Установка для добування твердих корисних копалин з дна глибоководних водоймищ

Изобретение относится к горному делу, в частности, устройствам для добычи твердых полезных ископаемых со дна водоема, и может быть использовано для добычи желеомарганцевых конкреций, кобальтомарганцевых корок, илов и других полезных ископаемых морей и океанов. Известно устройство (Патент США №4232903 "Океанская добычная система и процесс", кл. E02F3/92) для добычи твердых полезных ископаемых со дна водоемов, содержащее плавсредство с трубопроводной системой подъема, на нижнем конце которой установлен донный блок, соединенный с агрегатом сбора гибким трубопроводом. Недостатком данного устройства является низкая эффективность добычи, поскольку требует значительного объема монтажно-демонтажных работ, в особенности, при профилактических осмотрах, в аварийных ситуациях добывающего агрегата, а также ремонтопригодность донных агрегатов установки вследствие необходимости при ремонтах последовательно, по секциям демонтировать и поднимать трубопровод, бункер и добывающий агрегат, Работы эти весьма дорогостоящи, сложны и трудоемки, Практически, описанная установка неэффективна, поскольку коэффициент ее готовности (равный отношению времени наработки на отказ к сумме времени восстановления и наработки на отказ) составляет 0,2, что значительно менее требований, разработанных, например, консорциумом Кеннекот и предусматривающий нижний предел коэффициента готовности, равный 0,65, Для повышения коэффициента готовности до требуемой величины, необходимо осуществлять спуско-подъемные операции донных агрегатов без демонтажа трубного става. Известно устройство для добычи полезных ископаемых со дна водоема (А.с. СССР №1160776, кл. E21C45/00, "Устройство для добычи твердых полезных ископаемых со дна водоема"), выбранное в качестве прототипа, которое содержит плавсредство с трубопроводной системой подъема, к нижнему концу которой присоединен бункер, систему дополнительного перемешивания добычного материала перед всасом и бункер, связанный с добывающим агрегатом гибким трубопроводом, при этом нижняя секция трубопровода имеет выступы для фиксации бункера в нижнем положении, а бункер имеет кронштейн, с помощью которого центрируется относительно трубного става и перемещается вдоль става при подъеме его на плавсредство посредством гибкой связи. При всех положительных сторонах такого решения, однако, оно не в полной мере решает задачу создания добычной установки с донным блоком, имеющим возможность самостоятельного подъема и спуска. Так, в прототипе вообще не решены задачи расположения и монтажа элементов, подающих энергопитание с плавсредства на донный блок, соединений систем связи, управления и навигации. Эта задача решена в установке с передвижным донным блоком, соединенным с плавсредством гибкой связью, которая снабжена жесткой опорной платформой со смонтированной на ней стационарной частью стыковочного узла, мобильная часть которого установлена на основании донного блока, при этом на стационарной части стыковочного узла размещены электроразрывные агрегаты кабелей энергопитания, навигации и управления, а также наконечник трубопровода подачи пульпы. Кроме этого, установка снабжена кабелями, размещенными стационарно внутри трубного става и соединенными с соответствующими электроразрывными агрегатами. Трубопровод подъема пульпы также стационарно размещен внутри трубного става и соединен с наконечником, смонтированным на стыковочном узле. Донный блок снабжен вертикальными направляющими, контактирующими с ответными элементами передвижения, размещенными на поверхности трубного става с разрывами по длине, при этом, каждая направляющая выполнена в виде П-образного взаимодействующего с охватываемым им элементом, смонтированном на трубном ставе. Длина направляющей донного блока выполнена большей длины разрывов в направляющих трубного става. Установка также снабжена клапаном аварийного сброса пульпы, который установлен на опорной платформе и соединен с нижней частью трубопровода подачи пульпы. Выполнение жесткой опорной платформы со стыковочным углом позволяет осуществлять надежную стыковку-расстыковку систем энергообеспечения управления и гидротранспорта установки. Размещение кабелей систем энергопитания, управления и навигации, а также трубопровода подачи пульпы внутри тр убного става повышает надежность установки за счет возможности использования кабелей без штекерных разъемов, возможности стационарного крепления их, а также трубопровода подачи пульпы к внутренней поверхности трубного става, за счет чего также уменьшаются их весовые характеристики. Кроме того, уменьшается парусность трубного става, что, в конечном виде также способствует повышению надежности функционирования установки во время сбора полезных ископаемых. Установка наконечника трубопровода подачи пульпы на стыковочном узле и установка клапана аварийного сброса пульпы в нижней части трубопровода подачи пульпы способствует надежному опорожнению (в случае аварии) как трубопровода подачи пульпы, расположенного в трубном ставе, так и разгрузке систем приготовления пульпы, размещенных в донном блоке. Снабжение донного блока вертикальными направляющими П-образной формы, кон-. тактирующими с ответными элементами трубного става и выполнение П-образных направляющих длиной, больше длины разрывов направляющих трубного става обеспечивает не только надежную ориентацию донного блока относительно трубного става, но и надежное перемещение донного блока по трубному ставу за счет перекрытия конструктивных зазоров в местах расположения стыковочных узлов секций трубного става. На фиг.1 показан общий вид установки с плавсредством; на фиг.2 - фрагмент донного блока с опорной платформой; на фиг.3 поперечное сечение трубного става; на фиг.4 фрагмент трубного става в месте соединения секций. Установка состоит из агрегата сбора 1, соединенного гибким трубопроводом 2 с донным блоком 3, установленным на трубном ставе 4. На донном блоке 3 смонтированы направляющие 5, контактирующие с направляющими 6, трубного става 4. Донный блок 3 стыковочным узлом 10 установлен на опорной платформе 9 и гибкими тягами 8 связан с плавсредством 7. На стыковочном узле 10 размещены базирующие элементы 11, электроразрывные агрегаты 12 кабелей электропитания 15, навигации и управления 16, а также наконечник 13 трубопровода подачи пульпы 14. На последнем же установлен клапан аварийного сброса пульпы 17. Трубный став соединен стыковочными муфтами 18. Работа установки заключается в следующем. При спуске агрегата сбора 1 совместно с гибким трубопроводом 2 и донным блоком 3 на плавсредстве 7 по трубному ставу 4, донный блок ориентируют по соответствующим осям, вводят направляющие 5 в контакт с направляющими 6 трубного става 4 и с помощью грузоподъемных механизмов плавсредства 7 и гибких тяг 8 донного блока 3, его подводят к жесткой опорной платформе 9, которая смонтирована на конечной секции трубного става 4. Далее, на замедленной скорости спуска донного блока 3 стыковочный узел 10 вводят в контакт с базирующими элементами 11, после чего обеспечивается надежное соединение всех разъемных элементов и агрегатов, таких как электроразрывные агрегаты 12 кабелей электропитания, навигации и управления, соответственно 15, 16, наконечник 13 трубопровода подачи пульпы 14, а также других вспомогательных систем и механизмов, не показанных на чертежах. При необходимости подъема донного блока при его поломках или для профилактического осмотра посредством натяжения гибкой связи 8 происходит разрыв контактов электроразрывных агрегатов кабелей 15, 16, трубопровода подачи пульпы 14. При необходимости принимается решение об открытии клапана аварийного сброса 17 и сбросе пульпы. Для обеспечения полной очистки трубопровода подачи пульпы 14 и систем подготовки пульпы, размещенных на донном блоке, в случае аварии, клапан аварийного сброса пульпы размещен в нижней части трубопровода подачи пульпы 14. После расстыковки донного блока 3 и опорной платформы 9, донный блок осуществляет движение по трубному ставу 4, взаимодействуя своими направляющими 5 с направляющими трубного става 6. Непрерывное, без заклиниваний движение донного блока 3 по трубному ставу 4 обеспечивается тем, что длина П-образных направляющих 5 больше длины разрывов в месте расположения стыковочных муфт 18 секций трубного става 4. Таким образом при движении донного блока 3 по направляющим 6 в районе их разрывов обеспечивается необходимая длина опорных поверхностей. Таким образом, технический результат, который может быть обеспечен данным изобретением, состоит в следующем. 1. Значительное повышение эффективности работы установки за счет исключения монтажнодемонтажных работ трубного става при необходимости технического обслуживания донного блока и агрегата сбора при одновременном решении подачи энергопитания, сигналов управления и навигации и обеспечения подачи гидропульпы на плавсредство. 2. Повышение надежности работы установки за счет наличия стыковочного узла, обеспечивающего точность посадки донного блока наопорную платформу, а также гарантированное соединение систем и агрегатов. 3. Повышение надежности работы установки за счет размещения внутри трубного става, кабелей смонтированных стационарно на трубном ставе и тр убопроводов подачи пульпы.