ЗЕМСНАРЯД

Предполагаемая полезная модель относится к горной промышленности, гиромеханизации, добыче сапропеля, разработке илистых грунтов.
Известна конструкция земснаряда, которая включают в себя корпус и устройство грунтозабора, соединенное с корпусом (патент на полезную модель №41746 «Землесосный снаряд», кл. E02F 3/90, 2004 г.). Недостатком земснаряда является то, что устройство грунтозабора имеет очень сложную конструкцию, включающую самоходную площадку с роторно-винтовыми движителями. При этом добытый грунтозаборным устройством грунт транспортируется по грунтопроводу к месту складирования. Длина грунтопровода ограничена, поэтому при транспортировании грунта на большие расстояния требуется подключение других видов транспорта.
Известна также конструкция земснаряда, состоящая из корпуса, на котором установлен бункер-накопитель для грунта, и грунтозаборного устройства (а.с. СССР №1564285 «Землесосный снаряд», кл. E02F 3/88, 1988 г.). Преимущество такой конструкции перед выше описанной заключается в том, что добытый грунтозаборным устройством грунт складируется в бункере-накопителе. Затем грунт транспортируется самим земснарядом к месту складирования. Такой способ транспортирования грунта обеспечивает значительное увеличение дальности транспортирования. Недостатком такого земснаряда является наличие сложного по конструкции грунтозаборного устройства, с помощью которого добывается грунт, а также длительное время наполнения бункера-накопителя. Кроме того, при транспортировании грунта к месту складирования прерывается процесс грунтозабора, что снижает коэффициент использования земснаряда по времени.
Известна и принята за прототип конструкция земснаряда, включающего в себя соединенные между собой плавучий корпус с энергетической установкой и корпус с емкостью для грунта, а также грунтозаборное устройство, обеспечивающее забор грунта со дна водоема и погрузку его в емкость для грунта (см. статью Арефьева Н.Н. «Новые конструкции технологического оборудования плавучих установок для очистки водоемов» в научн. журнале Российского НИИ проблем мелиорации, №2(10), 2013 г., с. 186-200, рисунки 6 и 7, [Электронный ресурс]. - Режим доступа: htpp://www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb13-rec185-field6.pdf). Преимущество такой конструкции перед предыдущей заключается в том, что корпус с емкостью для грунта может отделяться от корпуса с энергетической установкой и перемещаться к месту выгрузки грунта самостоятельно, что увеличивает коэффициент использования земснаряда по времени. Недостатком такой конструкции является забор грунта сложным по конструкции грунтозаборным устройством, включающим в свой состав грунтовый насос с приводом, поворотную раму, грунтопровод. Процесс забора грунта грунтонасосной установкой со дна водоема и подачу его в емкость для грунта является процессом энергоемким, а время заполнения емкости грунтом - длительным.
Решаемая предполагаемой полезной моделью задача - снижение энергоемкости и времени забора грунта со дна водоема.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого технического решения - упрощение конструкции земснаряда за счет исключения из состава земснаряда грунтонасосной установки.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном земснаряде, включающем соединенные между собой плавучие корпус с энергетической установкой и корпус с емкостью для грунта, в соответствии с новым предложением корпус с емкостью для грунта выполнен в виде двух шарнирно соединенных створок, снабженных емкостями для балластной воды и продувочного воздуха, при этом створки соединены с силовыми элементами, обеспечивающими поворот створок в шарнирах, а емкости для балластной воды и продувочного воздуха соединены с источником сжатого воздуха и окружающей водой через управляемые клапаны.
Возможны дополнительные варианты конструкции земснаряда, в которых целесообразно, чтобы:
- створки были снабжены режущими элементами.
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 при транспортировании грунта к месту складирования (вид сбоку); на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема земснаряда в рабочем положении при заборе грунта со дна водоема; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 3 (исходное положение грунтозабора); на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 3 (конечное положение грунтозабора).
Земснаряд включает соединенные между собой плавучие корпус 1 с энергетической установкой и корпус 2 с емкостью для грунта. Корпус 2 с емкостью для грунта выполнен в виде двух створок 3 и 4, соединенных между собой шарнирами 5. Створки 3 и 4 снабжены емкостями 6 и 7 для балластной воды и продувочного воздуха. Створки 3 и 4 соединены с силовыми элементами, например, пневмоцилиндрами 8, обеспечивающими поворот створок в шарнирах 5. Емкости 6 и 7 соединены с источником сжатого воздуха 9 (например, компрессором) через управляемые клапаны 10. Пневмоцилиндры соединены с компрессором 9 через управляемые клапаны 11. Емкости 6 и 7 соединены с окружающей водой, например, с помощью клапанов 12. Сжатый воздух подается по трубопроводам 13.
Створки 3 и 4 могут быть снабжены режущими элементами 14 и 15.
Земснаряд работает следующим образом. Земснаряд приходит к месту добычи грунта со дна водоема. Корпус 1 и 2 отсоединяются друг от друга. В цилиндры 8 воздух подается по трубопроводам 13 через клапаны 11 таким образом, чтобы створки 3 и 4 разошлись и образовали ковш для захвата грунта (фиг. 5). Емкости 6 и 7 соединяются с помощью клапана 10 с атмосферой (фиг. 5), а по клапанам 12 в них поступает забортная вода (в данном случае балластная вода), которая вытесняет воздух. Благодаря заполнению полостей 6 и 7 балластной водой корпус 2 опускается на дно (фиг. 3), а его створки 3 и 4 погружаются в грунт под действием силы тяжести корпуса 2 (фиг. 5). После этого в цилиндры 8 начинает подаваться воздух от источника 9 через клапаны 11 таким образом, чтобы штоки цилиндров втягивались внутрь (фиг. 6). Благодаря этому створки 3 и 4 вращаются в шарнирах 5 и замыкаются в положении, когда пространство между створками (емкость для грунта) заполнено грунтом (фиг. 6). После этого от источника 9 сжатый воздух через клапаны 10 начинает подаваться в полости 6 и 7, вытесняя из них воду, т.е. продувая полости 6 и 7 продувочным воздухом (фиг. 4). По мере заполнения полостей 6 и 7 сжатым воздухом корпус 2 начнет всплывать на поверхность воды.
Если возникнет эффект прилипания корпуса 2 к донному грунту, препятствующий его всплыванию на поверхность воды, то необходимо подавать в полости 6 и 7 избыточное количество воздуха: после вытеснения всей воды из этих полостей воздух будет выходить через клапаны 12 в окружающее пространство и создавать воздушную прослойку на внешних поверхностях створок 3 и 4, контактирующих с донным грунтом. Это приведет к значительному снижению сил прилипания корпуса 2 к донному грунту, и они не будут препятствовать всплыванию корпуса на поверхность воды.
Когда полости 6 и 7 полностью заполнятся воздухом, корпус 2 будет находиться в надводном положении с емкостью, заполненной грунтом (фиг. 4). В этом положении корпус 1 соединяется с корпусом 2, например, с помощью известных в судостроении сцепных устройств (фиг. 1 и 2), и земснаряд перемещается к месту складирования грунта. Опорожнение емкости корпуса 2 от грунта может происходить с помощью специальных перегрузочных средств (кранов или гидроперегружателей) или путем разведения створок 3 и 4 цилиндрами 8, когда грунт из емкости под действием силы тяжести вываливается вниз.
В предлагаемой конструкции земснаряда отсутствует грунтонасосная установка. Забор грунта осуществляется в течение минимального времени практически без использования энергии на грунтозабор, так как врезание створок 3 и 4 в грунт осуществляется за счет силы тяжести корпуса 2 при заполнении емкостей 6 и 7 балластной водой.
Благодаря силовым элементам (пневмоцилиндрам) 8 осуществляется поворачивание створок 3 и 4 в шарнирах 5, что обеспечивает процесс грунтозабора в минимально короткое время.
Благодаря управляемым клапанам 10 и 11 сжатый воздух подается в полости 6 и 7 и в цилиндры 8 в определенной последовательности, обеспечивающей процесс грунтозабора.
Благодаря режущим элементам 14 и 15 створки 3 и 4 врезаются в грунт с меньшими усилиями и за короткий срок, что снижает время заполнения емкости грунтом.