Патент на изобретение №2181838
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) АГРЕГАТ ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
(57) Реферат: Изобретение может быть использовано для обеспечения безопасного штормового отстоя добычных комплексов. Задача: обеспечение возможности исключения знакопеременных нагрузок на став металлических труб в штормовых условиях. Сущность: агрегат для подводной добычи полезных ископаемых, включающий погружной выемочный аппарат, снабженный разъемным жестким ставом из металлических труб, гидравлически связанным с трубопроводом для выдачи на базовое судно, балластную емкость и диспергатор, которые посредством трубопроводов связаны с источником сжатого воздуха, размещенным на базовом судне, отличается тем, что трубопроводы для выдачи пульпы и для подачи сжатого воздуха в диспергатор и балластную емкость выполнены в виде гибких рукавов и соединены с названными узлами разъемно посредством быстроразъемных соединений, при этом на балластной емкости зафиксированы концы гибких тяг, закрепленных на тяговых лебедках, установленных на базовом судне, кроме того, длина става из металлических труб меньше, чем разность между глубиной моря на месте работ и высотой балластной емкости. Кроме того, агрегат снабжен следящей системой опускания погружного выемочного аппарата. Кроме того, отверстие для подвода сжатого воздуха к балластной емкости снабжено съемными заглушками. Кроме того, ось става из металлических труб соосна балластной емкости, при этом диспергатор размещен соосно с участком разъемного става, выступающим над верхним концом балластной емкости. Кроме того, балластной емкости придана остаточная положительная плавучесть, запас которой меньше веса погруженного в воду объема агрегата. 4 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к техническим средствам подводной добычи полезных ископаемых и может быть использовано для обеспечения безопасного штормового отстоя добычных комплексов. Известен агрегат для подводной добычи полезных ископаемых, включающий аппарат для сбора полезных ископаемых на дне, трубопровод для выдачи пульпы, насосное и эрлифтное оборудование (см. пат. США 3480326, кл. Е 21 С 45/00, 1969). Недостатком устройства являются низкая его надежность в штормовых условиях, высокая вероятность аварии и потери устройства при качке судне, невозможность быстрого демонтажа оборудования при шторме. Известен также агрегат для подводной добычи полезных ископаемых, включающий погружной выемочный аппарат, снабженный жестким ставом из металлических труб, гидравлически связанным с трубопроводом в виде гибкого рукава, для выдачи пульпы на базовое судно, балластную емкость и диспергатор, которые посредством трубопроводов, выполненных в виде гибких рукавов, связаны с источником сжатого воздуха, размещенным на базовом судне (см. а.с. СССР 1809071, кл. Е 21 С 50/00, 1993). Недостатками известного решения являются низкая надежность в эксплуатации, связанная с высокой вероятностью аварии в штормовых условиях и возможной потерей аппарата вследствие невозможности быстрого демонтажа элементов агрегата, который вследствие указанной причины, оставаясь в рабочем положении, испытывает значительные знакопеременные нагрузки на став металлических труб. Многократные циклы нагружения-разгрузки приводят к обрыву става и аварии агрегата. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в обеспечении возможности исключения знакопеременных нагрузок на став металлических труб в штормовых условиях. Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности быстрого перевода агрегата в положение, безопасное в штормовых условиях, при котором знакопеременные нагрузки на став металлических труб снижены до минимума. Поставленная задача решается тем, что агрегат для подводной добычи полезных ископаемых, включающий погружной выемочный аппарат, снабженный жестким ставом из металлических труб, гидравлически связанным с трубопроводом в виде гибкого рукава для выдачи пульпы на базовое судно, балластную емкость и диспергатор, которые посредством трубопроводов, выполненных в виде гибких рукавов, связаны с источником сжатого воздуха, размещенным на базовом судне, отличается тем, что трубопроводы для выдачи пульпы и для подачи сжатого воздуха в диспергатор и балластную емкость выполнены в виде гибких рукавов и соединены с названными узлами разъемно посредством быстроразъемных соединений, при этом на балластной емкости зафиксированы концы гибких тяг, закрепленных на тяговых лебедках, установленных на базовом судне, кроме того, длина става из металлических труб меньше, чем разность между глубиной моря на месте работ и высотой балластной емкости. Кроме того, агрегат снабжен следящей системой опускания погружного выемочного аппарата. Кроме того, отверстие для подвода сжатого воздуха к балластной емкости снабжено съемными заглушками. Кроме того, ось става из металлических труб соосна балластной емкости, при этом диспергатор размещен соосно с участком разъемного става, выступающим над верхним концом балластной емкости. Кроме того, балластной емкости придана остаточная положительная плавучесть, запас которой меньше веса погруженного в воду объема агрегата. Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию “новизна”. Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи. Признаки “…выполненные в виде гибких рукавов трубопроводы соединены с названными узлами разъемно посредством быстроразъемных соединений” обеспечивают возможность быстрого соединения-рассоединения коммуникационных трубопроводов, связывающих агрегат и базовое судно, кроме того, значительно расширяют область использования агрегата без нарушения оптимального режима эрлифтирования. Признаки “…на балластной емкости зафиксированы концы гибких тяг, закрепленных на тяговых лебедках, установленных на базовом судне” исключают разрыв гибких рукавов, связанных с коммуникационными трубопроводами, связывающими агрегат и базовое судно при операции спуска агрегата в рабочую позицию, поскольку тяги принимают на себя соответствующие нагрузки. Признаки “…длина става из металлических труб меньше, чем разность между глубиной моря на месте работ и высотой балластной емкости” обеспечивают возможность “подвсплытия” погружного выемочного аппарата над дном моря, т.е. обеспечивают возможность отрыва аппарата от дна при выходе балластной емкости на поверхность воды. Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают заданный режим и ориентировку агрегата при его спуске на дно. Признак третьего пункта формулы изобретения предупреждает заполнение балластной емкости во время шторма водой и самопроизвольное затопление агрегата. Признаки четвертого и пятого пунктов формулы изобретения упрощают процесс обеспечения вертикальности продольной оси разъемного жесткого става в пространстве, поскольку при этом отпадают операции по соответствующей дифферентовке элементов агрегата, кроме того, тем самым исключается опрокидывание агрегата. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано положение агрегата при добыче, а на фиг.2 изображено положение агрегата во время штормового отстоя. Агрегат для подводной добычи полезных ископаемых включает погружной выемочный аппарат 1, балластную емкость 2 с обратным клапаном 3 и патрубком 4 для подачи сжатого воздуха во внутреннюю полость 5 емкости. Патрубок 4 посредством быстроразъемного соединения 6 соединен с гибким рукавом 7, который, в свою очередь, соединен с компрессорной станцией, расположенной на базовом судне 8. Погружной выемочный аппарат 1 жестко соединен с нижним отрезком трубопровода 9 для выдачи пульпы. Трубопровод 9 выполнен из секций металлических труб, в качестве которых могут быть использованы насосно-компрессорные трубы (НКТ) с высаженными наружу концами. Верхняя торцевая часть трубопровода 9 с помощью быстроразъемного соединения 10 соединена с патрубком 11, установленным по направлению продольной оси 12 балластной емкости 2 и жестко соединенным с ней. Ось става 9, выполненного из металлических труб, соосна балластной емкости 2, при этом диспергатор 16 размещен соосно с участком разъемного става (патрубком 11) выступающим над верхним концом балластной емкости 2. Верхний отрезок трубопровода 13 с помощью быстроразъемного соединения 14 связан с патрубком 11 и выполнен в виде гибкого рукава. Торцевая часть трубопровода 13 снабжена воздухоотделителем, установленным на мачте 15 базового судна 8 подвижно относительно ее продольной оси. На верхней торцевой части балластной емкости 2 неподвижно закреплен корпус диспергатора 16 с приемной камерой 17 и патрубком 18. Приемная камера 17 через отверстия 19 пневматически сообщена с внутренней полостью патрубка 11. Патрубок 18 через быстроразъемное соединение 20 связан с гибким рукавом 21, который, в свою очередь, соединен с компрессорной станцией, установленной на базовом судне 8. При этом съемные заглушки 28 и 29 выполнены в виде колпачков, снабженных элементами быстроразъемного соединения, как и имеющиеся на концах соответствующих гибких рукавов 21 и 7 быстроразъемные соединения соответственно 20 и 6. Балластная емкость 2 с помощью канатов 22 соединена с тяговыми лебедками базового судна 8. Следящая система опускания погружного выемочного аппарата (на чертежах не показана) включает в себя приборы известной конструкции, предпочтительно динамометры, и элементы, обеспечивающие преобразование результатов измерения натяжения каждого из трех канатов 22 в измерительные сигналы, поступающие в блок управления, обеспечивающий выработку сигнала, управляющего работой каждой из тяговых лебедок таким образом, чтобы натяжение канатов 22 было одинаковым. Агрегат для подводной добычи полезных ископаемых работает следующим образом. С базового судна 8 с помощью НКТ 9 в акваторию 23 опускают погружной выемочный аппарат 1 постепенным наращиванием секций труб. При достижении трубопроводом 9 длины, достаточной для установки корпуса диспергатора 16 под поверхностью акватории 23 из условия оптимального режима работы эрлифта, верхнюю секцию трубопровода 9 с помощью быстроразъемного соединения 10 соединяют с патрубком 11 балластной емкости 2. Соединяют также гибкие рукава 7, 13 и 21 с помощью быстроразъемных соединений 6, 14 и 20 соответственно с патрубками 4, 11 и 18. Затем через обратный клапан 3 заполняют внутреннюю полость 5 балластной емкости 2 водой и на канатах 22 продолжают спуск агрегата до момента касания исполнительным органом 24 погружного выемочного аппарата 1 поверхности подстилающих пород 25. Погружной выемочный аппарат 1 проходит через слой илов 26, к которым приурочены железо-марганцевые конкреции (ЖМК) 27. Принцип работы погружного выемочного аппарата может быть различным. В данном случае работа погружного выемочного аппарата 1 рассматривается на примере эрлифтирования ЖМК из зоны, ограниченной периметром исполнительного органа 24. От компрессорной станции по гибкому рукаву 21 подают сжатый воздух, который из приемной камеры 17 корпуса диспергатора 16 через отверстия 19 поступает во внутреннюю полость патрубка 12. Агрегат начинает работать в режиме эрлифта с выдачей ЖМК по трубопроводам 9 и 13 на базовое судно 8. После отработки заходки с помощью тяговых лебедок и канатов 22 исполнительный орган 24 погружного выемочного аппарата 1 поднимают над поверхностью илов 26 и переставляют на очередную заходку за счет перемещения базового судна 8. При получении штормового предупреждения от компрессорной станции по гибкому рукаву 8 во внутреннюю полость 5 балластной емкости 2 подают сжатый воздух. Одновременно прекращают подачу сжатого воздуха в приемную камеру 17 корпуса диспергатора 16. Сжатый воздух вытесняет из внутренней полости 5 балластной емкости 2 через обратный клапан 3 воду, тем самым придают агрегату положительную плавучесть, в результате чего балластная емкость всплывает на поверхность акватории 23. Гибкие рукава 7, 13 и 21 отсоединяют от патрубков 4, 11 и 18 и убирают на базовое судно путем навивки их на барабаны. Кроме того, во избежание засорения отверстий 19 торцевую часть патрубка 18 перекрывают заглушкой 28. Для предупреждения заполнения внутренней полости 5 балластной емкости 2 водой и дальнейшего потопления ее торцевую часть патрубка 4 перекрывают заглушкой 29, например, выполненной в виде снабженного резьбой колпака, навинчиваемого на снабженный резьбой конец патрубка 4. В таком положении агрегат не касается дна акватории 23 (он находится в подвешенном состоянии), при этом исключается вероятность обрыва аппарата из-за разрушения става знакопеременными изгибными нагрузками. Причем расстояние балластной емкости 2 от базового судна 8 регулируют с помощью канатов 22. После прекращения шторма возобновляют работы по добыче ЖМК с соблюдением последовательности описанных процессов. Использование изобретения позволит вовлечь в эксплуатацию шельфовые и глубоководные месторождения полезных ископаемых с высокой эффективностью, расположенные в тяжелых климатических условиях, например в районах действия тропических циклонов. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 25.05.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 32-2003
Извещение опубликовано: 20.11.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
