Гидротехнические работы, связанные с извлечением грунта или добычей полезных ископаемых, требуют применения спецтехники. К числу такого оборудования относится землесосный снаряд. Эффективная работа земснаряда на реке или другом водоеме напрямую зависит от знания принципов его работы и эксплуатационных характеристик.
Что такое земснаряд
Земснаряд – это плавсредство, назначение которого состоит в перекачивании размытого грунта (пульпы) посредством мощного насоса по трубопроводу на заданное расстояние – в трюм или на берег. Судно оснащено необходимым оборудованием для проведения работ и может применяться для:
- очистки водоемов от донных отложений, а также для их углубления;
- намыва плотин, дамб и пляжей, дорог и площадей при строительстве;
- добычи песка, гравия, сапропеля, драгоценных металлов;
- очистки отстойников промышленных, сельскохозяйственных предприятий;
- разработки золо- и шлаконакопителей предприятий угольной, коксохимической, металлургической, горнообогатительной промышленности;
- прокладки траншей для трубопроводов и траншей с последующим их замывом.
Для чего еще нужен земснаряд? Спецоборудование может понадобиться при ликвидации последствий наводнения, сооружении морских и речных портов, укреплении берега, защитных дамб и других значимых гидротехнических объектов.
Устройство земснаряда
Рассматривая конструкцию гидротехнического оборудования, можно выделить несколько групп устройств по функциональной принадлежности.
Из чего состоит земснаряд:
- основные узлы: грунтозаборное устройство, всасывающий трубопровод, грунтовой насос, напорный трубопровод, агрегаты для перемещения грунтозаборного устройства;
- вспомогательное оборудование : корпус земснаряда, подъемные и опускающие механизмы, вспомогательные насосы для подачи чистой воды, энергетические установки;
- оборудование для безопасности и производительности: система управления, контрольно-измерительная аппаратура, отопительные, вентиляционные, противопожарные устройства, системы оповещения, освещения и связи.
Чертеж земснаряда наглядно показывает схему его конструкции:
Как работает земснаряд
Непрерывная работа земснаряда зависит от характеристик насосного устройства (грунтососа), которое должно иметь в проточной части высокую устойчивость к абразиву. Грунтосос часто размещается в трюме – такой прием позволяет избежать процесса кавитации, которая снижает срок эксплуатации оборудования.
Принцип работы земснаряда для очистки водоемов следующий:
- после предварительных расчетов скорости подачи смеси и проходимости трубопровода грунтосос с залитой внутрь водой опускается на дно водоема, запускается двигатель и редуктор;
- после этого из всасывающей трубы откачивается воздух;
- полученный в результате вакуум втягивает внутрь воду с частицами грунта;
- пульпа поступает в насос и перекачивается на берег (грузовозную баржу);
- движение всей системы осуществляется при помощи свайного хода или лебедок (возможна комбинация).
Общее управление производится из рубки багермейстера, где находится пульт с доступом ко всем функциям земснаряда: от запуска основного оборудования до включения маленькой лампочки.
Характеристики и эксплуатация земснарядов
Выбор нужного оборудования находится в прямой зависимости от его эксплуатационных качеств. Технические характеристики земснарядов определяют круг возможных к реализации задач. К таким показателям относятся:
- производительность – этот показатель может быть от 1 м³/ч (для мини-оборудования с применением в личных подсобных хозяйствах) до 5000 м³/ч по твердому грунту, все зависит от поставленной задачи;
- способ энергоснабжения – дизельный, электрический или смешанный;
- вид грунтозаборного устройства – фрезерный, роторный, свободное всасывание (зависит от вида грунта);
- тип пульпопровода – металлический для работы в одной точке сброса зольной пульпы или резиново-тканый (пластиковый) при частых перемещениях;
- величина конструктивных узлов – этот показатель имеет значение при необходимости частой переброски оборудования.
Стоит учитывать предполагаемую глубину разработки, скорость течения, среду использования (соленую, щелочную, пресную).
Типы земснарядов
Классификация земснарядов проводится по нескольким признакам:
- по часовой производительности: особо малые (до 50 м³/ч), малые (50-200 м³/ч), средние (200-500 м³/ч), крупные (500-1000 м³/ч), особо крупные (свыше 1000 м³/ч);
- по конструкции: разборные и неразборные;
- по способу грунтозабора: с предварительным рыхлением или без него;
- по способу перемещения: несамоходные и самоходные;
- по способу управления: с ручным, дистанционным, автоматическим управлением.
Все виды земснарядов делятся по способу транспортирования грунта, типу энергоснабжения, размещению основного оборудования, количеству грунтовых насосов, наличию на борту жилых помещений.
Со временем водоемы, большие и малые, загрязняются: в них накапливается мусор, донные отложения, бурно развиваются водоросли. В результате пруды, озера и речки мелеют, превращаются в болота. Чтобы этого не произошло, за водоемами надо постоянно ухаживать.
На крупных реках и озерах эту работу выполняют при помощи земснарядов, которые представляют собой суды технического флота.
С их помощью не только очищают и поддерживают на нужном уровне глубину водоема, но и добывают нерудные строительные материалы.
Для небольших речек, прудов, бассейнов используют агрегаты гораздо меньшей мощности – миниземснаряды. Техника такого типа впервые была разработана и запущена в производство в США.
В настоящее время мини-земснаряды нашли своего потребителя и в странах СНГ. Более того, в России начали производить свои мини-земснаряды.
Основные узлы мини-земснарядов ^
Мини-земснаряды состоят из следующих узлов:
- поплавковое средство;
- грунтозаборный механизм, оснащенный фрезерным рыхлителем.
Лопасти у рыхлителя клиновидные. В их задних стенках имеются отверстия. Через них приводной вал сообщается с забоем.
Грунтозаборный механизм установлен на поплавке (катамаране) при помощи рамы, которая включает в себя:
- пульпопровод;
- приводной вал;
- штангу;
- шарнирное устройство.
Плавсредство оснащено рукоятками для его переноса.
Если мини-земснаряд нужен Вам для какой-то разовой работы, не обязательно его покупать, есть множество фирм, сдающих земснаряды в аренду. Какие здесь могут быть подводные камни, что нужно знать при составлении договора аренды читайте в статье , в ней содержится большое количество полезной информации.
Миниземснаряд можно сделать «под заказ», под Ваши конкретные нужды. На что надо обратить внимание при производстве земснаряда, какие необходимо документы и многое другое , только на нашем сайте!
Схема работы ^
Режущие кромки лопастей рыхлителя взрыхляют осадок. Через отверстия в кромках лопастей подсасывается атмосферный воздух, который перемешивается со взмученным осадком.
Воздух служит своеобразной «смазкой» для следующей лопасти. Грунтосос засасывает взмученный таким образом ил и передает его в пульпопровод.
Где применяется мини-земснаряд ^
Благодаря малым размерам и весу мини-земснарядов, они становятся незаменимыми при выполнении работ на труднодоступных для крупной спецтехники объектах:
- восстановление старых и намывка новых пляжей;
- очистка и углубление небольших водоемов – рек, прудов, каналов;
- подготовка водоема для купания;
- добыча сапропеля;
- вымывка камыша и пр.
Удаление растительности для мини–земснаряда – задача невыполнимая (как впрочем и для большинства крупных машин), но размыть корневую систему с их помощью можно. Крупный мусор, камни и т.д. удаляются вручную.
Не все мини-земснаряды одинаковые ^
Мини-земснарядов существует много: для бытового и промышленного применения, для выполнения разного рода работ или универсальные.
Наибольшим спросом пользуются три основные марки мини-земснарядов:
- Краб;
- Пескарь;
- Пиранья.
Каждая марка представлена различными моделями, которые предназначены для определенного вида работ.
Краб ^
Производится в Вологде. Агрегат, благодаря компактным размерам, можно легко перевезти на место работы Газелью или прицепом легкового авто.
Производитель выпускает три модификации «Краба»:
- Краб — Шнековый: предназначен для очистки водоемов от растительности. Имеет шнековый рыхлитель. Цена – 175 тысяч рублей;
- Краб – Стандарт: оснащен насосами и предназначен не только для очистки, но и углубления водоема. Кроме того, эта модель может использоваться при добыче сапропеля и песка. Стоит такой агрегат 180 тысяч рублей;
- Краб – Комбинированный: в этой модификации шнековый рыхлитель совмещен с насосами. Стоимость составляет 215 тысяч рублей.
Что касается способа передвижения, то все три модификации работают по принципу катамарана с ножным управлением. Но на любую из них можно при желании установить лодочный мотор.
Пескарь ^
Еще один агрегат отечественного производства. Он больше относится к промышленной группе оборудования. Выпускают мини-земснаряд «Пескарь» в Ярославле.
Эта машина может применяться не только для очистки маленьких водоемов: она с успехом справляется с задачей экологической очистки отстойников химических, металлургических комбинатов, водозаборников гидро-и атомоэлектростанций, очистных сооружений.
Пескарь используется и при намыве дамб, плотин, строительных площадок.
Весит эта модель 1,5 тонны, хотя размеры имеет весьма скромные: 915х875х875 мм.
Корпус «Пескаря» может быть выполнен как в виде цельносварной так и сборно-разборной конструкции понтона.
Внутри понтон разделен на отсеки. Они водонепроницаемы, что и защищает агрегат от затопления при повреждении любого из них.
Механизмы и устройства агрегата смонтированы на палубе понтона.
В средней части машины (по правому и левому бортам) установлены лебедки папильонажные (электрические или ручные). Кроме них в этой же зоне находится кормовая лебедка.
В конструкции работают два насоса:
- грунтовой;
- гидроразрыхлительный.
В качестве грунтового используется насос, предназначенный для работы в тяжелых условиях. Устройство грунтозаборное может выполнять работу на глубине до 6 метров.
Земснаряд «Пескарь» можно использовать и в случае возникновения чрезвычайных ситуаций:
- для откачки воды при затоплении;
- при тушении пожаров;
- при возгорании торфяных масс и пр.
При помощи этой модели можно очистить от иловых отложений шахтный колодец.
Стоимость «Пескаря» составляет около 750 тысяч рублей.
Пиранья ^
Пиранья – гостья из Америки. Земснаряд с таким агрессивным именем был разработан по просьбе многих американцев, которым посчастливилось жить в прибрежной зоне.
Но ил, черная грязь сильно портят внешний вид пляжей. Поэтому хозяевам приходится тратить немало усилий, чтобы поддерживать их в приличном состоянии.
На помощь им и пришла «Пиранья». Основой агрегата является катамаран. Скорость выемки грунта (в зависимости от модели) составляет от 15 до 30 кубометров в час. Агрегаты оснащены бензиновым двигателем Honda.
Машина не предназначена для выполнения больших объемов работ: она, конечно, с ней справится, но времени у вас уйдет очень много. А вот очистить небольшую площадь вокруг дока или лодочного причала можно за полтора часа.
Мини-земснаряды «Пиранья» относятся к непромышленной группе оборудования. С их помощью можно выполнить следующие работы:
- удалить донные отложения из прудов для разведения рыбы, доков, отстойников небольшого объема, каналов;
- очистить искусственные, пожарные водоемы (бассейны);
- укрепить берег, углубить дно, расширить канал или речку, намыть пляж и пр.
Стоимость мини-земснаряда Пиранья PS-135-E (эконом версия) производительностью 30 куб. м/час – 599 тысяч рублей.
Землесосные установки предназначаются для всасывания грунта со дна водоема (иногда с предварительным рыхлением) и перемещения его по пульповоду к месту укладки или для транспортирования грунта от места разработки к месту укладки. Они применяются при сооружении каналов, углублении и очистке каналов, отстойников, рек, озер, морей, водохранилищ; для добычи строительных материалов из-под воды (песок, гравий); для намыва плотин и дамб.
Разработка грунта землесосной установкой основана на размывающей и влекущей способности воды. Центробежный насос 3 (рис. 178) создает поток воды, который отделяет от дна водоема частицы грунта. Через грунтоприемник 1 он увлекается во всасывающий трубопровод 2, заполняет корпус насоса и рабочим колесом выбрасывается в нагнетательный и транспортирующий трубопроводы 5 и 6, по которым транспортируется к месту укладки. Транспортирующий трубопровод (пульпопровод) 6 в пределах водоема укладывают на понтонах 7. Центробежный насос приводится во вращение от двигателя 4.
Непрерывное всасывание грунта обеспечивается постоянным расположением грунтоприемника в непосредственной близости от разрабатываемого грунта. Для этого грунтоприемник передвигают поперек и вдоль снимаемого пласта и изменяют угол наклона всасывающего трубопровода в вертикальной плоскости. Сваи 8 управления перемещением землесосной установки поднимаются лебедками.
При разработке связных грунтов у грунтоприемника устанавливают механический рыхлитель 9, который ножами отделяет частицы грунта от массива, а поток воды, создаваемый центробежным насосом, захваты-вает их и засасывает во взвешенном состоянии во всасывающий трубопровод.
Центробежный насос, устанавливаемый на землесосных установках, называют землесосом.
Рис. 178. Схема работы землесосной установки
:
1 - грунтоприемник; 2 - всасывающий трубопровод; 3
- центробежный насос; 4
- двигатель; 5
- нагнетательный трубопровод; 6
- транспортирующий трубопровод;
7 - понтоны; 8
- сваи; 9
- механический рыхлитель.
Землесос (рис. 179) отличается от обычных водяных центробежных касосов только тем, что корпус 1 и рабочее колесо 2 рассчитаны на пропуск воды с грунтом, имеющим крупные каменистые включения, и изготовляются из износостойких материалов. Рабочее колесо (одностороннего всасывания) посажено консольно на вал 3, опирающийся на подшипниковую опору 4 и соединенный непосредственно с валом электродвигателя эластичной муфтой, или через редуктор и фрикционную
Рис. 179. Землесос
:
1 - корпус; 2 - рабочее колесо; 3 - вал; 4 - опора; 5 - напорный патрубок; 6- всасывающий патрубок.
муфту включения с двигателем внутреннего сгорания. От осевого смещения вал с рабочим колесом удерживается упорным подшипником, установленным сзади подшипниковой опоры. Ступица рабочего колеса расположена в сальниковой коробке, которая предохраняет от попадания на нее абразивных частиц. Для защиты сальникового уплотнения от пульпы между корпусом и рабочим колесом со стороны вала под давлением подается чистая вода. Очистку и проверку состояния корпуса и рабочего колеса проводят через люки в корпусе. Всасывающий патрубок 6 крепится к передней крышке. Для отсоса воздуха при запуске землесоса в верхней части корпуса имеется отверстие, к которому присоединяется вакуумнасос.
Рабочее колесо имеет от 3 до 6 лопастей, идущих по спирали от центра к наружному диаметру между двумя торцовыми дисками. При вращении рабочего колеса у всасывающего патрубка образуется разрежение, и пульпа засасывается в пространство между лопастями, откуда ими выталкивается в напорный патрубок 5 землесоса и далее в трубопровод.
Землесосные установки делятся на сухопутные и плавучие.
Сухопутные установки изготовляют: стационарные и передвижные на железнодорожном, гусеничном, шагающем и колесном ходу; плавучие - на понтонах.
Стационарные землесосные установки применяют при объемах работ, которые могут быть выполнены с одной стоянки, и для транспортирования грунта, разрабатываемого другими машинами.
Передвижные землесосные установки применяют при работах, когда по условиям местности и объему работ разработка грунта или транспортирование с одной стоянки не может быть обеспечено и требуется перемещение установки по направлению к забою.
Землесосные установки, предназначенные только для транспортирования грунта, выполняются с неподвижной всасывающей частью во время работы.
На гидромелиоративных работах наибольшее применение находят плавучие землесосные установки - земснаряды. По конструктивному признаку их можно разделить на две группы:
-земснаряды для мелиоративных и дноуглубительных работ, приспособленные для работы на каналах, реках, озерах и в портах. Эти земснаряды имеют свою силовую дизельную или дизель-электрическую установку и приспособлены к работам при быстром течении воды и больших волнах;
Земснаряды для строительных целей и добычи полезных ископаемых с приводом механизмов электродвигателями, питающимися электроэнергией от стационарной или передвижной электростанции. Применяют эти установки при сооружении крупных каналов, котлованов, очистке отстойников и голов каналов, намыве плотин и дамб, для добычи песка и гравия из-под воды и на вскрышных работах.
Для очистки от наносов каналов, прудов, водоемов, углубления дна малых рек, подводящих каналов насосных станций, строительства оросительных и осушительных каналов, рытья котлованов для мелиоративных сооружений и других подобных работ применяют дизельные и дизель-электрические малогабаритные земснаряды. Их можно разделить на земснаряды для работы на каналах и в выемках с шириной по дну свыше 2,5 мпроизводительностью 20-35 м3/ч и свыше 5 м производительностью 60-100 м3/ч.
Земснаряды первой группы (рис. 180) изготовляются с комбинированным устройством для разработки и транспортирования грунта. Корпус 3 металлический, плоскодонный, с прямоугольными обводами. В машинном помещении 6 в передней части установлены землесос и генератор, а в задней - двигатель внутреннего сгорания.
Рис. 180. Малогабаритная плавучая землесосная установка
:
1-роторный рыхлитель; 2 - смесительный бункер; 3 - корпус; 4 - канат; 5 - пульт управления; 6 - машинное отделение; 7 - сваи; 8 - навес; 9 - лебедка; 10 - кронштейн.
Рабочие органы - роторный рыхлитель 1 и всасывающая труба, проходящая через смесительный бункер 2, - шарнирно соединены с корпусом и подвешены на полиспасте к кронштейну 10 так, что лебедкой можно их приподнимать и опускать. Пульт управления 5 с контрольными приборами расположен на палубе в носовой части корпуса, закрытой сверху съемным навесом 8. Рабочие передвижения снаряд совершает при помощи свай 7 и двух канатов 4, закрепленных на папильонажной лебедке 9.
Большинство земснарядов малых габаритов имеет сменное рабочее оборудование - сосун, черпаковое устройство и роторный рыхлитель. Сосуном разрабатывают пески и неплотные супеси; черпаковым устройством- плотные супеси, легкие суглинки; роторным рыхлителем - вязкие илистые грунты, заросшие растительностью. На замену рабочего оборудования
затрачивается 1,5-2 ч.
Земснаряды второй группы (рис. 181) изготовляются с неразборным и с разборным на две части корпусом 10. Рабочие органы - фрезерный рыхлитель 1 и всасывающая труба - укреплены на раме 11, которая пятой шарнирно соединена с корпусом 10, а головкой подвешена на полиспасте. Рыхлитель вращается двигателем 12, установленным на площадке у пяты рамы. Папильонажные лебедки 2 расположены на палубе носовой части, а лебедки 7 подъема свай - на палубе задней части корпуса. Землесос 3, заливочный насос 4, двигатель внутреннего сгорания 5 и дизель-генератор б размещены в трюме машинного помещения. Сваи 8 направляющими кронштейнами прикреплены к задней части корпуса. Плавучий пульповод 9 соединяется с нагнетательной трубой землесоса гибким шлангом или шаровым соединением.
Земснаряды с электроприводом
(рис. 182), предназначенные для механизации земляных работ на крупных гидротехнических объектах и вскрышных работах, а также для добычи строительных материалов, выпускаются производительностью 100, 300, 500 и 1000 м3/ч, весом от 64 до 650 т. Они имеют принципиально такую же конструкцию, как и малогабаритные дизель-электрические снаряды, но у них нет своего источника электроэнергии (дизель-генератора).
Рис. 181. Земснаряд с дизель-электрическим приводом:
1 -фрезерный рыхлитель- 2 - папильонажная лебедка; 5 -землесос; 4 - заливочный насос; 5 - двигатель внутреннего сгорания; 6 - дизель-генератор; 7 - лебедка подъема свай; 8 - свайный аппарат; 9 - пульповод; 10 - корпус; 11 - рама; 12 - электродвигатель привода рыхлителя.
Рис. 182. Земснаряд с электрическим приводом:
1 - фреза; 2 - канат к якорю; 3 - рама: 4 - корпус; 5 надпалубная надстройка; 6 - землесос; 7 - электродвигатель; 8- сваи; 9 - лебедки; 10 - плавучий пульповод.
Корпус 4 земснаряда разделен на водопроницаемые отсеки. В надпалубной надстройке 5 установлены папильонажные лебедки и пульт управления. Землесос 6, соединенный эластичной муфтой с электродвигателем 7, центробежный насос для залива землесоса и подачи воды в его сальник и вакуум-насос размещены в среднем отсеке трюма корпуса. Сваи 8 поднимаются лебедками 9, расположенными на палубе задней части корпуса. Плавучий пульповод 10 с напорной трубой землесоса соединяется шаровым шарниром. Рама 3 разрыхлителя на двух шарнирах прикреплена в вырезе корпуса и подвешена на полиспасте. Канаты 2 от папильонажных лебедок к якорям идут через направляющие блоки, установленные на раме рыхлителя. Рыхлитель 1 приводится во вращение от электромотора через редуктор. Электрические устройства современных земснарядов очень сложны и состоят из высоковольтного гибкого питающего кабеля для подключения к береговым сетям (укладывается обычно по понтонам плавучего пульповода), пусковой и защитной аппаратуры, трансформаторной подстанции, высоковольтной и низковольтной внутренней сети, системы блокировок и вторичной коммутации и пульта централизованного управления.
На земснарядах с электроприводом применяются фрезерные, роторные
Рис. 183. Схема папильонажа при обычном свайном ходе:
/, // - лебедки; 1-4
- слои грунта.
Рис. 184. Схема папильонажа при роторном свайном ходе :
1-III -положения земснаряда; 1,2 - канаты.
и гидравлические рыхлители. Последние два вида почти не получили распространения. Для рабочих перемещений земснарядов применяются свайные ходы двух типов: две сваи, каждая из которых прикреплена в направляющих к корпусу земснаряда (см. рис. 180), и две сваи, проходящие в направляющих поворотной обоймы (роторный свайный ход), установленный сзади корпуса, так, что она может вращаться относительно вертикальной оси (напорный поворотный свайный ход).
При первом типе свайного хода перемещение земснаряда при разработке грунта выполняется поочередным поворачиванием снаряда вокруг одной из свай (рис. 183). Свая А под действием собственного веса опускается и заглубляется в грунт. Наматывая трос на лебедку / и ослабляя трос лебедки //, поворачивают снаряд вокруг сваи А до положения, изображенного пунктиром. Рабочий орган при этом снимает слой грунта /. Затем свая А поднимается, а свая Б опускается. Наматывая трос на лебедку // и ослабляя трос лебедки /, поворачивают снаряд вокруг сваи Б, снимая слой грунта 2. Повторением таких операций снимают слои, пока не потребуется перекладка якорей. Переложив якоря на новое место таким же путем ведут дальнейшую разработку.
При таком свайном ходе земснаряд, совершая рабочие перемещения, вращается относительно разных осей. В силу этого рабочий орган проходит часть пути по выработанному участку, а часть участка оставляет неразработанным. При разработке тяжелых связных грунтов указанный недостаток снижает производительность.
Роторный свайный ход обеспечивает выработку грунта правильными концентрическими полосами с незначительным перекрытием (рис. 184) за счет того, что свая, на которой происходит поворот, каждый раз закрепляется на оси прорези. Для начала работы земснаряд устанавливают в положение /. В грунт закрепляется свая, установленная направляющей обоймой по оси корпуса снаряда. Наматыванием каната / на барабан лебедки и ослаблением каната 2 земснаряд поворачивается вокруг опущенной сваи до положения //. Затем специальным механизмом направляющая обойма со сваями вращается до тех пор, пока поднятая свая не переместится вперед и не совместится с осью прорези. Одновременно с поворотом поднятой сваи этим же механизмом перемещается землесос вперед в положение ///. Натяжением каната 2 при ослабленном канате / земснаряд вращается относительно вновь опущенной сваи и снимает следующую полосу грунта. Так, поворотом земснаряда относительно поочередно опускаемых свай и перемещением вперед выбирают грунт до перекладки якорей.
Пульпа от земснаряда до берега перекачивается по плавучему трубопроводу - пульповоду, а далее - по трубам, уложенным на грунт или специальные подставки.
Плавучий пульповод - это цепь из понтонов (бочек), шарнирно соединенных между собой, с проложенными по ним трубами. На некоторых понтонах установлены ручные лебедки, с помощью которых пульповод якорями закрепляется от смещения его течением воды и ветром.
Для перекладки якорей в пределах водоема к земснарядам прикрепляют лодку или катер, а для соединения плавучего пульповода с береговым - плавучие краны.
Поплавковые уровнемеры устанавливаются на резервуарах для хранения жидких и сыпучих веществ.
Дноуглубительные снаряды, независимо от типа и назначения, имеют следующие основные части:
1) корпус, в котором размещается все рабочее, силовое и вспомогательное оборудование снаряда;
2) дноуглубительное устройство (рабочий орган);
3) главную энергетическую установку, приводящую в действие дноуглубительное устройство;
4) палубные механизмы для оперативных перемещений корпуса во время грунтозабора;
5) средства управления работой земснаряда.
7.4.1. Землесосы
На землесосах, как уже отмечалось, используется гидравлический способ отделения грунта от дна и его отвода по трубопроводам к месту отвала. Схема устройства речного землесоса приведена на рис. 7.10, 7.11.
Корпус речного землесоса – простых грубых обводов, имеет вырез (прорезь) для размещения в нем всасывающей трубы с охватывающей ее рамой. Главным рабочим органом землесоса является грунтовый насос центробежного типа, обеспечивающий всасывание водогрунтовой смеси и ее перемещение по грунтопроводам. Насос приводится в действие главным двигателем землесоса. При остановке главного двигателя землесос обеспечивается энергией от вспомогательного дизель-генератора.
В
Рис.
7.10. Схема землесоса: 1
– всасывающий грунтоприемник; 2 –
всасывающая труба; 3 – гибкое соединение;
4 – корпусная часть всасывающего
грунтопровода; 5 – грунтовый насос; 6 –
главный двигатель; 7 – корпусная часть
напорного грунтопровода;
8 – плавучая
часть напорного грунтопровода (рефулер);
9 – гибкое соединение звеньев рефулера;
10 – понтон; 11 – рамоподъемное устройство;
12 – рамоподъемная лебедка; 13 – передняя
становая лебедка; 14 – передняя
боковая
лебедка; 15 – промерный мостик;
16 – кран-балка для монтажных работ
Рис. 7.11. Общий вид землесоса (а) и плавучего грунтопровода (б)
Напорный грунтопровод состоит из корпусной и плавучей части. К насосу присоединяется вертикально расположенный патрубок, за которым находится имеющее большой радиус кривизны колено, направляющее водогрунтовую смесь (гидросмесь) в горизонтально расположенный участок корпусного грунтопровода. Этот участок размещается на крыше верхней надстройки землесоса. В кормовой части снаряда гидросмесь через два колена и наклонно расположенный грунтопровод, спускается вниз, к месту присоединения плавучего грунтопровода. С напорным корпусным грунтопроводом плавучий трубопровод соединен при помощи двух шаровых соединений. Такое соединение обеспечивает необходимую степень подвижности, как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной, когда землесос по мере расходования топлива начинает “всплывать” по отношению к плавучей части напорного грунтопровода.Плавучий грунтопровод (рефулер) расположен на понтонах и его отдельные звенья (трубы) соединяются между собой при помощи гибких соединений. Понтон представляет собой два жестко соединенных вместе поплавка. Последний понтон рефулера, называемый концевым, оборудован двумя якорями, тросами и лебедками. Якоря и тросы служат для удержания понтона на месте отвала грунта, для спуска понтона по течению, а также для перемещения понтона в стороны от оси отвала.
Принцип работы землесоса по извлечению и отводу грунта состоит в следующем. Грунтовый насос заливается водой и приводится в действие главным двигателем. С помощью рамоподъемного устройства всасывающая труба заглубляется в грунт. При работе заполненного водой насоса во всасывающей трубе создается вакуум (давление ниже атмосферного). Над грунтоприемником действует атмосферное давление и давление столба воды, соответствующее глубине опускания грунтоприемника. Под действием разницы давлений вода, находящаяся перед грунтоприемником, начинает входить в него с определенной скоростью. Подтекающая к приемнику вода захватывает и увлекает за собой частицы грунта. Пространство вокруг зева (отверстия) грунтоприемника, в пределах которого вода размывает и увлекает грунт, называют сферой всасывания. Смесь частиц грунта с водой (гидросмесь) перемещается по всасывающему грунтопроводу к насосу. В насосе гидросмесь попадает на вращающиеся лопасти рабочего колеса и отбрасывается в начало корпусной части напорного грунтопровода, где создается повышенное (выше атмосферного) давление. Около выходного отверстия плавучего рефулера давление равно атмосферному. Под действием разницы давлений гидросмесь движется по напорному грунтопроводу к месту отвала грунта.
Производительность землесоса по грунту, м 3 /ч, определяется по выражению
где: Q см – расход гидросмеси (производительность землесоса по смеси), м 3 /ч;
Р – консистенция пористого грунта (содержание грунта в гидросмеси), %;
V см – скорость движения гидросмеси в напорном грунтопроводе, м/с;
Д н – диаметр напорного грунтопровода, м.
Содержание грунта в гидросмеси принято характеризовать консистенцией (насыщением). При дноуглублении под консистенцией Р понимают отношение объема грунта вместе с порами (с пористостью, свойственной грунту на дне до его разработки) к объему гидросмеси. Насыщение 15–18% считается удовлетворительным при разработке легких грунтов и 12% – при разработке тяжелых грунтов.
Производительность по грунту у речных землесосов, эксплуатируемых на внутренних водных путях, составляет от 200 до 2500 м 3 /ч.
Землесосы обычно используются при разработке несвязных, главным образом, песчаных и песчано-гравелистых грунтов. Для работы на связных (глинистых) грунтах землесосы оборудуются механическими разрыхлителями, при помощи которых грунт срезается и подводится к всасывающему отверстию грунтоприемника.
В настоящее время на внутренних водных путях при производстве дноуглубительных работ за пределами судового хода все большее применение получают рефулерные фрезерные землесосы (рис. 7.12, 7.13). Для углубления эксплуатируемых транзитных судовых ходов их не применяют из-за необходимости пропуска судов.
О
Рис.
7.12.Схема фрезерного рефулерного
землесоса: 1 – вспомогательная
свая; 2 – гидроцилиндры; 3 – лебедка
поворота стрелы; 4 – привод фрезы; 5 –
лебедка подъема якоря; 6 – грузовая
стрела; 7 – канат подъема якоря;
8 –
фреза; 9 – папильонажный канат; 10 –
погружной грунтовый насос; 11 – двигатель
насоса; 12 – рабочая свая; 13 – корпусная
часть напорного грунтопровода; 14 –
плавучий
напорный грунтопровод
Рис.
7.13. Общий
вид фрезерного землесоса
Отличительной особенностью грунтозаборного устройства свайно-якорного землесоса является наличие прочной металлической рамы, на верхнем поясе которой установлен валопровод механического разрыхлителя.
Нижний конец валопровода несет на своей консольной части механический разрыхлитель. Верхний конец валопровода соединяется через редуктор с двигателем разрыхлителя. Наклонная всасывающая труба размещается внутри рамы. Всасывание гидросмеси осуществляется грунтоприемником, зев которого расположен внутри фрезы разрыхлителя.
Для повышения эффективности грунтозабора и увеличения глубины всасывания на некоторых землесосах применяют погружной насос, установленный на раме. Погружные насосы обычно применяются в комбинации с одним или двумя грунтовыми насосами, расположенными в корпусе снаряда.
Для подъема и опускания грунтозаборного устройства на необходимую глубину нижняя часть рамы через рамоподъемный полиспаст подвешивается к порталу.
Для выполнения рабочих перемещений у фрезерных землесосов используются лишь два носовых боковых якоря и свайное устройство, которое установлено в кормовой оконечности корпуса снаряда (см. рис. 7.12). Свайное устройство той или иной конструкции с помощью погруженной в дно рабочей сваи фиксирует на месте соответствующую точку корпуса. Наматыванием и сматыванием канатов, закрепленных за якоря, достигается поворот земснаряда вокруг зафиксированной точки, вследствие которого грунтозаборное устройство перемещается по дуге окружности.
На современных свайно-якорных землесосах перекладку боковых якорей производят с помощью специальных грузовых стрел, установленных по бортам у носовой оконечности корпуса. Оперативные папильонажные канаты выведены через блоки, укрепленные на раме грунтозаборного устройства.
Для периодической перекладки каждого якоря к его головной части постоянно прикреплен подъемный канат, выведенный через стрелу от отдельной подъемной лебедки.
Технологические особенности разработки грунтов с применением механических разрыхлителей заключается в том, что первичное их отделение от дна осуществляется механическим разрыхлителем, а всасывание образовавшейся гидросмеси – всасывающим наконечником, совмещенным с рыхлителем в одном грунтозаборном узле.
Грунтозаборный узел с механическим разрыхлителем современного земснаряда состоит из режущего органа (фрезы) с приводом, всасывающего грунтоприемника и концевого участка рамы рыхлителя.
В настоящее время наибольшее применение получили фрезерные рыхлители. Это объясняется их простотой в конструктивном и эксплуатационном отношении и высокой эффективностью при разработке грунтов различных типов. В практике дноуглубления наиболее широко применяются нереверсивные фрезерные рыхлители. Они отличаются наличием ножей с односторонней режущей кромкой и поэтому они могут срезать грунт только при одном направлении вращения. Нереверсивные фрезы подразделяются на открытые, закрытые и отвальные (рис. 7.14).
Открытые фрезы отличаются наличием полностью или частично открытой лобовой части фрезы и состоят из ступицы, ножей, спиц, соединяющих ножи со ступицей, и опорного кольца, обеспечивающего пространственную жесткость. Закрытые фрезы отличаются наличием режущих элементов на всей поверхности их контакта с грунтом (в том числе и в лобовой части) и состоят из ступицы, криволинейных ножей и опорного кольца. Закрытые фрезы имеют переднее смыкание ножей на ступице. Отвальные фрезы отличаются от других фрезерных разрыхлителей наличием отвально-направляющих поверхностей, обеспечивающих принудительное перемещение грунта из области резания в область активного всасывания. Конструктивно они состоят из ступицы, отвалов и опорного кольца. В отвальных фрезах отсутствует переднее смыкание ножей (как в закрытых фрезах) и нет спиц (как в открытых), а отвально-направляющие поверхности сопрягаются непосредственно со ступицей.
Рис. 7.14. Примеры конструкций фрез:
а – фреза закрытого типа; б – фреза открытого типа;
в – отвальная фреза с зубьями
Назначение рабочего оборудования земснаряда – разрушение грун-
та, удаление его из забоя и формирование траншеи. Существуют сле-
дующие способы разрушения и транспортирования грунта: гидравличе-
ские, механические, комбинированные. Наиболее эффективным является
применение комбинированных способов, например механическое разру-
шение грунта и гидравлическое его транспортирование из зоны забоя.
Земснаряд (землесосный снаряд) – плавучее средство для под-
водной разработки грунтов и добычи нерудных материалов (песка, гра-
вия) со дна водоемов. Земснаряд оборудуется средствами для рабочих
перемещений, транспортировки гидросмеси (пульпы) по пульпопрово-
дам к месту укладки.
Земснаряды подразделяются на следующие типы:
По рабочему органу – на землесосные, эжекторные, шнековые, эр-
По рабочим перемещениям – якорно-тросовые, свайно-тросовые,
свайные и с помощью двигателей;
По типу рыхлителя грунта на землесосных, эжекторных и эрлифт-
ных – фрезерный, гидравлический или фрезерно-гидравлический
(редко применяются шнековые, вибрационные и другие рыхлители
По способу транспортирования грунта – в собственном трюме
(трюмный земснаряд), по плавучему и береговому пульпопроводам,
по подвесному пульпопроводу, по лонгкулуару (длинному лотку), в
шаландах, в бункерных баржах;
По типу привода рабочего органа – дизельные, дизель-электри-ческие,
электрические дизель-гидравлические, дизель-электрогидрав-
лические.
Область применения земснарядов:
Дноуглубительные работы;
Намыв плотин, дамб и пляжей;
Добыча строительных материалов и полезных ископаемых;
Разработка золо- и шлакохранилищ ТЭЦ;
Очистка каналов, рек и различных водоемов, промышленных и
сельскохозяйственных отстойников;
разработка подводных траншей под закладку трубопроводов (дю-
керов) и кабелей, а также их замыв;
Намыв дорог и площадей под промышленное и гражданское строи-
тельство.
вопрос №20 вариант4
1.В качестве тяговых средств для протаскивания подводного тру-
бопровода в зависимости от необходимого тягового усилия рекоменду-
ется применять специальные тяговые лебедки серии ЛП (лебедка про-
таскивания), тягачи, оборудованные лебедками, а также однотипные
тракторы, работающие в сцепе.
Тракторы следует использовать при строительстве небольших пе-
реходов и тяговых усилий до 20–30 т.
Если тракторы не могут перемещаться в створе перехода, то допус-
кается их перемещение вдоль берега с закреплением на берегу блока
для изменения направления тягового троса.
2. При протаскивании трубопровода, если мощность тяговых
средств недостаточна, можно использовать трубоукладчики для подъе-
ма отдельных участков трубопровода, находящегося на берегу. Для тру-
бопроводов диаметром менее 1020 мм нельзя прикладывать к трубопро-
воду дополнительные толкающие усилия, при диаметре 1020 мм и более
– величина толкающих усилий и необходимость их приложения должны
быть обоснованы расчетом в проекте производства работ.
вопрос №20 вариант5
Рабочие органы подводных землеройных машин являются механизмами, работающими в агрессивной среде (вода, грунт, твердые включения) с большими динамическими нагрузками. Требования, предъявляемые к рабочим органам, должны удовлетворять условия нормальной эксплуатации машин..
Механические рыхлители разделяются на следующие группы: фрезерные, ротационные, роторно-ковшовые, винтовые, вибрационные и пр.
Ротационные рыхлители применяются для разрушения заросших растительных грунтов (рис. 87). Рабочие органы состоят из барабанов с ножами. Барабаны представляют собой диски, на которых укреплены ножи.
Фрезерно-гидравлические рыхлители применяются для предотвращения залипания фрез и увеличения зоны всасывания. На фрезе такого рыхлителя устанавливаются гидронасадки бокового, лобового и’смывающего типов (рис. 88).
Роторно-ковшовые рыхлители бывают с одним или двумя роторами, с бункером или вращающейся всасывающей трубой, реверсивные.
Винтовые рыхлители применяются для разработки торфяников и являются сменным оборудованием.
Вибрационными грунтозаборными устройствами разрабатываются илистые и гравийно-певчаные грунты. Виброприводом служат гидро-и электровибраторы.’
вопрос №21 вариант1
Канатно-скреперные установки могут использоваться для разра-
ботки траншей на болотах, строительстве переходов через небольшие
реки и водоемы, а также в горной местности на уклонах более 20°
Схема работы канатно-скреперной установки:
а – с одним ковшом; б – с двумя ковшами
Схема работы ЛС-302 и ЛС-1001
Установка состоит из тягача (трактор Т-100), двухбарабанной ле-
бедки (Л 51), смонтированной на заднем мосту и прицепном устройстве
трактора, комплекта скреперных ковшей и якорного приспособления с
блоком. В качестве такого приспособления могут применяться крюковой
анкер, прилагаемый к установке, закопанные в грунт или уложенные по-
перек траншеи бревна или трубы, а также трактор
вопрос №21 вариант2
В настоящее время известны следующие методы разработки тран-
шей с помощью экскаваторов с сильно развитой опорной поверхностью:
одноковшовым экскаватором ТЭ-3М на уширенных гусеницах; одно-
ковшовым экскаватором Э-652Б на сланях, пенно-волокушах и пла-
вающих понтонах; болотными экскаваторами МТП-71 (ЭО-4221) или
ЭКБ; экскаваторами ТЭ-3М, МТП-71 (ЭО-4221) и ЭКБ и некоторыми
Снабженный различными видами сменного оборудования экскава-
тор может выполнять следующие виды работ:
1) драглайном – отрытие траншей и котлованов на болотах, заболо-
ченных поймах рек, а также реках и водоемах глубиной не более 0,9 м;
2) грейфером – разработка траншей и котлованов в болотах, реках
и водоемах с высотой уровня воды более 0,9 м. Экскаватор при этом на-
ходится на плаву, удерживаясь от произвольного перемещения или сно-
са течением с помощью канатной расчалки;
3) обратной лопатой – отрытие траншей и котлованов в обычных
грунтовых условиях;
4) краном – навеска утяжеляющих грузов на трубу, производство
погрузочно-разгрузочных и монтажных работ на болотах, а также пой-
мах рек и реках с высотой уровня воды не более 0,9 м.
обеспечивают проходимость и работу экскаватора на болотах всех
типов. Централизованная система подкачки шин с пультом управления
в кабине машиниста обеспечивает необходимое увеличение давления в
шинах при передвижении и работе на твердых грунтах и снижение его
на болотистых и мягких грунтах.
вопрос №21 вариант3
Балластировка и закрепление трубопроводов на проектных отметках
могут осуществляться одним из следующих способов: засыпкой трубо-
провода минеральным грунтом; обетонированием трубопровода; уста-
новкой на трубопровод одиночных железобетонных грузов различных
конструкций; закреплением трубопроводов анкерными устройствами;
заполнением внутренней полости трубы водой, нефтью или нефтепро-
дуктами (для нефтепроводов и для нефтепродуктопроводов) (рис. 8.5).
Все средства балансировки можно разделить на две основные
К первой группе относятся устройства, воздействующие на трубо-
провод собственной массой:
а) одиночные железобетонные грузы;
б) групповая установка одиночных железобетонных грузов;
в) одиночные чугунные грузы;
г) минеральный грунт засыпки (обычно используется при повы-
шенном заглублении трубопровода);
д) закрепленные гидрофобизированные грунты;
е) полимерно-контейнерные балластирующие устройства (ПКБУ),
заполненные местным или привозным грунтом или щебнем;
ж) минеральный грунт в оболочке из нетканых синтетических
материалов;
з) сплошное обетонирование труб;
и) анкерные плиты;
к) комбинированные способы и др.
Ко второй группе относятся анкерные устройства, несущую спо-
б) раскрывающегося типа;
в) выстреливаемые;
г) взрывные;
д) вмораживаемые;
е) свайные консольного типа;
способностью;
к) анкер-инъекторы и т. д.
вопрос №21 вариант4
анкерные устройства, несущую спо-
собность которых определяют свойствами грунтов:
а) винтовые анкерные устройства (ВАУ);
б) раскрывающегося типа;
в) выстреливаемые;
г) взрывные;
д) вмораживаемые;
е) свайные консольного типа;
ж) якорные анкерные устройства;
з) козловые анкерные устройства;
и) винтовые анкерные устройства с повышенной удерживающей
способностью;
к) анкер-инъекторы и т. д.
вопрос №21 вариант5
Бригада по установке винтовых анкеров состоит из 6 человек; машиниста ВАГ, машиниста водоотливной установки, бульдозериста, электросварщика, слесаря-трубоукладчика и изолировщика. Завинчивание анкеров производится, как правило, после укладки трубопровода в траншею.Завинчивание анкеров в грунт может выполняться с помощью рычажных устройств вручную или специальными машинами. Ручной способ завинчивания анкеров отличается большой трудоемкостью и может быть рекомендован только в особых случаях.Механизация закрепления трубопровода анкерными устройствами зависит от их типа, диаметра трубопровода и условий проведения работ. Наибольшее распространение получили винтовые анкеры с диаметром лопасти 150 - 500 мм, для завинчивания которых используют машины типа ВАГ, МБТА, МЗВК-Вращатели анкерные гидравлические ВАГ101, ВАГ203, ВАГ204 представляют собой навесное оборудование на тракторах Т-100 М или Т-130 Г, ВАГ201 - на экскаваторе Э304В, ВАГ202 - на трубоукладчиках Т1224В или Т1530В, ВАГ205 - на трелевочном тракторе ТДТ-55. Рабочим органом машин является вращатель, состоящий из гидравлического двигателя и редуктора. Ко вспомогательному оборудованию, используемому при завинчивании анкеров, относятся траншейный кессон КТ-1, применяемый в обводненных районах для закрепления трубопровода к анкерам хомутами, комплект оборудования КРГ1 с паровой передвижной установкой или паропреобразователь Д-563 для разработки вечномерзлых грунтов перед завинчиванием анкеров. Несущая способность анкерных устройств контролируется динамометром ДКА-351. В комплект машин и оборудования входят также сварочный агрегат АСБ1 или СДАУ для сварки анкеров с хомутом и битумоплавильный котел ИСТЗБ для нанесения защитного битумного покрытия на поверхность хомутов анкеров.
вопрос №26 вариант1
Принцип действия регулирующих заслонок, предназначенных для
регулирования больших расходов, заключается в изменении их пропу-
скной способности при повороте диска в соответствии с входным сиг-
налом, поступающим от управляющего устройства (управляющей вы-
числительной машины, автоматического регулятора, панели дистанци-
онного управления и т. п.).
Запорно-регулирующая заслонка с электрическим приводом:
1 – корпус; 2 – диск; 3 – вал; 4 – ось; 5, 6 – опоры; 7 – нажимной фланец;
8 – уплотнительные кольца; 9 – штифт; 10 – резиновое кольцо;
11 – прижимное кольцо; 12 – ручной дублер
вопрос №26 вариант2
Существует несколько видов приводов запорной трубопроводной
арматуры:
Электроприводы;
Пневмогидроприводы;
Пневмоприводы;
Гидроприводы;
С механическим редуктором.
вопрос №26 вариант3
Обратные клапаны относятся к защитной арматуре и служат для
предотвращения обратного потока среды на линейной части трубопро-
водов и тем самым предупреждения аварии, например, при внезапной
остановке насоса. На рис. 13.14 показан общий вид обратного клапана.
Он является автоматическим самодействующим предохранительным
устройством. Затвор – основной узел обратного клапана. Он пропускает
среду в одном направлении и перекрывает ее поток в обратном. Клапа-
ны не являются запорной арматурой.
Поворотный обратный клапан Dу 50–600 мм
вопрос №26 вариант4
Для защиты сосудов аппаратов, емкостей, трубопроводов и другого
технологического оборудования от разрушения при чрезмерном превы-
шении давления чаще всего применяют предохранительные клапаны.
При повышении в системе давления выше допустимого предохранитель-
ный клапан автоматически открывается и сбрасывает необходимый из-
быток рабочей среды, тем самым предотвращая возможность аварии. По-
сле окончания сброса давление снижается до величины, меньшей начала
срабатывания клапана, предохранительный клапан автоматически закры-
вается и остается закрытым до тех пор, пока в системе вновь не увели-
чится давление выше допустимого. На рис. 13.15 показан грузовой пре-
дохранительный клапан. Предохранительные клапаны предназначены
для жидкой и газообразной, химической или нефтяной рабочей среды,
Нормы герметичности в затворе должны удовлетворять ГОСТ 9789–75.
Грузовой предохранительный клапан
вопрос №26 вариант5
| Схема | Кран шаровый |
Кран – это запорное устройство, состоящее из корпуса и пробки, в
котором пробка имеет форму тела вращения с отверстием для пропуска
жидкости или газа. На рис. 13.8 представлена схема крана шарового за-
порного с электроприводом. Пробка вращается вокруг своей оси.
На рис. 13.9 показано уплотнение пробки крана.
Схемы кранов:
а – конический; б – цилиндрический; в – шаровой;
1 – корпус; 2 – пробка; 3 – разделительная шайба; 4 – сальниковая набивка;
5 – сальниковая втулка; 6 – хвостовик
Краны классифицируют также и по другим конструктивным при-
знакам, например, по способу создания удельного давления на уплотни-
тельных поверхностях, по форме окна прохода пробки, по числу прохо-
дов, по наличии или отсутствию сужения прохода, по типу управления
и привода, по материалу уплотнительных поверхностей и т. д.
(рис. 13.11).
Преимущества кранов:
Низкое гидравлическое сопротивление;
Прямоточность;
Простота конструкции;
Небольшие габаритные размеры и масса;
Высокая прочность и жесткость;
Надежная герметизация;
Независимость от направления движения среды;
Возможность регулирования давления и подачи.
У каждого вида крана имеются свои недостатки и преимущества,
очень нужно