ЗЕМСНАРЯД

Предполагаемая полезная модель относится к гидромеханизации, в частности, к техническим средствам для добычи полезных ископаемых из-под воды.
Известны конструкции земснарядов, включающие плавучий корпус, раму с грунтозаборным устройством, шарнирно установленную в прорези корпуса земснаряда, рамоподъемное устройство, размещенное на корпусе земснаряда (Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа. - Л.: Судостроение, 1983, рис.2.41, с.86-87). Недостатком известной конструкции является то, что при увеличении паспортной глубины грунтозабора необходимо изменять длину и массу рамы, рамоподъемное устройство и корпус, т.е. создавать новый типоразмер земснаряда. Это приводит к значительному удорожанию земснаряда. Поэтому такая конструкция является громоздкой и дорогостоящей при создании земснарядов для грунтозабора с больших глубин.
Известна конструкция земснаряда для работы преимущественно на больших глубинах, включающая раму с грунтозаборным устройством и несущую ферму с рамоподъемным механизмом, которая снабжена дополнительной фермой и соединена посредством шарниров с корпусом земснаряда и с поддерживающими поплавками (авторское свидетельство СССР №526694, кл. Е02F 3/90, 1973 г.). В данной конструкции в отличие от предыдущей снижается масса корпуса земснаряда, так как рамоподъемное устройство выносится вперед земснаряда за счет специальной фермы, а не за счет удлинения корпуса. Это снижает стоимость глубинного земснаряда по сравнению с предыдущим случаем. Однако в данной конструкции при увеличении глубины грунтозабора увеличивается длина фермы и расстояние от корпуса земснаряда до поддерживающих поплавков, а также длина рамы. Это снижает надежность работы земснаряда, так как неизбежны перекосы фермы относительно корпуса вследствие зазоров в связывающих их шарнирах, а также перекосы рамы грунтозаборного устройства относительно корпуса, фермы и поплавков. Поэтому при подъеме грунтозаборного устройства рама может быть смещена относительно прорези между поплавками, что исключает возможность подъема и может привести к поломке. С увеличением глубины грунтозабора снижается надежность работы земснаряда, а при боковых течениях или ветре эксплуатация становится невозможной.
Известен и принят за прототип земснаряд, включающий погружной грунтовой насос, соединенный с напорным эластичным грунтопроводом, намотанным на катушку, установленный на плавучем корпусе с возможностью перемещения (Краковский И.И. Суда технического флота. Л.: Судостроение. 1968, 503 с. См. с.33-35, рис.14). В известном земснаряде в качестве грунтового насоса применяется эжекторный насос, имеющий возможность вертикального перемещения за счет подвески его на канате. В отличие от выше рассмотренных конструкций данный земснаряд выполнен без рамы и благодаря намотке грунтопровода на катушку имеет возможность увеличения глубины грунтозабора без изменения размеров корпуса земснаряда. Однако недостатком известной конструкции является увеличение габаритов корпуса земснаряда и, следовательно, стоимости земснаряда при увеличении производительности насоса. При этом увеличивается диаметр эластичного напорного грунтопровода, который наматывается на катушку, а это вызывает увеличение диаметра катушки. Расстояние центра масс над водой при этом значительно увеличивается, что снижает остойчивость земснаряда и надежность его работы. Повышение остойчивости земснаряда достигается увеличением размеров корпуса земснаряда, что связано с увеличением его стоимости.
Решаемая предполагаемой полезной моделью задача - повышение надежности работы земснаряда.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого технического решения - увеличение остойчивости земснаряда с минимальными материальными затратами.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном земснаряде, включающем погружной грунтовой насос, соединенный с напорным эластичным грунтопроводом, намотанным на катушку, установленный на плавучем корпусе с возможностью перемещения, в соответствии с новым предложением напорный грунтопровод выполнен из нескольких параллельно соединенных нитей трубопроводов.
Возможен дополнительный вариант конструкции земснаряда, в котором целесообразно, чтобы каждая нить трубопровода была выполнена из отдельных частей, последовательно соединенных друг с другом и снабженных эластичными поплавками.
Указанные преимущества, а также особенности предлагаемой полезной модели поясняются вариантами ее осуществления со ссылками на чертежи: на фиг.1 изображена схема земснаряда в походном положении; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - схема земснаряда в рабочем положении.
Земснаряд включает погружной грунтовой насос 1, соединенный с напорным эластичным грунтопроводом 2, намотанным на катушку 3. Насос 1 установлен на корпусе 4 с помощью каната 5 лебедки 6, обеспечивающей его перемещения. Напорный грунтопровод 2 выполнен из параллельно соединенных нитей трубопровода 7, 8, 9, которые соединяются друг с другом коллекторами 10 и 11. Каждая нить 7, 8, 9 может быть выполнена из отдельных отрезков труб, например, резинотканевых, соединенных последовательно фланцами 12 и снабженных эластичными поплавками 13, выполненных, например, из вспененного полиэтилена. Катушка 3 выполнена из отдельных частей (секторов) 14, соединенных со ступицей 15 балками, а друг с другом фланцами 16. Корпус 4 выполнен из нескольких понтонов, соединенных друг с другом с образованием прорези 17, в которой установлены катушка 3 и насос 1. Земснаряд снабжен также дополнительным грунтовым насосом 18, последовательно соединенным с насосом 1 трубопроводом 19 и с плавучим грунтопроводом 20 корпусным трубопроводом 21. Для рыхления грунта насос 1 снабжен монитором гидравлического рыхления 22, который трубопроводами 23 и 24 соединен с насосом 25, обеспечивающим подачу воды из-за борта. Трубопровод 23 выполнен эластичным, снабжен также поплавками 13 и намотан вместе с напорным грунтопроводом на катушку 3. Ступица 15 выполнена полой и разделена перегородкой на две камеры 26 и 27. Камера 26 соединена с грунтопроводом 2, а 27 - с трубопроводом 23 подачи воды на рыхление. Катушка 3 вращается в полых подшипниках 28 с помощью устройства 29.
Земснаряд работает следующим образом. Насос 1 опускается вниз с помощью каната 5 и лебедки 6. Насос 25 засасывает воду из-за борта и подает ее по трубопроводу 24 в камеру 27, а из камеры по трубопроводу 23 в монитор 22. Истекая из сопел монитора вода рыхлит грунт и подает его в зону всасывания насоса 1. Грунт перемешивается с водой, образуя водогрунтовую смесь, которая засасывается насосом 1. Насосом 1 водогрунтовая смесь нагнетается в коллектор 10 и далее по нитям трубопроводов 7, 8 и 9 подается в коллектор 11. Из коллектора 11 смесь поступает в камеру 26 и далее по трубопроводу 19 в насос 18. Насосом 18 смесь транспортируется по корпусному 21 и плавучему 20 грунтопроводам к месту складирования грунта. Перемещение земснаряда по акватории карьера осуществляется оперативными лебедками, которые на рисунках условно не показаны. При опускании насоса 1 вниз по мере разработки грунта происходит сматывание нитей 7, 8 и 9, а также трубопровода 23 с катушки 3 и перемещение их за насосом до выработки карьера на полную глубину. Катушка 3 при этом вращается в подшипниках 28 под действием усилий со стороны трубопроводов. При подъеме насоса 1 в верхнее положение нити 7, 8 и 9, а также трубопровод 23 наматываются на катушку 3, которая при этом вращается в подшипниках 28 под действием устройства вращения 29. В качестве насосов 1 и 18 могут быть применены объемный, динамический, струйный или другого типа насосы (например, винтовой или пневматический для добычи сапропеля, центробежный или эжекторный для добычи НСМ или их комбинации в зависимости от условий добычи).
г
н
н
г
г
1
г
2
н
г
1
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
Выполнение той части грунтопровода 2, которая наматывается на катушку 3 в виде параллельно соединенных нитей 7, 8 и 9, дает возможность уменьшить диаметр катушки. Известно, что при разделении грунтопровода диаметром d на несколько параллельных нитей одинакового диаметра d, можно написать, что d=d/n, где n - количество нитей. Известно также, что диаметр катушки D определяется в зависимости от диаметра наматываемого на него трубопровода d по выражению: D=kd, где k - коэффициент, зависящий от трубопровода (например, для резино-тканевого грунтопровода принимают k=40). Следовательно, если на катушку наматывается грунтопровод диаметром d, то диаметр катушки D=kd, а если нити трубопровода, то диаметр катушки D=kd=kd/n=D/n. Следовательно, чем на большее количество нитей n разделяется грунтопровод, тем меньше диаметр катушки. Как видно из фиг.1 и 4 от диаметра катушки зависит положение центра масс земснаряда: чем больше диаметр катушки, тем выше расположен центр масс, тем ниже устойчивость земснаряда от опрокидывания, тем ниже надежность его работы. Поэтому для повышения надежности работы земснаряда и снижения его массы в данном техническом предложении напорный грунтопровод 2 разделен на несколько параллельно соединенных нитей 7, 8 и 9 (например, n=3, что уменьшает диаметр катушки в n=3=1,73 раза).
Каждая нить трубопровода 7, 8 и 9 выполнена из отдельных частей, последовательно соединенных друг с другом, например, фланцами 12. Это дает возможность замены изношенных участков грунтопровода без демонтажа всего грунтопровода, что снижает эксплуатационные затраты земснаряда.
Каждая нить земснаряда снабжена поплавками 13, что обеспечивает расчетную подъемную силу воды при опускании грунтопровода и уменьшает необходимую мощность и массу лебедки 6 и устройства 29.
Так как габариты катушки 3 снижаются только при уменьшении диаметров наматываемого на нее трубопровода, то нити 7, 8 и 9 перед катушкой и за ней объединяются коллекторами 10 и 11 в грунтопровод из одной трубы, что также снижает массу земснаряда.
Расположение катушки 3 в прорези земснаряда снижает высоту центра его масс.
Выполнение корпуса 4 из отдельных понтонов позволит соединять их с образованием прорези и снизит затраты на транспортировку земснаряда к карьеру.