ПОДВОДНАЯ МАШИНА ДЛЯ УКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 1997 года по МПК E02F5/10 F16L1/12 

Изобретение относится к подводной машине для укладки трубопроводов под дно водного массива, которая обеспечивает высокую эффективность при выемке и удалении грунта из-под подводного трубопровода, подлежащего укладке, в том числе и при рытье траншей большой глубины, и кроме того, компактна, имеет простую конструкцию, потребляет при работе мало энергии и, следовательно, имеет ограниченную стоимость.

Из существующего уровня техники уже известны подводные машины для укладки подводных трубопроводов, т. е. машины, которые пригодны для образования траншеи, проходящей под трубопроводом, подлежащим под дно водного массива, в которую трубопровод войдет за счет собственного веса.

Такая машина состоит, по существу, из шасси, которое приводится в движение двигательным устройством и несет систему для рытья траншеи, при этом упомянутая машина снабжается с поверхности энергией, необходимой для ее работы, с помощью фала для подачи энергии и управления машиной.

В настоящее время задача рытья траншея под трубопроводом, подлежащим укладке под дно водного массива, решена различными путями в вышеупомянутых известных машинах.

Согласно одному из этих способов, используют струи воды под высоким давлением, которые могут быть легко направлены на участок грунта, подлежащий выемке. к сожалению, этот способ является очень сложным и дорогим, так как при его осуществлении требуется передача больших количеств энергии к машине, работающей на дне водного массива, с помощью упомянутого фала для подачи энергии и управления машиной, который в связи с этим должен иметь соответствующие размеры. Кроме того, при использовании этого способа необходимо дополнительное устройство, которое способно удалять грунт из рабочей зоны. В качестве такого устройства, как правило, используют струйные насосы, приводимые в действие той же водой под высоким давлением, что и в водяных струях, или другие решения, результатом которых является необходимость подачи дополнительных количеств энергии, а следовательно значительное увеличение веса машины, ее габаритов и стоимости.

Согласно другому известному решению для рытья траншеи используются режущие инструменты, смонтированные на подвижных элементах.

Этот известный способ, хотя он и менее энергоемок за счет того, что механическая выемка грунта с помощью режущего инструмента более эффективна по сравнению с гидравлической выемкой грунта с помощью струй воды под высоким давлением так или иначе требует мощного и дорогого устройства для удаления грунта, в качестве которого обычно используют центробежные насосы или другие системы, в результате чего опять встают проблемы веса, габаритов и стоимости.

Еще один известный способ, который преодолевает вышеуказанный недостаток, заключается в использовании двух землеройных орудий цепного типа, размещенных в рабочем положении так, чтобы образовать V-образную конфигурацию, которые выполняют двойную задачу рытья грунта и удерживания вынутого грунта на уровне поверхности без необходимости в каких-либо дополнительных устройствах для удаления грунта.

Этот последний способ весьма эффективен благодаря тому, что он сочетает преимущества механической выемки грунта с помощью землеройных инструментов, смонтированных на цепи, с транспортировкой, также механической и высокоэффективной, вынутого грунта из этой же траншеи с помощью той же цепи. к сожалению, способ имеет и серьезный недостаток, заключающийся в том, что в случае рытья траншеи большой глубины, он не обеспечивает эффективного удаления части грунта, приблизительно треугольной формы с вершиной, направленной вниз, которая находится непосредственно под трубопроводом, подлежащим укладке. Действительно, всего лишь две цепи не способны эффективно воздействовать на весь грунт, находящийся под трубопроводом, подлежащим укладке, так как большая часть упомянутого грунта выпадает из радиуса действия упомянутых цепей, оставаясь позади них.

Для устранения этого недостатка было предложено гибридное решение, заключающееся в сочетании этого способа с применением струй воды под высоким давлением, направленных на участок грунта, не испытавший воздействия со стороны цепей. к сожалению, такое решение также имеет вышеупомянутые недостатки, связанные с использованием водяных струй, и кроме того, требует громоздкого и дорогого устройства для удаления вынутого и разжиженного водяными струями грунта.

Другое известное решение заключается в использовании трех землеройных орудий цепного типа, образующих V-образную конфигурацию и размещенных в ступенчатом порядке по отношению друг к другу так, чтобы последнее, заднее землеройное орудие было способно атаковать и подбирать ту часть грунта, которая была разрыхлена предыдущими орудиями.

К сожалению, и это решение имеет недостатки, главные из которых заключаются в использовании третьего землеройного орудия, вследствие чего необходим третий двигатель и все механические элементы, нужные для привода цепи упомянутого третьего орудия. Кроме того, в результате увеличения длины землеройной машины, которое необходимо для размещения третьего землеройного орудия, значительно увеличивается вес машины и возникают проблемы управления, когда землеройные орудия погружены в дно водного массива, вследствие чего возникает необходимость в увеличении размеров двигательного устройства машины и усиления шасси. Кроме того, помимо увеличения веса и усложнения конструкции машины, а следовательно и увеличения ее стоимости, такое решение не дает гарантии, что в траншее не останется комков грунта, не удаленных цепями, и что глубина траншеи не будет меньше требуемой.

Цель изобретения состоит в устранении вышеупомянутых недостатков, и, следовательно, в создании подводной машины для укладки трубопроводов под дно водных массивов, которая без увеличения ее размеров и веса и без оснащения ее громоздкими дополнительными средствами обеспечивает эффективную и рациональную выемку грунта, лежащего под трубопроводом, подлежащим укладке, в том числе и в случае траншей большой глубины.

Эта цель достигается по существу за счет использования устройства для рытья и удаления грунта, которое содержит два землеройных орудия цепного типа, размещенных в их рабочем положении напротив друг друга так, что они образуют V-образную конфигурацию и располагаются приблизительно симметрично относительно средней линии машины и трубопровода, подлежащего укладке, причем каждое из землеройных орудий содержит по меньшей мере две цепи размещенных бок о бок и имеющих разную длину так, чтобы соответствующие цепи двух орудий могли вклиниваться, не соприкасаясь, друг в друга.

Действительно, поскольку имеется множество цепей, размещенных бок о бок, которые одновременно работают в зоне выемки грунта, то обеспечивается эффективное разрыхление и удаление всей части грунта, имеющей по существу треугольную форму с вершиной, направленной вниз, которая лежит под трубопроводом, подлежащим укладке, при этом радиус действия цепей охватывает все сечение траншеи, которую нужно отрыть. С другой стороны, очевидно, что машину теперь можно сделать компактной.

Цепи каждого землеройного орудия, снабженные землеройными инструментами, приводятся в движение одним общим, приводящимся от двигателя валом, с которым соединены звездочки, приводящие отдельные цепи землеройного инструмента, благодаря чему обеспечивается очевидное упрощение конструкции, снижение веса машины и ее стоимости и сокращение эксплуатационных расходов.

Согласно предпочтительному варианту практического осуществления изобретения каждая цепь землеройных орудий снабжена собственным шарниром, пригодным для перемещения ее из нерабочего, транспортного положения, которое приблизительно горизонтально, в рабочее положение, при этом оси всех вышеупомянутых шарниров совпадают друг с другом и с осью упомянутого общего вала, приводящего от двигателя.

Таким образом, цепи можно поворачивать независимо друг от друга, благодаря чему достигается то преимущество, что глубину траншеи можно изменять, переводя в рабочее положение только наиболее подходящие цепи землеройный орудий и оставляя в нерабочем, транспортном положении остальные цепи. Такое регулирование, которое можно осуществлять и во время работы машины, позволяет уменьшить сечение траншеи, когда допускается меньшая глубина траншеи, и соответственно сокращать количество энергии на выемку грунта или же эксплуатировать машину на полной мощности для рытья траншеи меньшего сечения, обеспечивая тем самым высокую скорость проходки и в условиях особенно твердого и жесткого грунта, с самоочевидными преимуществами в том, что касается эксплуатационных расходов.

Звездочки, которые приводят в движение отдельные цепи землеройных орудий, взаимозаменяемы друг с другом и со звездочками, имеющими иное число зубьев.

Благодаря этому, можно менять скорость отдельных цепей, что обычно требуется в случае особых типов грунта, чтобы повысить разрыхляющую способность землеройных инструментов.

Далее приводится предпочтительный вариант осуществления изобретения, не ограничивающий изобретения и служащий только в качестве примера, показывающего, что в любое время могут быть представлены технико-конструктивные варианты изобретения, не выходящие за пределы объема изобретения.

На фиг. 1 представлено перспективное изображение подводной машины для укладки трубопроводов под дно водного массива, выполненной в соответствии с изобретением; на фиг. 2 перспективное изображение, частично в разрезе, в увеличенном масштабе подводной машины для укладки трубопроводов под дно водного массива на фиг. 1; на фиг. 3 разрез А А на фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг. 4 продольный вид в разрезе по средней линии подводной машины для укладки трубопровод под дно водного массива на фиг. 1; на фиг. 5 - вид в поперечном разрезе, в сильном увеличении, части машины на фиг. 1, выполненной в соответствии с вариантом изобретения; на фиг. 6 вид в поперечном разрезе В В на фиг. 5, в увеличенном масштабе; на фиг. 7 вид в поперечном разрезе, аналогичный виду на фиг. 3, иллюстрирующий особый принцип действия машины по изобретению.

Шасси 1 подводной машины для укладки трубопроводов приводится в движение вдоль трубопровода 2, подлежащего укладке, посредством двигательного устройства, снабженного гусеницами 3. Шасси 1 несет землеройную систему, состоящую из двух землеройных орудий 4 и 5 цепного типа.

Упомянутые землеройные орудия цепного типа 4 и 5 размещены напротив друг друга и приблизительно симметрично относительно средней оси 6 машины (см. фиг. 3) и трубопровода 2, подлежащего укладке внутрь траншеи 7, открытой под упомянутым трубопроводом с помощью упомянутых землеройных орудий 4 и 5, которые в рабочем положении повернуты так, что образуют V-образную конфигурацию. Каждое землеройное орудие 4 или 5 содержит три цепи 8, 9, 10 (8', 9', 10'), размещенных бок о бок и имеющих разную длину. Упомянутые цепи оснащены землеройными инструментами 11 и могут вклиниваться, не соприкасаясь, друг в друга (см. фиг. 3 и 7) с тем, чтобы покрыть практически все поперечное сечение траншеи 7, которую нужно отрыть. Каждая цепь перемещается между ведущей звездочкой 12 и ведомым колесом 13, при этом и звездочка и ведомое колесо опираются на вилкообразную раму 14, подвешенную на выступающий втулках 15 (см. фиг. 5), несомых смежными кронштейнами 16, прикрепленными к шасси 1 машины. Таким образом, каждая цепь, которая снабжена собственным шарниром, может быть перемещена из приблизительно горизонтального нерабочего транспортного положения 8а (см. фиг. 4 и 7)) в рабочее положение независимо от другой с помощью регулируемой опоры 18, подвешенной между шасси 1 машины и вышеупомянутой вилкообразной рамой 14, которая поддерживает звездочку и ведомое колесо этой цепи. Такая возможность используется (см. фиг. 7), когда нужно открыть траншею небольшой глубины, для которой достаточно только двух из трех цепей, которыми снабжено каждое землеройное орудие. Ведущие колеса 12 цепей каждого отдельного землеройного орудия 4 или 5 приводятся во вращение одним общим приводящимся от двигателя валом, который представляет собой шлицевый вал 19, соединенный с двигательным агрегатом 20, прикрепленным к одному из кронштейнов 16 и управляемым с поверхности с помощью фала 21 для подачи энергии и управления машиной. Упомянутый шлицевый вал 19 соосен с шарнирами упомянутых вилкообразных рам 14, которые несут цепи, представляющими собой вышеупомянутые выступающие втулки 15, которые в свою очередь поддерживают с возможностью вращения внутри вилок 22 рам 14 ступицы 23 (см. фиг. 5 и 6) упомянутых ведущих звездочек 12, которые приводятся во вращение упомянутым шлицевым валом 19, проходящим через них.

Упомянутые ведущие звездочки 12 состоят из трех секторов 24, 25, 26 (секторов может быть только два или больше, чем три), которые прикреплены болтами 27 к упомянутым ступицам 23. Таким образом, упомянутые ведущие колеса могут быть легко заменены одно на другое или на другие звездочки, имеющие различное число зубьев.

Направляющие системы 28 и 29 направляют машину вдоль трубопровода 2, подлежащего укладке под дно водного массива.

Использование: в устройствах для выемки и удаления грунта из-под подводного трубопровода. Сущность изобретения: подводная машина содержит шасси, перемещаемое вдоль трубопровода, землеройную систему цепного типа, состоящую из двух или более цепей разной длины. Соответствующие цепи двух землеройных орудий имеют возможность вклиниваться друг в друга без соприкосновения с образованием V-образной конфигурации. Рабочие орудия размещены в рабочем положении симметрично относительно средней линии машины и подлежащего укладке трубопровода. Ведущие звездочки соединены общим валом с приводом и могут выполняться взаимозаменяемыми как друг с другом, так и со звездочками и иным числом зубьев. Землеройные орудия установлены на шарнирах для перемещения из нерабочего в рабочее положение. Оси шарниров могут совпадать друг с другом и с осью общего вала. 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. Подводная машина для укладки трубопроводов под дно водных массивов, содержащая шасси, которое приводится в движение вдоль подлежащего укладке трубопровода посредством двигательного устройства, и имеет землеройную систему для рытья траншеи, состоящую из двух землеройных орудий, снабженных шарнирами для перемещения упомянутых землеройных орудий из поднятого, нерабочего, транспортного положения, к их опущенному, рабочему, положению, в котором они имеют V-обрузную конфигурацию, а также двигателями для приведения в движение каждого землеройного орудия, шлангом для снабжения с поверхности водного массива энергией и управления машиной, причем землеройные орудия размещены в рабочем положении симметрично относительно средней линии машины и подлежащего укладке трубопровода, отличающаяся тем, что каждое землеройное орудие выполнено цепного типа и состоит из двух или более цепей разной длины, расположенных бок о бок друг с другом, при этом соответствующие цепи двух орудий выполнены с возможностью вклиниваться друг в друга без соприкосновения, а обе ведущие звездочки, которые приводят в движение цепи каждого землеройного орудия, соединены общим валом с приводом от двигателя. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что ведущие звездочки, которые приводят в движение отдельные цепи каждого землеройного орудия, выполнены с возможностью взаимозаменяемости друг с другом и со звездочками, имеющими иное число зубьев. 3. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что каждая цепь землеройных орудий снабжена собственным шарниром, пригодным для перемещения ее из нерабочего, транспортного положения, которое горизонтально, в рабочее положение, причем оси всех шарниров совпадают одна с другой и с осью общего вала, приводящегося от двигателя.