СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ВРЕМЕННОГО СНЕГОЛЕДОВОГО ПОКРЫТИЯ И ФРЕЗОТЕРМИЧЕСКАЯ СНЕГОУПЛОТНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ПРИЦЕПНАЯ-ФТСУ-П Российский патент 2005 года по МПК E01C9/08 E01C19/38 

Предлагаемые технические решения относятся к области дорожно-строительной техники, используемой для прокладки снеголедового монолитного дорожного полотна временных автозимников по снежной целине без подготовки грунтового основания, для строительства зимних автодорог на снежном и ледяном покрове в условиях Заполярья и Крайнего Севера, а также Сибири и Северо-Востока России, для строительства временных зимних дорог для трубопроводного строительства в сложных условиях, для строительства автомобильных дорог для обустройства газовых и нефтяных месторождений в районах вечной мерзлоты, для строительства снеголедовых вертолетных площадок, для строительства площадок на нефтяных и газовых промыслах, для строительства взлетно-посадочных полос аэродромов в условиях Крайнего севера, а также обеспечивают содержание (обслуживание) автозимников с наращиванием снеголедового полотна, устройство автозимников с продленными сроками эксплуатации.

Известен способ сооружения снежно-ледового покрытия, преимущественно дорожного или аэродромного, путем фрезерования снежной массы снежного покрова фрезой и последующего направления потока снежной массы во взвешенном ее состоянии к термическому устройству с форсунками, обеспечивающими ее нагрев до увлажнения, и последующее уплотнение виброустройством (SU №734334, Е 01 C 19/38, 1980).

Известен термоагрегат для увлажнения снега к устройству для строительства снеголедовых дорог, содержащий смонтированный на раме тепловой рыхлитель с кожухом, включающий в себя полые ножи, сообщенные с нагревателем, при этом ножи выполнены П-образными и сообщены паропроводами с парообразователем, а на осях ножей установлены гидродвигатели для обеспечения вращения вокруг вертикальной оси (RU №20097480 С1, 1997 г.).

Известно устройство для увлажнения снежной массы, содержащее рабочий орган с режущими элементами, нагреватель, соединенный с рабочим органом посредством теплопроводов, при этом рабочий орган выполнен в виде фрезы с горизонтально расположенной осью вращения, а режущие элементы рабочего органа выполнены в клиновидной форме и установлены в шахматном порядке по его образующей, при этом привод рабочего органа осуществляется, по меньшей мере, одним гидродвигателем (RU №29732 U1, 05.2003 г.).

Известна термовибрационная уплотняющая машина, содержащая тягач, соединенный с имеющей кабину рамой посредством шарнирно-сцепного устройства, размещенное на раме тепловое оборудование в виде вентилятора, сообщенного посредством камеры сгорания с размещенными в тепловой камере соплами, подвешенную к раме на шарнирных приводных балках фрезу и установленную под рамой опору в виде виброуплотнителя с обогреваемой полостью для снижения энергозатрат за счет уменьшения тягового сопротивления, повышения эффективности уплотнения и качества дороги, машина снабжена шарнирно закрепленным к раме коромыслом и шарнирно соединенными с ним и с виброуплотнителем тягами, сопла шарнирно соединены с тепловой камерой и выполнены в виде последовательно соединенных боковыми стенками диффузоров, а виброуплотнитель выполнен с регулируемой заслонкой с трубкой, установленной на выходе из обогреваемой полости, кроме того, тепловая камера выполнена в сечении сегментообразной и имеет на торцевых стенках заслонки, а кабина установлена над шарнирно-сцепным устройством (SU №734334, 1980 г.).

Известна также термовибрационная машина для уплотнения снега, содержащая раму и установленные на ней фрезу, тепловое оборудование, виброуплотнитель с обогреваемой полостью, при этом для повышения качества уплотненной поверхности она снабжена рифленым катком, шарнирно смонтированным за виброуплотнителем на раме с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, и центробежным отделителем конденсата, смонтированным на раме и соединенным с обогреваемой полостью виброуплотнителя (SU №1010177 А, 1983 г.).

Наиболее близкой из известных является фрезотермическая снегоуплотнительная установка прицепная к тягачу, например, в виде гусеничного трактора, содержащая последовательно расположенные и установленные на полозьях блоки, первый из которых выполнен в виде кожуха с расположенным в нем блоком сопел нагревателя, имеющих систему управления, и с фрезой встречного фрезерования, смонтированной на подвижном в вертикальной плоскости горизонтальном валу после блока сопел, а второй блок выполнен в виде виброуплотнителя (US №3371586, 1968 г.).

Известные устройства не достаточно эффективны в работе, т.к. в силу недостаточной энергетической оснащенности не предусматривают возможности получения в камерах тепловой обработки снега перенасыщенной водой снежной массы, обеспечивающей получение монолитного снеголедового полотна толщиной слоя до 0,3 м и плотностью полотна до 1 т/м³.

Задачей настоящих технических решений является повышение эффективности создания монолитного снеголедяного дорожного полотна за счет повышения эффективности тепловой обработки снега при снижении удельной энергоемкости процесса за счет возможности выбора оптимального для данного процесса температурного режима и создания при этом требуемого направления вектора температурного поля.

Достигается это тем, что:

- Способ сооружения монолитного снеголедового покрытия, преимущественно дорожного или аэродромного, осуществляют путем рыхления массы снежного покрова дисковыми рыхлителями, оси вращения которых размещены под углом, предпочтительно 45°, к направлению перемещения установки, последующего фрезерования разрыхленной снежной массы с направлением ее потоком во взвешенном состоянии к термическому устройству, имеющему возможность отклонения на 30°-90° от вертикали навстречу указанному потоку, снабженному горелками, работающими на дизельном топливе с обеспечением температуры в зоне контакта пламени со снегом 800°С-1200°С, и обеспечивающими распределение пламени с формированием сплошной по поперечному сечению зоны прогрева снежной массы до состояния перенасыщения ее водой, а также последующих укладки, виброуплотнения и прикатки с возможностью регулирования удельного статического давления на уплотняемое снеголедовое полотно.

- Указанный выше способ осуществляют с помощью фрезотермической снегоуплотнительной прицепной установки, содержащей раму, к которой на шарнирных тягах и гидравлических цилиндрах подвешена, предпочтительно в горизонтальном положении, металлическая платформа, управляемая с помощью гидравлической системы из кабины оператора, на которой смонтированы устройства по переработке снежного покрова в перенасыщенную водой снежную массу и укладке ее в корыто дорожного полотна, выполненные в виде дискового рыхлителя снежного покрова, состоящего из двух полуосей, размещенных под углом, предпочтительно 45°, к продольной оси установки, создающей снежный поток, механической фрезы, соединенной через редуктор с электродвигателем, термического устройства, имеющего возможность отклонения на 30°-90° от вертикали навстречу указанному потоку, снабженного по меньшей мере пятью горелками, работающими на дизельном топливе, с регулированием из кабины оператора количества топлива и воздуха, подаваемого к форсункам горелок, устройства распределения пламени горелок и формирования единой по ширине зоны прогрева подаваемой фрезой снежной массы до состояния перенасыщения ее водой, кожух термического устройства, служащего для укладки и первичного выравнивания перенасыщенной водой снежной массы, смонтированную за кожухом термического устройства тепловиброплиту для уплотнения и выравнивания тела снеголедового полотна и каток на пневматических шинах с возможностью регулирования удельного статического давления на уплотняемое снеголедовое полотно. При этом в качестве рамы установки использована рама автогрейдера без передней подвески с прицепным устройством, а заднее шасси выполнено на пневматических шинах с возможностью переустановки на металлические лыжи.

На чертеже схематично изображена фрезотермическая снегоуплотнительная установка прицепная, вид сбоку.

Фрезотермическая снегоуплотнительная установка смонтирована на реконструированной раме 1 (без передней подвески) автогрейдера марки ДЗ-98 с прицепным устройством и реконструированным задним шасси на пневматических шинах в виде катка 2. При наличии глубокого рыхлого слоя снега или недостаточно промерзшего болота предусмотрено переоборудование - установка ставится на металлические лыжи 3. На 3-х шарнирных тягах 4 и 2-х гидравлических цилиндрах 5 установлена в горизонтальном положении металлическая платформа 6, управляемая с помощью гидравлической системы из кабины 7 оператора. На платформе 6 смонтированы устройства по переработке снежного покрова в перенасыщенную водой снежную массу и укладке ее в корыто дорожного полотна, а именно дисковый рыхлитель 8 снежного покрова, состоящий из 2-х половин - полуосей, размещенных под углом 45° к продольной оси установки (по направлению движения), механическая фреза 9, вращаемая через редуктор по ходу движения установки со скоростью предпочтительно 600 оборотов в минуту, электродвигателем мощностью 5 кВт, и термическое устройство 10. Термическое устройство состоит, например, из 5-ти горелок 11, например, типа Lamborqhini (Италия) ЕСО-20, работающих на дизельном топливе, с регулированием из кабины оператора количества топлива и воздуха, подаваемого к форсункам горелок, и устройства распределения пламени горелок и формирования единой зоны прогрева подаваемой фрезой снежной массы до необходимой кондиции перенасыщения водой в зависимости от погодных условий и состояния снежного покрова. Горелки 11 снабжены системой регулирования параметров пламени горелок и зоны прогрева снежной массы. На установке имеется топливный бак емкостью 1500 л и система подачи топлива к форсункам горелок 10 с устройством подогрева, фильтрации и обратной подачи топлива в бак. Кожух термического устройства 10 обеспечивает первичное уплотнение перенасыщенной водой снежной массы в полотно дорожной одежды автозимника. Тепловиброплита 12 предназначена для уплотнения и выравнивания полотна дорожной одежды автозимника. Каток 2 на пневматических шинах имеет систему для регулирования удельного статического давления на уплотняемое дорожное полотно снеголедового автозимника. Кабина оператора с органами управления устройствами и агрегатами снегоуплотнительной установки снабжена автономной системой жизнеобеспечения. Автономное энергетическое устройство включает дизельную электростанцию мощностью 16 кВт и напряжением 230/380 В, понижающий до 24 В трансформатор, сварочный трансформатор и печку для обогрева кабины оператора. Установка оборудована системой пожаротушения.

Технические характеристики установки ФТСУ-П

Ширина обрабатываемой полосы, м 4,0

Линейная производительность, км/ч до 1,5

Транспортная скорость, км/ч до 50

Фреза механическая с глубиной обработки снега, м 0,6

Термическая установка, кВт 1250

- температура горения, град до 1200

- температура в рабочей зоне обработки снега, °С от 800

- расстояние от оси фрезы до центра

зоны термической обработки, м 0,3

- максимальный расход топлива, л/час 105

Тепловиброплита с автономным

подогревом на жидком топливе, кв.м 4,8

- ширина полосы, м 4,0

Каток на пневматических шинах, шт 12

Установка работает следующим образом.

По очищенной от леса и крупных камней полосе и обозначенной согласно проекту трассе автозимника на прицепе любого снего-(болото-) проходимого тягача мощностью 170 л.с. двигается (буксируется) со скоростью до 1,5 км/час (исходя из фактических температурных, погодных условий и снежного покрова) фрезотермическая снегоуплотнительная установка. Управляемая в горизонтальной и вертикальной плоскости с помощью гидравлической системы из кабины установки оператором устанавливается в необходимом для работы положении металлическая платформа, на которой смонтированы агрегаты и устройства по переработке снежного покрова в перенасыщенную водой снежную массу и ее укладке. При этом дисковый рыхлитель прорезает и рыхлит поверхностный слой снежного покрова до необходимой глубины; механическая фреза, вращаемая автономно электродвигателем через редуктор по ходу движения установки со скорость около 600 оборотов в минуту, перерабатывает до 38 м в минуту снежной массы и подает, дополнительно измельчая ее, в зону термической обработки (вбрасывая снежную массу в оптимальную зону пламени горелок); термическое устройство, состоящее из 5-ти горелок, работающих на дизельном топливе, с регулированием из кабины оператора количества топлива и воздуха, подаваемого к форсункам горелок, через устройство распределения пламени горелок и формирования единой зоны подогрева разогревает подаваемою фрезой снежную массу; система регулирования параметров пламени горелок и зоны нагрева снежной массы позволяет довести ее (воздействовать на снежную массу) до необходимой кондиции перенасыщения водой в зависимости от погодных условий и состояния снежного покрова; устройство укладки и первичного уплотнения перенасыщенной водой снежной массы формирует полотно дорожной одежды; тепловиброплита уплотняет и выравнивает перенасыщенную водой снежную массу с заданной плотностью снеголедового полотна; каток на пневматических шинах с регулированием удельного статического давления завершает уплотнение дорожного снеголедового полотна.

В дальнейшем уплотненная перенасыщенная водой снежная масса под воздействием естественных климатических условий переходит непосредственно в качественное дорожное полотно снеголедового автозимника с толщиной слоя до 0,3 м и плотностью до 1 т/м³.

При этом:

- устройство снеголедового дорожного полотна из перенасыщенной водой снежной массы позволяет создать единый по структуре монолитный профиль полотна с повышенной (задаваемой) плотностью;

- снеголедовая (снег и лед в единой массе по всему профилю) структура дорожного полотна более устойчива к колебаниям природно-климатических условий и позволяет существенно продлить сроки эксплуатации автозимника весенний период;

- устройство снеголедового дорожного полотна позволяет исключить отдельные виды и этапы дорожно-строительных работ и работ по содержанию, что существенно влияет на сроки строительства и начало ввода в эксплуатацию соответствующих участков автозимника;

- с учетом вышеизложенного на лицо значительный экономический эффект, который складывается соответственно у заказчиков дороги и дорожников.

Предлагаемые изобретения относятся к области дорожно-строительной техники, используемой для прокладки снеголедового дорожного полотна временных автозимников по снежной целине без подготовки грунтового основания, для строительства зимних автодорог на снежном и ледяном покрове в условиях Заполярья и Крайнего Севера, Сибири и Северо-Востока России, для строительства временных зимних дорог для трубопроводного строительства в сложных условиях, для строительства автомобильных дорог для обустройства газовых и нефтяных месторождений в районах вечной мерзлоты, для строительства снеголедовых вертолетных площадок, для строительства площадок на нефтяных и газовых промыслах, для строительства взлетно-посадочных полос аэродромов в условиях Крайнего севера, а также обеспечивает содержание (обслуживание) автозимников с наращиванием снеголедового полотна, устройство автозимников с продленными сроками эксплуатации. Технический результат - повышение эффективности создания снеголедового полотна за счет повышения эффективности тепловой обработки снега при снижении удельной энергоемкости процесса за счет возможности выбора оптимального для данного процесса температурного режима и создания при этом требуемого направления вектора температурного поля. Способ сооружения монолитного снеголедового покрытия осуществляют путем рыхления массы снежного покрова дисковыми рыхлителями, оси вращения которых размещены под углом, предпочтительно 45°, к направлению перемещения установки, последующего фрезерования разрыхленной снежной массы с направлением ее потоком во взвешенном состоянии к термическому устройству, имеющему возможность отклонения на 30°-90° от вертикали навстречу указанному потоку, снабженному горелками, работающими на дизельном топливе с обеспечением температуры в зоне контакта пламени со снегом 800°С-1200°С, и обеспечивающими распределение пламени с формированием сплошной по поперечному сечению зоны прогрева снежной массы до состояния перенасыщения ее водой, а также последующих укладки, виброуплотнения и прикатки с возможностью регулирования удельного статического давления на уплотняемое снеголедовое полотно. Указанный способ осуществляют с помощью фрезотермической снегоуплотнительной прицепной установки, содержащей раму, к которой на шарнирных тягах и гидравлических цилиндрах подвешена, предпочтительно в горизонтальном положении, металлическая платформа, управляемая с помощью гидравлической системы из кабины оператора, на которой смонтированы устройства по переработке снежного покрова в перенасыщенную водой снежную массу и укладке ее в корыто дорожного полотна, выполненные в виде дискового рыхлителя снежного покрова, состоящего из двух полуосей, размещенных под углом, предпочтительно 45°, к продольной оси установки, создающей снежный поток, механической фрезы, соединенной через редуктор с электродвигателем, термического устройства, имеющего возможность отклонения на 30°-90° от вертикали навстречу указанному потоку, снабженного по меньшей мере пятью горелками, работающими на дизельном топливе, с регулированием из кабины оператора количества топлива и воздуха, подаваемого к форсункам горелок, устройства распределения пламени горелок и формирования единой по ширине зоны прогрева подаваемой фрезой снежной массы до состояния перенасыщения ее водой, кожух термического устройства, служащего для укладки и первичного выравнивания перенасыщенной водой снежной массы, смонтированную за кожухом термического устройства тепловиброплиту для уплотнения и выравнивания тела снеголедового полотна и каток на пневматических шинах с возможностью регулирования удельного статического давления на уплотняемое снеголедовое полотно. При этом в качестве рамы установки использована рама автогрейдера без передней подвески с прицепным устройством, а заднее шасси выполнено на пневматических шинах с возможностью переустановки на металлические лыжи. 2 н. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ сооружения временного снеголедового покрытия, преимущественно дорожного или аэродромного, путем рыхления массы снежного покрова дисковыми рыхлителями, оси вращения которых размещены под углом, предпочтительно 45°, к направлению перемещения установки, последующего фрезерования разрыхленной снежной массы с направлением ее потоком во взвешенном состоянии к термическому устройству, имеющему возможность отклонения на 30 - 90° от вертикали навстречу указанному потоку, снабженному горелками, работающими на дизельном топливе с обеспечением температуры в зоне контакта пламени со снегом 800-1200°С, обеспечивающими распределение пламени с формированием сплошной по поперечному сечению зоны прогрева снежной массы до состояния перенасыщения ее водой, а также последующих укладки, виброуплотнения и прикатки с возможностью регулирования удельного статического давления на уплотняемое снеголедовое полотно.2. Фрезотермическая снегоуплотнительная установка прицепная для осуществления способа по п.1, содержащая раму, к которой на шарнирных тягах и гидравлических цилиндрах подвешена, предпочтительно, в горизонтальном положении металлическая платформа, управляемая с помощью гидравлической системы из кабины оператора, на которой смонтированы устройства по переработке снежного покрова в перенасыщенную водой снежную массу и укладке ее в корыто дорожного полотна, выполненные в виде дискового рыхлителя снежного покрова, состоящего из двух полуосей, размещенных под углом предпочтительно 45° к продольной оси установки, создающей снежный поток механической фрезы, соединенной через редуктор с электродвигателем, термическое устройство, имеющее возможность отклонения на 30 - 90° от вертикали навстречу указанному потоку, снабженное, по меньшей мере, пятью горелками, работающими на дизельном топливе, с регулированием из кабины оператора количества топлива и воздуха, подаваемого к форсункам горелок, устройства распределения пламени горелок с формированием единой по ширине зоны прогрева подаваемой фрезой снежной массы до состояния перенасыщения ее водой, кожух термического устройства, служащего для укладки и первичного выравнивания перенасыщенной водой снежной массы, смонтированную за кожухом тепловиброплиту для уплотнения и выравнивания тела снеголедового полотна и каток на пневматических шинах с возможностью регулирования удельного статического давления на уплотняемое снеголедовое полотно.3. Фрезотермическая снегоуплотнительная установка прицепная по п.2, в которой в качестве ее рамы использована рама автогрейдера без передней подвески с прицепным устройством, а заднее шасси выполнено на пневматических шинах с возможностью переустановки на металлические лыжи.