Стенд для исследования подводного резания грунтов Советский патент 1984 года по МПК E02F3/02 

Изобретение относится к стендам для исследования рёзания грунтов, а конкретнее для исследования подводного резания грунтов. Известен стенд для исследования подводного резания грунтов, содерж щий заполненный жидкостью герметич ный корпус, внутри которого размещен контейнер с грунтом, модель рабочего органа, соединенная с при водным механизмом, и источник гидр статического давления С13. Недостатком стенда является то, что он не обеспечивает эффективной прокачки герметичного корпуса для удаления после заливки жидкости во духа перед проведением экспериментов под гидростатическим давлением Наиболее близким техническим ре шением к изобретению является стен для исследования подводного резани грунтов, включакшдай заполненный жи костью герметичный корпус, размеще ные внутри корпуса грунтовый контейнер и модель рабочего органа, привод перемещения модели, сменные грунтовые контейнеры и соединенную с полостью корпуса гидросистему с источником гидростатического давленияC2l. Недостатком стенда являются невысокая точность измерений и большое время на подготовку грунто вого контейнера. Цель изобретения - повьииение то ности моделирования процессов подводного резания связных грунтов путем их предварительной пропитки водой под давлением и снижения времени на подготовку грунта к эксперименту. Цель достигается тем, что в сте де для исследования подводного резания грунтов, включающем заполнен ный жидкостью герметичный корпус, размещенные внутри корпуса рабочи грунтовый контейнер и модель рабочего органа, привод перемещения модели, сменные грунтовые контейнеры и сообщенную с полостью корпуса гидросистему с источником гидростатического давления, герметичный корпус выполнен из центральной и боковых ;Камер, разделенных посредством герметичных шлюзовых люков, каждая боковая камера разделена посредством перег родки с окном на верхнкло и нижнюю полости, а гидросистема снабжена гидронасосами, каждый из кото{%1Х посредством трубопроводов сообщен с верхней и нижней полостями соответствующей боковой кам&ра, при этом стенд снабжен направляю1цей, пропущенной через центральную и верхние полости боковых камер, в центральной из которых с возможностью фиксированного перемещения по направляющей установлен рабочий, а в боковых сменные грузовые контейнеры. При этом гидросистема снабжена перепускными клапанами, каждый из который установлен параллельно соответствующему гидронасосу боковой камеры. Верхние полости боковых камер посредством трубопроводов и кранов соединены с источником гидростатического давления и снабжены расположенными в верхней части выпускными патрубками с кранами. На фиг.1 изображена конструкция стенда для исследования подводноро . резания грунтов, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1. Стенд для исследования подводного резания грунтов содержит герметичный корпус с центральной камерой 1, внутри которой расположена модель рабочего органа 2 (фиг.1 и 2), закрепленная на каретке 3 посредством тензозвена 4. Каретка 3. установлена на продольной направляющей 5 и соединена в винтовой передачей б, в свою очередь, соединенной с приводным механизмом 7. Источник гидростатического давления выполнен в виде газового баллона 8с редуктором 9 и гидроцилиндра 10 с механизмом нагружения Р виде подвижной в вертикальной плоскости платформы 11 с грузами, которая соединена с подъемной лебедкой 12.Валлон 8 и гидроцилиндр 10 соединены с подъемной лебедкой 12. Баллон 8 и гидроцилиндр 10 соединены через разделительные №лафрагмы 13 и обратные клапаны 14 трубопроводом 15 с герметичным корпусом 1. Диафрагмы 13 отделяют масло, заполнен гидроцилиндр 10, и сжатый газ бсшлона 8 от жидкости (воды, находящейся в герметичном корпусе. Герметичный корпус выполнен из центРсшьной камеры 1 и боковых камер 16, отделенных от центральнс кгьмеры шлюзовыми люками 17, которые выполнены поворотными и соединены снаружи с механизмами привода 18. Внутри центральной камеры 1 и .боковых камер 16 смонтированы поперечные направлякедие 19. На направляющих 19 в боковых кгшерах 16 установлены сменные контейнеры 20 с грунтом 21 .(фиг.1 и 3) . Боковые стенки контейнеров 20 соедийены посредством разъемных соединений со штоКс1ми гидроцилиндров 22, смонтированных на стенках боковых камер 1б. Каждая боковая камера 16 разделена горизонтальной перегородкой 23 со сквозным окном 24 На две полости - верхнкно 25 и нижнкяо 26. Контейнеры 20 усг тановлены в верхних полостях 25 на уплотнениях 27 над окнами 24 перегородок 23 и снабжены пористыми днищами 28. Сверху на центральной 1 и боковых камерах 16 установлены контрольные манометры 29 и выпускные патрубки 30 с кранами 31 для прокачки камер после заполнения водой в процессе удаления воздуха. Верхние полости 25 боковых камер 16 сообщены с нижними полостягаи 26 посредством насосов 32, всасывающие трубопррводел 33 которых соедине-гны с нижними полостями 26, а напорные трубопроводы 34 с верхними полос тями 25. Параллельно каждому насосу 32 установлены перепускной клапан 35 и кран 36. Верхние полости 25 посредством трубопроводов 37 и кранов 38 соединены с напорным трубопроводом 15 источника гидростатического; давления , Посредством трубопроводов 39 и кранов 40 верхние полости 25 и герметичный корпус соединены с разъемом 41 для заливки жидкости. Нижние полос- 26 и центральная камера 1 при помощи кранов 42 и верхние полости 25 при помощи дополнительных кранов 43 соеда нены с дренажной магистралью 44. 8центральной камере 1 на направляющих 19 смонтированы управляемые оГ1)а ничители 45 перемещения контейнеров 20. В напорном трубопроводе 15 установлен разобщительный кран 46 (фиг .1) Стенд для исследования подводного резания грунтов работает следуюцим образом.. Производится настройка модели рабочего органа 2, после чего централь ная камера 1 закрывается, и посредством механизмов привода 18 опуска.ются шлюзовые перегородки 17. Через открытый кран 40 в центральную камеру заливается вода. После заполнения центральной камеры 1 закрывают кран 40 и производят прокачку центральной камеры для удаления остатков воздуха. Для этого открывают разобщительный кран 46 и через редуктор 9подают сжатый газ из баллона 8 На разделительную диафрагму 13J обратный клапан 14 открывается, ив геЕме- тичном корпусе повышается давление воды. Остатки воздуха выпускают из центральной каме&л 1 в атмосферу открытием крана 31. Затем при поккмгщ лебедки 12 опускают грузовую платформу 11, которая вдздействует на гидро цилиндр. 10, заполненный маслом, давление масла через разделительную диафрагму 13 и обратный клапан 14 пе редается по напорному трубопроводу 1 внутрь центральной камеры 1, тем самым обеспечивается стабильный урогвень гидростатического давления р камере 1 и компенсация утечек жидкости. При этом другой обратный кла- .i пан 14 предохраняет от деформации раз-делительную диафрагму 13 газового баллона 8. в боковые, .камеры 16 устанавливаются на уплотнениях 27 контейне хз 20 с предварительно уплотненным грунтом 21 таким образом, чтобы пористые днища 28 располагались над окнами 24 в горизонтальных перегородках 23. Стенки контейнеров 20 соединяют со штоками гидроцилиндров 22, после чего камеры 16 герметизируют и заполняют водой через разъем 41 OTKJMТием кранов 40. Затем краны 40 и при открытых кранах 38 производят прокачку камер 16 для удаления остатков воздуха в последовательности ,.аналогичной прокачке герметичного корпуса. Далее, закрыв краны 38, включают насосы 32, которые обеспечивают избыточное давиление в верхних полостях 25 камер 16, ПРОИСХОДИТ принудительная циркуляция воды через грунт 21 в контейнерах 20 и их пористые днища 28, при этсил грунт 21 интенсивно пропитывается водой, а вытесненные из пор грунта пузырьки накапливаются в верхней части полостей 25. Перепускные клапаны 35 и краны 36,., обеспечивают возможность регулирования режима пропитки грунта. Степень насыщения грунта водой подбирается опытным путем по времени работы насосов 32. Затем насосы 32 выключёются и цикл прокачки боковых камер 16 повторяют. Для осуществления процесса подводного резания грунта при одинаковом гидрастатическом давлении в камерах. 16 и камере 1 механизмом привода 18 открывают одну из иааозовых перегородок 17. Включением гидроцилиндра 22 контейнер 20 перемещают по направляющим 19 из 16 внутрь камеры 1. Длина перемещения контейнера 20 лимитируется включением соответетвующего управляемого orpaHH4Htrejem 45 таким образом , чтобы мод1е1я | р6очего органа 2 устанавливалась грунта 21 в контейнере 20 ). Включением : приводного мехамяэма 7 обеспечивсшсг вращение винтовой передачи 6, при ЭТСЯ4 каретка 3 перемещается вдоль направляющей 5, и модель рабочего органа производит резание грунта 21 под действием заданного гидростати-: ческого давления, моделирукяцего глубину расположения рабочего органа под водой. Уситше подводного резания грунта регистрируется тензозвеном 4, подключенным к комплекту тензометрической аппарату %.(не показан) . Возможно визуальное наблюдение за процессом подводного резания, а также фото- и киносъемка через иллюминато яы центргипъной камеры корпуса 1 (.фиг.З). .---- г , . После проведения опыта модель рабочего органа 2 возвращают в исходное положение, затем гидроцилиндром 22 перемещают контейнер 20-назгщ в камеру 16 и опускгиот шлюзовую перегородку 17. Открытием кранов 42 и 43 производят слив воды fia данной камеры 16 в дренажную магистраль 44 и вынимают из камеры 16 контейнер 20 для подсыпки, уплотнения и выравнивания поверхности грунта 21. Одновременно открывают другую шлюзовую перегородку 17 и внутрь центральной камеры 1 перемещают другой контейнер 20 производят соответствую14ее переключение О1{)аничителай 45. Таким образом, производится переменное открытие боковых Кс1мер 16, подготовка грунта в контейнерах, герметизация, и прокачка кгшер 16 и пропитка грунта 21 в контейнерах без падения давЛ€ ния в центргшьной камере1/ вследствие чего нет необходимости в .прокачке камеры 1 перед проведе нием кгикдого опыта. /

Использование изобретения позволяет существенно улучшить процесс пропитки уплотненного грунта в контейнерах перед проведением подводного резания и,тем самом, повысить точность моделирования процессов подводного резания и уменьшить систематическую ся1Шбку экспериментальных исследований. Существенно ускоряется процесс пропитки грунта вследствие создания градиента давления жидкости относительно поверхности грунта. Уменьшение времени пропитки, попеременная перезарядка контейнеров с грунтом в дополнительных

камерах и возможность дарительной работы без прокачки герметичного корпуса существенно повшаают прхшзводительность экспериментальных исследований по подводному резанию

грунтов. фut.f

1. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДВОДНОГО РЕЗАНИЯ ГРУНТОВ, включающий заполненный жидкостью герметичный корпус, размещенные внутри корпуса рабочий грунтовый контейнер и модель-рабочего органа, привод перемещения модели, сменные грунтовые контейнеры и сообщенную с полостью гидоосистему с источником гидростатического давления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьицения точности моделирования процессов подводу ного резания связных грунтов, герметичный корпус выполнен из центральной и боковых камер, разделенных посредством герметичных пшюаовых люков, каждая боковая камера разделена по средством перегородки с окном на верхнюю и нижнюю полости, а гидросистема .снабжена гидронасосами, каждый из которых посредством трубопроводов сообщен с верхней и нижней полостями соответствующей боковой камеры, при этом стенд снабжен направляющей, проп пценной через центральную и верхние полости боковых камер, в центральной из с возможностью фиксированного перемещения: по направляющей установлен рабочий, а в боковых смен- . ные грузовые контейнеры. 2л Стенд по п.1, о т л и ч а юi щ и й с я тем,что гидросистема снаб(Л жена перепускными клапанами, каждый из которых установлен параллельно С cooтвteтcтвyющeмy гидронасосу боковой камеры. . 3. Стенд по пп.1 и2, отлича ю щ и и с я тем, что верхние полость боковых камер пЪсредством трубопрово дов и кранов соединены с источником гидростатического давления и снабжены расположенными в верхней части выпускными патрубками с кранами.