установка для сбора полезных ископаемых с поверхности морского дна

Формула изобретения

Установка для сбора полезных ископаемых с поверхности морского дна, связанная с плавсредством и включающая придонный модуль на гусеничном ходу, содержащий исполнительный орган в виде барабана-рыхлителя с резцами со встроенным приводом в виде многоступенчатой прямоточной гидротурбины, наконечник-сопло, установленный на модуле с возможностью улавливать донный грунт в смеси с водой, выходящий из-под барабана-рыхлителя, подводный модуль с внутренним атмосферным давлением, содержащий приспособления для транспортирования на плавсредство полезных ископаемых и гидроподъемный трубопровод, соединяющий придонный и подводный модули, отличающаяся тем, что на гидроподъемном трубопроводе в непосредственной близости от наконечника-сопла установлена кольцевая камера с соплами, направленными внутрь гидроподъемного трубопровода по направлению потока пульпы, и соединенная с выходом многоступенчатой прямоточной гидротурбины, вход которой соединен непосредственно с окружающей средой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, в частности добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов.

Известна установка с самоходной тележкой для сбора конкреций в условиях дна Мирового океана, связанная с плавсредством и включающая придонный модуль с исполнительным органом, размещенным в защитном кожухе, выполненным в виде барабана-рыхлителя с резцами на поверхности и встроенным приводом в виде многоступенчатой прямоточной гидротурбины, и подводный модуль с внутренним атмосферным давлением, в котором расположены барабан для наматывания и сматывания гибкого трубопровода, приспособления для складирования и сортировки срезанного донного грунта, насос для транспортирования на плавсредство гидросмеси полезных ископаемых, отделенных от вмещающего грунта, насос для питания привода исполнительного органа, а также систему коммуникаций (RU 2112139, МКИ E 21 C 50/00, 1996, прототип).

Недостатком известной установки являются значительные энергетические затраты на подачу рабочей жидкости (воды) на вход многоступенчатой прямоточной гидротурбины, приводящей во вращение исполнительный орган, большие гидравлические потери энергии в гибком трубопроводе, а также сложность конструкции, заключающаяся в наличии гибкого трубопровода и барабана для его наматывания с приводом.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, уменьшение энергозатрат и повышение надежности.

Поставленная задача решается тем, что в установке для сбора полезных ископаемых с поверхности морского дна, связанной с плавсредством и включающей придонный модуль на гусеничном ходу, содержащий исполнительный орган в виде барабана-рыхлителя с резцами со встроенным приводом в виде многоступенчатой прямоточной гидротурбины, наконечник-сопло, установленный на модуле с возможностью улавливать срезанный донный грунт в смеси с водой, выходящий из под барабана-рыхлителя, подводный модуль с внутренним атмосферным давлением, содержащий приспособления для транспортирования на плавсредство полезных ископаемых, и гидроподъемный трубопровод, соединяющий придонный и подводный модули, на гидроподъемном трубопроводе в непосредственной близости от наконечника-сопла установлена кольцевая камера с соплами, направленными внутрь гидроподъемного трубопровода по направлению потока пульпы, соединенная с выходом многоступенчатой прямоточной гидротурбины, вход которой соединен непосредственно с окружающей средой.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид установки для сбора полезных ископаемых с поверхности морского дна, на фиг. 2 - общий вид придонного модуля (вид сбоку), на фиг. 3 - общий вид придонного модуля (вид сверху), на фиг. 4 - конструктивная схема кольцевой камеры (вид сбоку), на фиг. 5 - конструктивная схема кольцевой камеры (вид сверху), на фиг. 6 - общий вид подводного модуля.

Установка (фиг. 1) содержит плавсредство 1, подводный модуль 2, придонный модуль 3 и гидроподъемный трубопровод 4.

Придонный модуль (фиг. 2, 3) содержит самоходную тележку 5 с гусеницами 6, приводом их хода 7, систему дистанционного управления 8. На тележке 5 установлены кронштейн 9, на котором подвешен барабан-рыхлитель 10 со встроенной внутрь приводной многоступенчатой прямоточной гидротурбиной 11, радиально расположенными на поверхности резцами 12 и кожухом 13. Кроме того, на придонном модуле установлены наконечник-сопло 14 и кольцевая камера 15. Кольцевая камера 15 (фиг. 4, 5) расположена в непосредственной близости от наконечника-сопла 14 и соединена с гидроподъемным трубопроводом соплами 16, направленными по ходу движения потока пульпы, с выходом турбины 11 соединена трубопроводом 17. Выход гидротурбины 11 соединен с гидроподъемным трубопроводом на высоте, обеспечивающей устойчивую работу привода и необходимую разность давлений.

Подводный модуль (фиг. 6) включает устройства сортирующее 18, аккумулирующее 19 и транспортирующий землесос 20.

Устройство работает следующим образом. Придонный модуль 3 опускается на дно, для поддержания постоянного атмосферного давления в подводном модуле 2, включается землесос 20, подводный модуль 2 погружается на глубину H₁, которая определяется расчетом из условия обеспечения подъема пульпы по гидроподъемному трубопроводу и устойчивой работы многоступенчатой прямоточной гидротурбины 11. После установки модулей 2 и 3, под действием напора, определяемого глубиной H₁, многоступенчатая прямоточная гидротурбина 11 приводит во вращение барабан-рыхлитель 10, который отбрасывает срезаемый грунт с содержащимися в нем полезными ископаемыми назад, к входу наконечника-сопла 14, где он в смеси с водой под действием напора H₁ поступает по гидроподъемному трубопроводу 4 в сортирующее устройство 18 подводного модуля 2, отделенные от вмещающего грунта полезные ископаемые направляются в аккумулирующее устройство 19, откуда в смеси с водой с помощью транспортирующего землесоса 20 поднимаются на плавсредство 1.

С выхода многоступенчатой прямоточной гидротурбины 11 вода поступает по трубопроводу 17 в кольцевую камеру 15 и далее через сопла 16 в гидроподъемный трубопровод 4. В соплах 16 скорость воды возрастает, что приводит к увеличению кинетического напора пульпы, уменьшению ее концентрации и улучшений условий транспортирования.

При этом отпадает необходимость в трубопроводе для водоснабжения гидротурбины, барабана с приводом для наматывания этого трубопровода, что упрощает конструкцию, повышает надежность и уменьшает энергозатраты.