DE3228317A1

DE3228317A1 - Oekologiefreundlicher meeresbergbau

Info

Publication number: DE3228317A1
Application number: DE19823228317
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Strobel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 1984-02-02

Description

Dipl.-Ing. CWstinn Strobtl Ö'kologiefreundlioher Meeresbergbau 89 A^iburg 1 · VSIkiroßt 8 Zusatz zu 1' 32 2 1 01^.0

Tel. 0821/518351 ' Erfinder:Chri si.ian strobül Dipl.-Ing.

bie nachfolgend beschriebene Erfindung betrifft wie die gleichlautende Haupterfindung einen ökologiefreundlchen MeereBbergbau, Bevorzugt geht es dabei um den Abbau und das Hoohfördern von Manganerzknollen und -Sanden aus tiefem Meeresgrund, mitunter auch aus Festlandsockeln der Meere b-cw. Inseln. Tiefen von 500Ü Meter sind dabei üblich, wobei am Meeresgrund 500 bar und eine Tempera iur +1,5 ^rvorherrschen. Es wird zum Antrieb der Ans cniieide-und AbfrKsfunktion eines Roll^reifers ,welcher an 2 .Seilen arbeitet, die in der Voranmeldung beschriebene und vom indischen Spieikreisei Jo-Jo abseid i. te te Erzeugung von üreiiwucnt aus ~ c-iwerkraft uiii-s .deren Umformung am Gruiia in crari.sversa.len r'räs- und Einladeschub i^ö benutzt,wöbej sowohl am Grund wie auch beim HuCiizieiien des gefüllten lioil^roii'ers Kaiiii: -chlamrr. ins Meerwasder emittiert wird. Es werden sogenannte i<ol1 gefriergreif er mit Tr ockerie is be tankung , aber auch die wegen der leichtere Entladung und schnelleren Ladung bekannten gefriergriff-und trockeneislos wirkenden rein mechanischen Rollgreifer benutzt; bei den Letzteren wird nach dem Friisen spntnan und ohne Extraau'vanii das Erz /.orkleinert doriiiin geladen, wo beim !fsfr ierrollgreifer die l'r ockeneisbe tankung war. Bei den Pypen der vorhergehenden , nme l'inngen waren die G-reifer kurz gebaut. Um nach den Vorstel1ungen der Gutachter und auch der öeerechtkonfereiuteiinehmer auf einem l·ördorschiff z.B. mit Ic Greifern οΟί tons Erz stündlich fördern zu können am ravionul ien !betrieb abzusichern, mussten schwere Geräti. und Seile großer IJicke angewendet wei'den.Bei Tiefen von jQiiCi Me;er gab gs Prohiüme an den Seilscheiben. Aber auch die harte Landung beim Fallen aui den Meeresgrund, das Viederaufwickeli! der .t>eJle auf die Gre i f er sehe iben, die Verkürzung der Hubtak L /,ei ten. etc. verlangten Innova l τ onen. in diesem Zus^:-.n'-menuang be.-teilen nacli i'olgend und gem;i;.i der Zeicanung die i.rf indungen darin ,daß. ■ · :·· ^:

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am Schiffkranbobinenantriebsaggregat der JTig. 3 .naoh FDn t-Ie er em die Greif eraohse A-A zur Achse einer im Chassis verschiebbaren Wickelantriebwelle zentriert und in eine auf Greifachse A-A eingebaute Hohlwelle des Greifers diese Wickelwelle eingeschoben und auf jene antriebahlber gekuppelt wird, wobei die Kranseilbobinen auf Leerlauf geschaltet und dann diese Einfcriebwelle angetrieben wird,sodaß sie Seil von den Kranbobinen abwickelt und der Greifer dieses auf seine Seilscheiben aufwindet bis das W'indungssoll für den Start zum Meeresboden erfüllt ist, daß ferner dann die Kranbobinen blockiert und die genannte Antriebwelle aus der Hohlwelle des Greifers gezogen und damit der Greifer zum Fall an seinen Seilen zum Meeresboden gestartet wird,wobei er in bekannter Weise im Fallen aus Schwerkraft Drehwucht erzeugt und speichert, ferner der Ausgangshub Pk der Transversalkinematik, welcher in der Voranmeldung friktiv aus Drehwucht am Boden erfolgte, nun aus Drehreibung mit dem Wasser als hydraulischer Flettner-Rotoreffekt bereits während des Fallens im Wasser erzeugt wird, daß ferner kurz vor Landung am Boden das Greiferseil voll abgewickelt ist und nach Jo-Jo-i'rinzip infolge von Drehwucht P3 das Seil sich im umgekehrten Drehsinne wieder auf den Greifer wickelt und dabei Zug P5 entgegen der Richtung P^ erzeugt, wobei im radialen Einfallen mit Moment P7 die Weiche Landung erzwungen wird, und daß beim Anwenden eines Rollgefriergreifers die der Parzellierung der ringförmigen jaeriferalen Gefriermulde dienenden Radialstege zugleich als Knollenfeldfräser dienen, daß ferner der Kreisel-Effekt des um A-A rotierenden Greifers beim Fall auf den Grund der Stabilisierung seiner Achse A-A im Raum dient, und daß schließlich zum Anheben der Förderleistung der Greifer der Länge nacli aus einer Vielzahl kurzer Greifeinheiten mit je zwei Seilscheiben so gebildet ist, daß er zwischen den Gliedern gelenkwellenartige Biegsamkeit und Anschmiegung hat,wozu die Schäfte der beiden Seilscheiben ballige Kupplung tniteinandei haben sο,daß ihr Rohr freien Durchgang für die Wickelwelle

^C°PY ORIGINAL INSPECTED

der Fig.3· behält, und dass insofern 30 langten Greif er kleinen Durchmessers beim Hängen an vielen Seilen im Sinne der Fig.3. und- auch beim Fallen im Wasser im Sinne der Figuren 5. bis 7, die Achsen A-A der Greiferglieder fluchten,weil jedes der Glieder sie mit den Seilen zweier Scheiben fluchtet, daß aber beim Fräsen und Laden auf unebenem Meeresgrund die Terrainwellen durch Flexibilität der Gliedstruktur überbrückt werden,weil beim Aufliegen auf Grund die Seile nicht gespannt sind.

In den Figuren der Zeichnung sind diese Bau-und Wirkungsweisen näher interpretiert.

Fig.1. und Fig.2. zeigen in einem partiellen Querschnitt und einem partiellen Längsschnitt den an sich aus Voranmeldung bekannten Rollgefriergreifer mit Trοckeneisbetankung und Kopplungsrohr (β),das als Hohlwelle dient.

Fig.3.interpretiert am Bobinenantriebsaggregat des Krankopfes den Greiferantrieb beim Umhaspeln von Seil aus den Bobinen (16) auf die Seilscheiben (2) mit einer Schiebewelle (11),wobei die Schiebewelle zugleich als Startelement des Greifers zum Fall auf den Meeresgrund dient.

Fig. k .zeigt den bekannten Querschnitt des trockeneislos wirkenden Normalzylindergreifers mit 2 Lade-und Entladeklappen. Meistens sind es viele solcher Klappen. Durch Ziehen des Gelenkbolzens werden Klappen geöffnet, indem sie an einer nicht gezeioh:- neten Kette hängend herabfallen, und nach Entleeren wieder angelenkt werden.

Figuren 5· bis 7» zeigen einige Phasen beim Fallen des Greifers auf Meeresgrund,wobei der hydraulische Flettnerrotor-Effekt der Erzeugung von Schub Pk und dem Erzwingenfeiner weichen Landung a^ui" Meeresboden dient.

Fig.8. zeigt den langgestreckt-vielgliederigen Greifer .Seine Greifglieder haben je 2 Seilscheiben und Seile.Die gelenkwellenartige Wulstkopplung der zentralen Rohrenden ist nicht näher gezeigt. Der Greifer ist hängend an vielen Seilen gezeigt,denen auf der Kranbobinenwelle je eine Bobine zugeordnet ist. Im Einzelnen sind die Bau-und Wirkungsweisen folgende:

COPY ORIGINAL INSPECTED

Figuren T. bis 2. Es sind in bekannter Weise bezeichnet mit:

1 der Gefriergreifkörper aus Edelstahl

la seine periferalen kühllexstungsfordernden Stege,welche nun zusätzlich als Fräser und Knollenbrecher dienen. .2 Seilscheiben des Greifers

3 Deckel zum Trockeneisraum

k Gesperre, welche nach unten Gesagtem nun meistens entfallen können,weil die ganze Seillänge von etwa oOOU Meter Länge 1ür Drehwuchterzeugung aktiviert wird.

5 Seile, zwei je Greifer.

6 Trockeneisbetankung,reichend f. etwa 1 Woche.

7 Knollen mit Sand und Wasser gemischt ,angelroren an (i) und an {1 a).

8 Das Kupplung s rohi·, als Hohlwelle bei Fig. 3· dienend, als Gliederkopplung bei Fig.b.

S^ Die Bohrung von (d)

Nuten von (o) »ofern nicht andere Kupplungsmittel gewählt sind.

A-A die Rollgreiferachse

P1 die Fallrichtung zum Grund

P2 die Hubrichtung zum Schiff

P3 Rotation um A-A, die Ürehwucht

P4 PIettnerschub im Wasser während des rallens

P5 Fräs-und Einladeschub.Er rührt vom Wiederaufwickeln der

Seile her.

Lie wirkungsweise ist bekannt.

Fig. 3. .

u±e Einheit der Figuren 1. und 2. oder eine gefriergrifflose Einheit der Fig.4. hängt mit zwei Seilen an den Kranbobinen (16) der Bobinenantriebwelle (15)ι wobei Welle (15) blockiert ist und momenten die Seile von Scheiben (2) als abgewickelt zu denken sind. Dann wird Antriebwelle (ii) mit Nuten (I1a) in der Führung (12) hydraulisch in Richtung P geschoben und dadurch in Bohrung (9) auf Hohlwelle (8) gekuppelt.Der Greifer ist dann zentriert.

ORIGINAL INSPECTED

Ijann wird (15,1O) auf Leerlauf und ( 1 1 ) auf Antrieb geschaltet. Seil wird von (Ib) abgewickelt und auf (2) aufgewickelt bis das für den Start des Greifers zum Fall in den Meeresgrund nötige Windungssoll auf (2) erreicht ist.Dann wird (11) in Richtung P6 aus (8) ausgezogen und von selbst fällt(i) nach Blockierung von (15,16) unter Abwickeln von Seil und Erzeugung bzw. Speicherung von Drehwucht auf den Grund zu. Mit (I?) i&t das Krangerüst, mit (13) der Hubmotor,mit {Iq) das Gangschaltgetriebe bezeichnet. B-B isc die Kranbobinenwellenachse.

Fig. h.

Seiner anspruchlosen Beladung und Entladung wegen hat dieser gefriergrifflose Rollgreifer Vorzug. Ausser aen bekannten Komponentenindizes sind bezeichnet mit 18 der Edelstahlgreif-und Fräszylinder 1y seine Frässchneiden.Es sind ebensoviele wie Klappen,miestens mehr als 2.

20 Ladefenster ·

2 1 Laderaum für Erzknollen unu Sande.

22 unter Fliehkraft und Erzgewicht schließende Gelsnkklappen. (22b) ist momentan zu,während (22a) unter Vorschubdruck offen wurde und Knollen einlässt.

23 ziehbare Angelzapfen.Beim ziehen fällt die Klappe ab und gibt das Fenster (20) zum Entladen frei.Sie hängt auf der Gegenseite mit Kette am Zylinder, fällt hei'aus,und kann n_ach Entleeren wieder angelenkt werden.

Momentan zeigt das Bild Fräs - Ladephase.Sie kommt je Umdrehung zweimal vor.Bei mehreren Klappen kommt sie öfter vor .

Figuren 5. bis ?.

Fig.5.

der Zylinder (1) der einen oder anderen Machart ist soeben aus der Vorrichtung Fig.3· gestartet zum Fall auf Grund.Frontale Anströmung des Wassers ergibt in Verbindung mit Rotation P3 den Flettnereffekt als Schub P^ im Wasser. Fig.6.

Während bei Figo· die Anfangsdistanz vom Grund Lo auf L1 reduziert warbst sie hier verringert tiuf L3 und der Seil-

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wicklungssinn hat sich nach dem alten Jo-Jo-i'rinzip gewendet.Es wird Seil aufgewickelt unter Trägheit der gespeicherten ürehwucht P3, und das Erzeugt den Fräs-und Ladeschub P5 gegensinnig zu Vh,wobei zunächst das Moment P7 für eine sofort folgende weiche Landung sorgt.

Der Zylinder ist gelandet. Mit rollfreiem Hub L2 in .'Cichtung P5 fräst er Knollen ab und lädt sie in (2 1) der Fig.4. Uabei werden wieder Windungen auf (2) gewickelt. Nach is'eg L2 wird programmiert der Zylinder in Richtung P2 aulgevogen zum Schiff, wobei er durch Abrollen am Se.dl wieder Ln-all bekommt,der aber dank Stabilisierung, ο hier nützt als schadet. Er kommt ohne windungen oben in Situation von Fig.3· an,wird wieder bewickelt und dann wieder zum Fall auf Grund gestartet.Das heißt, daß die ganze Seillänge von z.B. 6000 Meter"aktiviert"wird zur Drehwuchtspeicherung aus Schwerkraft,was letztlich die Gesperre· (4) entbehrlich macht.

Fig.ο.Ein vielgliedriger Rollgreifer beiderlei Machart hat Länge L von z.3. 10 Metern und Durchmesser D von z.B. 2,3 Metern; die daraus sich ergebenden Seilscheibendurchmesser von (2) sind so gewählt, daß jede Scheibe ein Seil von 6000 m Länge aufgewunden speichern kann,was bei 10 mm Seilkaliber kein Problem ist. Ein Greiferglied samt 2 Scheiben ist z.B. 1 Meter lang. Kurz vor der Landung der Fig.7.sind die Seile mit Seileigengewicht,Greiferleergewicht bereits stark belastet. Im Moment des Starts nach oben sind sie zusammen mit dem geladenen Erz voll belascet,wobei in der kegel die Belastung aber nur ö5 bis 70 ;o der Seilbruchlast wird,was zulässig ist. Mit (b) ist die Fräsbreite, mit (a) die Lücke bezeichnet. (24 ) sind Seilwickel der Kranbobinen und (25) Wickel der Seilscheiben (2). GreifrohrhohlweIlen (8) haben nicht gezeigte wulstige Kupplungsenden und sind ähnlich wie Gelenkwellen miteinander verkuppelt;aber so, daß in Situation von Fig.3· die Welle (11) durchgeschoben werden kann zum gemeinsamen Antrieb der Sektionen.Mit maximal I70 Grad Biegewinkel schmiegt sich auf Grund diese Gliedergreifereinheit dem Boden an ohne dass dadurch die Fräs-und Lade-

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Funktion,welche bei jeder Sektion von eigenen 2 Seilen ausgeht, gestört würde.Jede Sektion arbeitet selektiv. Nach dem Abernten der Bänder (b) wird 'oben entleert.Dann wird der Bandbreite nach Verfahren und es werden die Lücken (a) abgefräst und geerntet, hochgezogen, und so fort.

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Im Text erwähnte Patentanmeldungen

P 32 21 014.0 " Ökologiefreundlicher Meeresbergbau" Hauptpatentanmeldung.

P 32 25 729.7 Dito. Rollgefriergreifer und gefriergriff-

loaer Rollgreifer nach dem Jo-Jo-Inertialprinzip betrieben. Noch harte Landung auf Meeresgrund ohne Flettnereffekt.Noch keine gegliederte Längsstruktur,Dickseilprobleme,

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Claims

Dipl. - Ing. Christian Strubel Zusatzpatentansprüohe AHSSlHK1I . ItI, β Tel. 0821/518951

1. Ökologiefreundlicher Meeresbergbau nach den Ansprüchen der gleichlautenden Hauptanmeldung , als Gefrier-Rollgreifsystetn oder gefriergriff loses Rollgreif sys tem mit Drehwuchterzeugung nach Jo-Jo-Prinzip und submarinem Transversalschub nach der Voranmeldung,dadurch gekennzeichnet, daß

nach Fig.3. der Zeichnung am Schiffkranbobinenantrieb nach Entleeren die Greifzylinderachse zur Achse einer Seilwickelwelle zentriert, diese in die Bohrung einer zentralen Hohlwelle des Greifers eingeschoben und mit jener gekoppelt den Greiferdrehantrieb liefert wobei er Seil von den Kranbobinen ab-und sich selbst aufwickelt bis das Startvindungss_oll erreicht ist, dann die Kranbobinenwelle blockiert, die Eintriebwelle aus der Hohlwelle ausgezogen und der Rollgreifer dadurch auf Meeresgrund fallen gelassen wird wobei er im Fall aus hydraulischem Flettnereffekt Schub P4 bekommt und während des Fallens den Vorbereitungshub L2 macht, dank Flettnereffekt weich auf Meeresgrund landet und in bekannter Weise auf Rückhubkurs L2 in Richtung P5 Knollen abfräst,zerkleinert,einlädt, wozu ein Gefrierrollgreifer die bakannten periferalen Stege der Gefriermulde als Fräser benutzt, wobei ferner beim Fallen und Fräsen der Kreiseleffekt des rotierenden Zylinders für Stabilisierung der Achse A-A sorgt, zur Steigerung der Hubnutzleistung der Greifer als Gebilde kleinen Durchmessers und großer Länge unter Nutzung seiner Hohlwellen aus einer Vielzahl koachsialer reihengeschalteter Zylindereinheiten mit gelenkwellenartig submariner Geländegängigkeit strukturiert ist, deren jede zwei relativ dünne Seile auf ihren zwei Seilscheiben hat ,mit welchen die Greifer an ebenso vielen Kranbobinen hängend unter vorteilhafter Lösung der alten Seilproblematik manövriert und Knollenfelder streifenweise nach dem Planquadratverfahren abgeerntet werden können.

Anspruch 2. _j_

Meeresbergbau nach Anspruch 1.,gemäß Fig.8. dadurch gekennzeichne t ,dalJ beim Abfräsen und Ernten eines "-Knoll enfold es zuerst z-B. die Breite (b) eines Feldstreifens von den zugeordneten Greifzylinderelementen geerntet und hochgefördert werden, im nächsten Hub die Lücken (a) dieses Streifens geerntet werden.

Anspruch 3»

Meeresbergbau nach Ansprüchen 1. und 2. und Fig.8. dadurch gekennzeichnet, daß die in den Greifelementen von Länge L4 enthaltenen Hohlwellen (S) bei glätter Bohrung Enden haben, welche sich zu einer gelenkigen Kopplung der Rohrenden eignen und beim Start der Fig.3· die Antriebwelle (11) über Länge L durchschieben lassen wenn die gegliederte Greifereinheit an ihren Seilen hängt,während auf Meeresgrund gelenlcwellenartige Flexibilität der longi£udinalen Struktur herrscht,wozu bevorzugt kugelkalottenähnlich geformte Rohrenden sich eignen. Anspruch h.

Meeresbergbau nach Ansprüchen 1. bis 3· und Figuren 5.bis dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fräs-und Ernteweg L2 in Richtung P5 auf die Seilscheiben (2) gewickeltes Seil beim Hochziehen nicht gezurrt sondern spontan sich abwickelnd auf die Bobinen (16) gewickelt wird und dann der Greifer erst hoch-, fährt,und problemlos nach Fig.3· diese Längen nach Entleerung wieder auf .Scheiben (2) mit umgespult werden,wodurch die Gesperre (k) erspart sind.

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ORiGINAL INSPECTED