RU2350752C1

RU2350752C1 - Device to extract concretions from sea bottom

Info

Publication number: RU2350752C1
Application number: RU2008102521/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Дмитриевич Тарасов (RU); Юрий Дмитриевич Тарасов
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-03-27

Abstract

FIELD: mechanics.

SUBSTANCE: invention relates to hydro-mechanised devices extracting concretions from sea bottom. Proposed device comprises base ship, pulp pump with intake and discharge branch pipes, pressure pipeline flanged to outlet branch pipe and pressure pipeline. Note here that perforated branch pipe hole sizes are taken to equal the minimum size of extracted concretions. The pressure pipeline is set vertically. The pipeline above-water part is pivoted to swing crane luffing jib to up and down the pressure pipeline and to move it in horizontal plane. The pipeline top part is connected to the concretions receiving appliance via flexible hosepipe. Cantilevered rotary frame is mounted on the pipeline lower part to rotate about it in horizontal plane. The frame is articulated to its drive of rotation. The frame lower part accommodates cylindrical section chute housing horizontally-arranged rotary-drive screw running in bearings to pick up concretions from sea bottom and move them the vertical pulp pump intake branch pipe. The said chute envelopes, with a gap, the said screw from above, on one side, on over 180 degrees arc and, on the other side, on over 90 degrees arc. Note here that the larger arc is located on the side opposite to the frame rotation direction. The beams with acute-angle rods intended for penetration into mud line are fastened in cantilever on the pipeline, a bit above the said rotary frame, symmetrically relative to the pipeline lengthwise axis and inclined towards bottom. Aforesaid receiving appliance represents inclined grid iron allowing the transfer of dewatered concretions into containers. There is sink under the said grid iron.

EFFECT: simple design, lower costs.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидромеханизированным устройствам для добычи конкреций с морского дна.The invention relates to hydromechanical devices for the extraction of nodules from the seabed.

Известно устройство для добычи конкреций с морского дна (прототип), содержащее базовое судно, передвижной придонный агрегат, включающий пульпонасос с всасывающим и выходным патрубками, напорный трубопровод, перфорированный патрубок, соединенный фланцами с выходным патрубком и напорным трубопроводом, при этом размеры отверстий перфорированного патрубка приняты равными минимальному размеру добываемых конкреций (Пат. РФ №2219342, кл. 7 Е21С 50/00, E02F 3/88; 2003).A device for the extraction of nodules from the seabed (prototype), containing a base vessel, a mobile bottom unit, including a pulp pump with suction and outlet pipes, a pressure pipe, a perforated pipe connected by flanges to an output pipe and a pressure pipe, while the dimensions of the holes of the perforated pipe are accepted equal to the minimum size of mined nodules (Pat. RF №2219342, CL 7 Е21С 50/00, E02F 3/88; 2003).

Однако недостатками известного устройства являются необходимость использования передвижного придонного агрегата, увеличенная длина напорного трубопровода, что усложняет и удорожает конструкцию устройства, а также нарушение продуктивного придонного слоя при перемещении по дну акватории тяжелого добычного агрегата, что увеличивает продолжительность восстановительного периода формирования новых конкреций.However, the disadvantages of the known device are the need to use a mobile bottom unit, the increased length of the pressure pipe, which complicates and increases the cost of the design of the device, as well as the violation of the productive bottom layer when moving along the bottom of the water area of a heavy mining unit, which increases the length of the recovery period for the formation of new nodules.

Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление конструкции устройства и обеспечение щадящего режима добычи конкреций.The technical result of the invention is to simplify and cheapen the design of the device and provide a sparing mode of extraction of nodules.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для добычи конкреций, содержащем базовое судно, пульпонасос с всасывающим и выходным патрубками, напорный трубопровод, соединенный фланцем с выходным патрубком, и перфорированный патрубок с размерами отверстий, равными минимальному размеру добываемых конкреций, согласно изобретению напорный трубопровод ориентирован вертикально, а его надводная часть с помощью обоймы шарнирно закреплена на конце подъемной стрелы поворотного крана, установленного на базовом судне, с возможностью подъема и опускания напорного трубопровода, а также его перемещения в горизонтальной плоскости, верхняя часть трубопровода гибким шлангом соединена с приемным приспособлением для конкреций, на нижней части трубопровода с возможностью вращения относительно него в горизонтальной плоскости установлена консольная поворотная ферма, кинематически связанная с приводом ее поворота, а на нижней части фермы закреплен желоб цилиндрической формы в поперечном сечении, на котором в подшипниках установлен горизонтально ориентированный шнек, снабженный приводом его вращения, с возможностью захвата шнеком конкреций со дна акватории и перемещения конкреций к всасывающему патрубку напорного трубопровода, желоб с зазором охватывает шнек сверху, с одной стороны на дуге 180 градусов, а с другой на 90 градусов, при этом большая дуга размещена со стороны, противоположной направлению вращения фермы, с зазором над поворотной фермой на напорном трубопроводе консольно закреплены симметрично расположенные относительно продольной оси напорного трубопровода и наклонно ориентированные в сторону дна акватории балки с закрепленными на их концах вертикально ориентированными остроугольными штырями с возможностью их погружения в донный грунт, а приемное приспособление для конкреций выполнено в виде наклонной колосниковой решетки с возможностью перегрузки с нее обезвоженных конкреций в передвижные контейнеры, а под колосниковой решеткой размещен зумпф. Зумпф может быть снабжен отводящим трубопроводом, ориентированным в сторону дна акватории, а отводящий трубопровод может быть выполнен в виде гибкого шланга.The technical result is achieved in that in a device for mining nodules containing a base vessel, a slurry pump with suction and outlet pipes, a pressure pipe connected by a flange to an output pipe, and a perforated pipe with hole sizes equal to the minimum size of the extracted nodules, according to the invention, the pressure pipe is oriented vertically, and its surface part with a clip is pivotally mounted on the end of the lifting boom of the slewing crane mounted on the base vessel, with the possibility of raising and lowering the pressure pipe, as well as its movement in the horizontal plane, the upper part of the pipeline is connected by a flexible hose to the receiving device for nodules, on the lower part of the pipeline, a cantilever rotary truss kinematically connected with the drive of its rotation is installed in the horizontal plane, and on the bottom of the farm a cylindrical gutter is fixed in cross section on which a horizontally oriented screw is installed in the bearings, sleep wound by a drive of its rotation, with the possibility of a screw capturing nodules from the bottom of the water area and moving nodules to the suction nozzle of the pressure pipe, the trench with a gap covers the screw from above, on one side on an arc of 180 degrees, and on the other 90 degrees, while a large arc is placed with side opposite to the direction of rotation of the truss, with a gap above the rotary truss on the pressure pipe, cantilever mounted symmetrically located relative to the longitudinal axis of the pressure pipe and obliquely oriented to the side well, the bottom of the water area of the beam with vertically oriented acute-angled pins fixed at their ends with the possibility of immersion in the bottom soil, and the receiving device for nodules is made in the form of an inclined grate with the possibility of loading dehydrated nodules from it into mobile containers, and a sump is placed under the grate. The sump can be equipped with a discharge pipe oriented towards the bottom of the water area, and the discharge pipe can be made in the form of a flexible hose.

Устройство для добычи конкреций представлено на фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б по фиг.2, на фиг.4 - план отработки продуктивной площади с конкрециями без перемещения базового судна.A device for the extraction of nodules is presented in figure 1 is a side view, figure 2 is a section aa in figure 1, figure 3 is a section bB in figure 2, figure 4 is a plan for working out the productive area with nodules without moving the base vessel.

Устройство для добычи конкреций содержит базовое судно 1, вертикально ориентированный напорный трубопровод 2, надводная часть которого с помощью обоймы 3 шарнирно 4 закреплена на конце подъемной стрелы 5 поворотного крана 6, установленного на базовом судне 1. Стрела 5 размещена с возможностью подъема и опускания напорного трубопровода 2, а также его перемещения в горизонтальной плоскости. Верхняя часть трубопровода 2 гибким шлангом 7 соединена с приемным приспособлением для конкреций. На нижней части трубопровода 2 с возможностью вращения относительно него в горизонтальной плоскости установлена консольная поворотная ферма 8, кинематически связанная с приводом 9 ее поворота. Привод 9 установлен на кронштейне 10, закрепленном на напорном трубопроводе 2. На нижней части фермы 8 закреплен желоб 11 цилиндрической формы в поперечном сечении, на котором в подшипниках 12 и 13, закрепленных на его концах, установлен горизонтально ориентированный шнек 14. Шнек 14 снабжен приводом 15 его вращения и размещен с возможностью захвата шнеком 14 конкреций 16 со дна 17 акватории 18 и перемещения конкреций к всасывающему патрубку 19 вертикального пульпонасоса 20. При этом желоб 11 с зазором охватывает шнек 14 сверху, с одной стороны на дуге 180 градусов, а с другой на 90 градусов. При этом большая дуга размещена со стороны, противоположной направлению вращения фермы 8. С зазором над поворотной фермой 8 на напорном трубопроводе 2 консольно закреплены симметрично расположенные относительно продольной оси напорного трубопровода 2 и наклонно ориентированные в сторону дна 17 акватории 18 балки 21 с закрепленными на их концах вертикально ориентированными остроугольными штырями 22 с возможностью их погружения в донный грунт 17. Приемное приспособление для конкреций 16 выполнено в виде наклонной колосниковой решетки 23 с возможностью перегрузки с нее обезвоженных конкреций 16 в передвижные контейнеры 24. Под колосниковой решеткой 23 размещен зумпф 25. Зумпф 25 может быть снабжен отводящим трубопроводом 26, ориентированным в сторону дна 17 акватории 18. Отводящий трубопровод 26 может быть выполнен в виде гибкого шланга. 27 - перфорированная вставка в напорный трубопровод 2. 28 - направление вращения фермы 8 с желобом 11 и шнеком 14. 29 - ось поворота стрелы 5 поворотного крана. 30, 31 и 32 - начальное, конечное и промежуточное положение в плане нагнетательного трубопровода 2 при отработке участка залежи конкреций 16 без перемещения базового судна 1. 33 - траектория горизонтальной проекции оси трубопровода 2. 34 - траектория наружного конца шнека 14 при максимально возможном повороте фермы 8. 35 - направление вращения шнека 14. а - вылет стрелы 5, l

- удаление внешней кромки шнека 14 от оси напорного трубопровода 2.A device for mining nodules contains a base vessel 1, a vertically oriented pressure pipe 2, the surface part of which is secured by a hinge 3 at the end of the lifting boom 5 of the slewing crane 6 mounted on the base vessel 1. The boom 5 is placed with the possibility of raising and lowering the pressure pipe 2, as well as its movement in the horizontal plane. The upper part of the pipe 2 with a flexible hose 7 is connected to a receiving device for nodules. On the lower part of the pipeline 2 with the possibility of rotation relative to it in the horizontal plane there is a cantilever rotary truss 8, kinematically connected with the drive 9 of its rotation. The drive 9 is mounted on a bracket 10 mounted on a pressure pipe 2. On the lower part of the truss 8 a cylindrical groove 11 is mounted in cross section on which a horizontally oriented screw 14 is mounted in

bearings

12 and 13 mounted at its ends. The screw 14 is equipped with a drive 15 of its rotation and placed with the possibility of capturing by the screw 14 nodules 16 from the bottom 17 of the water area 18 and moving the nodules to the suction pipe 19 of the vertical pulp pump 20. Moreover, the groove 11 with a gap covers the screw 14 from above, on one side on an arc of 180 g dusov, and on the other by 90 degrees. In this case, a large arc is placed on the side opposite to the direction of rotation of the truss 8. With a gap over the rotary truss 8 on the pressure pipe 2, beams 21 are mounted symmetrically relative to the longitudinal axis of the pressure pipe 2 and beams obliquely oriented towards the bottom 17 of the water area 18 with their ends fixed vertically oriented acute-angled pins 22 with the possibility of immersion in the bottom soil 17. The receiving device for nodules 16 is made in the form of an inclined grate grating 23 with zhnosti overload it dehydrated nodules 16 in transportable containers 24. Under the grate 23 placed sump 25. The sump 25 may be provided with a diverter conduit 26 oriented toward the bottom 17 waters 18. The discharge line 26 may be formed as a flexible hose. 27 - perforated insert in the pressure pipe 2. 28 - direction of rotation of the truss 8 with the groove 11 and the screw 14. 29 - axis of rotation of the boom 5 of the slewing crane. 30, 31 and 32 - the initial, final and intermediate position in terms of the discharge pipe 2 when mining a section of the nodule deposit 16 without moving the base vessel 1. 33 - the trajectory of the horizontal projection of the axis of the pipeline 2. 34 - the trajectory of the outer end of the screw 14 at the maximum possible rotation of the farm 8. 35 - the direction of rotation of the screw 14. a - the boom 5, l

- removal of the outer edge of the screw 14 from the axis of the pressure pipe 2.

Устройство действует следующим образом. После размещения базового судна 1 в зоне добычи конкреций с помощью стрелы 5 поворотного крана 6 трубопровод 2 с закрепленным на нем оборудованием опускается в акваторию 18 до размещения шнека 14 на ее дне 17. При этом штыри 22 под действием веса трубопровода 2 с навесным оборудованием внедряются в донный грунт, фиксируя трубопровод 2 в горизонтальной плоскости. После этого включают пульпонасос 20 и привод 15 шнека 14 при направлении 35 вращения шнека 14. Одновременно с включением привода 15 шнека 14 или периодически включают привод 9 вращения фермы 8 в направлении 28. Благодаря этому при вращении фермы 8 и вращении шнека 14 в подшипниках 12 и 13 размещенные на дне 17 конкреции 16 за счет их взаимодействия как с лопастями шнека 14, так и с желобом 11, который выполняет функцию направляющего и сдвигающего конкреции 16 элемента, непрерывно смещаются к всасывающему патрубку 19 пульпонасоса 20, захватываются и транспортируются им вверх по напорному трубопроводу 20. При этом при проходе гидросмеси через перфорированную вставку 27 излишки воды и часть илистых включений удаляются из трубопровода 2. С напорного трубопровода 2 гидросмесь по гибкому шлангу 7 направляется на наклонную колосниковую решетку 23, на которой происходит обезвоживание и обесшламливание конкреций 16. С колосниковой решетки 23 конкреции 16 самотеком разгружаются в передвижные контейнеры 24. После полного оборота фермы 8 относительно напорного трубопровода 2 и выработки конкреций 16 с площади, ограниченной кругом радиуса l, трубопровод 2 с навесным оборудованием приподнимается над дном 17 с помощью подъемной стрелы 5, перемещается поворотным краном 6 в горизонтальной плоскости по траектории 33 и снова опускается на дно 17 на смежный с отработанным участок залежи.The device operates as follows. After the base vessel 1 is placed in the nodule mining zone using the boom 5 of the slewing crane 6, the pipeline 2 with the equipment fixed on it is lowered into the water area 18 until the screw 14 is placed at its bottom 17. In this case, the pins 22 are introduced into the weight of the pipeline 2 with attachments bottom soil, fixing the pipeline 2 in a horizontal plane. After that, turn on the pulp pump 20 and drive 15 of the screw 14 in the direction of rotation 35 of the screw 14. Simultaneously with the drive 15 of the screw 14 or periodically turn on the drive 9 of the rotation of the truss 8 in the direction 28. Due to this, when the truss 8 is rotated and the screw 14 is rotated in the bearings 12 and 13 located on the bottom 17 of the nodule 16 due to their interaction with both the blades of the screw 14 and the groove 11, which acts as a guide and shear nodule 16 of the element, are continuously shifted to the suction pipe 19 of the pulp pump 20, are captured and the protractor upstream of the pressure pipe 20. In this case, when the hydraulic mixture passes through the perforated insert 27, excess water and part of the silt inclusions are removed from the pipe 2. From the pressure pipe 2, the hydraulic mixture is sent via a flexible hose 7 to the inclined grate 23, on which dehydration and de-desalination takes place nodules 16. From the grate 23, nodules 16 are unloaded by gravity into mobile containers 24. After a full turn of the truss 8 relative to the pressure pipe 2 and the development of nodules 16 from the area delimited by a circle of radius l, the pipeline 2 with attachments rises above the bottom 17 with the help of a lifting boom 5, moves with a slewing crane 6 in a horizontal plane along trajectory 33, and again lowers itself to the bottom 17 on an adjacent deposit site.

Подрешетный продукт колосниковой решетки 23 - вода с остатками илистых частиц - поступает в зумпф 25, откуда по гибкому шлангу 26 может сбрасываться в придонную зону. Контейнеры 24 по мере их заполнения конкрециями 16 перемещаются в зону их размещения на судне 1.The sublattice product of the grate 23 - water with the remains of silt particles - enters the sump 25, from where it can be discharged into the bottom zone via a flexible hose 26. The containers 24 as they are filled with nodules 16 are moved to the area of their placement on the vessel 1.

Процесс непрерывной отработки залежи конкреций 16 без передвижки базового судна 1 начинается с размещения напорного трубопровода 2 у одного из бортов базового судна 1 в точке 30 и заканчивается при размещении напорного трубопровода 2 в точке 31 у другого борта судна 1. При этом при повороте стрелы 5 крана 6 по дуге 33 и фермы 8 относительно оси трубопровода 2 на угол 360 градусов обеспечивается сбор конкреций 16 с площади, примерно равной π(a+l)² (на фиг.4 эта площадь заштрихована).The process of continuous mining of a nodule deposit 16 without moving the base vessel 1 begins with the discharge pipe 2 being placed at one of the sides of the base vessel 1 at point 30 and ends when the pressure pipeline 2 is placed at point 31 at the other side of the vessel 1. At the same time, when the crane boom 5 is turned, 6 along the arc 33 and truss 8 relative to the axis of the pipeline 2 at an angle of 360 degrees, nodules 16 are collected from an area approximately equal to π (a + l) ² (this area is shaded in Fig. 4).

После отработки данного участка с помощью крана 6 напорный трубопровод 2 приподнимается над дном 17, а базовое судно 1 перемещается на смежный участок, на котором цикл работ производится в описанном выше порядке. Периодически или после того как все контейнеры 24 будут заполнены конкрециями 16, контейнеры с конкрециями с базового судна 1 перегружаются на транспортное судно.After working out this section with the help of a crane 6, the pressure pipe 2 rises above the bottom 17, and the base vessel 1 moves to an adjacent section, where the work cycle is performed in the manner described above. Periodically or after all containers 24 are filled with nodules 16, containers with nodules from the base vessel 1 are loaded onto a transport vessel.

Отличительные признаки изобретения позволяют упростить и удешевить конструкцию устройства и обеспечивают щадящий режим добычи конкреций без значительного нарушения структуры придонного слоя.Distinctive features of the invention can simplify and reduce the cost of the design of the device and provide a sparing mode of extraction of nodules without significant disruption of the structure of the bottom layer.

Claims

1. A device for the extraction of nodules, containing the base vessel, a pulp pump with suction and outlet pipes, a pressure pipe connected by flanges to the output pipe, and a perforated pipe with hole sizes equal to the minimum size of the extracted nodules, characterized in that the pressure pipe is oriented vertically, and its surface part with a clip is pivotally mounted on the end of the lifting boom of the slewing crane mounted on the base vessel, with the possibility of raising and lowering the pressure pipe a, as well as its movement in the horizontal plane, the upper part of the pipeline is connected by a flexible hose to the nodule receiving device, a cantilever rotary truss kinematically connected to the drive of its rotation is mounted on the lower part of the pipeline with the possibility of rotation relative to it in the horizontal plane, and on the lower part a truss of a cylindrical shape in a cross section is fixed on which a horizontally oriented screw is installed in the bearings, equipped with a drive for its rotation, with the possibility of To capture nodules with a screw from the bottom of the nodule moving to the suction port of a vertical pulp pump, the trough with a gap covers the auger from above, on one side on an arc of 180 °, and on the other - by 90 °, while a large arc is located on the side opposite to the direction of rotation of the truss , with a gap above the rotary truss on the pressure pipe, cantilevers are mounted symmetrically relative to the longitudinal axis of the pressure pipe and beams obliquely oriented towards the bottom of the water area with vertically fixed beams at their ends with sharply oriented sharpened pins with the possibility of immersion in bottom soil, and the nodule receiving device is made in the form of an inclined grate with the possibility of overloading the dehydrated nodules from it into mobile containers, and a sump is placed under the grate.

2. The device according to claim 1, characterized in that the sump is equipped with a discharge pipe oriented towards the bottom of the water area.

3. The device according to claim 2, characterized in that the outlet pipe is made in the form of a flexible hose.