Структура и технические характеристики известных типов плавучих снарядов, применяемых для различных видов гидромеханизированных работ, приведены в табл. 5.2.1-5.2.3.
Схема выемки породы земснарядом 350-50Л показана на рис. 5.2.2.
Рис. 5.2.2. Землесосный снаряд 350-50Л:
1 — грунтозаборное устройство; 2 — стрела; 3 — надстройка; 4 — суперструктура; 5 — аппарат напорного устройства; 6 — прикольная свая; 7 — насосы технического водоснабжения; 8— главный агрегат; 9— корпус; 10— всасывающий трубопровод; Ну — высота уступа
Земснаряды со стационарным грунтовым насосом наряду с целым рядом технических достоинств имеют существенный недостаток: ограниченную всасывающую способность основной машины — грунтового насоса, размещаемого в трюме или на палубе земснаряда. Всасывающая способность насоса ограничивает процесс грунтозабора как по консистенции, так и по глубине разработки [3, 7].
Обычная глубина разработки земснарядами < 12... 15 м. Поэтому одной из основных задач, решение которой значительно расширит область применения эффективного гидромеханизированного способа и повысит экологическую безопасность, является увеличение глубины разработки земснарядами.
В отечественной и зарубежной практике используют погружные грунтовые насосы (рис. 5.2.3, табл. 5.2.4), позволяющие увеличить всасывающую способность землесосной установки и повысить эффективность гидромеханизации, а также расширить область применения существующего парка машин.
Рис. 5.2.3. Погружной грунтовой насос земснаряда «Моллюск»:
1 — насос; 2 — всасывающий патрубок; 3 — компенсационная полость; 4 — электродвигатель
Известно, что увеличение консистенции засасываемой гидросмеси повышает потери давления во всасывающей линии, снижает подачу насоса и глубину разработки вследствие возникновения кавитации на входе в рабочее колесо. Главным преимуществом применения погружных грунтовых насосов является возможность значительного повышения консистенции гидросмеси и увеличения глубины разработки. Кроме того, при достаточной величине заглубления насоса допустимо использование части развиваемого насосом напора для непосредственного разрушения породы.
Погружение грунтового насоса в воду приводит к увеличению давления на входе в насос.
Исследования погружных грунтовых насосов показали, что даже небольшое погружение грунтового насоса (например, на глубину 3 м) позволяет существенно повысить консистенцию гидросмеси благодаря увеличению скорости в зоне всасывания. В карьерных землесосных установках погружной грунтовой насос монтируется на раме земснаряда.
В отечественной практике в качестве погружных грунтовых насосов используют насосы 28ГрУ-12, ЗГМ-2М, 16ГрУ-8М, а также специально спроектированные для этих целей грунтовые насосы. Интерес представляет погружной грунтовой насос земснаряда «Моллюск» конструкции Московского государственного горного университета (см. рис. 5.2.3).
Техническая характеристика земснаряда «Моллюск»
Подача, м3/ч 1200
Напор, 22
Минимальный размер проходного сечения, мм 170
Частота вращения, мин 1500
Максимальная плотность перекачиваемой гидросмеси, кг/м3. . . Т:Ж-1:3
Максимальная установленная мощность, кВт 300
Диаметр патрубка, мм:
всасывающего 250
напорного 250
Масса насосной установки, кг 3400
Эффективность применения земснарядов с погружными грунтовыми насосами подтверждена опытной и промышленной эксплуатацией. Эффективность достигается прежде всего путем повышения производительности, а также в результате снижения удельного расхода электроэнергии, уменьшения износа рабочих органов погружного насоса, сокращения ремонтов и увеличения коэффициента использования рабочего времени.
Техническая характеристика модели земснаряда с погружным грунтовым насосом на базе земснаряда 350-50Л с грунтозаборным устройством в виде роторного рыхлителя (Рис. 5.2.4) приведена в табл. 5.2.5. Трехсекционная рама имеет общую длину 43 м. Секции длиной 13,25 м соединяют между собой болтами. Конструкция грунтозаборного устройства позволяет осуществить три варианта сборки.
При глубине разработки до 15 м используют концевую секцию рамы с установленными на ней грунтовым насосом, электродвигателем и соединительным валом. Для такой глубины разработан вариант с применением роторного рыхлителя конструкции, предложенной ОАО «Гидропроект» им. С.А. Жука (г. Москва).
В случае глубины разработки до 20 м применяют головную и концевую секции рамы, а при глубине 30 м — все три секции: концевую, головную и вставку. В качестве головного подшипника трансмиссионного вала грунтового насоса используют резинометаллический подшипник.
В зависимости от числа (от одного до трех) последовательно установленных на одном валу главных электродвигателей с равными характеристиками различают три варианта земснаряда типа 350-50Л.
Земснаряд 18Э. 100Г(42)3 разработан Гидропроектом на основе земснаряда 200-50Р. Особенностью земснаряда, отличающей его от прототипа, является оснащение погружным грунтовым насосом. Привод погружного насоса марки ГрУ2000/63 выполнен в двух вариантах. В первом варианте привод осуществляется от электродвигателя типа АН2-15-69-10 обычного исполнения с передачей вращения посредством двухопорного длинного вала (длина между опорами 7 м). Второй вариант выполнен в виде моноблочного агрегата ПГМ-2500/60 конструкции ГУП «ВНИПИИстром-сырье» (г. Москва).
Земснаряд С55-0000-СБ разработан во ВНИИ гидромеханизации санитарно-технических и специальных строительных работ (г. Санкт-Петербург) Минмонтажспецстроя в 1980 г. для разработки грунтов III—IV групп с глубины до 25 м (рис. 5.2.5). На раме грунтозаборного устройства установлен грунтовой насос ГрУ2000/63, приводимый от серийного электродвигателя АКН-12-15-69 мощностью 800 кВт с частотой вращения 590 мин-1. При глубине разработки 25 м ось насоса погружается под горизонт воды на 5,15 м, при этом электродвигатель всегда остается в надводном положении. Для работы на глубине до 14 м на земснаряде установлен специальный фрезерный рыхлитель с приводом от погружного электродвигателя.
Земснаряд 12Э.40М.63.3 (350-50Л) (рис. 5.2.6) является модернизацией известного ранее земснаряда 350-50Л. В процессе модернизации увеличена глубина разработки с 10 до 12 м, усовершенствован привод фрезы, усилены оперативные лебедки и свайный аппарат, введен стреловой заброс папильонажных якорей. Данный земснаряд имеет фрезерное грунтозаборное устройство, удельную силу резания на фрезе 400 Н/см, диаметр всасывающего пульпопровода 630 мм, напор грунтового насоса 60 м. Стреловой заброс дает возможность перекладки якорей без участия обслуживающего катера. Построен данный земснаряд на базе грунтового насоса 20Р-11М с производительностью 3800 м3/ч по пульпе и напором 58 м.
Земснаряд 12Э.125Г.63,3 выполнен на основе 12Э.40М.63.3. Фрезерный рыхлитель заменен в нем на гидравлический, свайный ход — на кормовой папильонаж, учтены конкретные условия эксплуатации на канале, где отсутствует необходимость стрелового заброса (рис. 5.2.7).
Эжекторно-землесосный снаряд 25Э.50Г.63.3. Грунтозаборное устройство — эжектор с гидрорыхлением, напор насоса гидрорыхления 50 м, диаметр всасывающего пульпопровода 630 мм, напор грунтового насоса 60 м.
Эжекторно-землесосный снаряд 25Э.50Г.63.3 также предназначен для добычи грунта с больших глубин. На нем установлено грунтозаборное устройство с эжектором центрального боя. Дополнительный насос подает воду на эжектор и гидрорыхление грунта. Эжекторное грунтозаборное устройство проще погружного грунтового насоса в обслуживании, но уступает ему по производительности. Эжекторный земснаряд состоит из эжектора, дополнительного насоса, пульпопровода, грунтового насоса, напорного пульпопровода.
Земснаряд Beaver IHC 400 обладает прочной конструкцией, хорошей управляемостью и высокой производительностью. Настоящий усовершенствованный диапазон стандартных разборных земснарядов охватывает шесть основных моделей. Земснаряд IHC Beaver 400 является одним из основных примеров этого диапазона. Корпус земснаряда выполнен в виде катамарана из четырех понтонов, обе части катамарана связывают между собой межпонтонным соединением в корме и портальной фермой в носовой части. Рама грунтозаборного устройства закреплена шарнирно на понтонах катамарана в кормовой части.
Размеры всех необходимых узлов позволяют без затруднений осуществить их доставку к месту назначения сухопутным, железнодорожным или водным транспортом. Земснаряд оснащен так, что его понтоны могут быть собраны и разобраны за минимальные сроки посредством использования болтовой конструкции на уровне палубы и захватов (зацепов) в нижней части земснаряда.
Конструкция земснаряда включает в себя уникальный компактный погружной грунтовой насос с приводом через понижающую гидравлическую коробку передач и систему водяного охлаждения; фрезу; две па-пильонажные и рамоподъемную лебедки, управляемые из кабины; дизельный (или же электрический) двигатель и вспомогательные механизмы; напорный трубопровод. Фреза, рамоподъемная и две папильонажные лебедки приводят в действие гидравлическими моторами.
Технические характеристики отечественных и зарубежных землесосов приведены в табл. 5.2.5.