УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ КОНКРЕЦИЙ С МОРСКОГО ДНА 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, который должен быть гибким, 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, увеличение производительности и обеспечение щадящего режима добычи конкреций.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для добычи конкреций с морского дна, содержащем базовое судно, пульпонасос с всасывающим и выходным патрубками, напорный трубопровод, соединенный фланцами с выходным патрубком и напорным трубопроводом, при этом размеры отверстий перфорированного патрубка приняты 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 поворотная ферма, кинематически связанная с приводом ее поворота, а на нижних частях фермы, симметрично ориентированных относительно трубопровода, закреплены расположенные параллельно друг другу два желоба цилиндрической формы в поперечном сечении, на которых в подшипниках установлены горизонтально ориентированные шнеки, снабженные приводами их вращения, с возможностью захвата шнеками конкреций со дна акватории и перемещения конкреций к всасывающему патрубку напорного трубопровода, каждый 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, при этом продольные оси шнеков в плане размещены по обе стороны от оси трубопровода на одинаковом расстоянии от нее на противоположных относительно трубопровода частях фермы, а желоба шнеков соединены с всасывающим патрубком, который выполнен в виде расширяющегося вниз усеченного конуса, 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 конкреции с морского дна представлено на чертежах, где на фиг.1 показан вид сбоку, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.2.

Устройство для добычи конкреций с морского дна 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 нижних частях фермы, симметрично ориентированных относительно трубопровода 2, закреплены расположенные параллельно друг другу два желоба 11 и 12 цилиндрической формы в поперечном сечении. На желобах 11 и 12 в подшипниках 13 и 14 установлены горизонтально ориентированные шнеки 15 и 16, снабженные приводами их вращения 17 и 18. Шнеки 15 и 16 на желобах 11 и 12 размещены с возможностью захвата шнеками конкреций 19 со дна 20 акватории 21 и перемещения конкреций 19 к всасывающему патрубку 22 пульпонасоса 23. Каждый желоб 11 и 12 с зазором охватывает шнек 15 и 16 сверху, с одной стороны на дуге 180°, а с другой на 90°. При этом большая дуга размещена со стороны, противоположной направлению 24 вращения фермы 8. Продольные оси шнеков 15 и 16 в плане размещены по обе стороны от оси трубопровода 2 на одинаковом расстоянии от нее на противоположных относительно трубопровода 2 частях фермы 8 относительно оси 25 трубопровода 2. Желоба 11 и 12 шнеков 15 и 16 соединены с всасывающим патрубком 22, который выполнен в виде расширяющегося вниз усеченного конуса. Приемное приспособление для конкреций 19 выполнено в виде наклонной колосниковой решетки 26 с возможностью перегрузки с нее обезвоженных конкреций 19 в передвижные контейнеры 27. Под колосниковой решеткой 26 размещен зумпф 28. Зумпф 28 может быть снабжен отводящим трубопроводом 29, ориентированным в сторону дна 20 акватории 21. Отводящий трубопровод 29 может быть выполнен в виде гибкого шланга. 30 - перфорированная вставка в напорный трубопровод 2. 31 - траектория наружных концов шнеков 15 и 16. 32 - направление вращения шнеков 15 и 16. а - вылет стрелы 5, l - удаление внешних кромок шнеков 15 и 16 от оси 25 напорного трубопровода 2. b - расстояние между осями шнеков 15 и 16. 33 и 34 - переходные участки желобов 15 и 16 в зонах их примыкания к всасывающему патрубку 22 пульпонасоса 23.

Устройство действует следующим образом. После размещения базового судна 1 в зоне добычи конкреций 19 с помощью стрелы 5 поворотного крана 6 трубопровод 2 с закрепленным на нем оборудованием опускается в акваторию 21 до размещения шнеков 15 и 16 на ее дне 20. После этого включают пульпонасос 23 и приводы 17 и 18 шнеков 15 и 16 при направлении 32 вращения шнеков 15 и 16. Одновременно с включением приводов 17 и 18 шнеков 15 и 16 или периодически включают привод 9 вращения фермы 8 в направлении 24. Благодаря этому при вращении фермы 8 и вращении шнеков 15 и 16 в подшипниках 13 и 14 размещенные на дне 20 конкреции 19 за счет их взаимодействия как с лопастями шнеков 15, 16, так и с желобами 11, 12, которые выполняют функцию направляющих и сдвигающих конкреции 19 элементов, непрерывно смещаются к всасывающему патрубку 22 пульпонасоса 23, захватываются и транспортируются им вверх по напорному трубопроводу 2. При этом при проходе гидросмеси через перфорированную вставку 30 излишки воды и часть илистых включений удаляются из трубопровода 2. С напорного трубопровода 2 гидросмесь по гибкому шлангу 7 направляется на наклонную колосниковую решетку 26, на которой происходит обезвоживание и обесшламливание конкреций 19. С колосниковой решетки 26 конкреции 19 самотеком разгружаются в передвижные контейнеры 27.

При этом при одновременном повороте фермы 8 и вращении шнеков 15 и 16 реактивные крутящие моменты при работе приводов 9 и 17, 18 уравновешивают друг друга. Благодаря этому напорный трубопровод 2 практически не испытывает неуравновешенного крутящего момента в горизонтальной плоскости. Помимо этого, наличие двух одновременно работающих шнеков 15 и 16, расположенных по обе стороны от напорного трубопровода 2, обеспечивают отработку залежи площадью πl² при повороте фермы 8 на 180°, что позволяет увеличить производительность устройства или при прочих равных условиях уменьшить угловую скорость вращения фермы 8 и шнеков 15 и 16.

После полуоборота фермы 8 относительно напорного трубопровода 2 и выработки конкреций 19 с площади, ограниченной кругом радиуса l, трубопровод 2 с навесным оборудованием приподнимается над дном 20 с помощью подъемной стрелы 5 и перемещается поворотным краном 6 в горизонтальной плоскости на соседний участок и снова опускается на дно 20 для отработки этого участка залежи.

Подрешетный продукт колосниковой решетки 26 - вода с остатками илистых частиц - поступает в зумпф 28, откуда по гибкому шлангу 29 может сбрасываться в придонную зону. Контейнеры 27 по мере их заполнения конкрециями 19 перемещаются в зону их размещения на судне 1.

Процесс непрерывной отработки залежи конкреций 19 без передвижки базового судна 1 начинается с размещения напорного трубопровода 2 с помощью поворотного крана 6 у одного из бортов базового судна 1 и заканчивается при размещении напорного трубопровода 2 у другого борта базового судна 1. При этом при повороте стрелы 5 крана 6 и фермы 8 относительно оси трубопровода 2 на угол 180° обеспечивается сбор конкреций 19 с площади, примерно равной π(a+l)².

После отработки данного участка с помощью крана 6 напорный трубопровод 2 приподнимается над дном 20, а базовое судно 1 перемещается на смежный участок, на котором цикл работ производится в описанном выше порядке. Периодически или после того, как все контейнеры 27 будут заполнены конкрециями 19, контейнеры с конкрециями с базового судна 1 перегружаются на транспортное судно, а на базовое судно перегружаются порожние контейнеры.

Отличительные признаки изобретения позволяют упростить и удешевить конструкцию устройства, повысить производительность 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 устройства, увеличение производительности и 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, при этом размеры отверстий перфорированного патрубка приняты 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 нижних частях фермы, симметрично ориентированных относительно трубопровода, закреплены расположенные параллельно друг другу два желоба цилиндрической формы в поперечном сечении. На желобах в подшипниках установлены горизонтально ориентированные шнеки, снабженные приводами их вращения. Шнеки размещены с возможностью захвата ими конкреций со дна акватории и перемещения конкреций к всасывающему патрубку напорного трубопровода. Каждый 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. Продольные оси шнеков в плане размещены по обе стороны от оси трубопровода на одинаковом расстоянии от нее на противоположных относительно трубопровода частях фермы. Желоба шнеков соединены с всасывающим патрубком, который выполнен в виде расширяющегося вниз усеченного конуса. 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, 3 ил.

1. Устройство для добычи конкреций с морского дна, содержащее базовое судно, пульпонасос с всасывающим и выходным патрубками, напорный трубопровод, соединенный фланцем с выходным патрубком, при этом размеры отверстий перфорированного патрубка приняты 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 нижних частях фермы, симметрично ориентированных относительно трубопровода, закреплены расположенные параллельно друг другу два желоба цилиндрической формы в поперечном сечении, на которых в подшипниках установлены горизонтально ориентированные шнеки, снабженные приводами их вращения, с возможностью захвата шнеками конкреций со дна акватории и перемещения конкреций к всасывающему патрубку напорного трубопровода, каждый 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, при этом продольные оси шнеков в плане размещены по обе стороны от оси трубопровода на одинаковом расстоянии от нее на противоположных относительно трубопровода частях фермы, а желоба шнеков соединены с всасывающим патрубком, который выполнен в виде расширяющегося вниз усеченного конуса, 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.