EP0007921A1 - Unterwasser-Walzenrechen mit Turm zum Abräumen von Manganknollen am Meeresboden - Google Patents

Unterwasser-Walzenrechen mit Turm zum Abräumen von Manganknollen am Meeresboden Download PDF

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EP0007921A1
EP0007921A1 EP78100170A EP78100170A EP0007921A1 EP 0007921 A1 EP0007921 A1 EP 0007921A1 EP 78100170 A EP78100170 A EP 78100170A EP 78100170 A EP78100170 A EP 78100170A EP 0007921 A1 EP0007921 A1 EP 0007921A1
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EP
European Patent Office
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tower
roller
rakes
underwater
rake
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP78100170A
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English (en)
French (fr)
Inventor
R.C. Prof. Dr.-Ing. Wienands
A.K. Dr.Rer.Nat. Wienands
Hermann Wienands
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Original Assignee
Individual
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/88—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements acting by a sucking or forcing effect, e.g. suction dredgers
    • E02F3/8858—Submerged units
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/88—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements acting by a sucking or forcing effect, e.g. suction dredgers
    • E02F3/90—Component parts, e.g. arrangement or adaptation of pumps
    • E02F3/92—Digging elements, e.g. suction heads
    • E02F3/9212—Mechanical digging means, e.g. suction wheels, i.e. wheel with a suction inlet attached behind the wheel
    • E02F3/9225—Mechanical digging means, e.g. suction wheels, i.e. wheel with a suction inlet attached behind the wheel with rotating cutting elements
    • E02F3/9237—Suction wheels with axis of rotation in transverse direction of the longitudinal axis of the suction pipe
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C50/00—Obtaining minerals from underwater, not otherwise provided for

Definitions

  • the application relates to a device suspended on ropes and "floating" above the seabed, which allows large amounts of manganese nodules to be mechanically cleared from the seabed and lifted up into a conveyor pipe system without detecting other sediments from the seabed.
  • a device suspended on ropes and "floating" above the seabed which allows large amounts of manganese nodules to be mechanically cleared from the seabed and lifted up into a conveyor pipe system without detecting other sediments from the seabed.
  • vertical telescopic conveyor tube lengths have been used, so that no additional tube assemblies are necessary after the conveyor systems for a known area, e.g. in the calm ocean.
  • the underwater roller rakes with tower which hereby apply for a patent, not only avoid the installation or operation of energy generators that are too large, and thus a poorer overall efficiency of the large systems, they also exercise a controlling function after the mechanical elevation of the manganese from the sea floor that is now possible using roller rakes and sorting slots sorting function.
  • This not only prevents sea water pollution, it also keeps the energy-consuming friction conditions in the very long main delivery pipe more uniform and lower, and prevents disruptive influences during delivery within the pipes and compensating pipe parts with fittings. The total energy expenditure can thereby be kept lower, so that better economy is achieved with the same delivery rate. This is also supported by the restraint of the "chunks" that are too large to be subsidized and by avoiding the sediments that are also conveyed, which only burden the subsidy.
  • the "propulsion speed" of the mother ship on the sea surface is dependent on the time it takes to move the clearing device back and forth on the sea floor.
  • the clearing direction of the equipment moving on the seabed is always perpendicular (transverse) to the direction of travel of the mother ship. Therefore, a "zigzag line” is created on the seabed, which means that the speed of the mother ship is dependent and limited.
  • roller computing system with tower takes these new findings into account by keeping the direction of propulsion of the mother ship on the surface of the sea aligned with that of the systems operating on the sea floor. This eliminates the dependency on the clearing width on the sea floor and the time for a back and forth movement of the clearing devices.
  • erfindungsgemäi j is the telescoping of a conveyor pipe according to the selected anticipated height differences in the range of a contemplated Abhoffm capablees or decorated. Accordingly, 1000 to 2000 meters and more height differences (e.g. in the still ocean) can be overcome without having to install or remove pipes on the sea surface. This eliminates the usual downtimes in clearing the tubers and also significantly improves the company's profitability.
  • the underwater roller rakes Fig. 1 (26) with a tower-like lattice construction Fig. 1 sheet 1 and sheet 2 (3, 5, 17, 18, 19) consist of cylinder-like round bodies rotating on hollow shafts, which are attached to the lattice construction, at the top inner hollow shafts provided with larger openings are movably mounted.
  • the spoke walls which are connected to one another by means of web plates, are attached to the outer hollow shafts rotating on the “fixed” inner hollow shafts with upper openings and provided with slots and acting as hubs.
  • Fig. 9, 10, 11 At the outer ends of the spoke walls, the rake plates combined in "packages" are fastened with claws.
  • the spoke walls consist of profiled slotted sheets with internal reinforcing webs.
  • All spoke walls are given angularly curved sorting plates on the opposite sides along the entire length of the roller rakes, with their opposing reinforced edges Fig. 9 (39) an inclined from top to bottom inward, from the outer end of the roller rake towards the inner end , gradually forming sorting slit.
  • the opposite spoke wall surfaces on the hollow shaft hub with slots receive hard metal reinforcements Fig. 9 (40).
  • the outer spoke walls are preferably provided with hinged two-part movable buckets or shovels which have side walls on both sides to limit them. These buckets are somewhat radially inward and circularly movable due to slot slots and bolts. Fig. 10.
  • the granular or stone-like tuber material which is lifted in a circle from the sea floor with rake packages and claws or with buckets, reaches the upper "position" of the culmination point when the roller rakes are first driven or forced by cable drives from the mother ship, and then in by the drag force of the water and gravity the outer slits of itself rotating hollow shaft and then to flow through the larger only upper openings of the non-rotating inner hollow shaft into the interior thereof and then into the delivery cylinder or into the actual delivery pipe. 8, 9, 10, 11.
  • the weight of the underwater roller rake is determined by a tower-like lattice construction tapering from bottom to top, which is shown in FIG. 1 (17, 18, 19), which is attached to steel cables Fig. 1 (6) via spring-mounted Fig. 6 (43) rope pulleys Fig. 1 (24) hangs, worn.
  • the ring ship as the mother ship carries the entire construction in a known manner and keeps it floating during the clearing process at the necessary height above the sea floor.
  • the "immersion depth" of the computation packages with claws in the sediment layer of the sea floor bearing the manganese nodules is guaranteed or co-controlled by the controlling and delimiting at least two large wheels Fig. 1 (27), the hollow shafts of which are also mounted on springs. Due to the possibility of the large wheels (27) evading upwards to a limited extent, a temporary, damping, soft impact of the roller rakes with their tower-like structure made of grid construction on the sea floor is harmless.
  • the elastic expansion compensators, ball sockets and stuffing boxes located inside the tubular body facilitate this low mobility and thus avoid undesirable loads and harmful tensions in the material of these elements.
  • the underwater roller rakes are initially driven by means of ropes driven from the supporting ring ship via rope drums arranged on the same hollow shaft with the roller rakes. The same are mounted in such a way that clearing the entire area without leaving undetected gaps on the sea floor is possible and secured, FIGS. 5, 7.
  • the initially selected outer drives of the outer roller rakes are e.g. around sprockets with link chains, Fig. 7.
  • Gears and motors with worms and worm gears are later planned.
  • the side elevation Fig. 6 shows one of these tower-like structures with perforated fenders on the floor and safety bumpers.
  • the self-evident additional devices such as headlights, television camera, sensors, solders, pressure gauges are installed on the bumpers Fig. 6 (42) and attached to the bottom.
  • the invention therefore also aims at overcoming or avoiding subsequent assembly work, which means downtime after the conveyor system once, e.g. was set up and made operational for conditions in the calm ocean.
  • the tower height is therefore e.g. about 1000 to 1200 meters and the total height of the feed cylinder can be 1000 to 2000 meters. In order to be able to use these heights in a stable and kink-free manner, additional stabilizing agents are required.
  • the total "section modulus" of tower extension, delivery cylinder 2 and delivery pipe 1 Fig. 1 is significantly increased by additionally providing, for example, from 200 to 200 meters (vertical) stabilization levels in a self-floating, weightless property or centrally, for example, around doors and delivery pipe be arranged around.
  • the existing suspension ropes which act like steel rods when loaded vertically by the tower and the feed cylinder, are used sensibly.
  • These four to eight vertically hanging steel cables can therefore be used without additional stress for the the same a lateral supporting or guiding or guiding function for the whole roller computing system with tower can be expected.
  • the buckling or the tendency to this is completely avoided by means of such horizontally acting stabilization levels.
  • Fig. 2 shows the floor plan of such a stabilization level.
  • the same is made of plastic pipes, for example polyethylene.
  • the tubes are provided with strong ridges horizontally arranged on both sides and vertical double ridges on the inside for reinforcement and to compensate for the buoyancy of the rope pulleys with their trestles acting on the outer ends attached band springs Fig. 3 (38).
  • a slight permissible horizontal deflection or movement of the vertical elements to be protected is possible, a harmful one, the material highly stressful bending or kinking are excluded.
  • the cross sections of the polyethylene pipes with horizontal and vertical webs are illustrated in FIG. 4.
  • Fig. 1 sheet 2 (11).
  • roller rakes hanging at the bottom of the lattice structure will lag somewhat behind the "position" of the supporting ring ship after the start of production due to the resistance of the roller rakes "immersed” in the sediment of the sea floor, which tuber-lifting in the upper sediment.
  • the vertical "position” of tower and conveyor cylinder with conveyor tube is then ensured by the individually operated large mining winches in the ring ship.
  • the uneven lagging of the roller rakes which is possible due to unilaterally different resistances on the seabed can be somewhat compensated for by unilaterally lifting such a lagging side which is more than desired or permissible. Because of "lost time” and the harmful economy Lichen effects, however, according to the invention, the engagement of the proposed horizontal engines (35) Fig.

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Abstract

Die Unterwasser-Walzenrechen (26) mit Turm (3, 5, 17, 18, 19) betreffen eine Vorrichtung, die aus von einem Ringschiff getragenen, an Seilen hängenden, über dem Meeresboden schwebend gehaltenen «Brücke» mit turmähnlichem Aufbau und am Meeresboden mechanisch drehenden Walzenrechen (26) mit Hohlwellen besteht, um Manganknollen in größerer Abräumbreite anzuheben, in die Hohlwellen der Rechenwalzen (26) und in die teleskopierbaren senkrechten Förderrohre zu befördern. Die Stabilität des «Turmes» mit im Innern desselben angeordneter Förderrohrleitung und die Stabilität der darüber befindlichen teleskopierbaren Hauptförderrohrleitung (2) wird durch Stabilisierungsebenen mit Hilfe der vom Ringschiff kommenden tragenden Stahlseile wesentlich verbessert bzw. ergänzt. Die Überwindung von Hindernissen am Meeresboden und die zur Vortriebs- bzw. Abräumrichtung notwendige rechtwinklige Stellung der Walzenrechen wird durch horizontal wirkende Schubaggregate (35) unterstützt bzw. gewährleistet.

Description

  • Die Anmeldung betrifft eine an Seilen hängende, über dem Meeresboden "schwebende" Vorrichtung, die es erlaubt, Manganknollen vom Meeresboden mechanisch in großer Breite abzuräumen und in ein Förderrohrsystem zu heben, ohne sonstige Sedimente vom Meeresboden mit zu erfassen. Hierbei werden bisher nicht mögliche senkrechte teleskopierbare Förderrohrlängen genutzt, so daß keine zusätzlichen Rohrmontagen mehr notwendig sind, nachdem die Förderanlagen für ein bekanntes Gebiet, z.B. im stillen Ozean, eingerichtet bzw. montiert wurden.
  • Die meisten bisher bekannten Verfahren zur Gewinnung der Manganknollen bedienen sich zum Erfassen der Knollen einer künstlich erzeugten Druckdifferenz am Eintrittsquerschnitt oder an der öffnung eines "Mundstückes" bzw. Rohres am Meeresboden. Diese "Ansaugwirkung" muß in allen Fällen deswegen größer als physikalisch nötig gewählt werden, weil nicht nur die Ruhelage der verschieden großen und unterschiedlich schweren Knollen mit der künstlich erzeugten Druckdifferenz überwunden werden muß, sondern auch die Verschiedenheit der sonstigen Verhältnisse am Meeresboden, bei der Bemessung der für die Erzeugung der Druckdifferenz notwendigen Energie, zu berücksichtigen ist. Es müssen z.B. Umfänge und Gewichte der Knollen, aber auch ihre "Lagerungsdichte" und die Art der Lagerebene (ob höher oder tiefer) für die zu erzeugende Schleppkraft des Wassers optimale Beachtung finden. Deshalb ist, z.B. auch wegen der Abstimmung auf die größten Knollen eine Uberdimensionierung der für die Druckdifferenz an der Ansaugöffnung am Meeresboden erforderlichen Energie deswegen notwendig, weil alle bekannten ungünstigen Faktoren hierbei zusammen mit einkalkuliert werden müssen.
  • Diese Notwendigkeit hat aber den großen Nachteil, daß, auch die Förderung zusätzlich belastende, nicht erwünschte Sedimentteile mit den Manganknollen gleichzeitig übermäßig in den Förderstrom hineingerissen werden. Damit ist der Anteil aller mitgeförderten sonstigen Sedimentteile des Meeresbodens auch abhängig von der für die gesamte Förderung aufgewendeten Energiehöhe.
  • Die hiermit zur Patentanmeldung kommenden Unterwasser-Walzenrechen mit Turm vermeiden nicht nur eine Installation bzw. den Betrieb zu großer Energieerzeuger, und damit einen schlechteren Gesamtwirkungsgrad der Großanlagen, sie üben auch nach der jetzt möglichen mechanischen Anhebung der ManganknoHen vom Meeresboden mittels Walzenrechen und Sortierschlitze eine kontrollierende, sortierende wählende Funktion aus. Hierdurch werden nicht nur Meer-wasserverschmutzungen vermieden, es werden auch die energieverzehrenden Reibungsverhältnisse im sehr langen Hauptförderrohr gleichmäßiger und niedriger gehalten sowie störende Einflüsse während der Förderung innerhalb der Rohre und ausgleichenden Rohrteile mit Armaturen,vermieden. Der Gesamtenergieaufwand läßt sich hierdurch geringer halten , so daß eine bessere Wirtschaftlichkeit bei gleicher Fördermenge erreicht wird. Dies wird auch durch das Zurückhalten der für eine Förderung unerwünschten zu großen "Brocken" und durch Vermeidung von sonst mitgeförderten Sedimen- ten,- die die Förderung nur belasten, unterstützt.
  • Es sind Großförderanlagen bekannt, die von einem Mutterschiff aus über dem Meeresboden schwebend gehaltene Förderanlagen für Manganknollen führen und tragen. Diese Anlagen räumen Manganknollen vom Meeresboden in größerer Breite ab. Hierbei werden eine oder mehrere Ansaugöffnungen für Manganknollen innerhalb einer brückenähnlichen schwebenden Konstruktion über dem Meeresboden hin- und herbewegt.
  • Die "Vortriebsgeschwindigkeit" des Mutterschiffes an der Meeresoberfläche ist hierbei abhängig von der Zeit, die benötigt wird, um die Abräumeinrichtung am Meeresboden einmal hin- und herzubewegen. Die Abräumrichtung der am Meeresboden bewegten Einrichtungen ist hierbei stets rechtwinklig (quer) zur Fortbewegungsrichtung des Mutterschiffes. Deswegen entsteht am Meeresboden eine "Zickzacklinie", wodurch die Geschwindigkeit des Mutterschiffes hiervon abhängig und begrenzt wird.
  • Die Walzen-Rechenanlage mit Turm berücksichtigt diese neueren Erkenntnisse, indem die Vortriebsrichtung des Mutterschiffes an der Meeresoberfläche mit derjenigen der am Meeresboden tätigen Anlagen gleichgerichtet gehalten wird. Hierdurch entfällt die Abhängigkeit von der Abräumbreite am Meeresboden und der Zeit für eine Hin- und Herbewegung der Abräumgeräte. Außerdem wird erfindungsgemäij die Teleskopierbarkeit eines Förderrohres nach den zu erwartenden Höhenunterschieden im Bereich eines ins Auge gefaßten Abräumgebietes gewählt bzw. eingerichtet. Es können demnach 1000 bis 2000 Meter und mehr Höhenunterschiede(z.B. im stillen Ozean) überwunden werden, ohne an der Meeresoberfläche Rohre ein- oder ausbauen zu müssen. Die sonst üblichen Ausfallzeiten bei der Abräumung der Knollen entfallen hiermit und wird dadurch die Wirtschaftlichkeit der Unternehmung ebenfalls wesentlich verbessert.
    • Beschreibung
  • Die Unterwasser-Walzenrechen Fig. 1 (26) mit turmartiger Gitterkonstruktion Fig. 1 Blatt 1 und Blatt 2 (3, 5, 17,18, 19) bestehen aus sich auf Hohlwellen drehende walzenähnliche Rundkörper, die auf an der Gitterkonstruktion befestigte, oben mit größeren öffnungen versehene innere Hohlwellen beweglich gelagert sind. An den sich auf die "feststehenden" inneren Hohlwellen mit oberen öffnungen drehenden äußeren, mit Schlitzen versehene, als Naben wirkende Hohlwellen, sind die Speichenwände angebracht, die untereinander mittels Stegbleche verbunden sind. Fig. 9, 10, 11. An den äußeren Enden der Speichenwände sind die in "Pakete" zusammengefaßten Rechenbleche mit Krallen befestigt. Die Speichenwände bestehen aus profilierten Langschlitzblechen mit inneren verstärkenden Stegen. Alle Bpeichenwände erhalten auf den sich gegenüberstehenden Seiten in der ganzen Länge der Walzenrechen winklig gebogene Sortierbleche, die mit ihren gegenüberstehenden verstärkten Kanten Fig. 9 (39) einen von oben außen nach unten innen verlaufenden schrägen, vom äußeren Ende der Walzenrechen nach dem inneren Ende hin, sich nach und nach vergrössernden Sortierschlitz bilden. Die sich unten gegenüber stehenden Speichenwandflächen an der Hohlwellennabe mit Schlitzen erhalten Hartmetallverstärkungen Fig. 9 (40).
  • Für die Förderung von kleinstkörnigem Material vom Meeresboden erhalten die äußeren Speichenwände vorzugsweise mittels Scharniere verbundene zweiteilige bewegliche Kübel oder Schaufeln, die an beiden Seiten zur Begrenzung Seitenwände besitzen. Diese Kübel sind durch Langlochschlitze und Bolzen radial nach innen und kreisförmig etwas beweglich. Fig. 10.
  • Das mit Rechenpakete und Krallen oder mit Kübeln vom Meeresboden kreisförmig angehobene körnige oder steinähnliche Knollenmaterial gelangt bei der zunächst durch Seiltriebe vom Mutterschiff aus angetriebenen bzw. erzwungenen Drehung der Walzenrechen in die obere "Lage" des Kulminationspunktes, um dann durch Schleppkraft des Wassers und Schwerkraft in die äußeren Schlitze der sich drehenden Hohlwelle und anschließend durch die größeren nur oberen Öffnungen der nichtdrehenden inneren Hohlwelle hindurch in das Innere derselben und dann in den Förderzylinder bzw. in das eigentliche Förderrohr zu fließen. Fig. 8, 9, 10, 11.
  • Das Gewicht der Unterwasser-Walzenrechen wird von einer sich von unten nach oben verjüngenden turmartigen Gitterkonstruktion Fig. 1 (17,18,19), die an Stahlseilen Fig. 1 (6) über federnd gelagerte Fig. 6 (43) Seilrollen Fig. 1 (24) hängt, getragen.
  • Das Ringschiff als Mutterschiff trägt in bekannter Weise die gesamte Konstruktion und hält dieselbe während des Abräumvorganges stets schwebend in der notwendigen Höhe über dem Meeresboden. Die "Eintauchtiefe" der Rechenpakete mit Krallen in die, die Manganknollen tragende Sedimentschicht des Meeresbodens wird durch die kontrollierenden und begrenzenden mindestens zwei GroBräder Fig. 1 (27), deren Hohlwellen ebenfalls auf Federn gelagert sind, gewährleistet bzw. mitgesteuert. Durch eine Ausweichmöglichkeit der Großräder (27) nach oben in begrenztem Maße ist ein vorübergehendes, dämpfendes weiches Auftreffen der Walzenrechen mit ihrem turmähnlichen Aufbau aus Gitterkonstruktion, auf dem Meeresboden, unschädlich.
  • Die innerhalb der Rohrkörper angeordneten elastisch wirkenden D.ehungskompensatoren, Kugelmuffen und Stopfbüchsen erleichtern diese geringe Beweglichkeit und vermeiden dadurch unerwünschte Belastungen und schädliche Spannungen im Material dieser Elemente.
  • Der Antrieb der Unterwasser-Walzenrechen erfolgt zunächst noch mittels vom tragenden Ringschiff aus getriebenen Seile über auf gleicher Hohlwelle mit den Walzenrechen angeordneten Seiltrommeln. Dieselben sind so montiert, daß die ganzflächige Abräumung ohne unerfaßte Zwischenräume auf dem Meeresboden zu hinterlassen, möglich und gesichert ist Fig. 5, 7.
  • Bei den zunächst gewählten äußeren Antrieben der äußeren Walzenrechen handelt es sich z.B. um Kettenräder mit Gliederketten, Fig. 7.
  • Später sind Getriebe und Motore mit Schnecken und Schneckenkränze vorgesehen.
  • Der Seitenriß Fig. 6 zeigt eine dieser turmartigen Konstruktionen mit perforierten Schutzblechen am Boden und Sicherheits-Stoßstangen. Die selbstverständlichen Zusatzgeräte, wie Scheinwerfer, Fernsehkamera, Sensoren, Lote, Druckmesser werden an den Stoßstangen Fig. 6 (42) installiert und nach unten wirkend angebracht.
  • Zur Stabilitätsfrage des "Turmes" und der Teleskopierbarkeit des Förderrohres (1) im Förderzylinder (2) Fig. 1, 2, 3, 4:
    • Der Aus- und Einbau von Förderrohren an der Meeresoberfläche, innerhalb der inneren Ringschiffläche ist zeitraubend und daher für die Wirtschaftlichkeit schädlich.
  • Die Erfindung bezweckt deshalb auch eine Überwindung bzw. Vermeidung von nachträglichen Montagearbeiten, die Ausfallzeiten bedeuten, nachdem das Fördersystem einmal, z.B. für Verhältnisse im stillen Ozean eingerichtet und einsatzfähig gemacht wurde. Zu diesem Zweck wird die teleskopierbare senkrechte Länge des Förderrohres den zu erwartenden Differenzen der Meeresbodentiefen angepaßt. Deshalb ist bei der Wahl der Turm:Fig. 1 bzw. Förderzy-Iinder·(2) Fig. 1 =höhe auf diese Tiefenunterschiede Rücksicht zu nehmen.
  • Die Turmhöhe wird deshalb z.B. etwa 1000 bis 1200 Meter und die gesamte Förderzylinderhöhe 1000 bis 2000 Meter betragen können. Um diese Höhen aber standfest und knickungsfrei benutzen zu können, bedarf es zusätzlicher Stabilisierungsmittel.
  • Deshalb wird nach der Erfindung das gesamte °Widerstandsmoment" von Turmverlängerung, Förderzylinder 2 und Förderrohr 1 Fig. 1 dadurch wesentlich vergrößert, indem zusätzlich z.B. von 200 zu 200 Meter (senkrecht) Stabilisierungsebenen in selbstschwimmender gewichtsloser Eigenschaft vorgesehen bzw. zentral z.B. um Türen und Förderrohr herum angeordnet werden.
  • Hierfür werden die vorhandenen Tragseile, die bei der senkrechten Belastung durch den Turm und den Förderzylinder wie Stahlstangen wirken, sinnvoll genutzt. Diesen vier bis acht senkrecht hängenden Stahlseilen kann deshalb ohne zusätzliche Belastung für dieselben eine seitlich stützende bzw. leitende oder führende Funktion für das ganze Walzenrechensystem mit Turm zugemutet werden. Insbesondere wird das Ausknicken bzw. die Neigung hierzu mittels solcher horizontal wirkender Stabilisierungsebenen völlig vermieden.
  • Die Fig. 2 zeigt den Grundriß einer solchen Stabilisierungsebene. Dieselbe ist aus Kunststoffrohren,z.B. Polyäthylen, hergestellt. Die Rohre erhalten außen beiderseits horizontal angeordnete kräftige Stege und innen senkrechte Doppelstege zur Verstärkung und zum Auftriebsausgleich für die an den äußeren Enden wirkenden Seilrollen mit ihren Böcken.Zur elastischen horizontalen Bewegung dieser Stabilisierungsebenen erhalten die Förderzylinder,und nötigenfalls auch die Förderrohre, soweit als notwendig einseitig befestigte Bandfedern Fig. 3 (38). Hierdurch ist zwar eine geringe zulässige horizontale Ausbiegung bzw. Bewegung der zu schützenden senkrechten Elemente möglich, eine schädliche, das Material
    Figure imgb0001
    hoch belastende Verbiegung bzw. Knickung bleiben aber ausgeschlossen. Die Querschnitte der Polyäthylenrohre mit horizontalen und vertikalen Stege veranschaulicht Fig. 4.
  • Jede Stabilisierungsebene wird in ihrer selbstschwimmenden "Lage" durch am Turm oder den Rohrzylindern unten und oben angebrachte Nylonseile befestigt. Fig. 1 Blatt 2 (11).
  • Die unten an der Gitterkonstruktion hängenden Walzenrechen werden nach dem Beginn der Förderung durch den Widerstand der im Sediment des Meeresbodens "eingetauchten", im oberen Sediment knollenabhebend tätigen Walzenrechen gegenüber der "Stellung" des tragenden Ringschiffes etwas nacheilen. Die senkrechte "Stellung" von Turm und Förderzylinder mit Förderrohr wird dann durch die einzeln betätigten großen Bergbauwinden im Ringschiff gewährleistet. Das durch einseitig verschiedene Widerstände am Meeresboden mögliche ungleichmäßige Nacheilen der Walzenrechen kann zwar durch einseitiges vorübergehendes Anheben einer solchen mehr als erwünscht bzw. zulässig nacheilenden Seite etwas ausgeglichen werden. Wegen der "Verlustzeiten" und der schädlichen wirtschaftlichen Auswirkungen wird jedoch nach der Erfindung die Einschaltung der vorgesehenen Horizontaltriebwerke (35) Fig. 1 Blatt 1 vorzuziehen sein. Hiermit können einseitige oder zweiseitige Schubkräfte ausgeübt werden, die nicht nur eine Korrektur der "Lage" ermöglichen, sondern auch Widerstände am Meeresboden schneller und zeitsparender zu überwinden erlauben. Daher sind die rechtwinklige, zur Vortriebsrichtung notwendige richtige hängende "Lage" der Großeinrichtung am Meeresboden und die optimal mögliche Abräumungsbreite sowie die bessere Widerstandsüberwindung am Meeresboden gewährleistet.
    • Nähere Erläuterungen für die Prüfung: Es bedeuten in den Figuren die Zahlen:
    • 1. Förderrohr, von einem Ringschiff aus bis in den am Meeresboden schwebend gehaltenen Rohrzylinder der Gitterkonstruktion reichend.
    • 2. Im Mittelpunkt der am Meeresboden turmartigen Gitterkonstruktion angeordneter Zylinder, der im unteren Bereich die Verbindung zu den Hohlwellen der Walzenrechen herstellt und die größtmöglichste Teleskopierung des Förderrohres erlaubt (z.B. 1000 bis 2000 Meter).
    • 3. Oben viereckiger Gitterturm, um den Förderzylinder herum angeordnet.
    • 4. Aus z.B. Polyäthylenrohren hergstellte selbstschwimmende, für eine bleibende horizontale Schwimmlage bestimmte Stabilisierungsebene für Turm und Rohre, mit Schlitzen für tragende Stahlseile. Fig. 2.
    • 5. Untere vergrößerte Turmgitterkonstruktion als tragendes Teil für die darüber angeordnete kleinere Ausführung derselben Art.
    • 6. Spezialseil (Kabel) am oberen Teil des Ringschiffes innerhalb einer kleineren Kontroll- und Einstellwinde angebracht, um die Trägerseilrollen (24) herum und zu den Bergwerks-Förderwinden im Maschinenraum des Decks 2 des Ringschiffes geführt, als Haupttragelement für die gesamte über dem Meeresboden schwebend gehaltene Turmkonstruktion mit Unterwasserwalzenrechen, Rohrleitungen und Zubehör.
    • 7, 8, 9, 10 Antriebsseile zunächst für die z.T. auf gleicher Welle mit den Walzenrechen angebrachten Antriebstrommeln (25). (Solange ein elektrisch betriebener Antrieb noch nicht sicher genug ist.)
    • 11. Sicherheitsseile (z.B. schwächere Nylonseile) für die Sicherheit der erwünschten "Höhenlage" der selbstschwimmenden Stabilisierungsebenen. Fig. 1 Blatt 2.
    • 12, 13, 14, 15, 16 Mit Kunststoff-Futterrohre ausgekleidete Führungs- und Sicherheitsrohre für die Träger-und Antriebsseile.
    • 17, 18, 19 Äußere tragende Gitterkonstruktionsteile des turmartigen Trägergerüstes für die Unterwasser-Rechenwalzen mit Rohrleitungen und Zubehör.
    • 20. Von oben nach unten durch die Gitterkonstruktion durchgehende senkrechte Trägerwände zur Übertragung der Lasten der Walzenrechen auf die Lastbühnen (21) und .(22) Fig. 1.
    • 21, 22 Lastbühnen und Montageplattformen als Stabilisierungs-und Lastträger.
    • 23. Langlochlaschen, nur einseitig mit dem Gerüst der Trägerwände verbunden, als Grobblechlager zur besseren Beweglichkeit der daran hängenden Walzenrechenkonstruktion.
    • 25. Doppelseilwinden zum Auf- und Abwickeln der Antriebsseile für die Walzenrechen.
    • 26. Walzenrechen (26) Fig. 1 nach den Fig. 9, 10 und 11 zum Abräumen von Erzen vom Meeresboden,ohne sonstige Sedimente miterfassen zu müssen.
    • 27. Großräder zur Sicherheit, Kontrolle und Dämpfung gegen Stöße und Hindernisse.
    • 28. Hohlwellen mit Nabenwellen und Antriebe, die durch kugelgelenkartige Armaturen beweglich gemacht sind.
    • 29. Langrohrstopfbüchsen zur geringen Beweglichkeit des unteren Zylinderteiles.
    • 30. Kugelgelenkrohrstück zur Beweglichkeit des Förderzylinders.
    • 31. Wellrohr-Dehnungskompensatoren zur Vermeidung von Biegungsbeanspruchungen und Stauchungen im Rohrsystem.
    • 32. Verstärkung für den inneren Anschlagring im Förderzylinder (2) zur Begrenzung der Teleskopwirkung des Förderrohres nach unten (1) Fig. 1.
    • 33. Kugelgelenkstopfbüchsen innerhalb des horizontal angeordneten Hohlwellen- und Hohlwellennabenrohres vor dem Abbiegen nach oben hin in den Förderzylinder (2).
    • 34. Antriebe der Kettenräder für die äußeren hintereinanderliegenden Hohlnabenwellen.
    • 35. Horizontalschubtriebwerke oder Pumpen zur ein- oder zweiseitigen Veränderung der Winkel bzw. Stellung der Rechenwalzen zum Mutterschiff oder der Vortriebsrichtung desselben.
    • 38. Bandfedern, einseitig befestigt für Stabilisierungsebene.
    • 39. Profilbleche für die Sortierschlitze an den Speichenwänden. Fig. 9, 11, die schräg nach unten verlaufen.
    • 40. Verstärkungs-Hartmetallplatten zur Abscheerung von Knollenstücken.
    • 41. Federkäfige für Wellen der Großräder (27) Fig. 6.
    • 42. Installationsrohre für Scheinwerfer, Kameras, Signalgeräte, Sensoren und zur Stoßdämpfung. Fig. 6.
    • 43. In "Käfige" liegende starke Blattfedern für die Haupttragwellen der Trägerseilrollen (24) Fig. 1 und Fig. 6.
    • 50. Späterer elektrischer Antrieb mittels Getriebe und Kettenräder Fig. 7.
    • 51. Vorgesehener späterer Antrieb durch Schneckenmotor und Schneckenkränze Fig. 7.

Claims (8)

1. Unterwasser-Walzenrechen mit Seil- oder Motorantrieb, zum Abräumen von Manganknollen(ohne sonstige Sedimente)vom Meeresboden, an einer turmartigen Gitterkonstruktion beweglich hängend, die mit Schlitzen versehene äußere, sich drehende Hohlwellen als Naben für Wandspeichen der Walzenrechen besitzen, auf mit größeren, nur obere öffnungen enthaltende, in den Rohrteilen und Armaturen bewegliche innere nicht drehende Hohlwellen sich drehend, mit an den äußeren Enden der Speichenwände eingebauten Blechrechen mit Krallen oder korbähnliche Kübel beweglich montiert, zum An- und Aufheben der Manganknollen ohne Sedimente, mit mehreren übereinander schwebenden Stabilisierungsebenen versehen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Unterwasser-Walzenrechen tragende Gitterkonstruktion sich von unten rechteckig nach oben quadratisch im Querschnitt verjüngt, an Seilrädern (24) von einem Ringschiff aus federnd getragen wird, an jeder Seite im unteren Bereich eine Schubeinheit für horizontale am Meeresboden wirkende Schubkräfte besitzt und seitlich von in Federkästen hängende Großräder (27) am Meeresboden gelenkt, geschützt und kontrolliert wird, daß die sich drehenden Walzenrechen Sortierschlitze (39) Fig. 9 erhalten und die turmähnlichen Aufbauten mit Führungszylinder und Hauptförderrohrleitung ausbiegungs- bzw. knickungsfrei hängen und die tragenden Stahlseile außerhalb der turmartigen Konstruktionsteile und Rohrleitungen für eine Stabilisierung der Stabilisierungsebenen in mehreren Höhenlagen übereinander schwebend genutzt werden.
2. Unterwasser-Walzenrechen nach den Ansprüchen 1, dadurch gekennzeichnet, daß die knollenabhebenden Walzen-Drehkörper (26) paarweise angetrieben, nebeneinander und hintereinander montiert sind und die äußeren Walzenrechen mittels Kettenantriebe treibend verbunden sind. Fig. 1 (26)(34) Fig. 5 (34).
3. Unterwasser-Walzenrechen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwellen Fig. 9, 10 durch bewegliche Rohr- und Armaturenteile Fig. 5 (28) beweglich sind Fig. 1 (29, 30, 31) und kleinere Längenänderungen vorübergehend zulassen.
4. Unterwasser-Walzenrechen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Speichenwand von außen oben nach innen unten verlaufend sich gegenüberstehende Profilblechrinnen (39) Fig. 9 mit sich gegenüberstehenden verschieden voneinander entfernten Kanten so befestigt sind, daß zwischen diesen Kanten ein oben schmaler,dann nach unten innen breiter werdender Schlitz bzw. Spalt entsteht, der als Sortier- und Kontrollschlitz die hindurchfallenden Manganknollen vorher lenkt, durchläßt oder zu grobe Brocken wieder auf den Meeresboden zurückbefördern hilft. Fig. 9, Fig. 11 (39) .
5. Unterwasser-Walzenrechen mit turmartiger Gitterkonstruktion nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Turmverlängerungen und der darüber hinausführende Förderzylinder sowie das Förderrohr nach oben hin in z.B. 100 bis 200 Meter Abstände selbstschwimmende Stabilisierungsebenen Fig. 1 Blatt 2 (4) Fig. 2, 3, 4 übereinander schwebend erhalten und daß dieselben an jedem äußeren Ende der langen Rohre außer Schlitze für die tragenden Seile je zwei Rollenböcke mit Seilrollen besitzen und daß diese Stabilisierungsebenen, die durch die tragenden Seile stabilisiert werden, mittels z.B. Nylonseile oben und unten am Turm, evtl. den Förderrohren, horizontal federnd befestigt werden und die am z.B. Förderzylinder befestigten Bandfedern (38) Fig. 3 und 38) Fig. 2 diese horizontale federnde Bewegungsneigungen zulassen bzw. unterstützen.
6. Unterwasser-Walzenrechen mit turmartiger Gitterkonstruktion nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen der Großräder Fig. 1 (27) Fig. 1 (24) sowie diejenigen der tragenden Seilräder in Käfige eingebettete Federn oder Federpakete erhalten.
7. Unterwasser-Walzenrechen mit turmartiger Gitterkonstruktion nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsseilrollen Fig. 1 (25) Fig. 5 (25) nebeneinander und zum Teil gegeneinander angeordnet sind und sowohl nacheinander eine Rechts- oder Linksdrehung der Walzenrechen ermöglichen sowie eine nur Rechts- oder nur Linksdrehung zulassen, wenn nach dem Abwickeln einer Seilrolle dieselbe nach kurzzeitigem Anheben der Walzenrechen mit Hilfe der zweiten Seilrolle "aufgespult" wird.
8. Unterwasser-Walzenrechen mit turmartiger Gitterkonstruktion nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die an den als Naben dienenden äußeren Hohlwellen Fig. 9 (40) angebrachten Hartmetallteile eine Brecherwirkung bzw. Funktion zur Zerkleinerung von eingeklemmten Manganknollen haben.
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