АВТОНОМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА АКВАТОРИИ Российский патент 2015 года по МПК E21C50/00 

Настоящее изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подъема полезных ископаемых со дна акватории.

Известно устройство для добычи полезных ископаемых со дна океана, включающее в себя добычное судно, подводный аппарат с манипулятором, связанный с судном трос-кабелем, подводный трос с установленным на нем с помощью кольца контейнером, содержащим газогенератор, гибкую полость для газа и грузовую секцию [Авторское свидетельство SU 1351265 A1, E21C 50/00 от 06.06.1985, опубл. 10.07.1996)].

Однако данное устройство сложно в исполнении и требует больших затрат на его изготовление, высокий расход энергии на работу подводного аппарата с манипулятором, а также отсутствие возможности ведения работ в условиях плохой видимости.

Известно устройство для подъема полезных ископаемых с морского дна, включающее в себя транспортирующую емкость, шарнирно соединенную с тросом посредством штанги, газогенератор, гибкую полость для газа с клапаном предельного давления, трос с балластом и поплавком, и предназначено для подводной добычи полезных ископаемых (Патент RU №2426883 от 17.03.2010, опубл. 20.08.2011, бюл. №23).

Однако данное устройство сложно в исполнении и требует больших затрат на его изготовление, кроме того, не может работать на больших глубинах, имеет нестабильность при поднятии груза за счет неравномерного распределения газа по всей секции, вследствие чего может произойти опрокидывание данной конструкции, а также имеет значительно большой вес грейферного ковша, что значительно усложняет процесс поднятия груза со дна акватории.

Основная задача изобретения заключается в добыче полезных ископаемых со дна акватории и подъема их на ее поверхность независимо от глубины добычи, условий видимости, с минимальным расходом энергии на загрузку, с наименьшим усилием поднятия груза со дна акватории, а также рекультивацией во время добычи полезного ископаемого.

Достигается тем, что автономное устройство для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающее грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, поплавок, дополнительно снабжено емкостью, выполненной в виде изогнутого цилиндра с зауженной, удлиненной цилиндрической частью, которая наклонена в противоположную сторону от автономного устройства и при помощи рамы взаимосвязана с ним, а сама емкость закреплена на тросе, с возможностью вертикального перемещения, причем удлиненная цилиндрическая часть ее снабжена датчиком, взаимодействующим с датчиком, расположенным в контейнере под гибкой полостью, которая заполнена жидкостью, с плотностью, меньшей, чем плотность окружающей среды, кроме того, разгрузочное отверстие удлиненной цилиндрической части емкости снабжено откидывающим лотком, при этом расстояние от оси грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяется из условия:

L_o=h_v·ctgα+b,

где

h_v - расстояние от нижней площадки песков до вершины отвала, м;

α - угол отвала, град.;

b - шаг передвижки грейферного ковша;

а расстояние от нижней кромки грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяется из условия

hv=k_p·(h_b+f),

где h_b - мощность песков, м;

k_p - коэффициент разрыхления;

f - параметр, определяющий дополнительный объем грунтов емкости.

В качестве жидкости в гибкой полости используют, например, этиловый спирт или масло вазелиновое.

Поплавок дополнительно снабжен светодиодной лампой. Верхняя часть цилиндрической емкости снабжена откидывающейся крышкой.

Откидывающийся лоток цилиндрической емкости снабжен крепежным шарнирным элементом.

Наполнение гибкой полости жидкостью, меньшей плотности окружающей среды, в которой находится устройство, обеспечивает поднятие конструкции на поверхность, за счет разности плотностей, а закрепленная емкость к тросу с возможностью вертикального перемещения служит для опускания конструкции на дно акватории, с параметром f, определяющим дополнительный объем грунтов, необходимый для наполнения емкости песком.

Наличие откидывающего лотка, выполненного с наклоном от автономного устройства, обеспечивает спуск песка для рекультивации месторождения, проходящей параллельно добыче, а также дальность высыпания породы в виде песка из емкости, что предотвращает попадание этой же породы в ковш грейфера при повторном зачерпывании. Форма емкости в виде изогнутого цилиндра с зауженной, удлиненной цилиндрической частью обеспечивает полную разгрузку емкости. Поплавок, дополнительно снабженный светодиодной лампой, обеспечивает нахождение местоположения устройства, за счет яркого свечения на поверхности.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на Фиг.1,2 приведена схема устройства для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, а на Фиг.3 - схема разработки месторождения с шагом передвижки грейферного ковша.

Устройство содержит емкость 1, выполненную в виде грейферного ковша с армированными челюстями 2. На внешней поверхности челюстей 2 имеются крюки 5, соединенные с гибкими тягами 6 и креплениями 7, позволяющие удерживать челюсти 2 в открытом состоянии. К верхней части каждой из челюстей жестко подсоединены рычаги 8 с упором 9, ограничивающие максимальный угол раскрытия челюстей, и механизм полного закрытия ковша 10, который также находится в жесткой связи с рычагами 8. В контейнере 4 расположен датчик 11, а снаружи контейнера расположены сцепные кольца 3, одним из которых прикреплен к жесткой раме 14. В контейнере 4 расположены гибкие звенья 12, соединяющие рычаги 8. Датчик 11 передает сигнал на датчик 20, приводящий в действие крепежный шарнирный элемент 21, опускающий лоток 22 емкости 19. Емкость 19 закреплена с тросом 24 с помощью колец перемещения 17 к сцепному блоку 23. На вершине емкости 19 находится крышка 18. На конце троса 24, опущенного в воду, находится груз 25, а на вершине троса 24 находится поплавок 15, выше которого расположено сцепное кольцо 16 для подъема устройства.

Работает предложенное устройство следующим образом.

Автономное устройство в виде емкости 1, выполненной в виде грейферного ковша с армированными челюстями 2, снабженного рычагами 8 с упорами 9 и гибкими звеньями 6, одновременно с емкостью 19, выполненной в виде изогнутого цилиндра с зауженной, удлиненной цилиндрической частью и наклоненной в противоположную сторону от автономного устройства при помощи системы сцепных блоков 17 и 23 и рамы 14, опускают на дно. При этом гибкие тяги 6, закрепленные к контейнеру 4, будучи в натяжении между креплениями 7 и крюками 5, удерживают грейферный ковш в открытом состоянии. При достижении грейферным ковшом дна акватории срабатывает датчик 11, расположенный в контейнере 4, который передает сигнал датчику 20, расположенному в емкости 19. Предварительно, емкость 19, через откидывающуюся крышку 18, заполняется песком 26 для последующей рекультивации разрабатываемого месторождения и для опускания устройства на дно акватории. Под действием силы тяжести, емкость 19, заполненная песком 26, закрепленная с тросом 24 с помощью колец 17, с возможностью вертикального перемещения, опускает все устройство на дно акватории. При поступлении сигнала к датчику 20 срабатывает шарнирный механизм 21 откидывающегося лотка 22, происходит высыпание породы 26 в виде песка из емкости 19 на дно. После чего устройство начинает подниматься вверх за счет разности плотностей жидкости в гибкой полости 13, и воды акватории, в которой находится устройство. В результате гибких тяг 6 и рычагов 8 происходит зачерпывание породы челюстями 2, емкости 1 грейферного ковша и его закрытие. При полном закрытии емкости 1 под действием выталкивающей силы устройство поднимается на поверхность и с помощью поплавка 15, снабженного светодиодной лампой, устройство обнаруживает судно и поднимает его благодаря сцепному кольцу 16.

Данное изобретение может осуществлять добычу полезного ископаемого при любой глубине дна акватории, в условиях плохой видимости и различных погодных ситуациях, с наименьшим расходом энергии на загрузку, с наименьшим усилием поднятия груза со дна акватории, а также осуществляет рекультивацию, параллельную выемки породы, что обеспечивает эффективное ведение работ.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, поплавок. При этом устройство дополнительно снабжено емкостью, выполненной в виде изогнутого цилиндра с зауженной удлиненной цилиндрической частью, которая наклонена в противоположную сторону от автономного устройства и при помощи рамы взаимосвязана с ним. Сама емкость закреплена на тросе с возможностью вертикального перемещения. Удлиненная цилиндрическая часть емкости снабжена датчиком, взаимодействующим с датчиком, расположенным в контейнере под гибкой полостью, которая заполнена жидкостью с плотностью, меньшей, чем плотность окружающей среды. Разгрузочное отверстие удлиненной цилиндрической части емкости снабжено откидывающим лотком. Расстояние от оси грейферного ковша до лотка в откинутом положении и расстояние от нижней кромки грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяются по математическим зависимостям, приведенным в описании. Технический результат заключается в повышении эффективности подводной разработки полезных ископаемых. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Автономное устройство для подводной разработки месторождений полезных ископаемых, включающее грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, трос, соединенный с поплавком и грузом, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено емкостью, выполненной в виде изогнутого цилиндра с зауженной удлиненной цилиндрической частью, которая наклонена в противоположную сторону от автономного устройства и при помощи системы сцепных блоков и рамы взаимосвязана с ним, а сама емкость закреплена на тросе, с возможностью вертикального перемещения, причем удлиненная цилиндрическая часть ее снабжена датчиком, взаимодействующим с датчиком, расположенным в контейнере под гибкой полостью, которая заполнена жидкостью, с плотностью, меньшей, чем плотность окружающей среды, кроме того, разгрузочное отверстие удлиненной цилиндрической части емкости снабжено откидывающим лотком, при этом расстояние от оси грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяется из условия:
L_o=h_v·ctgα+b,
где
h_v - расстояние от нижней площадки песков до вершины отвала, м;
α - угол отвала, град;
b - шаг передвижки грейферного ковша;
а расстояние от нижней кромки грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяется из условия
hv=k_p·(h_b+f)
где h_b - мощность песков, м;
k_p - коэффициент разрыхления;
f - параметр, определяющий дополнительный объем грунтов емкости.

2. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жидкости в гибкой полости используют, например, этиловый спирт или масло вазелиновое.

3. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что поплавок дополнительно снабжен светодиодной лампой.

4. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть цилиндрической емкости снабжена откидывающейся крышкой.

5. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что откидывающийся лоток цилиндрической емкости снабжен крепежным шарнирным элементом.