7.4.3. Одночерпаковые дноуглубительные снаряды
На внутренних водных путях применяются одночерпаковые снаряды двух типов: штанговые и грейферные. Они относятся к машинам периодического (циклического) действия. Основным грунтозаборным органом одночерпаковых снарядов является ковш или грейфер.
В цикл одночерпаковых снарядов входят следующие операции: установка ковша (грейфера) над местом погружения в воду; опускание рабочего органа в воду; забор грунта со дна; подъем и поворот рабочего органа в сторону; опорожнение ковша (грейфера); обратный поворот рабочего органа к новому месту забора грунта.
Рис.
7.17. Схема
штангового
земснаряда:
1
– ковш; 2 – штанга; 3 – обойма; 4 – стрела;
5 – поворотная платформа;
6 – канатная
оттяжка; 7 – наклонная стойка; 8 – ванты;
9 – канаты
напорной лебедки; 10 – канат
подъема ковша; 11 – канат открытия
донышка;
12 – носовая закольная свая; 13 – кормовая
упорная свая; 14 – гак;
15 – напорная
лебедка; 16 – подъемная лебедка; 17 –
пост управления;
18 – механизм напорного
свайного хода
Рис.
7.18.
Общий вид штангового земснаряда
Основным органом снаряда является ковш, который жестко закреплен на конце штанги, которую еще называют рукоятью ковша. Штанга проходит через обойму в стреле и опирается на специальный подшипник. Она может передвигаться и вращаться с помощью напорного механизма.
Стрела крепится к поворотной платформе, которая установлена на основании, приваренном к палубе снаряда. Между платформой и основанием располагается поворотный круг. Верхний конец стрелы удерживается в рабочем положении с помощью канатной оттяжки, закрепленной на двух наклонных стойках, установленных у бортов на палубе снаряда. Наклонные стойки удерживаются вантами.
На поворотной платформе установлены напорная, подъемная и грузовая лебедки, которые предназначены для изменения вылета штанги, глубины черпания и подъема и опускания ковша.
Изменение вылета штанги и глубины черпания осуществляется напорным механизмом, состоящим из лебедки, системы канатов и блоков, установленных как на штанге, так и на стреле. Запасовка канатов напорного механизма выполнена таким образом, что независимо от положения штанги, канаты всегда остаются натянутыми. Это позволяет при вращении барабана лебедки в одну сторону выдвигать рукоять, а при вращении в другую – возвращать штангу в исходное положение.
Ковш поднимается канатом, один конец которого закреплен на барабане подъемной лебедки, а другой – на ковше. Ковш опорожняется через открывающееся при помощи каната донышко.
Работа штангового снаряда происходит следующим образом. При вращении барабана подъемной лебедки штанга под действием собственного веса поворачивается вокруг горизонтальной оси и занимает вертикальное положение. В этом положении штанга под действием напорного механизма и своего веса опускается до дна, и ковш врезается в грунт. Затем вращением барабана подъемной лебедки выбирается канат, закрепленный на ковше. При этом ковш со штангой поворачивается вокруг оси вращения и заполняется грунтом. Поворот ковша происходит до тех пор, пока штанга не займет горизонтальное положение. Чтобы уменьшить кренящий момент, возникающий от веса ковша с грунтом, осуществляется возвратное перемещение штанги к корпусу снаряда.
Ковш поворотом платформы перемещается к месту его разгрузки в шаланду, зачаленную к борту снаряда, или к месту отвала грунта. Для разгрузки ковша штанга при необходимости может быть выдвинута к месту разгрузки. Для опорожнения ковша его днище открывается, и грунт высыпается из ковша.
Во время грунтозабора штангового земснаряда горизонтальная составляющая реакции грунта передается корпусу снаряда, стремясь сместить его в сторону, противоположенную движению ковша. Эта составляющая достигает большой величины. Поэтому во время работы штанговый снаряд удерживается на месте на двух носовых закольных сваях и одной упорной кормовой сваи.
Перемещение снаряда вдоль прорези к новому месту забора грунта осуществляется при помощи ковша, который с помощью напорного устройства заносят вперед и опускают на дно. Затем поднимают сваи и корпус снаряда подтягивают вперед напорным механизмом штанги. После этого начинается процесс грунтозабора на новом месте.
Иногда кормовую сваю устанавливают на тележке, которая перемещается при помощи ходового устройства вдоль прорези корпуса. В этом случае подача вперед осуществляется посредством штанги и упорной сваи. Перемещение осуществляется путем отталкивания корпуса снаряда от заколотой упорной сваи при помощи ходового устройства тележки. При этом носовые закольные сваи должны быть подняты.
Для перемещения снаряда на значительное расстояние, или для ухода с прорези при пропуске судов используется установленные на палубе оперативные лебедки, канаты которых закреплены на якорях.
Основным достоинством штанговых снарядов является возможность создания больших режущих усилий, а следовательно, способность разрабатывать наиболее прочные грунты.
Существенным достоинством грейферных снарядов (рис. 7.19, 7.20) является возможность разработки ими грунта на большой глубине, не доступной другим земснарядам, а также возможность извлекать крупные камни и другие крупногабаритные предметы.
Все механизмы грейферного снаряда смонтированы на поворотной платформе. Стрела снаряда нижнем концом шарнирно соединена с поворотной платформой, а верхним – с помощью каната закреплена на барабане лебедки. При вращении барабана лебедки верхний конец стрелы в зависимости от направления вращения поднимается или опускается, изменяя вылет стрелы.
Рис. 7.19. Грейферный земснаряд
1 – ковш; 2 трос; 3 – стрела; 4 – поворотный механизм; 5 – лебедка
Рис. 7.20. Общий вид грейферного земснаряда
На верхнем конце стрелы расположены блоки, через которые проходят канаты с подвешенным грейфером. Концы этих канатов закреплены на барабанах двух лебедок, при помощи которых грейфер поднимается или опускается, а также открывается и закрывается.
В отличии от плавучих кранов, предназначенных для перегрузочных работ, грейферные земснаряды оборудованы средствами оперативных перемещений, с помощью которых достигается упорядоченное снятие удаляемого слоя грунта по всей углубляемой площади. Грейферные снаряды также отличаются большей грузоподъемностью лебедок грейфера.
Грейферы, используемые при дноуглубительных работах, обычно бывают двух типов: двухчелюстные и многочелюстные (лепестковые). Двухчелюстные грейферы применяют при работе на легких грунтах, а лепестковые – на тяжелых. В отличие от грейферов для выполнения перегрузочных работ с навалочными грузами, грейферы земснарядов имеют бóльшую вместимость и бóльшую собственную массу.
Процесс извлечения грунта грейферным снарядом происходит следующим образом. Находящийся в открытом состоянии грейфер бросают на дно. Под действием собственного веса грейфер острыми кромками врезается в грунт. Натяжением соответствующего замыкающего каната челюсти грейфера закрываются, отделяя грунт от дна. Заполненный грунтом грейфер поднимают из воды с одновременным поворотом стрелы к месту разгрузке в шаланду или к месту укладки в отвал.
Часовую производительность одночерпаковых снарядов по грунту, м3/ч, определяют по формуле
, (7.4)
где: W – емкость ковша (грейфера), м3;
nэ = 60/tц – число рабочих циклов за минуту, (tц – время одного цикла).
Производительность отечественных одночерпаковых снарядов составляет от 50 до 120 м3/ч. Предназначены они в основном для разработки глинистых, галечных и каменистых грунтов, сильно засоренных грунтов, а также скалоуборочных работ.
Основной производственной характеристикой земснарядов всех типов является его техническая производительность, т. е. производительность, достигаемая при оптимальных условиях работы.
Производительность земснарядов в конкретных условиях работы на отдельных перекатах может существенно отличаться от технической в результате влияния ряда факторов. Такими факторами являются: род грунта, глубина его извлечения, толщина снимаемого слоя грунта, высота и дальность рефулирования, способ работы земснаряда. Влияние этих факторов на техническую производительность Qт учитывается в наряд-задании на разработку конкретной прорези введением расчетного коэффициента использования технической производительности Кр для данных условий. Тогда расчетная производительность снарядов, м3/ч, определяется выражением
, (7.5)
Рабочее время земснаряда, ч, указываемое в наряд-задании, определяется делением объема извлекаемого грунта на расчетную производительность:
, (7.6)
где: Wп – объем грунта, подлежащий извлечению на прорези, м3.
Остановки (простои) во время работы земснаряда бывают производственные и периодические. К вспомогательным производственным операциям, требующим временного прекращения работы земснаряда, относятся:
установка земснаряда на месте работы и сборка его после окончания разработки прорези;
перекладка станового и боковых якорей;
переход землесоса с траншеи на траншею;
переводы плавучего грунтопровода;
перезаколка свай;
смена и ожидание грунтоотвозных шаланд.
К периодическим операциям, также требующим остановки работы земснаряда, относят
смену грунтозаборных и разрыхляющих устройств;
мелкий профилактический ремонт;
очистку грунтовых путей при разработке засоренных грунтов;
прием топлива;
пропуск транспортных судов.
Для сокращения перерывов в работе земснаряда во время выполнения производственных и периодических операций рекомендуется применять передовые методы их выполнения без прекращения работы или практиковать одновременное выполнение двух-трех операций.