 11 поплавка 10 цепного транспортера 4. Следующий защитный козырек 14 за рычаг 15 подхватывает штанга 11 очередного поплавка 10 и т.д. На замкнутой цепи 13 расположено 4 защитных козырька 14. Нижняя половина цепи 13 идет по рольгангу 17, т.к. при падении воды на защитный козырек 14 цепь 13 может испытывать большие нагрузки. Рольганг 17 берет нагрузку на себя.

Кроме того, цепной транспортер 4 снабжен механизмом контроля разгрузки гибких сетчатых емкостей 3, выполненным в виде взаимосвязанного с цепным транспортером 4 кулачкового элемента 18, свободно установленным на оси 19.

Донный агрегат сбора ЖМК выполнен в виде гусеничного шасси 20 и агрегата перекачки пульпы с ЖМК 21.

На донном агрегате 1 смонтирован корпус для привода 22, передающего крутящий момент от приводной звездочки 23 цепного транспортера 4 на агрегат перекачки пульпы 21 и на гусеничное шасси 20 (необходимое общее расчетное усилие на транспортные цепи транспортера 85 т.c.).

Правая и левая ходовые части гусеничного шасси донного агрегата сбора ЖМК состоят из гусеничных групп 24 (каждая из четырех гусениц на общих осях). Ширина гусеницы 1,25 м, расстояние между отдельными гусеницами 0,5 м. Оси катков 25 жестко крепятся к раме 26. Диаметр катка 2 м, ширина (по гусенице) 0,3 м. Учитывая мягкий верхний слой донного грунта, удельное давление на грунт должно быть небольшим. С одной стороны, гусеницы не должны глубоко проваливаться, с другой стороны, должно быть хорошее сцепление гусениц с грунтом. С этой целью между траками 27 гусениц смонтированы перепонки 28, жестко соединенные с толкателями 29 для установленных на траках 27 выдвижных шипов 30. Перепонки 28 выполнены в виде шарнирно соединенных между собой и с траками 27 створок. Перепонка 28 значительно увеличивает площадь контакта гусеницы с грунтом.

Когда гусеница идет по грунту, перепонка 28 собрана за счет того, что гусеница прямая. В шалашеобразную конструкцию перепонки 28 набивается грунт и своим давлением дополнительно удерживает створки перепонок в таком положении, а толкателем 29 дополнительно вдавливает шип 30 в грунт. Такая конструкция гусеницы обеспечивает хорошее сцепление с грунтом и, увеличивая площадь гусеницы, снижает удельное давление на грунт. Когда гусеница находит на заднюю ведущую звездочку 31, она сгибается в полукруг, перепонки 28 выпрямляются, одновременно толкателями 29 убирая шипы 30. Гусеница становится гладкой. Гладкую гусеницу легко очистить, поставив в этом месте простой скребок 32.

Буксировочная цепь 7 донного агрегата сбора ЖМК 1, снабженная подпружиненным водилом 33, всегда будет в натянутом положении. Этот узел является одним из узлов крепления при спуске и подъеме донного агрегата сбора ЖМК 1. Узел крепления водила 33 к раме 8 позволяет отклонять водило 33 в вертикальной плоскости вверх до 90°. Главная функция водила 33 - это поворот донного агрегата сбора ЖМК 1. Водило 33 взаимосвязано с приводом гусеничного шасси 20 для осуществления отключения одной (правой или левой) ходовой части (гусеничной группы) шасси 20 при развороте донного агрегата сбора ЖМК 1.

Агрегат перекачки пульпы ЖМК 21 выполнен в виде поперечно расположенных относительно направления перемещения двух многосекционных поршневых насосов 34, смонтированных по обе стороны от цепного транспортера 4, для подачи пульпы посредством всасывающих патрубков 35 со дна океана через погрузочно - транспортировочную трубу 36 в гибкие сетчатые емкости 3 цепного транспортера 4.

Привод агрегата перекачки пульпы ЖМК 21 является кривошипно-шатунный. Концы шатунов крепятся к рабочим штокам 37. Для повышения устойчивости рабочие штоки 37 снабжены направляющими штоками 38, установленными на опорных втулках 39. Многосекционные поршневые насосы 34 выполнены в виде смонтированных на фермах 40 труб диаметром 0,9 м. Каждая труба (корпус насоса) разделена перегородками 41 на десять секций 42 с поршнями 43 от единого общего рабочего штока 37. Каждая секция 42 имеет два выходных отверстия 44, выполненных со стороны перегородок 41, и одно входное 45, смонтированное на установленной по всей длине трубы насоса 34 подвижной планке 46. Входные отверстия 45 секций 42 насосов 34 соединены с всасывающими патрубками 35.

Подвижная планка 46 насосов 34 в месте расположения входных отверстий 45 снабжена упорами 47, обеспечивающими ее возвратно-поступательное перемещение посредством поршней 43, расположенных между упорами 47.

Кроме того, насосы 34 снабжены смонтированных на концах труб насосов 34 механизмами продвижения планки 46 на величину входного отверстия 45 секций 42 перед реверсом поршня 43. Такой механизм выполнен в виде подпружиненного, взаимодействующего с рабочим штоком 37 и планкой 46 поворотного рычага 48. При движении шток 37 поворачивает рычаг 48, который перемещает планку 46 посредством воздействия на упор 49 планки 46. При прохождении штоком 37 последних 5 см, рычаг 48 продвигает планку 46 на величину входного отверстия. При изменении направления движения штока 37 рычаг 48 под воздействием пружины 50 возвращается в исходное положение.

Таким образом, входное отверстие 45 каждой секции 42 постоянно сопровождает поршень 43 этой секции, находясь по ходу движения поршня 43 позади него.

Всасывающие патрубки 35 смонтированы на ферме 40 многосекционного поршневого насоса 34 и выполнены из шарнирно соединенных колен, при этом колена 51, смежные коленам 52, соединенным с входными отверстиями 45 секций 42 насоса 34, выполнены телескопическими, а нижние колена 53 всасывающих патрубков 35 соединены с придонными камерами всасывания 54.

Телескопические колена 51, соединенные с шаровыми шарнирами 55, обеспечивают поворот и раздвижение всасывающих патрубков 35 при перемещении планки 46 с входными отверстиями 45 то вправо, то влево при ходе поршня 43 в крайние положения.

Придонные камеры всасывания ЖМК 54 имеют корытообразную форму и ограничивают водное пространство в зоне нижнего конца всасывающего патрубка 35. Придонные камеры всасывания ЖМК 54 снабжены боковыми патрубками для проталкивания ЖМК к всасывающим патрубкам 56, и установленными по ходу движения передними 57 и задними 58 опорными валиками, при этом передние валики 57 выполнены с шипами.

Ширина придонной камеры 54 равна 2,5 м, длина по ходу 0,5 м. Придонная камера 54 обеспечивает всасывание с придонного слоя ЖМК с размером в поперечном сечении до 15-20 см с водой и илом. Входное отверстие всасывающего патрубка 35 расширено и перегорожено дугой (на чертеже не показано), чтобы не произошло перекрытия входного отверстия всасывающего патрубка 35. Через боковые патрубки 56 под напором поступает вода. Струи воды помогают двигать (проталкивать) ЖМК к входным отверстиям всасывающих патрубков 35, где выше эффективность всасывания.

Вследствие того, что нижнее колено 53 установлено шарнирно с возможностью поворота в вертикальной плоскости, то и придонная камера 54 имеет возможность отслеживать рельеф дна океана.

В горизонтальном положении многосекционные поршневые насосы 34 держат ферму 40 и ребра жесткости 59. Это предотвращает изгиб и перемещение труб насосов 34 в вертикальной плоскости. От перемещения насосов 34 в горизонтальной плоскости удерживают цепные растяжки 60.

Донный агрегат сбора ЖМК 1 имеет длину 40 м, ширину корпуса, включая гусеницы, 23 м. Размах многосекционных поршневых насосов 34 составляет 75 м. Масса донного агрегата сбора ЖМК 1-900 т.

Самоходная плавучая платформа 2 выполнена на полупогруженных понтонах 61 двухпалубной с верхней 62 и нижней 63 палубами.

На верхней палубе 62 расположены органы управления, монтажно-технологическое оборудование, в т.ч. привод вращения и торможения транспортера, привод подъема и опускания донного агрегата сбора ЖМК 1, электростанция для электропитания ходовых двигателей и двигателей транспортера 4 и сетки транспортера 4 (в транспортном положении).

Нижняя палуба 63 выполнена составной с образованием вырезов (15 м в длину, 25 м в ширину), на которые монтируются фермы для установки на них донного агрегата сбора ЖМК 1 в транспортном положении платформы 2 и для привязки рудовоза 6 при рабочем цикле. Между верхней 62 и нижней 63 палубами смонтирован загрузочный бункер 5 для ЖМК.

На палубах (верхней 62 и нижней 63) располагают поплавки 10 транспортера 4 в транспортном положении платформы 2. Под палубами (верхней 62 и нижней 63) крепятся решетчатые емкости 64 для размещения цепей (буксировочной 7 для донного аппарата 1, подъемных цепей 65 и цепей транспортера), выполненных из стальных прутьев., чтобы не накапливать воду и уменьшить их парусность.

Общая масса донного агрегата сбора ЖМК 1 с буксировочной цепью 7 и транспортера 4 с бензином для поплавков 10 и подъемными цепями 9 составляет 9290 т.

В отдельных понтонах 61 расположены двигатели, которые вращают корабельные винты. Заборник воды имеется только с внешней стороны. Таким образом винт спрятан, чтобы поток воды, вызванный тягой винта не мог воздействовать на цепной транспортер 4. В резервуаре 65 понтона 61 может находиться топливо для электростанции. Палубы 62 и 63 крепятся к понтонам 61 цилиндрическими полыми стойками 66, в которых может находится при транспортировке бензин. Общий объем стоек 6782 м³. Общий объем бензина 7977,5 м³. Остальная часть может находиться в отдельных секциях понтонов 61. Для безопасности, в свободное над бензином пространство закачивается азот, который исключит испарение бензина.

Самоходная плавучая платформа 2 имеет длину 150 м, ширину 60 м. Водоизмещение ее 24411 т, при высоте нижней палубы 63 над уровнем воды 15 м. Платформа 2 автономна и содержит все необходимое для работы установки.

Установка для добычи ЖМК работает следующим образом.

В приэкваториальной зоне, где сосредоточены, главным образом, залежи ЖМК, в частности в районе Кларион-Клипертон (Тихий океан), находится Российский участок площадью 150 тыс.км², предоставленный СССР в 1983 г. После выбора условий добычи ЖМК (богатые месторождение - не менее 5 кг/м ², достаточно гладкое дно океана в районе добычи, т.е. дно должно быть проходимым для донного агрегата сбора ЖМК 1 и относительно спокойная гидродинамическая обстановка в районе добычи, которая характеризуется наличием и скоростью внутриокеанских и поверхностных течений) определяется район океана для разработки ЖМК.

Наиболее богатые залежи находятся на глубинах от 4 до 6 км. Такие районы в океане называются впадинами, а впадины характеризуются относительно ровным дном. Большая скорость течений может оказать недопустимые воздействия на цепной транспортер 4. Но придонные течения имеют небольшие скорости (если на поверхности скорость 3 м/с, то по мере увеличения глубины скорость падает до 0,1-0,3 м/с). Кроме того, устойчивая самоходная плавучая платформа 2 с небольшой парусностью должна противостоять штормам. В этой зоне с вероятностью 0,75 проходит по меньшей мере один циклон в месяц, сопровождающийся штормами. Поэтому важна большая масса самоходной плавучей платформы 2, т.к. платформа 2 не только буксирует донный агрегат 1, но и вращает (приводит в движение) цепной транспортер 4. Большая масса даже при небольшой скорости имеет значительную инерцию. Поэтому маршевые двигатели должны быть мощными и обеспечивать необходимую тягу. Несмотря на большое водоизмещение, платформа 2 не может накапливать добытые ЖМК из-за большой (расчетной) производительности установки. Разгрузка идет напрямую через загрузочную бункер 5 на рудовоз 6, который также буксирует платформа 2. Рудовоз 6 располагается под платформой 2 между стойками 66. Рудовоз 6, находясь под загрузкой, не прокручивает свои винты, чтобы не оказывать струями воздействие на транспортер 4. Источником питания потребителей электроэнергии на платформе должна быть мощная электростанция 45-50 МВт (теплоэлектростанция на жидком топливе - мазут, солярка, газотурбинная электростанция на газовом конденсате, атомная мини-электростанция, как для АПЛ) и резервуар для хранения жидкого топлива или размещения атомной электростанций.

При погружении донного агрегата 1 на дно океана производится монтаж цепного транспортера 4. Монтируются и заправляются бензином поплавки 10. Между поплавками 10 крепятся сетки гибких емкостей 3 для ЖМК. Процесс опускания донного агрегата сбора ЖМК 1 трудоемкий и длительный. Сначала донный агрегат сбора ЖМК 1 опускается вертикально, но по достижении донным агрегатом сбора ЖМК 1 дна океана платформа 2 постепенно отходит до тех пор, пока весь цепной транспортер 4 не окажется смонтированным. При подъеме весь процесс проводится в обратном порядке.

В одну сетчатую емкость 3 цепного транспортера 4 в среднем может попасть до 233 кг ЖМК, но с учетом архимедовой силы это будет 155 кг, которые будут определять силу тяжести. Сетчатая емкость 3 в собранном виде на резиновых жгутах. При нахождении груза в сетчатой емкости 3 сетка растягивается. Цепной транспортер 4 наклонен под углом 45° к уровню океана. Груз оттягивает сетчатую емкость 3 и создает крыло. К тому же, при натяжении ячейки сетки собираются в плотный ряд капроновых нитей. Получается крыло под углом до 10-12° по отношению к вектору скорости цепного транспортера 4 относительно донного агрегата сбора ЖМК 1.

Сила, с которой привод на платформе 2 тянет цепной транспортер 4, ровна 1120 тс. Частота вращения приводных звездочек 23 цепного транспортера 4, установленных на донном агрегате 1 ровна 15 об/мин. Линейная скорость цепного транспортера 2,35 м/с.

Транспортные цепи цепного транспортера 4 сообщают ведущим звездочкам 23 цепного транспортера 4 усилие, которое распределяется между тремя потребителями: на цепной транспортер 4, на агрегат перекачки и подачи пульпы 21 на цепной транспортер 4, на вращение ведущих звездочек гусеничного шасси 20. Возможно отклонение цепного транспортера в горизонтальной плоскости до 10°.

Донный агрегат сбора ЖМК 1 всегда будет двигаться туда, куда направлено подпружиненное водило 33. В случае изменения курса платформы 2 или отклонения донного агрегата сбора ЖМК 1, происходит отклонение водила 33 от продольной оси симметрии донного агрегата сбора ЖМК 1. Механизм разворота должен отреагировать при отклонении водила 33 от продольной оси донного агрегата сбора ЖМК 1 на 2°. Механизм сцепления-расцепления (на чертеже не показан) той группы гусениц 24, в сторону которой наклонено водило 33 остановит эту группу гусениц. Противоположная группа гусениц остается подвижной. Производится поворот донного агрегата сбора ЖМК 1.

Далее водило 33 вновь становится на одной линии с осью симметрии донного агрегата сбора ЖМК 1, и через механизм сцепления-расцепления приведет в движение ранее остановленную группу гусениц. В общем случае разворот будет осуществляться автоматически.

Скорость выемки подъемной и буксировочной цепей 0,5 м/с. Система торможения используется при спуске и подъеме агрегата сбора ЖМК 1 и цепного транспортера 4.

Работа многосекционных поршневых насосов 34 осуществляется следующим образом. Поршень 43 каждой секции 42 расположен между упорами 47.

При движении поршня 43 в каждой секции 42 в ту или другую сторону, он (поршень 43) воздействуя на упоры 47 планки 46, (все десять поршней 43 всех десяти секций 42 действуют одновременно) начинает двигать саму планку 46 с входными отверстиями 45 за собой. И входное отверстие 45 секции 42 всегда оказывается за поршнем 43. Одновременно с планкой 46 начинают двигаться, поворачиваясь и раздвигаясь, всасывающие патрубки 35. Т.к. за поршнем 43 образуется зона пониженного давления, а давление воды, находящейся во всасывающем патрубке 35 оказывается выше давления в запоршневой зоне, то вода из всасывающего патрубка 35 устремляется в эту зону секции 42.

Через выходные отверстия 44 смесь воды, ила и ЖМК выталкивается через выходные трубы 68 насоса 34 в погрузочно-транспортировочную трубу 36. Площадь в сечении погрузочно-транспортировочной трубы 36 постепенно увеличивается по направлению к выходу. И на выходе труба 36 имеет площадь, равную сумме площадей десяти выходных труб 67 насоса 34. Скорость течения пульпы ровна 4,5 м/с. В выходных трубах 67 имеются клапаны 68, которые работают на выпуск воды из двух смежных секций 42. Из одной погрузочной-транспортировочной трубы 36 (от одного многосекционного поршневого насоса 34) вытекает 2 м³/сек. Потоки из двух погрузочно-транспортировочных труб 36 (от каждого насоса 34) разделены. На цепной транспортер 4 подается общий поток 4 м³/сек. За полный ход поршней 43 (2 м) на цепной транспортер 4 падает 24 м³/сек за 6 сек. Оба хода поршня 43 являются рабочими.

Диаметр ведущих звездочек гусеничных групп 24 равен 1 м. Частота вращения звездочек равна 9 об/мин. Скорость донного агрегата 1 будет равна 1 узлу (0,5 м/с). За это время один всасывающий патрубок 35 должен в среднем втянуть 0,2 м³/c воды из-под придонной камеры всасывания 54. Процент сбора ЖМК с 1 м² будет высок (до 67%)

Все трубы, по которым перекачивается смесь воды, ила и ЖМК должны быть изготовлены из нержавеющей стали повышенной твердости, например, из стали 30 ХГТ, у которой НВ-415. Фермы, ребра жесткости, кронштейны для крепления неподвижной части всасывающих патрубков могут быть выполнены из стали 25Х2ГНТ, у которой НВ-360. Колеса зубчатые, шатуны, штоки, цепи должны быть выполнены из особо прочной стали. Лоток 69 для отвода мутной воды, прошедшей через сетку транспортера 4, также должен быть выполнен из твердой стали. Повышенная твердость труб необходима для того, чтобы избежать царапин на внутренней поверхности труб, которые увеличивают сопротивление потока пульпы.

Гусеницы можно выполнить из титановых сплавов для облегчения всего агрегата. Удельное давление такой гусеницы (при общей массе агрегата около 900 т) будет около 130 г/см². Двигатели на платформе должны быть постоянного тока, мощностью до 10 мВт, с обмоткой возбуждения, подключенной параллельно обмотке якоря.

Автором разработан проект установки, проведены расчеты механизмов, агрегатов и отдельных деталей установки.

Изобретение относится к области морского горного дела и может быть использовано при разработке месторождений, залегающих на поверхности дна океана россыпных твердых полезных ископаемых, преимущественно железомарганцевых конкреций (ЖМК), представленных, в основном, горизонтальными и слабонаклонными залежами. Техническая задача - разработка надежной установки для добычи ЖМК со дна океана, обеспечивающей высокопроизводительную добычу ЖМК в условиях промышленной разработки ЖМК. Установка для добычи ЖМК со дна океана содержит судно-носитель, на котором расположены органы управления установкой и монтажно-технологическое оборудование, донный агрегат сбора ЖМК, смонтированный на раме, агрегат перекачки пульпы ЖМК с насосами, устройство для подъема ЖМК на поверхность океана, выполненное в виде взаимосвязанного с судном-носителем транспортера. Судно-носитель выполнено в виде самоходной плавучей платформы. Транспортер смонтирован на раме и выполнен цепным с гибкими сетчатыми емкостями. Донный агрегат сбора ЖМК соединен с самоходной плавучей платформой буксировочной цепью и выполнен в виде приводных от транспортера гусеничного шасси и агрегата перекачки пульпы ЖМК многосекционными поршневыми насосами для подачи пульпы со дна океана в сетчатые емкости транспортера посредством погрузочно-транспортировочной трубы. 15 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Установка для добычи железомарганцевых конкреций (ЖМК) со дна океана, содержащая судно-носитель, на котором расположены органы управления установкой и монтажно-технологическое оборудование, донный агрегат сбора ЖМК, смонтированный на раме, агрегат перекачки пульпы ЖМК с насосами, устройство для подъема ЖМК на поверхность океана, выполненное в виде взаимосвязанного с судном-носителем транспортера, отличающаяся тем, что судно-носитель выполнено в виде самоходной плавучей платформы, транспортер смонтирован на раме и выполнен цепным с гибкими сетчатыми емкостями, причем донный агрегат сбора ЖМК соединен с самоходной плавучей платформой буксировочной цепью, выполнен в виде приводных от транспортера гусеничного шасси и агрегата перекачки пульпы ЖМК с многосекционными поршневыми насосами для подачи пульпы со дна океана в сетчатые емкости транспортера посредством погрузочно-транспортировочной трубы.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что самоходная плавучая платформа выполнена на полупогруженных понтонах двухпалубной с верхней и нижней палубами, при этом нижняя платформа выполнена составной для установки донного агрегата в транспортном положении платформы и для привязки рудовоза при рабочем цикле.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что транспортер по всей длине снабжен поплавками, заполненными бензином.4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что поплавки закреплены на транспортере посредством пропущенных через поплавки штанг.5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что транспортер снабжен механизмом защиты поплавков в зоне подачи пульпы на транспортер.6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что механизм защиты поплавков выполнен в виде закрепленных на замкнутой цепи защитных козырьков с рычагами, взаимодействующими со штангами поплавков для перемещения защитных козырьков над поплавками в зоне подачи на транспортер пульпы.7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что транспортер снабжен механизмом контроля разгрузки сетчатых емкостей, выполненным в виде взаимосвязанного с транспортером кулачкового элемента, свободно установленного на оси.8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что между траками гусеничного шасси смонтированы перепонки, жестко соединенные с толкателями для установленных на траках выдвижных шипов.9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что перепонки выполнены в виде шарнирно соединенных между собой и с траками створок.10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что буксировочная цепь снабжена подпружиненным водилом, взаимосвязанным с приводом гусеничного шасси для осуществления отключения правой или левой ходовых частей гусеничного шасси при развороте донного агрегата.11. Установка по п.1, отличающаяся тем, что многосекционный поршневой насос выполнен в виде смонтированной на ферме трубы, разделенной перегородками на секции с поршнями от единого общего штока, с двумя выполненными со стороны перегородок выходными отверстиями в каждой секции и смонтированным на установленной по всей длине трубы подвижной планке входным отверстием, соединенным с всасывающим патрубком.12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что подвижная планка в месте расположения входных отверстий снабжена упорами, между которыми расположены поршни секций.13. Установка по п.11, отличающаяся тем, что многосекционные поршневые насосы снабжены ребрами жесткости.14. Установка по п.11, отличающаяся тем, что многосекционные поршневые насосы снабжены цепными растяжками, закрепленными на раме установки.15. Установка по п.11, отличающаяся тем, что всасывающие патрубки смонтированы на ферме многосекционного поршневого насоса и выполнены из шарнирно соединенных колен, при этом колена, смежные коленам, соединенным с входными отверстиями секций насоса, выполнены телескопическими, а нижние колена всасывающих патрубков соединены с придонными камерами всасывания.16. Установка по п.15, отличающаяся тем, что придонные камеры всасывания имеют корытообразную форму и снабжены боковыми патрубками для проталкивания ЖМК к всасывающим патрубкам, передними и задними опорными валиками, установленными по ходу движения установки, при этом передние валики выполнены с шипами.