Землесосный снаряд

ЗЕМЛЕСОСНЫЙ СНАРЯД (а. suctiontube dredge; н. hydraulischer Schlammbagger, Erdbagger; ф. drague aspirante; и. draga aspirante, draga chupon, draga de succion) — плавучая землеройная машина, предназначенная для выемки пород, расположенных под слоем воды, и транспортирования горной массы в отвал, на обогатительные установки и т. д. Землесосный снаряд используется в горном деле на вскрышных и добычных работах, в гидротехническом, энергетическом и гидромелиоративном строительстве, при дноуглубительных работах и др.

Землесосный снаряд с поршневыми насосами впервые применён во Франции в 1859 для дноуглубления в порту Сен-Назер. В 1864 во Франции и Великобритании использовались землесосные снаряды с центробежными насосами. В 1867 появились землесосные снаряды с механическим разрыхлителем, которые при глубине разработки до 12 м имели производительность до 3000 м песка в сутки. В России землесосные снаряды без разрыхлителей производительностью около 30 м 1/4 применялись с 1874. В 1888 русский гидротехник В. Е. Тимонов предложил такие снаряды называть землесосами. В 1893 на Волге начали использовать первые землесосные снаряды с механическими разрыхлителями, построенные в мастерских затона Василёво Казанского округа. Первый электрический землесосный снаряд производительностью 100 м³/ч для строительных и горных работ в CCCP построен в 1937-38 под руководством Б. М. Шкундина.

Основные параметры землесосных снарядов изменяются в широких пределах. Так, для очистки каналов строятся землесосные снаряды производительностью 10-15 м³ грунта в час, для морских дноуглубительных работ — производительностью 8000-10 000 м³ грунта в час. Глубина разработки от 2 до 60 м, мощность электродвигателей от 10 до 10 000 кВт и более. Водоизмещение самоотвозных землесосных снарядов превышает 15 000 т.

Землесосный снаряд состоит из грунтового насоса, двигателя грунтового насоса, свайного аппарата, грунтозаборного устройства, лебёдок, плавучего пульповода, оборудования подготовки грунтового насоса к запуску, аварийной системы, контрольно-регулирующей аппаратуры, корпуса (рис. 1). На землесосных снарядах часто применяется гидропривод для лебёдок, свай, рамы рыхлителя и землесосной установки. Важнейшим узлом, определяющим эффективность работы землесосного снаряда в целом, является грунтозаборное устройство, которое непрерывно отделяет некоторое количество грунта от массива и образует гидросмесь.

Различают грунтозаборные устройства, непосредственно всасывающие грунт (отделение грунта от массива происходит только за счёт скорости всасываемой воды) и с предварительным рыхлением грунта специальными устройствами. Грунтозаборные устройства с непосредственным всасыванием отличаются по форме всасывающего наконечника (рис. 2). Грунтозаборные устройства с предварительным рыхлением грунта в основном могут быть механическими (интенсификация грунтозабора достигается перемещением режущего органа) или гидравлическими (эффект интенсификации достигается воздействием на грунт компактной водяной струи). Механические грунтозаборные устройства чаще всего оборудуют фрезерными рыхлителями (рис. 3).

Существует большое разнообразие фрезерных рыхлителей, различающихся как по форме, так и по конструкции. Общим для них является наличие ножа, который, вращаясь, срезает и рыхлит грунт. Форму ножа выбирают так, чтобы он не только срезал грунт, но и перемещал его в зону всасывания. Корпус землесосного снаряда, являясь плавучей базой, на которой монтируются все устройства снаряда, должен иметь достаточный запас плавучести и быть устойчив. Из зарубежных землесосных снарядов наибольшую известность имеют землесосные снаряды построенные в Нидерландах, США и Японии.

Основные направления совершенствования землесосных снарядов: применение погружных грунтовых насосов, имеющих увеличенные энергетические возможности по всасыванию и более высокую производительность; совершенствование грунтозаборных устройств (например, применение роторных рыхлителей); внедрение регулируемых гидравлических приводов вместо электрических, что повысит и упростит управляемость землесосных снарядов; создание блочных быстроразъёмных землесосных снарядов. Перспективной областью применения землесосных снарядов в горном деле является разработка полезных ископаемых на шельфе, что потребует создания новых типов специальных глубинных землесосных снарядов.