Пневмогидравлический земснаряд

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3/88 ш Е ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Н. Н. Арефьев и Е, М: Харыкин (71) Горьковский институт инженеров водного транспорта(56) 1. Нурок Г. А. и др. Добыча полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов, М., Недра, 1979, с. 151, рис. 152,2. Авторское свидетельство СССР910945, кл. Е 02 Г 3(88, 1980 (прототип). (54) (57) ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИР 1 ЗЕМСНАРЯД, включающий плавучее основание с установленными на нем компрессором и грунтозаборником, выполненным из ферм в виде пантографа с газо- и водо 801062353 проводными трубами и из телескопической подъемной трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности земснаряда путем увеличения диапазона глубин разработки грунта, грунтозаборник снабжен дополнительными пантографами, а телескопическая подъемная труба имеет поплавки, установленные в месте соединения ее секций с элементами пантографа, при этом полость каждого поплавка . разделена на верхнюю герметичную и нижнюю, сообщенную с окружающей средой, полости, при этом каждая нижняя полость поплавка в своей верхней части через один управляемый клапан сообщена с газопроводными трубами грунтозаборника, а через другой управляемый клапан - с окружающей средой.1Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для добычи полезных ископаемых или подъема грунта со,дна водоема.1 звестен земснаряд, включающий плав.средство, всасывающую трубу, смесительвоздуха с пульпой, подъемную трубу 11.Недостатком данного устройства является малая производительность.Известен пневмогидравлический земснаряд, включающий плавучее основание с установленными на нем компрессором и грунтозаборником, выполненным из ферм в виде пантографа с газо- и водопроводными трубами и из телескопической подъемной трубы.При этом грунтозаборник установлен вертикально и связан с плавучим основанием посредством двойной шарнирной подвески 21Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон глубин разработки, так как длина корпуса земснарядаопределяется габаритами ферм пантографа,которые в свою очередь зависят от глубины грунтозабора. Так, при глубине грунтозабора 100 м, корпус земснаряда должениметь длину 120 м, Такая длина корпусаземснаряда может быть принята за предельную длину, Для глубин грунтозабора более100 м непозволительно увеличивается длинакорпуса земснаряда и растет мощность рамоподъемных лебедок.Целью изобретения является повышениепроизводительности земснаряда путем увеличения диапазона, глубин разработкигрунта,Поставленная цель достигается тем, чтов пневмогидравлическом земснаряде, включающем плавучее основание с установленными на нем компрессором и грунтозаборником, выполненным из .ферм в виде пантографа с газо- и водопроводными трубамии из телескопической подьемной трубы, грунтозаборник снабжен дополнительными пантографами, а телескопическая подъемнаятруба имеет поплавки, установленные в месте соединения ее секций с элементами пантографа, при этом полость каждого поплавка разделена на верхнюю герметичную и нижнюю, сообщенную с окружающей средой, полости, при этом каждая нижняя полость поплавка в своей верхней части через один управляемый клапан сообщена.с газопроводнымитрубами грунтозаборника, а через другой управляемый клапан - с окружающей средой. На фиг. 1 изображено пневмогидравлическое грунтозаборное устройство в рабочем положении, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А на фиг, 1; на фиг. 3 - пневмогидравлическое грунтозаборное устройство в походном положении; на фиг. 4 - схема поочередного заполнения полостей поплавков жидкостью и газом (фермы условно не соединены поплавками); на фиг. 5 - автономный пнев могидравлический земснаряд в рабочем по. ложении, вид сбоку; на фиг. 6 - вид Б нафиг. 5,Пневмогидравлический земснаряд включает плавучее средство 1 и состоит из подъемной телескопической трубы 2, концевая секция 3 которой крепится к концевому поплавку-наконечнику 4, а промежуточные секции 5 - к промежуточным поплавкам 6,Верхняя секция 7 крепится к каретке 8, которая может быть подвешена на плавучем10 средстве 1, например, посредством двойнойшарнирной подвески 9. Поплавки соединенымежду собой и с кареткой 8 фермами 10при помощи шарниров 11. Фермы О выполняются из труб, по которым подается водана гидрорыхление грунта и газ на подъемсмеси. Промежуточные поплавки 6 разделены поперечными перегородками 12 на полости 13 и 14. Полость 13 всегда заполнена воздухом.В походное положение устройство уста.навливается лебедкой 15 посредством полиспаста 16 и каната 17, нижний конец 1которого крепится к поплавку 4. Для поочередного заполнения поплавков газом и жид.костью они снабжены золотниками 19, которые посредством трубопроводов 20 сое 25 динены с газораспределителем 21, посредством трубопроводов 22 - с верхней частью полостей 14, а посредством гибких трубопроводов 23 - с газопроводами ферм 10.На поплавках 4 и 6 также установленыстравливающие золотники 24, которые посредством трубопроводов 25 соединены сверхней частью полостей 4, а посредствомтрубопроводов 26 - с газораспределителем27. Газораспределители 2 и 2 соединены с компрессором 28 соответственно .посредством трубопроводов 29 и 30. Нижниечасти полостей 14 и полость поплавка 4соединены с окружающей средой горловиной 31.Пневмогидравлический земснаряд работает следующим образом.40 В начале работы подъемная телескопическая труба 2 из походного положения устанавливается в вертикальное лебедкой 15.При этом все полости 14 поплавков 6 и полость поплавка 4 заполнены газом, например воздухом, а сами поплавки опущены в45 воду. Для приведения грунтозаборного устройства в рабочее состояние газораспределитель 27 устанавливается в такое положение, когда газ под давлением от компрессора 28 по трубопроводу 26 подводится кзолотнику 24, расположенному на поплавке 4, Золотник 24 под действием газа устанавливается в положение Открыто (показано на фиг. 4 для золотника, установленного на поплавке 4), и полость поплавка 4соединяется посредством трубопровода 25и золотника 24 с окружающей средой.,йоддействием разности давлений в полость поп.лавка 4 поступает вода через горловину 31,вытесняя газ через трубопровод 25 и зоютник 24. Когда полость поплавка 4 напол3няется водой, трубопровод 26 соединяется с атмосферой посредством газораспределителя 27, при этом золотник 24 под действием пружины устанавливается в положение Закрыто (положеиие золотника показано на промежуточных поплавках 6). При этом поплавок-наконечник 4 опускается на дно водоема и принудительно заглубляется в грунт под действием своей массы и массы ферм концевого пантографа. После заглубления концевого поплавка 4 по трубам, из ко- О торых выполнены фермы 1 О, и цапфовым соединениям в шарнирах 11 (или по гибким рукавам) подается газ на подъем гидросмеси и вода на гидроразрыхление грунта, Аэрогидросмесь, образующаяся в концевой секции 3, поднимается вверх по вертикальной подъемной телескопической трубе 2 и перека. чивается в груитосбориики, установленные иа плавучем основании. По мере увеличения глубины выработки заполняются водой полости 14 промежуточных поплавков б поочередно снизу вверх посредством газораспределителя 27 и золотников 24, установленных иа промежуточных поплавках, При этом объемы полостей 13 и 14 находятся в таком, соотношении, что при заполнении полостей 14 водой, а полостей 13 воздухом, промежу точные поплавки 6 с трубами промежуточных секций и соединяющими их фермами находятся в равновесном состоянии и опускаются вниз за счет силы тяжести концевого поплавка 4 и концевой секции 3. При заполнении полостей 13 и 14 воздухом подь емиая сила промежуточного поплавка6 больше веса концевого поплавка 4 и концевой секции 3.При подъеме земснаряда из рабочего по- ложения в исходное необходимо полости 14 поплавков б и полость поплавка 4 поочеред но сверху вниз заполнить газом. Для этого посредством газораспределителя 21 газ под давлением от компрессора 28 по трубопроводу 20 подается на управление золотника 19, расположенного на верхнем промежуточном 40 поплавке 6, и устанавливает его в положение Открыто (положеиие золотника 19 показано иа верхнем промежуточном поплавке 6). При этом золотники 24 находятся в положении Закрыто. Полость 14 верхнего поплавка 6 соединяется посредством 45 золотника 19 и трубопроводов 22 и 23 с газопроводной трубой фермы 10. Газ под давлением от компрессора 28 через трубу фермы 10, трубопровод 23, золотник 19 и трубу 22 поступает в верхнюю часть полости 14 верхнего поплавка 6 и вытесняет оттуда воду через горловину 31. Когда вся полость 14 верхнего поплавка 6 заполняется газом, трубопровод 20 соединяется с атмосферой гаэораспределителем 21, и золотник 19 под действием пружины устанавливается в по ложение Закрыто (положение золотника показано на нижних поплавках 6 и 4), затиран газ в полости 14 верхнего поплавка. Затем также поочередно сверху вниз по средством газораспределителя 21 и золотников 19 заполняются газом полости 14 нижних промежуточных поплавков 6 и полость поплавка 4, и грунтозаборное устройство усгаиавливается в вертикальное положение в сложенном виде. При этом поплавки 4 и 6 стягиваются канатом 18 и устанавливаются в походное положение или, для очистки за. сорившегося наконечника, в положение, показанное иа фиг, 3.В случае завала концевого поплавка-наконечника 4 обвалившимся грунтом полости 14 всех поплавков заполняются газом, и за счет суммарной подъемной силы всех 1 оплавков и натяжения каната 18 поплаюк 4 освобождается от завала,Наличие полости 13 в промежуточных поплавках 6, постоянно заполненной воздухом, позволяет поддерживать промежуточные секции в равновесном состоянии, что дает возможность выполнять все пантографы конструктивно одинаковыми и не металлоемкими.Гредлагается вариант автономного пневмогидравлического земснаряда для добычи полезных ископаемых со дна морей и океа. на при сильном волнении (фиг. 5 и 6).Автономный пневмогидравлический земснаряд состоит из подъемной телескопической трубы 2, концевая секция 3 которойкрепится к концевому поплавку 4, а промежуточные секции 5 - к промежуточным поплавкам 6, верхняя секция - к верхнему поплавку 32. Поплавки соединены между собой фермами 10 посредством шарниров 11. Фермы 10 выполняются из труб. Поплавки б и 32 разделены поперечными перегородками 12 иа полости 13 и 14. Концевой поплавок 14 имеет полость 14 и дополнительную полость 33.Пневмогидравлический земснаряд работает следующим образом.В исходном положении перед груитозабором устройство находится в вертикальном положении в сложенном состоянии, когда полость 33 поплавка 4 заполнена водой. Полости 13 и 14 всех поплавков заполнены газом. Гри этом поплавок 4 находится в равновесном. состоянии благодаря определенному соотношению полостей 14 и 33. При заполнении полости 14 поплавка 4 водой, он начинает опускаться на дно водоема и принудителЬно заглубляется в грунт, После заглубления концевого поплавка 4 начина. ется процесс грунтозабора. По мере увели. чения глубины выработки вода подается в полости 14 промежуточных поплавков 6 поочередио снизу вверх. При этом поплавки 6 переходят в равновесное состояние и опускаются вниз за счет тяжести концевого звена Грунт, поднятый со диа водоема, грузится в судио-шалаиду. Газ иа подъем гидросмеси, которая образуется в концевой секции 3, подается от компрессорной установки, рас)062353 2 3положенной на судне-шалаиде, по специальным магистралям и трубам ферм О.При сильном волнении полость 4 поплавка 32 заполняется водой настолько, что он опускается вниз, находясь в равновесном .состоянии. 5Для перехода в,походное положение полости 4 всех поплавков поочередно сверху вниз заполняются воздухом. При этом грунтозаборное устройство земснаряда складывается в вертикальном положении, При заполнении полости 33 поплавка 4 воздухом грунтозаборное устройство земснаряда занимает горизонтальное положение благодаря боковому расположению полости 33, В таком ноложеяии грунтозаборное устройство земснаряда укладывается на палубе суд на-шаланды и транспортируется к новому месту разработки.Последовательное соединение поплавков друг с другом. пантографами позволяет им перемещаться в вертикальном направлении друг относительно друга и исключает поперечйые относительные перемещения, которые возможны при работе земснаряда на течении, при наличии глубинных морских течений, а также в процессе швартовки тран 6спортных судов к земснаряду для отгрузки товарных фракций. При поперечных смещениях поплавков друг относительно друга в, процессе установки грунтозаборного устройства в походное положение возможны заедания и заклинивания секций трубопроводов вследствие перекосов труб друг относительно друга, что снижает надежность. Поэтому для повышения надежности работы земснаряда все поплавки последовательно соединены друг с другом пантографами,Пневмогидравлический земснаряд представляет собой механизм, собранный из модульных элементов (модульным элементом можно обозначить каждую секцию телескопической трубы с поплавком и пантографом), т,е. добавляя сверху к подъемной трубе секции с поплавками и паитографами или убирая их, можно увеличивать или уменьшать максимальные глубины грунтозабора без реконструкций остальных элементов земснарядов, что позволит увеличить диапазон глубин груитозабора и применять предлагаемое устройство при разработке подводных карьеров практически неограниченных глубин при его ограниченных габаритах.Редактор А. ШишкинаЗаказ 10175/33ВНИ Составитель Р. АдТехред И: ВересТираж 673ИПИ Государственного копо делам изобретений и13035, Москва, Ж - 35, РаушскФилиал 11 ПЛ Патент, г. Ужгород