ЗЕМЛЕСОСНЫЙ СНАРЯД Российский патент 1994 года по МПК E02F3/88 E02F3/92 

Изобретение относится к гидромеханизации и предназначено для подводной разработки грунта и очистки узких каналов землесосными снарядами от нефтепродуктов и т. п.

Известен землесосный снаряд, включающий плавучий корпус с всасывающей трубой и ее наконечником, грунтовый насос с всасывающим и напорным патрубками, водовсасывающий патрубок и дополнительную водоподводящую трубу [1] .

Недостатками этого снаряда являются низкая эффективность его работы как на связных, так и несвязных грунтах ввиду отсутствия гидрорыхлителя.

Известен землесосный снаряд прототип, включающий плавучий корпус, состоящий из двух понтонов, установленные на одном из них грунтовый насос со всасывающим и напорным патрубками и насос гидроразмыва, соединенный водоводом с наконечником, аппарат напорного хода и механизм рабочих перемещений [2] .

Недостатками этого снаряда являются невысокая эффективность его работы, невозможность использовать его для очистки открытых водоемов от нефтепродуктов и т. д.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки грунтов путем активного их гиодрорыхления по всему фронту подводного забоя за счет сохранения оптимального положения напорных струй по отношению к разрабатываемому грунту. Кроме того, при работе данного земснаряда повышается его производительность благодаря выполнению наконечника в форме уширенного диффузора в сочетании с гидравлическим рыхлителем.

При работе данного земснаряда всос разрыхленного грунта происходит не только через устье наконечника, а по всей его площади за счет выполнения его решетчатым. Также выполнение наконечника обуславливает снижение гидравлических потерь на входе.

Особенностями предлагаемого земснаряда являются также:
забор воды, подаваемой на гидрорыхление непосредственно из акватории забоя через водовсасывающую камеру, что исключает наличие дополнительных установок для подвода воды к насосу гидроразмыва и ведет к упрощению конструкции;
данный земснаряд может быть использован как нефтемусоросборщик с поверхности водоема при некотором заглублении всасывающей трубы в воду, т. е. при этом возникает оперативный эффект для очистки открытых водоемов от нефтепродуктов и мусора;
решетки на водовсасывающей камере устанавливаются съемными, их меняют по мере их засорения включениями забортной воды;
выполнение аппарата напорного хода, так как не требуется трудоемкой работы по перезаколке свай для перемещения земснаряда вперед, а лишь его подтягивание после папильонажных проходок (рабочих перемещений) к месту заколки якоря.

На фиг. 1 изображен земснаряд, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - крепление троса на выходе звена и поперечной балке рамы аппарата напорного хода; на фиг. 5 - узел I на фиг. 2; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 5; на фиг. 7 - вид В на фиг. 1; на фиг. 8 - вид Г на фиг. 7.

Землесосный снаряд включает плавучий корпус, состоящий из понтонов 1 и 2, которые соединены между собой посредством пеперечных балок 3. В понтоне 1 установлен грунтовый насос 4 с двигателем 5. К грунтовому насосу 4 подключены всасывающий 6 и напорный 7 патрубки. В понтоне 1 смонтирован насос 8 гидроразмыва с водоводом 9. В понтоне 2 размещен компрессор 10 с воздухоподводящей трубой (не показана) к напорному патрубку грунтового насоса 4. Понтон 2 служит для размещения запчастей: водоподводящих шлангов, решеток водовсасывающей камеры и т. п.

К всасывающему патрубку 6 грунтового насоса 4 присоединена при помощи гибкого шланга 11 всасывающая труба 12 с наконечником 13, выполненным в форме уширенного диффузора (см. фиг. 7), стенки которого состоят из решеток 14. Последние соединены по бокам наконечника между собой. Наконечник 13 присоединен к всасывающей трубе 12 при помощи фланца 15.

В носовой части понтона 1 к водоводу 9 присоединен гибкий шланг 16 (см. фиг. 1 и 7), который при помощи трубопровода 17 подводит воду от насоса 8 гидроразмыва к гидрорыхлителю. Последний выполнен из двух трубчатых коллекторов 18 и 19 с соплами 20 (см. фиг. 7 и 8). Коллектор 18 охватывает с наружной стороны всасывающий наконечник 13 а коллектор 19 установлен параллельно большей оси щелевидного устья наконечника.

В кормовой части понтона 1 выполнена водовсасывающая камера с двумя сорорыбозаградительными съемными решетками 21 и крышкой 22. В камере находится водозаборный патрубок 23, подключенный к насосу 8 гидроразмыва. Кроме того, в кормовой части понтона 1 имеется водометный движитель 24, связанный с напорным патрубком 7 грунтового насоса 4. Всасывающая труба 12 снабжена дополнительной трубой 25 с направляющей 26, выполненной в виде хомута, и может перемещаться в вертикальной плоскости относительно корпуса земснаряда при помощи крана 27, установленного в носовой части понтона 1. В последнем размещена также кабина 28 управления (багермейстерская), в которой находится привод (не показан) механизма рабочих перемещений земснаряда. Приводом механизма рабочих перемещений может быть штурвал, снабженный гидроусилителем, или электрический привод.

В носовой части корпуса при помощи кронштейнов 29 крепится основание 30, на котором посредством опорных роликов 31 и центральной оси 32 установлена поворотная платформа 33. Последнюю огибает тяговый канат 34, связанный с приводом механизма рабочих перемещений.

Аппарат напорного хода земснаряда выполнен в виде плавучего якоря 35, связанного при помощи троса 36 с лебедкой 37, установленной на платформе 33, рамы, состоящей из двух звеньев 38 и 39, шарнирно соединенных между собой. Кроме того, звенья 38 и 39 соединены между собой посредством поперечной балки 40 и пружин 41. На платформе 33 расположены, кроме лебедки 37, ее электродвигатель 42, тормоз 43 и редуктор 44 (см. фиг. 6 и 5). По обе стороны от лебедки 37 на платформе 33 жестко установлены патрубки 45, в которые устанавливается телескопически звено 39 рамы аппарата напорного хода и закрепляется в них при помощи фиксаторов 46, например, в виде закладных пальцев. На выходе звена 38 и на поперечной балке 40 расположены направляющие для троса 36, выполненные, например, в виде роликов (см. фиг. 4).

В зависимости от физико-механических свойств разрабатываемого грунта (при связных грунтах) на верхнюю часть наконечника 13 может надеваться крышка (не показана), а разработанный грунт может транспортироваться на берег при помощи плавучего пульпопровода (не показан), подключенного к напорному патрубку 7 грунтового насоса 4 и размещенного на поплавках (не показаны).

Снаряд работает следующим образом.

В собранном виде земснаряд устанавливается на месте разработки, при этом всасывающая труба 12 с трубой 25 находится в горизонтальном положении, а якорь 35 отводится на небольшое расстояние и заводится в подводный грунт. Затем опускают нужную глубину при помощи крана 27 трубы 12 и 25, при опускании направляющая 26 свободно скользит вдоль всасывающей трубы 12 и при достижении необходимой глубины направляющая (хомут) 26 жестко фиксируется относительно трубы 12. Включают в работу насос 8 и вода из акватории забоя (ее верхний слой) поступает через сорорыбозаградительные решетки 21 в камеру, а из нее - в водозаборный патрубок 23. Далее вода через водовод 9 и гибкий шланг 16 поступает в трубопровод 17, от которого распределяется в трубчатые коллекторы 18 и 19 с соплами 20. Последние, оказываясь непосредственно в толще грунта, интенсивно разрыхляют забой. Затем выключают насос 8 гидроразмыва и включают в работу грунтовый насос 4, в результате начинается процесс активного всасывания уже разрыхленного и взвешенного грунта в наконечник 13 (возможна при необходимости и параллельная работа насосов 4 и 8). При этом разработку грунта ведут по веерной схеме, т. е. по дуге слева направо и справа налево. Это достигается за счет принудительного поворота корпуса земснаряда, осуществляемого с помощью огибающего платформу 33 тягового каната 34, заведенного на привод механизма рабочих перемещений, находящегося в кабине 28. Разработанный грунт поступает по всасывающей трубе 12 через патрубок 6 и грунтовый насос 4 в напорный патрубок 7, к которому присоединена воздухоподводящая труба от компрессора 10 для улучшения транспортирования грунта на береговой плавучий трубопровод.

После первой проходки всасывающей трубы 12 включается в работу аппарат напорного хода для перемещения корпуса земснаряда вперед (при выключенных насосах 4 и 8 и при поднятой в горизонтальное положение всасывающей трубы 12 с помощью крана 27). Для этого включают в работу лебедку 37 и наматыванием на нее троса 36 корпуса земснаряда подтягивается и передвигается вперед, при этом якорь 35 остается заведенным в грунте. При подтягивании корпус вперед кратковременно включают грунтовый насос 4 и за счет всасываемого им поверхностного слоя воды из водоема срабатывает водометный движитель 24 и гидрореактивная сила струи, выбрасываемая из него, способствует движению земснаряда вперед. Затем продолжает папаильонирование грунта справа налево и слева направо и т. д. до полной выборки грунта на участке, устье всасывающего наконечника 13 - якорь 35 до тех пор, когда расстояние между ними окажется минимальным. Далее процесс разработки грунта повторяется.

При этом трос 36 от лебедки 37 проходит между направляющими роликами 47 (см. фиг. 2), установленными на выходе звена 38 и поперечной балке 40 аппарата напорного хода и предотвращающими его выпадение.

Выполнение рамы аппарата напорного хода двухзвенной обусловлено тем, что при подводной разработке грунта вероятно столкновение всасывающей трубы 12 с препятствием (коряга, камень и т. п. ), для смягчения удара служит звено 38, которое подпружинено относительно звена 39. Последнее закрепляется в патрубках 45 и фиксируется при помощи фиксаторов 46 для работы земснаряда в зависимости от заданной глубины разработки. При максимально выдвинутом из патрубков 45 звена 39 весь аппарат напорного хода работает более жестко, так как при этом уменьшается свободная длина якорного троса 36 (провисание его), который является пружиной.

Внедрение данного самоходного разборного снаряда позволяет повысить эффективность и производительность работы как при подводной разработке связных, так и вязкопластичных грунтов (сапропелей). Кроме того, возможно использовать его и как нефтемусоросборщик.

Использование: в гидромеханизации для подводной разработки грунта и очистки узких каналов земснарядами от нефтепродуктов и т. п. . Сущность изобретения: землесосный снаряд состоит из двух сочлененных понтонов. В понтоне расположены грунтовый насос и насос гидроразмыва. Последний соединен водоводом с гидрорыхлителем, выполненным в виде двух трубчатых коллекторов с соплами. В корме понтона размещена водовсасывающая камера со съемными сорорыбозаградительными решетками и водозаборным патрубком. Всасывающая труба присоединена к грунтовому насосу при помощи гибкого шланга. Труба может перемещаться в вертикальной плоскости при помощи крана. Механизм рабочих перемещений выполнен из поворотной платформы с огибающим ее тяговым канатом. Аппарат напорного хода состоит из водометного движителя, якоря, соединенного тросом с лебедкой, и рамы. Последняя имеет два шарнирно соединенные между собой звена. Платформа установлена на основании при помощи опорных роликов и центральной оси. Основание крепится к корпусу при помощи кронштейнов. 3 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. ЗЕМЛЕСОСНЫЙ СНАРЯД, включающий плавучий корпус, сочлененный из двух понтонов, установленные на одном из них грунтовой насос со всасывающим и напорным патрубками и насос гидроразмыва, соединенный водоводом с гидрорыхлителем, всасывающую трубу с наконечником, аппарат напорного хода и механизм рабочих перемещений с приводом, отличающийся тем, что он снабжен выполненной в корме корпуса водовсасывающей камерой со съемными сорорыбозаградительными решештками и водозаборным патрубком, присоединенным к насосу гидроразмыва, а всасывающая труба присоединена к всасывающему патрубку грунтового насоса посредством гибкого шланга с возможностью вертикального ее перемещения относительно корпуса посредством поворотного в горизонтальной плоскости крана, установленного в носовой части корпуса, при этом механизм рабочих перемещений земснаряда выполнен из поворотной в горизонтальной плоскости и установленной на основании платформы с огибающим ее канатом, связанным с приводом механизма рабочих перемещений, а аппарат напорного хода выполнен из водометного движителя, установленного на корме и связанного с напорным патрубком, из якоря, соединенного посредством троса с расположенной на платформе механизма рабочих перемещений лебедкой, по обе стороны которой жестко установлены патрубки, и из рамы, выполненной из двух шарнирно соединенных между собой звеньев посредством поперечной балки и пружин, при этом патрубки установлены с возможностью размещения в них одного из звеньев рамы аппарата напорного хода, а гидрорыхлитель выполнен из двух связанных с водоводом трубчатых коллекторов с соплами, один из которых охватывает с наружной стороны наконечник, а другой расположен перед его устьем, причем наконечник выполнен в форме уширенного диффузора, стенки которого образованы двумя соединенными между собой по его бокам решетками. 2. Землесосный снаряд по п. 1, отличающийся тем, что всасывающая труба снабжена дополнительной трубой с направляющей, выполненной в виде хомута. 3. Землесосный снаряд по п. 1, отличающийся тем, что платформа установлена на основании посредством опорных роликов и центральной оси. 4. Землесосный снаряд по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что основание платформы смонтировано на корпусе посредством кронштейнов.