CC BY
26УДК 627.746
Н. Ф. Попов, д. т. н., профессор.
Л. Е. Грундуль, аспирант-стажёр, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ОБЗОР И АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЛУЧШИХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ РЕЧНЫХ ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ ЗЕМЛЕСОСОВ
Рассмотрены и проанализированы основные технические и экономические показатели новых отечественных и зарубежных дноуглубительных землесосов. Сделаны выводы о том, что отечественные землесосы не уступают зарубежным с учётом специфики их эксплуатации на внутренних водных путях России.
В 1864 году во Франции Базеном [1] был изобретён землесос с центробежным насосом, а в 1867 году - землесос с предварительным механическим рыхлением грунта. Землесос с гидравлическим рыхлителем грунта был впервые предложен в США в 1893 году. В этом же году в России мастерскими Василевского затона (сегодня ОАО «Чкаловская Судоверфь») был построен первый отечественный землесос.
Бурное строительство [1] землесосов началось лишь в первой половине 20 века после того, как были созданы экономичные конструкции водогрунтовых насосов и эффективных средств для предварительного рыхления грунта. Землесосы, не имеющие средств для предварительного рыхления фунта, считаются в настоящее время [1] устаревшими. Они применялись только для разработки лёгких грунтов. Однако опыт США [1] показал, что и при извлечении лёгких грунтов землесосы целесообразно оснащать специальными рыхлительными устройствами, в частности, гидравлическими.
Землесосы, оснащённые механическими рыхлителями предназначены для работы и на тяжёлых фунтах.
При производстве дноуглубительных работ на водных путях чрезвычайно важно получить достаточно ровную поверхность дна. Часто землесосам приходиться снимать слои наносов малой толщины [1] для быстрейшего восстановления необходимых судоходных глубин на обмелевших перекатах значительной протяжённости. По мнению американских специалистов землесос «Джедвин» (табл. 1) для этих условий был лучшим на реках США. Самоходный и оснащённый спрямлённым управляемым фунтопроводом, он был одним из серии построенных в 30-х годах прошлого столетия землесосов (основные характеристики и технические показатели которых представлены в табл. 1). Скорость хода землесосов «Джедвин» и «Бургес» составляла 17,5 км/ч, «Капитан Кларк» и «Капитан Левис» - 18,5 км/ч.
По мнению отечественных специалистов лучшим на водных путях бывшего СССР в 40-х годах прошлого века был землесос «Сормовский-1» (табл. 2). Один из этих землесосов (проекта 12), построенный в 1950 г., находится в рабочем ядре Севе-ро-Двинского ФГУ ВП и С до настоящего времени. Он явился прототипом для серии землесосов проекта 23-110 (тип ДЭ-1), построенных в бывшей ЧССР, представленных в табл. 2 наряду с существующими в настоящее время серийными отечественными речными дноуглубительными землесосами.
Путём модернизации энергетического и технологического оборудования [2] производительность по фунту землесосов проектов 12и23-110 была повышена до 700 м3/ч (табл. 3), позднее и до 750 м3/ч, а проектов 246Б и 324 - до 250 и 350 м3/ч соответственно.
Основные характеристики американских речных землесосов с гидравлическими рыхлителями фунта
Таблица 1
Характеристики Землесосы
Джедвин, Бургес Поттер, Оккерсон Капитан Левис, Капитан Кларк
Главные размерения корпуса судна (длина, ширина, высота борта), м Осадка, м Производительность по грунту, м/ч Длина рефулирования, м Тип рефулерного двигателя Мощность рефулерного двигателя, л. с. гребных двигателей, л. с. Суммарная поверхность нагрева паровых котлов, м2 74,5x15,8x2,74 1,98 > Св. 2290 До 245 Паровая турбина 1800 2x1100 4x290 65,5x11,0x2,74 1,52 До 1700 122-183 Паровая турбина 1250 2x950 2x390 82,0x15,24x2,59 1,22 Свыше 1910 Вертикальная паровая машина 1400 1600 845
В 1989 г. в бывшей ЧССР был построен землесос пр. 1-516 с производительностью по грунту 600 м3/ч, оснащенный современной системой автоматизации управления технологическим процессом извлечения и транспортирования грунта.
Из представленных в табл. 2 и 3, в ближайшие годы будут списаны по сроку службы землесосы проектов 246, 324, 23-110 и 23-112, а останутся в эксплуатации на ближайшие 10-15 лет землесосы проектов 1-516 и 1-517.
Согласно исследованиям ВГАВТ типоразмерный ряд землесосов до 2015 года будет представлен новыми экономичными землесосами с производительностью по грунту 400, 600, 750-800, 1500-1600, 2500-3000 м3/ч.
Сравним их технические показатели с аналогичными показателями близких по условиям эксплуатации и производительности новыми землесосами зарубежных стран.
Отметим, что перспективным направлением в отечественной и зарубежной практике [2] является использование погружных грунтовых насосов с целью повышения насыщения перекачиваемой водогрунтовой смеси и, как следствие, производительности землесосов по грунту.
Это может быть основной насос, установленный под водой на раме грунтозаборного устройства, либо, так называемый, бустерный насос, соединённый последовательно с основным, расположенным на корпусе землесоса.
Среди зарубежных землесосов с погружными грунтовыми насосами следует выделить: «ТРН» (Франция); «ХАМ» (Нидерланды); «Элликот» (США); «Ол Седик» (изготовитель концерн «Мицубиси», Япония).
Землесосы типа ТРН строятся французской фирмой «Гидроланд». Данный тип землесосов предназначен для очистки акваторий портов и добычи строительных материалов (рис. 1).
Два понтона катамаранного типа связаны между собой одним плавучим блоком, на котором смонтирован энергетический дизельный блок. Рама грунтозаборного устройства выполнена трубчатой и на ней установлен погружной грунтовой насос. Привод грунтового насоса осуществляется от дизеля через редуктор посредством длинного вала с карданным соединением. Это обеспечивает передачу вращения от горизонтально установленного дизеля на раму, опускаемую на угол до 45°. Рама имеет анкерную опору, которая в процессе работы опирается на грунт. Концевая часть рамы с рыхлителем шарнирно закреплена на анкерной опоре и с помощью гидравлических домкратов поворачивается на 90° (ТРН-600) и на 125° (ТРН-1200 и ТРН-3000). Наклон рамы также регулируется с помощью гидроцилиндров. Фрезерный рыхлитель с гидроприводом в про-
цессе работы всегда расположен горизонтально благодаря наличию анкерной опоры. Передвижение землесоса безканатное с помощью наклона свай, т.е при наклоне свай на угол 20° обеспечивается подача землесоса вперёд. В процессе работы землесос фиксируется на трёх точках (две сваи и опора). Подъём свай осуществляется с помощью гидроцилиндров, а опускание - под действием собственного веса сваи. Топливо хранится в продольных понтонах. Землесос ТРН-3000 отличается большим типоразмером конструкции корпуса. Он состоит из одного понтона и имеет вспомогательный дизель мощностью 405 кВт для привода всех вспомогательных потребителей энергии. Технические характеристики землесосов типа ТРИ приведены в табл. 4.
>
Таблица 2
Основные характеристики отечественных речных дизельных землесосов с гидравлическими рыхлителями грунта
Землесосы
Характеристики Кубанский- 106 (проект 246Б)* Волж- ский-201 (проект 324) Сормов- ский-1 (проект 12) Тип ДЭ-1 Тип ДЭ-725 Проект ЗС-2500
Длина и ширина корпуса судна (теоретические), м 19,0x7,0 25,8x7,5 40,0x9,2 42,5^9,0 50,0x9,2 64,6x10,55
Высота борта, м 1,2 1,5 2,85 2,5 2,8 3,0
Осадка, м 0,64 0,75 1,2 1,35 1,36 1,5
Производительность по грунту, м3/ч 150 250 600 600 1000 2500
Максимальная глубина всасывания, м 4,5 8 11 11 11 14
Длина рефулирования, м 120 250 400 400 500 600
Диаметр нагнетательного грунтопровода, м 0,3 0,4 0,5 0,5 0,7 0,9
Мощность рефулерного двигателя, л. с. 150 225 350 380 800 1680
Наличие собственных движителей Есть Нет Нет Нет Нет Есть
Завод-строитель Красно- дарский Чкапов- ский «Красное Сормо- «Чешская Лоденице»
ССРЗ ССРЗ во»
* Рыхлителей не имеют
ХАМ-219 (рис. 2) построен судостроительной верфью ХАМ (Нидерланды). Предназначен для расчистки водного пути реки Рейн. Землесос ХАМ-219 оснащён роторно-ковшовым рыхлителем и погружным грунтовым насосом. Привод насоса осуществлён валом от двигателя мощностью 588 кВт, расположенного на раме грунтозаборного устройства выше горизонта воды. При подаче 4000-5000 м3/ч погружной насос развивает напор около 25 м (табл. 5).
Землесос «Рубенс» (Нидерланды). Погружной грунтовой насос с двумя приводными двигателями мощностью 584 кВт каждый и редуктором установлены в середине рамы грунтозаборного устройства в герметичном корпусе. Стандартный насос в однокорпусном исполнении имеет диаметр всасывающего и напорного патрубков 850 мм. На борту землесоса установлены два однотипных двухкорпусных фунтовых насоса с приводом каждого через редуктор от дизельного двигателя мощностью 2774 кВт при частоте вращения 630 мин-1. При последовательной работе трёх насосов общий напор составляет 200 м, а глубина разработки - 25 м.
Таблица 3
Основные характеристики и технические показатели модернизированных речных дноуглубительных землесосов
Характеристика Значение характеристики для землесоса проекта
246 В 324 А 23-110 23-112 1-517-01
Длина и ширина корпуса, м 21,4x7 25,8x7,5 42,47x9 58x9,2 64,6x10,55
Высота борта, м 1,2 1,5 2,5 2,8 3
Осадка, м ,0,67 0,64 1,28 1,43 1,68
Техническая производительность,
м3/ч 250 350 700 1000 2500
Максимальная глубина всасывания,
м 6 8 11 11 14
Диаметр нагнетательного грунто-
провода, мм 300 400 500 700 900
Дальность отвода грунта, м 120 250 400 500 600
Мощность главного двигателя, кВт 110 165 400 590 1230
Общая установленная мощность,
кВт 140 240 400-565 1190 2250
Наличие движителей Есть Нет Нет Нет Есть
Рис. 1. Землесос ТРН-3000:
1 - рубка управления; 2 - фрезерный рыхлитель; 3 - концевая часть рамы;
4 - рама грунтозаборного устройства; 5 — погружной грунтовой насос; 6 - анкерная опора; 7 - корпус;
8 - вал привода насоса с карданным сочленением; 9 - сваи.
Землесос «1НС Beaver 600» выпускается известной судостроительной компанией «1НС Holland». Корпус землесоса состоит из трёх понтонов: главный понтон, вклю-
чающий в себя машинное помещение и два боковых понтона. Размеры всех необходимых узлов таковы, что они могут быть доставлены к месту назначения сухопутным, ж.-д. или водным транспортом.
Таблица 4
Технические характеристики землесосов типа ТРН (Франция)
Характеристики » Показатели
ТРН-600 ТРН-1200 ■ТРН-3000
Длина землесоса, м 34,5 45 69
Длина корпуса, м 18 22,5 42
Ширина корпуса, м 5,46 7,8 11,5
Осадка, м 1,0 1,15 1,6
Максимальная высота, м 4,8 7,8 10
Установленная мощность, кВт 293 661 1433
Мощность рыхлителя, кВт 39 62,5 183
Диаметр всасывающего патрубка насоса, дюйм 10 16 20
Подача насоса, мЗ/ч 1200 3000 6000
Напор, м 40 50 44
Мощность грунтового насоса, кВт 200 560 1030
Глубина разработки, м 10 10 17
Рис. 2. Землесос ХАМ-219 (Нидерланды)
Таблица 5
Технические характеристики некоторых землесосов производства Нидерландов
Показатели Землесосы
СО- 1127 «Фла- анде- рен- XIX» «Ру- бенс» «Нью- Ам- стер- дам» «Г раве-лайнс» ХАМ- 219
Глубина разработки, м: с фрезерным рыхлителем > 30 30 25 25 27 20
со свободным всасом - - — — 50 -
Мощность привода фунтового насоса, кВт: корпусных 2x3285 2x3240 2x2774 2x2190 2x2680 1478
погружных 2x1130 2x950 1170 1025 895 588
Диаметр трубопровода, мм всасывающего 900 900 850 800 850 700
напорного 900 900 850 750 - 700
Габариты, м длина 95 78 69,6 71,8 76,7 65,5
ширина 19 18,5 17,0 17,75 26,5 13,8
высота 7,6 5,95 5,0 5,4 - -
В конструкции землесоса использован фунтовой насос с приводом через понижающую гидравлическую коробку передач. Основные составляющие главного понтона, вмонтированные внуфи или непосредственно на понтоне: фреза, две папильонажные лебёдки, рамоподъёмная лебёдка, управляемые из кабины, грунтовой насос, дизельные двигатели и вспомогательные механизмы, напорный фунтопровод и сваи с приводными механизмами. Фреза, рамоподъёмная и две папильонажные лебёдки приводятся в действие поршнеВыми гидравлическими двигателями. Землесос «IHC
Beaver» имеет следующие основные характеристики:
Корпус:
- Общая длина, включая раму 20,1 м.
- Длина понтонов корпуса 12,5 м.
- Ширина 5,72 м.
- Высота понтона 1,51 м.
- Главный понтон 8,00x2,70х 1,80 м.
- Боковые понтоны 12,00x1,47x1,47 м.
- Максимальная глубина разработки 8,00 м (мин. - 4 м).
- Средняя осадка с полными бункерами 1,10 м.
- Общий вес 45 т.
- Диамеф напорного пульпопровода 400 мм.
Грунтовой насос:
- Тип ШС 900-175-350.
- Мощность на валу 390 кВт (530 л. с.).
- Главный двигатель Са1ефШаг 3412DI-TA мощностью 465 кВт (632 л. с.), 1800 об/мин.
- Расход топлива: 217 г/кВт ч.
- Грунтовой насос приводится в действие через понижающую гидравлическую коробку передач.
- Расчётная объёмная концентрация гидросмеси: максимум 20 %.
- Производительность по грунту 500-100 м3/ч (в зависимости от дальности гидротранспортирования и крупности грунта).
Фреза:
- Тип 1НС 830-50.
- Мощность на валу 30 кВт (40 л. с.).
- Диаметр: 830 мм.
- Максимальная частота вращения: 35 мин"1.
Папильонажные лебёдки:
- Усилие 40 кН. *
- Максимальная скорость выбирания каната 25 м/мин.
- Диаметр барабана 324 мм.
- Диаметр каната 16 мм.
Рамоподъёмная лебёдка:
- Усилие 40 кН.
- Максимальная скорость выбирания каната 25 м/мин.
- Диаметр барабана 324 мм.
- Диаметр каната 16 мм.
- Все лебёдки имеют независимый гидравлический привод.
- Две папильонажные лебёдки оснащены канатами длиной 100 м и якорями весом в 240 кг.
Сваи:
- Длина сваи 11м.
- Диаметр сваи 368 мм.
- Вес сваи 1360 кг.
Технические характеристики некоторых землесосов, выпускаемых судоверфями Нидерландов, представлены в табл. 5.
Землесосы фирмы «Элликот» (США) (рис. 3). Грунтовой насос и консоль 1 расположены в концевой части рамы 5 грунтозаборного устройства, приводятся от электродвигателя 4 через редуктор 2, смонтированные в тоннеле 3, сообщающемся в верхней части с атмосферой.
Землесос «Дизель» (США). Рама грунтозаборного устройства длиной 20,5 м дополнена тремя секциями длиной по 9 м каждая. Погружной насос с диаметром всасывающего патрубка 762 мм установлен на одной из дополнительных секций. Привод насоса осуществлён от двух соосно расположенных двигателей мощностью 331 кВт каждый, заключённых вместе с редуктором в герметичную камеру. Максимальная глубина разработки - 30 м. Масса рамы грунтозаборного устройства 176 т, для увеличения её плавучести снабжена двумя поплавками длиной 9,7 м, шириной 3,6 м и высотой борта 3,9 м каждый.
При глубине разработки 25 м дальность подачи составляет до 5800 м при высоте подачи 20 м. Интересен успешный опыт работы землесоса «Дизель» с дюкером, длина которого составила 1500 м.
«Ол Седик» изготовлен концерном «Мицубиси» (Япония) для работ по очистке Суэцкого канала.
Землесос оснащён тремя грунтовыми насосами - погружным и двумя трюмными, которые могут работать либо каждый самостоятельно, либо по гибкой последовательной схеме. Погружной насос опускается под горизонт воды максимально на 6 м. Привод его выполнен от двигателя, расположенного над горизонтом воды через редуктор посредством двухопорного вала. На раме установлен мощный фрезерный рыхлитель. Техническая характеристика землесоса «Ол Седик» представлена в табл. 6.
Таблица 6
Технические характеристики землесоса «Ол Седи к»
Характеристики Показатели
Габариты корпуса, м:
длина 84
ширина 21
высота борта 5,3
Осадка, м > 3,74
Масса, т 2893
Максимальная глубина разработки, м 25
Трюмный грунтовый насос:
подача, м3/ч 1400
напор, м 49
мощность привода дизеля, кВт 3680
Погружной насос:
подача, м3/ч 1600
напор, м 16
мощность привода двигателя, кВт 1450
Мощность привода фрезы, кВт 800
Рис. 3. Схема землесоса фирмы «Элликот» (США)
Отечественные землесосы с погружными моноблочными агрегатами представлены в табл. 7. Промышленностью выпускаются различные модификации землесосов, оснащаемых погружными моноблочными агрегатами, т.е. грунтовыми насосами саг-регатированными с электродвигателями в единые блоки.
Остановимся на землесосе 350-50ЛП, отличающемся от остальных увеличенной плавучей базой.
Таблица 7
Технические характеристики отечественных землесосов, оснащённых моноблочными погружными агрегатами
Характеристики Тип землесосов
180-60П 300- 40МП 350-50ЛП 300-40П 400-70П 400-1 ООП
Подача насоса, м3/ч 2500 3500 4000 4000 4000 4000
Полный напор при работе погружного и бустерного насосов, м 100 > 100 100 100 100 100
Тип моноблочного агрегата Г1ГМ- 2500/60 МБ- 20Р-11 ПГМ- 4000/57 пгм- 4000/57 ПГМ- 4000/57 пгм- 4000/57
Мощность агрегата, кВт 800 1000 1250 1250 1250 1250
Тип бустерного штатного насоса ІбГрУТ- 8М 20Р- 11МБ 20Р-11МБ 20Р- 11МБ 20Р- 11МБ 20Р- 11МБ
Мощность привода бустерного насоса, кВт 600-800 1250 1250 1250 1600 1600
Тип погружного двигателя АПС 16-45-10 АНСК 16-60- 12 АПС 16-80-12 АПС 16-80- 12 АПС 16-80- 12 АПС 16-80- 12
Частота вращения, мин-1 600 500 500 500 500 500
Наибольшая глубина разработки, м 15 26 30 15 20 30
Максимальное погружение оси насоса, м 5,0 7,0 9,3 7,2 8,0 9,0
Длина рамы грунтозаборного устройства, м 19,5 30,0 34,5 19,9 30,0 42,0
Габариты корпуса, м: длина ширина высота борта 22 9,2 1,5 33 13 2,0 40 9,5 2,0 33 13 2,0 36 9,52 2,0 40 13 2,0
350-50ЛПГ (рис. 4) создан базе землесоса класса 350-50Л. Состоит из увеличенной плавучей базы за счёт внедрения в неё двух дополнительных понтонов размером 12,3x2,55x2,013 м. Установка грунтозаборного устройства с погружным моноблочным агрегатом предусматривается в двух вариантах: с насосом 16ГрУТ-8М и 20Р-11МБ. Землесос оснащён полноповоротным краном грузоподъёмностью 32 кН и дополнительным монорельсом штатной грузоподъёмности.
С-55П (рис. 5) создан по проекту ВНИПИИстромсырьё с моноблочным агрегатом ПГМ-2000/63 для разработки грунтов с глубины до 18 м. Грунтозаборное устройство оснащено виброрыхлителем конструкции ВНИИ Неруд для разработки встречающихся прослоек глины. При погружении блока на глубину 7 м часовая производительность землесоса может составить 226 м3/ч. Землесос оборудован приборами контроля консистенции и расхода гидросмеси.
Французской фирмой «Беното» были созданы небольшие землесосы, предназначенные для очистки ирригационных каналов, у которых грунтовой насос находится на конце рамы и приводится с помощью небольшого гидродвигателя, с помощью кото-
рого регулируют режимы работы фунтового насоса за счёт изменения его частоты вращения. Фирма «Беното» разработала фи типоразмера землесосов с пофужными фунтовыми насосами, оснащенными гидродвигателями (табл. 8).
Рис. 4. Землесос 350-50ЛПГ:
1 - дополнительный понтон; 2 - погружной моноблочный агрегат; 3 - фунтозаборное устройство;
4 - полноповоротный кран; 5 - монорельс.
Таблица 8
Технические характеристики землесосов фирмы «Беното»
Характеристики Тип землесосов
«МОВ» «Шарантез» «Саблиер»
Максимальная глубина разработки, м 2,8 5 10
Средняя производительность по грунту, м3/ч 30-50 30-50 150
Максимальная дальность подачи, м 1000 1000 1000
Максимальная высота подачи, м 20 20 20
Максимальная консистенция гидросмеси, % 20 20 20
Диаметр всасывающего патрубка фунтового насоса, дюйм 6 8 8
Мощность привода грунтового насоса, кВт 51,5 118 118
Габариты, м: длина 10,5 15,2 17,6
ширина 3 3,5 3,5
высота 1,5 2,55 3,7
Осадка, м 0,5 0,6 0,6
Масса, т 7 14,5 14,5
У такого типа землесоса (рис. 6) подъём и опускание рамы фунтозаборного устройства осуществляется с помощью гидроцилиндров. Привод гидравлических двигателей и гидроцилиндров - от дизельного двигателя. Рыхлитель насажен непосредственно на вал рабочего колеса. Благодаря возможности реверсивного вращения фунтовой насос и рыхлитель могут быть легко освобождены от застрявших в них включений.
Землесосы типа «МОВ» и «Шарантез» построены по обычному принципу, а на землесосе «Саблиер» жёсткая рама грунтозаборного устройства заменена укосиной, на которую подвешивается грунтовой насос, поднимаемый и опускаемый с помощью лебёдки, также оснащённой гидравлическим приводом.
Землесос «Зееланд II» (Нидерланды) - один из самых крупных в мире неразборных землесосов, построенных в Нидерландах. Землесос оснащён погружным однокорпусным грунтовым насосом, сагрегатированным со специальным погружным электродвигателем мощностью 736 кВт. Предназначен для разработки тяжёлых фунтов, несамоходный, однопонтонный, с напорным свайным ходом (длина, хода 6 м), стрелами якорного заброса и 15-тонным бортовым краном. Сваи, свайная тележка и лебёдка имеют гидравлический привод. На борту землесоса установлены два двухкорпусных фунтовых насоса. Техническая характеристика землесоса «Зееланд II» приведена в табл. 9.
**4
Рис. 5. Землесос С-55П:
1 - расходомер «Ин^кция»; 2 - рубка управления; 3 - корпус землесоса катамаранного типа;
4 - моноблочный агрегат с насосом ГрУ 2000/63 и эл. двигатель АПС 16-45-10; 5 - виброрыхлитель.
Таблица 9
Техническая характеристика землесоса «Зееланд-11» (Нидерланды)
Характеристика Показатели
Длина, м 60
Ширина, м 15
Осадка, м 3
Глубина разработки, м 22
Диаметр трубы, мм:
всасывающей 800
напорной 750
Мощность, кВт:
погружного фунтового насоса 736
бортовых фунтовых насосов 2x1470
Общая установленная мощность, кВт 5870
Рис. 6. Землесос фирмы «Беното» (Франция):
1 - механический рыхлитель; 2 - фунтовой насос; 3 - гидрорыхлитель фунтового насоса; 4 - рама; 5 - гидроцилиндр подъема и опускания рамы.
Наибольший интерес представляет сравнение отечественных речных дноуглубительных землесосов с землесосами нового поколения типа «Beaver», основные технические показатели и главные размерения которых представлены в табл. 10, 11.
Таблица 10
Основные характеристики землесосов нового поколения IHC Beaver с фрезерным рыхлителем грунта
Тип землесоса 45 ЮС 5014С 5514С 6016С 6516С 7018С 7518С
Мощность грунтового насоса, кВт 515 746 900 1121 1493 1775 2173
Диаметр всасывающей трубы, мм 450 500 550 600 650 700 750
Диаметр напорной трубы, мм 450 500 550 600 650 700 750
Мощность рыхлителя, кВт 110 170 280 380 585 700 850
Глубина извлечения грунта, м 10 14 14 16 16 18 18
Длина, м 28,5 35,1 36,8 40,0 43,2 46,3 48,3
Высота борта, м 2,44 2,46 2,75 2,75 2,97 2,97 3,25
С 1963 г. фирмой «IHC Holland» было построено 600 землесосов «Beaver Standart» для различных стран и континентов. Накопив опыт строительства и эксплуатации, фирма сократила число типоразмеров землесосов нового поколения с 8 до 7 и пошла по пути снижения как капитальных, так и эксплуатационных затрат. Землесосы нового поколения строятся с погружными, установленными на раме, грунтовыми насосами, используется передача мощности грунтовому насосу непосредственно от главного двигателя через специально спроектированный редуктор, позволяющий передавать крутящий момент под любым углом наклона рамы к горизонту. От редуктора к погружному
насосу идёт, так называемый, «спейсер», очень длинный полый вал, проходящий внутри водонепроницаемой трубы-рубашки. «Спейсер» подвешен на гибких пластинчатых соединениях, в этой не требующей ремонта и обслуживания системе нет ни подшипников, ни вращающихся уплотнений. Здесь энергия не теряется на взбалтывание и завихрение воды, а система безопасна для обслуживающего персонала.
Таблица 11
Основные характеристики землесосов нового поколения ІНС Beaver с роторно-ковшовым рыхлителем грунта
Тип землесоса 4010W 4514W 5014W 5516W 6016W 6518W 7018W
Мощность грунтового насоса, кВт 515 746 900 1121 1493 1775 2173
Диаметр всасывающей трубы, мм 450 500 550 600 650 700 750
Диаметр напорной трубы, мм 400 450 500 550 600 650 700
Мощность рыхлителя, кВт 110 170 280 380 585 700 850
Глубина извлечения грунта, м 10 14 14 16 16 18 18
Длина, м 35,4 42,7 44,5 50,4 53,1 59 61
Высота борта, м 2,44 2,46 2,75 2,75 2,97 2,97 3,25
Положение редуктора между точками крепления рамы делает расположение главного двигателя на уровне главной палубы логически необходимым.
В этом случае отпадает потребность в машинном помещении (так же, как и в насосном). Основной понтон, в котором раньше располагались машинное и насосное помещения стал не нужен и был заменён на два малых связующих понтона. На них монтируется каркас МП, на котором располагаются почти все агрегаты и механизмы. Корпус землесоса состоит из отдельных понтонов, упрощённых по форме и технологичных в постройке.
Режим работы грунтонасосной установки регулируется непосредственно дизельным двигателем, что позволяет выбрать экономичный режим её работы и исключает перегрузку дизеля при работе на короткий напорный грунтопровод.
Новое поколение землесосов типа «NG Beaver» может использоваться как с фрезерными, так и с роторно-ковшовыми рыхлителями грунта, причём фирма подтверждает максимальную концентрацию смеси с использованием свайного аппарата для рабочих перемещений в первом варианте 30 %, а во втором - 50 %, что позволяет фирме ожидать окупаемости капиталовложений в короткое время.
Продолжим сравнение предлагаемого ВГАВТ отечественного землесоса нового поколения с производительностью по грунту 600 м3/ч и диаметром грунтопровода 500 мм с землесосом типа «Beaver 1600». Из представленных на рис. 7 зависимостей видно, что стандартный «Beaver 1600» при длине плавучего грунтопровода 500 м, характерной для углубления ВВП России, может развивать производительность по грунту порядка 800 м3/ч, с фрезерным рыхлителем грунта и свайным устройством его производительность может быть увеличена до 1200 м3/ч, а с роторно-ковшовым до 1600 м3/ч за счёт роста насыщения перекачиваемой водогрунтовой смеси с 20 % до 30 % и 50 % соответственно.
В качестве аналога для сравнения примем землесос проекта 82080. Проект был разработан ПКБ «Чкаловская судоверфь» в 1994 г. Грунтонасосный и рыхлительный агрегат, а также фунтозаборное устройство были спроектированы по авторским свидетельствам сотрудников кафедры ПТМ и СО ВГАВТ, проф., д. т. н. Н. В. Лукина и доц., к. т. н. Н. Н. Арефьева.
Собіь рег т3 Ритроиіриї (т3/Ь)
Рис. 7. К сравнению отечественных и зарубежных землесосов нового поколения
Для этого землесоса ОХК «Коломенский завод» специально разработал и построил экономичный СОД 10Д42 (4ЧН30/38) мощностью 450 кВт и частотой вращения 360 мин-1 с удельным расходом топлива 195+10 г/кВт-ч и удельным расходом масла на угар 1,2 г/кВт-ч.
По расчётам специалистов ВГАВТ подача грунтовой секции насоса составит 2600 м3/ч при напоре 26 м, потребляемая мощность 315 кВт, подача секции гидрорыхления - 575 м3/ч, напор - 32 м, потребляемая мощность - 84 кВт. Таким образом, суммарная мощность комплекса составит 399 кВт. Резерв по мощности 51 кВт может быт использован для повышение производительности землесоса по грунту до 750-800 м3/ч, что вполне реально.
Для сравнения технических и экономических показателей этого землесоса с аналогичными показателями землесоса стандартного типа «Beaver 1600» с землесосами нового поколения «Beaver 5014С» и «Beaver 4514W» примем производительность землесоса проекта 82080-800 м3/ч.
В качестве одного из показателей примем отношение производительности по грунту к мощности, затрачиваемой на извлечение и транспортирование кубометра грунта. Примем дальность отвода грунта - 500 м (рис. 7), наиболее характерную для работы землесоса этого класса на внутренних водных путях России.
Для землесоса проекта 82080 эта величина составит 1,77 м3/кВт-ч, для землесоса «Beaver 1600» стандартного типа - 0,87 м3/кВт-ч, для землесоса нового поколения «Beaver 5014С» с фрезерным рыхлителем грунта и свайным устройством -
1,3 м3/кВт ч, для землесоса нового поколения «Beaver 4514W» с роторно-ковшовым рыхлителем грунта - 1,74 м3/кВт ч. Сравнение показывает, что по этому показателю отечественный землесос предпочтительнее зарубежных. Даже при производительности 600 мЗ/ч эта величина составит 1,33 м3/кВт-ч, что несколько выше, чем у землесоса «Beaver 5014С» с фрезерным рыхлителем грунта.
В случае необходимости землесос проекта 82080 может быть оборудован отечественным роторно-ковшовым рыхлителем нового типа по авторскому свидетельству Н. Н. Арефьева и Н. А. Шаповалова, который превосходит зарубежный аналог в том, что грунт транспортируется потоком воды, подаваемой от основного насоса, работающего с более высоким К.П.Д. и без абразивного изнашивания его деталей гидросмесью.
Что касается стоимости постройки землесоса пр. 82080 в России, то по данным Северо-Двинского ГБУ ВП и С она может составить 80 млн. руб. в ценах 2005 года, по данным Обь-Иртышского ГБУ ВП и С - порядка 96 млн. руб. По данным чешских и словацких специалистов строительство землесосного снаряда типа SB200 с производительностью по грунту 760 м3/ч на их верфях с доставкой в Россию (с учётом расходов на буксировку) и растаможки с уплатой НДС может составить в 2005 г. порядка 73 млн. руб. Из-за отсутствия данных по стоимости постройки землесосов типа «Beaver 1600» в Нидерландах, привести их сегодня здесь не представляется возможным.
Список литературы
[11 Краковский И. И. Суда технического флота. - Л.: Судостроение, 1968. - 504 с.
[2] Иванов В.А., Лукин Н.В., Разживин С.Н. Суда технического флота. - М.: Транспорт, 1982. -366 с.
[3] Бессонов Е.А. Энциклопедия гидромеханизированных работ: Словарь - справочник. - Издательство «1989РУ», 2005. - 520 с.
THE REVIEW AND ANALYSIS OF PARTICULARS OF THE BEST NATIVE AND FOREIGN RIVER DREDGERS
N. F. Popov, A. E. GrunduV
The main technical and economical particulars of the new native and foreign river dredgers are considered and analyzed. The conclusions are made that the native dredgers do not yield foreign dredgers with the count of specificity of their operation on internal waterways of Russia.
