RU2737944C1 - Устройство для сбора полиметаллических конкреций - Google Patents
Устройство для сбора полиметаллических конкреций Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737944C1 RU2737944C1 RU2020101260A RU2020101260A RU2737944C1 RU 2737944 C1 RU2737944 C1 RU 2737944C1 RU 2020101260 A RU2020101260 A RU 2020101260A RU 2020101260 A RU2020101260 A RU 2020101260A RU 2737944 C1 RU2737944 C1 RU 2737944C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collection
- constant buoyancy
- block
- nodules
- polymetallic nodules
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C50/00—Obtaining minerals from underwater, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к техническим средствам для освоения ресурсов мирового океана и предназначено для промышленной добычи полиметаллических конкреций, находящихся на поверхности морского дна в виде россыпей. Устройство для сбора полиметаллических конкреций содержит жестко закрепленные на центральной балке балластный блок, накопительный бункер, блок постоянной плавучести, механизмы перемещения и агрегаты сбора. Агрегаты сбора выполнены как шарнирно соединенные с центральной балкой штанги с передвигающимися по ним узлами сбора. Штанги оборудованы элементами постоянной плавучести. Балластный блок разделен на радиальные сегменты. Блок постоянной плавучести и элементы постоянной плавучести выполнены в виде емкостей, заполненных синтактическим композитом. Достигается технический результат - повышение производительности, сокращение энергозатрат на спускоподъемные операции, а также снижение негативного воздействия на окружающую среду. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к техническим средствам для освоения ресурсов мирового океана и предназначено для промышленной добычи полиметаллических конкреций, находящихся на поверхности морского дна в виде россыпей.
Известно устройство для добычи железомарганцевых конкреций со дна океана, включающее погружной аппарат с автономной системой энергоснабжения, который имеет балластную и накопительную камеры, а также две камеры, одна из которых заполнена водой, а вторая - реагентом для образования газа и исполнительные органы, (патент RU 2053366 С1 кл. Е21С 50/00 опубл. 27.01.1996 г.).
Недостатками данного технического решения являются:
- низкая эффективность добычи за счет значительных энергозатрат на спусковые операции,
- сложность работы устройства на большой глубине;
- частые перемещения всего устройства по морскому дну создают взвесь, мешающую дальнейшему сбору конкреций и наносящую вред экологии морского дна.
Известно также устройство для добычи конкреций с морского дна содержащее базовое судно с краном, на стреле которого, с возможностью подъема и опускания закреплен вертикальный напорный трубопровод. На нижней части напорного трубопровода установлена консольная ферма с узлами сбора конкреций, в виде желобов со шнеками, (патент RU 2353774 С1 кл. Е21С 50/00 опубл. 27.04.2009 г.).
Недостатками данного устройства являются
- необходимость постоянного присутствия надводного плавсредства непосредственно над местом работы устройства;
- низкая мобильность устройства, невозможность самостоятельного передвижения по морскому дну;
- небольшая глубина разработки, ограничивающаяся длиной напорного трубопровода;
- возможность использования устройства только на ровной поверхности морского дна;
- узлы сбора, выполненные в виде шнеков, воздействуя на морское дно создают взвесь, мешающую дальнейшему сбору конкреций и наносящую вред экологии морского дна.
Известно придонное добычное устройство для сбора конкреций, принятое в качестве прототипа, включающее приемный бункер, жестко связанный со стойкой, центральную цапфу с механизмом поворота, шарнирно-рычажные механизмы с гидроцилиндрами, вакуумные захваты, (патент RU №186415, Е21С 50/02, E02F 3/88, опубл. 21.01.2019)
Недостатками данного добычного устройства являются:
- значительные энергозатраты при спуске и подъеме устройства;
- ограничение площади сбора длиной шарнирно-рычажных механизмов;
- при перемещении устройства создается взвесь, мешающая дальнейшему сбору конкреций и наносящая вред экологии морского дна;
- необходимость постоянного присутствия надводного плавсредства непосредственно над местом работы устройства.
Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение является создание конструкции, позволяющей осуществлять сбор полиметаллических конкреций в промышленном масштабе на больших глубинах при уменьшении энергетических затрат на погружение и подъем оборудования и соблюдения экологического равновесия и безопасности в местах производства работ.
Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении производительности, сокращении энергозатрат на спускоподъемные операции, а также снижении негативного воздействия на окружающую среду
Технический результат достигается тем, что устройство для сбора полиметаллических конкреций содержит жестко закрепленные на центральной балке балластный блок, накопительный бункер, блок постоянной плавучести, механизмы перемещения и агрегаты сбора, при этом агрегаты сбора, выполнены как шарнирно соединенные с центральной балкой штанги с передвигающимися по ним устройствами сбора и оборудованные элементами постоянной плавучести, балластный блок разделен на радиальные сегменты, а блок постоянной плавучести и элементы постоянной плавучести выполнены в виде емкостей, заполненных синтактическим композитом.
Кроме того, соединение устройства с базовым судном может осуществляться по линиям связи посредством использования заглубленного буя.
Устройство для сбора полиметаллических конкреций поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана аксонометрическая проекция устройства, на фиг. 2 - вид сбоку.
Устройство для сбора полиметаллических конкреций содержит жестко закрепленные на центральной балке 1 балластный блок 2, выполненный разделенным на радиальные сегменты, накопительный бункер 3, блок постоянной плавучести 4 и механизмы перемещения 5. Механизмы перемещения 5 представляют собой установленные в вертикальной и горизонтальной плоскостях винтовые, крыльчатые, водометные или иные движители. Ниже блока постоянной плавучести 4 расположены агрегаты сбора. Агрегаты сбора состоят из шарнирно соединенных с центральной балкой 1 штанг 6 с передвигающимися по ним узлами сбора 7. Узлы сбора 7 представляет собой совокупность цилиндрического катка 8 и сборной емкости 9. Поверхность катка 8 содержит многочисленные гибкие резиновые стержни для удержания полиметаллических конкреций (на фиг. условно не показаны).
На конце каждой штанги 6 расположены элементы постоянной плавучести 10. Блок постоянной плавучести 4 и элементы постоянной плавучести 10 штанг 6, представляют собой емкости из алюминиевого сплава, заполненные синтактическим композитом, устойчивым к высокому давлению на больших глубинах (состав синтактического композита: полые стеклянные или керамические шарики, заключенные в эпоксидную смолу).
Процесс погружения и сбора конкреций контролируется и управляется оператором с базового судна посредством линий связи 11. Линии связи 11 представляют собой кабели с нейтральной плавучестью, которые обеспечивают силовое питание и управление устройством.
Вертикально над устройством ниже водной поверхности устанавливается заглубленный буй 12. Заглубленный буй 12 - это плавучесть, закрепленная на линии связи 11, он удерживает линию связи 11 в вертикальном натянутом положении. Глубина расположения заглубленного буя 12 под водной поверхностью диктуется соображениями безопасности, он не должен быть поврежден волнами или проходящими судами. Линии связи 11 от заглубленного буя 12 подключаются к базовому судну в горизонтальном направлении, таким образом, базовое судно может обслуживать несколько устройств для добычи полиметаллических конкреций. Заглубленный буй 12 служит для временного отключения устройств от базового судна во время неблагоприятных погодных условий. При этом базовое судно может покинуть район сбора, горизонтальные ветки линий связи 11 повисают на заглубленных буях 12 устройств, и при наступлении благоприятных погодных условий могут быть обнаружены и подключены заново.
Сбор полиметаллических конкреций с помощью устройства происходит следующим образом.
Устройство с заполненным балластным блоком 2 под действием совокупной отрицательной плавучести погружается на морское дно. При этом штанги 6 находятся в сложенном вертикальном положении.
В процессе погружения оператор с базового судна корректирует место посадки на морской грунт с помощью механизмов перемещения 5, передавая сигналы по линиям связи 11.
После посадки на морское дно штанги 6 разворачиваются в горизонтальное положение. Длина штанг 6 определяет площадь сбора конкреций. Штанги 6 под управлением оператора вращаются вокруг центральной балки 1 и могут менять угол в вертикальной плоскости, компенсируя неровности рельефа морского дна. Сбор конкреций осуществляется с помощью катка 8, перемещающегося по штангам 6 от центральной балки 1 до элементов постоянной плавучести 10 и обратно. При движении катка 8 по морскому дну конкреции застревают между гибкими резиновыми стержнями, а затем выщелкиваются в сборную емкость 9, которая потом опорожняется в накопительный бункер 3. Поддержание веса штанг 6 в воде осуществляется за счет элементов постоянной плавучести 10, при этом давление на грунт морского дна создается минимально необходимым для сбора конкреций и взмучивания водной поверхности не происходит.
После наполнения накопительного бункера 3, оператор осуществляет сброс балласта из балластного блока 2 и устройство с полным накопительным бункером 3, без балласта, имея положительную плавучесть, под контролем оператора с базового судна всплывает на поверхность.
В случае, если в районе сбора конкреций накопительный бункер 3 заполняется лишь частично, существует возможность перемещения устройства в другой район сбора. Для этого по команде оператора с базового судна происходит сброс балласта из нескольких диаметрально противоположных сегментов балластного блока 2, с целью максимально приблизить состояние устройства к нейтральной плавучести. После частичного сброса балласта включают вертикальные, а затем горизонтальные механизмы перемещения 5 и устройство перемещается на новую площадку сбора. Происходит дополнительный сбор полиметаллических конкреций до полного заполнения накопительного бункера 3. Затем балласт сбрасывается полностью и устройство всплывает.
После всплытия производится отсоединение кабелей линий связи 11, строповка и разгрузка устройства. Балластный блок 2 заполняется и устройство готово к повторному использованию.
В качестве балласта могут применяться отходы от переработки конкреций, сформированные в виде фракций, аналогичных изъятым конкрециям. Таким образом решается вопрос возвращения материала для восстановления придонной флоры и фауны.
Применение предлагаемого устройства для сбора полиметаллических конкреций позволяет:
- осуществить добычу полиметаллических конкреций в промышленных масштабах на больших глубинах с минимальными энергозатратами, за счет применения блока постоянной плавучести и элементов постоянной плавучести, выполненных в виде емкостей из алюминиевого сплава, заполненных синтактическим композитом,
- увеличить площадь сбора полиметаллических конкреций без перемещения устройства, за счет применения штанг, а также применяя на одном участке сбора одновременно несколько устройств сбора полиметаллических конкреций, управляемых с одного базового судна,
- повысить производительность и снизить энергозатраты за счет исключения многократных спускоподъемных операций, и возможности частичного сброса балласта и плавного перемещения устройства на другой участок сбора, подъем на поверхность осуществляется только с полным бункером;
- сократить время, необходимое для ввода устройства в эксплуатацию и снизить энергозатраты на погружение при возникновении неблагоприятных погодных условиях, за счет соединения устройства с базовым судном посредством заглубленного буя;
- снизить негативное воздействие на окружающую среду за счет минимального перемещения воды из глубинных слоев на поверхность морского дна, за счет минимального создания взвеси при работе, а также за счет возврата отработанного материала конкреций для возмещения природной среды обитания донной флоры и фауны.
Claims (2)
1. Устройство для сбора полиметаллических конкреций, содержащее жестко закрепленные на центральной балке балластный блок, накопительный бункер, блок постоянной плавучести, механизмы перемещения, агрегаты сбора, отличающееся тем, что агрегаты сбора выполнены как шарнирно соединенные с центральной балкой штанги с передвигающимися по ним узлами сбора и оборудованные элементами постоянной плавучести, балластный блок разделен на радиальные сегменты, а блок постоянной плавучести и элементы постоянной плавучести выполнены в виде емкостей, заполненных синтактическим композитом.
2. Устройство для сбора полиметаллических конкреций по п. 1, отличающееся тем, что соединение с базовым судном выполнено по линиям связи посредством использования заглубленного буя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020101260A RU2737944C1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Устройство для сбора полиметаллических конкреций |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020101260A RU2737944C1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Устройство для сбора полиметаллических конкреций |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2737944C1 true RU2737944C1 (ru) | 2020-12-07 |
Family
ID=73792529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020101260A RU2737944C1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Устройство для сбора полиметаллических конкреций |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2737944C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3522670A (en) * | 1967-07-11 | 1970-08-04 | Newport News S & D Co | Apparatus for underwater mining |
| RU2032030C1 (ru) * | 1991-05-31 | 1995-03-27 | Центральное конструкторское бюро "Океангеотехника" Южного производственного объединения по морским геологоразведочным работам "Южморгеология" | Устройство для добычи полезных ископаемых |
| RU2053366C1 (ru) * | 1993-04-14 | 1996-01-27 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Способ добычи железомарганцевых конкреций со дна океана и устройство для его осуществления |
| RU2214510C1 (ru) * | 2002-11-14 | 2003-10-20 | Шестаченко Флориан Александрович | Глубоководный добычной комплекс и телеуправляемый подводный робот |
| RU2353774C1 (ru) * | 2007-12-25 | 2009-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Устройство для добычи конкреций с морского дна |
| RU2371580C1 (ru) * | 2008-02-12 | 2009-10-27 | Вячеслав Иванович Беляев | Подводный добывающий аппарат и способ его работы |
| RU186415U1 (ru) * | 2018-07-03 | 2019-01-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Придонное добычное устройство для сбора железомарганцевых конкреций со дна морей |
-
2020
- 2020-01-10 RU RU2020101260A patent/RU2737944C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3522670A (en) * | 1967-07-11 | 1970-08-04 | Newport News S & D Co | Apparatus for underwater mining |
| RU2032030C1 (ru) * | 1991-05-31 | 1995-03-27 | Центральное конструкторское бюро "Океангеотехника" Южного производственного объединения по морским геологоразведочным работам "Южморгеология" | Устройство для добычи полезных ископаемых |
| RU2053366C1 (ru) * | 1993-04-14 | 1996-01-27 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Способ добычи железомарганцевых конкреций со дна океана и устройство для его осуществления |
| RU2214510C1 (ru) * | 2002-11-14 | 2003-10-20 | Шестаченко Флориан Александрович | Глубоководный добычной комплекс и телеуправляемый подводный робот |
| RU2353774C1 (ru) * | 2007-12-25 | 2009-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Устройство для добычи конкреций с морского дна |
| RU2371580C1 (ru) * | 2008-02-12 | 2009-10-27 | Вячеслав Иванович Беляев | Подводный добывающий аппарат и способ его работы |
| RU186415U1 (ru) * | 2018-07-03 | 2019-01-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Придонное добычное устройство для сбора железомарганцевых конкреций со дна морей |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1139516C (zh) | 工作船 | |
| US3837309A (en) | Stably buoyed floating offshore device | |
| US3633369A (en) | Method and apparatus for transporting and launching an offshore tower | |
| US5097786A (en) | Method and apparatus for erecting and removing offshore structures | |
| RU2514296C2 (ru) | Система швартовки для арктического плавучего средства | |
| WO2018074977A1 (en) | System and method for reconfiguring a mobile docking apparatus for transporting, removal, installation, housing and transferring assets | |
| CN102762445A (zh) | 回收和部署船舶的近海装置 | |
| BRPI0919568A2 (pt) | método e aparelho para instalações submarinas | |
| CN105035260B (zh) | 利用双船浮托整体拆除海上弃置平台上部组块的方法 | |
| US3347052A (en) | Method of and apparatus for transporting, erecting, and salvaging off-shore structures | |
| NO316168B1 (no) | Fremgangsmåte for transport og installasjon av objekter til havs | |
| KR20100087094A (ko) | 드릴링 장치를 리그에 설치하여 드릴링 작업을 준비하는 방법 | |
| US3983707A (en) | Method and apparatus for moving an object on the bottom of a body of water | |
| US3802209A (en) | Self-contained drill ship | |
| RU2737944C1 (ru) | Устройство для сбора полиметаллических конкреций | |
| WO2010109243A2 (en) | Apparatus and method for handling a submersible item | |
| US2895300A (en) | Method and apparatus for stabilizing submersible vessels | |
| US3937027A (en) | Method and apparatus for transporting and launching an offshore tower | |
| US20020090270A1 (en) | Column-stabilized offshore vessel | |
| RU2702470C1 (ru) | Способ производства промысловых работ на глубоководном шельфе | |
| US4276846A (en) | Recovery apparatus | |
| US5778568A (en) | Carry scraper ships | |
| CN115182730A (zh) | 一种双船形式的微能耗吊装深海采矿系统 | |
| GB2350326A (en) | Method of recovering material from the seabed | |
| EP2903916B1 (en) | Tank |