CC BY
13
© H.H. Арефьев, 2015
УДК 627.785 Н.Н. Арефьев
МОНИТОРНЫЕ ГРУНТОПРИЕМНИКИ С ДИФФУЗИОННЫМ РЫХЛЕНИЕМ И ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ПОДВОДОМ ГРУНТА
Приведено описание конструкций нового грунтоприемника, показаны его преимущества по сравнению с существующими грунтоприемниками, отмечено высокое насыщение грунтом засасываемой водогрунтовой смеси, что обеспечивает высокую производительность по грунту и низкие удельные энергетические затраты.
Ключевые слова: грунтоприемник, грунтозабор, водогрунтовая смесь, грунтонасосная установка, землесосный снаряд.
Мониторные грунтоприемники с диффузионным рыхлением и принудительным подводом грунта предназначены для подводной разработки сыпучих грунтов I - IV категорий сложности по СНиП в составе грунтонасосной установки плавучих землесосных снарядов. Применяется для добычи песка и ПГС, дноуглубления, мелиорации, очистки водоемов, возведения дамб, насыпей, площадок.
Преимущества по сравнению с существующими конструкциями [1, 2]:
1. Увеличение объемной концентрации засасываемой водогрунтовой смеси до 30 - 40%.
2. Увеличение производительности земснарядов по грунту в 1,5 - 2 раза.
3. Снижение энергозатрат на кубометр извлеченного грунта в 1,5 - 2 раза.
4. Снижение удельных износов грунтового насоса.
Новые грунтоприемники применяются в составе грунтона-
сосных установок землесосных снарядов с 2008 года [1, 3, 4, 5,
6, 7]. Предприятия, внедрившие мониторные грунтоприемники:
1. Азово-Донское ГБУ в 2008 г. на землесосе проекта 1— 516 с грунтовым насосом с подачей по воде 3500 м /ч.
2. Октябрьский судостроительный завод в г. Нижний Новгород с 2008 г. на 19 землесосах различных проектов с грунтовыми насосами с подачами по воде 120, 400 и 800 м3/ч.
3. Цимлянский судомеханический завод на землесосах различных проектов с грунтовыми насосами с подачами по воде 500, 1400 и 3000 м3/ч.
4. Разработан проект грунтоприемника для землесосов проекта Р109 для ООО «Волжская судоходная компания» и ООО «Регион-Неруд Поволжье». Внедрение в 2015 г.
Конструкция грунтоприемника разработана в двух модификациях: 1 — мониторный грунтоприемник с диффузионным рыхлением и принудительным подводом грунта для грунтоза-бора сыпучих грунтов; 2 - мониторный грунтоприемник для размыва линз уплотненных грунтов.
Грунтоприемник модификации 1 включает в себя (рис. 1) корпус 1 с всасывающим зевом 2, патрубком 3 для подвода рыхлительной воды и конусом 4 для водогрунтовой смеси, а также три монитора 5.
3394*
Рис. 1. Конструкция мониторного грунтоприемника с диффузионным рыхлением и принудительным подводом грунта
Мониторы 5 крепятся к корпусу 1 фланцами с помощью болтов и гаек через уплотнительные прокладки и включают в себя: транспортирующие сопла 6, рыхлительные сопла 7, подрезающие сопла 8 и 9.
Грунтоприемник работает следующим образом. От рыхли-тельного насоса по патрубку 3 подается вода в мониторы 5 и в установленные на них сопла. Вода, вытекающая из сопел 7, разрыхляет окружающий грунт и образует диффузионную зону водогрунтовой смеси с объемной концентрацией до 55%. Из диффузионной зоны грунт транспортируется соплами 6 к всасывающему зеву грунтоприемника 2. Средняя скорость транспортирования водогрунтовой смеси в зеве 2 составляет не менее скорости всасывания. Далее водо грунтовая смесь всасывается грунтовым насосом и поступает через конус 4 во всасывающий грунтопровод землесосного снаряда. Объемная концентрация засасываемой водогрунтовой смеси достигает 25 - 40%.
Сопла 8 и 9 предназначены для подрезания подошвы откоса грунта, образующегося при грунтозаборе. Благодаря размывающему действию струй воды, вытекающих из сопел 8 и 9, откосы грунта постоянно осыпаются в зону рыхления струями из сопел 7 и к транспортирующим соплам 6. Такое размещение сопел обеспечивает равномерную подачу водогрунтовой смеси к всасывающему зеву 2.
Грунтоприемник модификации 2 включает в себя (рис. 2) тот же корпус 1 с всасывающим зевом 2, патрубком для подвода рыхлительной воды и конусом для водогрунтовой смеси, а также три монитора 10, которые отличаются от мониторов 5 модификации 1 количеством сопел - здесь установлено три размывающих сопла 11 .
Грунтоприемник модификации 2 работает следующим образом. Когда в массиве сыпучего грунта встречаются линзы уплотненного грунта, то эффективность размыва соплами мониторов 5 значительно снижается. Для разработки таких линз мониторы 5 демонтируются с корпуса 1 грунтоприемника, а на их место устанавливают мониторы 10 с соплами 11 . Так как через сопла 11 вся вода от рыхлительного насоса подается на размыв грунта, то сила воздействия воды на грунт значительно увеличивается, что повышает эффективность размыва.
Рис. 2. Конструкция мониторного грунтоприемника для размыва линз уплотненного грунта
После размыва линзы уплотненного грунта мониторы 10 демонтируются и на их место вновь устанавливаются мониторы 5, обеспечивающие эффективный забор сыпучих грунтов.
В настоящее время разработана методика расчета диаметров сопл мониторного грунтоприемника, места установки их относительно всасывающего зева грунтоприемника, количества мониторов в зависимости от подачи грунтового насоса. Методика расчета предусматривает также подбор необходимых параметров гидрорыхлительного насоса.
По разработанной методике спроектированы и изготовлены грунтоприемники для различных земснарядов. Все они показали
Рис. 3. Грунтоприемник землесосного снаряда с грунтовым насосом с подачей по воде 400 м3/ч
Рис. 4. Грунтоприемник землесосного снаряда с грунтовым насосом с подачей по воде 3500 м3/ч
высокую эффективность и повышение производительности землесосов по грунту. Например, на рис. 3 и 4 приведены конструкции грунтоприемников для грунтовых насосов с подачами 400 и 3500 м3/ч.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Арефьев H.H. Научное обоснование технических решений и разработка на их основе средств повышения эффективности судовых энергетических установок землесосных снарядов / Дисс. на соиск. ученой степени доктора технических наук. - Нижний Новгород, 2011. - 380 л.
2. Патент на изобретение № 2390612 «Грунтозаборное устройство землесосного снаряда». Автор Арефьев Н.Н. Опубл. 27.05.2010 г. Бюл. № 15.
3. Наренок Л.А., Васягин В.К., Фунтов O.H., Арефьев H.H., Попов Н.Ф. Модернизация грунтозаборного устройства на земснаряде «Донской-607» // Ж-л «Речной транспорт», 2009. № 41.
4. Тельных Л.Г., Арефьев H.H., Гореликова И.А., Тарасова O.H. Повышение эффективности грунтозабора на земснарядах ООО «Октябрьский ССРЗ» // Гидромеханизация 2009: По материалам V съезда гидромеханизаторов России. Вып. 5 / Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. - М.: Горная книга, 2009. С. 188 - 193.
5. Арефьев H.H., Квинт В.К., Сысоев НА., Попов H..Ф., Попов M.H. Многоцелевой земснаряд производительностью по грунту 650 м3/ч // Сборник докладов VI съезда гидромеханизаторов России, 2012 г. - М.: Издательство ООО «Центр инновационных технологий», 2012. С. 206 - 212.
6. Arefyev N. N. Theoretical basis of the introduction of a giant soil collector with a forced soil feed // Power technology and engineering: volume 44, issue 4 (2010), page 285 - 288.
7. Арефьев H. H. Теоретическое обоснование внедрения гидромониторного грунтоприемника с принудительным подводом грунта // Ж-л «Гидротехническое строительство», 2010. № 6. С. 36 - 39. ir.ua
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Арефьев Николай Николаевич - доктор технических наук, профессор, Волжский государственный университет водного транспорта, Arefyev1987@шаИ .ги.
UDC 627.785
MONITORING SLURRY INTAKE DEVICES WITH DIFFUSIVE RIPPING AND FORCED INTAKE
Arefiev N.N., Doctor of Engineering Sciences, Professor, Volga State University of Water Transport, Russia.
The designs and benefits of a new slurry intake are described as against the existing models, and high solid content of slurry being sucked is emphasized, which ensures high output of suction in terms of solid delivery, and low specific energy input.
Key words: slurry intake, suction, water-solid mixture, dredge pump, suction dredge.
REFERENCES
1. Aref'ev N.N. Nauchnoe obosnovanie tehnicheskih reshenij i razrabotka na ih os-nove sredstv povyshenija jeffektivnosti sudovyh jenergeticheskih ustanovok zemlesosnyh snarjadov (Scientific justification of technical solutions and development tools for improving the efficiency of ship power plants, dredges) / Diss. na soisk. uchenoj stepeni doktora tehnicheskih nauk. Nizhnij Novgorod, 2011. 380 p.
2. Patent na izobretenie No 2390612 «Gruntozabornoe ustrojstvo zemlesosnogo snar-jada». Avtor Aref'ev N.N. Opubl. 27.05.2010 g. Bjul. No 15.
3. Carenok L.A., Vasjagin V.K., Funtov O.N., Aref'ev N.N., Popov N.F. Moderni-zacija gruntozabornogo ustrojstva na zemsnarjade «Donskoj-607» (Modernization of the suction head of the dredge «Donskoy-607») // Zh-l «Rechnoj transport», 2009. No 41.
4. Tel'nyh L.G., Aref'ev N.N., Gorelikova I.A., Tarasova O.N. Povyshenie jeffektivnosti gruntozabora na zemsnarjadah OOO «Oktjabr'skij SSRZ» (Improving the efficiency of gruntsgabala on the dredgers LTD. «October PRSI») // Gidromehanizacija 2009: Po materi-alam V sezda gidromehanizatorov Rossii. Vyp. 5 / Otdel'nyj vypusk Gornogo informa-cionno-analiticheskogo bjulletenja. Moscow: Gornaja kniga, 2009. pp. 188-193.
5. Aref'ev N.N., Kvint V.K., Sysoev N.A., Popov N.F., Popov M.N. Mnogocelevoj zemsnarjad proizvoditel'nost'ju po gruntu 650 m3/ch (Multipurpose dredger performance on the ground of 650 m3/h) // Sbornik dokladov VI sezda gidromehanizatorov Rossii, 2012. Moscow: Izdatel'stvo OOO «Centr innovacionnyh tehnologij», 2012. pp. 206-212.
6. Arefyev N. N. Theoretical basis of the introduction of a giant soil collector with a forced soil feed (Theoretical basis of the introduction of a giant soil collector with a forced feed soil) // Power technology and engineering: volume 44, issue 4 (2010), pp. 285 - 288.
7. Aref'ev N. N. Teoreticheskoe obosnovanie vnedrenija gidromonitornogo grunto-priemnika s prinuditelnym podvodom grunta (Theoretical justification for the introduction of giant suction hopper dredger with a forced supply ground) // Zh-l «Gidrotehnicheskoe stroitel'stvo», 2010. No 6. pp. 36-39.
