УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ КОНКРЕЦИЙ Российский патент 2009 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к гидромеханизированным устройствам для добычи конкреций с морского дна.

Известно устройство для добычи конкреций с морского дна (прототип), содержащее базовое судно, передвижной придонный агрегат, включающий пульпонасос с всасывающим и выходным патрубками, напорный трубопровод, перфорированный патрубок, соединенный фланцами с выходным патрубком и напорным трубопроводом, при этом размеры отверстий перфорированного патрубка приняты равными минимальному размеру добываемых конкреций (Пат. РФ №2219342, кл. 7 Е21С 50/00, E02F 3/88; 2003).

Однако недостатками известного устройства являются необходимость использования передвижного придонного агрегата, увеличенная длина напорного трубопровода, что усложняет и удорожает конструкцию устройства, а также нарушение продуктивного придонного слоя при перемещении по дну акватории тяжелого добычного агрегата, что увеличивает продолжительность восстановительного периода формирования новых конкреций.

Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление конструкции устройства и обеспечение щадящего режима добычи конкреций.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для добычи конкреций, содержащем базовое судно, пульпонасос с всасывающим и выходным патрубками, напорный трубопровод, соединенный фланцем с выходным патрубком, и перфорированный патрубок с размерами отверстий, равными минимальному размеру добываемых конкреций, согласно изобретению напорный трубопровод ориентирован вертикально, а его надводная часть с помощью обоймы шарнирно закреплена на конце подъемной стрелы поворотного крана, установленного на базовом судне, с возможностью подъема и опускания напорного трубопровода, а также его перемещения в горизонтальной плоскости, верхняя часть трубопровода гибким шлангом соединена с приемным приспособлением для конкреций, на нижней части трубопровода с возможностью вращения относительно него в горизонтальной плоскости установлена консольная поворотная ферма, кинематически связанная с приводом ее поворота, а на нижней части фермы закреплен желоб цилиндрической формы в поперечном сечении, на котором в подшипниках установлен горизонтально ориентированный шнек, снабженный приводом его вращения, с возможностью захвата шнеком конкреций со дна акватории и перемещения конкреций к всасывающему патрубку напорного трубопровода, желоб с зазором охватывает шнек сверху, с одной стороны на дуге 180 градусов, а с другой на 90 градусов, при этом большая дуга размещена со стороны, противоположной направлению вращения фермы, с зазором над поворотной фермой на напорном трубопроводе консольно закреплены симметрично расположенные относительно продольной оси напорного трубопровода и наклонно ориентированные в сторону дна акватории балки с закрепленными на их концах вертикально ориентированными остроугольными штырями с возможностью их погружения в донный грунт, а приемное приспособление для конкреций выполнено в виде наклонной колосниковой решетки с возможностью перегрузки с нее обезвоженных конкреций в передвижные контейнеры, а под колосниковой решеткой размещен зумпф. Зумпф может быть снабжен отводящим трубопроводом, ориентированным в сторону дна акватории, а отводящий трубопровод может быть выполнен в виде гибкого шланга.

Устройство для добычи конкреций представлено на фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.2, на фиг.4 - план отработки продуктивной площади с конкрециями без перемещения базового судна.

Устройство для добычи конкреций содержит базовое судно 1, вертикально ориентированный напорный трубопровод 2, надводная часть которого с помощью обоймы 3 шарнирно 4 закреплена на конце подъемной стрелы 5 поворотного крана 6, установленного на базовом судне 1. Стрела 5 размещена с возможностью подъема и опускания напорного трубопровода 2, а также его перемещения в горизонтальной плоскости. Верхняя часть трубопровода 2 гибким шлангом 7 соединена с приемным приспособлением для конкреций. На нижней части трубопровода 2 с возможностью вращения относительно него в горизонтальной плоскости установлена консольная поворотная ферма 8, кинематически связанная с приводом 9 ее поворота. Привод 9 установлен на кронштейне 10, закрепленном на напорном трубопроводе 2. На нижней части фермы 8 закреплен желоб 11 цилиндрической формы в поперечном сечении, на котором в подшипниках 12 и 13, закрепленных на его концах, установлен горизонтально ориентированный шнек 14. Шнек 14 снабжен приводом 15 его вращения и размещен с возможностью захвата шнеком 14 конкреций 16 со дна 17 акватории 18 и перемещения конкреций к всасывающему патрубку 19 вертикального пульпонасоса 20. При этом желоб 11 с зазором охватывает шнек 14 сверху, с одной стороны на дуге 180 градусов, а с другой на 90 градусов. При этом большая дуга размещена со стороны, противоположной направлению вращения фермы 8. С зазором над поворотной фермой 8 на напорном трубопроводе 2 консольно закреплены симметрично расположенные относительно продольной оси напорного трубопровода 2 и наклонно ориентированные в сторону дна 17 акватории 18 балки 21 с закрепленными на их концах вертикально ориентированными остроугольными штырями 22 с возможностью их погружения в донный грунт 17. Приемное приспособление для конкреций 16 выполнено в виде наклонной колосниковой решетки 23 с возможностью перегрузки с нее обезвоженных конкреций 16 в передвижные контейнеры 24. Под колосниковой решеткой 23 размещен зумпф 25. Зумпф 25 может быть снабжен отводящим трубопроводом 26, ориентированным в сторону дна 17 акватории 18. Отводящий трубопровод 26 может быть выполнен в виде гибкого шланга. 27 - перфорированная вставка в напорный трубопровод 2. 28 - направление вращения фермы 8 с желобом 11 и шнеком 14. 29 - ось поворота стрелы 5 поворотного крана. 30, 31 и 32 - начальное, конечное и промежуточное положение в плане нагнетательного трубопровода 2 при отработке участка залежи конкреций 16 без перемещения базового судна 1. 33 - траектория горизонтальной проекции оси трубопровода 2. 34 - траектория наружного конца шнека 14 при максимально возможном повороте фермы 8. 35 - направление вращения шнека 14. а - вылет стрелы 5, l - удаление внешней кромки шнека 14 от оси напорного трубопровода 2.

Устройство действует следующим образом. После размещения базового судна 1 в зоне добычи конкреций с помощью стрелы 5 поворотного крана 6 трубопровод 2 с закрепленным на нем оборудованием опускается в акваторию 18 до размещения шнека 14 на ее дне 17. При этом штыри 22 под действием веса трубопровода 2 с навесным оборудованием внедряются в донный грунт, фиксируя трубопровод 2 в горизонтальной плоскости. После этого включают пульпонасос 20 и привод 15 шнека 14 при направлении 35 вращения шнека 14. Одновременно с включением привода 15 шнека 14 или периодически включают привод 9 вращения фермы 8 в направлении 28. Благодаря этому при вращении фермы 8 и вращении шнека 14 в подшипниках 12 и 13 размещенные на дне 17 конкреции 16 за счет их взаимодействия как с лопастями шнека 14, так и с желобом 11, который выполняет функцию направляющего и сдвигающего конкреции 16 элемента, непрерывно смещаются к всасывающему патрубку 19 пульпонасоса 20, захватываются и транспортируются им вверх по напорному трубопроводу 20. При этом при проходе гидросмеси через перфорированную вставку 27 излишки воды и часть илистых включений удаляются из трубопровода 2. С напорного трубопровода 2 гидросмесь по гибкому шлангу 7 направляется на наклонную колосниковую решетку 23, на которой происходит обезвоживание и обесшламливание конкреций 16. С колосниковой решетки 23 конкреции 16 самотеком разгружаются в передвижные контейнеры 24. После полного оборота фермы 8 относительно напорного трубопровода 2 и выработки конкреций 16 с площади, ограниченной кругом радиуса l, трубопровод 2 с навесным оборудованием приподнимается над дном 17 с помощью подъемной стрелы 5, перемещается поворотным краном 6 в горизонтальной плоскости по траектории 33 и снова опускается на дно 17 на смежный с отработанным участок залежи.

Подрешетный продукт колосниковой решетки 23 - вода с остатками илистых частиц - поступает в зумпф 25, откуда по гибкому шлангу 26 может сбрасываться в придонную зону. Контейнеры 24 по мере их заполнения конкрециями 16 перемещаются в зону их размещения на судне 1.

Процесс непрерывной отработки залежи конкреций 16 без передвижки базового судна 1 начинается с размещения напорного трубопровода 2 у одного из бортов базового судна 1 в точке 30 и заканчивается при размещении напорного трубопровода 2 в точке 31 у другого борта судна 1. При этом при повороте стрелы 5 крана 6 по дуге 33 и фермы 8 относительно оси трубопровода 2 на угол 360 градусов обеспечивается сбор конкреций 16 с площади, примерно равной π(a+l)² (на фиг.4 эта площадь заштрихована).

После отработки данного участка с помощью крана 6 напорный трубопровод 2 приподнимается над дном 17, а базовое судно 1 перемещается на смежный участок, на котором цикл работ производится в описанном выше порядке. Периодически или после того как все контейнеры 24 будут заполнены конкрециями 16, контейнеры с конкрециями с базового судна 1 перегружаются на транспортное судно.

Отличительные признаки изобретения позволяют упростить и удешевить конструкцию устройства и обеспечивают щадящий режим добычи конкреций без значительного нарушения структуры придонного слоя.

Изобретение относится к гидромеханизированным устройствам для добычи конкреций с морского дна. Технический результат - упрощение и удешевление конструкции, а также обеспечение щадящего режима добычи конкреций. Устройство для добычи конкреций содержит базовое судно, пульпонасос с всасывающим и выходным патрубками, напорный трубопровод, соединенный фланцем с выходным патрубком, и перфорированный патрубок с размерами отверстий, равными минимальному размеру добываемых конкреций. Напорный трубопровод ориентирован вертикально. Надводная часть трубопровода с помощью обоймы шарнирно закреплена на конце подъемной стрелы поворотного крана, установленного на базовом судне, с возможностью подъема и опускания напорного трубопровода, а также его перемещения в горизонтальной плоскости. Верхняя часть трубопровода гибким шлангом соединена с приемным приспособлением для конкреций. На нижней части трубопровода с возможностью вращения относительно него в горизонтальной плоскости установлена консольная поворотная ферма. Ферма кинематически связана с приводом ее поворота. На нижней части фермы закреплен желоб цилиндрической формы в поперечном сечении. На желобе в подшипниках установлен горизонтально ориентированный шнек, снабженный приводом его вращения. Шнек размещен с возможностью захвата им конкреций со дна акватории и перемещения их к всасывающему патрубку вертикального пульпонасоса. Желоб с зазором охватывает шнек сверху, с одной стороны на дуге 180 градусов, а с другой на 90 градусов. При этом большая дуга размещена со стороны, противоположной направлению вращения фермы. С зазором над поворотной фермой на напорном трубопроводе консольно закреплены симметрично расположенные относительно продольной оси напорного трубопровода и наклонно ориентированные в сторону дна акватории балки с закрепленными на их концах вертикально ориентированными остроугольными штырями с возможностью их погружения в донный грунт. Приемное приспособление для конкреций выполнено в виде наклонной колосниковой решетки с возможностью перегрузки с нее обезвоженных конкреций в передвижные контейнеры. Под колосниковой решеткой размещен зумпф. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для добычи конкреций, содержащее базовое судно, пульпонасос с всасывающим и выходным патрубками, напорный трубопровод, соединенный фланцами с выходным патрубком, и перфорированный патрубок с размерами отверстий, равными минимальному размеру добываемых конкреций, отличающееся тем, что напорный трубопровод ориентирован вертикально, а его надводная часть с помощью обоймы шарнирно закреплена на конце подъемной стрелы поворотного крана, установленного на базовом судне, с возможностью подъема и опускания напорного трубопровода, а также его перемещения в горизонтальной плоскости, верхняя часть трубопровода гибким шлангом соединена с приемным приспособлением для конкреций, на нижней части трубопровода с возможностью вращения относительно него в горизонтальной плоскости установлена консольная поворотная ферма, кинематически связанная с приводом ее поворота, а на нижней части фермы закреплен желоб цилиндрической формы в поперечном сечении, на котором в подшипниках установлен горизонтально ориентированный шнек, снабженный приводом его вращения, с возможностью захвата шнеком конкреций со дна акватории перемещения конкреций к всасывающему патрубку вертикального пульпонасоса, желоб с зазором охватывает шнек сверху, с одной стороны на дуге 180°, а с другой - на 90°, при этом большая дуга размещена со стороны, противоположной направлению вращения фермы, с зазором над поворотной фермой на напорном трубопроводе консольно закреплены симметрично расположенные относительно продольной оси напорного трубопровода и наклонно ориентированные в сторону дна акватории балки с закрепленными на их концах вертикально ориентированными остроугольными штырями с возможностью их погружения в донный грунт, а приемное приспособление для конкреций выполнено в виде наклонной колосниковой решетки с возможностью перегрузки с нее обезвоженных конкреций в передвижные контейнеры, а под колосниковой решеткой размещен зумпф.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зумпф снабжен отводящим трубопроводом, ориентированным в сторону дна акватории.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отводящий трубопровод выполнен в виде гибкого шланга.