ШАГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
LEGGED DEVICE FOR UNDERWATER MINING OF MINERALS

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.
Известны устройства для перемещения добычных рабочих органов под водой с помощью канатов или тележек гусеничного, колесного и шнекового типа (Шагающие машины для освоения ресурсов морского дна. Л., 1987 г., с. 12-17).
Недостатками этих устройств являются сложность обеспечения требуемых траекторий движения рабочих органов при системах сплошной разработки полезных ископаемых, а также нарушение экологии при оставлении следов гусениц, колес и шнеков.
Известно добычное шагающее устройство для подводной разработки полезных ископаемых, способное переносить рабочие органы по определенным траекториям (авторское свидетельство SU №1027343, опубл. 07.07.1983 г.), включающее ферму, установленную на двух опорах с тяговой тележкой и механизмом поворота.
Недостатком добычного шагающего устройства является то, что тележка с грузом перемещается по верхней поверхности фермы, механизм ограничения поворота представляет собой упоры на концах консолей фермы, а опоры выполнены в виде дуг. Такое исполнение создает дополнительные сопротивления при перемещении тележки с грузом, снижает устойчивость конструкции, а при повороте дуговых опор относительно дна возникают дополнительные силы сопротивления.
Известна установка для разработки конкреций илов и россыпей со дна морей и океанов (авторское свидетельство SU №1099081, опубл. 23.06.84), у которой рама снабжена механизмом поперечного заноса одного конца относительно другого.
Недостатком установки является несущая рама, опирающаяся на две лыжи, которые создают дополнительные сопротивления повороту установки в горизонтальной плоскости.
Известна шагающая установка для взятия проб со дна морей и океанов (авторское свидетельство SU №1151675, опубл. 23.04.85), содержащая рабочий орган, ферму, тяговую тележку рабочего органа с возможностью продольного возвратно-поступательного движения, два опорных стола с вертикальными и горизонтальными шарнирами и механизмы поворота.
Недостатком устройства является то, что оно не позволяет производить отбор проб с необходимой закономерностью и определять параметры месторождения полезных ископаемых.
Известно добычное шагающее устройство для подводной разработки полезных ископаемых (авторское свидетельство SU №471452, E02f 3/88, опубл. 25.05.75), принятое за прототип, включающее ферму, установленную на двух опорах, состоящих из платформы и телескопических штанг, рабочий орган и систему управления. Ферма подвешена к нижней поверхности платформ опор и шарнирно с ними связана, снабжена кронштейнами с роликами, взаимодействующими с кулаками, установленными на платформах опор подвижно, а рабочий орган снабжен тяговой тележкой для перемещения его по ферме.
Недостаток данного устройства заключается в том, что рабочий орган, предназначенный для добычи полезного ископаемого, выполняет одновременно и функцию противовеса для изменения центра масс устройства при шагании, что увеличивает время одного цикла при добыче и снижает производительность установки.
Техническим результатом является устранение указанных недостатков, повышение устойчивости установки при шагании и повышение производительности добычи.
Технический результат достигается тем, что 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.
Устройство для подводной добычи полезных ископаемых поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - общий вид добычного устройства;
фиг. 2 - вид сверху на добычное устройство;
фиг. 3 - сечение А-А по опорному столу;
фиг. 4 - вид Б на противовес с барабаном;
фиг. 5 - схема положения устройства в начале цикла;
фиг. 6 - схема расположения противовеса на правой консоли;
фиг. 7 - схема расположения противовеса на левой консоли, где:
1 - несущая ферма;
2 - опора;
3 - рабочий орган;
4 - противовес;
5 - рельс;
6 - консоль;
7 - ролики рабочего органа;
8 - опорный стол;
9 - телескопическая штанга;
10 - опорный башмак;
11 - платформа;
12 - вилка платформы;
13 - ось;
14 - ролики платформы;
15 - привод поворота платформы;
16-17 - зубчатая передача;
17 - зубчатое колесо;
18 - цапфа;
19 - опорные ролики противовеса;
20 - барабан;
21 - гибкий элемент (трос).
Шагающее устройство для подводной добычи полезных ископаемых включает несущую ферму 1 (фиг. 1, 2), установленную на двух опорах 2, рабочий орган 3 и противовес 4, размещенный внутри фермы.
Ферма 1 выполнена в виде трубы, снабженной в нижней части рельсом 5. Ферма имеет прямолинейный участок, а концы фермы изогнуты вверх, образуя симметричные консоли 6. Рабочий орган 3 выполнен с роликами 7 и может перемещаться вдоль фермы 1 по рельсу 5.
Каждая из опор 2 (левая и правая) состоит из опорного стола 8 (фиг. 3), снабженного телескопическими штангами 9 с опорными башмаками 10, и платформы 11, выполненной с вилкой 12 и осью 13. Поворотная платформа 11 опирается на опорный стол 8 посредством роликов 14 с возможностью поворота относительно оси 13.
На опорном столе 8 размещен привод 15 поворота платформы 11, включающий открытую зубчатую передачу 16, зубчатое колесо которой 17 жестко связано с осью 13 вилки 12.
Несущая ферма 1 снабжена с цапфами 18, с помощью которых шарнирно закреплена на вилках 12 платформы 11 (фиг. 3).
Противовес 4 (фиг. 4) выполнен с опорными роликами 19 и барабаном 20, встроенным в противовес. Барабан охватывается на один полный оборот гибким элементом (тросом) 21, образующим виток трения. Трос жестко закреплен на левом и правом концах фермы 1.
Работа шагающего устройства осуществляется следующим образом. Устройство устанавливается на морском дне (фиг. 5). Рабочий орган 3 осуществляет добычу полезного ископаемого, перемещаясь по рельсу 5 вдоль несущей фермы 1. При вращении барабана 20 противовеса 4, благодаря витку трения между барабаном и тросом 21, происходит перемещение противовеса 4 на одну из консолей 6 фермы 1, например правую (фиг. 6). В момент достижения противовесом 4 конца консоли левая опора 2 отрывается от морского дна, происходит поворот фермы 1 в вертикальной плоскости относительно оси шарнира 18 на угол φ. В указанном положении включают привод 15 поворота платформы 11 правой опоры 2 и с помощью зубчатой пары 16, 17 осуществляют поворот фермы 1 на угол β в горизонтальной плоскости. Далее реверсируют привод барабана 20 и противовес 4 начинает движение в сторону левой консоли 6. Как только противовес 4 смещается от конца правой консоли 6, нарушается условие равновесия системы и поднятая левая опора 2 опускается и устанавливается в новое положение на морском дне. Рабочий орган осуществляет добычу полезного ископаемого, перемещаясь вдоль фермы 1 по рельсу 5. По окончании отработки очередной заходки цикл шагания повторяется перемещением противовеса 4 на левую консоль 6 (фиг. 7).
Движение шагающего устройства изменением положения его центра масс перемещением противовеса с одной консоли на другую позволяет осуществлять добычу твердых полезных ископаемых угловыми, параллельными, веерными и продольными заходками в зависимости от содержания полезного ископаемого, наличия преград на морском дне и т.п.