устройство для добычи полезных ископаемых

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающее орган сбора, установленный с возможностью перемещения по морскому дну при помощи установки для создания переменной плавучести, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности в работе устройства, орган сбора выполнен из рабочих модулей на сотовой основе, ячейки которых выполнены в виде турбин, а установка для создания переменной плавучести выполнена из аккумуляторов тепла с нагревателями и охладителями, установленных между ячейками рабочих модулей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аккумуляторы тепла выполнены из парафина.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, может быть использовано для добычи железомарганцевых конкреций со дна океана.

Известно устройство для добычи ЖМК, содержащее шнековый движитель с положительной плавучестью, сборщик ЖМК, дробилку, средство промывки и телевизионную камеру [1]. При своей работе шнековый движитель, перемещаясь, при вращении шнеков нарушает донный покров и перемешивает ил и конкреции по пути своего передвижения.

Известно устройство, содержащее плавающую платформу, трубный став, подводный головной источник и собиратель нефти. Собиратель, перемещаясь по дну, лапами передвижений вдавливает (утапливает) конкреции в грунт.

Недостатками известных устройств является нарушение донного покрова при непосредственном соприкосновении органа сбора ЖМК с дном океана, т.е. конкреции как бы утапливаются в ил, что приводит к значительным потерям ЖМК и нарушению экологии дна.

Известно устройство, перемещающееся по водоему и дну моря, выбранное в качестве прототипа. Устройство состоит из корпуса, выполненного в виде многоугольника, стороны которого соединены между собой шарнирными элементами. Опоры корпуса стоят на грунте. Вблизи опор установлены резервуары, в которые с помощью насосов через трубопроводы впуска и выпуска подается, например, вода для получения переменной плавучести одной из частей корпуса поочередно.

К недостаткам известной конструкции относится непосредственный контакт устройства с поверхностью дна. При передвижении устройства по дну океана его опоры могут проваливаться в ил, разрушая поверхностную корку дна с конкрециями, что приводит к потерям ЖМК на единицу обрабатываемой площади, понижению производительности и неустойчивости работы устройства.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства.

Цель достигается тем, что в устройстве для подводной добычи полезных ископаемых "Спрут", содержащем орган сбора, перемещающийся по морскому дну при помощи переменной плавучести, перемещающийся орган сбора представлен рабочими модулями, выполненными на сотовой основе, причем каждая ячейка рабочего модуля выполнена в виде турбины, а между ячейками расположены аккумуляторы тепла с нагревателями и охладителями. Аккумуляторы тепла представлены, например, парафином.

Представление перемещающегося органа сбора рабочими модулями, выполненными на сотовой основе, позволяет органу сбора приспосабливаться к рельефу поверхности дна и производить сбор полезных ископаемых без потерь и без нарушения экологии дна.

Выполнение каждой ячейки рабочего модуля в виде турбины позволяет извлекать полезные ископаемые со дна океана и направлять их к системе подъема.

Расположение между ячейками рабочего модуля аккумуляторов тепла с нагревателями и охладителями обеспечивают возможность получения положительной или отрицательной плавучести перемещающимся органом сбора, т.е. орган сбора благодаря такой конструкции может осуществить свою пространственную ориентацию относительно морского дна, всплывая над дном или опускаясь на него.

Представление аккумуляторов тепла, например, парафином позволяет с его помощью осуществлять переменную плавучесть перемещающегося органа сбора, т. е. сам парафин обладает плотностью меньше плотности воды, а при нагреве парафина орган сбора получает дополнительную плавучесть. Масса содержания парафина на конструкции органа сбора пропорциональна массе самой конструкции, для которой и создается положительная плавучесть за счет нагрева парафина.

Таким образом заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна", "Существенные отличия".

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство для подводной добычи полезных ископаемых; на фиг.2 - пространственная компоновка рабочих модулей на сотовой основе; на фиг.3 - рабочие модули, вид в сборе; на фиг.4 - ячейки рабочего модуля, представленные турбинами, и аккумуляторы тепла; на фиг.5 - загрузочно-погрузочный отсек, разрез.

Устройство содержит перемещающийся орган 1 сбора, представленный рабочими модулями 2, выполненными на сотовой основе. Каждая ячейка рабочего модуля 2 выполнена в виде турбины 3 с рыхлителями 4. Между ячейками-турбинами 3 расположены аккумуляторы 5 тепла, представленные, например, парафином, с нагревателями-охладителями 6. Устройство также содержит головной модуль 7, в который входят загрузочно-разгрузочный отсек 8, отсек 9 положительной плавучести, энергетический и управляющий отсек 10, отсек 11 телевидения, гидроакустики и прожектора.

Загрузочно-разгрузочный отсек 8 (фиг.5) включает литой шаровой шарнир 12 с резиновым уплотнением, фильтр-сгуститель 13, поршневую подвижную часть 14, служащую для частичного обезвоживания ЖМК в единице объема, насос 15 для организации потока ЖМК в заданном направлении и направляющие 16 потоков. Работу устройства обеспечивает система 17 подъема, представляющая собой линейный электродвигатель, и базовое судно 18.

Устройство работает следующим образом.

Базовое судно 18, прибыв в район добычи ЖМК, разворачивает и устанавливает систему 17 подъема на заданную глубину. Головной модуль 7 вместе с органом 1 сбора, представленным рабочими модулями 2, по мере потери тепла в аккумуляторах 5 тепла, спускаются к поверхности дна океана и ориентируются в пространстве по сигналу донного маяка. Рабочие модули 2, выполненные на сотовой основе, разворачиваются из объемной конструкции (фиг.2) в плоскость (фиг. 3) аккумуляторами 5 тепла и выпускают головной модуль 7, при этом головной модуль 7 с помощью отсека 9 положительной плавучести ориентируется по уровням положительной плавучести относительно нижней части системы 17 подъема и рабочих модулей 2. С помощью энергетического и управляющего отсека 10 проверяется готовность к работе всех элементов устройства, затем приводится в действие отсек 14 телевидения, гидроакустики и прожектора. Головной модуль 7 запоминает свое положение относительно донных маяков и привязывается к месту добычи ЖМК. Рабочим модулям 2, имеющим в структуре устройства свой адрес, подается команда, согласно которой каждый рабочий модуль 2 занимает свое фиксированное положение относительно других рабочих модулей 2. Согласно программе перемещений и работы органа 1 сбора рабочие модули 2 опускаются на поверхность дна океана. Рыхлители 4 протыкают корку поверхности дна океана и захватывают полезные ископаемые за счет своего сгибания и образования радиальной сетки у основания ячейки рабочего модуля 2. Проходя по турбине 3, частицы ЖМК очищаются от ила и подаются в фильтр-сгуститель 13, где конкреции очищаются от остатков ила. Поршневой подвижной частью 14 полезные ископаемые уплотняются за счет частичного обезвоживания в единице объема. Насосами 15 конкреции согласно программе направления потока ЖМК в текучей среде направляются по направляющим 16 потоков в загрузочно-разгрузочный отсек 8, откуда подаются в систему 17 подъема. После окончания работы аккумулятор 5 тепла получает тепло от нагревателя-охладителя 6, парафин размягчается, и каждая ячейка рабочего модуля 2 получает положительную плавучесть, рабочий модуль 2 отрывается от поверхности дна, выбрасывая ил. Шаровыми шарнирами 12 осуществляется разгрузка узлов стыковки с жесткими конструкциями.

Предлагаемое устройство для подводной добычи полезных ископаемых "Спрут" позволяет производить добычу ЖМК, не разрушая поверхностной корки дна с конкрециями, что повышает эффективность работы устройства, не наносит вред экологии дна океана.