Глубоководное грунтозаборное устройство Советский патент 1982 года по МПК E02F3/88 

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для отбора проб грунта, содержащего различные металлы, со дна морей и океанов при подводной разработке месторождений твердых полезных ископаемых.

Известно устройство для отбора кон креций со дна океанов, включающее поплавок, емкость для балластного груза и механизм для его сброса, а а также пробозаборный механизм 1 J.

Отбор проб конкреций с помощью пробозаборного механизма осуществляется таким образом, что расчетная грузоподъемность устройства должна во много раз превышать вес содержащихся в пробе конкреций. Соответственно возрастает необходимый вес балласта и вес всего пробоотборника (достигая сотен кг), в то время как вес забираемого грунта незначителен.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для отбора грунта (конкреций), работ ающее автономно благодаря наличию поплавка, смонтированного на центральной штанге, и балластных грузов. Рабочий пробозаборный механизм этого устройства выполнен в. виде грейферного ковша, снабженного шток-лидером. Удар штока о дно освобождает створки грейферного ковша, которые, срезая слой донных отложений, закрываются под действием ,5 усилий, создаваемых всплывающим поплавком через трос полиспаста. Сброс балластных грузов происходит после опрокидывания контейнеров, в которых они находятся 2.

Механизм устройству может привести к холостому срабатыванию на неровном дне в случае слабого удара штока или его перекоса в силу недо:татков конструкции. Балластные гру.ш (бетонный груз или стальное литье остаются на дне водоема, что ведет к потере их, а также к загрязнению самого водоема. Данным устройством можно отобрать грунт лишь с одной точки дна водоема, после чего оно поднимается на поверхность. Это приводит к значительному увеличению времени отбора грунта, а также требует большого количества известных устройств, что уменьшает эффективность их работы. Цель изобретения - повышение эф-, фективности работы устройства за счет сбора грунта с нескольких точек дна глубоководного водоема за один спуско-подъем. Поставленная цель достигается тем что в глубоководном грунтозаборном устройстве, включающем корпус, попла вок и емкость для балластного груза, смонтированные внутри корпуса, пробо отборник с грунтосборниками, штоклидер, установленный снаружи корпуса и замковый механизм, пробоотборник выполнен в виде бесконечной гибкой ленты Vi направляющих, при этом грунт сборники установлены на направляющих посредством роликов с возможностью перемещения, а каждый грунтосборник выполнен с крышкой и фиксатором. Кроме того, в устройстве гибкая лента снабжена захватом, а -каждый грунтосборник имеет петлю, расположенную с возможностью взаимодействия с захватом. Также каждый грунтосборник выполнен с сетчатым дном и крышкой. При этом замковый механизм выполнен в виде защелки и упора-контактора, выполненного из двух телескопических штырей со смонтированной в ни пружиной с возможностью взаимодействия с крышками грунтосборников. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - грунтосборни на фиг. 3 разрез А-А на фиг Л; на фиг. - упор-контактор, разрез Устройство включает в себя прочны корпус 1 с рулями 2 горизонтального и вертикального применения и поплавком 3, который смонтирован внутри корпуса. Поплавок состоит из заполнителя, в качестве которого используют высокопрочный полимерный композитный материал с наполнителем из стеклянных микросфер, так называемый синтактик. Объем поплавка расчитывается таким образом, чтобы создать положительную плавучесть устройства с учетом веса устройства в сборе и веса собираемого грунта. Корпус 1 состоит также из замкнутого энергетического отсека k, в котором установлена энергетическая установка, например аккумулятор 5. Устройство снабжено тяговым электрическим двигателем 6, приводимым в движение от аккумулятора 5. В свою очередь двигатель 6 вращает гребной винт (не показан).Отсек k выполнен герметичным, а сам корпус 1 со стороны установки пробоотборника выполнен открытым для удобства монтирования в корпусе пробоотборника. В этом случае пробоотборник непосредственно вступает в работу при соприкосновении устройства с дном водоема, что повысит эффективность его работы. Кроме того, внутри отсека t смонтирована автоматическая управляющая система 7 (показана схематично). Автоматическая управляющая система предназначена для управления движением автономного устройства и может включать в себя приборы управления двигателями и рулями и навигационные приборы. Корпус 1 включает в себя также замкнутую емкость 8 для балластного груза, имеющую крышку (не показана) для сброса груза. Снаружи корпуса установлен шток-лидер 9, который предназначен для включения в работу пробоотборника при соприкосновении устройства с дном водоема. Пробоотборник состоит из бесконечной тяговой ленты 10, которая выполнена из прочного гибкого синтетического материала, не разрушающегося в агрессивной морской воде о Тяговая лента 10 установлена на двух барабанах, ведущем 11 и ведомом 12, смонтированных в корпусе с возможностью вращения от двигателя (не показан) . Во избе жание промежуточных передач двигатель установлен внутри корпуса ведущего барабана 11 и получает энергию от аккумулятора 5. На барабанах укреплены опорные планки 13 на которых в свою очередь смонтированы направляющие , выполненные в виде каркаса из двух трубчатых профилей, которые, облегчают конструкцию и в то же время не уменьшают ее прочности. Устройство включает грунтосборники 15 с роликами 1б. Ролики 16 установлены между направляющими 14 с воз можностью движения по ним. Направляю щие 14 с открытых концов снабжены фиксирующими замками (не показаны) во избежание произвольного выпада грунтосборников из направляющих. Грунтосборники 15 снабжены сетчатыми крышками 17, которые шарнирно установлены в верхней части грунтосборников 15, при этхэм грунтосборники имеют фиксаторы 18. Снизу грунтосборников укреплены пружинные защелки 19. Крышки 17 и защелки 19 необходимы для закрывания грунтосборников 15, наполненных грунтом, а фиксатор 18 предназначен для эффективной стыковк грунтосборников в направляющих 14 и предотвращают преждевременное срабатывание крышки 17° На каждой крышке 17в месте соединения ее с корпусом грунтосборника установлена петля 20 и пружина 21 для раскрытия крышки 17 Внутри корпуса 1 устройства смонтирован упор-контактор 22, который соединен с управляющей системой 7Упор-контактор предназначен для срабатывания при соприкосновении с ним крышки 17. Бесконечная тяговая лента 10 имеет захват 23. Грунтосборники 15 выполняются прямоугольного сечени при этом донная часть грунтосборников выполнена сетчатой, что увеличивает эффективность отмыва посторон них илистых включений. Мощность аккумулятора 5 расчитана на работу устройства в автономном режиме по заданной программе. Упорконтактор 22 представляет собой конструкцию, выполненную из двух полых телескопических штырей 24 с пружиной 25 внутри и головкой полушаровидной :формы 26. Устройство работает следующим рбразом. Автономное грунтозаборное устройство, доставленное к месту работы судном обеспечения (не показан), подготавливается к работе. Грунтосборники 15 монтируются в направляющие 14. Крышка 17 первого грунтосбор ника 15 открыта под действием пружины 21. Последующий грунтосборник 15 стыкуется вплотную к донной части перво го грунтосборника так, что фиксатор 18прижимается к донной части первоГО грунтосборника 15. Таким образом, в направляющие 14 устанавливается необходимое количество грунтосборников 15. С учетом геологического строения поверхности дна водоема и необходимого количества проб задается программа работы грунтозаборного устройства с помощью автоматической управляющей системы 7. Закрываются фиксирующие замки направляющих 14, и в дальнейшем устройство опускается на дно водоема за счет работы двигате-, ля 6 и балластного груза, находящегося в емкости 8. По достижении дна водоема устройство касается шток-лидером 9 расчетной точки дна. Шток-лидер 9 срабатывает, включая двигатель ведущего барабана 11, который приводит в работу бесконечную-тяговую ленту 10. Захват 23 тяговой ленты 10 за петлю 20 начинает перемещать первый грунтосборник 15 (с открытой крышкой 17) посредством роликов 1б по направляющей 14 в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1. Во время движения грунтосборника 15 он захватывает придонный грунт с конкрециями и, двигаясь далее по направляющим 14 за счет тягового усилия ленты 10, грунтосборник соприкасается крышкой 17 с головкой 2б упор-контактора 22. Крышка 17 начинает закрываться за счет жесткости пружины 25 упор-контактора 22 до срабатывания защелки 19, т.е. грунтос орник закрывается крышкой 17, а захват 23 выходит из соприкосновения с петлей 20. Место установки .упор-контактора 22, профиль головки 26 захвата 23 и петли 20 выбирается таким образом, чтобы В момент срабатывания защелки 19 крышка грунтосборника выходила из соприкосновения с упор-контактором 22 и грунтосборник мог перемещаться по направляющим 14. При этом грунтосборник 15 не должен двигаться в обратном направлении, так как ролики 1б снабжены упорами, предотвращающими самопроизвольное движение грунтосборников в противоположном направлении (не показаны). По команде автоматической управляющей системы 7 с помощью двигателя 6 устройство перемещается п следующее место дна водоема. 793 Шток-лидер 9 включает тяговую лекту 10, которая, делая последний оборот, подхватывае1 захватом 23 за петлю 20 очередной грунтосборник 15. При этой крышка 17 данного грунтосборника открыта под действием пружины 21. Далее процесс повторяется. Последующий грунтосборник 15 толкает предыдущий по направляющим Н, пока все грунтосборники не будут наполнены грунтом. Устройство выполнено с суммарной положительной плавучестью за счет поплавка и водоизмещающего энергетического отсека, а балластная система выполнена активной в виде тяговых двигателей с направлением тяги в сторону дна водоема, питаемых от источника энергии, размешенного в корпусе. Балластный груз из отсека 8 сбрасывается при аварийных ситуациях.

Предлагаемое устройство позволит за один спуско-подъем осуществить сбор грунта с нескольких точек дна водоема, что дает возможность в даль нейшём производить отбор гру«та с конкретной площади дна водоема, наиболее насыщенной твердым полезным ископаемым. Выполнение корпуса открытым позволит повысить эффективность работы устройства за счет начала его работы практически одновременно с моментом контактирования с дном водоема. Трубчатые направляющие позволяют облегчить конструкцию, не уменьшая ее прочности, и также снижают гидравлическое сопротивление перемещени устройства. Выполнение пробоотборника с несколькими грунтосборниками позволит ловысить эффективность работы за счет большего количества отобранного грунта. Сетчатая конструкция дна грунтосборников обеспечивает эффек;ТИвное отделение от конкреций песка и ила на всех этапах добычи и транспортирования грунта. Снабжение грунтосборников крышками с защелками и пружинами позволи исключить потерю полезного ископаемого при подъеме устройства.

точек дна водоема за один спускоподъем, пробоотборник выполнен в виде бесконечной гибкой ленты и направляющих, при этом грунтосборники установлены на напрэвлящих посредством роликов с возможностью перемещения, а каждый грунтосборник выполнен с Снабжение устройства энергетической установкой и управляющей системой позволит осуществить автономную эффективную работу устройства. Формула изобретения 1. Глубоководное грунтозаборное устройство, включающее корпус, поплавок и емкость для балластного груза, смонтированные внутри корпуса, пробоотборник с грунтосборниками, штоклидер, установленный снаружи корпуса, и замковый механизм отличающ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства за счет сбора грунта с нескольких крышкой и фиксатором. 2. Устройство по п.1, о т л и тем, что гибкая ленчающеесята снабжена захватом, а каждый грунтосборник имеет петлю, расположенную с возможностью взаимодействия с захватом. 3. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что каждый грунтосборник выполнен с сетчатыми дном и крышкой. k. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что замковый механизм выполнен в виде защелки и упора-контактора, выполненного из двух телескопических штырей со смонтированной в них пружиной с возможностью взаимодействия с крышками грунтосборников. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Н , кл. С 01 N 1/10, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР ff 566162 кл. G 01 N 1/10, 1976 (прототип).

/7

z

20

21

18