Грунтозаборные устройства могут быть двух типов: для непосредственного всасывания без предварительного разрыхления грунта и с каким-либо рыхлителем, повышающим интенсивность грунтозабора. Основной частью этого устройства является наконечник, в зев которого при работе грунтового насоса поступает вода. Скорость движения воды возрастает с приближением к зеву наконечника, достигая в его плоскости 1,5—2 м/с. Струи воды, попадающие на грунт, размывают его и увлекают во всасывающее отверстие; в грунте образуются фильтрационные потоки, увлекающие частицы грунта.

Зону, в пределах которой частицы грунта перемещаются в сторону всасывающего отверстия, называют сферой всасывания. Обычно она распространяется не более чем на 1 м от зева наконечника.

Способ непосредственного всасывания грунта из-под воды достаточно эффективен при разработке неслежавшихся песков. Поэтому грунтозаборные устройства большинства земснарядов, предназначенных для работы в плотных и связных грунтах, оснащают разрыхлителями, которые разрушают грунт непосредственно перед всасывающим отверстием. По принципу действия разрыхлители можно разделить на два класса — гидравлические и механические.

Устройство и принцип действия гидравлического рыхлителя (одного из типов) показаны на рис. 2. Такие разрыхлители просты по устройству и надежны в эксплуатации, однако они эффективны лишь при работе в гравелистых грунтах.

Для разработки связных грунтов применяют механические рыхлители (фрезерные, роторно-ковшовые, вибрационные и т. п.), наиболее распространенными типами которых являются фрезерные. При вращении они отделяют от дна водоема грунтовую стружку, увлекаемую потоком воды во всасывающую трубу. Эта труба входит внутрь фрезы, а подача грунта к всасывающему отверстию обеспечивается соответствующим наклоном ножей Конструкции фрез весьма разнообразны.

Схема фрезерного рыхлителя приведена на рис. 3.

Фрезу укрепляют на конце вала, идущего от двигателя. Мощность двигателя рыхлителя обычно составляет 25—50% мощности, потребляемой грунтовым насосом. Скорость резания его—1,25— 1,5 м/с, что при диаметре рыхлителя 2 м соответствует частоте вращения 12—14 об/мин

В результате движения грунтозаборного устройства, оснащенного фрезерным рыхлителем, удаляется стружка грунта, поперечное сечение которой на рис. 3 заштриховано. После этого землесосный снаряд подают вперед на расстояние, а грунтозаборное устройство перемещают в обратном направлении Рыхлители вращаются в одном направлении; поэтому при перемещении их в одну сторону грунт срезается ножами снизу вверх или вподрез При обратном движении грунт срезается сверху вниз — внакат. Работа вподрез несколько эффективнее, так как при вращении фрезы разрыхлитель прижимается к дну прорези

При работе внакат рыхлитель, при попадании на камень или участок с плотным грунтом, может приподняться и катиться по его поверхности. Вследствие этого при резании внакат производительность землесосного снаряда получается меньшая, чем в первом случае.

Водогрунтовую смесь всасывает грунтовый насос или, как его называют, землесос Он представляет собой центробежный насос, состоящий из корпуса и вращающегося в нем рабочего колеса, которое укреплено на валу двигателя Основное отличие грунтовых насосов от центробежных для перекачки чистой воды заключается в том, что их конструкция рассчитана на пропуск крупнообломочных и абразивных материалов.

Схема устройства насоса приведена на рис. 4. К всасывающему пульпопроводу присоединяют патрубок насоса, прикрепленный к насосу по оси рабочего колеса. Рабочее колесо состоит из лопастей и двух дисков Диск, расположенный со стороны входного патрубка, имеет отверстие, через которое пульпа поступает на лопасти крыльчатки. Второй диск оснащен ступицей, насаженной на конец вала С противоположной от всасывающего патрубка стороны корпус насоса закрывают крышкой, которую снимают лишь при осмотре или замене рабочего колеса. Сальниковое уплотнение, предотвращающее просачивание воды из насоса, находится между Ьтупицей и задней крышкой корпуса — там, где проходит вал

В результате вращения рабочего колеса пульпа, заполняющая внутреннюю полость корпуса, отбрасывается от центра насоса к концам лопастей и направляется в отливной канал. Вследствие этого в центральной части насоса образуется зона пониженного давления, в которую под влиянием атмосферного давления устремляется пульпа от всасывающего патрубка.

Внутреннюю поверхность корпуса насоса, соприкасающуюся с частицами грунта, защищают от износа прочной облицовкой из марганцовистой или хромоникелевой стали. Облицовывают также всасывающий патрубок.

Для обеспечения исправной работы грунтового насоса систематически проверяют состояние облицовки и зазоры между рабочим колесом и корпусом. Из ношенные части облицовки восстанавливают или заменяют.

Размещать грунтовый насос можно на палубе землесосного снаряда или в трюме, а также на несущей конструкции грунтозаборного устройства ниже поверхности воды. Вследствие этого длина всасывающего пульпопровода, т. е. участка, расположенного между грунто-заборным устройством и грунтовым насосом, зависит от расположения последнего. Обычно грунтовые насосы размещают в трюме, вблизи уровня воды. В этом случае глубина разработки, определяемая атмосферным давлением, не превосходит 7—8 м. В последнее время широко распространены землесосные снаряды, в которых насосы расположены вблизи заборного устройства (погружные насосы). При этом у всасывающего патрубка может возникать иногда незначительное положительное давление. Это обеспечивает устойчивую работу грунтового насоса на высоких консистенциях пульпы при большой глубине разработки.

В процессе работы всасывающий пульпопровод с грунтозаборным устройством должен иметь возможность подниматься и опускаться, т. е. совершать рабочие движения в вертикальной плоскости, а также изменять свое положение относительно корпуса землесосного снаряда и располагаемого в нем участка напорного пульпопровода. Конструкция их соединения должна обеспечивать возможность таких движений и вместе с тем герметичность. Гибкие соединения выполняют в виде металлического шарового шарнира, а иногда в виде специального резинового рукава. Шланговые резиновые соединения уменьшают гидравлические потери в пульпопроводе, монтировать их значительно проще, чем шаровые, однако последние более износоустойчивы и надежны.

Напорный пульпопровод землесосного снаряда обычно состоит из двух основных участков — внутреннего, находящегося внутри снаряда, и внешнего, плавучего, поддерживаемого на поверхности водоема с помощью поплавков, понтонов и т. п. Звенья плавучего пульпопровода соединяют между собой, а также с внутренним участком напорного пульпопровода с помощью гибких устройств, что обеспечивает всему снаряду необходимую подвижность и маневренность.

Плавучие пульпопроводы предназначают для транспортировки водогрунтовых смесей к месту укладки, причем дальность транспортирования может достигать нескольких километров. Процесс перемещения пульпы по пульпопроводу называют рефулировани-ем. Рефулировать можно почти все виды грунта; гравелистые же и каменистые грунты перемещать таким способом нецелесообразно вследствие сильного износа грунтового насоса и пульпопровода. При перемещении грунтов на небольшое расстояние в некоторых случаях можно обойтись без плавучего пульпопровода. Пульпу можно выбрасывать на расстояние 30—40 м в виде струи через коническую насадку или на расстояние до 15 м непосредственно с конца укороченного пульпопровода. Однако на выброс пульпы через насадки затрачивается очень много энергии: по сравнению с транспортированием пульпы обычным пульпопроводом для перемещения ее выбросом нужен напор в 15—20 раз больший. Поэтому использовать конические насадки целесообразно лишь там, где плавучий пульпопровод применить нет возможности.

Рабочие перемещения землесосных снарядов должны обеспечивать движение грунтозаборного устройства в горизонтальной плоскости. При этом движение должно осуществляться по заданным траекториям с регулируемой скоростью, без холостых ходов, т. е. движения грунтозаборного устройства по выработанным участкам забоя.

В последние годы применяют три способа рабочих перемещений земляных снарядов: канатный, свайно-канатный и свайный. Каждый способ может осуществляться по нескольким схемам в зависимости от характера работ, выполняемых земснарядом. В соответствии с этими схемами земснаряд с грунтозаборным устройством может перемещаться поступательно вдоль своей продольной оси или поперек нее; может совершать веерное движение, поворачиваясь относительно неподвижной точки или, оставаясь на месте, поворачивать в горизонтальной плоскости грунтозаборное устройство и т. д. Большая часть землесосных снарядов с грунтозаборным устройством в процессе работы движутся по дугам окружностей. Их центрами служат сваи, опущенные в грунт.

В состав свайного устройства входят две сваи, расположенные в кормовой части снаряда, и лебедки, с помощью которых он совершает повороты. Сваи поднимают и опускают в грунт попеременно, что дает возможность поворачивать землесосный снаряд относительно их поочередно.

На рис. 5 сплошными линиями показано первоначальное положение снаряда П у правой бровки разрабатываемого участка.

Снаряд поворачивается вокруг сваи с помощью натягиваемых тросов, соединенных с якорями. В это время фреза разрабатывает грунт на площади ленты, после чего снаряд переходит в положение Л (у левой бровки). Затем при помощи напорного механизма землесосный снаряд отталкивается от сваи, продвигается вперед на ширину одной ленты и совершает рабочий ход в обратном направлении.