Перемещения земснарядов по прорези

При извлечении грунта со дна водоемов земснаряды перемещаются по прорези в продольном и поперечном направлении. Такие перемещения называют рабочими.

На большинстве речных земснарядах для рабочих перемещений используются рабочие якоря, якорные тросы и лебедки, при помощи которых регулируется натяжение тросов. Такие снаряды, называемые якорными, имеют шесть рабочих якорей и столько же оперативных лебедок. На свайно-якорных снарядах часть тросов заменяется специальными свайными устройствами, обеспечивающими рабочие перемещения земснарядов.

Для завоза, перекладки и уборки якорей и перевода плавучего грунтопровода (у землесосов) применяют специальное вспомогательное судно, называемое мотозавозней (рис. 7.21, 7.22). На палубе завозни имеется рабочая площадка, предназначенная для операций с якорями. Мотозавозня оборудована откидными гаками мгновенной отдачи. Для подъема якорей на завозне установлена грузовая лебедка и кран-балка, а для проводки тросов – направляющие ролики.

Перед началом разработки прорези рабочие якоря с помощью мотозавозни развозятся в разные стороны и сбрасываются на грунт за пределами прорези. Схема раскладки якорей у якорного снаряда показана на рис. 7.23.

Один из якорей (передний становой) завозится вперед по направлению работы. Другой якорь (задний становой) завозится в противоположном направлении. Задний становой якорь обычно используется при отсутствии течения или при сильном низовом ветре. Папильонажные (боковые) якоря отвозятся за кромки прорези и немного вперед. Свободные концы тросов выбираются на барабаны лебедок, установленных на палубе снаряда. Путем выбирания одного станового троса при одновременном стравливании другого станового троса совершают продольное перемещение снаряда. Наматывая тросы на барабаны папильонажных лебедок одного борта и одновременно сматывая их с другого борта, снаряд перемещают в поперечном направлении.

Количество перекладок становых якорей определяется длиной их тросов и прорези. У земснарядов производительностью более 100 м³/ч становой трос имеет длину 600-800 м. Обычно становой якорь должен перекладываться, когда снаряд приблизится к нему на расстояние 150-200 м. Следовательно, становой якорь должен перекладываться после прохождения по прорези 400-600 м.

Расстояние, проходимое снарядом без перекладок боковых якорей, зависит от расстояния, на которое заложены якоря от кромок прорези и допустимых углов опережения a₁ и отставания a₂. Расстояние закладки боковых якорей от кромок прорези зависит от длины троса (200-300 м у земснарядов производительностью более 100 м³/ч), ширины прорези и ширины реки.

Перекладку боковых якорей осуществляют, когда углы отставания достигают таких значений, что тяговое усилие, развиваемое папильонажными лебедками, оказывается недостаточным для боковых перемещений. Предельное значение углов опережения и отставания составляют 20-40°.

Все указанные операции требуют остановки работы земснаряда и, следовательно, увеличивают время разработки прорези.

При разработке прорезей на внутренних водных путях применяются в основном два способа рабочих перемещений земснарядов: траншейный и папильонажный. При работе траншейным способом земснаряды во время грунтозабора совершают продольные рабочие перемещения (вдоль прорези), а при папильонажном способе – поперечные перемещения (от одной кромки прорези к другой). Траншейным способом работают землесосы с грунтоприемниками без механических разрыхлителей, а папильонажным – многочерпаковые снаряды, одночерпаковые штанговые снаряды и землесосы с механическими разрыхлителями.

При траншейном способе прорезь предварительно разбивается на ряд серий длиной 50-100 м, а серии по ширине прорези – на ряд траншей (рис. 7.24). Ширина траншеи обычно принимается равной ширине корпуса земснаряда. В пределах каждой серии землесос движется вдоль траншей против течения, последовательно разрабатывая все траншеи. Поскольку большинство землесосов имеют всасывающие грунтоподъемники, позволяющие делать рабочий ход (с забором грунта) только в одну сторону, то землесосы, дойдя по траншее рабочим ходом до конца серии, спускаются к ее началу холостым ходом (без забора грунта) и затем переходят на соседнюю траншею для ее разработки.

После разработки всех траншей в пределах серии землесос переходит на следующую серию и начинает ее разработку с первой от кромки траншеи.

По отношению к течению реки дноуглубительная прорезь может быть разработана сериями по течению (сверху вниз) или сериями против течения (снизу вверх). При работе сериями по течению разработка прорези начинается с верхней по течению серии и заканчивается нижней серией. Для работы на прорези сериями по течению необходимо иметь глубину на перекате, превышающую осадку снаряда. При глубине на перекате меньше осадки снаряда работают только сериями против течения. Преимущество

разработки прорезей сериями по течению заключается в том, что взмученный снарядом грунт откладывается на еще не разработанной части прорези, чем обеспечивается большая чистота выработки. Кроме того, при этом способе работы облегчаются операции по перекладке якорей и переводу плавучего грунтопровода и сокращаются затраты времени на них.

При разработке прорезей землесосами отвод извлеченного грунта к месту отвала осуществляется по плавучему грунтопроводу. В связи с тем, что плавучий грунтопровод при работе имеет криволинейное очертание в плане, расстояние от кромки прорези до отвала грунта всегда меньше длины рефулера, и поэтому отвал приходится укладывать на ограниченном расстоянии от прорези. Расстояние от оси прорези до оси отвала составляет от 1/2 до 2/3 длины рефулера. При наличии течения концевой понтон рефулера устанавливают на двух якорях: становом и оттяжном, первый закладывают по линии грунтопровода несколько в сторону от прорези, а второй, наоборот, ближе к прорези (рис. 7.25). При отсутствии течения завозятся дополнительные якоря с промежуточных площадок. Становой и оттяжной якоря и тросы служат для удержания концевого понтона на месте отвала, для спуска понтона по течению, а также для перемещения понтона в стороны от оси отвала.

Рис. 7.25. Схема укладки грунта плавучим грунтопроводом:

1 и 2 – два положения снаряда и концевого понтона;

3 – оттяжной якорь; 4 – становой якорь

Для образования отвала концевой понтон рефулера устанавливается в створе верхней границы серии. По мере разработки траншей данной серии рефулер перемещается вниз по течению путем травления обоих тросов. Скорость перемещения рефулера должна быть меньше скорости продвижения землесоса вдоль траншей во столько раз, сколько траншей разрабатывается по ширине прорези. К моменту, когда землесос закончит разработку данной серии, и будет находиться в створе верхней ее границы, концевой понтон должен быть в створе начала серии. Далее, если прорезь разрабатывается сериями против течения, концевой понтон снова завозится вверх по течению к створу верхней границы следующей серии, и работа возобновляется в том же порядке. При работе сериями по течению перекладка якорей концевого понтона осуществляется без остановки работы земснаряда.

При папильонажном способе многочерпаковый снаряд или землесос с механическим разрыхлителем, пройдя от одной кромки прорези до другой, снимает полосу грунта шириной 0,5-2,0 м по длине прорези и после этого подтягивается вперед по становому тросу. Затем снаряд движется поперек прорези в обратном направлении и описанный процесс повторяется. Рабочий ход (папильонирование) осуществляют папильонажными лебедками поочередно вправо и влево. Подачу вперед на величину l_c с разработанной папильонажной ленты на новую осуществляют с помощью становой лебедки или свайного устройства.

Различают два основных способа папильонирования: параллельный и багермейстерский (рис. 7.26).

При параллельном папильонировании в процессе движения от кромки к кромке диаметральная плоскость снаряда занимает положение, параллельное оси прорези (рис. 7.26, а). Параллельным способом можно работать только тогда, когда глубина на кромках прорези больше осадки земснаряда, и за кромку прорези земснаряд может заходить не менее чем на половину ширины корпуса. Кроме того, при параллельном папильонаже создаются неблагоприятные условия для работы черпаковой цепи, способствующие сбрасыванию ее с нижнего барабана.

Наиболее распространенным является багермейстерский папильонаж, при котором земснаряд движется под некоторым углом к оси прорези (рис. 7.26, б). Дойдя до кромки прорези, земснаряд сначала занимает положение, параллельное кромке; затем, не прекращая работу черпаков, делает подачу вперед и начинает двигаться к противоположной кромке, принимая наклон в сторону движения. При багермейстерском папильонаже улучшается наполнение черпаков грунтом, уменьшается возможность сбрасывания черпаковой цепи с нижнего барабана, облегчается продвижение снаряда по ленте благодаря действию течения на боковую поверхность снаряда. Последнее обстоятельство позволяет работать без задних боковых якорей.

Фрезерные землесосы относятся к свайно-якорному типу земснарядов и работают папильонажным способом. Для этого прорезь разбивается по ширине на широкие полосы (широкие траншеи). Последовательность разработки полос выбирается из условий минимальных потерь времени на выполнение вспомогательных операций. По длине каждой полосы фрезерный снаряд папильонирует с использованием двух передних боковых тросов и кормового свайно-папильонажного устройства. Свайные устройства обеспечивают точное соблюдение заданных траекторий рабочих перемещений и угла разворота земснаряда относительно направления движения. Известно много различных вариантов свайных устройств, отличающихся не только конструктивными особенностями, но и закономерностями рабочих перемещений грунтозаборного устройства в процессе разработки прорези.

Наиболее совершенным в эксплуатационном отношении является свайный аппарат напорного хода (рис. 7.27). Такое свайное устройство состоит из двух свай: напорной (или рабочей) 1 и вспомогательной (закольной) 2. Рабочая свая вместе с ее подъемным механизмом расположена на специальной тележке, которая с помощью винтового или гидравлического привода может перемещаться в диаметральной плоскости снаряда над кормовым вырезом в его корпусе. Закольная свая размещается на кормовом транце справа или слева от главной сваи.

Для разработки первой папильонажной ленты тележку с рабочей сваей подают вперед до конца выреза и опускают на дно. Закольная свая находится в поднятом над дном положении. Рабочее перемещение производится поворотом корпуса землесоса вокруг заколотой в грунт рабочей сваи с помощью передних боковых лебедок. Корпус поворачивают до заданного угла относительно оси прорези. При этом грунтозаборное устройство перемещается по дуге окружности. После окончания поворота корпус снаряда подают вперед относительно неподвижной рабочей сваи, перемещая вдоль выреза на требуемую длину тележку с помощью ее привода. Полный ход тележки вдоль выреза рассчитан на несколько подач. После каждой подачи производят папильонирование поворотом земснаряда в противоположенную сторону. Такие ходы повторяются до тех пор пока не будет полностью использована возможная длина перемещения тележки.

После этого снаряд останавливают в среднем положении, т.е. по оси полосы (положение А) и сбрасывается закольная свая. Рабочая свая поднимается и перемещается в крайнее исходное положение и опускается на грунт. В это время снаряд удерживается на месте с помощью закольной сваи и передних тросов. Когда рабочая свая опустится на грунт, закольную сваю поднимают и продолжают прерванное перемещение снаряда от оси полосы до ее кромки.

Свайное устройство с напорным ходом обеспечивает разработку грунта с практически постоянной шириной папильонажных лент.

Следует отметить, что на эксплуатируемых водных путях свайное папильонирование находит лишь очень ограниченное применение для выполнения дноуглубительных работ в некоторых специфических условиях. Свайные земснаряды для углубления эксплуатируемых транзитных судовых ходов из-за необходимости пропуска судов не применяют. Для возможности отвода земснаряда за пределы судового хода у существующих свайных снарядов приходится закладывать носовой становой трос, который мешает при работе, требуя непрерывного подбора слабины или сматывания в процессе поворота корпуса снаряда вокруг свай. Поскольку при отходе с прорези обе сваи подняты, после возвращения практически невозможна точная установка земснаряда на место прерванной работы.