> Техника, страница 47 > Землесос

Землесос

Землесос, дноуглубительный снаряд, предназначенный для выемки легко размываемых грунтов путем всасывания их вместе с водой. Главнейшими частями 3. являются (фигура 1): 1) труба А (сосун), опускаемая из корпуса снаряда под воду до соприкосновения ее конца (головы) с поверхностью грунта, подлежащего удалению; 2) взрыхляющий аппарат Б, взрыхляющий почву у сосуна; 3) центробежный насос В, при помощи которого происходит всасывание; 4) силовая установка Д (двигатель внутреннего сгорания или паровая машина) для приведения в действие насоса. При работе взрыхляющий аппарат взрыхляет почву, а насос всасывает через сосун воду, которая при своем движении вблизи головы сосуна взмучивает грунт и захватывает и уносит в трубу взмученные частицы. Всосанная смесь грунта и воды проходит по трубе А через насос В в выкидную трубу Г-Г. Обычный состав смеси: 4—6 ч. воды на 1 ч. грунта. Сосунов на 3. ставят от 1 до 6 и располагают их в спе-• циальном прорезе корпуса 3., на одном или обоих бортах корпуса, или спереди корпуса. В последнее время начинают получать распространение т. н. хоботовые сосуны,располагаемые в носовой части снаряда”и могущие вращаться вокруг оси, перпендикулярной к оси корпуса 3. При работе такой сосун медленно поворачивается в ту и другую сторону от оси корпуса на углы, близкие к 90°, и прорабатывает прорезь шириной, соответствующей диаметру круга вращения внешнего края головки сосуна. Непосредственное взмучивание и всасывание грунта без применения каких-либо специальных приспособлений происходит при скоростях воды у входа в сосун ^ 2 м/ск и возможно только при работе в легких грунтах (илистых, песчаных). При более тяжелых грунтах необходимо применение специальных устройств, при помощи которых разрыхляется подлежащий удалению грунт (3. с разрыхлителями). По назначению 3. можно разделить на 3. морского и речного типов. Морские отличаются от речных большей производительностью и более сильными креплениями корпуса. Часовая производительность морских 3. достигает 6 000 ж³, речных—1 500 ж³. В зависимости от характера рабочих перемещений 3. можно разделить на две группы: па-пильонажные и траншейные. Папильонаж-ные 3. имеют рабочие перемещения перпендикулярно оси корпуса, траншейные—параллельно оси корпуса.

Главнейшими характеристиками работы 3. являются: 1) способ отделения грунта от ложа потока или бассейна; 2) наибольшая высота всасывания—расстояние от нижнего конца сосуна до оси всасывающего насоса; 3) наибольшая высота подъема грунта—расстояние от оси всасывающего насоса до наивысшей точки подъема рабочей смеси; 4) способ отвода смеси от снаряда.

Отделение грунта от ложа потока или бассейна может осуществляться непосредственным всасыванием (при работе на легких грунтах) или же путем применения специальных разрыхлителей. Разрыхлители по принципу действия разделяются на механические и гидравлические. Механические разрыхлители имеют какое-либо режущее приспособление, расположенное близ головки сосуна, приводимое во вращение и взрезающее грунт в сфере всасывающего действия сосуна. Различают разрыхлители в форме резаков и ножей, взрезающих грунт, в форме фрезеров (фигура 2) и прочие В виду весьма тяжелых условий работы разрыхлителей их конструируют т. о., чтобы режущие части их были легко и просто заменимы, т. к. при работе нередки поломки от попадающихся в грунте камней, карчей и прочие Механич. разрыхлители приводятся в действие или от главных или от отдельных специальн. машин. Расход энергии на приведение в действие разрыхлителей зависит от рода грунта и колеблется от 30 до 100% от мощности главных машин. Механические разрыхлители совершают от 8 до 120 об/м. Гидравлич. грунторазрыхление заключается в создании сильных, действующих под большим давлением, струй воды, которые размывают грунт в сфере работы сосуна. Наиболее распространенный тип представлен на фигуре 3. Разрыхлитель состоит из полого кольца, облегающего головку сосуна, с рядом насадок с конич. отверстиями, направленными к поверхности подлежащего размыву грунта. Во время работы сосуна из отверстий с силой вырываются струи воды (под давлением до 20 atm), подводимой по трубам в полость кольца от специального насоса. Этими струями грунт размывается и поступает с водой в сосун. В последнее время гидравлич. разрыхлители почти не приме-

няются вследствие неудовлетворительной их работы в тяжелых грунтах. В грунтах же легких, как показал опыт, работа ведется лайд или при помощи так называемым рефулерного трубопровода. Наиболее распространенным способом является рефулирование смеси до

Фигура 1.

весьма удовлетворительно и без предварительного разрыхления.

Наибольшая высота всасывания Н^фигура 1) является одной из главных характеристик

3., т. к., исходя из нее, выполняется конструкция сосуна и ведется подсчет мощности главных машин. В речных условиях высота всасывания 04-6 м, в морских 04-30 метров.

При заданной длине рефулерного трубопровода наибольшая (проектная) высота подъема смеси Щ^р‘ также является одной из основных определяющих величин при расчетах мощности главных машин 3. Если обозначим через Щ?· + Н”^р-высоту, или напор, соответствующий потерям на заданных высоте подъема и длине рефулирования грунта (расчетные), то для данного 3., при

данной глубине всасывания, величины слагаемых Н₂ и Н₃ м. б. изменяемы в широких пределах при условии, чтобы сумма их оставалась постоянной.

Отвод смеси грунта и воды от 3. через патрубок Г (фигура 1) обычно производится на известное расстояние от снаряда, чтобы не засорять прорези. Отвод грунта может производиться или при помощи ша-

назначенного проектом места по плову чему рефулерному трубопроводу. Трубопровод может состоять из отдельных труб, положенных на суда или отмели, или специальных трубных звеньев длиной до 6,5 м, закрепленных на двух металлич. герметически закрытых понтонах круглой или овальной формы. Ходовые диаметры рефулерного трубопровода, зависящие от часовой производительности снаряда, колеблются в пределах 2504-800 миллиметров. Отдельные части (звенья) рефулерного трубопровода соединяются между собой при помощи специальных гибких или шарнирных соединений—кожаных рукавов, заключенных в металлическ. сетку, резиновых армированных рукавов или шаровых стальных соединений. Последний род соединений является более экономичным в эксплоата-ции вследствие значительно большего срока службы. Однако, эти соединения тяжелее кожаных и резиновых рукавов (примерно в 20 раз) и потому требуют более крупных понтонов. При рефулировании по трубопроводу смесь испытывает сопротивление от трения о стенки труб и соединений в изгибах и коленах и проч. Эти сопротивления требуют создания излишнего напора, к-рый учитывается в расчетах как дополнительный напор IIз, величина которого прямо пропорциональна длине рефулерного трубопровода.

Морские 3. нередко строят со специальными помещениями в корпусе самого снаряда, в которые сливается смесь грунта и воды, поднятая сосуном. По наполнении этого

Фигура з.

*13

вместилища (грунтовый ящик) 3. отходит от места работ и вываливает грунт на указанное в проекте работ глубокое место вне ходового фарватера. Такие 3. называют грунтоотвоз-ными. В случаях необходимости далекого отвода смеси от 3. нередко рефулирование смеси производят при помощи второго 3., сосун которого подводится к выводному патрубку первого рабочего 3. Этим достигается значительное увеличение располагаемого напора Н, а следовательно, и соответственное увеличение длины рефулирования и высоты подъема смеси.

Полный напор, к-рый необходим для нормальной работы 3., можно представить в виде суммы

Ы, + II, + И₃ - M,

где IT,—максимальный напор, необходимый для поднятия смеси грунта и воды со дна ложа реки или бассейна, Н₂—наивысший подъем грунта, измеряемый от центра насоса до наивысшей точки подъема центра струи смеси, и Н₃—напор, соответствующий потерям в трубопроводах при заданной длине рефулерной трубы. Исходя из величины полного напора II, индикаторную мощность главных машин 3. определяют по ф-ле:

у · q · Η · 1 000

^Г75 ’

где η—общий кпд землесосного устройства (машины, насоса, трубопровода), оцениваемый, по данным испытаний на реках СССР, в пределах 22-4-30%; γ—уд. вес смеси (изменяющийся в зависимости от свойств грунтов), q—объём подаваемой смеси в м³/ск.

В табл. 1 указаны основные величины, характеризующие ряд исполненных 3.

По способу перемещения 3. разделяются на самоходные и несамоходные. Самоходные имеют колесные или винтовые движители, приводимые в действие или от главных машин, при помощи ряда передач, или от специальной машины (фигура 4). Несамоходные 3. перемещаются обычно буксированием отдельным паро- или теплоходом. Морские 3. строят обычно самоходными. Речные 3. постройки последних лет все несамоходны, так как самоходные устройства утяжеляют снаряд, увеличивают его осадку и увеличивают тесноту в машинных отделениях. Кпд всех самоходных устройств на снарядах значительно ниже, чем на пароходах, вследствие специального устройства и очертания их корпусов. У морских 3. корпуса по своим очертаниям весьма близки к пароходным, т. к. у этих 3. обычно допускаются большие осадки; поэтому самоходные устройства там работают с б. или м. удовлетворительным эффектом. Корпуса речных 3., в целях достижения меньших осадок, строят большей частью ящикообразной формы, с весьма невыгодными линиями обтекания, вследствие чего стоимость км пробега, в случае устройства самохода, получается нерентабельной.

Главные машины 3. бывают б. ч. вертикального типа, паровые двойного или тройного расширения, непосредственно спаренные с всасывающим или рефулерным насосом. Машины строят с числом оборотов 120—300 в мин., б. ч. с поверхностной конденсацией, причем циркуляционная вода, достигающая t° 40—45°, применяется для питания котлов. В последнее время в качестве двигательной силы на 3. применяют двигатели внутреннего сгорания. Центробежный насос 3. отличается от обыкновенного водяного центробежного насоса более прочной конструкцией крыльев, а также

Таблица 1.—Г лавнейшие данные некоторых исполненных и работающих землесосов.

Наименование снаряда и место работ	Часовая производителе. в м3	Мощн. главн. машины в JP	Число об/м. гл. машины	Конден сатор	Диаметр колеса насоса в м	Система разрыхли теля	Мощн. машины разрыхл. в IP
Волжский 8, р. Волга.	1 500	700	125	Поверхи.	2,13	Система Бете	150
Днепровский 14, р. Днепр.	400	G00	ISO	»	1,98	Без разрыхлит.	-
Волжская 0, р. Волга.	150	175	150	*	1.12	Винтов.	От главы, машины
Волжская 12, р. Волга.	100	80	150	Смешив.	0.61	Резцовые	30
Мереей.. Без названия, судостроит. завода Конрад для работы	6 500	2 500	150		2.2	Без разрыхлит.
в Аргентине.	з 600	1 000	150		1.9	Без разрыхлит.

Наименование снаряда и место работ	Длина, ширина и осадка корпуса в м	Способ передви жения	Мощн.	11 аи-больш.	Подъем грунта в конце рефулера в м	Длина	Диам. в свету
			Число об. машины самохода	опускание сосуда в м		рефулирования в м	рефул. трубопровода в м
			600			322,5	0,838
Волжский 8, р. Волга.	65,4x9,6x1,7	Самох.		5,71	5,47
Днепровский 14, р. Днепр.	38.7X7,6X1,4	Буксир.		8.23	3,0	300	0,60
Волжская 6, р. Волга.	48,5x9.1x0,93	»	— *	3.0	2.13	200	0,394
Волжская 12, р. Волга.	42.7x9,1x1.24	»	—	5.68	2.13	256	0,362
Мерсей.. Без названия, судостроит. завода Конрад для работы	142x21,03x7,01	Самох.		21,3	Грунте отвозный		1,07
в Аргентине.,	84,5x14x4,8			14,0			2 тру-бопр. по 0,7

специальной облицовкой тех поверхностей кожуха, которые находятся под ударом струй смеси. Смесь воды с грунтом, поступающая

Фигура 4.

в насос из всасывающей труоы с значительными скоростями (2—6 м/ск), ударяет в стейку, противоположную входному отверстию, и далее, под влиянием центробежной силы, отбрасывается к окружности кожуха с еще более значительными скоростями. Эти части кожуха чрезвычайно быстро изнашиваются, в виду чего в настоящее время обычно все они снабжаются сменной облицовкой из специальных сортов стали, хорошо сопротивляющихся изнашиванию (хромоникелевые, высокомарганцовистые стали).

Сосуны и грунтовые трубопроводы 3. изготовляются в виде стальных клепаных труб б. ч. круглого сечения, диаметром от 250 до 800 миллиметров в свету, в зависимости от часовой производительности 3. Размеры труб и сосуна подсчитывают, исходя из допускаемых скоростей смеси 2-РЗ,5 м/ск. Нижний конец сосуна несет на себе головку. Головке придаются весьма разнообразные формы в зависимости от способов работы 3. и от его типа. Головки сосунов 3. без разрыхлителя делаются в виде уширения сосуновой трубы или же в виде козырька с режущим краем. На конце ставится простая решетка из стальных полос для удержания камней, кусков дерева и других крупных предметов от попадания во всасывающую трубу. У 3. с разрыхлителями форма головки зависит от расположения и системы разрыхлителей, но в общем эта форма мало отличается от вышеописанных. Чрезвычайно важное значение для работы 3. имеет устройство в конце сосуна обратного клапана, к-рый при остановках 3. задерживает оставшуюся в сосуне воду, вследствие чего при последующем пуске в ход не приходится производить заливку сосуна водой.

Обычно 3. получают рабочие перемещения при помощи лебедок и закрепленных на якорях тросов или цепей. Лебедки имеют ручной или механический привод. Работа может производиться по двум основным схемам—папильонажем (фигура 5) и траншеями (фигура 6). По назначению лебедки разделяют на: 1) переднюю становую, 2) передние боковые, 3) задние боковые, 4) заднюю становую,

5) рамоподъемную, 6) для судового якоря.

Путем комбинации работ лебедок 3. заставляют двигаться в желаемых направлениях. Смотря по способу производства работ некоторые из этих лебедок могут отсутствовать. Лебедки бывают отдельные для каждого троса или цепи, с отдельным самостоятельным управлением, и централизованные, в которых управление передвижениями снаряда производится с одного места и барабаны ₌ тросов или цепей приводятся в движение от одного общего двигателя, причем каждый из барабанов может включаться или выключаться при помощи специальных гидравлич., пневматических или электрических смыкателей,управляемых с одного определенного места. Нередко применяются отдельные лебедки с самостоятельными двигателями, но с централизованным управлением. Общая мощность лебедок обычно составляет 30—50% от мощности главных машин. Двигатели лебедок в большинстве случаев паровые, как наиболее легко допускающие перемену хода и изменение числа оборотов. В последнее же время появились 3. с электрифицированным силовым оборудованием, в которых всемеханизмы как главные, так и вспомогательные работают от электромоторов, получающих энергию от центральной электрич. установки. Пока такие 3. общего признания не получили, так как экономии, выгодность их, по сравнению с другими типами, является спорной.

Стоимость извлечения 3. 1 м³ грунта находится в зависимости от условий работы его и от способа отделения грунта от дна (с разрыхлителем или без него). Эта стоимость находится прежде всего в прямой зависимости от II: она будет тем больше, чем глубже опускание сосуна (II/), выше подъем

-У

Фигура 6.

грунта (Я₂) и длиннее рефулерный трубопровод (II з). При легких илистых и песчаных грунтах, когда работа производится без разрыхлителя, применение 3. является бесспорно более выгодным, чем применение прочих типов дноуглубительных снарядов. На тяжелых глинистых и с камнями грунтах, а также на плотной печине работа 3. нерациональна, а часто и невозможна, вследствие частых забоев как разрыхлительного устройства, так и всех грунтовых трубопроводов. Стоимость одного м³ вынутого песчаного или песчано-илистого грунта в современных условиях колеблется от 15 до 30 коп.

Иногда на дноуглубительных работах при различных грунтах применяются комбинированные снаряды, представляющие соединения 3. с черпаковыми или резаковыми снарядами. Такие снаряды, в зависимости от грунта, позволяют применять в каждом случае наиболее экономичный и рациональный способ работы.

Для нормальной работы каждый 3. снабжается соответствующим такелажем и оборудованием, к которому относятся якоря и тросы или цепи, лодки или завозни для завозки якорей. Обслуживающая 3. команда состоит из двух основных штатов: штата палубной команды, во главе которой стоит командир 3. или ответственный багермейстер, и штата машинной команды, во главе с механиком или машинистом. На обязанности палубной команды лежит обслуживание лебедок, завозка якорей, перекладка их и другие операции во время работы 3. На обязанности машинной команды лежит обслуживание котлов, машин и механизмов, их ремонт и содержание в порядке.

Таблица 2. — Навигационные штаты з е-м лес ос о в, работающих на 3 (2) смены.

Наименование должностей	Часовая производительность землесосов (в м")
	100	250	500	1 500
Палубная кома н д а Командир.		1	1	1
Ответств. багермейстер.	1	—	—
Багермейстер.	—	1	1	1
1-й пом. багермейстера.	1—1*	1—1	1—1	1—1
2-й » »	2—1	1—1	1—1	1—1
3-й » »	1—1	1—1	1—1	1-1
Старшие матросы.	3—2	3—2	6—4	9—6
Младшие ».	12—8	18—12	21—14	30—20
Лебедчики.	9—6	9—6	9—6	12—8 i
Кашевары.	2—1	2—1	2—1	2—1
Артельщик.	1—1	1—1	1—1	1—1 i
Водолив брандвахты.	1—1	1—1	1—1	1-1
Машинная команда
Механик ..		—	—	1
Машинист.	1	1	1	—
1-й помощи, машиниста.	1—1	1-1	1—1	3—2
2-й » »	2—1	2—1	2—1	3—2
Электротехник.	—	—	—	1—1
1-е масленщики.	1—1	1—1	3—2	5—4
2-е ».	3-2	3—2	3—2	6—4
Старшие кочегары.	—	—	—	3—2
Кочегары.	3—2	6—4	9—6	12—8

* Первая цифра относится к случаю]^работы в 3 смены, вторая—в 2 смены.

Как видно из табл. 2, состав команды зависит от производительности снаряда. К команде 3. обычно относят также водоливов и матросов с приписанной к 3. брандвахты (для жилья команды).

Лит.: см. Землечерпательные снаряды. К. Акулов.