36. Аналіз конструкції і принципу дії біонічно-синтезованих пристроїв

Біонічно-синтезований прокол може бути реалізований, наприклад, на підземнорухаючому пристрої з пружинним акумулятором енергії (рис. 3.66).

Пристрій складається із конічного наконечника 1, приєднаного до корпусу прямоточного гідро -, пневмодвигуна 2 з пружинним акумулятором енергії 10 і хвостової частини, яка в свою чергу, складається із пустотілого перфорованого циліндра 3 з еластичною оболонкою 4 (задня фіксуюча камера) і штуцера 5 для з’єднання з гнучким трубопроводом 6 зовнішнього осередку енергії. Діаметр циліндричної частини 7 корпусу гідро -, пневмодвигуна менше діаметра циліндричної частини 9 через наявність перехідного зрізаючого корпусу 8. Це необхідно для запобігання руху назад носової частини пристрою за рахунок сил тертя на боковій поверхні циліндричної частини 9 корпусу в процесі підточування пружиною 10 хвостової частини пристрою.

Пристрій працює наступним чином. Джерело енергії подає по трубопроводу 6 імпульси енергії в перфорований циліндр 3. Робоче тіло (рідина чи газ) створює тиск, в тому числі, на внутрішню поверхню еластичної оболонки 4 і передню стінку 11. При цьому задня фіксуюча камера 4 збільшується в об’ємі до упору в стінку свердловини, яка утворена носовою частиною, з метою фіксації. Після цього носова частина конічним наконечником 1 деформує грунт, переміщуючись вперед, розтягує пружину 10 з гофрованим корпусом, створює свердловину довжиною S. Надалі всередині пристрою тиск робочого тіла зменшується за рахунок переміщення поршня насоса блоку живлення в зворотному напрямі. В результаті чого задня фіксуюча камера 4 зменшиться в об’ємі, її контакт з поверхнею свердловини не відбуватиметься і розтягнута пружина 10 підтягне хвостову частину пристрою до носової частини на величину S, в результаті чого довжина корпусу зменшиться до початкової довжини L і він переміститься вперед на величину кроку S. Надалі цикл повторюється. Періодичне зростання і зменшення тиску всередині пристрою приводить до поступального розпірно-дискретного руху пристрою в підземному просторі.

Біонічно-синтезовані пристрої порівняно з відомими гідропробойниками дозволяють знизити енергоємність (до 40%) і матеріалоємність (до 38%) за рахунок суттєвого зменшення сил тертя на їх бокові поверхні.

37. Аналіз конструкції накінечників

Зусилля проколу багато в чому залежить від конструкції наконечника. Якщо використовувати в якості наконечника плоску заглушку, то спереду наконечника утворюється грунтове ядро ущільнення, яке збільшує лобовий опір. Для зменшення лобового зусилля застосовують різноманітні конусні наконечники (рис 3.56)

Для зменшення сил тертя на бокові поверхні труби служать наконечники із затрубним простором. З іншої сторони, це призводить до прогину труби під власною масою і до скривлення осі свердловини. Для виключення цього недоліку розроблений ексцентриковий конусний наконечник , що утворює сегментоподібний простір між стінками свердловини і трубою. Стінки свердловини при цьому втрачають стійкість.

Наступним етапом в конструюванні наконечників слід відмітити прагнення до зниження лобового опору за рахунок випереджаючої свердловини (наконечник з напрямленою головкою).

Для зменшення зусиль при проколі ідуть по шляху створення комбінованого наконечника, що дозволяє одночасно ущільнювати грунт в стінки свердловини і частково вирізати його всередину труби, що прокладається.

Знизити напірні зусилля дозволяють також стабілізатори, встановлені за конусним наконечником. Розрізуючи грунт спереду конуса на декілька секторів стабілізатори сприяють порушенню його структури. Крім того, з допомогою стабілізаторів підвищується точність проходу.

Крім вітчизняних конструкцій наконечників існує рішення, що напрямлене на підвищення точності проходу або на її зміну з допомогою регулювальних наконечників (рис. 3.57)

Керуючі пластини (рис 3.57,а), що закріплені безпосередньо на наконечнику в горизонтальній площині, дозволяють не тільки підвищити точність проходу, але і змінювати напрямок при зміні їх положення відносно поверхні труби. Керування рухом труби може бути здійснене також рухомою по відношенню до наконечника голкою, що утворює циліндричну свердловину (рис. 3.57,б), керуючими наконечниками, що мають можливість повороту по відношенню до осі труби (рис. 3.57,в,г) або рухомими пластинами, притискаючи наконечник до стін свердловини в заданому місці (рис. 3.47,д).

Розглянуті засоби зміни напрямку проходу вимагають спеціального приводу, який може бути встановлений всередині труби або в робочому котловані. Обидві різновидності значно ускладнюють конструкції.

Таким чином, конструкції наконечників можуть бути поділені на наступні групи: зменшуючи сили бокового опору, зменшуючи сили лобового опору, підвищуючи точність проходу і регулюючі її напрямок.

№38