СИСТЕМА И СПОСОБ ГЛУБОКОВОДНОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ С ПООЧЕРЕДНЫМ ШАГОМ НА ОСНОВЕ ПЛАТФОРМЫ ЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2025 года по МПК E21C50/00 B63B35/00 B63B21/50 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технической области глубоководной добычи полезных ископаемых, и в частности к системе и способу глубоководной добычи полезных ископаемых с поочередным шагом на основе платформы экологически чистой энергии.

Уровень техники

Океаны богаты минеральными ресурсами. В условиях непрерывного освоения земельных ресурсов все больше и больше стран обращаются к освоению глубоководных ресурсов, но глубоководная добыча сопряжена со множеством трудностей. Например, морские платформы всегда будут подвергаться воздействию плохой погоды, их невозможно закрепить и они не могут эффективно противостоять штормам; или платформы фиксируются за счет потребления энергии. Поскольку морские платформы часто бывают большими, при их закреплении будет расходоваться много энергии, что не способствует защите окружающей среды. Есть даже такие морские платформы, которые невозможно передвигать, что затрудняет предварительную подготовку транспортных судов. Кроме того, все вышеперечисленные факторы негативно влияют на работы по разработке полезных ископаемых, так что они не могут быть завершены удовлетворительно, безопасно и в срок.

Раскрытие сущности изобретения

Учитывая недостатки предшествующего уровня техники, настоящее изобретение предлагает систему глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии, которая обладает такими характеристиками, как мобильность, устойчивость к штормам и энергосбережение.

Для достижения указанной цели в настоящем изобретении могут быть использованы следующие технические решения.

В первом аспекте настоящего изобретения представлена система глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии, включающая:

основной корпус, систему добычи, систему постановки на якорь и электрическую движительную установку;

в средней части основного корпуса расположено производственное помещение;

система добычи включает множество аппаратов для добычи руды, причем множество аппаратов для добычи руды размещено в мастерской;

система постановки на якорь включает лебедки, отсеки для якорного троса, якорные тросы и якорные головные части, где лебедки расположены по четырем углам верхней части основного корпуса, отсек для якорного троса расположен под каждой из лебедок, а один конец якорного троса соединен с лебедкой, и другой конец соединен с якорной головной частью;

электрические движительные установки расположены в передней и задней частях днища основного корпуса;

при проведении операции по добыче полезных ископаемых множество якорных головных частей погружается в морское дно, образуя четырехугольную область, в которой аппарат добычи руды проводит работы по добыче полезных ископаемых; и

при необходимости изменить зону добычи основной корпус продвигается вперед или назад путем управления множеством лебедок, чтобы поднимать и укладывать соответствующие якорные головные части с помощью электрической движительной установки.

В описанной выше системе глубоководной добычи с поочередным шагом, основанной на платформе чистой энергии, якорный трос представляет собой легкий якорный трос, а якорная головная часть представляет собой гравитационную якорную головную часть.

В описанной выше системе глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии система добычи дополнительно включает шахту и рабочую вышку, где тахта включает подъемную платформу и подъемную направляющую; подъемные направляющие расположены на двух сторонах шахты; подъемная направляющая расположена вертикально вдоль производственного помещения в направлении днища основного корпуса; подъемная платформа соединена с подъемной направляющей; внутри рабочей вышки расположено устройство для захвата и укладки; устройство для захвата и укладки соединено с аппаратом добычи руды с помощью троса; шахта проходит через дно основного корпуса и расположена под производственным помещением и сообщается с ним; рабочая вышка расположена над производственным помещением.

В описанной выше системе глубоководной добычи с поочередным шагом, основанной на платформе чистой энергии, устройство для захвата и укладки дополнительно включает промежуточную станцию, устройство для захвата и укладки соединено с одним концом промежуточной станции, а другой конец промежуточной станции соединен с множеством аппаратов добычи руды.

В описанной выше системе глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии основной корпус дополнительно включает транспортную систему и помещение для хранения руды, причем помещения для хранения руды расположены с левой и правой сторон производственного помещения; транспортная система включает транспортировочный канал; транспортировочные каналы соответственно соединены с передней и задней частями основного корпуса и проходят через помещение для хранения руды; а в транспортировочном канале расположена транспортировочная лента.

Описанная выше система глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии дополнительно включает систему выработки энергии из возобновляемых источников, где система выработки энергии из возобновляемых источников обеспечивает питание основного корпуса; система выработки энергии из возобновляемых источников включает систему выработки электроэнергии из солнечной энергии, систему выработки электроэнергии из энергии волн и систему выработки электроэнергии из энергии ветра; система выработки электроэнергии из солнечной энергии расположена в верхней части основного корпуса; система выработки электроэнергии из энергии волн расположена в передней и задней частях основного корпуса; и система выработки электроэнергии из энергии ветра расположена в верхней части основного корпуса.

В описанной выше системе глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии, далее система выработки электроэнергии из солнечной энергии включает солнечную фотоэлектрическую панель, при этом верхняя часть основного корпуса снабжена множеством кают, а солнечная фотоэлектрическая панель расположена над множеством кают.

В описанной выше системе глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии система выработки электроэнергии из энергии волн включает панель выработки электроэнергии из энергии волн, опорный рычаг ферменного типа, шарнир и гидравлический цилиндр; помещения для оборудования расположены в передней и задней частях основного корпуса; панель выработки электроэнергии из энергии волн соединена с опорным рычагом ферменного типа и расположена в помещении для оборудования посредством шарнира, гидравлический цилиндр расположен в помещении для оборудования; и выходной вал гидравлического цилиндра соединен с одним концом панели выработки электроэнергии из энергии волн.

В описанной выше системе глубоководной добычи с поочередным шагом, основанной на платформе чистой энергии, система выработки электроэнергии из энергии ветра включает в себя множество ветряных турбин, и множество ветряных турбин расположены в верхней части основного корпуса.

Во втором аспекте настоящее изобретение обеспечивает способ добычи для системы глубоководной добычи с поочередным шагом, основанной на платформе чистой энергии. Способ добычи осуществляется с помощью вышеописанной системы добычи и, в частности, включает следующие этапы:

S1, транспортировка платформы в морской район добычи;

S2, запуск двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса для освобождения якорного троса, так что головная часть якоря в отсеке якорного троса опускается и погружается в морское дно, и запуск электрической движительной установки в задней части основного корпуса, так что основной корпус продвигается вперед, пока опущенная головная часть якоря не достигнет морского дна;

S3, отключение двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса, так что лебедки перестают выпускать якорный трос, и отключение электрической движительной установки в задней части основного корпуса;

S4, запуск двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса для освобождения якорного троса, так что головная часть якоря в отсеке якорного троса опускается и погружается на морское дно, и запуск электрической движительной установки в передней части основного корпуса, так что основной корпус отходит, пока опущенная головная часть якоря не достигнет морского дна;

S5, выключение двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса после регулировки основного корпуса, чтобы он находился в центре плоской области, образованной четырьмя якорными головными частями, так что лебедки перестают выпускать якорный трос, и выключение электрического движительного устройства в передней части основного корпуса,

S6, спуск аппарата добычи руды из производственного помещения на морское дно, проведение работ по добыче в плоской области, образованной четырьмя якорными головными частями, до завершения работ, и возвращение аппарата добычи руды с морского дна в производственное помещение;

S7, запуск двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса для освобождения якорного троса и запуск электрической движительной установки в передней части основного корпуса, так что основной корпус отходит, пока основной корпус не окажется над якорной головной частью в задней части основного корпуса;

S8, отключение электрической движительной установки в передней части основного корпуса и запуск двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса для захвата якорного троса, так что головная часть якоря поднимается с морского дна для извлечения в отсек для якорного троса, основной корпус поворачивается вокруг передней части, и в это время передняя часть и задняя часть основного корпуса меняются местами;

S9, запуск электрической движительной установки в задней части развернутого основного корпуса, так что основной корпус продвигается через область над головной частью якоря в задней части развернутого основного корпуса, и после продвижения на определенное расстояние, выключение электрической движительной установки в задней части развернутого основного корпуса; и

S10, повторение с S4 по S9 до полного завершения глубоководных работ по добыче полезных ископаемых.

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение обладает следующими преимуществами.

1. По сравнению с традиционной глубоководной добывающей платформой, платформа, предусмотренная настоящим изобретением, может продвигаться попеременно шаг за шагом, имеет лучшую штормовую устойчивость и экономит энергию при взаимодействии системы постановки на якорь и электрической движительной установки.

2. По сравнению с традиционной глубоководной добывающей платформой, основной корпус, предусмотренный настоящим изобретением, использует возобновляемую энергию для дополнительного энергоснабжения, что не только решает проблему энергоснабжения в море, но также является чистым и экологически безопасным.

3. Система добычи, предусмотренная настоящим, изобретением, дополнительно включает шахту и рабочую вышку, которые взаимодействуют друг с другом, чтобы сделать подъем и укладку аппарата добычи руды более безопасными и удобными.

4. Хранилище руды, предусмотренное настоящим изобретением, может хранить руду в течение длительного периода времени, а транспортная система может быстро перемещать руду, что повышает эффективность.

5. Способ добычи, предусмотренный настоящим изобретением, может обеспечивать лучший сбор всей руды на морском дне, без пропусков, и повышать скорость добычи.

Краткое описание чертежей

Для более ясного описания технического решения в вариантах осуществления настоящего изобретения ниже кратко представлены прилагаемые чертежи, необходимые для описания вариантов осуществления. Очевидно, что прилагаемые чертежи в описании изобретения показывают лишь некоторые варианты его осуществления, и специалист в данной области техники может получить другие чертежи на основе прилагаемых чертежей без творческого подхода.

Фиг. 1 иллюстрирует структурную схему платформы в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 иллюстрирует структурную схему платформы во время работы в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения; и

где 1 - лебедка; 2 - отсек для якорного троса; 3 - якорный трос; 4 - головная часть якоря, 5 - производственное помещение; 6 - аппарат для добычи полезных ископаемых, 7 - электрическая движительная установка; 8 - шахта, 9 - рабочая вышка, 10 - подъемная платформа; 11 - подъемная направляющая; 12 - промежуточная станция; 13 - комната для хранения руды; 14 - помещение каюты; 15 - солнечная фотоэлектрическая панель; 16 -комната для оборудования; 17 - панель для выработки электроэнергии из энергии волн; 18 - опорный рычаг ферменного типа; 19 - шарнир; 20 - ветряная турбина.

Осуществление изобретения

Технические решения ясно и полно описаны ниже в вариантах осуществления настоящего изобретения вместе с прилагаемыми чертежами, представляющими варианты осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описанные варианты реализации являются не всеми вариантами реализации настоящего изобретения, а лишь только их частью. Все остальные варианты осуществления, реализованные специалистами в данной области техники без применения творческого подхода на основе вариантов осуществления, описанных в настоящем решении, входят в объем настоящего изобретения.

Осуществление

Следует отметить, что термины «первый», «второй» и подобные в описании и формуле изобретения, а также на прилагаемых сопроводительных чертежах настоящего изобретения используются для различения аналогичных объектов, но не обязательно используются для описания определенного порядка или порядка приоритета. Следует понимать, что данные, используемые таким образом, могут быть заменены, где это необходимо, так что описанные здесь варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы на практике в последовательности, отличной от проиллюстрированной или описанной здесь. Кроме того, термины «включающий» и «имеющий» и любые их варианты в вариантах осуществления настоящего изобретения предназначены для охвата неисключительного включения, например, процесса, способа, системы, продукта или устройства, которые включает в себя ряд шагов или блоков, не обязательно ограничивается явно перечисленными, но могут включать в себя другие шаги или блоки, которые явно не перечислены или не присущи этим процессам, способам, продуктам или устройствам.

Следует понимать, что связи, определяющие направление или позицию, обозначенные такими терминами, как «центр», «продольный», «поперечный», «длина», «ширина», «толщина», «верхний», «нижний», «передний», «задний», «левый», «правый», «вертикальный», «горизонтальный», «сверху», «снизу», «внутренний», «внешний», «по часовой стрелке», «против часовой стрелки», «осевой», «радиальный» и «периферийный» представляют собой связи, определяющие направление или позицию, как показано на чертежах, только для облегчения и упрощения описания настоящего изобретения, но не указывают и не подразумевают, что указанное устройство или элемент должны быть расположены в определенном направлении, построены и работать в определенном направлении, и. следовательно, это не следует понимать как ограничение настоящего изобретения.

В описаниях настоящего изобретения термин «множество» относится по меньшей мере к двум, например два или три, если не указано иное. Кроме того, если иное явно не указано и нет ограничений, то термины «установленный», «соединенный» и «соединение» необходимо понимать в широком смысле, например, соединение может быть фиксированным соединением, разъемным соединением, или интегрированным соединением; или это может быть механическое соединение или электрическое соединение; или это может быть прямое соединение, или косвенное соединение через промежуточную среду, или сообщение внутренних частей двух элементов. Специалист в данной области техники может понять конкретное значение вышеуказанных терминов в настоящем изобретении в соответствии с определенными условиями.

В настоящем изобретении, если явно не указано и нет ограничений, то расположение первого признака «над» или «ниже» второго признака может означать, что первый признак находится в прямом контакте со вторым признаком или косвенно в контакте со вторым признаком через промежуточную среду. Более того, то, что первый признак находится «поверх», «над» и «на» втором признаке, может означать, что первый признак находится непосредственно над вторым признаком или над вторым признаком на некотором расстоянии от него, или просто означает, что уровень первого признака выше, чем второго признака. Расположение первого признака «под», «ниже» и «прямо под» вторым признаком может означать, что первый признак находится непосредственно ниже второго признаки или ниже второго признака на некотором расстоянии от него, или просто означает, что уровень первого признака ниже, чем второго признака.

Как приведено на Фиг. 1 и Фиг. 2, настоящее изобретение обеспечивает поочередно шагающую систему глубоководной добычи полезных ископаемых, основанную на платформе экологически чистой энергии. По сравнению с традиционной глубоководной горнодобывающей платформой платформа, представленная в настоящем изобретении, может двигаться поочередно, шаг за шагом, и при совместной работе системы постановки на якорь и электрической движительной установки она имеет лучшую устойчивость к штормам и экономит энергию. Система добычи может включать в себя основной корпус, систему добычи, систему постановки на якорь и электрическую движительную установку. В средней части основного корпуса предусмотрено производственное помещение (5). В состав системы добычи входит множество карьерных машин (6), причем множество карьерных машин (6) размещено в производственном помещении (5). Система постановки на якорь включает в себя лебедку (1), отсек для якорного троса (2), якорный трос (3) и якорную головную часть (4), при этом лебедки (1) расположены в четырех углах верхней части основного корпуса, отсек для якорного троса (2) расположен под каждой лебедкой (1), а якорный трос (3) имеет один конец, соединенный с лебедкой (1), а другой конец соединен с головной частью якоря (4). Электродвижительные установки (7) расположены в передней и задней части днища основного корпуса. Когда осуществляется добыча полезных ископаемых, множество якорных головных частей (4) погружаются в морское дно, образуя четырехугольную область, в которой аппарат для добычи (6) выполняет операцию по добыче полезных ископаемых; а когда необходимо изменить район добычи, основной корпус перемещается вперед или назад посредством управления множеством лебедок (1), чтобы поднять и уложить соответствующие якорные головные части (4) с помощью электрического движительного устройства (7), так что основной корпус может попеременно менять район добычи, шаг за шагом. В этом варианте платформа в основном эксплуатируется на высоте 5000 м над уровнем моря, основной корпус фиксируется на море посредством системы постановки на якорь, а затем спускается аппарат для добычи полезных ископаемых для проведения работ по добыче. Поэтому лебедки (I) установлены в четырех углах верхней части основного корпуса, а якорный тросовый отсек (2) расположен под лебедкой (1). Когда платформа выполняет операцию по добыче полезных ископаемых, лебедки (1) в четырех углах запускаются или выключаются в определенном порядке для освобождения или возврата якорной головной части (4) и одновременного взаимодействия с электрическими движительными устройствами (7) в передней и задней части днища основного корпуса. Наконец, якорный трос (3), выпущенный платформой, расширяется при виде сбоку (в форме буквы ), а головная часть якоря (4) образует четырехугольную зону добычи полезных ископаемых на морском дне глубиной 5000 м. После этого остается только выпустить аппарат (6) для добычи полезных ископаемых. Таким образом, платформа надежно фиксируется в глубоком море, и даже при сильных штормах платформа может противостоять штормам и продолжать добычу полезных ископаемых. По сравнению с существующей глубоководной горнодобывающей платформой, которая сохраняет свою стабильность, потребляя много энергии, данная платформа имеет преимущества экономии энергии и снижения потребления. Кроме того, горнодобывающий аппарат (6) выполняет операцию по добыче в зоне, образованной головной частью якоря (4), что облегчает добычу, повышает скорость добычи, а также облегчает извлечение. При этом якорную головную часть (4) можно вернуть в отсек для якорного троса (2), когда платформу необходимо перемещать, что предотвращает возникновение сопротивления якорной головной части (4) в воде, которое может отрицательно повлиять на навигацию платформы Кроме того, в отличие от некоторых традиционных платформ, которые могут перемещаться только с помощью транспортных судов, платформа, предусмотренная настоящим изобретением, может перемещаться с помощью электрической движительной установки (7), расположенной в нижней части основного корпуса, и, таким образом, может быть быстро перемещена в случае серьезной аварии, непогоды, например цунами или тайфуна, что вполне безопасно и удобно. Когда платформа завершает добычу в одном районе добычи и должна быть переведена в следующий район добычи, основной корпус отходит назад с помощью электрической движительной установки (7), и якорная головная часть (4) извлекается на левом падающем конце расширенной формы. Затем, в районе правого падающего конца, электрическое движительное устройство (7) обеспечивает продвижение основного корпуса на определенное расстояние, а затем якорная головная часть (4) освобождается, так что якорный трос (3) между основным корпусом и морским дном снова образует расширенную форму (в форме ), таким образом, реализуя попеременный шаговый перенос платформы между участками добычи на морском дне.

В конкретном варианте осуществления якорный трос (3) представляет собой легкий якорный трос, а якорная головная часть (4) представляет собой гравитационную головную часть якоря. Якорный трос (3) представляет собой легкий якорный трос, предназначенный главным образом для уменьшения сопротивления и облегчения освобождения и возврата головной части якоря (4). Предпочтительно, чтобы легкий якорный трос представлял собой трос из синтетического волокна, например, полиэфирный якорный трос и высокопрочный полиэтиленовый якорный трос, которые обладают легким весом. При этом якорная головная часть (4) представляет собой гравитационную якорную головную часть, предназначенную главным образом для более быстрого погружения на морское дно и стабилизации платформы. Предпочтительно, чтобы гравитационная головная часть анкера была изготовлена из литой стали или кованой стали, например, обычной углеродистой конструкционной стали Q235, которая обладает характеристиками высокой прочности и коррозионной стойкости, и чтобы головная часть якоря имела форму когтя или гриба, так что головная часть якоря (4) могла глубоко погружаться в ил морского дна.

Как показано на Фиг. 1, в конкретном варианте реализации система добычи дополнительно включает в себя шахту (8) и рабочую вышку (9). Шахта (8) включает в себя подъемную платформу (10) и подъемную направляющую (11). Подъемные направляющие (11) расположены с двух сторон шахты (8). Подъемная направляющая (И) расположена вертикально вдоль производственного помещения по направлению к днищу основного корпуса. Подъемная платформа (10) соединена с подъемной направляющей (11). Внутри рабочей вышки (9) расположено устройство для захвата и укладки (не показано). Устройство для захвата и укладки соединено с аппаратом для добычи (6) с помощью троса. Шахта (8) проходит через днище основного корпуса, расположена внизу и сообщена с производственным помещением (5). Рабочая вышка (9) расположена над производственным помещением (5). В середине основного корпуса расположена шахта (8), шахта (8) проходит через нижнюю часть основного корпуса и сообщается с производственным помещением (5) и располагается под ним. В случае плохой погоды или волнения на море аппарат для добычи (6) может быть спущен и поднят непосредственно через шахту (8), а не спускаться и подниматься сбоку от основного корпуса, что позволяет избежать несчастных случаев при столкновении с основным корпусом. Кроме того, подъемная платформа (10) и подъемная направляющая (11) дополнительно установлены в шахте, и подъемная направляющая (11) установлена вдоль производственного помещения по направлению к нижней части основного корпуса, чтобы облегчить перемещение аппарата для добычи (6) между ними. При этом рабочая вышка (9) расположена над производственным помещением (5), так что аппарат для добычи (6) можно поднимать на различные положения основного корпуса. Кроме того, устройство захвата и укладки в рабочей вышке (9) может быстро спустить аппарат добычи (6) из основного корпуса в Зону добычи полезных ископаемых на морском дне. В то же время, устройство для захвата и укладки всегда соединено с аппаратом добычи (6), когда аппарат для добычи (б) занят добычей полезных ископаемых, так что в случае внезапной опасности может быть быстро осуществлено извлечение, что еще больше повышает эффективность добычи и безопасность работ.

Как показано на Фиг. 2, в приведенном выше варианте осуществления устройство для захвата и укладки дополнительно включает в себя промежуточную станцию (12), устройство для захвата и укладки соединено с одним концом промежуточной станции (12), а другой конец промежуточной станции (12) соединен с множеством аппаратов добычи (6). В соответствии с требованиями эксплуатации одна промежуточная станция (12) может быть дополнительно установлена в устройстве для захвата и укладки для соединения, устройство для захвата и укладки также подключается над промежуточной станцией (12), и множество аппаратов добычи (6) соединены под промежуточной станцией (12), так что множество аппаратов добычи (6) могут выполнять операцию по добыче одновременно, что значительно улучшает ход работ по добыче полезных ископаемых.

Как приведено на Фиг. 1, в конкретном варианте реализации основной корпус дополнительно снабжен помещениями для хранения руды (!3), расположенными с левой и правой стороны производственного помещения (5). Помещения для хранения руды (13) расположены с двух сторон производственного помещения (5). Аппарат добычи (6), наполненный рудой, может быстро переносить добытую руду в помещения для хранения руды (13) после возвращения в производственное помещение (5), чтобы облегчить следующую операцию по добыче и дополнительно повысить эффективность добычи. Между тем, помещение для хранения руды (13) на платформе имеет большое пространство для концентрации руды в течение определенного периода времени. Кроме того, платформа может дополнительно включать в себя транспортную систему, а транспортная система включает в себя транспортировочный канал (не показан на фигуре). Транспортировочный канал соединен с передним, концом и задним концом основного корпуса и проходит через помещение для хранения руды (13). В транспортировочном канале расположена транспортировочная лента. Когда транспортное судно прибывает для перевозки руды, руда в помещениях для хранения руды (13) может быть быстро перенесена с помощью транспортной системы в переднюю или заднюю часть основного корпуса через транспортировочный канал по транспортировочной ленте, и затем транспортное судно присоединяется к передней или задней части основного корпуса для транспортировки руды, что снижает трудоемкость рабочих и повышает эффективность транспортировки руды.

В конкретном варианте осуществления система добычи полезных ископаемых дополнительно включает в себя систему выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии. Система производства электроэнергии из возобновляемых источников обеспечивает питание основного корпуса. Система выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии включает в себя систему выработки электроэнергии из солнечной энергии, систему выработки электроэнергии из волновой энергии и систему выработки электроэнергии из энергии ветра. Система выработки электроэнергии из солнечной энергии расположена в верхней части основного корпуса-Системы выработки электроэнергии из волновой энергии расположены в передней и задней части основного корпуса. Система выработки электроэнергии из ветровой энергии расположена в верхней части основного корпуса. Система производства энергии из возобновляемых источников, оборудованная на платформе, может использовать солнечную энергию, энергию волн и энергию ветра для дополнительного энергоснабжения, не только решая проблему энергоснабжения в глубоководных районах, но также отвечая требованиям по чистоте и защите окружающей среды, а также не вызывая загрязнения морской среды.

Как показано на Фиг. I, в приведенном выше варианте осуществления система производства солнечной энергии дополнительно включает в себя солнечную фотоэлектрическую панель 15, множество кают (14), расположенных в верхней части основного корпуса, при этом солнечная фотоэлектрическая панель (15) расположена над каютами (14). Верхняя часть основного корпуса снабжена различными каютами (14), такими как лаборатории, офисы, рестораны и комнаты отдыха, что позволяет работникам выполнять повседневную работу и жить на платформе в течение длительного периода времени, тем самым снижая транспортные расходы и экономя материалы. Кроме того, в верхней части каждой каюты (14) уложен слой солнечной фотоэлектрической панели (15), который не только играет роль затенения солнца, но и используется для выработки электроэнергии, чтобы снабжать электроэнергией различные устройства платформы и уменьшать энергопотребление платформы.

В приведенном выше варианте осуществления, кроме того, система выработки электроэнергии из волновой энергии включает в себя панель выработки электроэнергии из волновой энергии (17), опорный рычаг ферменного типа (18), шарнир (19) и гидравлический цилиндр (не показан на фигуре). В передней и задней части основного корпуса также предусмотрены помещения для оборудования (16). Панель выработки электроэнергии из волновой энергии (17) приварена к опорному рычагу ферменного типа (18) и установлена в помещении для оборудования (16) посредством шарнира (19). Гидравлический цилиндр расположен в помещении для оборудования (16), а выходной вал гидравлического цилиндра соединен с одним концом панели выработки электроэнергии из волновой энергии (17). Панель выработки электроэнергии из волновой энергии (17) может совершать возвратно-поступательное движение вокруг шарнира (19) под действием волн, чтобы привести выходной вал гидравлического цилиндра в возвратно-поступательное движение, далее преобразовать энергию волн в гидравлическую энергию и преобразовать гидравлическую энергию в электрическую энергию для электропитания с помощью системы преобразования энергии, которая не только исключает воздействие волн на основной корпус и обеспечивает лучшую стабильность, когда платформа занимается добычей полезных ископаемых, но также может использоваться для выработки электроэнергии. Предпочтительно здесь используется волновая энергетическая панель орлиного типа, известная из уровня техники (патент № CN 2016103652769), и панель выработки электроэнергии из волновой энергии (17), когда она не нужна, может храниться в помещении для оборудования (16) во избежание случайного повреждения.

Кроме того, в приведенном выше варианте осуществления система выработки электроэнергии из ветровой энергии включает в себя множество ветряных турбин (20), и множество ветряных турбин (20) установлено в верхней части основного корпуса. Лопасти ветряных турбин (20) вращаются под действием морского бриза, а кинетическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию для электроснабжения, так что природные ресурсы морского ветра полностью используются, а энергопотребление платформы еще больше снижается.

Чтобы лучше понять настоящее изобретение, морская платформа согласно вариантам осуществления настоящего изобретения будет описана в соответствии с ее функциями.

Первая часть представляет собой основной корпус, включающий производственное помещение (5), помещение для хранения руды (13), помещение для оборудования (16) и множество кают (14), В производственном помещении (5) может находиться аппарат для добычи руды (6) в системе добычи полезных ископаемых, а помещения для хранения руды (13) расположены с двух сторон производственного помещения (5) для облегчения быстрой перегрузки аппарата добычи (6), наполненного собранной рудой. Чтобы повысить эффективность перегрузки, может быть добавлена транспортная система, которая включает в себя транспортировочный канал, два отверстия канала транспортировки расположены на переднем конце и заднем конце основного корпуса, а транспортировочный канал проходит через помещение для хранения руды. Таким образом, руду, которую необходимо перегрузить на транспортное судно, можно быстро переместить в переднюю и заднюю часть основного корпуса, соединенного с транспортным судном. Помещение для оборудования (16) оборудовано устройством преобразования мощности, например гидравлическим цилиндром. Множество кают (14) предоставляют пространство для работы и отдыха персоналу платформы, так что персонал может жить на платформе в течение длительного периода времени, тем самым снижая затраты на транспортировку персонала. Основной корпус дополнительно включает в себя электрическую движительную установку (7), которая наделяет платформу функцией навигации, так что платформу можно быстро перемещать в случае тайфуна, цунами или других плохих условий.

Вторая часть представляет собой горнодобывающую систему, включающую аппарат для добычи руды (6), шахту (8), рабочую вышку (9) и промежуточную станцию (12). Аппарат для добыч руды (6) может погружаться на глубину до 5000 м на морское дно для сбора руды. Шахта (8) расположена под производственным помещением (5), где размещен аппарат добычи (6), и может удобно спускать аппарат добычи руды (6) непосредственно из середины основного корпуса, а не с борта судна. Кроме того, шахта (8) также оборудована подъемной платформой (10) и подъемной направляющей (11'), что позволяет повысить эффективность спуска аппарата добычи руды (6) в море. Над производственным помещением (5) установлена рабочая вышка (9), внутри рабочей вышки установлено устройство захвата и укладки. Устройство захвата и укладки всегда соединено с аппаратом добычи руды (6) посредством троса. Таким образом, аппарат добычи руды (6) может быть не только быстро спущен или поднят, но также можно предотвратить случайный уход аппарата добычи руды (6) из зоны добычи, когда аппарат добычи руды (6) находится в эксплуатации. Кроме того, к устройству захвата и укладки можно добавить одну промежуточную станцию (12) в соответствии с требованиями горных работ, а промежуточную станцию (12) может быть соединена с множеством промежуточных станций (12), так что множество аппаратов добычи руды (6) могут работать одновременно, что улучшает эффективность добычи.

Третья часть представляет собой систему постановки на якорь, включающую лебедку (I), отсек для якорного троса (2), якорный трос (3) и якорную головную часть (4). Лебедки (1) установлены в четырех углах верхней части основного корпуса. Таким образом, платформа не только может быть лучше зафиксирована после освобождения якорной головной части (4), но и лебедка (I) всегда может находиться в море и быть доступной для рабочих для удобной работы Отсек якорного троса (2) может вмещать и фиксировать якорную головную часть (4) при перемещении платформы, чтобы предотвратить создание якорной головной частью (4) сопротивления в море, что отрицательно влияет на судоходность. Поскольку платформа в основном занимается добычей полезных ископаемых на глубине 5000 м, якорный трос (3) представляет собой легкий якорный трос, способный снизить сопротивление в море, а якорная головная часть (4) представляет собой гравитационную якорную головную часть, которая может быстрее погрузиться на морское дно. Кроме того, в зависимости от состояния грунта морского дна якорная головная часть (4) может иметь форму когтя или гриба, чтобы устойчиво фиксировать платформу на море. На всей большой рудной площади морского дна якорная система может также взаимодействовать с электродвижительной установкой (7), так что платформа может продвигаться шаг за шагом, таким образом разделяя большую рудную область на множество небольших рудных областей для добычи. Таким образом, система постановки на якорь играет роль не только фиксации платформы, но и позволяет платформе «ходить».

Четвертая часть представляет собой систему выработки электроэнергии из возобновляемых источников, включая систему выработки электроэнергии из солнечной энергии, систему выработки электроэнергии из волновой энергии и систему выработки электроэнергии из энергии ветра. Система выработки электроэнергии из солнечной энергии осуществляет выработку электроэнергии с помощью солнечных фотоэлектрических панелей (15), установленных над множеством кают (14). Система выработки электроэнергии из волновой энергии осуществляет выработку энергии, заключенной в волне, путем установки в помещении для оборудования (16) гидравлического цилиндра и панели выработки электроэнергии из волновой энергии (17), соединенной с выходным валом гидравлического цилиндра. Система выработки электроэнергии из энергии ветра осуществляет выработку энергии ветра посредством множества ветряных турбин (20), установленных в верхней части основного корпуса. В системе выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии согласно настоящему изобретению также может быть спроектировано устройство накопления энергии. В дополнение к обычному использованию энергии, обеспечиваемой солнечной, волновой и ветровой энергией, избыточная мощность может храниться в устройстве накопления энергии для использования при слабом солнечном свете, волнах и ветре. Платформа добычи полезных ископаемых согласно настоящему изобретению полностью использует собственные ресурсы окружающей среды, не только обеспечивая энергоснабжение, но и избегая проблемы загрязнения окружающей среды.

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает способ добычи полезных ископаемых для глубоководной системы добычи полезных ископаемых с поочередным шагом, основанной на платформе экологически чистой энергии. Способ добычи осуществляется с использованием системы глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы экологически чистой энергии, описанной выше, и, в частности, включает следующие этапы:

S1, транспортировка платформы в район добычи полезных ископаемых;

S2, запуск двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса для освобождения якорного троса, чтобы головная часть якоря в отсеке якорного троса опустилась и погрузилась в морское дно, и запуск электрической движительной установки в передней части основного корпуса так, чтобы основной корпус продвигался вперед до тех пор, пока опущенная головная часть якоря не достигнет морского дна;

S3, выключение двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса, чтобы лебедки перестали освобождать якорный трос, и выключение электродвижительной установки в задней части основного корпуса;

S4, запуск двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса для освобождения якорного троса, чтобы головная часть якоря в отсеке якорного троса опустилась и погрузилась в морское дно, и запуск электрической движительной установки в передней части основного корпуса, так что основной корпус отступает назад до тех пор, пока опущенная головная часть якоря не достигнет морского дна;

S5, выключение двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса после регулировки основного корпуса так, чтобы он находился в центре плоской области, образованной четырьмя якорными головными частями, так, чтобы лебедки перестали освобождать якорный трос, и выключение электрической движительной установки в передней части основного корпуса;

S6, спуск аппарата добычи руды из производственного помещения на морское дно, проведение работ по добыче руды в плоской зоне, образованной четырьмя якорными головными частями, до завершения работ и подъем аппарата добычи руды со дна моря в производственное помещение;

S7, запуск двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса, чтобы освободить якорный трос, и запуск электродвижительной установки в передней части основного корпуса, чтобы основной корпус отступал назад до тех пор, пока он не окажется над якорной головной частью в задней части основного корпуса;

S8, выключение электродвижительной установки в передней части основного корпуса и запуск двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса для захвата якорного троса, чтобы головная часть якоря поднялась со дна для возврата в якорный тросовый отсек, при этом основной корпус поворачивается вокруг передней части, причем передняя и задняя части основного корпуса меняются местами;

S9, запуск электрической движительной установки в задней части развернутого основного корпуса таким образом, что основной корпус продвигается через область над якорной головной частью в задней части развернутого основного корпуса, и после продвижения вперед на определенное расстояние выключение электрической движительной установки в задней части развернутого основного корпуса; и

S10. повторение этапов S4-S9 до тех пор, пока глубоководные работы по добыче полезных ископаемых не будут полностью завершены.

Чтобы лучше понять настоящее изобретение, способ согласно настоящему изобретению будет описан ниже с помощью конкретных вариантов осуществления.

Способ добычи для системы глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы экологически чистой энергии согласно настоящему изобретению включает в себя следующие этапы: во-первых, вывод платформы на море; затем транспортировку платформы в район добычи на транспортном судне или навигация платформы в район добычи с помощью электродвигателя платформы, в это время система выработки солнечной энергии, система выработки энергии волн и система выработки энергии ветра платформы также начинают работать для выработки электроэнергии посредством солнечных панелей, энергии волн и энергии ветра, чтобы обеспечить электроэнергией электрическую движительную установку и другие устройства платформы; когда необходимо провести операции по добыче полезных ископаемых, сначала необходимо установить две якорные головные части в задней части основного корпуса и продвинуть основной корпус вперед; когда первые две якорные головные части достигают морского дна, установка двух якорных головных частей в передней части основного корпуса и перемещение основного корпуса назад; когда вторые две якорные головные части также достигают морского дна, регулирование положения основного корпуса так, чтобы основной корпус фиксировался посередине области, образованной четырьмя якорными головными частями; наконец, спуск аппарата добычи руды для погружения на морское дно и выполнение операций по добыче в зоне, образованной четырьмя якорными головными частями, до тех пор, пока не будут собраны все руды в этой зоне; когда необходимо изменить зону добычи, сначала извлекают все добывающие аппараты; затем перемещают основной корпус назад, чтобы оказаться над двумя якорными головными частями в задней части; поднимают две якорные головные части в задней части; затем поворачивают основной корпус вокруг двух якорных головных частей в передней части и перемещают основной корпус вперед на определенное расстояние; после этого отпускают две якорные головные части в задней части; перемещают основной корпус обратно в середину зоны, образованной четырьмя якорными головными частями, тем самым завершая смену зоны добычи, и, наконец, сбор всей руды в глубоком море, повторение операций по добыче и смене района добычи. Поскольку данный способ добычи позволяет избежать упущений в процессе добычи и значительно повысить скорость добычи, платформа для добычи полезных ископаемых представляет собой очень инновационное решение по добыче полезных ископаемых.

Система глубоководной добычи с поочередным шагом, основанная на платформе экологически чистой энергии, согласно настоящему изобретению представляет собой совершенно новую платформу глубоководной добычи полезных ископаемых, и способ добычи с использованием платформы экологически чистой энергии позволяет лучше собирать всю руду на морском дне без простоев и повысить скорость добычи. Успешная разработка и применение настоящего изобретения позволяют создать передовое горнодобывающее устройство для морской горнодобывающей промышленности, которое принесет огромную экономическую выгоду и будет способствовать развитию морской горнодобывающей промышленности, имеющей масштабное значение.

В настоящем описании приведены термины, такие как «один вариант осуществления», «некоторые варианты осуществления», «примеры», «конкретные примеры» или «некоторые примеры», которые относятся к конкретным признакам, структурам, материалам или характеристикам, описанным в сочетании с вариантом осуществления или примером, которые включены по меньшей мере в один вариант осуществления или пример настоящего изобретения. В описании схематическое представление терминов, описанных выше, не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления или примеру. Кроме того, описанные конкретные признаки, Структуры, материалы или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в любом одном или нескольких вариантах осуществления или примерах. Кроме того, различные варианты осуществления или примеры, описанные в настоящем описании, а также признаки различных вариантов осуществления или примеров могут быть интегрированы и объединены, не противореча друг другу.

Вышеупомянутые варианты осуществления предназначены просто для объяснения технической концепции и особенностей настоящего изобретения и предназначены для того, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники понять содержание настоящего изобретения и реализовать его соответствующим образом, не ограничивая объем защиты настоящего изобретения. Все эквивалентные изменения или модификации, выполненные в соответствии с сущностью настоящего изобретения, следует включать в объем охраны настоящего изобретения.

Группа изобретений раскрывает систему и способ глубоководной добычи с поочередным шагом на основе платформы экологически чистой энергии и относится к области технологии глубоководной добычи. Платформа включает в себя платформу чистой энергии, основной корпус, систему добычи, систему постановки на якорь и электрическую движительную установку. Платформа чистой энергии содержит систему выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии, которая включает систему выработки электроэнергии из солнечной энергии, систему выработки электроэнергии из энергии волн и систему выработки электроэнергии из энергии ветра. В средней части основного корпуса расположено производственное помещение. Система добычи включает в себя множество аппаратов добычи руды, и множество аппаратов добычи руды размещено в производственном помещении. Система постановки на якорь включает лебедки, отсеки для якорных тросов, якорные тросы и якорные головные части. Лебедки расположены по четырем углам верхней части основного корпуса, отсеки якорного троса расположены под каждой лебедкой, а якорный трос одним концом соединен с лебедкой, а другим - с якорной головной частью. Электрические движительные установки расположены в передней и задней частях днища основного корпуса. Техническим результатом являются повышенные мобильность системы, устойчивость к штормам и энергосбережение. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система глубоководной добычи полезных ископаемых с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии, содержащая:

платформу чистой энергии, содержащую систему выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии, причем система выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии обеспечивает электроэнергией основной корпус; система выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии содержит систему выработки электроэнергии из солнечной энергии, систему выработки электроэнергии из энергии волн и систему выработки электроэнергии из энергии ветра; система выработки электроэнергии из солнечной энергии расположена в верхней части основного корпуса; система выработки электроэнергии из энергии волн расположена в передней и задней частях основного корпуса; и система выработки электроэнергии из энергии ветра расположена в верхней части основного корпуса;

основной корпус, систему добычи, систему постановки на якорь и электрическую движительную установку; в которой

в середине основного корпуса расположено производственное помещение;

система добычи содержит множество аппаратов добычи руды, при этом множество аппаратов добычи руды размещены в производственном помещении;

система постановки на якорь содержит лебедки, отсеки для якорных тросов, якорные тросы и якорные головные части, при этом лебедки расположены в четырех углах верхней части основного корпуса, отсек для якорного троса расположен под каждой из лебедок, а якорный трос одним концом соединен с лебедкой, а другим концом соединен с головной частью якоря;

электрические движительные установки расположены в передней и задней части днища основного корпуса;

при проведении добычи множество якорных головных частей погружается в морское дно, образуя четырехугольную область, в которой аппарат добычи руды выполняет работы по добыче полезных ископаемых; и

при необходимости изменения района добычи основной корпус перемещается вперед или назад за счет управления множеством лебедок для подъема и установки соответствующих якорных головных частей с помощью электрической движительной установки.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что якорный трос представляет собой легкий якорный трос, а якорная головная часть представляет собой гравитационную якорную головную часть.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит шахту и рабочую вышку, при этом шахта содержит подъемную платформу и подъемную направляющую; подъемные направляющие расположены с двух сторон шахты; подъемная направляющая расположена вертикально вдоль производственного помещения по направлению к днищу основного корпуса; подъемная платформа соединена с подъемной направляющей; внутри рабочей вышки расположено устройство для захвата и укладки; устройство для захвата и укладки соединено с аппаратом добычи руды посредством троса; шахта проходит через днище основного корпуса, расположена ниже производственного помещения и сообщается с ним; а рабочая вышка расположена над производственным помещением.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что устройство для захвата и укладки дополнительно содержит промежуточную станцию, устройство для захвата и укладки соединено с одним концом промежуточной станции, а другой конец промежуточной станции соединен с множеством аппаратов добычи руды.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что основной корпус дополнительно содержит транспортную систему и помещение для хранения руды; помещения для хранения руды расположены с левой и с правой стороны производственного помещения; транспортная система включает в себя транспортировочный канал; транспортировочные каналы соединены соответственно с передней и задней частью основного корпуса и проходят через помещение для хранения руды; и в транспортировочном канале расположена транспортировочная лента.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что система выработки электроэнергии из солнечной энергии содержит солнечную фотоэлектрическую панель; верхняя часть основного корпуса содержит множество кают; и солнечная фотоэлектрическая панель расположена над множеством кают.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что система выработки электроэнергии из энергии волн содержит панель для выработки электроэнергии из энергии волн, опорный рычаг ферменного типа, шарнир и гидравлический цилиндр; дополнительно в передней и задней части основного корпуса расположены помещения для оборудования; панель для выработки электроэнергии из энергии волн соединена с опорным рычагом ферменного типа и размещена в помещении для оборудования посредством шарнира; гидравлический цилиндр расположен в помещении для оборудования; и выходной вал гидравлического цилиндра соединен с одним концом панели для выработки электроэнергии из энергии волн.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что система выработки электроэнергии из энергии ветра содержит множество ветряных турбин, причем множество ветряных турбин расположены в верхней части основного корпуса.

9. Способ добычи полезных ископаемых с помощью системы глубоководной добычи полезных ископаемых с поочередным шагом на основе платформы чистой энергии, при этом способ добычи полезных ископаемых осуществляют с использованием системы добычи полезных ископаемых по любому из пп. 1-8, и способ включает следующие этапы:

S1, транспортировка платформы в район добычи полезных ископаемых посредством электрической движительной установки, при этом в это же время начинают работать система выработки электроэнергии из солнечной энергии, система выработки электроэнергии из энергии волн и система выработки электроэнергии из энергии ветра, чтобы генерировать электроэнергию для устройств платформы;

S2, запуск двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса для освобождения якорного троса таким образом, чтобы головная часть якоря в отсеке для якорного троса опустилась и погрузилась в морское дно, и запуск электрической движительной установки в задней части основного корпуса таким образом, чтобы основной корпус продвигался вперед до тех пор, пока опускаемая головная часть якоря не достигнет морского дна;

S3, выключение двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса таким образом, чтобы лебедки перестали освобождать якорный трос, и выключение электрической движительной установки в задней части основного корпуса;

S4, запуск двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса для освобождения якорного троса таким образом, чтобы головная часть якоря в отсеке для якорного троса опустилась и погрузилась в морское дно, и запуск электрической движительной установки в передней части основного корпуса таким образом, чтобы основной корпус отступал назад до тех пор, пока опускаемая головная часть якоря не достигнет морского дна;

S5, выключение двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса после регулировки основного корпуса таким образом, чтобы он находился в центре плоского участка, образованного четырьмя якорными головными частями, таким образом, чтобы лебедки перестали освобождать якорный трос, и выключение электрической движительной установки в передней части основного корпуса;

S6, спуск аппарата добычи руды из производственного помещения на морское дно, проведение работ по добыче полезных ископаемых на плоском участке, образованном четырьмя якорными головными частями, до завершения работ и подъем аппарата добычи со дна моря в производственное помещение;

S7, запуск двух лебедок в передней части верхней части основного корпуса таким образом, чтобы освободить якорный трос, и запуск электрической движительной установки в передней части основного корпуса таким образом, чтобы основной корпус отступал назад до тех пор, пока основной корпус не окажется над якорной головной частью в передней части основного корпуса;

S8, выключение электрической движительной установки в передней части основного корпуса и запуск двух лебедок в задней части верхней части основного корпуса для захвата якорного троса таким образом, чтобы головная часть якоря поднялась со дна и была убрана в отсек для якорного троса, основной корпус поворачивается вокруг передней части, и в это время передняя и задняя части основного корпуса меняются местами;

S9, запуск электрической движительной установки в задней части развернутого основного корпуса таким образом, что основной корпус продвигается через область над якорной головной частью в задней части развернутого основного корпуса, и после продвижения вперед на определенное расстояние выключение электрической движительной установки в задней части развернутого основного корпуса; и

S10, повторение этапов S4-S9 до тех пор, пока глубоководные работы по добыче полезных ископаемых не будут полностью завершены.