ЗЕМЛЕСОСНЫЙ КОМПЛЕКС

Предполагаемая полезная модель относится к гидромеханизации, в частности, к техническим средствам добычи полезных ископаемых из-под воды.
Известен землесосный комплекс, включающий земснаряд, гибкий плавучий грунтопровод, береговой грунтопровод, уложенный вдоль берегов разрабатываемого карьера (Огородников С. П. Гидромеханизация разработки грунтов. - М.: Стройиздат, 1986, с. 78 - 79, рис. 4.24, 4.25). Недостатком известного комплекса является увеличенная длина плавучего гибкого и берегового грунтопроводов, что связано с увеличением энергетических затрат на транспортирование водогрунтовой смеси и стоимости грунтопроводов.
Известен и принят за прототип землесосный комплекс, включающий земснаряд, гибкий плавучий грунтопровод, береговой грунтопровод, уложенный вдоль берегов и на специальных целиках, расположенных внутри карьера (Шкундин Б. М. Землесосные работы в гидротехническом строительстве. - М.: Высш. школа, 1977, с. 102 - 109, рис. 1V.49). Применение целиков, на которых уложены береговые грунтопроводы, позволяет уменьшить их длину и снизить энергетические затраты на транспортирование грунта. Однако применение целиков возможно только при разработке неглубоководных карьеров, иначе необходима очень большая их ширина, чтобы сохранить необходимую площадку для укладки грунтопровода. Кроме того, последующая разработка целиков выполняется с меньшей эффективностью, чем карьера. При их разработке требуются дополнительные подключения к береговьм грунтопроводам плавучего гибкого грунтопровода, что снижает коэффициент использования земснаряда по времени и его производительность. При этом сохраняется необходимость в большой длине гибкого плавучего грунтопровода, а это связано с увеличенньми энергетическими затратами на транспортирование грунта.
Решаемая предполагаемой полезной моделью задача - повышение эффективности работы землесосного комплекса при разработке подводных карьеров.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого технического решения - снижение энергетических затрат на транспортирование по грунтопроводу добываемого грунта, повышение коэффициента использования земснаряда по времени и повышение его производительности.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата известный землесосный комплекс, включающий земснаряд, гибкий плавучий грунтопровод, береговой грунтопровод, согласно предлагаемой полезной модели дополнительно снабжен спрямленным плавучим грунтопроводом.
Возможны дополнительные варианты землесосного комплекса, в которых целесообразно, чтобы:
- спрямленный плавучий грунтопровод был установлен между гибким и береговым грунтопроводами;
- спрямленный плавучий грунтопровод был выполнен из нескольких участков, соединенных гибкими соединениями;
- что гибкое соединение было выполнено в виде вертикального шарнира, или шарового соединения, или гибкого патрубка;
- спрямленный плавучий грунтопровод включал перекачивающие станции с грунтовыми насосами;
- спрямленный плавучий грунтопровод включал анкерные понтоны для фиксации его положения относительно дна карьера;
- анкерные понтоны были снабжены якорями и лебедками;
- анкерные понтоны были снабжены закольными сваями и средствами их подъема и опускания;
- спрямленный плавучий грунтопровод был выполнен в виде металлических, или пластмассовых, или резинотканевых труб, соединенных фланцами и снабженных плавучими элементами;
- спрямленный плавучий грунтопровод был выполнен в виде металлических или пластмассовых труб, соединенных сваркой и снабженных плавучими элементами;
- участки спрямленного плавучего грунтопровода были установлены под уровнем воды;
- участки спрямленного плавучего грунтопровода были уложены на дно карьера и снабжены указательными буями;
- спрямленный плавучий грунтопровод был снабжен средствами защиты от гидроударов;
- спрямленный плавучий грунтопровод был снабжен средствами сгущения водогрунтовой смеси;
- спрямленный плавучий грунтопровод был снабжен средствами классификации грунта.
Указанные преимущества, а также особенности предлагаемой полезной модели поясняются вариантами ее осуществления со ссылками на чертежи: на фиг.1 показана схема землесосного комплекса со спрямленным плавучим грунтопроводом; на фиг.2 - схема землесосного комплекса в плане; на фиг.3 - схема землесосного комплекса в плане со спрямленным плавучим грунтопроводом, содержащим гибкие соединения; на фиг.4 - схема землесосного комплекса со спрямленным плавучим грунтопроводом, участки которого установлены под уровнем воды; на фиг.5 - схема землесосного комплекса со спрямленным плавучим грунтопроводом, участки которого уложены на дно карьера; на фиг.6 - схема землесосного комплекса со спрямленным плавучим грунтопроводом, снабженным средствами сгущения водогрунтовой смеси и классификации грунта.
Землесосный комплекс включает земснаряд 1, гибкий плавучий грунтопровод 2, береговой грунтопровод 3 и дополнительно снабжен спрямленным плавучим грунтопроводом 4. Спрямленный плавучий грунтопровод 4 установлен между гибким 2 и береговым 3 грунтопроводами. Спрямленный плавучий грунтопровод может быть выполнен из нескольких участков (например, из двух) 5 и 6, соединенных гибким соединением 7 (фиг.3). Спрямленный грунтопровод 4 может включать перекачивающую станцию 8 с грунтовым насосом, а также анкерные понтоны 9 и 10, снабженные якорями 11, закольными сваями 12 и лебедками 13, 14. Участок 15 спрямленного плавучего грунтопровода может быть установлен под уровнем воды (фиг.4). Участок 16 спрямленного плавучего грунтопровода может быть уложен на дно карьера и снабжен указательными буями 17, которые крепятся к трубам буйрепами 18 (фиг.5). Спрямленный плавучий грунтопровод 4 может включать устройство 19 для сгущения и классификации грунта, которое выполнено в виде вертикально установленных колонок из труб, снабженных задвижками 20 и сливной трубой 21 (фиг.6).
Землесосный комплекс работает следующим образом. Земснаряд 1 забирает грунт со дна карьера и транспортирует его в виде водогрунтовой смеси по гибкому плавучему 2, спрямленному плавучему 4 и по береговому 3 грунтопроводам к месту складирования (на схеме условно не показано). С помощью своих оперативных лебедок земснаряд 1 перемещается по акватории карьера в пределах, допускаемых длиной гибкого плавучего грунтопровода 2. Для увеличения площади разработки карьера спрямленный плавучий грунтопровод 4 может устанавливаться в различные положения I, II, III (фиг.2) и т.д. за счет перемещения анкерного понтона 9 при постоянном положении понтона 10. Свая понтона 10 заколота в дно карьера, а понтон 9 лебедками 13 может перемещаться по дуге, очерченной из точки закольной сваи 12 адиусом, равным расстоянию между этими понтонами. Радиус дуги может изменяться за счет удлинения или укорачивания спрямленного плавучего грунтопровода 4 путем добавления в него или изымания промежуточных труб с плавучими элементами. Это дает возможность при минимальной длине гибкого плавучего грунто-
провода 2 и неизменном положении берегового грунтопровода 3 разрабатывать всю площадь акватории карьера. Известно, что потери напора на перемещение водогрунтовой смеси по гибкому грунтопроводу в два раза превосходят потери напора в спрямленном грунтопроводе. Поэтому применение спрямленного грунтопровода 4, позволяющее уменьшить длину гибкого грунтопровода, снижает энергетические затраты на перемещение грунта к месту складирования, а вследствие этого увеличивает подачу грунтового насоса и, следовательно, производительность землесосного комплекса. Неизменное положение берегового грунтопровода 3 при разработке карьера снижает материальные затраты на его перемещение, а также снижает потери времени на изменение места подключения гибкого плавучего грунтопровода 2 к береговому по мере разработки карьера. Это повышает коэффициент использования земснаряда по времени и, следовательно, производительность земснаряда. Кроме того, замена гибкого плавучего грунтопровода 2 более простым и дешевым спрямленным плавучим грунтопроводом 4 снижает стоимость землесосного комплекса.
Установка спрямленного плавучего грунтопровода 4 между гибким плавучим 2 и береговым 3 грунтопроводами обеспечивает разработку максимальной площади акватории карьера без перестановки и изменения длины берегового грунтопровода, что увеличивает коэффициент использования земснаряда по времени.
Для разработки карьеров сложной конфигурации в плане, а также при наличии на акватории карьера островов и полуостровов, спрямленный плавучий грунтопровод 4 выполняется из нескольких участков 5, 6, соединенных гибкими соединениями 7 (фиг.3). При этом участок 6 грунтопровода может оставаться в определенном неизменном положении, а участок 5 перемещаться по акватории, огибая острова с учетом конфигурации береговой линии акватории карьера, обеспечивая полную его разработку при минимальной длине гибкого плавучего грунтопровода 2. Это увеличивает коэффициент использования земснаряда по времени.
Для соединения участков 5 и 6 спрямленного плавучего грунтопровода могут быть применены гибкие соединения 7 (фиг.3) в виде вертикального шарнира, или шарового соединения, или гибкого патрубка, которые обеспечивают высокую надежность работы и минимальные потери напора на перекачивание по ним водогрунтовой смеси, что снижает энергетические затраты комплекса.
3
Для перекачивания водогрунтовой смеси с высокой консистенцией требуется более высокий напор насосной установки, для этого спрямленный плавучий грунтопровод 4 может включать перекачивающую станцию 8, которая состоит из грунтового насоса с приводом и насоса промывки сальника грунтового насоса. Применение насосной станции 8 в составе спрямленного плавучего грунтопровода позволит снизить удельные энергетические затраты на перекачивание 1 м грунта. При этом следует отметить, что при транспортировании грунта на небольшие расстояния, когда достаточно напора насоса земснаряда, насосная установка 8 может выводиться из работы путем обвода ее трубопроводом, что также снизит энергетические затраты.
Применение в составе спрямленного плавучего грунтопровода 4 анкерных понтонов 9 и 10 с якорями 11 и сваей 12 обеспечивает фиксацию положения грунтопровода на акватории карьера, а лебедки 13 - быстрое изменение его положения в зависимости от разработки карьера. При этом перемещение прямленногот грунтопровода 4 по мере разработки карьера может выполняться совместно с перемещением земснаряда 1 или в процессе его работы без отсоединения гибкого 2 и берегового 3 грунтопроводов, что повышает коэффициент использования земснаряда по времени.
Выполнение спрямленного плавучего грунтопровода 4 из металлических, или пластмассовых или резинотканевых труб, соединенных фланцами и снабженных плавучими элементами, обеспечивает снижение времени на изменение длины грунтопровода. Для увеличения длины грунтопровода достаточно разъединить его по одному из фланцев и
ввести в разрыв еще одну или несколько труб с плавучими элементами и соединить их фланцы. Это повышает коэффициент использования земснаряда по времени.
Выполнение спрямленного плавучего грунтопровода 4 из металлических или пластмассовых труб, соединенных сваркой, снижает потери напора на местные сопротивления, которые могут быть в месте соединения фланцев. Это снижает энергетические затраты на транспортирование грунта.
Установка участка 15 спрямленного плавучего грунтопровода 4 под уровнем воды (фиг 4) снизит массу и объем плавучих элементов, необходимых для создания плавучести грунтопровода, что уменьшит его стоимость, а также время монтажно-демонтажных работ, что повысит коэффициент использования земснаряда по времени.
Если участок 16 спрямленного грунтопровода 4 укладывать непосредственно на дно карьера (фиг.5), то снизятся затраты на его изготовление, так как уменьшится стоимость плавучих элементов. Для замены износившихся элементов участка 16 грунтопровода или перемещения их во время работы служат буи 17, которые показывают место положения труб, и буйрепы 18, с помощью которых трубы поднимаются на поверхность или перемещаются на новое место укладки. Благодаря этому снизится время на замену износившегося грунтопровода и его перестановку, что повысит коэффициент использования земснаряда по времени.
Спрямленный плавучий грунтопровод 4 может быть снабжен обратным клапаном, установленным, например, на понтоне 10 (условно не показан), для защиты его от гидроудара при внезапной остановке грунтового насоса. Это повысит надежность работы и снизит затраты времени на ремонт, что увеличит коэффициент использования земснаряда по времени.
Спрямленный плавучий грунтопровод 4, снабженный устройством 19 (фиг.6) для сгущения и классификации грунта, уменьшит объем перекачиваемой водогрунтовой смеси к месту складирования. При открытых задвижках 20 часть водогрунтовой смеси будет поднимать вверх по вертикально установленным колонкам и сливаться в карьер по сливной трубе 21. Положением задвижек 20 можно отрегулировать скорость движения в колонках таким образом, чтобы она была меньше гидравлической крупности товарной фракции грунта. При этом по трубе 21 сливается часть водогрунтовой смеси с нетоварными фракциями. Транспортируется к месту складирования оставшаяся в грунтопроводе часть водогрунтовой смеси с товарными фракциями. За счет отсечения водогрунтовой смеси с нетоварными фракциями в начале грунтопровода 4 из транспортируемого потока снижаются энергетические затраты на гидротранспорт товарных фракций грунта к месту складирования.