PL228529B1 - Sposób transportu i urządzenie transportujące ładunek w wodzie, zwłaszcza z dużych głębokości - Google Patents

Abstract

Sposób transportu ładunku w wodzie, polegający na zmianie średniej gęstości obiektu, składającego się z urządzenia transportującego i ładunku, w stosunku do gęstości otaczającej wody, charakteryzuje się tym, że w urządzeniu transportującym, wyposażonym w zbiornik (1), umieszcza się materiał pirotechniczny. W trakcie przemieszczania urządzenia transportującego inicjuje się proces pirotechniczny wywołujący przejście fazowe z ciała stałego lub cieczy w gaz a zatem wywołujący wzrost objętości przestrzeni gazowej i zmniejszenie objętości przestrzeni wodnej zamkniętego zbiornika. Objętość przestrzeni gazowej reguluje się za pomocą co najmniej jednego sterującego zaworu gazowego (4) a objętość przestrzeni wodnej za pomocą co najmniej jednego sterującego zaworu wodnego (5). Proces pirotechniczny inicjuje się w najniższym położeniu roboczym urządzenia transportującego. Urządzenie transportujące ładunek charakteryzuje się tym, że element nośny składa się z zamkniętego zbiornika (1) oraz z reaktora (2) zawierającego materiał pirotechniczny. Połączone są ze sobą rurą (3), przy czym obudowa reaktora (2), rura (3) łącząca tę obudowę ze zbiornikiem (1) oraz część zbiornika stanowią przestrzeń gazową, a pozostała część zbiornika tworzy przestrzeń wodną. Zbiornik jest sztywny, o niezmiennej objętości, a ponadto urządzenie wyposażone jest w co najmniej jeden zawór gazowy (4) połączony z przestrzenią gazową i co najmniej jeden zawór wodny (5) połączony z przestrzenią wodną. Reaktor (2) usytuowany jest powyżej zbiornika (1).

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12)OPIS PATENTOWY ₍i₉₎PL ₍n)228529 (13) B1 (51) Int.CI.

(21) Numer zgłoszenia: 414387 E21C 50/00 (2006.01)

E02F 7/00 (2006.01) B66F 19/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 16.10.2015

Sposób transportu i urządzenie transportujące ładunek w wodzie, zwłaszcza z dużych głębokości

(43) Zgłoszenie ogłoszono:	(73) Uprawniony z patentu: AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL
24.04.2017 BUP 09/17 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	(72) Twórca(y) wynalazku: KRZYSZTOF BRODA, Kraków, PL WIKTOR FILIPEK, Giebułtów, PL
30.04.2018 WUP 04/18	(74) Pełnomocnik: rzecz, pat. Małgorzata Geissler

σ>

CM m

oo

CM

CM

Q_

PL 228 529 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do transportu ładunku we wodzie. Wynalazek może być stosowany zwłaszcza w górnictwie morskim do wydobywania ładunku z głębokości większych niż 200 m.

Znane są rozwiązania, których zasada działania oparta jest o zmianę średniej gęstości transportowanego obiektu, w stosunku do gęstości otaczającej go cieczy. W przypadku, kiedy średnia gęstość modułu jest większa niż otaczającego go medium, następuje opadanie, natomiast w przeciwnym przypadku wynurzanie. Sposób ten, używany w łodziach podwodnych, oparty jest na zastosowaniu zbiorników balastowych, które w zależności od potrzeby są napełniane lub opróżniane. Metoda ta jest wykorzystywana w przypadku, kiedy głębokość zanurzenia nie jest duża i nie przekracza kilkuset metrów. Poniżej tej głębokości, z przyczyn technicznych, używa się metody polegającej na zanurzaniu z balastem, a wynurzaniu po zrzuceniu balastu. Balast jest bezpowrotnie tracony osiadając na dnie eksploatowanego zbiornika wodnego.

Sposób transportu ładunku w wodzie, według wynalazku, polega na zmianie średniej gęstości obiektu, składającego się z urządzenia transportującego i ładunku, w stosunku do gęstości otaczającej wody. Istotą jest to, że w urządzeniu transportującym, wyposażonym w zbiornik, umieszcza się materiał pirotechniczny, użyty jako źródło energii rozprężenia. W trakcie przemieszczania urządzenia transportującego inicjuje się proces pirotechniczny wywołujący przejście fazowe z ciała stałego lub cieczy w gaz. Wywołuje się zatem wzrost objętości przestrzeni gazowej a zmniejszenie objętości przestrzeni wodnej zamkniętego zbiornika tego urządzenia. W chwili, kiedy siła wyporu przewyższy ciężar urządzenia z transportowanym ładunkiem rozpocznie się wynurzanie. Zmiany objętości przestrzeni gazowej reguluje się za pomocą co najmniej jednego sterującego zaworu gazowego, a objętość przestrze ni wodnej za pomocą co najmniej jednego zaworu sterujący wodnego.

Korzystnym jest, jeśli proces pirotechniczny inicjuje się w najniższym położeniu roboczym urządzenia transportującego.

Korzystnym jest, jeśli proces pirotechniczny inicjuje się w trakcie przemieszczania urządzenia transportującego w dół.

Istotą urządzenia transportującego, zawierającego element nośny i elementy mocujące ładunek, jest to że element nośny składa się z zamkniętego zbiornika oraz z reaktora zawierającego materiał pirotechniczny, połączonych szczelnie rurą. Obudowa reaktora, rura łącząca tę obudowę ze zbiornikiem oraz część zbiornika stanowią przestrzeń gazową, a pozostała część zbiornika tworzy przestrzeń wodną. Zbiornik jest sztywny, o niezmiennej objętości. Ponadto urządzenie wyposażone jest w co najmniej jeden zawór gazowy połączony z przestrzenią gazową i co najmniej jeden zawór wodny połączony z przestrzenią wodną. Objętość zbiornika dobiera się odpowiednio do ciężaru ładunku podnoszonego ładunku.

Korzystnie jest, że reaktor usytuowany jest powyżej zbiornika.

Korzystnie jest, że rura ma kształt i właściwości wymiennika ciepła.

Po zainicjowaniu procesu pirotechnicznego gaz wygenerowany w reaktorze zaczyna napełniać zbiornik. W chwili, kiedy siła wyporu przewyższy ciężar urządzenia z transportowanym ładunkiem obiekt rozpocznie się wynurzać. Wraz ze spadkiem ciśnienia hydrostatycznego gaz w zbiorniku będzie się rozprężał powodując wzrost ciśnienia. Aby zbiornik nie uległ rozerwaniu, czyli aby nie dopuścić do osiągnięcia granicznego ciśnienia związanego z wytrzymałością zbiornika, nadmiar gazu uchodzi zaworem sterującym gazowym. Wylot z zaworu ukształtowany w postaci dysz skierowanych przeciwnie do kierunku ruchu spowoduje powstanie dodatkowej siły zwiększającej prędkość wynurzania. Po osiągnięciu planowanego zanurzenia, na przykład powierzchni wody i zdjęciu ładunku, przez otwarcie zawora gazowego i zawora wodnego opróżnia się przestrzeń gazową zbiornika, a napełnienia przestrzeń wodną. W ten sposób zwiększa się średnią gęstość obiektu w stosunku do gęstości otaczającej wody i umożliwia ponowne zanurzenie urządzenia transportującego.

Urządzenie takie może pracować indywidualnie, jak i zabudowane w przewodach zamkniętych samodzielnie, czy w powtarzającym się cyklu zespołu urządzeń.

Przedmiot wynalazku został objaśniony na przykładach rozwiązania, pokazanych schematycznie na rysunku. W przytoczonych przykładach, na fig. 1-3 pokazano urządzenia o różnej konstrukcji, szczególnie o różnej konstrukcji zbiorników.

PL 228 529 B1

Urządzenie, we wszystkich przykładach, zawiera element nośny i elementy mocujące ładunek. Element nośny składa się z zamkniętego zbiornika (1) o sztywnych ścianach, oraz z reaktora (2) zawierającego materiał pirotechniczny. Zbiornik połączony jest z reaktorem (2) za pomocą rury (3). Rura ma kształt i właściwości wymiennika ciepła, co zostało zrealizowane przez wprowadzenie radiatorów.

Zbiornik rozdzielony jest na dwie przestrzenie. Jedna z nich, przestrzeń gazowa, utworzona jest przez część wnętrza zbiornika, od strony reaktora, wraz w wnętrzem łączącej rury i wnętrzem obudowy reaktora. Przestrzenią wodną określono wnętrze zbiornika nie zajęte przez gaz. Przestrzenie te w trakcie pracy urządzenia transportującego zmieniają swoje objętości, jednak ich suma jest stała dla danego urządzenia. Reaktor (2) usytuowany jest powyżej zbiornika (1) i w nim umieszcza się materiał pirotechniczny. Urządzenie wyposażone jest w dwa zawory. Zawory znajdują się, odpowiednio, zawór gazowy (4) na wylocie gazu z przestrzeni gazowej, a zawór wodny (5) z przestrzeni wodnej. Zawory sterowane są automatycznie lub przez obsługę. Elementami nośnymi są haki (6) zamocowane od dołu do sztywnej obudowy zbiornika (1).

P r z y k ł a d 1

W tym urządzeniu wewnątrz sztywnego zbiornika (1) umieszczony jest ruchomy tłok (7). Po zainicjowaniu procesu pirotechnicznego gaz z reaktora (2) dostając się do przestrzeni pomiędzy tłokiem a ścianką zbiornika, od strony reaktora, powoduje ruch tłoka w dół i wypchnięcie, poprzez zawór wodny (5), wody ze zbiornika. Po uzyskaniu siły wyporu większej od ciężaru urządzenia z ładunkiem, zestaw rozpocznie wynurzanie. W jego trakcie, wraz ze spadkiem ciśnienia hydrostatycznego, gaz w zbiorniku będzie się rozprężał powodując dalszy ruch tłoka (7), a przez to wypychanie wody i zwiększenie objętości wypełnionej gazem.

P r z y k ł a d 2

W przykładzie tym, przed zainicjowaniem procesu pirotechnicznego, przestrzeń gazowa jest zredukowana tak, iż cały zbiornik jest wypełniony wodą. Przegrodę pomiędzy przestrzeniami stanowi naturalna powierzchnia rozdziału faz ciecz-gaz.

P r z y k ł a d 3

W tym przykładzie wewnątrz zbiornika umieszczony jest balon (8), którego wnętrze wraz z wnętrzem łączącej rury (3) i wnętrzem obudowy reaktora (2) stanowi przestrzeń gazową. Przestrzenią wodną określono wnętrze zbiornika nie zajęte przez balon. Balon, po zainicjowaniu procesu pirotechnicznego, zwiększa swoją objętość i wypełnia sobą część sztywnego zbiornika (1). Po zakończeniu wydobywania ładunku dzieje się odwrotnie, analogicznie do innych przykładowych rozwiązań.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób transportu ładunku w wodzie, zwłaszcza z dużych głębokości, polegający na zmianie średniej gęstości obiektu, składającego się z urządzenia transportującego i ładunku, w stosunku do gęstości otaczającej wody, znamienny tym, że w urządzeniu transportującym, wyposażonym w zbiornik (1), umieszcza się materiał pirotechniczny, użyty jako źródło energii rozprężenia, a w trakcie przemieszczania urządzenia transportującego inicjuje się proces pirotechniczny wywołujący przejście fazowe z ciała stałego lub cieczy w gaz, a zatem wywołujący wzrost objętości przestrzeni gazowej i zmniejszenie objętości przestrzeni wodnej zamkniętego zbiornika (1), przy czym objętość przestrzeni gazowej reguluje się za pomocą co najmniej jednego sterującego zaworu gazowego (4), a objętość przestrzeni wodnej za pomocą co najmniej jednego sterującego zaworu wodnego (5).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces pirotechniczny inicjuje się w najniższym położeniu roboczym urządzenia transportującego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces pirotechniczny inicjuje się w trakcie przemieszczania urządzenia transportującego w dół.
4. 4. Urządzenie transportujące ładunek w wodzie, zwłaszcza z dużych głębokości zawierające element nośny i elementy mocujące ładunek, znamienne tym, że element nośny składa się z zamkniętego zbiornika (1) oraz z reaktora (2) zawierającego materiał pirotechniczny, połączonych ze sobą rurą (3), przy czym obudowa reaktora (2), rura (3) łącząca tę obudowę ze zbiornikiem (1) oraz część zbiornika (1) stanowią przestrzeń gazową, a pozostała część zbiornika (1) tworzy przestrzeń wodną, przy czym zbiornik (1) jest sztywny, o niezmiennej objętości,

   PL 228 529 Β1 a ponadto urządzenie wyposażone jest w co najmniej jeden zawór gazowy (4) połączony z przestrzenią gazową i co najmniej jeden zawór wodny (5) połączony z przestrzenią wodną.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że reaktor (2) usytuowany jest powyżej zbiornika (1).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura (3) ma kształt i właściwości wymiennika ciepła.