Земснаряд что это такое

Откуда появился земснаряд?

Необходимость подводной разработки грунтов возникла очень давно из-за необходимости поддержания должной глубины судоходных путей. Эти работы изначально проводились ручным способом с помощью нехитрых приспособлений и в связи с незавидной производительностью ограничивались лишь небольшой зоной около причальных стенок.

Первая ласточка — плавучая землечерпалка.

Механизированный забор грунта со дна водоема (подводный грунтозабор) зародился в 18 веке и осуществлялся путем черпания. Первый многочерпаковый плавучий снаряд был изобретен Савери в Голландии в 1718 г. Однако построена такая машина была лишь в 1747 г. в Англии. Тогда же за ней закрепилось наименование — землечерпалка. Первая машина имела ручной привод. Аналогичная землечерпалка была построена в 1760 г. во Франции. Конструктивно первые землечерпалки имели вертикальную неподвижную раму, проходившую в колодец (рис. 1-1), сделанный в середине плашкоута.

В 1781 г. в Англии появились первые землечерпалки с конным приводом. Только в 1796 г. по проекту Джеймса Уатта была построена первая землечерпалка с паровой машиной. Производительность многочерпаковых машин росла довольно быстро и достигла 150— 170 м3/ч. Однако все снаряды имели один общий конструктивный недостаток: нижний барабан черпаковой цепи располагался под корпусом. Такие снаряды могли разрабатывать только подводные мели.
Но уже в 40-х годах 19 века на р. Гаронне во Франции эксплуатировалась первая многочерпаковая машина, по своей компоновке достаточно близкая к современным, у которой нижний барабан черпаковой цепи был вынесен перед корпусом. Деревянная наклонная черпаковая рама помещалась в прорези, сделанной вдоль одного из бортов. Паровая машина снаряда имела мощность 18 л. с. Производительность землечерпалки составляла около 10 м3/ч.

Первый землесос в мире.

Землесосы пришли на вооружение дноуглубителям значительно позднее землечерпалок. Только в 19 веке появились снаряды, осуществляющие грунтозабор путем всасывания водогрунтовой смеси. Впервые подводное всасывание грунтов было впервые осуществлено во Франции в 1859 г. для дноуглубительных работ в порту Сен-Назер, где был применен землесосный снаряд с поршневым насосом.

Примерно через 5 лет во Франции и почти одновременно в Англии появились землесосные снаряды с центробежными насосами, которые очень быстро полностью вытеснили поршневые насосы.

В 1867 г. Базен построил первый в Старом Свете землесосный снаряд с механическим разрыхлителем грунта. Этот снаряд при глубине разработки до 12 м имел производительность до 3 000 м3 песка в сутки, что для того времени было огромной величиной. Такие суда получили название базеновские аппараты. В 1888 г. проф. В. Е. Тимонов предложил такие машины по аналогии с землечерпалками называть землесосами.

Первый земснаряд-амфибия.

Земснаряд, способный выходить из воды на сушу и обратно, впервые был построен в США Оливером Эвансом в Филадельфии в 1804 году. Кроме этого, земснаряд был первым из самоходных, так как мог двигаться по воде за счет лопастей колеса, расположенного на корме. Также данное судно было пионером среди земснарядов, оборудованных механическим рыхлителем. Работы проводились на реке Делавэр. Судно базировалось на плоскодонной шаланде, грунтозаборное устройство было оборудовано ковшами на цепи, а чтобы иметь возможность убирать более значимые предметы имело своеобразное грузоподъемное устройство. Энергию для земснаряда производил двигатель высокого давления. Земснаряд был почти 9 метров длиной, шириной 3,6 м и весом около 17 т.

А что в России?

Первые в России землесосные снаряды, привезенные из Европы, на появились в 1874 г. р. Волге. Это были снаряды с центробежными насосами и свободным всасом без разрыхлителей. Производительность этих снарядов составляла 30 м3/ч по грунту, что для расчистки волжских перекатов было явно недостаточно. В 1893 г. на Волге появился первый землесосный снаряд с механическим разрыхлителем. Этот снаряд был построен в мастерских Казанского округа путей сообщения в затоне Василево.
В 1897 г. по инициативе крупнейшего русского гидротехника В. Е. Тимонова правительство России заказало в Англии мощнейший по тем временам землесосный снаряд. Общая установленная мощность всех паровых машин, генераторов и электродвигателей на этом снаряде составила около 9 000 л. с. или 6 600 кВт (проект Линдона и В. Бетеа). Можно сказать, что данное судно было первым по-настоящему модульным земснарядом, так как оно состояло из двух обособленных секций. Секции предполагалось провести через шлюзы Мариинской системы и затем соединить вместе. Однако это не было выполнено и обе половины проработали как самостоятельные снаряды более 40 лет.
Сормовский завод первую речную землечерпалку построил в 1900 г. Начали строить их и другие русские заводы (Балтийский, Лутиловский). Толчком к развитию отечественного землесосостроения послужили крупные работы, начатые в 1909 г. по замыву Биби-Эйбатской бухты вблизи г. Баку. Выполнение этих работ объемом 15 млн. м3 грунта приняло на себя Общество сормовских заводов, построившее для этого четыре землесосных снаряда с плавучими пульповодами диаметром 650 мм.
До революции русский речной дноуглубительный флот в основном состоял из малоэкономичных землечерпалок, изготовленных иностранными фирмами. В составе дноуглубительного флота России к 1917 г. числилось около 20 землесосных снарядов и 100 многочерпаковых. Значительное развитие дноуглубительная техника в России получила только после Великой Октябрьской революции, когда страна оказалась в изоляции и ей пришлось идти по пути импортозамещения. Так заводом «Красное Сормово» были построены мощные многочерпаковые снаряды, не уступающие по своим эксплуатационным и экономическим показателям лучшим снарядам этого типа, выпускаемым в то время в Европе.

Первый электрический землесос.

Первый электрический землесосный снаряд для строительных и горных работ в СССР был запроектирован и построен в 1937—- 1938 гг. по инициативе и под руководством Б. М. Шкундина. Этот землесосный снаряд был оборудован грунтовым насосом ЗГМ-1 и имел производительность по грунту 100 м3/ч. Затем на Дмитровском ремонтно-механическом заводе было изготовлено девять таких снарядов; они успешно работали на строительстве Южной гавани в Москве и на строительстве других объектов. Созданием этих землесосных снарядов, было, положено начало широкому внедрению землесосных работ в гидротехническое строительство. Так, если на строительстве канала имени Москвы (1932—1937 гг.) более 97% всех гидромеханизированных земляных работ было выполнено гидромониторами, то уже на строительстве Волго-Донского канала имени В. И. Ленина (1948—1951 гг.) гидромониторами было выполнено всего 2,5% названных работ, остальные 97,5% — электрическими землесосными снарядами.

Что было дальше?

Начиная с 1938 г. и вплоть до 1973г. под руководством Б. М. Шкундина была создана серия возрастающих по производительности землесосных снарядов, предназначенных для гидротехнического строительства. Так, для строительства Куйбышевского гидроузла (для разработки котлована под бетонную плотину) были спроектированы и построены электрические землесосные снаряды производительностью 300 м3/ч грунта.
Ранее предполагалось осуществить эту разработку гидромониторным способом, при этом установленная мощность насосных и землесосных станций составила бы 25 тыс. кВт. Кроме того больших затрат мощности требовал глубинный водоотлив, необходимый при этом способе. Переход на землесосные снаряды позволил снизить общую установленную мощность на работах по выемке котлована до 15 тыс. кВт, т. е. в 1,6 раза.
Первые два снаряда производительностью по 300 м3!ч грунту были опробованы в 1940 г. В годы строительства Цимлянского гидроузла и Волго-Донского канала имени В.И. Ленина были созданы землесосные снаряды производительностью 500 м3/ч грунта.

Советские монстры.

В связи с началом строительства крупнейших гидроузлов на Волге возникла необходимость создания еще более мощного оборудования. На Волгоградском судостроительном заводе в 1950 г. было построено девять снарядов производительностью до 1 000 м3/ч грунта, известных под маркой 1000-80.

Таким образом на вооружении гидростроителей оказалась серия крупных электрических землесосных снарядов, производительностью 300, 500 и 1 000 м3/ч грунта. Так согласно статданным по состоянию на конец 1972 г. такими снарядами выполнено около 2 млрд. м3 земляных работ.

А что если покрепче?

Начиная с 1958 г. во Всесоюзном ордена Ленина проектно-изыскательском и научно- исследовательском институте «Гидропроект» имени С. Я. Жука велось проектирование специальных снарядов. К специальным снарядам в первую очередь следует отнести фрезерные снаряды для разработки тяжелых связных глинистых грунтов и скальных пород.

В 1970 г. Гидропроектом с учетом опыта эксплуатации снарядов типа 350-50Т был выпущен рабочий проект модернизированного снаряда для разработки тяжелых грунтов. На заводе «Ленинская кузница» также по чертежам, разработанным в Гидропроекте, был построен опытный образец землесосного снаряда для разработки грунтов на глубине до 45 м. В 1969 г. этот снаряд успешно прошел производственные испытания.

Российское драгостроение.

Разработка гравийно-валунных месторождений ведется нередко с помощью специализированных драг. Многочерпаковые снаряды, на которых смонтировано обогатительное оборудование называются драги. В России впервые драги были применены в Сибири в 1893 г. на р. Кудече и в 1898 г. на р. Уруша. На Урале первые драги появились в 1901 г. на р. Ис. Все драги работали на добыче золота. Драги строились на Невьянском и затем на Путиловском заводах. В усовершенствовании конструкции и освоении первых отечественных драг большое участие принимал известный русский профессор Е. Н. Барбот де Марии.
После Великой Октябрьской революции дражное дело начало быстро развиваться. Начиная с 1929 г. Иркутский завод тяжелого машиностроения (ИЗТМ) имени В. В. Куйбышева приступил к постройке драг с черпаками в 150 л. После Великой Отечественной войны на этом заводе изготавливались драги с черпаками 210 л, а затем и 250 и 300 л. В 70-х годах на этом заводе была изготовлена уникальная драга с черпаками 600 л и глубиной черпания до 60 м.

В начале 80-х гг. наибольшее применение в СССР и за рубежом получили электрические и дизель-электрические многочерпаковые драги с жёсткой рамой и черпаками вместимостью 50-700 л (рис. 2), эксплуатируемые на прибрежно-морских и континентальных россыпях золота, платины, олова, редких металлов и алмазов с глубиной залегания до 50 м ниже уровня воды. Модели отечественных драг: 80Д, 150Д, 250Д, 600Д, ОМ-431 и др. (номинальная вместимость черпаков 80-600 л). Средняя часовая производительность драг 100-550 м3.

Какие бывают земснаряды

«Земснаряд» — это собирательное название некоторых видов спецтехники, способной выполнять подводную разработку грунтов различными методами. Самые распространенные виды земснарядов описаны ниже.

Землесосный земснаряд

Самые распространенный тип земснарядов — землесосы (грунтососы), или суда, имеющие в своем арсенале мощные грунтовые насосы, способные всасывать воду с повышенным содержанием грунта. Грунтовые насосы — агрегаты, предназначенные для перекачивания грунтосодержащих смесей по напорному трубопроводу. Выполненные из специальных сплавов лопасти и корпуса насосов способны пропускать через себя смеси с насыщением грунта от 10 до 50 %, в зависимости от исполнения и способа установки грунтового насоса .

Такой метод называется гидромеханизацией. Он позволяет значительно снизить бюджет производства работ за счет сокращения расходов на транспортировку грунтов стандартным образом – с применением автомобильной и тракторной техники. Возможности перекачки грунтосодержащей смеси (пульпы) на расстояния зависят от напора используемого насоса и мощности привода. К примеру, насосы с высотой напора 20 метров способны подавать пульпу до 500 метров, а напор в 40 метров способен осуществить подачу до 1 км.

Важной характеристикой землесосного земснаряда является способ рыхления грунта . Основные два способа – это гидроразмыв и разработка механизированной фрезой. От применяемого метода рыхления зависит эффективность разработки различных видов грунтов. Гидроразмывом, к примеру, удобно проводить дноуглубление водоемов с песчаным руслом и добывать песок и опгс методом гидронамыва. Фрезерный же рыхлитель эффективен при рыхлении плотных суглинков и глины.

Многочерпаковый земснаряд

Многочерпаковый земснаряд – самый старый вид дноуглубительной техники. Он представляет из себя судно с механизмом, удерживающим и приводящим в движение замкнутую цепь звеньев с размещенными на них ковшами. При вращении приводного механизма, звенья с ковшами поднимаются на поверхность, унося с собой часть грунта со дна. В самом верхнем положении ковш переворачивается, подавая грунт на специальный отводной лоток или конвейер, ведущий на грунтоотвозную баржу. После этого процесс повторяется. Вместимость таких ковшей варьируется от 0,05 до 1 кубических метров, и зависит типа разрабатываемого грунта, мощности привода, глубины забора и размеров самого судна. Глубина разработки многочерпакового земснаряда редко превышает 20 метров, в связи с большим весом грунтозаборного механизма.

Штанговый земснаряд

Штанговый (одноковшовый) земснаряд, по сути, является гидравлическим экскаватором, находящимся на понтоне. Подобная плавучая установка широко используется при проведении дноуглубительных работ на мелководье. Главной особенностью такого механизма является его универсальность: экскаватор может выполнять дноуглубительные работы, уплотнять насыпной грунт ковшом, перемещаться способом отталкивания и подтягивания ковшом, поднимать и опускать закольные сваи.

Грунт, поднимаемый экскаватором со дна, отправляется на баржу, или берег водоема. Очень удобно выполнять работы по одновременной очистке водоемов от донных отложени, углублению и расширению русла. Особенно эффективны штанговые земснаряды вкупе с установкой гидромеханизированной транспортировки грунтов , способной подавать грунтонасыщенную смесь на расстояние до нескольких километров. Высокая производительность экскаваторной установки и экономичность гидромеханизированной транспортировки делает подобный «союз» уникальным дноуглубительным комплексом.

Грейферный земснаряд

Грейферный земснаряд обычно создается на базе универсальной единицы технического флота — плавкране. Главный рабочий инструмент такого земснаряда – грейфер, или механизм, состоящий из двух ковшей. Грейфер крепится к крановой стреле посредством стальных тросов. Грейферные земснаряды могут выполнять дноуглубительные работы, но, как правило, используются для добычи нерудных материалов с большой глубины. Песок или опгс, после подъема над поверхностью воды, подается грейфером на баржу. Причем существуют совмещенные варианты исполнения – грейферная установка с грунтоприёмным отсеком. Подобное судно способно самостоятельно загрузиться посреди водоема, подойти к берегу и разгрузиться.

Резюме: Функции земснарядов могут выполнять достаточно большое количество технических судов. Важно учесть и рационально использовать особенности каждого из них.

Земснаряд

Земснаряд — судно технического флота, предназначенное для производства дноуглубительных работ и добычи нерудных строительных материалов.

Содержание

Типология

По способу забора и перемещения грунта земснаряды подразделяют на:

1. Землесосный снаряд — извлекающие и перекачивающие грунт в виде пульпы с применением грунтового насоса, наиболее распространенный тип земснарядов применяемый на I—IV классах грунтов;
2. Черпаковые — являющиеся разновидностью экскаваторов, поднимающие и перемещающие грунт посредством ковшей или черпаков. Используются на твердых грунтах V—VI класса, где эффективность Землесосных земснарядов не дает необходимой производительности. В свою очередь землечерпальные снаряды подразделяются на:
   1. Одночерпаковые штанговые, представляющие собой одноковшовый экскаватор, установленный на понтоне;
   2. Одночерпаковые грейферные, представлюящие собой подъемный кран, оборудованный грейфером;
   3. Многочерпаковые, представляющие собой машину непрерывного действия, с черпаками, закрепленными на бесконечной цепи, натянутой между двумя барабанами.
3. Скалодробильные — предназначены для рыхления скальных грунтов различной крепости. Существует два типа снарядов:
   1. С падающим долотом — способен эффективно разрыхлять на глубину 0,4-0,6 м скальный грунт с коэффициентом крепости 6-12.
   2. С пневматическим (или гидравлическим) молотом — способны разрабатывать наиболее прочные скальные породы на глубину до 0,5-0,7 м.

По способу транспортировки грунта земснаряды подразделяются на:

1. Рефулерный — транспортировка грунта осуществляется при помощи плавучего пульпопровода. Наиболее экономически эффективный метод транспортировки пульпы. При необходимости транспортировки на значительные расстояния применяются дополнительные Бустерные станции.
2. Шаландовый — транспортировка грунта осуществляется шаландами — специальными судами, принимающими грунт в трюм и отвозящими его к месту размещения.
3. Самоотвозный — грунт принимается земснарядом в собственный трюм и отвозится к месту свалки.
4. С гидромониторным выбросом пульпы. Используется данный способ при работах на устьевых участках рек и на водохранилищах с частым волнением, наиболее широкое применение получил при гидронамыве в условиях морских вод.
5. Лонгкулуарные(с франц.-длинный коридор) — грунт перемещается по длинному лотку за кромку разрабатываемой прорези или на берег.

По методу рабочих перемещений:

1. Самоходные — осуществляют рабочие перемещения с помощью судового движителя (оснащенные волочащимися пульпоприёмниками).
2. Якорные — осуществляют рабочие перемещения на рабочих якорях.
3. Свайно-якорные — с помощью якорей и закольных свай.
4. Свайные — перемещаются только с помощью свай.

По способу работы делятся на:

1. Работающие траншейным способом — земснаряд движется вдоль разрабатываемого участка (в основном землесосные).
2. Работающие папильонажным способом — земснаряд движется поперёк разрабатываемого участка (многочерпаковые, землесосные с механическим разрыхлителем).

Земснаряд: устройство и принцип работы

Гидротехнические работы, связанные с извлечением грунта или добычей полезных ископаемых, требуют применения спецтехники. К числу такого оборудования относится землесосный снаряд. Эффективная работа земснаряда на реке или другом водоеме напрямую зависит от знания принципов его работы и эксплуатационных характеристик.

Что такое земснаряд

Земснаряд – это плавсредство, назначение которого состоит в перекачивании размытого грунта (пульпы) посредством мощного насоса по трубопроводу на заданное расстояние – в трюм или на берег. Судно оснащено необходимым оборудованием для проведения работ и может применяться для:

• очистки водоемов от донных отложений, а также для их углубления;
• намыва плотин, дамб и пляжей, дорог и площадей при строительстве;
• добычи песка, гравия, сапропеля, драгоценных металлов;
• очистки отстойников промышленных, сельскохозяйственных предприятий;
• разработки золо- и шлаконакопителей предприятий угольной, коксохимической, металлургической, горнообогатительной промышленности;
• прокладки траншей для трубопроводов и траншей с последующим их замывом.

Для чего еще нужен земснаряд? Спецоборудование может понадобиться при ликвидации последствий наводнения, сооружении морских и речных портов, укреплении берега, защитных дамб и других значимых гидротехнических объектов.

Устройство земснаряда

Рассматривая конструкцию гидротехнического оборудования, можно выделить несколько групп устройств по функциональной принадлежности.

Из чего состоит земснаряд:

• основные узлы: грунтозаборное устройство, всасывающий трубопровод, грунтовой насос, напорный трубопровод, агрегаты для перемещения грунтозаборного устройства;
• вспомогательное оборудование: корпус земснаряда, подъемные и опускающие механизмы, вспомогательные насосы для подачи чистой воды, энергетические установки;
• оборудование для безопасности и производительности: система управления, контрольно-измерительная аппаратура, отопительные, вентиляционные, противопожарные устройства, системы оповещения, освещения и связи.

Чертеж земснаряда наглядно показывает схему его конструкции:

Как работает земснаряд

Непрерывная работа земснаряда зависит от характеристик насосного устройства (грунтососа), которое должно иметь в проточной части высокую устойчивость к абразиву. Грунтосос часто размещается в трюме – такой прием позволяет избежать процесса кавитации, которая снижает срок эксплуатации оборудования.

• после предварительных расчетов скорости подачи смеси и проходимости трубопровода грунтосос с залитой внутрь водой опускается на дно водоема, запускается двигатель и редуктор;
• после этого из всасывающей трубы откачивается воздух;
• полученный в результате вакуум втягивает внутрь воду с частицами грунта;
• пульпа поступает в насос и перекачивается на берег (грузовозную баржу);
• движение всей системы осуществляется при помощи свайного хода или лебедок (возможна комбинация).

Общее управление производится из рубки багермейстера, где находится пульт с доступом ко всем функциям земснаряда: от запуска основного оборудования до включения маленькой лампочки.

Характеристики и эксплуатация земснарядов

Выбор нужного оборудования находится в прямой зависимости от его эксплуатационных качеств. Технические характеристики земснарядов определяют круг возможных к реализации задач. К таким показателям относятся:

• производительность – этот показатель может быть от 1 м³/ч (для мини-оборудования с применением в личных подсобных хозяйствах) до 5000 м³/ч по твердому грунту, все зависит от поставленной задачи;
• способ энергоснабжения – дизельный, электрический или смешанный;
• вид грунтозаборного устройства – фрезерный, роторный, свободное всасывание (зависит от вида грунта);
• тип пульпопровода – металлический для работы в одной точке сброса зольной пульпы или резиново-тканый (пластиковый) при частых перемещениях;
• величина конструктивных узлов – этот показатель имеет значение при необходимости частой переброски оборудования.

Стоит учитывать предполагаемую глубину разработки, скорость течения, среду использования (соленую, щелочную, пресную).

Типы земснарядов

Классификация земснарядов проводится по нескольким признакам:

• по часовой производительности: особо малые (до 50 м³/ч), малые (50-200 м³/ч), средние (200-500 м³/ч), крупные (500-1000 м³/ч), особо крупные (свыше 1000 м³/ч);
• по конструкции: разборные и неразборные;
• по способу грунтозабора: с предварительным рыхлением или без него;
• по способу перемещения: несамоходные и самоходные;
• по способу управления: с ручным, дистанционным, автоматическим управлением.

Все виды земснарядов делятся по способу транспортирования грунта, типу энергоснабжения, размещению основного оборудования, количеству грунтовых насосов, наличию на борту жилых помещений.