Рис. 13.22. Схема сборки землесосного снаряда:
1 — фунтовой насос; 2 — папильонажные сваи; 3 — обратный клапан; 4 — дизельные приводы грунтового и масляного насоса; 5 — рамоподъемная и папильонажные лебедки с гидравлическим приводом; 6 — гидропривод разрыхлителя; 7 — сварная фреза; 8 — рама грунтозаборного устройства; 9 — пульт кнопочного управления

На мощной рамс, шарнирно подвешенной в носовой части корпуса землесосного снаряда, в зависимости от характера фунтов, подлежащих разработке, устанавливают два различных типа грунтозаборных устройств: фрезерное или ковшовое (землесос-лопата).

Главные отличия этого специального снаряда от близких по производительности землесосных снарядов общего назначения сводятся к следующему;
1) наличие сменных грунтозаборных устройств;
2) напорный свайный ход вместо свайного хода в неподвижных обоймах;
3) мощность привода фрезерного разрыхлителя увеличена по сравнению со снарядом 300-40 почти в 3 раза (320 квт вместо П 5 квт), в связи с этим окружное усилие на фрезе может достигать 200 кн вместо прежних 70 кн;
4) каркас надстройки (суперструктура) является силовой конструкцией, несущей нагрузки от рамы грунтозаборного устройства, мостового крана и участвует в работе корпуса землесосного снаряда в целом;
5) глубина разработки увеличена до 18 м (при длинной раме) вместо 11 м у снаряда 300-40. К снаряду могут быть изготовлены укороченные рамы для разработки грунтов на глубине до 11 м или секционная рама, позволяющая вести разработку на глубине до 15 м или (с вынутой секцией) до 9 м;
6) полная масса земснаряда возросла до 468 т;
7) все пульповодиые коммуникации предусматривают работу на сильноабразивных грунтах.

Опыт эксплуатации землесосных снарядов типа 350-50Т показывает, что эти снаряды способны давать производительность 350 м3/ч грунта как в тяжелых налипающих глинистых грунтах (при фрезерном разрыхлителе), так и в песчано-гравийных грунтах, содержащих свыше 40% гравийных частиц (при ковшовом грунтозаборном устройстве). Внедрение землесосных снарядов для разработки тяжелых фунтов существенно расширило область применения гидромеханизации.

Землесосные снаряды для разработки грунтов на больших глубинах. Предельная глубина разработки грунтов при помощи обычных землесосных снарядов лимитируется всасывающей способностью фунтовых насосов.

Рис. 13.23. Землесосный снаряд 350-50Т:
1 — корпус; 2 — суперструктура; 3 — надстройка; 4 — грунтозаборное устройство; 5 — стрела; 6 — аппарат напорного свайного хода; 7 — прикольная свая; 8 — всасывающий и напорный трубопроводы; 9 — главный агрегат; 10—насосы технического водоснабжения; 11 — кран-балка; 12 — электрические распределительные устройства

При всасывании чистой воды увеличение глубины погружения всасывающей трубы отразится только на возрастании гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе за счет увеличения его длины. Но при всасывании грунта, когда внутри трубы находится не чистая вода, а пульпа, плотность ее может на 20% и более превышать плотность чистой воды. В этом случае статический уровень пульпы во всасывающей трубе будет ниже уровня воды в водоеме. Для землесосного снаряда геометрической высотой всасывания является не расстояние до поверхности воды в водоеме, а расстояние от оси фунтового насоса до статического уровня пульпы во всасывающем трубопроводе. Это расстояние будет расти с увеличением глубины разработки и плотности пульпы.

Практический предел глубины разработки для обычных землесосных снарядов составляет 18—20 м. При больших глубинах разработки фактическая геомефическая высота всасывания возрастает настолько, что делает малоэффективной работу снаряда.

Таблица 13.5

Технические характеристики землесосных снарядов

В крупном гидротехническом строительстве нередко возникает целесообразность или даже необходимость разработки грунтов на значительно больших глубинах. Поэтому был построен глубинный землесосный снаряд типа 500-70Гл (рис. I3.24), предназначенный для разработки грунтов на глубине до 45 м.

Снаряд рассчитан на разработку песков, песчано-гравийных фунтов, а также связных грунтов до плотных глин включительно. Производительность в тяжелых грунтах составляет 400—500 м3/ч грунта и в средних неслежавшихся песчано-гра-вийных 1000 м3/ч и более грунта. Техническая характеристика снаряда приведена в табл. 13.5. Землесосный снаряд смонтирован на трех понтонах — одном кормовом и двух носовых, объединенных в одно целое мощной продольной фермой. Ферма воспринимает все основные внешние нагрузки.

Рис. 13.24. Землесосный снаряд 500-70Гл: а- продольный разрез; б — схема разработки больших и нормальных глубин; 1 — кормовой понтон; 2— носовой понтон; 3 — главная ферма; 4 — рамоподъемный полиспаст; 5 – рама грунтозаборного устройства; 6 — промежуточный шарнир рамы грунтозаборного устройства; 7 – привод разрыхлителя; 8 – грунтовой насос (I ступень); 9 — то же (II ступень); 10 — свайный аппарат

В носовой части фермы смонтированы блоки полиспаста для подъема и опускания грунтозаборного устройства.

Рама грунтозаборного устройства шарнирно опирается на кормовой понтон. Она имеет длину 62 м и состоит из двух шарнирно соединенных между собой частей, что позволяет работать на небольших и на больших глубинах. Для работы на небольших глубинах верхняя часть рамы закрепляется в горизонтальном положении (рис. 13.24, б), и изменение глубины разработки достигается при помощи промежуточного шарнира. Для работы на глубинах от 18 до 45 м рама выпрямляется, промежуточный шарнир запирается накладками на болтах и рама грунтозаборного устройства получает возможность как одно целое поворачиваться в шарнире кормового понтона. Наличие промежуточного шарнира облегчает ввод глубинного земснаряда в забой. Привод фрезерного разрыхлителя смонтирован на нижней части рамы, электродвигатель мощностью 400 квт заключен в герметическую камеру.

Гибкие соединения на всасывающей трубе решены при помощи резиновых шлангов. Грунтовой насос первой ступени вместе со своим электродвигателем смонтирован в герметической капсуле, встроенной в верхнюю часть грунтозаборного устройства. Капсула специальным коридором сообщается с палубой кормового понтона.

При работе на полной глубине центр рабочего колеса грунтового насоса погружен в воду на 15 м, чем с избытком компенсируется превышение принятой глубины разработки грунта над нормальной. Грунтовой насос второй ступени смонтирован на палубе кормового понтона. При небольших дальностях подачи пульпы предусмотрена возможность выключения второй ступени.

Землесосный снаряд запроектирован со свайным папильонированием. Свайные направляющие закреплены на специальной вертикальной ферме, которая в свою очередь может подниматься и опускаться в специальных направляющих.

В институте Гидропроект разработан новый глубинный землесосный снаряд. Запроектированному снаряду присвоено наименование 3000-90Гл, т. е. производительность по грунту 3000 м’/ч, развиваемый напор 90 м вод. ст. и Гл — глубинный. Глубина разработки 35 м. Грунтовой насос первой ступени на этом снаряде расположен не на раме рыхлителя, а в специальном понтоне, шарнирно связанном с основным корпусом. Такая компоновка позволила в 6 раз увеличить производительность (3000 мУч вместо 500 м3/ч), оставив примерно тс же общие габариты машины. Специальный понтон позволяет опустить ось грунтового насоса первой ступени на 2,5 м ниже горизонта воды, что обеспечивает нормальный грунтозабор на глубине 35 м. Земснаряд 3000-90Гл не имеет обычных палубных надстроек.

Этот снаряд предназначается для выемки крупных каналов или возведения дамб обвалования значительной высоты и большой протяженности. При выполнении рассредоточенных работ обычными землесосными снарядами возникает ряд трудностей, сильно усложняющих и удорожающих работу: необходимы частые перекладки па-пильонажных якорей, переносы точки подключения плавучего пульповода к береговому, переключения питающих электрических кабелей. Опыт эксплуатации существующих землесосных снарядов в условиях сооружений с относительно небольшой погонной кубатурой показывает, что до 50% (а в отдельных случаях и больше) всех простоев вызывается выполнением работ по переносу коммуникаций снаряда. Особенно велики потери времени при работе крупных машин.

Эффективность разработки вытянутых выемок (каналов, прорезей) с подвесным пульповодом вместо плавучего практически доказана на строительстве, когда один из снарядов 300-40 был оборудован подвесной трубой, позволяющей выбрасывать грунт на расстояние от 30 до 70 м от оси прорези. Производительность этого землесосного снаряда увеличилась почти в 2 раза и доходила до 800 м3/ч грунта.

Для сооружения крупнейших каналов в институте Гидропроект выполнены подробные проектные разработки крупнейшего землесосного снаряда с подвесным пульповодом (рис. 13.25).

Снаряд рассчитан на часовую производительность 3000 м3/ч грунта. Эта производительность относится к песчаным и супесчаным грунтам. В суглинках производительность будет падать до 2000 м3/ч грунта. Глубина разработки может изменяться в пределах от 7,0 до 20 м. Высота подачи грунта над горизонтом воды: наименьшая — 8,0 м, наибольшая — 37,0 м.

Максимально допускаемая ширина канала по верху при наибольшей глубине разработки (при откосе 1:3,5) — 300 м. Водоизмещение снаряда в полном грузе — 3100 т. Средняя осадка — 2,14 м. Общая установленная мощность электродвигателей — 16000 квт, то же без резервного оборудования — 9800 квт.

В проекте землесосного снаряда принята безъякорная система рабочих перемещений.

Земснаряд имеет три конструктивные особенности:
1) разрабатываемый грунт подают к месту укладки по трубе длиной 130 м, смонтированной на стреле. Предусмотрена также возможность подачи грунта на берег по плавучему пульповоду;
2) рабочие перемещения грунтозаборного устройства осуществляют поворотом его относительно корпуса вокруг вертикальной оси на заданный угол;
3) подачу земснаряда вперед по прорези осуществляют свайным ходом особой конструкции, позволяющим перемещать снаряд без якорей и тросов путем отталкивания его корпуса от двух достаточно прочных свай, заглубленных в дно прорези.

Наибольшая длина земснаряда при разрыхлителе и подвесном пульповоде, повернутых вдоль ДП, составляет 242,0 м. Корпус земснаряда состоит из двух понтонов шириной по 8 м каждый. Расстояние между понтонами 10,0 м. Высота борта 4,0 м. Такой корпус отвечает наибольшей-остойчивости при минимальном водоизмещении.

Для землесосного снаряда запроектирован специальный грунтовой насос производительностью 20000 м3/ч по пульпе с напором 45 м вод. ст. Скорость вращения 240 об/мин. Привод — два электродвигателя по 2900 квт.

Рис. 13.25. Землесосный снаряд 3000-ПП130:
1 — корпус; 2 — грунтозаборное устройство; 3 — главный агрегат; 4 — напорный трубопровод; 5 — подвесной пульповод; 6 — свайный аппарат; 7 — место установки насосов системы технического водоснабжения; 8 — мостовой кран грузоподъемностью 7,5 тс

В целях повышения всасывающей способности грунтового насоса предусмотрена установка эжектирующего устройства.

Управление механизмами и ходом технологического процесса централизовано и осуществляется из двух пунктов: с центрального пульта управления в рубке и поста управления дежурного электрика в электрорубке. Для облегчения централизованного автоматизированного управления предусмотрено большое количество контрольно-измерительной аппаратуры. Кроме того, на землесосном снаряде предусматривается система предупредительной и аварийной сигнализации.

Землесосный снаряд для узких прорезей (рис. 13.26) отличается особой системой рабочих перемещений, которая и обеспечивает возможность разработки узких прорезей. Грунтозаборное устройство 2 шарнирно подвешено к поворотному кругу, смонтированному в носовой части землесосного снаряда, и вместе с этим кругом при помощи лебедок 4 может поворачиваться вокруг вертикальной оси на угол в 55° в обе стороны от оси снаряда. Лебедки имеют тяговое усилие, равное 15 тс, работают от электродвигателя постоянного тока, чем достигается широкое и плавное регулирование рабочих скоростей. Неподвижность корпуса землесосного снаряда при поворотах грунтозаборного устройства обеспечивают двумя прикольными сваями 3 в носовой части снаряда и напорной сваей в кормовой части. Подачу снаряда вперед по прорези осуществляют напорным свайным ходом 5. Прикольные сваи имеют принудительную посадку. Напорная, свободно падающая свая оборудована фрикционным захватом для подъема.

Передвижение копра напорного свайного хода осуществляют при помощи двух винтов.

Рис. 13.26. Землесосный снаряд для узких прорезей типа 300-40УП: 1 — корпус; 2 — грунтозаборное устройство; 3 — прикольные сваи; 4 — папильонажные лебедки; 5 — аппарат напорного свайного хода; б — грунтовой насос; 7 — монтажный кран 5 тс; в — ручной кран 3 т; 9 — рамоподъемная лебедка

Для разработки широких прорезей в конструкции землесосного снаряда предусмотрена возможность стопорений хвостовой части поворотного круга грунтозаборного устройства. После стопорения, соответствующей перепасовки тросов и закладки якорей можно работать, поворачивая весь земснаряд, т. е. так как работают обычные землесосные снаряды с напорным свайным ходом.

На описываемом землесосном снаряде необычно решено устройство для подъема и опускания рамы грунтозаборного устройства. Рамо-подъемная лебедка установлена на поворотном круге, и блоки рамоподъемного полиспаста закреплены в хвостовой части рамы. На земснаряде предусмотрена установка двух кранов грузоподъемностью 5 и 3 тс.