1one
Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано дл отбора проб грунта, содержащего различные металлы, со дна морей и океанов при подводной разработке месторождений твердых полезных ископаемых.The invention relates to the mining industry and can be used for sampling of soil containing various metals from the seabed and ocean floors in the underwater mining of solid mineral deposits.
Известно устройство дл отбора кон креций со дна океанов, включающее поплавок, емкость дл балластного груза и механизм дл его сброса, а а также пробозаборный механизм 1 J.A device for sampling from the ocean floor is known, which includes a float, a tank for ballast cargo and a mechanism for its discharge, as well as a sampling mechanism 1 J.
Отбор проб конкреций с помощью пробозаборного механизма осуществл етс таким образом, что расчетна грузоподъемность устройства должна во много раз превышать вес содержащихс в пробе конкреций. Соответственно возрастает необходимый вес балласта и вес всего пробоотборника (достига сотен кг), в то врем как вес забираемого грунта незначителен.Sampling of nodules using the sampling mechanism is carried out in such a way that the calculated carrying capacity of the device must be many times the weight of the nodules contained in the sample. Accordingly, the required weight of the ballast increases and the weight of the entire sampler (up to hundreds of kg), while the weight of the soil being taken is insignificant.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс устройство дл отбора грунта (конкреций), работ ающее автономно благодар наличию поплавка, смонтированного на центральной штанге, и балластных грузов. Рабочий пробозаборный механизм этого устройства выполнен в. виде грейферного ковша, снабженного шток-лидером. Удар штока о дно освобождает створки грейферного ковша, которые, среза слой донных отложений, закрываютс под действием ,5 усилий, создаваемых всплывающим поплавком через трос полиспаста. Сброс балластных грузов происходит после опрокидывани контейнеров, в которых они наход тс 2.The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for the selection of soil (nodules), works autonomously due to the presence of a float mounted on the central rod and ballast weights. The working sampling mechanism of this device is made in. as a grab bucket, equipped with a stock leader. The impact of the rod against the bottom releases the clamshell grapples, which, by cutting off the layer of bottom sediments, are closed by the action of 5 forces created by the pop-up float through the chain-hoist cable. The discharge of ballast weights occurs after the containers in which they are tipped over 2.
Механизм устройству может привести к холостому срабатыванию на неровном дне в случае слабого удара штока или его перекоса в силу недо:татков конструкции. Балластные гру .ш (бетонный груз или стальное литье остаютс на дне водоема, что ведет к потере их, а также к загр знению самого водоема. Данным устройством можно отобрать грунт лишь с одной точки дна водоема , после чего оно поднимаетс на поверхность. Это приводит к значительному увеличению времени отбора грунта, а также требует большого количества известных устройств, что уменьшает эффективность их работы. Цель изобретени - повышение эф-, фективности работы устройства за счет сбора грунта с нескольких точек дна глубоководного водоема за один спуско-подъем. Поставленна цель достигаетс тем что в глубоководном грунтозаборном устройстве, включающем корпус, попла вок и емкость дл балластного груза, смонтированные внутри корпуса, пробо отборник с грунтосборниками, штоклидер , установленный снаружи корпуса и замковый механизм, пробоотборник выполнен в виде бесконечной гибкой ленты Vi направл ющих, при этом грунт сборники установлены на направл ющих посредством роликов с возможностью перемещени , а каждый грунтосборник выполнен с крышкой и фиксатором. Кроме того, в устройстве гибка лента снабжена захватом, а -каждый грунтосборник имеет петлю, расположенную с возможностью взаимодействи с захватом. Также каждый грунтосборник выполнен с сетчатым дном и крышкой. При этом замковый механизм выполнен в виде защелки и упора-контактора , выполненного из двух телескопических штырей со смонтированной в ни пружиной с возможностью взаимодействи с крышками грунтосборников. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - грунтосборни на фиг. 3 разрез А-А на фиг Л; на фиг. - упор-контактор, разрез Устройство включает в себ прочны корпус 1 с рул ми 2 горизонтального и вертикального применени и поплавком 3, который смонтирован внутри корпуса. Поплавок состоит из заполнител , в качестве которого используют высокопрочный полимерный композитный материал с наполнителем из стекл нных микросфер, так называемый синтактик. Объем поплавка расчитываетс таким образом, чтобы создать положительную плавучесть устройства с учетом веса устройства в сборе и веса собираемого грунта. Корпус 1 состоит также из замкнутого энергетического отсека k, в котором установлена энергетическа установка , например аккумул тор 5. Устройство снабжено т говым электрическим двигателем 6, приводимым в движение от аккумул тора 5. В свою очередь двигатель 6 вращает гребной винт (не показан).Отсек k выполнен герметичным , а сам корпус 1 со стороны установки пробоотборника выполнен открытым дл удобства монтировани в корпусе пробоотборника. В этом случае пробоотборник непосредственно вступает в работу при соприкосновении устройства с дном водоема, что повысит эффективность его работы. Кроме того, внутри отсека t смонтирована автоматическа управл юща система 7 (показана схематично). Автоматическа управл юща система предназначена дл управлени движением автономного устройства и может включать в себ приборы управлени двигател ми и рул ми и навигационные приборы. Корпус 1 включает в себ также замкнутую емкость 8 дл балластного груза, имеющую крышку (не показана) дл сброса груза. Снаружи корпуса установлен шток-лидер 9, который предназначен дл включени в работу пробоотборника при соприкосновении устройства с дном водоема. Пробоотборник состоит из бесконечной т говой ленты 10, котора выполнена из прочного гибкого синтетического материала, не разрушающегос в агрессивной морской воде о Т гова лента 10 установлена на двух барабанах, ведущем 11 и ведомом 12, смонтированных в корпусе с возможностью вращени от двигател (не показан ) . Во избе жание промежуточных передач двигатель установлен внутри корпуса ведущего барабана 11 и получает энергию от аккумул тора 5. На барабанах укреплены опорные планки 13 на которых в свою очередь смонтированы направл ющие , выполненные в виде каркаса из двух трубчатых профилей, которые, облегчают конструкцию и в то же врем не уменьшают ее прочности. Устройство включает грунтосборники 15 с роликами 1б. Ролики 16 установлены между направл ющими 14 с воз можностью движени по ним. Направл ю щие 14 с открытых концов снабжены фиксирующими замками (не показаны) во избежание произвольного выпада грунтосборников из направл ющих. Грунтосборники 15 снабжены сетчатыми крышками 17, которые шарнирно установлены в верхней части грунтосборников 15, при этхэм грунтосборники имеют фиксаторы 18. Снизу грунтосборников укреплены пружинные защелки 19. Крышки 17 и защелки 19 необходимы дл закрывани грунтосборников 15, наполненных грунтом, а фиксатор 18 предназначен дл эффективной стыковк грунтосборников в направл ющих 14 и предотвращают преждевременное срабатывание крышки 17° На каждой крышке 17в месте соединени ее с корпусом грунтосборника установлена петл 20 и пружина 21 дл раскрыти крышки 17 Внутри корпуса 1 устройства смонтирован упор-контактор 22, который соединен с управл ющей системой 7Упор-контактор предназначен дл срабатывани при соприкосновении с ним крышки 17. Бесконечна т гова лента 10 имеет захват 23. Грунтосборники 15 выполн ютс пр моугольного сечени при этом донна часть грунтосборников выполнена сетчатой, что увеличивает эффективность отмыва посторон них илистых включений. Мощность аккумул тора 5 расчитана на работу устройства в автономном режиме по заданной программе. Упорконтактор 22 представл ет собой конструкцию , выполненную из двух полых телескопических штырей 24 с пружиной 25 внутри и головкой полушаровидной :формы 26. Устройство работает следующим рбразом. Автономное грунтозаборное устройство , доставленное к месту работы судном обеспечени (не показан), подготавливаетс к работе. Грунтосборники 15 монтируютс в направл ющие 14. Крышка 17 первого грунтосбор ника 15 открыта под действием пружины 21. Последующий грунтосборник 15 стыкуетс вплотную к донной части перво го грунтосборника так, что фиксатор 18прижимаетс к донной части первоГО грунтосборника 15. Таким образом, в направл ющие 14 устанавливаетс необходимое количество грунтосборников 15. С учетом геологического строени поверхности дна водоема и необходимого количества проб задаетс программа работы грунтозаборного устройства с помощью автоматической управл ющей системы 7. Закрываютс фиксирующие замки направл ющих 14, и в дальнейшем устройство опускаетс на дно водоема за счет работы двигате-, л 6 и балластного груза, наход щегос в емкости 8. По достижении дна водоема устройство касаетс шток-лидером 9 расчетной точки дна. Шток-лидер 9 срабатывает , включа двигатель ведущего барабана 11, который приводит в работу бесконечную-т говую ленту 10. Захват 23 т говой ленты 10 за петлю 20 начинает перемещать первый грунтосборник 15 (с открытой крышкой 17) посредством роликов 1б по направл ющей 14 в направлении, указанном стрелкой на фиг. 1. Во врем движени грунтосборника 15 он захватывает придонный грунт с конкреци ми и, двига сь далее по направл ющим 14 за счет т гового усили ленты 10, грунтосборник соприкасаетс крышкой 17 с головкой 2б упор-контактора 22. Крышка 17 начинает закрыватьс за счет жесткости пружины 25 упор-контактора 22 до срабатывани защелки 19, т.е. грунтос орник закрываетс крышкой 17, а захват 23 выходит из соприкосновени с петлей 20. Место установки .упор-контактора 22, профиль головки 26 захвата 23 и петли 20 выбираетс таким образом, чтобы В момент срабатывани защелки 19 крышка грунтосборника выходила из соприкосновени с упор-контактором 22 и грунтосборник мог перемещатьс по направл ющим 14. При этом грунтосборник 15 не должен двигатьс в обратном направлении, так как ролики 1б снабжены упорами, предотвращающими самопроизвольное движение грунтосборников в противоположном направлении (не показаны). По команде автоматической управл ющей системы 7 с помощью двигател 6 устройство перемещаетс п следующее место дна водоема. 793 Шток-лидер 9 включает т говую лекту 10, котора , дела последний оборот , подхватывае1 захватом 23 за петлю 20 очередной грунтосборник 15. При этой крышка 17 данного грунтосборника открыта под действием пружины 21. Далее процесс повтор етс . Последующий грунтосборник 15 толкает предыдущий по направл ющим Н, пока все грунтосборники не будут наполнены грунтом. Устройство выполнено с суммарной положительной плавучестью за счет поплавка и водоизмещающего энергетического отсека, а балластна система выполнена активной в виде т говых двигателей с направлением т ги в сторону дна водоема, питаемых от источника энергии, размешенного в корпусе. Балластный груз из отсека 8 сбрасываетс при аварийных ситуаци х.The mechanism of the device may lead to idle actuation on an uneven bottom in the event of a weak stroke of the rod or its misalignment due to insufficient design. Ballast lines (concrete weight or steel castings remain at the bottom of the reservoir, which leads to loss of them, as well as contamination of the reservoir itself. This device can take the soil from only one point of the reservoir bottom, after which it rises to the surface. This leads to a significant increase in the time of soil selection, and also requires a large number of known devices, which reduces the efficiency of their work. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the device by collecting soil from several points of the bottom of a deepwater reservoir one trip-up. The goal is achieved by the fact that in a deep-water soil-collecting device, including a hull, floats and a ballast weight container mounted inside the hull, a sampler with a soil collector, a stocklider mounted outside the hull and a locking mechanism, the sampler is designed as an infinite flexible tapes Vi guides, while the soil collections are mounted on the guides by means of rollers with the possibility of movement, and each ground container is made with a lid and a clamp. In addition, in the bending device, the tape is provided with a gripper, and - each soil collector has a loop arranged so that it can interact with the gripper. Also, each primer collection is made with a mesh bottom and a lid. At the same time, the locking mechanism is made in the form of a latch and an emphasis contactor, made of two telescopic pins with a spring mounted in it, with the possibility of interaction with the covers of the soil receivers. FIG. 1 shows the proposed device; in fig. 2 - soil collectors in FIG. 3 is a section A-A in FIG. L; in fig. - stop contactor, cut-out The device includes a robust housing 1 with rudders 2 for horizontal and vertical use and a float 3 which is mounted inside the housing. The float consists of a filler, which is used as a high-strength polymer composite material with a filler of glass microspheres, the so-called syntactic. The float volume is calculated in such a way as to create a positive buoyancy of the device, taking into account the weight of the assembly and the weight of the soil being collected. Case 1 also consists of a closed energy compartment k, in which an energy installation is installed, for example, battery 5. The device is equipped with a traction electric motor 6 driven by a battery 5. In turn, the engine 6 rotates the propeller (not shown). The compartment k is sealed, and the housing 1 on the side of the sampler installation is made open for convenience of mounting in the sampler housing. In this case, the sampler directly enters into operation when the device is in contact with the bottom of the reservoir, which will increase its efficiency. In addition, an automatic control system 7 is mounted inside the compartment t (shown schematically). An automatic control system is designed to control the movement of an autonomous device and may include engine and steering control devices and navigation devices. The housing 1 also includes a closed tank 8 for ballast cargo, having a cover (not shown) for dumping the cargo. A stem-leader 9 is installed outside the housing, which is intended to be included in the operation of the sampler when the device is in contact with the bottom of a reservoir. The sampler consists of an endless traction belt 10, which is made of durable flexible synthetic material that does not break in aggressive seawater. The traction tape 10 is mounted on two drums, a drive 11 and a follower 12 mounted in a housing rotatably from the engine (not shown ). In order to avoid intermediate gears, the engine is installed inside the housing of the leading drum 11 and receives energy from the battery 5. On the drums there are fixed support bars 13 on which, in turn, are mounted the guides made in the form of a frame of two tubular profiles, which facilitate the design and same time do not reduce its strength. The device includes soil collectors 15 with rollers 1b. The rollers 16 are mounted between the guides 14 with the possibility of moving along them. The guides 14 from the open ends are provided with locking locks (not shown) in order to avoid an arbitrary drop-out of the collectors of the guides. The soil collectors 15 are equipped with mesh covers 17, which are pivotally mounted in the upper part of the soil collectors 15, when this is done the soil collectors have clamps 18. The spring latches 19 are reinforced under the soil collectors bottom. the docking of the soil collectors in the guides 14 and prevent the premature operation of the lid 17 °. Each lid 17 has a loop 20 and a spring 21 for connecting it to the body of the soil collector. Open the covers 17. Inside the device case 1, an end contactor 22 is mounted, which is connected to the control system 7. The stop contactor is designed to operate when the cover 17 contacts it. Endless traction belt 10 has a grip 23. At the same time, the soil collectors 15 are rectangular in cross section. The bottom part of the soil collectors is netted, which increases the efficiency of washing off foreign silt impurities. The power of the battery 5 is designed to operate the device in an autonomous mode according to a given program. The end-contactor 22 is a structure made of two hollow telescopic pins 24 with a spring 25 inside and a hemispherical head: of the shape 26. The device operates as follows. An autonomous sampling device delivered to the place of work by the support vessel (not shown) is being prepared for operation. The soil collectors 15 are mounted in the guides 14. The lid 17 of the first soil collector 15 is opened under the action of the spring 21. The subsequent soil collector 15 is joined closely to the bottom of the first soil collector so that the clamp 18 is pressed to the bottom of the first soil collector 15. Thus, in the guides 14 the required number of soil collectors is established 15. Taking into account the geological structure of the surface of the bottom of the reservoir and the required number of samples, the program of the work of the soil-collecting device is set using automatic system 7. The locking locks of the guides 14 are closed, and then the device is lowered to the bottom of the reservoir due to the operation of the engine, l 6 and the ballast weight in the tank 8. When the bottom of the reservoir is reached, the device touches the leading rod 9 of the calculated point bottom. Leader rod 9 is triggered by turning on the engine of the leading drum 11, which drives the infinite t-belt 10. The gripper 23 tons of hay tape 10 loops 20 begins to move the first soil collector 15 (with the lid 17 open) by means of rollers 1b along the guide 14 in the direction indicated by the arrow in FIG. 1. During the movement of the soil collector 15, it captures the bottom soil with nodules and, moving further along the guides 14 due to the pulling force of the tape 10, the soil collector is in contact with the cover 17 with the head 2b of the contactor 22. The cover 17 begins to close due to rigidity the spring 25 of the stop contactor 22 until the latch 19, i.e. The ornik is closed by the lid 17, and the grip 23 comes out of contact with the hinge 20. The installation location of the contactor 22, the profile of the head 26 of the gripper 23 and the hinge 20 is chosen so that When the latch 19 triggers, the lid of the landfill leaves the contact with the contactor 22 and the soil collector could move along the guides 14. At the same time, the soil collector 15 should not move in the opposite direction, since the rollers 1b are provided with stops preventing the spontaneous movement of the soil collectors in the opposite direction uu (not shown). At the command of the automatic control system 7 by means of the engine 6, the device moves to the next position of the bottom of the reservoir. 793 Leader rod 9 includes a traction unit 10, which, the last turn, picks up 23 next loop 19 by loop 23 for loop 20. At this, the cover 17 of this soil bin is opened by the action of spring 21. Then the process is repeated. The subsequent soil collector 15 pushes the previous one along guides H until all the soil collectors are filled with soil. The device is made with total positive buoyancy due to the float and displacement energy compartment, and the ballast system is made active in the form of traction engines with thrust directed towards the bottom of the reservoir, fed from an energy source placed in the hull. The ballast weight from compartment 8 is discharged in case of emergency.
Предлагаемое устройство позволит за один спуско-подъем осуществить сбор грунта с нескольких точек дна водоема, что дает возможность в даль нейшём производить отбор гру«та с конкретной площади дна водоема, наиболее насыщенной твердым полезным ископаемым. Выполнение корпуса открытым позволит повысить эффективность работы устройства за счет начала его работы практически одновременно с моментом контактировани с дном водоема. Трубчатые направл ющие позвол ют облегчить конструкцию, не уменьша ее прочности, и также снижают гидравлическое сопротивление перемещени устройства. Выполнение пробоотборника с несколькими грунтосборниками позволит ловысить эффективность работы за счет большего количества отобранного грунта. Сетчата конструкци дна грунтосборников обеспечивает эффек;ТИвное отделение от конкреций песка и ила на всех этапах добычи и транспортировани грунта. Снабжение грунтосборников крышками с защелками и пружинами позволи исключить потерю полезного ископаемого при подъеме устройства.The proposed device will allow collecting soil from several points of the bottom of a reservoir in one trip, which makes it possible to select the group from a specific area of the bottom of the reservoir most saturated with solid minerals in the future. The implementation of the open hull will increase the efficiency of the device by starting its operation almost simultaneously with the moment of contact with the bottom of the reservoir. Tubular guides help lighten the structure without reducing its strength, and also reduce the hydraulic resistance of moving the device. Performing a sampler with several soil collectors will allow you to work efficiency at the expense of a larger amount of selected soil. The mesh design of the bottom of the soil collectors provides an effective effect; TIVny separation from sand and silt nodules at all stages of the extraction and transportation of the soil. Supplying the soil collectors with covers with latches and springs will prevent the loss of minerals when lifting the device.