Обзор типов и конструкций землесосных снарядов
В гидромеханизированных работах применяются различные типы плавучих землесосных снарядов. Их ключевые конструктивные особенности и технические параметры систематизированы в таблицах 5.2.1-5.2.3, которые служат основным справочным материалом для специалистов.
На рисунке 5.2.2 представлена принципиальная схема работы земснаряда модели 350-50Л, демонстрирующая процесс выемки грунта.
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
Ограничения традиционных конструкций и пути их преодоления
Снаряды со стационарным грунтовым насосом, установленным в корпусе, обладают рядом преимуществ, но имеют и существенный недостаток. Всасывающая способность такого насоса ограничивает как плотность (консистенцию) перекачиваемой гидросмеси, так и максимальную глубину разработки. Обычно этот предел не превышает 12-15 метров, что сужает область применения гидромеханизации. Поэтому одной из ключевых задач инженерной мысли является увеличение рабочей глубины, что одновременно повысит и экологическую безопасность проводимых работ.
Погружные грунтовые насосы: принцип работы и преимущества
Эффективным решением проблемы глубины стало применение погружных грунтовых насосов (рис. 5.2.3, табл. 5.2.4). Их размещение непосредственно в зоне забора грунта кардинально меняет ситуацию. Погружение насоса под воду увеличивает давление на его входе, что предотвращает кавитацию и позволяет работать с более плотной гидросмесью и на больших глубинах. Более того, часть создаваемого насосом напора может быть направлена на непосредственное разрушение породы.
Рис. 5.2.3. Погружной грунтовой насос земснаряда «Моллюск»:
1 — насос; 2 — всасывающий патрубок; 3 — компенсационная полость; 4 — электродвигатель
Исследования подтвердили, что даже небольшое погружение насоса (например, на 3 метра) значительно повышает эффективность работы. В карьерных установках такой насос монтируется на раме земснаряда. В отечественной практике используются модели 28ГрУ-12, ЗГМ-2М, 16ГрУ-8М, а также специально разработанные конструкции, такие как насос земснаряда «Моллюск» от Московского государственного горного университета.
Технические характеристики земснаряда «Моллюск»
Подача: 1200 м³/ч
Напор: 22 м
Минимальный размер проходного сечения: 170 мм
Частота вращения: 1500 об/мин
Максимальная плотность гидросмеси: соответствует соотношению Твердое:Жидкое = 1:3
Мощность: 300 кВт
Диаметр патрубков (всасывающего/напорного): 250 мм / 250 мм
Масса насосной установки: 3400 кг
Промышленная эксплуатация подтвердила высокую эффективность снарядов с погружными насосами. Рост производительности сопровождается снижением удельного расхода энергии, уменьшением износа деталей, сокращением времени на ремонт и увеличением общего коэффициента использования техники.
Конкретные модели и их модификации
На базе хорошо известного земснаряда 350-50Л была создана модель с погружным насосом и роторным рыхлителем (Рис. 5.2.4). Её технические данные приведены в табл. 5.2.5. Конструкция использует модульный принцип: трёхсекционная рама общей длиной 43 м позволяет адаптировать снаряд к разной глубине работ (до 15, 20 или 30 м) путём комбинации секций. Также существует три варианта силовой установки с разным количеством электродвигателей.
Земснаряд С55-0000-СБ (рис. 5.2.5), разработанный в Санкт-Петербурге, предназначен для работы на глубинах до 25 м. На его раме установлен насос ГрУ2000/63. При максимальной глубине ось насоса находится под водой на 5.15 м, в то время как электродвигатель остаётся надводным. Для меньших глубин (до 14 м) снаряд комплектуется фрезерным рыхлителем.
Модернизированная версия 12Э.40М.63.3 (350-50Л) (рис. 5.2.6) увеличила глубину разработки с 10 до 12 м. На ней были усовершенствованы привод фрезы, лебедки и свайный аппарат, а также внедрён стреловой заброс якорей, что повысило автономность.
На основе этой модели был создан снаряд 12Э.125Г.63,3, где фрезерный рыхлитель заменён на гидравлический, а свайный ход — на кормовой папильонаж, что оптимизировало его для работы в условиях каналов.
Альтернативные решения: эжекторные снаряды и зарубежные разработки
Для добычи грунта с больших глубин также применяются эжекторно-землесосные снаряды, например, модель 25Э.50Г.63.3. В её основе — эжектор центрального боя с гидрорыхлением. Хотя такая конструкция проще в обслуживании, чем с погружным насосом, она обычно уступает ему в производительности.
Среди зарубежных разработок выделяется земснаряд Beaver IHC 400. Его корпус выполнен в виде катамарана из четырёх понтонов, что обеспечивает прочность и устойчивость. Конструкция является разборной, что облегчает транспортировку. Снаряд оснащён уникальным компактным погружным насосом с гидравлическим приводом, фрезой и системой лебедок с гидравлическим управлением.
Полные технические характеристики как отечественных, так и зарубежных землесосных снарядов приведены в сводной таблице 5.2.5.