Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории

Авторы патента:

E21C50/00 - Подводная добыча полезных ископаемых, не отнесенная к другим рубрикам (землесосные драги и их конструктивные элементы E02F 3/88; оборудование для перемещения или сортировки разрабатываемого материала E02F 7/00; черпаки G01N 1/12)

Владельцы патента RU 2545233:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает транспортирующую емкость в виде грейферного ковша, снабженного рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик запуска, расположенный в контейнере, и гибкую полость. При этом гибкая полость заполнена жидкостью с расположенной в ней капсулой, содержащей реагенты. На вершине гибкой полости расположен клапан для заброса капсулы. Внутри контейнера, на боковых его стенках закреплены радиомаяки, а снаружи сцепные кольца. В качестве реагентов используют 3% хлористого натрия и 0,3% гипохлорида натрия. Технический результат заключается в повышении эффективности ведения работ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к горной промышленности и предназначено для подъема полезных ископаемых со дна акватории.

Известно устройство для добычи полезных ископаемых со дна океана, включающее в себя добычное судно, подводный аппарат с манипулятором, связанный с судном трос-кабелем, подводный трос, соединенный с помощью кольца контейнером, содержащим газогенератор, гибкую полость для газа и грузовую секцию. [Авторское свидетельство SU 1351265 A1, E21C 50/00 от 06.06.1985, опубл. 10.07.1996.]

Однако данное устройство сложно в исполнении и требует больших затрат на его изготовление, высокий расход энергии на работу подводного аппарата с манипулятором, а также отсутствие возможности ведения работ в условиях плохой видимости.

Известно устройство для подъема полезных ископаемых с морского дна, включающее транспортирующую емкость, шарнирно соединенную с тросом посредством штанги, газогенератор, гибкую полость для газа с клапаном предельного давления, трос с балластом и поплавком. (Патент RU №2426883 от 17.03.2010, опубл.20.08.2011, бюл. №23.) Данное устройство выбрано за прототип.

Однако данное устройство сложно в исполнении и требует больших затрат на его изготовление, кроме того, не может работать на больших глубинах, имеет нестабильность при поднятии груза за счет неравномерного распределения газа по всей секции, вследствие чего может произойти опрокидывание данной конструкции.

Основная задача изобретения заключается в добыче полезных ископаемых со дна акватории и подъем их на ее поверхность независимо от глубины добычи, условий видимости, с минимальным расходом энергии на загрузку.

Достигается тем, что автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории, включающее транспортирующую емкость в виде грейферного ковша, снабженного рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик запуска, расположенный в контейнере, и гибкую полость, гибкая полость заполнена жидкостью с расположенной в ней капсулой, содержащей реагенты, а на вершине гибкой полости расположен клапан для заброса капсулы, при этом внутри контейнера, на боковых его стенках закреплены радиомаяки, а снаружи сцепные кольца.

В качестве реагентов, находящихся внутри капсулы, используют, например, раствор 3% хлористого натрия и 0.3% гипохлорита натрия, соотношение которых способствует протеканию реакции разогрева жидкости.

В гибкой полости находится капсула с реагентами, при растворении которой, поднимается температура жидкости, находящаяся внутри гибкой полости, из-за разности плотностей жидкости внутри гибкой полости и в акватории, а также температур внутри гибкой полости и в акватории обеспечивается поднятие конструкции на поверхность. Радиомаяки обеспечивают передачу сигнала на судно о местонахождении устройства. Клапан, расположенный на вершине гибкой полости, необходим для заброса капсулы в жидкость, находящуюся внутри гибкой полости, что обеспечивает повышение температуры при прохождении реакции для поднятия устройства на поверхность.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1, 2 приведена схема устройства для подводной разработки месторождений полезных ископаемых.

Устройство содержит емкость 1, выполненную в виде грейферного ковша с армированными челюстями 2. На внешней поверхности челюстей 2 имеются крюки 3, при помощи которых происходит зацепление с гибкими тягами 4 и креплениями 5, что позволяет удерживать челюсти 2 в открытом состоянии. К верхней части каждой из челюстей жестко подсоединены рычаги 6 с упором 7, ограничивающим максимальный угол раскрытия челюстей, и механизм полного закрытия ковша 8, который также находится в жесткой связи с рычагами 6. В контейнере 10 расположены радиомаяки 18, а с наружи контейнера расположены сцепные кольца. Гибкая полость 14 снабжена жидкостью, в которой находится капсула 13 с реагентами, а на вершине гибкой полости 14 расположен клапан для заброса капсулы 16. В контейнере 10 расположены гибкие звенья 17 для взаимодействия через рычаги 6 с грейферным ковшом, а так же датчик запуска 12. Для подъема устройства на судно или т.п. имеются сцепные кольца 19.

Работает предложенное устройство следующим образом.

На месте проведения работ опускают емкость 1, выполненную в виде грейферного ковша, который увлекает за собой гибкие тяги 4 при полном опускании емкости 1 на дно. Гибкие тяги, будучи в натяжении между креплениями 5 и крюками 3, начинают ослабевать и отсоединяются от крюков 3, срабатывает механизм полного закрытия ковша 8 в контейнере 10, при этом срабатывает автоматический датчик запуска 12, оповещающий судно о закрытии ковша. За время опускания устройства на дно в гибкой полости 14 растворяется капсула 13 с реагентами, например 3% хлористого натрия и 0,3% гипохлорита натрия, которые при взаимодействии с жидкостью начинают ее нагревать, вследствие чего возникает выталкивающая сила, под действием которой устройство начинает подниматься наверх, и посредством гибких тяг 4 и рычагов 6 происходит закрытие емкости 1 и внедрение армированных челюстей 2 в породу, при полном закрытии емкости 1 под действием прохождения реакции разогрева жидкости внутри гибкой полости создается выталкивающая сила, вследствие чего устройство поднимается на поверхность. При помощи радиомаяков 18, посылающих сигнал, устройство обнаруживает судно и поднимает его благодаря сцепным кольцам 19.

Данное изобретение может осуществлять добычу полезного ископаемого при любой глубине дна акватории, в условиях плохой видимости и различных погодных ситуациях, с наименьшим расходом энергии на подъем груза со дна акватории, полностью автономно, что обеспечивает эффективное ведение работ.

1. Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории, включающее транспортирующую емкость в виде грейферного ковша, снабженного рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик запуска, расположенный в контейнере, и гибкую полость, отличающееся тем, что гибкая полость заполнена жидкостью с расположенной в ней капсулой, содержащей реагенты, а на вершине гибкой полости расположен клапан для заброса капсулы, при этом внутри контейнера на боковых его стенках закреплены радиомаяки, а снаружи сцепные кольца.

2. Автономное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве реагентов используют, например, 3% хлористого натрия и 0,3% гипохлорида натрия.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш с армированными челюстями и гибкие звенья, при помощи которых ковш связан с газогенератором и с датчиком запуска гибкой полости, расположенными в контейнере, поплавок.

Система разработки подводного месторождения нефти или газа // 2536525

Изобретение относится к системе разработки подводного месторождения нефти или газа, преимущественно в арктической и прилегающих к ней зонах. Система содержит, по меньшей мере, одну шахту-модуль с расположенным под водой на дне океана центральным узлом, имеющим углубленную в дно океана вертикальную шахту и, по меньшей мере, одну шлюзовую камеру для подачи дежурных смен рабочих, материалов и оборудования.

Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа // 2526444

Устройство относится к горной промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна континентального шельфа. Технический результат заключается в возможности непрерывного процесса выемки, снижении энергетических затрат, а также затрат средств на подъем полезного ископаемого со дна морей и океанов, кроме того обеспечивается минимальное загрязнение окружающей среды.

Способ разработки метангидратов и устройство для его реализации // 2520232

Изобретение относится к техническим средствам освоения ресурсов Мирового океана и может быть применено для добычи метангидратов. Способ разработки залежей метангидратов основан на их дроблении струями воды при температуре выше 285К со скоростью более 1 м/с в пульсирующем режиме с частотой в диапазоне от 1 до 200 Гц, газификации и подъеме с морского дна.

Грунтозаборное устройство // 2517288

Изобретение относится к средствам добычи полиметаллических конкреций со дна Мирового океана. Устройство содержит подводный сосуд с атмосферным давлением воздуха, тележку, пульповод с конусообразным смесителем и кожухом, кронштейн между тележкой и кожухом, вертикально расположенный рабочий орган с гидродвигателем, его валом и рыхлители.

Способ добычи сапропеля и установка для его осуществления // 2494254

Изобретение относится к добыче со дна водоемов илистых грунтов, в частности сапропеля. Способ и установка для добычи сапропеля со дна водоемов включает его разработку при помощи спиральных ножей на конусном оголовке шнекового транспорта, подъем его к редуктору с двумя произвольно вкруговую направленными выходными валами, где кожухи двух шнеков соединены с помощью гофроармированного шланга, транспортировку другим шнеком в плавучие контейнеры для заполнения, буксировка контейнеров в связке лодкой к причалам эстакады, подъем их по эстакаде на специальной тележке вверх и их опорожнение опрокидыванием на виброрешето для удаления посторонних предметов (бутылки, камни, растения и т.п.), сбор сапропеля в бункере-накопителе для отвозки потребителям.

Способ комбинированной разработки многолетнемерзлых хвостов обогащения в действующем карьере // 2486341

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки техногенных многолетнемерзлых месторождений с горизонтами льда. .

Способы запуска глубоководного эрлифта // 2471071

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно в сфере разработки подводных месторождений полезных ископаемых, подъем элементов которых осуществляют при помощи эрлифта.

Способ непрерывного сбора полезных ископаемых подводных месторождений и многофункциональная система для его реализации // 2460883

Грунтозаборное устройство // 2459083

Изобретение относится к средствам добычи полиметаллических конкреций со дна Мирового океана. .

Устройство для добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа // 2549648

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для разработки несвязных пород со дна континентального шельфа. Устройство включает транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, выполненную книзу с раструбом, и трубопровод для подачи хладагента. Транспортировочная труба выполнена в виде переменного сечения с образованием чередующихся цилиндрических отсеков, имеющих входные и выходные отверстия, причем верхние части одних отсеков расположены под наклоном как накрестлежащие по отношению к другим отсекам, а нижние части отсеков выполнены конусными, взаимосвязаны с трубопроводами для подачи хладагента. Выходные отверстия отсеков расположены от входных отверстий на расстоянии, необходимом для прохождения и поддержания грунтоледяных тел во взвеси при условии: L≥3·dmax, где L - расстояние между входными и выходными отверстиями отсеков, dmax - максимальный диаметр грунтоледяных тел. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи полезных ископаемых со дна континентального шельфа. 1 ил.

Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории // 2549656

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, поплавок. При этом устройство дополнительно снабжено емкостью, выполненной в виде изогнутого цилиндра с зауженной удлиненной цилиндрической частью, которая наклонена в противоположную сторону от автономного устройства и при помощи рамы взаимосвязана с ним. Сама емкость закреплена на тросе с возможностью вертикального перемещения. Удлиненная цилиндрическая часть емкости снабжена датчиком, взаимодействующим с датчиком, расположенным в контейнере под гибкой полостью, которая заполнена жидкостью с плотностью, меньшей, чем плотность окружающей среды. Разгрузочное отверстие удлиненной цилиндрической части емкости снабжено откидывающим лотком. Расстояние от оси грейферного ковша до лотка в откинутом положении и расстояние от нижней кромки грейферного ковша до лотка в откинутом положении определяются по математическим зависимостям, приведенным в описании. Технический результат заключается в повышении эффективности подводной разработки полезных ископаемых. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ добычи газогидратов и подводный комбайн для его осуществления // 2550610

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для добычи полезных ископаемых, находящихся на морском дне. Способ включает механическое разрушение донного слоя с помощью вскрышного ножа, перемещающегося по дну, и транспортировку продуктов разрушения на поверхность. При этом продукты разрушения помещают в эластичные, непроницаемые для газа оболочки, которые собирают на поверхности и транспортируют их к месту использования в холодильных камерах транспортного судна. Комбайн представляет собой движущуюся платформу с ножом для зачистки дна с расположенной на нем видеокамерой и вскрышным ножом под отверстием в платформе в виде горизонтально вращающегося цилиндра с установленными на нем скребками. При этом на платформе установлены два цилиндра, первый из которых представляет собой контейнер с расположенными в нем горизонтально друг над другом оболочками, а второй, установленный над отверстием, - является загрузочным контейнером, на верху которого расположены сегменты с механизмами привода, сдвигающего их от оси цилиндра. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи газогидратов в океане. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ добычи и транспортировки газовых гидратов донных отложений и подводная лодка для добычи и транспортировки газовых гидратов // 2554374

Группа изобретений относится к подводной добыче газовых гидратов и их доставке потребителю. Технический результат - повышение эффективности добычи и транспортировки газовых гидратов за счет снижения энергетических, капитальных и текущих затрат. Способ включает получение газовых гидратов, их перемещение потребителю, разложение газовых гидратов с получением газа. Процесс получения газовых гидратов осуществляют при термодинамических параметрах, соответствующих образованию газовых гидратов. Перевозку газовых гидратов осуществляют в герметичных, теплоизолированных грузовых помещениях транспортного средства при термодинамических параметрах, исключающих разложение газовых гидратов. Разложение газовых гидратов с отбором газа, по завершении его перевозки, осуществляют снижением давления в грузовом помещении транспортного средства до атмосферного. Процесс получения газовых гидратов и их хранение в процессе перевозки осуществляют при температуре -0,2°C и давлении 1 МПа. При этом, газовые гидраты отбирают в гидратном состоянии в виде брикетов посредством n-контейнеров, поочередно спускаемых на подводный пласт газовых гидратов с подводного транспортного средства. Подводный пласт газовых гидратов разогревают посредством нагревательных элементов, размещенных в ребрах n-контейнеров. Заглубляют поочередно каждый из n-контейнеров в подводный пласт газовых гидратов на глубину, превышающую в два раза высоту контейнера. После заполнения самонавалом каждого из n-контейнеров газовыми гидратами выполняют их подъем в грузовое помещение транспортного средства. Транспортное средство выполнено в виде подводной лодки. При разогреве подводного пласта газовых гидратов разогревают участок - только участок пласта газовых гидратов под контейнером. Газовые гидраты, которыми заполняют контейнеры, представляют собой брикеты природного метастабильного минерала в их гидратном - твердом состоянии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ добычи газовых гидратов донных отложений и устройство для его осуществления // 2554375

Изобретение относится к получению приповерхностных скоплений твердых газовых гидратов донных отложений. Технический результат - снижение материальных и эксплуатационных затрат, а также снижение экологической нагрузки на территорию добычи газовых гидратов. По способу осуществляют постепенное растворение верхнего слоя скоплений газовых гидратов путем нагрева скоплений газовых гидратов в донных отложениях водоема до температуры 50-60oС. Это осуществляют посредством нагревательного элемента, выполненного в виде режущей кромки, размещенной по диаметру грузового контейнера, спускаемого с плавательного средства. Плавательное средство выполнено в виде самоходного подводного аппарата с выдвижным гусеничным трактом в виде контейнера с режущей кромкой в нижней части, соединенной с нагревательными элементами внутри контейнера. Обеспечивают устойчивость самоходного подводного аппарата относительно дна водоема. Выполняют вращение контейнера и подачу электрического тока на нагревательные элементы. Разогревают газогидратный пласт до 50-60oС. Выполняют спуск контейнера с вращением в газогидратный пласт с обеспечением точечной добычи гидратов из упомянутого пласта в их твердом виде. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ добычи железомарганцевых конкреций из илистых донных отложений и устройство для его осуществления // 2562304

Группа изобретений относится к способу и устройству для подводной добычи железомарганцевых конкреций из илистых донных отложений. Технический результат заключается в повышении эффективности использования трала за счет уменьшения количества холостых ходов, повышении полноты выемки полезного компонента и снижении зависимости времени проведения работ от погодных условий. Технический результат достигается за счет того, что полезные ископаемые (конкреции), отделяемые от дна при движении добычного устройства, буксируемого судном-буксировщиком, попадают в приемную емкость в виде сетки из особо прочного пластика, оборудованную подъемными емкостями и баллонами со сжатым воздухом, при заполнении приемной емкости она под действием силы тяжести сдвигается со дна добычного устройства на грунт, а на ее место становиться другая приемная емкость, до этого момента находящаяся в кассете, смонтированной в верхней части добычного устройства и соединенной с предыдущей приемной емкостью гибкими тягами, после чего при дальнейшем движении добычного устройства срабатывают клапаны баллонов со сжатым воздухом, которым заполняются подъемные емкости, трал отделяется от добычного устройства и, достигнув положительной плавучести, всплывают на поверхность, где подбирается судном-транспортировщиком. При этом для облегчения поиска всплывающая емкость оборудуется сигнальным устройством, которое автоматически срабатывает после достижения ею поверхности воды. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Пузырьковая газлифтная система и пузырьковый газлифтный способ // 2580573

Группа изобретений относится к области подъема твердого материала со дна глубоководного бассейна, такого как море, озеро или река, выше поверхности воды. В пузырьковой газлифтной системе (10) у верхнего концевого участка подъемного трубопровода (11) размещена находящаяся под давлением камера (21). Камера создает давление в верхнем участке трубопровода (11), чтобы подавить возрастание объемного отношения пузырьков к смешанной текучей среде, поднимающейся внутри трубопровода (11), в мелководном районе. Верхний конец трубопровода (11) не открыт в атмосферу, но введен в находящуюся под давлением камеру (21), чтобы тем самым предотвращать расширение пузырьков газа. Деаэратор (14) для выведения пузырьков, отделенных действием центробежной силы, также предусмотрен на срединном участке трубопровода (11) в мелководном районе, чтобы тем самым обеспечивать более равномерное распределение пузырьков внутри всего трубопровода (11). Изобретения направлены на обеспечение подъема газлифтной системой целевого материала в форме суспензии, имеющей более высокий удельный вес, чем окружающая вода, что делает систему и способ эффективными и работоспособными даже в глубоководном районе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ разрушения прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений и дезинтеграции их гидросмесей при всасывании земснарядом // 2596153

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений благородных металлов в подводных забоях. Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности разрушения прочных высокоглинистых песков посредством конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва и дезинтеграции минеральной составляющей гидросмеси путем использования резонансных акустических явлений в гидропотоке посредством отражателей. Управление процессом разрушения прочных высокоглинистых песков осуществляют в автоматическом режиме посредством системы управления механическим рыхлителем, установленным по ходу перемещения экрана со щелями, при этом механический рыхлитель выполнен в виде конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва, а конусная шарошка вращается со скоростью и прижимается к забою с усилием в зависимости от прочности, твердости, абразивности и трещиноватости прочных высокоглинистых песков. Система снабжена стационарными гидродинамическими отражателями-кавитаторами с ребрами жесткости для создания резонансных акустических явлений в гидропотоке перед всасыванием и усиления дезинтеграции твердой составляющей гидросмеси. 1 ил.

Установка для шельфового бурения и способ шельфового бурения // 2599112

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для шельфового бурения. Установка для шельфового бурения содержит платформу, такую как судно, понтон, самоподъемная буровая установка, и бурильную колонну, соединенную с указанной платформой с возможностью передачи приводного усилия и дополнительно снабженную компенсатором вертикальной качки. На нижнем конце бурильная колонна снабжена буровым долотом, а к платформе подвешена донная опорная плита, выполненная с возможностью размещения на морском дне. На донной опорной плите установлены зажимные средства для крепления к ней бурильной колонны, представляющие собой цангу, выполненную с возможностью зажима бурильной колонны, допуская при этом ее вращение. При этом цанга содержит корпус, опирающийся на донную опорную плиту и снабженный клиновыми зажимами. Причем клиновые зажимы соединены с указанным корпусом с возможностью вращения. Также раскрыт способ шельфового бурения. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности шельфового бурения. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 4 ил.

Шагающее устройство для подводной добычи полезных ископаемых // 2601880

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для подводной добычи твердых полезных ископаемых. Устройство может быть использовано также для геологоразведочных изысканий, прокладки газо- и нефтепроводов, освоения торфяных месторождений. Технический результат заключается в повышении производительности добычи и повышении устойчивости установки при шагании. Шагающее устройство содержит ферму, опоры, телескопические штанги, рабочий орган, систему управления. Причем опора посредством роликов подвижно связана с поворотной платформой, снабженной вилкой, шарнирно соединенной с фермой, с возможностью ее поворота относительно оси вилки. При этом ферма снабжена противовесом с барабаном, охватываемым на один полный оборот гибким элементом, например тросом, жестко закрепленным на левом и правом концах фермы. 7 ил.