RU2598010C2 - Система добычи железомарганцевых конкреций - Google Patents
Система добычи железомарганцевых конкреций Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598010C2 RU2598010C2 RU2014106333/03A RU2014106333A RU2598010C2 RU 2598010 C2 RU2598010 C2 RU 2598010C2 RU 2014106333/03 A RU2014106333/03 A RU 2014106333/03A RU 2014106333 A RU2014106333 A RU 2014106333A RU 2598010 C2 RU2598010 C2 RU 2598010C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- self
- flexible connection
- mechanical
- propelled
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может быть применено для освоения минеральных ресурсов дна морей и океанов при отработке поверхностных россыпных месторождений твердых полезных ископаемых. Система содержит добывающее судно, самоходный агрегат сбора, соединенный с трубопроводом гибкой связью, подключенной к нижнему концу трубопровода добывающего судна, транспортный трубопровод, буфер-накопитель. При этом система дополнительно снабжена необитаемым подводным аппаратом с пространственным вектором тяги, оборудованным гидроакустическими системами и системой визуального обзора, где в верхнюю часть механической гибкой связи включена сосредоточенная система элементов плавучести, а в состав нижней части механической гибкой связи, расположенной между необитаемым подводным аппаратом и самоходным агрегатом сбора, входит распределенная система элементов плавучести. Технический результат заключается в повышении эффективности выборки железомарганцевых конкреций и надежности функционирования системы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводной технике освоения минеральных ресурсов глубоководных частей Мирового океана, предназначенной для отработки поверхностных, россыпных месторождений твердых полезных ископаемых.
Известны следующие варианты систем добычи железомарганцевых конкреций:
- «добывающее судно + транспортный трубопровод + буфер-накопитель + механическая гибкая связь + самоходный агрегат сбора». Этот вариант используется при непрерывной отработке продуктивных участков месторождения ЖМК;
- «добывающее судно + механическая гибкая связь + самоходный агрегат сбора». Этот вариант используется при дискретной отработке продуктивных участков месторождения ЖМК.
Известно устройство по патенту РФ №1750304 « Установка для подъема полезных ископаемых со дна океана», содержащая трубный став и основную и дополнительную гибкие тяги, соединенные между собой специальными перемычками. При обрыве трубного става секции повисают на гибких тягах, чем обеспечивается надежность функционирования системы подъема, снижение действующих динамических нагрузок. К недостаткам установки следует отнести действие вертикальных сил, передающихся на агрегат сбора, и необходимость буксировки им гибкой связи.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и принятым за прототип является техническое решение по патенту США №4232903 «Морская добычная система и процесс», содержащее добычное судно, самоходный агрегат сбора (САС), соединенный с трубопроводом гибкой связью. Гибкая механическая связь (далее «гибкая связь»), в свою очередь, подключена к нижнему концу трубопровода через буфер-накопитель, предназначенный не только для временного хранения ЖМК, но и как компенсатор динамического воздействия возникающих нагрузок на подводные добычные устройства (гибкую связь и самоходный агрегат сбора). К недостаткам системы следует отнести ограниченность зоны обрабатываемого продуктивного участка месторождения, определяемой зависимостью от длины гибкой связи, и требуется значительная энерговооруженность агрегата сбора, необходимая для буксировки гибкой связи.
Существующие научно-технические решения укладываются в схемы, при которых отсутствуют технологические мероприятия, позволяющие САС затрачивать свой энергетический потенциал исключительно на процесс выемки руды и ее подачу в гибкий трубопровод, а также на перемещение по заданной траектории месторождения с максимальной степенью свободы. Агрегат сбора дополнительно вынужден расходовать значительную энергию на буксировку гибкой связи во всех ее эксплуатационных состояниях. Возникающие напряженно-деформирующие нагрузки в гибкой механической связи оказывают непосредственное воздействие на агрегат сбора, подсоединенный к гибкой связи на одном конце, и на систему подъема, подключение к которой на другом ее конце может быть осуществлено через буферное устройство. Наиболее критичными являются вертикальные составляющие динамических внешних и внутренних возмущающих сил. Действие этих вертикальных сил передается на САС. При этом, чем больше длина механической гибкой связи, скорость буксировки и течения, тем больше величина суммарной возмущающей вертикальной силы.
Так, по данным китайских специалистов (Qingjue Han, Shaojun Liu, Yu Dai, Xioorhou Hu) величина возмущающей вертикальной силы в системе «механическая гибкая связь + САС» достигает величины 40 кН. Если вес в воде САС составляет 100 кН, что характерно для большинства САС, спроектированных к настоящему времени в различных странах, то доля вертикальной силы может достигать 40% от веса САС в воде. Это может привести к заваливанию в грунт, уменьшению тяги и осадке САС.
Технологическую схему отработки продуктивного участка месторождения агрегатом сбора необходимо разрабатывать с учетом динамических нагрузок, передающихся от буфера через гибкую связь на сам агрегат сбора. При этом пространственное положение буфера, размещенного на конце трубной системы подъема, определяется как способностью судна удерживать добычной комплекс в заданных координатах, так и величиной перепада высот рельефа дна. Стабильность работы САС и системы «буфер-накопитель + механическая гибкая связь + САС» в целом нарушается.
Предлагаемое техническое решение призвано обеспечить: заданную эффективность выборки ЖМК при минимальных энергетических затратах; надежность функционирования системы за счет снижения влияния динамических нагрузок на систему транспортировки пульпы вдоль всех участков пути ее прохождения; управляемое формирование пространственного положения гибкой механической связи.
Узловым звеном системы добычи ЖМК является механическая гибкая связь, обеспечивающая взаимодействие самоходного агрегата сбора с другими частями добычной системы и реализацию технологической схемы отработки продуктивных участков месторождения.
Гибкая связь обеспечивает механическую связь элементов добычной системы и предназначена для транспортировки пульпы, а также для передачи энергии и информации. Механическая гибкая связь имеет положительную плавучесть, которая обеспечивается элементами плавучести, размещенными на гибком пульпопроводе.
Существуют два варианта исполнения механической гибкой связи по размещению элементов плавучести:
а) 1-й вариант. Распределенная система элементов плавучести.
При распределенной системе элементы плавучести равномерно размещены вдоль всей длины механической гибкой связи. При расположении самоходного агрегата сбора и буфера-накопителя на определенном расстоянии друг от друга такое размещение обеспечивает формирование пространственной формы механической гибкой связи, практически близкой к прямой линии.
б) 2-й вариант. Сосредоточенная система элементов плавучести.
Здесь сила плавучести создается одним блоком плавучести, расположенным в одной точке верхней части механической гибкой связи, между добывающим судном и самоходным агрегатом сбора. Такое расположение обеспечивает формирование пространственной формы механической гибкой связи в виде S-образной кривой.
Технический результат достигается за счет того, что в состав системы добычи ЖМК, содержащей добычное судно, транспортный трубопровод, буфер-накопитель, САС, соединенный с транспортным трубопроводом гибкой связью через буфер-накопитель, дополнительно входит необитаемый подводный аппарат (НПА) с пространственным вектором тяги, оборудованный гидроакустическими системами и системой визуального обзора. Причем механическая гибкая связь между буфером-накопителем, НПА и самоходным агрегатом сбора разделяется на две части. В состав верхней части механической гибкой связи, расположенной между НПА и буфером-накопителем, входит сосредоточенная система элементов плавучести. В состав нижней части гибкой связи, расположенной между НПА и САС, входит распределенная система элементов плавучести.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображено: добывающее судно - 1; транспортный трубопровод - 2; буфер-накопитель - 3; верхняя часть механической гибкой связи с сосредоточенной системой элементов плавучести - 4; единый блок плавучести - 5; необитаемый подводный аппарат (НПА) - 6; нижняя часть механической гибкой связи с распределенной системой элементов плавучести - 7; элементы плавучести - 8; самоходный агрегат сбора (САС) - 9.
Добывающее судно (1) предназначено для обеспечения работы добычной установки, устройств отделения ЖМК от вмещающих пород и ликвидации отходов.
Транспортный трубопровод (2) предназначен для транспортировки пульпы (ЖМК + грунт) от буфера-накопителя (3) на добывающее судно (1).
Буфер-накопитель (3) предназначен для накопления ЖМК и организации подачи пульпы (ЖМК + грунт) в транспортный трубопровод (2) с постоянной производительностью. Постоянная производительность подачи ЖМК обеспечивает снижение динамических колебаний вертикальной внутренней возмущающей силы.
Верхняя часть механической гибкой связи с сосредоточенной системой элементов плавучести (4) - единым блоком плавучести (5), предназначена для формирования пространственной формы механической гибкой связи в виде S-образной кривой и расположена между буфером-накопителем (3) и НПА (6).
Необитаемый подводный аппарат (6) предназначен для:
- компенсации возмущающих воздействий придонных течений и устойчивого движения по заданной траектории
- перемещения, нижней части механической гибкой связи с распределенной системой элементов плавучести (7) и САС (9) в одной вертикальной плоскости, создавая тем самым наиболее благоприятные условия для работы САС (9);
- компенсации вертикальной силы, возникающей в системе «добывающее судно + буфер-накопитель + верхняя часть механической системы с сосредоточенными элементами плавучести + НПА», предотвращая тем самым влияние этой силы на пространственное положение САС (9);
- создания буксировочного усилия для буксировки нижней части механической гибкой связи (7) с распределенными элементами плавучести (8).
НПА расположен между верхней и нижней частями механической гибкой связи и имеет нулевую плавучесть. Движители, расположены в диаметральной горизонтальной плоскости по внешнему периметру корпуса НПА попарно на его главных взаимно перпендикулярных осях. Каждый движитель обеспечивает создание регулируемого по величине вектора тяги в одной плоскости с возможностью изменения направления вектора тяги на 360°. Четыре движителя создают пространственный вектор тяги, который позволяет двигаться НПА в любых направлениях, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Обеспечивается автоматическое управление пространственным вектором тяги.
На НПА (6) устанавливаются гидроакустические навигационные системы, гидролокаторы переднего, вертикального и кормового обзора и телевизионная система вертикального обзора. Гидроакустические навигационные системы обеспечивают определение координат местоположения элементов системы «буфер-накопитель (3) + НПА (6) + САС(9)» и их взаимное расположение. Гидролокаторы обзора предназначены для получения акустической информации об обстановке и состоянии поверхности дна в зонах, расположенных перед и за САС, и непосредственно в зоне, расположенной под НПА. Гидролокаторы предназначены для акустической съемки поверхности дна при работе во взмучиваемом слое воды в реальном времени. Получение визуальной информации обеспечивается телевизионной системой, расположенной в зоне под НПА. Величина отстояния НПА (6) от дна не зависит от перепада высот рельефа дна на месторождении ЖМК и определяется исходя из требуемой точности определения координат месторасположения и разрешающей способности гидроакустических систем, а также условий обеспечения получения визуальной информации. Это позволяет корректировать установленную траекторию движения агрегата сбора так, чтобы обеспечивалась рациональная отработка площади продуктивного участка с минимальными потерями продуктивной площади. Обеспечивается также контроль движения САС по заданной траектории и определение возможности возникновения опасной или аварийной ситуации. Высокая маневренность НПА (6) позволяет предотвратить наступление аварийных ситуаций.
Работа предлагаемого изобретения заключается в следующем: после проведения спускоподъемных операций система «буфер-накопитель (3) + НПА(6) + САС(9)» располагается в одной вертикальной плоскости. Проводится анализ обстановки и состояния поверхности дна и, при необходимости, производится корректировка траектории движения системы.
При выполнении добычных работ НПА (6) производит:
- непрерывный контроль относительного расположения элементов системы «буфер-накопитель + единый блок плавучести + нижняя часть механической гибкой связи (7) с распределенной системой элементов плавучести (8) + САС (9)»;
- контроль за обстановкой и состоянием поверхности дна при движении как в зоне, находящейся перед САС(9), так и в зоне отработанной полосы.
Информация поступает оператору, управляющему работой добычной установкой, на добывающее судно (1).
Таким образом, использование заявляемого изобретения обеспечивает:
- рациональную отработку продуктивного участка залежи ЖМК и сокращение непродуктивных потерь времени ведении добычных работ;
- автономность работы самоходного агрегата сбора;
- стабильность работы и заданного пространственного положения самоходного агрегата сбора;
- компенсацию вертикальных внешних и внутренних возмущающих сил;
- минимальные значения тяго- и энерговооруженности буксирующего элемента системы «буксирующий элемент + механическая гибкая связь + САС»;
- отсутствие затрат энергии на буксировку механической гибкой связи самоходного агрегата сбора;
- возможность предотвращения опасности возникновения аварийных ситуаций;
- минимизацию негативного воздействия процесса добычи на окружающую среду;
- контроль взаимного пространственного положения элементов системы добычи;
- полноту выемки ЖМК и контроль движения самоходного агрегата сбора при ведении добычных работ.
Claims (2)
1. Система для добычи железомарганцевых конкреций, содержащая добывающее судно, самоходный агрегат сбора, соединенный с трубопроводом гибкой связью, подключенной к нижнему концу трубопровода добывающего судна, транспортный трубопровод, буфер-накопитель, отличающаяся тем, что в систему дополнительно входит необитаемый подводный аппарат с пространственным вектором тяги, оборудованный гидроакустическими системами и системой визуального обзора.
2. Система для добычи железомарганцевых конкреций по п.1, отличающаяся тем, что в верхнюю часть механической гибкой связи, расположенной между буфером-накопителем и необитаемым подводным аппаратом, включена сосредоточенная система элементов плавучести, а в состав нижней части механической гибкой связи, расположенной между необитаемым подводным аппаратом и самоходным агрегатом сбора, входит распределенная система элементов плавучести.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014106333/03A RU2598010C2 (ru) | 2014-02-20 | 2014-02-20 | Система добычи железомарганцевых конкреций |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014106333/03A RU2598010C2 (ru) | 2014-02-20 | 2014-02-20 | Система добычи железомарганцевых конкреций |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014106333A RU2014106333A (ru) | 2015-08-27 |
| RU2598010C2 true RU2598010C2 (ru) | 2016-09-20 |
Family
ID=54015375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014106333/03A RU2598010C2 (ru) | 2014-02-20 | 2014-02-20 | Система добычи железомарганцевых конкреций |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2598010C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768523C1 (ru) * | 2021-05-14 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калининградский государственный технический университет» | Каскадный гидротранспорт пульпы |
| RU2779867C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2022-09-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Промежуточная капсула для подъема твердых полезных ископаемых со дна мирового океана |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4232903A (en) * | 1978-12-28 | 1980-11-11 | Lockheed Missiles & Space Co., Inc. | Ocean mining system and process |
| SU1739704A1 (ru) * | 1989-06-05 | 1994-04-30 | Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов | Устройство для глубоководной добычи железомарганцевых конкреций |
| RU2244128C1 (ru) * | 2003-10-09 | 2005-01-10 | Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) | Устройство для добычи конкреций |
| RU2405110C1 (ru) * | 2009-06-29 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Комплекс для добычи железомарганцевых конкреций с шельфовой зоны мирового океана |
| RU2517288C1 (ru) * | 2012-11-27 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Грунтозаборное устройство |
-
2014
- 2014-02-20 RU RU2014106333/03A patent/RU2598010C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4232903A (en) * | 1978-12-28 | 1980-11-11 | Lockheed Missiles & Space Co., Inc. | Ocean mining system and process |
| SU1739704A1 (ru) * | 1989-06-05 | 1994-04-30 | Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов | Устройство для глубоководной добычи железомарганцевых конкреций |
| RU2244128C1 (ru) * | 2003-10-09 | 2005-01-10 | Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) | Устройство для добычи конкреций |
| RU2405110C1 (ru) * | 2009-06-29 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Комплекс для добычи железомарганцевых конкреций с шельфовой зоны мирового океана |
| RU2517288C1 (ru) * | 2012-11-27 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Грунтозаборное устройство |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДРОБАДЕНКО В.П. и др. Методика и техника морских геологоразведочных и горных работ, Волгоград, Ин-Фолио, 2010, с.294, рис. 9.12. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768523C1 (ru) * | 2021-05-14 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калининградский государственный технический университет» | Каскадный гидротранспорт пульпы |
| RU2779867C1 (ru) * | 2022-04-13 | 2022-09-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Промежуточная капсула для подъема твердых полезных ископаемых со дна мирового океана |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014106333A (ru) | 2015-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108412497B (zh) | 一种海底硫化物采矿试验系统及其布放回收方法 | |
| US10781656B2 (en) | Undersea mining base, mining base monitoring device, and chimney avoidance method for seabed deposit | |
| CA2804775C (en) | Device for dredging soil material under water | |
| JP5754581B2 (ja) | 海底鉱床の採鉱方法およびその採鉱ユニット | |
| JP5681986B2 (ja) | 海底鉱床の採鉱方法およびその採鉱ユニット | |
| KR20130050341A (ko) | 보조 해저 채광을 위한 방법 및 장치 | |
| CN104988926A (zh) | 深水抛石方法及设备 | |
| CN202148526U (zh) | 一种多功能打桩系统 | |
| CN104792452B (zh) | 一种自动升降的无缆式深海底孔隙水压力长期观测装置 | |
| CN105735999A (zh) | 水下空间采矿装置 | |
| CN204919564U (zh) | 深水抛石设备 | |
| US2693085A (en) | Hydraulic submarine ditcher | |
| CN104278657B (zh) | 一种疏浚方法 | |
| US20180266072A1 (en) | Methods and Systems for Dredging | |
| RU2598010C2 (ru) | Система добычи железомарганцевых конкреций | |
| Ishiguro et al. | Development of mining element engineering test machine for operating in seafloor hydrothermal deposits | |
| CN101581216B (zh) | 一种束状三井共用大尺寸导管入泥深度计算及控制方法 | |
| JP2016507680A (ja) | 海底団塊選鉱システムおよび方法 | |
| CN205618161U (zh) | 水下空间采矿装置 | |
| RU2507431C2 (ru) | Способ производства землеройно-укладочных работ при прокладке подводных трубопроводов и устройство для его осуществления | |
| CN107830244B (zh) | 内陆湖泊取水虹吸管道安装方法 | |
| JP2016204875A (ja) | 海底資源採掘システム | |
| CN202101863U (zh) | 一种深水导航采样装置 | |
| CN210850281U (zh) | 一种高水流长距离涵道检测机器人系统 | |
| CN109736285A (zh) | 一种近海远程水下地基沉降自动监测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170221 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190527 |