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Vorrichtung zum Lösen und Aufnehmen von Gütern
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des Meeresbodens mittels eines verfahrbaren, ferngesteuerten Grabgerätes
Vorrichtung
zum Lösen und Aufnehmen von Gütern des Meeresbodens mittels eines verfahrbaren,
ferngesteuerten Grabgerätes Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen und
Aufnehmen von Gütern des Meeresbodens mittels eines verfahrbaren, ferngesteuerten
Grabgerätes und Transport der Güter zur Meeresoberfläche.
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Der Meeresboden enthält ein reichhaltiges Angebot an Wertstoffen,
die nutzbar gemacht .werden können. Geräte zum Aufnehmen von Gütern des Meeresbodens
sind in vielfältiger Form bekannt.
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So hat man Pontons oder Schiffe mit Baggereinrichtungen versehen,
die vom Schiff aus den Meeresboden bestreichen und dabei das Gut nach oben fördern.
Den-vom Tagebau her bekannten Eimerkettenbagger hat man auf schwimmbare Untersätze
montiert, um damit den Meeresboden bearbeiten zu können. Diese Verfahrensweise hat
den Nachteil, daß der Meeresboden nur in geringfUgiger
Tiefe bearbeitet
und dabei das zu gewinnende Gut gefördert werden kann Auch werden vom Schiff ausgehende
Ausleger angewandt, die an ihrem Ende mit einem'Saugkopf versehen und über Rohrleitungen
mit dem Schiffskörper verbunden sind. Dabei werden die Güter des Meeresbodens von
der Saugvorrichtung aufgenommen und mittels einer Pumpe zum Schiffskörper gefördert.
Sowohl der Eimerkettenbagger als auch der Saugbagger müssen eine große Menge Seewasser
mit nach.oben fördern, so daß diese Systeme für die Förderung aus großen Tiefen
unwirtschaftlich werden.
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Die große Mehrheit der Seifenlagerstätten liegt in 3.000 bis 5.000
m Meerestiefe. Um auch in dieser Tiefe das dort .lagernde Gut zu fördern, wurde
das sogenannte Mammutpumpensystem angewendet, mit dem der Meeresboden abgesaugt
und gemeinsam mit einem Teil des Seewassers nach oben gefördert wurde. Außerdem
hat man an Seilen befestigte Schürfkürbel verwendet (Zeitschrift "Braunkohle" 1975,
Seiten 8 + 9). Bei diesen Verfahren kann der Meeresboden nur blind abgetastet
werden,
so daß große Mengen des verwertbaren Gutes nicht erfaßt werden können und folglich
auf dem Meeresboden liegenbleiben. Mit den bekannten Systemen werden Bodenunebenheiten
ebenfalls nicht berücksichtigt, so daß auch hierdurch der Abbau unwirtschaftlicher
wird.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde bereits ein auf dem Meeresboden
verfahrbares Gerät vorgeschlagen (DE-OS 28 47 325), mit dem das Gut mittels einer
Saugvorrichtung aufgenommen und wie bei den übrigen bekannten Verfahren mit einner
großen Menge Seewasser nach oben gepumpt wird. Auch wurde schon vorgeschlagen (Zeitschrift
"Braunkohle" 1971, Seite 8), Unterwassergeräte ferngesteuert über den Meeresboden
zu führen. Mit welcher Methode das vom Meeresboden aufgenommene Gut an die Meeresoberfläche
gefördert werden soll, ist hier nicht aufgeführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Erze bzw. Mineralstoffe
aus mittleren bis tiefen Seehereichen sicher, einfach und wirtschaftlich
zu
gewinnen und dabei die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das von dem Grabgerät
gelöste und aufgenommene Gut mittels eines ununterbrochen arbeitenden Fördersystems
von dem Grabgerät zu einer Entleerungsstation förderbar ist, die sich in einem an
der Meeresoberfläche schwimmenden Schiff befindet.
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Das Grab gerät ist ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug, das selbsttätig
verfahrbar an einem mit dem Schiff verbundenen Hub seil befestigt ist und ein heb-
und senkbares Aurnahmerat'L -aufweist, wobei dieses mittels eines Förderers mit
einem Gutaufnahmebunker innerhalb des Grabgerätes verbunden ist.
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Das unbemannte Grabgerät kann in sehr großen Tiefen arbeiten, obwohl
dort schon sehr große Drücke, beispiel.sweise bis 5oo at auf das Gerät einwirken.
Das kabelferngesteuerte unbemannte, selbstfahrende Grabgerät kann aufgrund der ferngesteuerten
Verfahrensweise sowie mittels des
heb- und senkbaren Aufnahmerades
an jede gewünschte Stelle des Meeresbodens verfahren werden, so daß auch bei ungleichmäßiger
Verteilung der abzubauenden Lagerstätten ein wirtschaftlicher Abbau möglich ist.
Um das Grabgerät an jede gewünschte Stelle des Meeresbodens manöverieren zu können,
ist das Gerät mit einer oder mehreren Fernsehkameras ausgerüstet, die in druckfesten
und seewasserdichten Gehäusen mit entsprechenden Fenstern untergebracht sind. Die
Kamera in der Nähe des Aufnahznerades hat einen Scheinwerfer, und die Kamera in
Gerätemitte hat zwei Scheinwerfer, die den Förderer und den Meeresb,lden hinter
einem Ballastausleger beleuchten, so daß man durch das Schwenken beide Seiten des
rbgerätes auf dem auf dem Schiff montierten Monitor sehen kann. Am Ende des Hubseiles
befindet sich eine Anzeigevorrichtung, die dem Kapitän des Schiffes die Anzeige
gibt, in welcher Richtung das Schiff gesteuert werden soll, damit es sich immer
in einer Stellung oberhalb des Grabgerätes befindet. Gleichzeitig ist auf dem Monitor
auch die Kompaßanzeige des Grabgerätes abzulesen, um die Richtung des Schiffes
mit
dem Grabgerät übereinstimmend zu halten.
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Außer den genannten Anzeigegeräten sind noch die Anzeigen für die
Fahrgeschwindigkeit, Kabelseilspannung sowie Förderleistung des Gerätes und die
Geschwindigkeit des Aufnahmerades, des Förderers und des Fördersystems, einschließlich
der Spannung der Behälterkette und die Anzeige des zur Verfügung stehenden Spannweges
für das Fördersystem vorgesehen. Alle Bewegungen sowie Antriebe auf dem Grabgerät
sind hydraulisch. Ein Hydraulikaggregat befindet sich auf der Ballastseite des Gerätes
und ist gegen das Eindringen von Wasser vollständig luft- und druckisoliert.
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Um das Gut wirtschaftlich an die Meeresoberfläche fördern zu können,
sollte möglichst vermieden werden, daß Seewasser ebenfalls mit nach oben transportiert
wird. Zu diesem Zweck besteht das Fördersystem aus einer Behälterkette mit selbsttätig
sich öffnenden und schließenden Gefäßen.
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Das zu fördernde Gut wird vom Grabgerät beim Vorwärtsfahren von der
Schnecke des Aufnahmerades
aufgenommen, auf den Förderer geleitet
und dem Gutaufnahmebunker innerhalb des Grabgerätes zugeführt.
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Der Förderer kann ein Rippenband, eine Förderkette oder dergl. Gerät
sein. Die Behälterkette wird durch den Bunker des Grabgerätes gezogen, wobei sich
die mit einem Seil befestigten Gefäße füllen, Durch das ununterbrochene, gleichmäßige
Ziehen füllen sich die Gefäße gleichmäßig und werden mit einem kalottenförmigen
Deckel abgedeckt, der das Ausschütten oder Herausspülen des Materiales beim Transport
nach oben verhindert. An Bord des Schiffes werden die Gefäße über drei Führungsrollen
geführt und gleichzeitig geöffnet, entleert und für den neuen Füllvorgang innerhalb
des Bunkers des Grabgerätes vorbereitet. Gleich nach dem Verlassen der ersten Führungsrolle
im Entleerungsbereich fällt der Deckel vom Gefäß und keilt sich in einer Klemmvorrichtung
eines vorhergehenden Gefäßes ein.
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In derselben Zeit wird das Gefäß entleert. Bei der nachfolgenden steigenden
Bewegung hinter der mittleren Führungsrolle entleert die Kalotte in die Schurre
hinein, die das Material.in den Schiffslagerraum in einen Container oder einen anderen
geeigneten
Gutaufnahmebehälter bzw. Vorrichtung weiterleitet. Fernerhin wird die Behälterkette
über die auf dem Schiff befindliche Antriebs- und Spannstation geführt, die außer
der Antriebsauch eine Spannwegausgleichsfunktion hat. Durch den Spannweg werden
auch die Meeresbodenungleichmäßigkeiten bzw. Variierung der Entfernung des Grabgerätes
vom Schiff ausgeglichen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine übersichtliche
und den Seifenlagerstätten angepaßte Gewinnungsmethode. Das -Grabgerät ist auch
für härtere Schichten geeignet sowie für kleinere Unebenheiten. Das Grabgerät kann
größere Felder vollständig abstreifen und wenn das Vorkommen in den Meeresboden
hineingeht, auch die Tiefengewinnung verwirklichen. Durch die Geschwindigkeit der
Behälterkette sowie diese Aufnahme- und Drehgeschwindigkeit des Aufnahmerades kann
man in gewissen Grenzen auch die Leistung des Grabgerätes variieren und dem vorhandenen
Vorkommen anpassen. Der Einsatz des Unterwasser-Grabgerätes ist für fast jede beliebige
Tiefe
bzw. auch im Küstengebiet möglich.
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Im Falle des Ortswechsels wird das Grabgerät an Bord des Schiffes
gezogen, so daß der Ortswechsel mit größter Geschwindigkeit und auch auf größere
Entfernung erfolgen kann. In derselben Zeit kann die Wartung des Grabgerätes erfolgen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 Eine Gesamtdarstellung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 eine Seitenansicht des Grabgerätes, Fig.
3 eine Draufsicht auf Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht der Entleerungsstation und Fig.
5 bis 7 Schnitte gemäß der Linie A - B in-Fig. 2.
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Auf einem Schiff 1 ist eine Hubstation 42 mit dazugehöriger
Plattform
43 vorgesehen? von der aus ein Grab gerät 2 mittels eines Hubseiles 4 auf den Meeresboden
44 abgelassen werden kann. Das vom Grabgerät 2-aufgenommene-Gut wird nahezu ohne
Seewasser mittels eines Fördersystemes 3 einer Entleerungsstation 5 auf dem Schiff
1 in einem stetigen Fluß zugeführt.
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Der untere Teil der Fig 1 zeigt das Gerät 2 auf dem Meeresboden 44
und der obere Teil der Fig. 1 zeigt das Gerät 2 auf der Plattform 43 des Schiffes
1. Damit ist das Gerät 2 in zwei verschiedenen Stellungen dargestellt.
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Das mittels eines Raupenfahrwerkes 17 oder dergl.
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verfahrbare Gerät 2 besitzt einen heb- und senkbaren Ausleger 20,
der mittels einer Hydraulik 18 oder dergl. gesteuert wird und am freien Ende ein
Aufnahmerad 6 aufweist.
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Dieses Aufnahmerad kann als Schnecke, als Schaufelrad oder dergl..
ausgebildet sein. Wesentlich ist, daß das Gut auf dem Meeresboden, auch wenn es
sich um härteres Gestein handelt, einwandfrei -aufgenommen und einem Förderer 7
zugeführt werden
kann. Vom Förderer 7 aus gelangt das aufgenommene
Gut in einen quer zur Fahrtrichtung des Gerätes 2 angeordneten Bunker 8, der im
unteren Teil zylinderförmig 8a nach oben offen ausgebildet ist und an der einen
Seite einen Einfahrtrichter 15 und an der anderen Seite einen Ausfahrtrichter 16
zum Durchfahren einer Behälterkette 21 des Fördersystems 3 aufweist. Das Hubseil
4, an dem das Gerät 2 angelenkt ist, ist derart ausgebildet, daß es die zur Stromzuführung
erforderlichen Kabel bzw.
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die zur Lenkung des Gerätes erforderlichen Steuerkabel aufnimmt. Außerdem
befindet sich am unteren Ende des Hubseiles 4 eine Anzeigevorrichtung 9, die dem
Kapitän auf dem Schiff jederzeit die Lage des Gerätes 2 zum Schiff 1 anzeigt. Ist
das Gerät 2 in Zeichenebene gesehen zu weit nach rechts ausgefahren, so lenkt sich
das Seil 4 aus der Lotrechten nach rechts ab und gibt dem Kapitän über die Anzeigevorrichtung
9 die Lage des Gerätes 2 an.
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Ebenso werden Abweichungen nach links als auch Seitenabweichungen
des Gerätes 2 angezeigt. Weitere Anzeigevorrichtungen sind denkbar, aber aus Vereinfachungsgründen
im Ausführungsbeispiel fortgelassen.
Eine Fernsehkamera 10 in einem
Gehäuse 12 inder Mitte des Gerätes 2 sowie eine Fernsehkamera 11 in einem Gehäuse
13 im Bereich des Aufnahmerades 6, die von Scheinwerfern 14 unterstützt sind, geben
dem Baggerführer auf dem Schiff 1 genügendSichtmöglichkeit, um das Grabgerät 2 an
jede gewünschte Stelle zu manöverieren. Mit 19 ist die Kraftzentrale bezeichnet,
die die vom Schiff 1 kommende elektrische Energiein die hydraulische Energie umwandelt.
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Das Fördersystem 3 best:eht aus einer Behälterkette 21, bei der auf
einem endlosen Seil 22 mehrere mit Abstand angeordnete Gefäße 23 befestigt sind.
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Die Gefäße 23 sind mit einem kalottenförmigen Deckel 24 verschließbar.
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Jedes Gefäß besteht aus einem zylindrischen Teil 25 mit einem Boden
26, der einschließlich einer Nabe 28.eine öffnung 27 für das Seil 22 aufweist.
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Eine Klemmvorrichtung 28a befestigt das Gefäß 23 mit dem Seil 22.
Der kalottenförmige Deckel 24 ist mit einer Bohrung 29 versehen und lose verschiebbar
auf
dem Seil 22 aufgefädelt. Außerdem ist das Gefäß unterhalb des Bodens 26 mit einer
Klemmvorrichtung 30 versehen, in der der kalottenförmige Deckel 24 mittels einer
Einkerbung 31 einklemmbar ist. Eine weitere Einkerbung 32 des Dekkels 24 ist vorgesehen,
um den Deckel an der Austrittsseite des Bunkers 8 mittels federnd gelagerter Schnappern
33 und 34 zu arretieren. Die enlose Behälterkette 21 wird über den Einfahrtrichter
15 in den Bunker 8 eingeführt und tritt an der gegenüberliegenden Seite aus dem
Ausfahrtrichter 16 aus. Von hier wird die Kette 21 zu Umlenkrollen 25 auf dem Schiff
1 weitergeführt und von dort über die Entleerungsstation 5 zu der Spann- und Antriebsstation
26 geführt. Uber die Rollen 25a geht es wieder zum Einfahrtrichter 15 des Bunkers
8 im Gerät 2.
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Die Entleerungsstation 5 besteht aus einer oder mehreren Gutaufnahmevorrichtungen
35, die als Container, fahrbare Behälter oder dergl. ausgebildet sein können. Auch
ist es denkbar, den Schiffsrumpf als Gutaufnahmevorrichtung auszubilden und das
Gut
mittels Verteilereinrichtungen auf den gesamten Schiffsraum
zu verteilen.
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Führungsrolien 37, 38 und 39 mit Ausnehmungen 40 für die Gefäße 23
führen die Behälterkette 21 über eine Entleerungsschurre 41.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäBen Vorrichtung ist wie folgt.
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Der Bunkerteil 8a wird von dem Gerät 2.und dem Förderer 7 mit dem
nach oben zu fördernden Gut beschickt. Von der Antriebsstation 26 wird das Seil
22 gleichmäßig und stetig angezogen, so daß der zylinderförmige Teil 25 des mit
dem Seil 22 beSestigten Gefäßes 23b (siehe Figur 5) mit der offenen Seite in den
Bunker 8a hineingezogen wird. Gleichzeitig füllt sich der Innenraum des Zylinders
25 und füllt auch den kalottenförmigen Deckel 24a, der von den Schnappern 33 und
34 gehalten wird. Die Leistung des Fördersystems ist so ausgelegt, daß die Leistung
des Gerätes 2 kleiner ist als die Aufnahmekapazität der Behälterkete 21. Sobald
der Zylinder 25 des Gefäßes 23b den Deckel 24a erreicht hat, legen
sich
die Kanten 45 des Zylinders 23 und die Kanten 46 des Deckels 24a gegeneinander,
wobei der Druck jetzt so groß wird, daß die Schnapper 33 und 34 den Deckel 24a freigeben
und der gefüllte Behälter 23b aus dem Bunkerbereich 8 herausgezogen werden kann,
ohne daß hierbei Gut herausfällt. Sobald das Gefäß 23b den Trichter 16 verlassen
hat, wird das Seil 22 ansteigend geführt, so daß der Deckel 24a das Gefäß 23b verschließt.
Beim Transport nach oben besorgt der auf den Deckel 24a lastende Druck für einen
sicheren Abschluß. Das Gefäß 23b folgt dem bereits gefüllten Gefäß 23a.
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Der Deckel 24a wurde dem Bunker 8 mit dem Gefäß 23a zugeführt. Figur
6 zeigt die Schließstellung des Gefäßes 23b, wogegen Figur 7 den Weitertransport
mit entriegeltem Deckel 24a wiedergibt. Wie der Figur 7 zu entnehmen,ist in der
Klemmvorrichtung 30 des Gefäßes 23b ein Deckel 24b eingeklemmt. Sobald der Deckel
24b mit dem Gefäß 23b die Schnapper 33 und 34 erreicht, greifen diese in die Ausnehmungen
32 des Deckels 24b ein, halten den Deckel zurück, der zum Verschließen des nachfolgenden
Gefäßes 23c erforderlich ist. Die
den Trichter 16 verlassenden
Gefäße 23 werden bis zur ersten Führungsrolle 37 der Entleerungsvorrichtung 36 geführt
und dort umgelenkt. Sobald das Gefäß 23b den absteigenden Teil 22a des Seiles 22
erreicht hat (siehe Fig. 4), fällt der Deckel 24a von dem Gefäß 23b ab, bis er von
der nicht dargestellten Klemmvorrichtung 30 des vorausgehenden Gefäßes 23a aufgefangen
und.eingeklemmt wird. Während dieser Phase entleert sich der Behälter 23b in die
Schurre 41, von wo aus das Gut in die Behälter 35 weiterrutscht. Der kalottenförmige
Deckel 24a ist noch mit Gut gefüllt. Dieser entleert sich, sobald das Gefäß 23a
mit dem hinten liegenden Deckel 2Xa die Führungsrolle 38 verlassen und sich auf
austeigendem Weg zur Führungsrolle 39 befindet. Eine Teilentleerung findet bereits
während der Umlenkung um die Rolle 38 statt. Die entleerten Gefäße 23 werden wie
zuvor beschrieben nunmehr dem Bunker 8 wieder .zugeführt.
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Der'besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
daß das Gut auf jeder gewünschten
Tiefe des Meeresbodens kontrolliert
aufgenommen und ohne wesentlichen Anteil an Seewasser zu einem an der Meeresoberfläche
schwimmenden Schiff in stetigem Fluß transportiert werden kann.
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