книги из ГПНТБ / Бородулин, Я. Ф. Дноуглубительный флот и дноуглубительные работы учебник
.pdfрядах устанавливают шесть оперативных лебедок: одну авантовую, одну заднюю становую и четыре папильонажных.
Наиболее нагруженными канатами являются передние папильонажные и авантовый, так как они воспринимают усилия, возникающие при резании грунта черпаками. Задние папильонажные лебедки обес печивают перемещение зад ней части снаряда и удер жание ее в нужном поло
жении.
На многочерпаковых снарядах старой постройки установлены комбиниро ванные оперативные лебед ки с двумя и тремя бараба нами, с паровым приводом, а на современных — однобарабанные электропривод ные и лебедки с гидропри водом.
Во время работы к сна ряду швартуются грунтовозные шаланды, поэтому папильонажные лебедки имеют швартовные бараба ны (турачки), обеспечива ющие выбирание швартов ных концов. Для равно мерного распределения грунта по трюму грунтоотвозной шаланды ее по ме ре загрузки необходимо перемещать вдоль борта снаряда. Для этого ис пользуются лебедки или
Рис. 94. Схема резания грунта черпаками шпили, установленные по бортам в средней части
судна.
Чтобы грунтоотвозная шаланда при швартовках и при отходе от снаряда не зацепилась днищем или гребными винтами за папильо нажные канаты, на современных снарядах применяют так называемые заглубляющие устройства.
О п р е д е л е н и е |
х а р а к т е р и с т и к |
о п е р а т и в н ы х |
|
л е б е д о к . |
Скорость |
выбирания каната папильонажными лебедка |
|
ми зависит |
от скорости перемещения снаряда во время грунтозабора. |
||
Для определения скорости перемещения снаряда при грунтозаборе рассмотрим упрощенный для наглядности процесс резания грунта черпаками (рис. 94).
Пренебрегая наличием шлейфа у черпаковой цепи, можно отме тить, что ширина Вр зоны активного резания грунта зависит от радиуса
160
R4 вращения черпака на нижнем барабане и величины продольной подачи s снаряда при погружении hy черпака в грунт.
Проф. В. И. Орлов при выборе скорости перемещения снаряда счи тает, что каждый черпак, проходящий зону активного резания грунта, не должен перекрывать путь, проходимый в этой зоне предыдущим черпаком, т. е. он считает, что линия 2—2 должна быть одновременно траекторией левой режущей кромки черпака / и правой режущей
кромки черпака |
II. |
Линия |
3—3 являлась бы границей траекторий |
для черпаков / / |
и |
/ / / и т. |
д. |
Из схемы видно, что скорость рабочего перемещения снаряда свя
зана со скоростью черпаковой |
цепи равенством |
|
on |
= o 4 tga, |
(92) |
где а — угол, образованный направлением результирующей скорос ти движения черпака с направлением скорости уц .
Тангенс этого угла можно выразить через отношение ширины Ь черпа ка к шагу / ц черпаковой цепи
tga = - ^ . |
(93) |
Гц
Подставляя значение tg а в формулу (92), получим
"n = » „ 7 - . |
(94) |
Гц
Профиль дна (сеч. А—А), получаемый при описанном выше усло вии работы, имеет очень высокие гребешки hv. Для их снижения необ ходимо уменьшить скорость vn и тем самым допустить перекрытие путей бп , проходимых в зоне активного резания смежными чер паками.
С учетом изложенного, формула (94) примет вид:
°n = » „ 7 - . |
(95) |
Гц
где б — толщина срезаемой грунтовой стружки, равная разности ширины Ъ черпака и величины б п перекрытия путей, про ходимых черпаками в зоне резания.
Во избежание просора грунта необходимо, чтобы извлекаемый каж дым черпаком грунт размещался в нем полностью, т. е.
|
|
|
Wc=8shc |
= kW, |
|
|
(96) |
|
где |
We |
— объем удаляемой |
черпаком грунтовой |
стружки; |
ширине Ьа |
|||
|
s — величина |
продольной подачи снаряда, |
равная |
|||||
|
hc |
снимаемой папильонажной ленты; |
|
hr |
|
|||
|
— высота стружки, |
которую при малых значениях |
можно |
|||||
|
|
считать равной толщине |
полезно снимаемого слоя |
грунта; |
||||
|
k — коэффициент наполнения |
черпака; |
|
|
|
|||
|
W — емкость |
черпака, |
ж3 . |
|
|
|
|
|
6 |
Зак. |
175 |
|
|
|
|
|
Ш |
Из формулы (96) находим значение б, которое подставляем в фор мулу (95),
kw
(97)
ц shctn
Подставляя в формулу (97) значения минимальной и максимальной толщины стружки (hc), можно определить максимальную и минималь ную скорости папильонирования (vn).
Папильонажные лебедки одного борта при работе снаряда должны преодолевать следующие действующие на него усилия: от сопротив ления грунта резанию, от дейст вия течения на корпус снаряда и
действия ветра.
|
|
Мощность, |
затрачиваемая |
на |
||
|
|
преодоление |
сопротивления |
грун |
||
|
|
та резанию, может быть определе |
||||
|
|
на из формулы мощности установ |
||||
|
|
ленного черпакового двигателя (78) |
||||
|
|
|
|
-iVn-Л^п. (98) |
||
|
|
С другой |
стороны, |
мощность, |
||
|
|
расходуемая на резание грунта, оп |
||||
|
|
ределяется формулой (79), откуда |
||||
|
|
усилие, |
затрачиваемое |
на резание |
||
|
|
грунта, |
будет |
равно: |
|
|
|
|
|
|
450(WD |
|
|
Рис. 95. Схема расчета тяги в кана |
|
|
|
|
|
|
тах оперативных лебедок от |
усилия |
Это |
усилие по отношению к |
|||
резания грунта |
|
|||||
|
диаметральной плоскости судна бу |
|||||
|
|
|||||
дет направлено под углом |
а, образованным направлением результи |
|||||
рующей скорости движения черпака с направлением скорости черпа ковой цепи (УЦ), и будет восприниматься передними лебедками (папильонажной и авантовой). Для определения усилия в папильонажном и авантовом канатах условно принимаем, что авантовый канат имеет наибольший возможный угол отклонения от оси канала (3, а папильо-
нажный — наибольшее отставание от направления |
скорости папильо |
||||
нирования у (рис. 95). |
|
|
|
|
|
Составляющую усилия |
резания в папильонажном канате определя |
||||
ем по теореме синусов из треугольника oab |
|
|
|||
sin (90° — р — у) |
sin(a-bP) |
|
|
||
откуда |
|
|
|
|
|
т |
т |
»И«+Р) |
( 1 0 0 |
) |
|
п |
р |
sin ( 9 0 ° — р — у) |
К |
' |
|
162
|
Усилие от действия течения на корпус определяем по |
формуле |
||||||
(58), а от действия ветра на судно по формуле (59). |
|
|||||||
|
Суммарное усилие в папильонажных канатах одного борта может |
|||||||
быть приближенно определено по выражению |
|
|||||||
|
|
|
|
Р = 1,1 (Tn |
+ Pv + PB)Knc, |
(101) |
||
где |
1,1 — |
коэффициент, учитывающий потери в направляющих |
блоках |
|||||
|
|
|
канатной |
проводки; |
|
|
|
|
|
Р т |
— |
усилие от |
действия |
течения |
на корпус; |
|
|
|
Рв |
— усилие от действия |
ветра на |
корпус. |
|
|||
|
Наиболее загруженными являются передние папильонажные ле |
|||||||
бедки, |
их усилие ориентировочно может быть определено по формуле |
|||||||
|
|
|
|
Р„.п |
= \Ркгс, |
(102) |
||
где |
- | |
|
коэффициент, учитывающий распределение суммарного уси- |
|||||
лия между передней и задней папильонажными лебедками. Изложенный метод определения тяги передних лебедок является приближенным, и соотношение, указываемое формулой (102), часто
значительно отличается от действительного.
Мощность двигателя передней папильонажной лебедки определя ется по формуле
На.и = -£ф-л.с., |
(103) |
60-75т1м |
|
где vn — максимальная скорость папильонирования, |
определяемая |
по формуле (97). |
|
Таким же методом определяется усилие в авантовом канате и мощ ность двигателя авантовой лебедки.
Г л а в а |
VI |
|
|
ШАЛАНДО-РЕФУЛЕРНЫЕ И ДЛИННОЛОТКОВЫЕ СНАРЯДЫ |
|||
§ 47. Устройство шаландо-ресрулерных снарядов |
|||
Ш а л а н д о - р е ф у л е р н ы м |
или |
к о м б и н и р о в а н - |
|
н ы м, |
многочерпаковым снарядом |
называется |
многочерпаковый сна |
ряд, у которого отделение грунта |
от дна и его извлечение осуществ |
||
ляются черпаковым устройством, а грунт транспортируется на свалку на грунтоотвозных шаландах или рефулированием по плавучему грун топроводу.
6* |
163 |
При транспортировании извлеченного грунта на свалку грунтоотвозными шаландами используется лоткоотводное устройство, как у шаландового снаряда, а при транспортировании рефулированием — рефулерное устройство, состоящее из грунтонасосной установки, вса сывающего и напорного судового грунтопроводов.
На шаландо-рефулерном снаряде извлеченный черпаками грунт поступает в грунтовой колодец, откуда при помощи клапанов направ ляется либо в грунтоотводные лотки, либо в нижнюю часть колодца для его последующего забора грунтонасосной установкой.
Грунтонасосная установка состоит из одного или двух грунтовых насосов, установленных в машинном отделении снаряда вблизи чер пакового колодца, чтобы всасывающий грунтопровод имел минималь ную длину. Два грунтовых насоса устанавливают в том случае, если требуется рефулировать грунт на значительное расстояние (последо вательная работа насосов).
Для привода грунтовых насосов в машинном отделении устанавли вается специальный двигатель (паровая машина, двигатель внутренне го сгорания или электродвигатель), который входит в число главных двигателей силовой установки.
Судовая часть напорного грунтопровода, идущая от грунтонасос
ной установки, |
так же |
как и на якорном землесосе, |
может быть |
с нижним или |
верхним |
расположением. Напорный |
грунтопровод |
обычно заканчивается в оконечности судна (противоположной месту расположения черпакового устройства) шаровым соединением или вертикальным сальниковым шарниром, к которому присоединяется плавучий грунтопровод.
Шаландо-рефулерные снаряды среди многочерпаковых снарядов до недавнего времени занимали преобладающее место, но в последние
годы их |
удельный вес значительно |
снизился в связи с появлением |
в составе |
дноуглубительного флота |
самоотвозных и якорных земле |
сосов. |
|
|
Шаландо-рефулерные снаряды применяются на участках с грун тами, относящимися к категории средних или тяжелых. Рефулерный способ транспортирования грунта применяется только при располо жении свалки вблизи разрабатываемого участка. Если свалка нахо дится на значительном расстоянии от места работы снаряда, приме няется шаландовый способ.
§ 48. Грунтовые колодцы
Грунтовой колодец шаландо-рефулерного снаряда существенно от личается от грунтового колодца шаландового снаряда тем, что он про ходит до днища корпуса, а также количеством распределительных клапанов.
Для распределения грунта в грунтовом колодце может быть уста новлено от одного до трех перекидных клапанов (рис. 96).
Один перекидной клапан (рис. 96, а) устанавливается в грунто вом колодце шаландового снаряда. Перекидыванием клапана из одного
164
крайнего положения OA в другое ОВ грунт направляют в лоток пра вого или левого борта.
На рис. 96, б показаны два клапана, установленные по боковым стенкам грунтового колодца. При подаче грунта в грунтоотвозную шаланду, установленную у правого борта снаряда, левый клапан за нимает вертикальное положение (О^х), а правый — наклонное
Рис. 96. Схемы расположения клапанов в грунтовом колодце |
|
||
(02В2). При таком положении правого клапана исключается |
попада |
||
ние грунта в нижнюю |
часть грунтового колодца. Для подачи |
грунта |
|
на другой борт правый |
клапан следует |
поставить в вертикальное по |
|
ложение (0 2 Л 2 ), а левый — прислонить |
к нему (положение |
ОхВ^). |
|
И в этом случае проникновение грунта в нижнюю часть колодца исключено.
Для подачи грунта в нижнюю часть грунтового колодца (работа снаряда рефулированием) оба клапана устанавливают в вертикальное положение, закрывая тем самым доступ грунта в лотки.
165
Такая схема установки клапанов имеет недостатки. Прежде всего при перекидке клапанов необходимо останавливать черпаковую цепь, так как в противном случае часть грунта попадет в нижнюю часть грунтового колодца и на удаление его потребуется время. Кро ме того, остановка черпаковой цепи приводит к снижению произво дительности снаряда.
На рис. 96, в показаны два клапана, один из которых — централь ный установлен в диаметральной плоскости судна, а другой — у боко вой стенки грунтового колодца правого борта. Во время погрузки
грунта в шаланды |
боковой клапан постоянно находится в наклонном |
||||||
положении |
С\0 и |
закрывает нижнюю часть грунтового колодца от |
|||||
попадания |
в нее |
грунта. |
Центральный |
клапан, занимая положение |
|||
OA и ОВ, направляет грунт в лоток правого или левого борта. |
|
||||||
При рефулировании грунта из грунтового колодца центральный |
|||||||
клапан занимает |
положение ОВ, а |
боковой — ОхА. |
При таком по |
||||
ложении клапанов закрыт доступ |
грунта в лотки |
и открыт в |
ниж |
||||
нюю часть |
грунтового колодца. |
|
|
|
|
||
В нижнюю часть грунтового колодца грунт поступает через поло |
|||||||
вину поперечного |
сечения |
колодца, |
так |
как другая |
половина |
пере |
|
крыта рабочей поверхностью лотка, которая заходит в колодец. Не смотря на то, что при данной схеме расположения клапанов грунт в нижнюю часть грунтового колодца проходит через половину попе речного сечения колодца, эта схема находит широкое применение. Перекидка клапанов по этой схеме не требует остановки черпаковой цепи.
На некоторых снарядах в грунтовом колодце установлено три кла пана (рис. 96, г). При рефулировании грунта из колодца клапаны устанавливаются в вертикальное положение, при погрузке грунта в шаланды боковые клапаны занимают наклонное положение, а средний направляет грунт в лотки. Средний клапан при рефулировании грун та разрыхляет падающий в колодец грунт. Для защиты клапанов от по ломки над ними иногда устанавливают неподвижные защитные ко зырьки 2.
Эта схема отличается от предыдущей наличием большего количе ства клапанов, а следовательно, более сложным приводом для их перекидки.
Грунт, падающий из черпаков в грунтовой колодец (рис. 97), попадает на наклонную колосниковую решетку расположенную под перекидными клапанами. На решетке крупные комья грунта раздробляются, а камни и другие твердые предметы остаются на ней. Колосниковая решетка состоит из стальных продольных и поперечных полос, поставленных на ребре таким образом, чтобы каждую из них можно было легко убрать при необходимости увеличить проходное сечение решетки. Застрявшие на решетке камни легко удаляются на наклонную поверхность лотка 10 и по ней по мере накопления спу скаются в трюм грунтоотвозной шаланды.
Для гашения кинетической энергии падающего грунта на стенках грунтового колодца в разных плоскостях устанавливаются наклонные щиты 3 и 12. Они крепятся к стенкам шарнирно и при необходи-
166
мости могут быть легко убраны или заменены при повреждении новыми.
Для образования пульпы в нижнюю часть грунтового колодца по трубопроводу 9 самотеком подается забортная вода. На трубопро воде установлена клинкетная задвижка 2, при помощи которой регу лируют количество подаваемой воды. На всасывающем отверстии трубопровода установлена решетка /, задерживающая мусор.
Рис. 97. Грунтовой колодец
Клинкет 2 имеет электрический или гидравлический привод и ди станционно управляется из багермейстерской рубки.
Для защиты входного отверстия трубопровода от завала грунтом над ним устанавливается специальный выступ 7.
Дно колодца защищается от износа бетоном 6, который имеет уклон
в сторону всасывающего |
отверстия для |
лучшего |
подтекания пульпы |
к грунтоприемнику. Для |
этой же цели |
забортная |
вода подводится в |
направлении всасывания. |
|
|
|
Для размыва грунта в нижней части грунтового колодца установ лен коллектор с соплами 8, в который специальным насосом под дав лением подается вода.
Грунтовой насос 4 соединен с всасывающим отверстием, располо женным в нижней части грунтового колодца при помощи грунтоприем ника 5, имеющего зев эллиптической формы.
167
§ 49. Устройство для перекидки клапана
Устройство предназначено для перекидки клапана из одного край него положения в другое.
Перекидной клапан современного снаряда представляет собой сварную конструкцию, состоящую из ребер, приваренных к оси кла пана, и стальной обшивки.
Клапан 3 (рис. 98) в грунтовом колодце устанавливается таким образом, что его ось 8 располагается вдоль диаметральной плоскости
Рис. 98. Устройство перекидки клапана
судна. Ось клапана проходит через переднюю и заднюю стенки грунто вого колодца и опирается на подшипники 9 и 11, укрепленные на стен ках колодца. Для предотвращения просора грунта в месте прохода оси клапана через заднюю стенку подшипник 11 снабжен сальниковым уплотнением. На ось клапана насажен сектор /, удерживаемый от проворачивания шпонкой 17, а от спадания — гайкой 16.
К сектору вилками 13 прикреплены концы двух канатов 12; другие концы каната намотаны в два-три витка на барабане 18 лебедки.
При вращении барабана лебедки, например, по часовой стрелке, правая часть каната начинает навиваться на барабан, а левая — сма тываться. При этом правая часть каната, укрепленная на секторе, начинает его поворачивать, а вместе с ним и клапан из левого крайнего положения в правое. Для того чтобы клапан после прохода верти168
кального положения под действием своего веса |
не опустился резко |
на постель 4, а также для снижения мощности |
двигателя лебедки, |
вес клапана частично уравновешивается противовесами 5, установлен ными на секторе. Вес противовесов принимается исходя из того, чтобы в закрытом положении клапан не открывался под влиянием его веса.
Для натяжения каната вилки 13 имеют резьбу, на которую наверну
ты гайка 15 и контргайка 14, дающие возможность |
втягивать вилку |
во втулку, укрепленную на секторе. |
|
Автоматическое выключение электродвигателя |
лебедки осущест |
вляется конечным выключателем 7, кулачок которого поворачивается от ограничителей поворота 6, установленных на секторе. Монтаж и де монтаж клапана производят через вырез в задней стенке колодца, закрытый заглушкой 10.
Время перекидки клапана из одного крайнего положения в другое 10—20 сек.
При установке на судне нескольких клапанов каждый клапан имеет свое устройство для перекидки.
На снарядах старой |
постройки установлены паровые лебедки |
для перекидки клапанов, |
на современных снарядах — электрический |
двигатель или гидропривод.
§ 50. Устройство длиннолотковых снарядов и их применение
Длиннолотковым, или лонгкулуарным, снарядом называется многочерпаковый снаряд, транспортирующий грунт к месту свалки по длин ному грунтоотводному лотку (кулуару).
При работе снаряда кулуар устанавливается перпендикулярно его диаметральной плоскости и под углом 5—10° к горизонту. Такой угол наклона не обеспечивает движение грунта по кулуару самоте ком, поэтому в него для разжижения грунта специальным насосом подается забортная вода. Количество подаваемой воды зависит от рода транспортируемого грунта. Обычно на 1 м3 грунта подается не менее 3—5 м3 воды.
На рис. 99 показано кулуарное устройство снаряда, оборудован ного кулуарами с обеих сторон. При работе снаряда грунт может транспортироваться на один борт или попеременно на оба борта. При транспортировании грунта на один борт кулуар противоположного борта укладывают в положение по-походному — вдоль борта судна для уменьшения габарита снаряда по ширине. В этом случае снаряд при работе получает большой крен в сторону кулуара. Для его устра нения в корпусе снаряда по бортам устанавливаются специаль ные креновые цистерны. Если цистерны не обеспечивают устранения крена, то с нерабочего борта снаряда прикрепляют затопленные понтоны.
Кулуар 12 при помощи тросовых 11 или прутковых оттяжек подве шивают к стреле 10, имеющей А-образную форму для прохода кулуара. Нижний конец стрелы шарнирно закреплен на колонне 8, установлен ной на платформе 14.
169