ГОЛОВКА ЗЕМСНАРЯДА

Полезная модель относится к оборудованию землесосного снаряда, назначением которого является производство дноуглубительных работ.
Полезная модель может быть применена для земляных работ, производимых под водой на дне водоема с целью прокладывания под водой трубопровода, кабеля, и предназначена для рыхления пород и транспортировки в виде пульпы в гидроотвалы. Возможно использование в водоемах с соленой водой, в водоемах с пресной водой.
Также возможно использование для дноуглубительных работ, капитальных, например, при строительстве гидротехнических объектов, а также эксплуатационных, например, для очистки от ила, наносов, нарушающих эксплуатацию гидротехнических сооружений.
Плавучая землесосная установка (земснаряд), с которой работает полезная модель, предназначена для выемки горной массы, находящейся под слоем воды в естественных или искусственных водоемах и транспортировки ее на отвалы, обогатительные установки или в промежуточные емкости.
Головка земснаряда как грунтозаборное устройство является рабочим инструментом землесосного снаряда, который по способу отделения породы относится к землесосному снаряду с гидравлическим разрыхлителем, а транспортировка грунта осуществляется при помощи плавучего пульпопровода. В качестве транспортирующей жидкости используется вода.
Известно способ и аппарат для прокладки трубопровода "Method and apparatus for burying pipeline» (US 3659425A, опубликовано: 1972-05-02).
Аппарат содержит образующие раму продольные параллельные металлические трубы, соединенные между собой металлические трубами. Между трубами расположены опорные ролики. Кроме того, могут присутствовать один или несколько дополнительных роликов. Самые нижние продольные трубы снабжены большим количеством сопел направленных внутрь и/или вниз. Также могут присутствовать направленные вверх сопла. Продольные трубы снабжены впускным отверстием для жидкости. Все металлические трубы соединены между собой таким образом, что жидкость может течь от впускного отверстия, через указанные трубы к отверстию насадки. Аппарат может быть опущен на трубопровод так, чтобы он окружал трубопровод. Аппарат, через трос или цепь соединяют с буксирным судном или любым другим тяговым устройством, таким как, например, лебедка на берегу или лебедка внизу. Для предотвращения наклона аппарата, предполагается, что он имеет такие размеры, чтобы при нормальном использовании его центр тяжести находится ниже центр трубопровода.
Недостатки.
Соединенные трубы аппарата одновременно выполняют функции рамы и трубопроводов. Опорные ролики на осях установлены непосредственно на трубах. Таким образом, аппарат представляет собой каретку, рама которой функционирует как трубопровод. Возможность использования, производительность аппарата как грунтозаборного устройства ограничена конструкцией рамы. Также нельзя использовать аппарат по другому назначению. Конструкция - рама на опорных роликах и одновременно трубопроводы сложна в изготовлении, трудоемка в обслуживании и эксплуатации. Для функционирования аппарата в качестве каретки и трубопроводов одновременно соединения труб рамы должны быть сделаны надежными и герметичными, рама для этого должна быть выполнена жесткой на кручение. Также деформации кручения рамы приводят к дополнительному, главным образом, радиальному смещению валов и, как следствие, к дополнительному нагружению консольных участков валов, т.е. возможны недостатки в функционировании опорных роликов. К материалам для изготовления должны предъявляться высокие требования по коррозионной стойкости.
Существенным конструктивным элементом подобных конструкций является рама. Кручение рамы происходит при несимметричном действии нагрузки. Лонжеронная рама в этом случае представляет статически неопределимую систему.
Особенно значительны деформации кручения высоких рам. Эти деформации приводят к дополнительному, главным образом радиальному смещению валов, и, как следствие, к дополнительному нагружению элементов муфт, консольных участков валов. Так же, как и для плоских, для пространственных рам, как правило, напряжения и деформации, связанные с действием продольных и перерезывающих сил, малы по сравнению с напряжениями и деформациями от изгиба и кручения.
Наиболее универсальной рамой, которая может быть применена для каретки, является несущая лонжеронная рама. Прочность при изгибе создают лонжероны, а поперечины служат для стабилизации положения лонжеронов в случае возникновения местного закручивания, которое происходит вследствие смещения точки приложения нагрузки. Кроме того, поперечины также выполняют роль опоры для установленного на каретке оборудования, в данном случае для системы трубопроводов.
Задачей заявленной полезной модели является устройство, конструкцией которого предусмотрены возможность несложной замены рабочего оборудования, возможность использования иного рабочего оборудования, также в полезной модели решены задачи увеличения долговечности, снижения материалоемкости, упрощения технического обслуживания.
Задачи достигаются за счет физического разделения несущих элементов, то есть опорной части и установленного на ней оборудования, за счет равномерного распределения и снижения нагрузок как на все устройство в целом, так и по отдельности на каретку, и, на рабочее оборудование (на трубопроводы), за счет снижения высоты опорной части при использовании возможности для нее повторения профиля опоры, т.е. предмета, на котором опорная часть (каретка) может быть размещена.
Задачи достигаются тем, что согласно полезной модели устройство «Головка земснаряда» содержит каретку, представляющую собой снабженную колесами раму, с установленными на ней трубопроводами и отличается тем,
что рама имеет поперечный профиль, соответствующий дуге длиной меньше полуокружности, для этого, рама содержит параллельно установленные лонжероны, соединенные поперечными дугообразными элементами, установленными параллельно друг друга, в параллельных плоскостях,
на раме между лонжеронами установлены колеса, рядами, расположенными продольно,
в каждом ряду колеса плоскостями вращения находятся в одной плоскости,
угол между плоскостью вращения колес одного крайнего ряда и плоскостью вращения колес другого, крайнего ряда составляет 60-120 градусов,
колеса установлены на теоретических осях, которые находятся в параллельных плоскостях,
каждая теоретическая ось образована расположенными в одной плоскости осями, на каждой из которых установлено одно из колес,
каждая ось каждой теоретической оси расположена на касательной к дуге, на которой находятся центры колес каждой одной теоретической оси,
эта дуга, является частью окружности, радиус которой равен сумме радиусов трубы, на которой должна быть размещена каретка и колеса каретки,
на каждой теоретической оси каждое расстояние по дуге между центрами колес составляет: π ⋅ (R трубы + r колеса) ⋅ α градусов/180 градусов,
где: R трубы - радиус трубы, на которой должна быть размещена каретка, r - радиус колеса каретки, αградусов - угол между плоскостями вращения колес теоретической оси,
π - математическая постоянная, равная отношению длины окружности к ее диаметру.
Ниже раскрыты возможные реализации устройства.
Поперечный профиль рамы соответствует дуге равной 120 градусов, количество параллельно установленных лонжеронов - четыре, расстояние по дуге между соседними лонжеронами составляет 40 градусов,
на раме между лонжеронами, установлено 12 колес, в три ряда расположенными продольно, в каждом ряду четыре колеса, центральный ряд колес расположен по продольной оси каретки, в каждом ряду колеса плоскостями вращения находятся в одной плоскости, угол между плоскостью вращения колес одного крайнего ряда и плоскостью вращения колес другого, крайнего ряда составляет 80 градусов, угол между плоскостью вращения колес одного ряда и плоскостью вращения колес другого, соседнего ряда составляет 40 градусов,
колеса установлены на четырех теоретических осях, которые находятся в параллельных плоскостях, при этом, каждая теоретическая ось образована расположенными в одной плоскости тремя осями, на каждой из которых установлено одно из 12-ти колес,
каждая ось каждой теоретической оси расположена на касательной к дуге, на которой находятся центры колес каждой одной теоретической оси,
эта дуга, является частью окружности, радиус которой равен сумме радиусов трубы, на которой должна быть размещена каретка и колеса каретки,
на каждой теоретической оси каждое расстояние по дуге между центрами колес может быть вычислено по формуле: π ⋅ (R трубы + r колеса) ⋅ α градусов/180 градусов,
где: R трубы - радиус трубы, на которой должна быть размещена каретка, r - радиус колеса каретки, α градусов - угол между плоскостью вращения колес теоретической оси,
π - математическая постоянная, равная отношению длины окружности к ее диаметру.
Рама содержит шесть поперечных дугообразных элементов, из них четыре поперечных дугообразных элемента поддерживают лонжероны снизу, при этом два из них расположены с одной стороны от поперечной оси рамы, два других расположены с другой стороны от поперечной оси рамы, и два поперечных дугообразных элемента поддерживают лонжероны сверху,
при этом один из них установлен в плоскости расположения одного крайнего нижнего поперечного дугообразного элемента, другой установлен в плоскости расположения другого крайнего нижнего поперечного дугообразного элемента.
Поперечные дугообразные элементы, расположенные с одной стороны от поперечной оси рамы, и поперечные дугообразные элементы, расположенные с другой стороны от поперечной оси рамы, равноудалены от поперечной оси рамы.
Отношение величины колесной базы по крайним осям, одна из которых является первой, другая - четвертой к величине колеи составляет 1,5-6.
Отношение величины колесной базы по крайним осям к величине колеи составляет 4,095, отношение величины колесной базы по осям первой и второй к величине колеи составляет 1,126, отношение величины колесной базы по осям второй и третьей к величине колеи составляет 1,84, отношение величины колесной базы по осям третьей и четвертой к величине колеи составляет 1,126.
Колесная база (Б), колея (L), диаметр (d) каждого колеса.
Б/L=4,095, при d=98% от радиуса трубы,
где: Б - расстояние между осями; L - длина дуги, соответствующая колее каретки; d - диаметр колеса.
Трубопроводы.
На раме трубопроводы установлены с возможностью снятия, с возможностью установки, и относительно рамы трубопроводы установлены с возможностью изменения положения по углу наклона.
На раме трубопроводы установлены на ее поперечной оси, в одной плоскости, посредством специально предназначенных для этого площадок.
Площадки изготовлены из стали, предназначенной для изготовления строительных конструкций, например площадки, изготовлены из стали С245.
На раме установлены два разных по диаметру трубопровода, один из них меньшего диаметра для функционирования в качестве нагнетающего, другой, большего диаметра, для функционирования в качестве всасывающего, трубопроводы верхними торцами установлены в параллельных плоскостях, каждый трубопровод, а именно верхний торец каждого трубопровода снабжен фланцем.
Один трубопровод, нагнетающий, содержит соединенные фланцами на болтах патрубки, имеет одно отверстие в верхнем патрубке для функционирования в качестве входного, в средней части выполнен раздвоенным, каждая из двух нижних частей также выполнена раздвоенной на патрубки, тем самым, в нижней части имеется четыре отверстия, по одному в каждом нижнем патрубке для функционирования в качестве выходных.
При этом отношение диаметра входного отверстия к сумме диаметров выходных отверстий: 0,511. При этом устройство будет достаточно эффективно функционировать и при отношении, выбранном в интервале 0,38-0,65.
Нагнетающий трубопровод выполнен из стали, предназначенной для изготовления строительных конструкций, например, из стали С245.
Другой трубопровод, всасывающий, содержит соединенные фланцами на болтах патрубки, имеет одно отверстие в верхнем патрубке для функционирования в качестве выходного, в средней и нижней частях выполнен раздвоенным на патрубки, тем самым в нижней части имеется два отверстия, по одному в каждом нижнем патрубке для функционирования в качестве входных.
Отношение суммы диаметров входных отверстий к диаметру выходного отверстия: 1,35. При этом устройство будет достаточно эффективно функционировать и при отношении, выбранном в интервале 1-1,8.
Всасывающий трубопровод выполнен из стали, предназначенной для изготовления строительных конструкций. Всасывающий трубопровод за исключением нижних патрубков может быть выполнен из стали С245, а его нижние патрубки выполнены из стали С345.
На нижних патрубках нагнетающего трубопровода, на нижних патрубках всасывающего трубопровода установлены сопла, на каждом патрубке - одно сопло, при этом каждое сопло представляет собой отрезок трубы, открытый торец которого имеет косой срез, выполненный под углом 45 градусов к стенке отрезка трубы, каждое сопло установлено с возможностью регулировки, а именно: с возможностью поворота вокруг оси, с возможностью перемещения вдоль оси, с возможностью фиксации в необходимом положении.
Сопла выполнены из стали, предназначенной для изготовления строительных конструкций.
При этом каждое сопло, установленное на нагнетающем трубопроводе, может быть выполнено из стали С245, каждое сопло, установленное на всасывающем трубопроводе, может быть выполнено из стали С345.
Конфигурация лонжерона, материалы.
Каждый лонжерон выполнен из стального замкнутого прямоугольного профиля, предназначенного для строительных конструкций.
При этом каждый лонжерон может быть выполнен из профиля, изготовленного по ГОСТ 30245-2003 из стали С245.
Каждый лонжерон может быть выполнен из профиля сечением 140 мм на 140 мм, толщиной стенки 8 мм.
Конфигурация поперечного дугообразного элемента.
Каждый поперечный дугообразный элемент выполнен из стального замкнутого прямоугольного профиля, предназначенного для строительных конструкций.
При этом каждый поперечный дугообразный элемент может быть выполнен из профиля, изготовленного по ГОСТ 30245-2003 из стали С245.
Каждый поперечный дугообразный элемент может быть выполнен из профиля сечением 140 мм на 140 мм, толщиной стенки 8 мм.
Лонжероны и поперечные дугообразные элементы соединены посредством  сварки, площадки установлены на раме посредством  сварки.
Колесо, ось колеса.
Каждое колесо установлено на своей, специально предназначенной для него оси, колеса на осях установлены на раме с обеспечением каретке равномерного распределения веса по осям, каждая ось установлена с возможностью снятия, с возможностью установки.
Каждое колесо имеет ступицу, которая выполнена закрытой герметичной, с возможностью разборки, с возможностью сборки, из стали, предназначенной для изготовления строительных конструкций, частью опоры, которая поддерживает ступицу колеса, и соответственно, само колесо на оси является подшипник, при этом, ступицы могут быть выполнены из стали С245.
Для каждого колеса подшипник представлен двумя шариковыми радиальными закрытыми подшипниками качения.
Каждая ось выполнена из стали, предназначенной для изготовления строительных конструкций, например каждая ось выполнена из стали С245.
Каждое колесо содержит диск и установленную на нем шину, содержащую резину.
Шины цельнолитые, каждая из них имеет рисунок протектора, состоящий из крупных блоков, рисунок типа «прерванная волна».
Металлические элементы подвергнуты антикоррозионной защите, при этом защита их от коррозии выполнена в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85 и СНиП 3.04.03-85.
Каждый трубопровод в своей нижней части снабжен средством, обеспечивающим возможность выполнения роли средства амортизации и обеспечивающим возможность более точного позиционирования на предмете размещения, при этом каждое такое средство представляет собой втулку, выполненную из резины.
Полезная модель «Головка земснаряда», фигуры.
Фиг. 1 - головка земснаряда, размещенная на трубопроводе; Фиг. 2 - головка земснаряда; Фиг. 3 - головка земснаряда, вид сбоку; Фиг. 4 - головка земснаряда, размещенная на трубопроводе, вид спереди; Фиг. 5 - головка земснаряда, вид сверху; Фиг. 6 - рама, вид сбоку; Фиг. 7 - рама, вид сверху; Фиг. 8 - ось с колесами, образованная тремя осями, расположенными в одной плоскости (теоретическая ось каретки), размещение колесами на трубе (на трубопроводе), труба показана в поперечном сечении; Фиг. 9 - вал, консольно закреплен на площадке; Фиг. 10 - кронштейн, который предназначен для поддержки свободного конца вала;
Фиг. 11 и фиг.12 - сопло 10 нагнетающее; Фиг. 13 и фиг. 14 - сопло 11 всасывающее; Фиг. 15 - вал, консольно закреплен на площадке, вид сверху;
Фиг. 16 - кронштейн, который предназначен для поддержки свободного конца вала, вид сверху; Фиг. 17 - площадка для крепления трубопроводов; Фиг. 18 - средство крепления трубопроводов к площадке (скоба, ответная часть);
Фиг. 19 - испытание, проходка 1, конфигурация сопел;
Фиг. 20 - испытание, проходка 2, конфигурация сопел;
Фиг. 21 - испытание, проходка 3, конфигурация сопел;
Фиг. 22 - испытание, проходка 4, конфигурация сопел;
Фиг. 23 - испытание, проходка 5, конфигурация сопел.
Устройство «Головка земснаряда» содержит каретку, представляющую собой снабженную колесами раму. Каретка является нижней опорной частью устройства. На каретке установлены трубопроводы. Один трубопровод предназначен для функционирования в качестве нагнетающего, для текучей среды, другой в качестве отсасывающего, для грунта, для пульпы.
Рама представляет собой трехмерную конструкцию, содержащую жесткие связи между элементами.
Рама имеет поперечный профиль, соответствующий дуге длиной меньше полуокружности, а именно, профиль рамы соответствует дуге равной 120 градусов. Возможны и другие значения по длине дуги.
Рама такого профиля может быть устойчиво размещена на цилиндрической поверхности какого-либо предмета (тела), например, трубы, кабеля, и т.п. Также возможно использование цилиндрической поверхности в качестве направляющей для перемещения рамы вдоль оси такой цилиндрической поверхности.
Таким образом, для рамы использована возможность повторения профиля опоры, т.е. предмета, на котором может быть, должна быть размещена рама, и соответственно каретка, а также снижена материалоемкость рамы.
Рама содержит четыре параллельно установленных лонжерона 1 (продольные элементы), соединенные шестью поперечными дугообразными элементами (поперечинами), которые представлены двумя элементами 2 и четырьмя элементами 3. Каждый дугообразный элемент 2 и 3 соответствует дуге длиной меньше полуокружности, предпочтительно, каждый из них соответствует дуге 120 градусов, при этом расстояние по дуге между соседними лонжеронами 1 составляет 40 градусов.
Четыре поперечных дугообразных элемента 3 установлены параллельно друг друга, в параллельных плоскостях, поддерживают лонжероны снизу. Два элемента 3 расположены с одной стороны от середины рамы (от поперечной оси рамы), два других элемента 3 расположены с другой стороны от середины рамы (от поперечной оси рамы). Предпочтительно, равноудалены от середины (от поперечной оси) рамы.
Два поперечных дугообразных элемента 2 установлены параллельно друг друга, в параллельных плоскостях, поддерживают лонжероны сверху. При этом один из них установлен в плоскости расположения одного крайнего нижнего поперечного дугообразного элемента 3, другой установлен в плоскости расположения другого крайнего нижнего поперечного дугообразного элемента 3.
Дуги могут быть измерены в угловых единицах. Равные по центральным углам дуги необязательно равны по длине и прямо пропорциональны радиусу окружности. Они равны только при равенстве радиусов окружностей.
Дугообразные элементы 2 равны по длине, дугообразные элементы 3 равны по длине, при этом, каждый дугообразный элемент 2 по длине больше, чем каждый дугообразный элемент 3.
Таким образом, конфигурация рамы соответствует цилиндрической поверхности (т.е. рама за счет конфигурации повторяет цилиндрическую поверхность), вследствие чего рама беззазорно и устойчиво может быть размещена на цилиндрической поверхности.
Рама является основой для крепления колес на осях, а также для крепления трубопроводов, при этом, колеса на осях размещены между лонжеронами, что позволило существенно опустить раму, приблизить к поверхности размещения. Вместо трубопроводов, которые описаны в заявке, на раме может быть установлено и другое оборудование.
Каретка представляет собой конструкцию, которая может существовать, и которая может быть передвигаема отдельно. На раме трубопроводы могут быть закреплены при помощи хомутов, также для крепления могут быть использованы кронштейны, элементы резьбовых соединений (болты, винты, гайки), и т.п.
Применяемая в полезной модели лонжеронная рама является охватывающей для конструктивных элементов каретки (для осей колес, для колес, т.е. работает не только как простая лонжеронная рама, но и как периферийная рама), а также является охватывающей, повторяющей профиль предмета, на котором может быть размещена каретка. Также эту раму можно охарактеризовать и как пространственную.
Конфигурация рамы выбрана таким образом, что ее элементы (лонжероны, поперечины) подвергнуты минимальной нагрузке на изгиб, за счет этого использована возможность уменьшить поперечное сечение элементов рамы (труб, профилей) и существенно снизить вес при той же общей жесткости.
Также отличительной особенностью применяемой рамы является физическое разделение несущих элементов (опорной части) и установленного на раме оборудования (трубопроводов). Несущие элементы - силовые элементы, воспринимающие рабочие нагрузки, возникающие при движении каретки. Рама воспринимает вес оборудования, воспринимает возникающие при работе оборудования нагрузки, воспринимает возникающие при движении каретки динамические и ударные нагрузки.
Такая конструкция позволила соединить технологичность рамы при необходимой массе с рациональным использованием пространства, в том числе за счет снижения высоты лонжеронов относительно поверхности размещения.
Для изготовления рамы (лонжеронов, поперечин) может быть использована труба круглого сечения, иного сечения, П-образный профиль (швеллер), двутавр, профиль прямоугольного сечения, закрытый профиль прямоугольного сечения. Поперечины могут быть К-образные, Х-образные. Лонжероны, поперечины могут быть выполнены переменным сечением. В наиболее нагруженных участках высота сечения может быть увеличена.
При этом предпочтительно использование закрытого профиля прямоугольного сечения, это позволяет существенно уменьшить сечение лонжеронов и поперечин, что приводит, в том числе к снижению металлоемкости.
Простая конструкция рам без недоступных скрытых полостей позволяет легко проводить эффективную антикоррозийную обработку.
Для лонжеронов 1 выбрано:
Каждый лонжерон выполнен из стального замкнутого прямоугольного профиля, предназначенного для строительных конструкций, а именно из профиля, изготовленного по ГОСТ 30245-2003. Возможны различные варианты выбора профиля по сечению и толщине стенки, при этом вполне достаточным является профиль сечением 140 мм на 140 мм, толщиной стенки 8 мм.
Для поперечин 2, 3 выбрано:
Каждая дугообразная поперечина выполнена из стального замкнутого прямоугольного профиля, предназначенного для строительных конструкций, а именно из профиля, изготовленного по ГОСТ 30245-2003. Возможны различные варианты выбора профиля по поперечному сечению и толщине стенки, при этом вполне достаточным является профиль сечением 140 мм на 140 мм, толщиной стенки 8 мм.
Материалом для лонжеронов и поперечин может служить металл, пластик, дерево.
В полезной модели материалом для лонжеронов и поперечин служит малоуглеродистая сталь типа С245, также возможно применение ее аналогов стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс, К02702, S235J2G3. Такая сталь отличается постоянством механических свойств готового проката, хорошо обрабатывается режущим инструментом, гнется и отформовывается. Также ее можно сваривать без ограничений.
Для лонжеронов и поперечин, каждый замкнутый профиль герметизирован путем соединения в замкнутое сечение и заварки прорезей сплошными швами.
Детали рамы могут быть соединены заклепками, болтами, винтами, сваркой. В полезной модели лонжероны и поперечные дугообразные элементы (поперечины) соединены посредством полуавтоматической сварки в среде защитного газа.
Для крепления осей колес, на раме предусмотрены специально предназначенные для этого площадки 4. Каждая площадка 4 представляет собой прямоугольную пластину с отверстиями для соединения посредством  болтов с ответной площадкой-основанием оси колеса. Форма пластины значения не имеет. Площадки установлены на лонжеронах посредством  полуавтоматической сварки в среде защитного газа. Также, оси могут быть установлены и без подобных площадок.
Для крепления трубопроводов, на раме предусмотрены специально предназначенные для этого площадки 5 (фиг. 17), более подробно описаны ниже. Также трубопроводы могут быть закреплены на раме и без таких площадок.
Оси колес.
Вал с кронштейном и кронштейн, в паре, предназначены для соединения колеса с рамой. Количество: вал с кронштейном - 12 штук, кронштейн - 12 штук.
Каретка снабжена колесами 6. Количество колес предпочтительно 12 (двенадцать).
На раме, между лонжеронами, с возможностью одновременного сцепления с цилиндрической поверхностью качения при размещении на ней, каждое на своей оси, установлены колеса 6. Колеса выполнены одним диаметром.
Трубу (трубопровод), на которой для перемещения вдоль ее оси может быть размещена каретка, и соответственно, может быть размещено колесо каретки, можно рассматривать в сечении, как окружность.
Подошва колеса образована неким отрезком, соответственно, находится на прямой. Эта прямая и окружность имеют одну общую точку, то есть прямая является касательной к окружности. Плоскость колеса, совпадающая с плоскостью вращения колеса перпендикулярна касательной к окружности, то есть, по отношению к касательной, колесо этой плоскостью, установлено перпендикулярно.
Также можно сказать что, каждое колесо установлено таким образом, что поверхность его подошвы перпендикулярна кротчайшему отрезку, ограниченному двумя точками, одна из которых находится на оси трубы (на оси заглубляемого трубопровода) на которой размещается каретка, другая в центре колеса.
Колеса на осях установлены на раме с обеспечением каретке равномерного распределения веса по осям. Таким образом, в совокупности с возможностью рамы, при установке колес также использована возможность повторения профиля опоры, т.е. предмета на котором может быть размещена каретка.
Трубопровод, по которому может быть перемещаема каретка, имеет цилиндрическую поверхность, рама каретки имеет конфигурацию, соответствующую цилиндрической поверхности, колеса установлены на раме с возможностью одновременного сцепления с цилиндрической поверхностью качения (трубопровода) при размещении на ней.
Известно, что цилиндрическая поверхность - это поверхность второго порядка, образуемая движением прямой (в каждом своем положении называемой образующей) вдоль кривой (называемой направляющей) так, что прямая постоянно остается параллельной своему начальному положению.
Также известно, что для обозначения плоскости в пространстве будет достаточно трех точек, а четвертая (пятая, шестая, и т.д.) может находиться как в ней, так и вне ее.
Исходя из этого, можно сделать вывод, что для опоры и устойчивого размещения каретки на трубопроводе с возможностью перемещения вдоль этого трубопровода достаточным является наличие трех опорных точек (колес), которые расположены не на одной прямой и не на одной дуге. При конструкции с тремя колесами более устойчивой будет каретка с колесами, расположенными равнобедренным треугольником, например, с центральным колесом, либо впереди, либо сзади.
Увеличение количества опорных колес более трех приводит к повышению устойчивости каретки, к улучшению сцепления с поверхностью размещения, к более равномерному распределению веса, к увеличению грузоподъемности каретки, к уменьшению нагрузки на каждое колесо.
Каждая ось 7 выполнена посредством вала (фиг. 9, фиг. 15), который консольно закреплен на площадке и кронштейна (фиг. 10, фиг. 16), который предназначен для поддержки свободного конца вала.
На площадке, вал установлен под углом 110 градусов. Крепление вала на площадке может быть усилено раскосами, что предпочтительно. Все соединения выполнены посредством  полуавтоматической сварки в среде защитного газа.
Кронштейн выполнен посредством  отрезка трубы круглого сечения, закрепленного на площадке консольно. На площадке, отрезок трубы установлен под углом 110 градусов. Отрезок трубы выполнен внутренним диаметром, обеспечивающим без-зазорное соединение с валом, с его наружной цилиндрической поверхностью. Крепление отрезка трубы на площадке может быть усилено раскосами, что предпочтительно. Все соединения выполнены посредством  полуавтоматической сварки в среде защитного газа.
Каждая площадка представляет собой прямоугольную пластину с отверстиями для крепления на раме, на ответной площадке рамы. Форма пластины значения не имеет, важно лишь совпадение по крепежным отверстиям. Крепление площадки на раме возможно с помощью винтов, болтов, и т.п. Таким образом, на раме, каждая ось установлена с возможностью не сложного снятия, и установки.
Материалом для площадок, кронштейнов, осей, раскосов может служить малоуглеродистая сталь типа С245 или ее аналоги стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс, К02702, S235J2G3.
Расположение колес. Оси каретки.
Теоретически можно принять, что каретка имеет четыре оси, где на каждой оси установлено три колеса в плоскостях вращения, крайние из которых расположены под углом 80 (восемьдесят) градусов друг к другу, соседние - под углами друг к другу в 40 (сорок) градусов.
Каждая теоретическая ось из четырех образована тремя участками (съемными осями), расположенными в одной плоскости.
Для каждой теоретической оси:
каждый участок (каждая съемная ось) расположена на касательной к дуге, на которой находятся центры колес каждой одной теоретической оси, соответственно, каждую одну теоретическую ось образуют три участка (три съемных оси) - три касательных.
Дуга, на которой находятся центры колес одной теоретической оси, является частью окружности, радиус которой равен сумме радиусов трубы (трубопровода, на котором должна быть размещена каретка), и колеса каретки. Данное определение справедливо для каждой теоретической оси.
Каждая съемная ось предназначена для поддержи на ней одного колеса. Между собой участки (съемные оси, соответственно, касательные расположены под углами, каждый из которых равен 140 градусов.
Расположение колес. Углы установки колес.
Каждое колесо может быть отрегулировано в нескольких плоскостях.
В автомобилестроении развалом называют угол между плоскостью вращения колеса и вертикалью. Развал определяет, наклонено ли колесо в какую-то сторону или стоит на поверхности (на дороге) ровно. Наружу колесо отклонено при положительном развале, а внутрь - при отрицательном.
Схождением называют параметр, который характеризует угол между плоскостью вращения колеса (плоскостями вращения колес) и направлением движения.
Как правило, значения регулировок углов установки колес указывают диапазонами, в пределах которых колеса можно выставлять. Даже небольшие изменения этих углов влияют на управляемость и устойчивость транспортного средства.
Углы установки колес для каретки.
Поверхностью, на которой может быть размещена, и по которой может быть передвигаема каретка, является поверхность трубы (трубопровода).
Трубу (трубопровод), на которой для перемещения вдоль ее оси может быть размещена каретка, и соответственно, может быть размещено колесо каретки, можно рассматривать в поперечном сечении, как окружность.
Соответственно для колеса каретки, понятие «развал» может относиться к углу между плоскостью вращения колеса и кротчайшим отрезком, ограниченным двумя точками, одна из которых находится на оси трубы (трубопровода), другая в центре колеса.
Относительно поверхности трубопровода, этот угол (развал), для каждого колеса каретки равен нулю.
Схождение.
Движение каретки, на колесах, по трубопроводу возможно вдоль оси трубопровода. При размещении каретки на трубопроводе ось трубопровода и продольная ось каретки параллельны, соответственно, движение каретки возможно вдоль ее продольной оси.
Таким образом, для каретки, схождение характеризует угол между плоскостью вращения колеса и направлением движения, то есть между плоскостью вращения колеса и продольной осью каретки. На каретке каждое колесо плоскостью вращения установлено параллельно продольной оси каретки.
Колеса на каретке плоскостями вращения установлены тремя продольными рядами (параллельно продольной оси каретки), всего 12 колес.
Каждый ряд образован четырьмя колесами, оси которых находятся в одной плоскости, параллельно друг друга.
Центральный ряд колес расположен по оси каретки, на шестидесяти градусах по дуге. То есть, центральный ряд колес делит дугу пополам. Колеса каждого одного ряда установлены плоскостями вращения в одной плоскости, параллельно продольной оси каретки.
Колея каретки.
Колея, в транспорте, это поперечное расстояние между крайними кромками колес транспортного средства.
Для каретки, опорной поверхностью является поверхность трубы (трубопровода) в продольном направлении.
Труба (трубопровод) в поперечном сечении представляет собой окружность.
При размещении на трубе (на трубопроводе) каретка колесами разбивает эту окружность на дуги. Каждое колесо каретки занимает свое положение плоскостью вращения перпендикулярно дуге окружности (если точно, то перпендикулярно касательной к окружности).
Также, при размещении на трубе (на трубопроводе) каждое колесо каретки занимает свое положение таким образом, что угол между плоскостью вращения колеса и кротчайшим отрезком, ограниченным двумя точками, одна из которых находится на оси трубы (трубопровода), другая в центре колеса равен нулю. Таким образом, для каретки, колея (максимальная), это поперечное расстояние по дуге, относящейся к опорной поверхности, между крайними колесами.
Дуга - одно из двух подмножеств окружности, на которые ее разбивают любые две различные принадлежащие ей точки. Любые две точки окружности разбивают ее на две части; каждая из этих частей называется дугой.
Дуги могут быть измерены в угловых единицах. Равные по центральным углам дуги необязательно равны по длине и прямо пропорциональны радиусу окружности. Они равны только при равенстве радиусов окружностей.
Длина дуги L окружности радиуса R может быть вычислена по формуле:
L=πRα°/180°,
где α° - центральный угол в градусах (угол между плоскостями вращения крайних колес), R - радиус окружности (поперечное сечение трубы, заглубляемого трубопровода).
Например, при: α°=80 градусов, R=700 мм,
длина дуги L будет равна 976,89 мм (или L=1.4×R), что является колеей каретки.
Длина окружности:
С=2πR=πD
С=2⋅3,14⋅700 мм=4396 мм. 4396 мм/976,89=4,5.
Таким образом, дуга, которая удовлетворяет условиям устойчивого размещения каретки колесами на трубе, работоспособности каретки и всего устройства в целом, может быть равна 80 градусов или в 4,5 раза короче длины окружности (поперечного сечения трубы).
Возможны и другие значения для центрального угла (для угла между плоскостями вращения крайних колес), которые предпочтительно выбирать в диапазоне от 60 до 120 градусов. При каждом значении, центральный ряд колес плоскостью вращения колес может делить центральный угол на равные углы.
Также возможна каретка более чем с тремя продольными рядами колес. В таких случаях возможны равные углы между плоскостями либо углы, при которых обеспечивается равномерное распределение веса каретки.
Зависимости.
На раме установлены колеса в три ряда, расположенными продольно, то есть в три колеи.
Поперечное расстояние (колея) по дуге по крайним рядам составляет 80 градусов. Поперечное расстояние (колея) по дуге по соседним рядам составляет 40 градусов.
Соответственно, угол между плоскостью вращения колес одного крайнего ряда и плоскостью вращения колес другого, крайнего ряда составляет 80 градусов.
Угол между плоскостью вращения колес одного ряда и плоскостью вращения колес другого, соседнего ряда составляет 40 градусов.
Радиус трубы (заглубляемого трубопровода): R=700 мм.
Радиус колеса: r=343 мм; диаметр колеса: d=686 мм.
Колесо определено диаметром, так как это определяет максимальный габарит и, следовательно, является ограничивающим фактором в связи с вопросом занимаемого объема в механизме.
Расстояние от центра трубы (от оси трубопровода) до оси колеса: L=700 мм+343 мм=1043 мм.
Каждое колесо каретки выполнено диаметром равным: 0,98 от радиуса трубы (трубопровода), т.е. 0,98×R или 98% от радиуса трубы.
Также, каретка будет работоспособна при размере колеса 60-120% от радиуса трубы.
Следует учитывать, что при неизменных расстояниях по дуге между центрами колес, размер колеи каретки зависит от диаметра колес. Так увеличение диаметра каждого колеса приведет к уменьшению колеи, и наоборот, уменьшение диаметра каждого колеса приведет к увеличению колеи.
При условии, что на каждой теоретической оси, угол между плоскостями вращения крайних колес составляет 80 градусов, колеса выполнены одним диаметром, который равен 686 мм, ось каждого колеса удалена на расстояние 1043 мм от оси трубопровода, длина дуги L=976,89 мм, что является колеей каретки по крайним колесам.
где альфа - центральный угол.
Соответственно, при условии, что угол между плоскостью вращения колес одного крайнего ряда и плоскостью вращения колес другого, крайнего ряда составляет 80 градусов, колеса выполнены одним диаметром, который равен 686 мм, ось каждого колеса удалена на расстояние 1043 мм от оси трубопровода, длина дуги L=976,89 мм, что является колеей каретки по крайним рядам колес.
Выбор таких параметров для каретки обеспечивает ей возможность устойчивого размещения на трубе (на трубопроводе) радиусом 700 мм.
Таким образом, диаметр колеса каретки может быть рассчитан исходя из радиуса трубопровода (поверхности размещения), и, в этом случае составляет 98% от его радиуса.
Каретка может быть спроектирована для размещения на трубе (на трубопроводе) любого диаметра.
При известных размерах трубы (трубопровода) и колеса, расстояние между центром трубы и центром колеса (между осями трубы и колеса) равно сумме радиусов трубы и колеса.
На каждой одной теоретической оси центр каждого колеса находится на дуге.
Между центрами колес, расстояния по дуге (длина дуги) могут быть вычислены по формуле L=πRα°/180°.
Соответственно, длина дуги J (длина теоретической оси каретки) J=π⋅(R трубы + r колеса)⋅α°/180°,
где R трубы - радиус трубы, на которой должна быть размещена каретка, r - радиус колеса каретки, α° - угол между плоскостью вращения колес.
Таким образом, каретка содержит раму, которая имеет поперечный профиль, соответствующий дуге длиной меньше полуокружности, а именно, соответствует дуге, равной 120 градусов, количество параллельно установленных лонжеронов - четыре, расстояние по дуге между соседними лонжеронами составляет 40 градусов,
на раме между лонжеронами установлено 12 колес, в три ряда, расположенными продольно, в каждом ряду четыре колеса, центральный ряд колес расположен по продольной оси каретки, в каждом ряду колеса плоскостями вращения находятся в одной плоскости, угол между плоскостью вращения колес одного крайнего ряда и плоскостью вращения колес другого, крайнего ряда составляет 80 градусов, угол между плоскостью вращения колес одного ряда и плоскостью вращения колес другого, соседнего ряда составляет 40 градусов,
колеса установлены на четырех теоретических осях, которые находятся в параллельных плоскостях, при этом, каждая теоретическая ось образована расположенными в одной плоскости тремя осями, на каждой из которых установлено одно из 12-ти колес,
каждая ось каждой теоретической оси расположена на касательной к дуге, на которой находятся центры колес каждой одной теоретической оси,
эта дуга, является частью окружности, радиус которой равен сумме радиусов трубы, на которой должна быть размещена каретка и колеса каретки,
на каждой теоретической оси каждое расстояние по дуге между центрами колес может быть вычислено по формуле: π⋅(R трубы + r колеса) ⋅ α°/180°,
где: R трубы - радиус трубы, на которой должна быть размещена каретка, r - радиус колеса каретки, α° - угол между плоскостями вращения колес теоретической оси.
π - математическая постоянная, равная отношению длины окружности к ее диаметру, π=3,14159.
При этом для функционирования каретки по назначению достаточной будет следующая совокупность признаков:
рама имеет поперечный профиль, соответствующий дуге длиной меньше полуокружности,
на раме между лонжеронами установлены колеса рядами, расположенными продольно,
в каждом ряду колеса плоскостями вращения находятся в одной плоскости,
угол между плоскостью вращения колес одного крайнего ряда и плоскостью вращения колес другого, крайнего ряда может быть выбран в интервале от 60 градусов до 120 градусов,
колеса установлены на теоретических осях, которые находятся в параллельных плоскостях,
каждая теоретическая ось образована расположенными в одной плоскости осями, на каждой из которых установлено одно из колес,
каждая ось каждой теоретической оси расположена на касательной к дуге, на которой находятся центры колес каждой одной теоретической оси,
эта дуга, является частью окружности, радиус которой равен сумме радиусов трубы, на которой должна быть размещена каретка и колеса каретки,
на каждой теоретической оси каждое расстояние по дуге между центрами колес может быть вычислено по формуле: π⋅(R трубы + r колеса) ⋅ α°/180°,
где: R трубы - радиус трубы, на которой должна быть размещена каретка, r - радиус колеса каретки, α° - угол между плоскостями вращения колес теоретической оси, в градусах.
Колесная база каретки.
Колесная база в транспорте - это горизонтальное расстояние между осями передних и задних колес.
Для транспортных средств с тремя и более осями это расстояние может быть определено как осевое расстояние двух последовательно расположенных осей на той же стороне транспортного средства.
Колесная база (максимальная) - горизонтальное расстояние между осью передних колес и осью задних колес.
Для каретки с четырьмя осями колесная база может быть определена как расстояние между осями передних и задних колес (крайними осями), и, как расстояния между соседними осями.
Колесная база - расстояние между осью передних колес и осью задних колес (между крайними осями каретки) равна 4000 мм.
Расстояния между соседними осями каретки (колесные базы):
между осью первой и осью второй равна 1100 мм;
между осью второй и осью третьей равна 1800 мм;
между осью третьей и осью четвертой равна 1100 мм.
Возможны и другие значения для расстояний между осями, т.е. возможны различные варианты исполнения каретки по колесной базе.
Колесная база и колея.
Колесная база каретки может быть рассчитана по теоретическим осям. Каждая теоретическая ось из четырех образована тремя участками (съемными осями), расположенными в одной плоскости.
Отношение величины колесной базы по крайним осям, одна из которых является первой, другая четвертой к величине колеи (база/колея):
4000 мм/976,89 мм=4,095.
Отношение величины колесной базы по осям первой и второй к величине колеи (база/колея): 1100 мм/976,89 мм=1,126.
Отношение величины колесной базы по осям второй и третьей к величине колеи (база/колея): 1800 мм/976,89 мм=1,84.
Отношение величины колесной базы по осям третьей и четвертой к величине колеи (база/колея): 1100 мм/976,89 мм=1,126.
Если сравнивать колею с колесной базой, то колею не желательно делать больше определенного значения. Так, желательно чтобы отношение величины колеи к колесной базе (база/колея) было не меньше чем 1.5.
Чем выше соотношение база/колея, тем каретка более устойчива. Каретка, имеющая большую базу более устойчива на поверхности размещения (на трубопроводе) даже при неблагоприятных условиях (например, скользкое покрытие). Длинно-базовая каретка менее восприимчива к мелким неровностям поверхности размещения (трубопровода). Таким образом, максимальное отношение величины колеи к колесной базе (база/колея) может ограничено геометрией поверхности размещения (трубопровода), и, предпочтительно не более 6-ти.
Чем шире колея, тем устойчивее каретка в крутых поворотах, т.е. при малых радиусах закругления заглубляемого трубопровода. Однако если каретка будет широкой, но короткой, то при попадании на участок трубопровода с плохим сцеплением, каретка может просто слететь с трубопровода.
Также, каретка может иметь разницу в ширине колеи, например, разницу в ширине передней колеи и задней колеи.
Колеса.
Каретка снабжена двенадцатью колесами 6. Каждое колесо содержит 12-дюймовый диск и установленную на обод диска шину, т.е. представляет собой обрезиненный каток. Существенного значения размерность колесных дисков, и соответственно, колес не имеет, и ограничена только размерами рамы.
Применяются шины в типоразмере 7.00-12 предназначенные для установки на машины и спецтехнику с 12-дюймовыми колесными дисками. К шинам для спецтехники относятся, применяемые на строительной, шахтной, карьерной технике, автокранах, контейнеровозах, погрузчиках, экскаваторах и т.д.
Существует несколько разновидностей шин 7.00-12 типоразмера по конструкции.
Пневматические. Такие шины подходят для использования их на поверхностях с покрытием среднего качества.
Цельнолитые. Шина выполнена трехсекционной, имеет жесткую основу, амортизирующий наполнитель и наружный слой с кордом. Характеризуются повышенной износостойкостью и прочностью, стойкостью к механическим повреждениям. Цельнолитые шины лучше подходят для использования на ровных поверхностях. Без сажевая разновидность таких шин предназначена для эксплуатации в помещениях с повышенными гигиеническими требованиями.
Бандажные. Подходят для условий с повышенным риском механических повреждений, порезов и проколов. Основа шины - стальной бандаж, на котором закреплен тонкий слой амортизирующего материала и протектор.
Одним из важных параметром любых покрышек для спецтехники является норма слойности - количество слоев корда в конструкции.
Чем больше слоев корда, тем выше прочность, износостойкость и грузоподъемность покрышки. Шины в типоразмере 7.00-12, имеют слойность на уровне 10-12 PR. Практика показала, что этого вполне достаточно для их нормальной эксплуатации в различных условиях. Для работы с повышенными нагрузками желательно подбирать резину с параметром в 14-16PR.
Рисунок протектора.
Для эксплуатации на твердых поверхностях, в том числе на поверхности трубопровода предпочтительным является рисунок протектора, состоящий из крупных блоков. Для большинства случаев это рисунок типа «прерванная волна». Протектор с таким рисунком увеличивает пятно контакта шины с поверхностью размещения. Следствием являются равномерное распределение нагрузки, обеспечение большего сцепления, обеспечение большей стабильности управления и плавности хода. Сплошные блоки протектора менее склонны к разрыву при крутящих нагрузках. Если предполагается эксплуатация каретки преимущественно на мягких поверхностях, то предпочтительнее шины с более выраженным и глубоким протектором.
В полезной модели применяются цельнолитые шины.
Цельнолитая шина представляет собой цельное изделие из двух слоев резины.
Протекторный слой - смесь резины на основе натурального каучука, обладает высокой износостойкостью. Посадочный слой - прочная армированная резиновая смесь. Боковины шины усилены кордной тканью и имеют кромки для дополнительной защиты обода диска от механических повреждений. Цельнолитая шина легко может быть смонтирована как на стандартный разборный диск, так и на трехкомпонентный сварной диск, и на протяжении всего срока службы не будет требовать к себе повышенного внимания. На сварной диск может быть смонтирована шина как в стандартном исполнении, так и шина с замком.
Для функционирования каретки по назначению, в зависимости от условий применения колесо может иметь любую описанную или похожую конструкцию.
Ступицы колес.
Каждое колесо установлено с возможностью свободного вращения на своей неподвижной оси. Центральной частью колеса является ступица, которая предназначена для насадки на вал (на ось), т.е. ступица служит для соединения колесного диска (колеса) и вала (оси).
Частью опоры, которая поддерживает ступицу колеса, и соответственно, само колесо на валу является подшипник. Подшипник фиксирует положение колеса в пространстве, обеспечивает вращение, качение с наименьшим сопротивлением, воспринимает и передает нагрузку от подвижного узла (от колеса) на другие части каретки.
В полезной модели, для каждого колеса применены по два подшипника качения. Каждый из них является шариковым радиальным однорядным. Возможно применение и других типов подшипников, а также возможно и в другом количестве.
В том числе, характеризующихся по виду тел качения: шариковые; роликовые (также, игольчатые); по типу воспринимаемой нагрузки: радиальные; радиально-упорные; упорно-радиальные; по числу рядов тел качения: однорядные; двухрядные; многорядные; самоустанавливающиеся; несамоустанавливающиеся; по материалу тел качения: полностью стальные; гибридные (стальные кольца, тела качения неметаллические, как правило, керамические).
Также могут быть применены и подшипники скольжения. В этом случае трение происходит при скольжении сопряженных поверхностей. Смазка является одним из основных условий надежной работы подшипника и обеспечивает разделение подвижных частей, низкое трение, теплоотвод, защиту от вредного воздействия окружающей среды.
При этом смазка может быть жидкой (минеральные и синтетические масла, вода для неметаллических подшипников), пластичной, твердой (графит, дисульфид молибдена) и др.
Каждая ступица выполнена закрытой, с возможностью разборки, и сборки, с возможностью ремонта. Для этого, ступица имеет обеспечивающие ей герметичность торцевые крышки, по одной на каждый торец. Для повышения герметичности могут быть применяться кольцевые уплотняющие манжеты (сальники). Крышки установлены на болтах. Подшипники в ступице установлены с возможностью несложной замены.
Для функционирования каретки по назначению ступица колеса может иметь любую описанную или похожую конструкцию. Наличие подшипника или подшипников не обязательно.
Материалом для ступиц может служить малоуглеродистая сталь типа С245 или ее аналоги стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс, К02702, S235J2G3.
Трубопроводы.
На каретке установлены трубопроводы 8 и 9. Один трубопровод 8 предназначен для функционирования в качестве нагнетающего, для текучей среды, другой 9 в качестве отсасывающего, для грунта, для пульпы.
Трубопровод 8, меньшего диаметра, нагнетающий. Предназначен для транспортировки и нагнетания жидкости.
Трубопровод 8 (нагнетающий) в средней части выполнен раздвоенным, и каждая из двух нижних частей также выполнена раздвоенной. Таким образом, трубопровод 8 имеет одно отверстие в верхней части, в верхнем патрубке, для функционирования в качестве входного, и четыре отверстия в нижней части, для функционирования в качестве выходных.
Трубопровод 8 содержит участки (патрубки). Для упрощения понимания позиция 8 разбита на позиции, соответствующие участкам (патрубкам) трубопровода.
Участки (патрубки): 8.1 - г-образный, верхний; 8.2 - раздвоенный участок; 8.3 - два одинаковых участка; 8.4 - два одинаковых участка; 8.5 - два одинаковых участка; 8.6 - два одинаковых участка; 8.7 - два одинаковых раздвоенных участка, нижних.
Для соединения в трубопровод каждый участок имеет фланцы, при этом, каждый нижний участок имеет фланец с одного торца. Соединение обеспечено с помощью болтов и гаек, что обеспечивает трубопроводу возможности не сложных разборки, сборки.
Отношение диаметра входного отверстия к сумме диаметров выходных отверстий: 325/(159×4)=0,511. Таким образом, давление жидкости на выходе меньше в 1,96 раза, чем на входе. При этом устройство будет достаточно эффективно функционировать и при отношении, выбранном в интервале 0,38-0,65.
Материалом для трубопровода может служить малоуглеродистая сталь типа С245 или ее аналоги, стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1,18пс, K02702, S235J2G3.
СОПЛА нагнетающие. Кол-во 4.
На нижних отводах (на патрубках) могут быть установлены сопла 10 (фиг. 11, фиг. 12), на каждом отводе - одно сопло. Каждое сопло представляет собой отрезок трубы, торец которой имеет косой срез, выполненный под углом 45 градусов к стенке трубы. Также эффективное функционирование возможно при угле, выбранном от 30 до 60 градусов. Каждое сопло обеспечивает своему патрубку возможность конфигурации. Каждое сопло установлено с возможностью регулировки, а именно: с возможностью поворота вокруг оси, с возможностью перемещения вдоль оси, с возможностью фиксации в необходимом положении.
Материалом для сопел может служить малоуглеродистая сталь типа С245 или ее аналоги, стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс, К02702, S235J2G3. Трубопровод 9, большего диаметра, всасывающий. Предназначен для всасывания, транспортировки грунта в виде пульпы.
Трубопровод 9 (всасывающий) в средней и нижней частях выполнен раздвоенным. Таким образом, трубопровод 9 имеет одно отверстие в верхней части для функционирования в качестве выходного, и два отверстия в нижней части, по одному в каждом патрубке, для функционирования в качестве входных.
Трубопровод 9 содержит участки (патрубки). Для упрощения понимания позиция 9 разбита на позиции, соответствующие участкам (патрубкам) трубопровода.
Участки (патрубки): 9.1 - r-образный, верхний; 9.2 - раздвоенный участок; 9.3 - два одинаковых участка, нижних.
Для соединения в трубопровод каждый участок имеет фланцы, при этом, каждый нижний участок с одного торца. Соединение обеспечено с помощью болтов и гаек, что обеспечивает трубопроводу возможности не сложных разборки, сборки.
Каждый нижний патрубок (9.3) по нижнему торцу может иметь косой срез, выполненный под углом, предпочтительно 20-70 градусов.
Отношение суммы диаметров двух входных отверстий к диаметру выходного отверстия: (426⋅2)/630=1,35. Давление жидкости на выходе в 1,35 раза больше, чем давление на входе. Устройство будет достаточно эффективно функционировать и при отношении, выбранном в интервале 1-1,8.
Материалом для нижних патрубков служит сталь типа С345, возможно применение ее аналогов, сталей Gr.50 type1-4, SM490, S355J2, S355JR, S355J0, 16Mn,2132.
Материалом для трубопровода может служить малоуглеродистая сталь типа С245 или ее аналоги, стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс, К02702, S235J2G3. СОПЛА всасывающие. Кол-во 2.
На нижних отводах (на патрубках) могут быть установлены сопла 11 (фиг. 13, фиг. 14), на каждом отводе - одно сопло. Каждое сопло представляет собой отрезок трубы, открытый торец которого имеет косой срез, выполненный под углом 45 градусов к стенке отрезка трубы. Каждое сопло обеспечивает своему патрубку возможность конфигурации. Каждое сопло установлено с возможностью регулировки, а именно с возможностью поворота вокруг оси, с возможностью перемещения вдоль оси, с возможностью фиксации в необходимом положении.
Материалом для всасывающих сопел может служить малоуглеродистая сталь типа С245 или ее аналоги стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1,18пс, K02702,S235J2G3, но предпочтительнее к применению сталь повышенной прочности С345, или ее аналоги стали Gr.50 type1-4, SM490, S355J2, S355JR, S355J0,16Mn, 2132.
На всасывающем трубопроводе между отводами установлена перемычка 12, выполненная из трубы круглого сечения, предпочтительно из стали С245, или ее аналога. С отводами, перемычка соединена посредством  полуавтоматической сварки в среде защитного газа. Перемычка придает конструкции жесткость, а также используется для крепления трубопроводов на каретке. Для центровки, для ограничения возможности перемещения трубопровода на каретке вдоль оси перемычки, последняя снабжена буртами.
Расположение трубопроводов относительно друг друга и на каретке.
Нагнетающий трубопровод 8 жестко закреплен на всасывающем трубопроводе 9 посредством  четырех кронштейнов 13 полуавтоматической сваркой в среде защитного газа.
Для крепления трубопроводов на каретке используется перемычка 12, установленная между отводами на всасывающем трубопроводе 9. На каретке, трубопроводы закреплены с возможностью наклона к продольной оси каретки и фиксации в необходимом положении. На раме, и соответственно, на каретке какое-либо оборудование, трубопроводы могут быть установлены и закреплены в любом месте, в том числе и на поперечной оси рамы.
В полезной модели для крепления трубопроводов, на раме предусмотрены специально предназначенные для этого опоры площадки 5 (фиг. 17) и средства крепления трубопроводов к этим площадкам (фиг. 18), например, скобы, хомуты, и т.п. Крепление трубопроводов осуществлено посредством размещения и фиксации перемычки 12 между каждой площадкой 5 и каждой скобой. А именно, две площадки 5 установлены на поперечной оси рамы, в одной плоскости. Закреплены площадки на лонжеронах, а именно на их центральных участках, которые находятся между поперечинами рамы, одна из которых установлена с одной стороны от поперечной оси рамы, другая с другой стороны от поперечной оси рамы. Также эти площадки можно использовать и для крепления на них трубопроводов иных конструкций или для крепления иного оборудования. Установлены площадки на раме посредством  полуавтоматической сварки в среде защитного газа.
Материалом для площадок может служить малоуглеродистая сталь типа С245 или ее аналоги стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс, К02702, S235J2G3. Конструкции трубопроводов, конструкция каретки, а также их положение в едином устройстве обеспечивают полезной модели как механической системе устойчивое положение равновесия на предмете размещения (на трубе), так как центр тяжести такой системы занимает возможное низшее положение.
Для упрощения технологии монтажа, для удобства, сокращения времени на выполнение работ по соединению с подводящим жидкость и отводящим пульпу трубопроводами, верхние торцы трубопроводов 8 и 9 могут быть установлены в параллельных плоскостях, со смещением, достаточным для проведения монтажных работ. Например, со смещением 180-250 мм.
Фланцы.
Для соединения с подводящей и отводящей магистралями каждый трубопровод, а именно верхний торец каждого трубопровода может быть снабжен фланцем 14. Верхние (монтажные) фланцы 14 трубопроводов могут быть расположены в параллельных плоскостях, со смещением.
Для каждого трубопровода (8 и 9): для соединения отдельных участков (патрубков) трубопровода в целый трубопровод могут быть применены фланцевые соединения на болтах.
Каждый фланец 14 представляет собой плоскую деталь круглой формы с отверстиями для болтов. Фланцы служат для прочного и герметичного соединения участков трубопроводов (фланцевые соединения на болтах). Фланцы могут быть выполнены круглой, квадратной или иной формой.
В трубопроводах фланцы использованы попарно (комплектом). Исполнение фланцев может быть осуществлено по ГОСТ 33259-2015, и зависит от рабочего давления, на которое рассчитывается фланец или фланцевое соединение, и от перемещаемой среды.
Исполнения: В - с соединительным выступом, Е - с выступом, F- с впадиной, С - с шипом, D - с пазом, К - под линзовую прокладку, J - под прокладку овального сечения, L - с шипом под фторопластовую прокладку, М - с пазом под фторопластовую прокладку.
Могут быть использованы различные по типам фланцы: стальные плоские приварные (тип 01); стальные плоские свободные на приварном кольце (тип 02); фланцы стальные плоские на отбортовке (тип 03); стальные плоские свободные на хомуте под приварку (тип 04); стальные приварные встык (воротниковые фланцы) (тип 11); фланцы корпуса арматуры (тип 21).
Фланцы могут быть изготовлены из проката листового горячекатаного, из стали типа С245 или ее аналогов, стали ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс, К02702, S235J2G3.
Для облегчения позиционирования, для более точного позиционирования полезной модели на поверхности размещения (на трубе) каждый трубопровод, а именно, каждый нижний отвод (патрубок) нагнетающего трубопровода и каждый нижний отвод всасывающего трубопровода может быть снабжен бампером 15. Бампер 15 представляет собой втулку, выполненную из резины, возможно использование иных полимерных материалов. Также каждый бампер выполняет роль средства амортизации. На каждом отводе каждый бампер установлен с возможностью перемещения вдоль оси отвода и фиксации в необходимом положении, на необходимой высоте за счет тугой посадки.
Антикоррозионная защита.
Для увеличения надежности и долговечности полезной модели, ее металлические элементы подвергнуты антикоррозионной защите. Защита конструкций от коррозии выполнена в соответствии с требованиями СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85» и СНиП 3.04.03-85 «Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии».
Перед нанесением защитных покрытий поверхности стальных конструкций были очищены до третьей степени в соответствии с требованиями ГОСТ 9.402-2004. Места, где была произведена монтажная сварка, были предварительно очищены от шлака и дополнительно загрунтованы и окрашены на монтаже.
Функционирование.
Подсадка трубопровода до проектных отметок с использованием полезной модели может быть осуществлена с помощью какого-либо плавсредства, например, с помощью судна, баржи, и т.п. Также для перемещения полезной модели может быть использовано и любое другое тяговое устройство, например, лебедка на берегу или лебедка на дне. Для соединения с буксирным судном или с другим тяговым устройством используется трос или цепь.
Для испытания полезной модели была использована платформа с 8-ми точечной системой позиционирования. Выполнение работ по подсадке трубопровода возможно после удаления грунта над трубопроводом и предварительных промеров дна. Перемещение платформы и раскладка якорей возможны, например, с помощью буксира-якорезаводчика. Позиционирование платформы в заданной точке осуществляют с использованием папильонажных лебедок и судовой системы позиционирования. Транспортировку, сброс разработанного грунта осуществляют с применением трубы (пульпопровода) для сброса пульпы в подводный отвал через сбрасывающее устройство или в грунтоотвозную шаланду. В качестве транспортирующей жидкости используется вода.
Полезную модель кареткой размещают на поверхности трубопровода, вдоль его оси. Профиль каретки позволяет устойчиво размещать ее на цилиндрической поверхности таким образом, что продольная оси каретки и ось трубопровода параллельны. Цилиндрическая поверхность трубопровода используется в качестве направляющей для перемещения каретки вдоль оси трубопровода.
Трубопровод 8, меньшего диаметра, нагнетающий. Посредством плавучего трубопровода соединен с насосом на судне или с насосом на суше.
Нагнетающий трубопровод предназначен для транспортировки и нагнетания жидкости через установленные на нем сопла с целью размыва грунта под объектом на дне, а именно под лежачим на дне трубопроводом.
Трубопровод 9, большего диаметра, всасывающий. Предназначен для всасывания, транспортировки грунта в виде пульпы. Посредством плавучего трубопровода (пульпопровода) соединен с местом, емкостью для сброса пульпы.
Работы по тестированию полезной модели были выполнены в море, на глубинах с изобатой 10 метров. Было выполнено пять проходок (4 проходки по одному створу и 1 проходка в стороне по новому створу). Длина каждой из четырех проходок составляла 100 метров (длина дополнительной проходки 37 метров). Для каждой проходки была выбрана своя конфигурация расположения гидроразмывных сопел, а также было выбрано свое время прохождение участка. Также устройство было испытано и без сопел.
Проходка 1, (фиг. 19).
Конфигурация сопел: каждое носовое сопло направлено под углом 45 градусов вовнутрь; каждое кормовое сопло направлено под углом 135 градусов в сторону бровки.
Высота устройства над грунтом 0.5 м. Скорость 0,5 м/10 сек, размыв 80%, выборка 80%, время проходки 35-40 мин.
Вывод: в результате размыва, из-за разного расположения их по высоте и в разные стороны, образуются «бугры» вдоль оси проходящего галса. Ширина образованного размыва (траншеи) составляет до 12 м.
Проходка 2, (фиг. 20).
Конфигурация сопел: каждое носовое сопло направлено под углом 90 градусов вовнутрь; каждое кормовое сопло направлено под углом 90 градусов вовнутрь.
Высота устройства над грунтом 0.5 м. Скорость 0,5 м/30 сек, размыв 80%, выборка 70%, время проходки 1 ч 50 мин.
Вывод: произошло значительное углубление разрабатываемой траншеи, но часть грунта не всасывалось грунтозабором, а выдувалась на бровку, где происходило ее оседание. Ширина размыва составляет до 8 м.
Проходка 3, (фиг. 21).
Конфигурация сопел: каждое носовое сопло направлено под углом 45 градусов во внешнюю сторону; каждое кормовое сопло направлено под углом 135 градусов во внешнюю сторону. Высота устройства над грунтом =0.5-0.7 м. Скорость 0,5 м/50 сек, размыв 70%, выборка 70%, время проходки 3 часа.
Вывод: Произошел, размыв боковых стенок траншеи. В результате был образован (намыт) центральный «бугор». Также произошло расширение траншеи. Ширина верхнего основания составляет 13-14 м. Ширина нижнего основания 7-8 м.
Проходка 4 (фиг. 22).
Конфигурация сопел: каждое носовое сопло направлено под углом 45 градусов во внутреннюю сторону; каждое кормовое сопло направлено под 135 градусов во внутреннюю сторону. Высота устройства над грунтом составляет 0.6 м. Скорость 0,5 м/90 сек, размыв 80%, выборка 70%, время проходки 5 часов.
Вывод: Выбор данной конфигурации сопел оказался наиболее эффективным. В результате проходки был срезан центральный «бугор», оставленный от предыдущего дноуглубления. Сформирована траншея глубиной от 1 до 2.2 метра, ширина основания по верху составляет 13-14 метров. По нижнему основанию - 4-5 метров. Проходка 5 (фиг. 23).
Работы по 5-му проходу выполнены на новом галсе (участок тот же), на целине. Длина участка 37 м. Выбрана конфигурация сопел такая же, как при проходке 4.
Конфигурация сопел: каждое носовое сопло направлено под углом 45 градусов во внутреннюю сторону; каждое кормовое сопло направлено под углом 135 градусов во внутреннюю сторону. Высота каретки 0,3 м.
Скорость 0,5 м/3 мин, размыв 80%, выборка 80%, время проходки 3,5 часа.
Вывод:
Выбор данной конфигурации на мягких грунтах с небольшими включениями глины позволило достигнуть траншеи с шириной по верхнему основанию 12 метров, по нижнему основанию - 5-7 метров. Глубина траншеи 0.5-1.5 метров.
Таким образом, выбор конфигурации «сопел» и времени проходки зависят от поставленной задачи, от структуры грунта, и от других факторов. Испытания полезной модели без сопел показали усредненные результаты. Также возможно применение комбинированных вариантов по проходкам.