Устройство автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий Российский патент 2024 года по МПК E21C50/00 B66C3/18 E02F3/47 

Изобретение относится к добывающей промышленности и может быть использовано для добычи твердых полезных ископаемых со дна акваторий.

Известно устройство для подводной разработки месторождений полезных ископаемых (RU 2426883 C1, 20.08.2011, МПК E21C 50/00), включающее сетчатый грейферный ковш с армированными челюстями, шарнирно соединенный с тросом посредством штанги, газогенератор с датчиком запуска, гибкую полость для газа с клапаном предельного давления, трос с балластом и поплавком.

Недостатком данного устройства является его ограниченность по глубине разработки из-за использования троса с балластом и поплавком, что также повышает общую материалоемкость устройства. Кроме того, исполненные из металла челюсти грейферного ковша подвергаются повышенной морской коррозии.

Известно устройство автономной добычи твердых полезных ископаемых со дна континентального шельфа (RU 2651660 C1, 23.04.2018 МПК E21C 50/00), включающее грейферный ковш с несущей емкостью ковша из эластичного материала и петлю для подъема устройства на судно.

При этом, всплытие данного устройства осуществляется с помощью образования газов под водой за счет инициации электродетонатора и взрывчатого вещества в полых зубьях ковша. Основным недостатком данного устройства является повышенный износ из-за использования взрыва в полых зубьях, а также увеличение затрат на добычу за счет необходимости использования при каждом цикле добычи - электродетонаторы и взрывчатое вещество.

Близким техническим решением с заявленным является автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акваторий (RU 2539508 C1, 20.01.2015, МПК E21C 50/00), включающее грейферный ковш с армированными челюстями, газогенератор с датчиком запуска, гибкую полость для газа, сцепной блок и радиомаяк.

Конструкция данного устройства не гарантирует вертикального опускания на дно, и оно может быть опрокинуто подводными течениями. А высокая металлоемкость устройства снижает его коэффициент тары и снижает эффективность добычи полезных ископаемых.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение габаритов устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий в транспортном положении, обеспечение его надежного размещения на дне акватории в процессе добычи и повышение коэффициента его тары.

Достигается это тем, что устройство автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий, включающее грейферный ковш с челюстями и стенками из эластичного материала, газогенератор, расположенный в контейнере, гибкую полость с радиомаяком и сцепным блоком, согласно изобретению, контейнер с газогенератором дополнительно снабжен электродвигателем с электронным блоком управления и аккумулятором и при помощи кабель-троса соединен с грейферным ковшом, выполненным шарнирно-складывающимся, челюсти которого установлены шарнирно на головке, имеющей отверстие, причем все шарнирные соединения ковша дополнительно снабжены доводчиками, а закрепленный на челюстях эластичный материал, образующий стенки ковша, в разложенном состоянии имеет зонтообразную форму, при этом гибкая полость расположена на контейнере. В качестве эластичного материала стенок грейферного ковша используют полипропиленовую ткань.

Устройство поясняется графически:

на фиг. 1 - устройство автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий в транспортном положении;

на фиг. 2 и 3 отображается поочередное раскрытие первых и вторых шарниров грейферного ковша устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий, соответственно;

на фиг. 4 и 5 продемонстрирован грейферный ковш устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий в конце цикла зачерпывания до включения газогенератора и после полного заполнения гибкой полости воздухом;

на фиг. 6 представлен принцип работы устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий,

где: 1 -грейферный ковш; 2 - стенки из эластичного материала; 3 - челюсти; 4 - шарниры первой очереди; 5 - доводчики первой очереди; 6 - головка; 7 - отверстие; 8 - шарниры второй очереди; 9 - доводчики второй очереди; 10 - кабель-трос; 11 - контейнер; 12 - аккумулятор; 13 - электронный блок управления; 14 - электродвигатель; 15 - газогенератор; 16 - гибкая полость; 17 - сцепной блок; 18 - радиомаяк; 19 - спускающее судно; 20 - судно-сборщик.

Устройство автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий включает грейферный ковш 1, соединенный своей головкой 6, посредством кабель-троса 10, с контейнером 11, в котором герметично установлены электронный блок управления 13 с аккумулятором 12, электродвигатель 14 и газогенератор 15. На контейнере 11 закреплена гибкая полость 16, которая связана с газогенератором 15, который в свою очередь приводится в действие электродвигателем 14. На верхней части гибкой полости 16 установлен сцепной блок 17 и радиомаяк 18.

Челюсти 3 грейферного ковша 1, установленные посредством шарниров второй очереди 8 на головке 6, имеющей отверстие 7, выполнены складными за счет шарниров первой очереди 4 и шарниров второй очереди 8, которые в свою очередь сопряжены с доводчиками первой очереди 5 и доводчиками второй очереди 9, соответственно.

Грейферный ковш 1 имеет в плане зонтообразную форму, а закрепленный на челюстях 3 эластичный материал образует стенки 2 грейферного ковша 1.

Устройство автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий работает следующим образом.

На дно акватории со спускающего судна 19 сбрасывают в транспортном положении грейферный ковш 1 в месте предполагаемых работ по разработке россыпного месторождения. В процессе погружения грейферный ковш 1 сохраняет свое вертикальное положение за счет того, что в гибкой полости 16, имеется воздух, в объеме необходимом исключительно для данной функции.

Перевод грейферного ковша 1 из транспортного положения в рабочее, запуск процесса зачерпывания и всплытия производится за счет автоматических команд, подаваемых с электронного блока управления 13, который определяет местоположение грейферного ковша 1 относительно дна акватории и автоматически включает питание от электродвигателя 14 по кабель-тросу 10 на доводчики первой очереди 5 и второй очереди 9, и газогенератор 15.

Во время погружения устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий электронный блок управления 13 автоматически переводит грейферный ковш 1 из транспортного положения в рабочее в два этапа, за счет подачи автоматических команд управления доводчикам первой очереди 5 и второй очереди 9. На первом этапе доводчики первой очереди 5 раскрывают шарниры первой очереди 4. После этого доводчики второй очереди 9 раскрывают шарниры второй очереди 8, и грейферный ковш 1 переходит рабочее положение. При этом в рабочем положении грейферный ковш 1 имеет зонтообразную форму в плане. После этого, грейферный ковш 1 размещается на поверхности россыпного месторождения и электронный блок управления 13 подает автоматическую команду на запуск доводчиков второй очереди 9 закрывающих шарниры второй очереди 8, за счет чего происходит внедрение челюстей 3 в массив горной породы.

В процессе зачерпывания стенки из эластичного материала 2 заполняются полезным ископаемым, а излишки воды вымещаются через отверстие 7 в головке 6.

После закрытия грейферного ковша 1 электронный блок управления 13 производит запуск газогенератора 15, в результате чего гибкая полость 16 заполняется воздухом до объема, необходимого для полного всплытия устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий на поверхность акватории.

С помощью радиомаяка 18 определяется местоположение устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий, с целью фиксации места добычи и местом всплытия.

После всплытия, устройство автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий вылавливают судном-сборщиком 20 при помощи сцепного блока 17 и размещают на борту судна-сборщика 20.

Размещение в контейнере 11 аккумулятора 12, который питает электронный блок управления 13, электродвигатель 14 газогенератора 15 и радиомаяк 18 обеспечивает автономность работы устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий на поверхность акватории.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности добычи полезных ископаемых за счет снижения энергозатрат на их проведение.

Изобретение относится к добывающей промышленности и может быть использовано для добычи твердых полезных ископаемых со дна акваторий. Устройство автономной добычи включает грейферный ковш с челюстями и стенками из эластичного материала, газогенератор, расположенный в контейнере с газогенератором, электродвигателем с электронным блоком управления и аккумулятором, гибкую полость с радиомаяком и сцепным блоком, расположенную на контейнере. Контейнер при помощи кабель-троса соединен с грейферным ковшом, выполненным шарнирно-складывающимся, челюсти которого установлены шарнирно на головке, имеющей отверстие. Все шарнирные соединения ковша снабжены доводчиками, а закрепленный на челюстях эластичный материал, образующий стенки ковша, в разложенном состоянии имеет зонтообразную форму, при этом гибкая полость расположена на контейнере. В качестве эластичного материала стенок грейферного ковша используют полипропиленовую ткань. Техническим результатом является уменьшение габаритов устройства автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий в транспортном положении, обеспечение его надежного размещения на дне акватории в процессе добычи и повышение коэффициента его тары. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий, включающее грейферный ковш с челюстями и стенками из эластичного материала, газогенератор, расположенный в контейнере, гибкую полость с радиомаяком и сцепным блоком, отличающееся тем, что контейнер с газогенератором дополнительно снабжен электродвигателем с электронным блоком управления и аккумулятором и при помощи кабель-троса соединен с грейферным ковшом, выполненным шарнирно-складывающимся, челюсти которого установлены шарнирно на головке, имеющей отверстие, причем все шарнирные соединения ковша дополнительно снабжены доводчиками, а закрепленный на челюстях эластичный материал, образующий стенки ковша, в разложенном состоянии имеет зонтообразную форму, при этом гибкая полость расположена на контейнере.

2. Устройство автономной добычи полезных ископаемых со дна акваторий по п. 1, отличающееся тем, что в качестве эластичного материала стенок грейферного ковша используют полипропиленовую ткань.