Способ подводной разработки грунта Советский патент 1990 года по МПК E02F3/92 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к подводной разработке грунтов землесосными снарядами, и может быть использовано при дноуглублении.

Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса гидрорыхления.

На фиг.1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг.2 - схема взаимодействия гидрорыхлителя с массивом грунта при перемещении грунтозаборного устройства по траншее в процессе грунтозабо- ра.

Способ осуществляют известным грунтозаборным устройством землесосного снаряда, включающим всасывающий наконечник 1, коллектор 2 гидрорыхлителя с насадками, трубопровод 3 подвода воды на гидрорыхление от

источника давления (не показан ). Коллектор 2 выполнен, например, из трех камер 4-6 с насадками ,изолированных одна от другой и снабженных каналами 10-12, которые соединены с трубопроводом 3 посредством распределительного устройства 13.

Технология разработки грунта состоит в поочередной подаче всего количества воды, подаваемой источником давления, на отдельные участки фронта размыва, обеспечивая за цикл подачу воды по всей его ширине с одновременным засасыванием грунта по всей ширине фронта размыва.

Перед началом работы грунтозаборное устройство с гидрорыхлителем опускается на заданную глубину. Затем включается источник давления и через трубопровод 3 в распределительное

СЛ

Јь

00

со ел ел

31

устройство 13 поступает вода. Устройство 13 в зависимости от положени заслонки распределителя направляет весь поток воды в один из каналов 10-12, например в канал 10. Из канала 10 вода поступает в камеру 4 к насадкам 7, Истекая из насадков 7 в течение времени , вода рыхлит грун на глубину фронта размыва S только на участке фронта размыва, расположенного перед камерой 4 (участок А),

В период о в каналы 11 и 12 вода не поступает.

В следующий период времени с2 устройство 13 направляет поток воды, например, в канал 11, а в каналы 10 и 12 вода не поступает . Истекая и насадков 8, вода рыхлит грунт на глубину S только на участке фронта размыва, расположенном перед камерой 5 (участок В). Далее вода в течение периода Ј, направляется устройством 13 по каналу 12 в камеру 6 к насадкам 9. При этом рыхление грунта осуществляется на участке фронта размыва С, расположенном перед камерой 6, также на глубину S.

Таким образом, за первый цикл рыхления (Ј,+Ј2 + Ј3 ) устройство чпо- дает воду поочередно по каналам 10 - 12 в камеры 4-6 к насадкам 7-9 и рыхление грунта за этот период осуществляется на всей ширине фронта размыва (участки А + В + С) на глубину S. Этот объем грунта уже подготовлен к всасыванию (фиг,2, положение О).

После этого земснаряд начинает движение вперед, грунтозаборное устройство приближается к массиву взрыхленного грунта и осуществляется процесс грунтозабора. Одновременно с движением вперед (грунтозабором) продолжаются следующие циклы рыхления. При этом вода снова поступает в каме ру 4 к насадкам 7 и осуществляется рыхление грунта только на участке А на глубину фронта размыва S, а забор заранее взрыхленного грунта осуществляется по всей ширине (на А + + В + С) . К концу периода Ј, воздействия струй воды на участке А грунтозаборное устройство переместится вперед по траншее на расстояние, которое должно быть меньше или равс

но ,где п - число камер гидрорыхлителя (фиг.2, положение 1/1). В данном случае это расстояние 1/3S.

10

5

0

5

д

35

40

50

5

t

Таким образом, в конце периода Ј, глубина фронта взрыхленного грунта на участке А равна S, а на участках В и С уменьшится на величину 1/3 S, т.е. на величину перемещения грунтозаборного устройства, так как на этих участках в данном периоде рыхление не производилось. Однако по всей ширине зева всасывающего наконечника имеется в наличии взрыхленный грунт (фиг.2, положение 1/1), и грунтозабор осуществляется беспрепятственно и непрерывно по всей ширине зева грунтоприемника.

Затем в течение периода Ј2 вода подается из насадков 8 и производится рыхление грунта на участке В с одновременным засасыванием грунта по всей ширине А, В, С. К концу периода г грунтозаборное устройство, выбрав грунт, переместится вперед еще на расстояние 1/3 S. Глубина фронта взрыхленного грунта при этом соответственно равна: участок А - 2/3 S, участок В - S, участок С - 1/3 S (фиг.2, положение 1/2), т.е. по всей ширине наконечника имеется взрыхленный грунт, который может всасываться.

Далее в течение периода Ј3 вода подается из насадков 9 и рыхлит грунт на участке С одновременным всасыванием взрыхленного грунта по всей ширине. К концу периода грунтозаборное устройство переместится вперед

г 1 по траншее еще на величину -г- S.

Глубина фронта взрыхленного грунта при этом равна: на участке А - 1/3S, на участке В - 2/3 S, на участке С - S. Следовательно, и в этот момент перед всасывающим наконечником по всей его ширине имеется в наличии взрыхленный грунт, и грунтозабор осуществляется беспрепятственно по всей ширине,

Затем циклы рыхления повторя-ются, и всегда перед грунтоприемником имеется объем взрыхленного грунта (фиг.2, положения II/1, II/2, III/3

и т.д.).

1

Таким образом, в любой момент времени по всей ширине фронта размыва перед всасывающим наконечником имеется объем грунта, разрушенного и взрыхленного в предыдущем цикле, т,е. как процесс рыхления, так и процесс всасывания происходит непрерывно и одновременно, только рыхление - на отдельных участках, а всасывание - по всей ширине фронта сразу.

Поскольку вся вода на рыхление от источника давления подается лишь на отдельный участок фронта размыва, а не по всей ширине, можно значи- тельно уменьшить подачу насоса (источника давления), не снижая при этом параметров самой струи (скорость истечения и расход воды). Этим самым снижается энергоемкость процес- са рыхления, так как снижается мощность насоса гидрорыхлителя и, соответственно, потребляемая им энергия.

Подача насоса может быть уменьшена в зависимости от числа отдельных камер коллектора гидрорыхлителя. В данном случае при наличии трех камер она может быть уменьшена в 3 раза. При этом производительность зем

снаряда сохраняется, так как засасывание грунта происходит непрерывно на всей ширине зева. Время подачи воды в одну из камер 4-6 составляет 3-10 с в зависимости от рода грунта. При рыхлении мелких грунтов это время составляет около 3 с. Это время необходимо для того, чтобы струи воды проникли в грунт на глубину S, при этом грунт обрушивается, разрушается его структура, и определенный объем грунта подготавливается к всасыванию.

При увеличении крупности грунта период подачи воды в отдельную камеру возрастает, поскольку для проникновения струй воды на такую же глубину S потребуется времени больше. При работе на гравии этот период может достичь 10 с.

При таком времени воздействия струй воды на грунт производительность земснаряда достигает максимального значения и при дальнейшем увеличении времени воздействия она не повышается, а энергоемкость процесса рыхления снижается.

В процессе грунтозабора время цила размыва не должно превышать времени перемещения землесоса по траншее. После прекращения воздействия струй воды на отдельном участке фронта грунт оказывается взрыхленным на расстоянии, равном глубине

Q

0

5

фронта размыва S.Процесс разрушения и рыхления грунта на этом участке повторится после того, как грунт будет взрыхлен по всей ширине фронта, т.е. уже в новом цикле рыхления. За это время земснаряд и грун- тозаборное устройство переместятся вперед и, если глубина фронта размыва не будет согласована с величиной пути перемещения его по траншее, то грунтозаборное устройство может упереться в неразрушенный массив грунта. Это согласование может быть обеспечено в том случае, если время цикла размыва Т ц будет меньше или равно времени Ттр перемещения грун- тоэаборного устройства (земснаряда) на глубину фронта размыва: Тц Ј Т . При этом TV п- Х 9где п - число отдельных участков фронта размыва;

Ъ - время воздействия струй на

грунт на отдельном участке фронта. m /т,макс „макс Ттр S/VTp , где V,p - скорость перемещения земснаряда по траншее.

QlEL

Ьтр h

,где Ь.

Р

- ширина

разрабатываемой земснарядом траншеи: h - глубина траншеи (или толщина снимаемого слоя грунта); Q Гр производительность земснаряда по грунту.

Из приведенных соотношений можно определить число п отдельных секций гидрорыхлителя (отдельных участков фронта размыва)

40

п S-Ь тр - п

V Q rp

При выполнении этого условия перед зевом грунтоприемника будут разрыхляться порции грунта на отдельных участках фронта размыва, и эти порции не будут выбраны грунтопри- емником раньше,чем на этом участке вновь осуществится гидрорыхление.

Формула изобретения

Способ подводной разработки грунта, включающий силовое воздействие на грунт по всей ширине фронта размыва струями воды с засасыванием грунта в грунтозаборное устройство при поступательном перемещении последнего, отличающийся

тем, что, с целью снижения энерго- еНкости процесса гидрорыхления, на гфунт осуществляют силовое воздействие циклически поочередно-на от- д льных участках фронта размыва, при этом время воздействия струи на

15483558

каждом отдельном участке фронта размыва составляет 3-10 с, а время цикла размыва не должно превышать времени поступательного перемещения грунтозаборного устройства на глубину фронта размыва.

Изобретение относится к подводной разработке грунтов землесосными снарядами и может быть использовано при дноуглублении. Цель - снижение энергоемкости процесса гидрорыхления. Способ подводной разработки грунта осуществляется грунтозаборным устройством землесосного снаряда. На грунт осуществляют силовое воздействие струи поочередно на отдельных участках фронта размыва. Время воздействия струи на каждом отдельном участке фронта составляет 3-10 с. Время цикла размыва не должно превышать времени поступательного перемещения грунтозаборного устройства на глубину фронта размыва. Размытый грунт засасывается в грунтозаборное устройство. 2 ил.

,ю

ЩигА

Положение 7/

А . в

Положение Л/1

А в

о

7 Ю- ФШ.1

Составитель Р.Адиатулина Редактор Н.Тупица Техред Л.Олиннык , Корректор С.Шекмар

Заказ 120Тираж 541Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1548355

Положение „О ABC

Условные обозначения

взрыхлен - ного грунта

объем изВлечен- ного грунта

Положение 1/2

Положение J/J ABC

ЛоложениеЦЗ Положение / А 8 С А В С