Земснарядом называется судно, служащее для разработки грунтов, находящихся под водой. При этом используется метод гидромеханизации, представляющий собой перекачивание особым насосом определенных жидкостей, содержащих частицы грунта (или пульпы). Жидкость идет по пульпопроводу на довольно значительные расстояния.

Информация о принципе работы и устройстве данного оборудования предоставлена ЗАО "Гидромеханизация" .

Как работает земснаряд

Принцип работы и устройство земснаряда представляют собой сложную систему, где основным рабочим органом является грунтосос – насосное устройство, имеющее в проточной части высокую устойчивость к абразиву.

Как правило, грунтососы размещены в трюме судна. Это нужно для того, чтобы можно было ось самого насоса опустить ниже отметок уровня воды. Подобным приемом предотвращается появление процесса кавитации, которая существенно уменьшает время нормальной эксплуатации насоса.

При помощи грунтового насоса частицы грунта, соединенные с водой, всасываются со дна. Далее установка перекачивает по трубам частицы на берег или же в шаланду, называемую еще грунтовозной баржой.

Кроме этого, земснаряды оснащены насосами для технического водоснабжения . Основными являются насосы гидрорыхления и эжекции.

Гидравлическое рыхление нужно при выполнении разработки в несвязных грунтах. К такому типу грунтов относятся песчано-гравийные смеси и песок. Водяная струя, подающаяся под высоким напором, врезается в дно водоема. При этом появляются взвешенные частицы из пульпы и воды. Посредством эжекционного насоса воды подается во всасывающую трубу внутри грунтового насоса. Такой процесс уменьшает усилие, необходимое для всасывания смеси с большой глубины. Благодаря работе насосов для технического водоснабжения КПД основного насоса повышается. Это важно для выполнения работ, сроки которых ограничены.

Движение оборудования

Чтобы землесосный снаряд работал нормально, ему нужно передвигаться по водной поверхности. Передвижение по воде возможно при помощи лебедок или особого свайного хода . Есть судна, в которых устройство и принцип работы землеснаряда совмещают в себе два вышеприведенных варианта.

Перемещение грунта

Не менее важным элементом землесосов можно назвать трубопровод , который служит для транспортировки пульпы. За некоторое время до старта работ рассчитываются такие параметры, которые содержат в себе общую длину трубопровода, диаметр всех труб, тонкости в проведении монтажа трубопровода и его использование. В трубах во время работы создается гидростатический напор. Он может оказаться слишком большим для главного насоса. Поэтому необходимо выполнить гидротехнический расчет для всех рабочих элементов земснаряда.

Управление

В судне из рубки багермейстера производится управление непосредственно самим процессом работы землеснаряда. В пульт управления входит множество приборов и датчиков. С пульта багера выполняется управление всеми существующими системами: от запуска землеснаряда до включения в моторном отсеке какой-либо лампочки.

Сегодня весьма востребованы такие работы, посредством которых осуществляется извлечение земли или же грунта из водохранилищ, а также водоемов. Такие мероприятия необходимы, когда производится их углубление. В данном случае выполнение работ невозможно без использования специальной техники. Речь идет о таких машинах, как земснаряды.

Машина, посредством которой осуществляются подобные работы, имеет полное название - землечерпательный снаряд. Такой агрегат, находясь на воде, осуществляет забор грунта непосредственно со дна водоема. основаны на оснащении агрегата следующими основными узлами:

Корпус-катамаран;
- грунтозаборная рама;
- система технического водоснабжения;
- пульпопровод;
- устройство рамоподъемное;
- всасывающий трубопровод;
- лебедки папильонажные;
Напорный трубопровод;
- рубка багермейстера;
- комплект энергетического оборудования;
- дизель-генераторная установка под надстройкой.

Устройство и принцип работы земснаряда в некотором роде схожи с устройством и принципом работы экскаватора, оснащенного приводом гидравлического типа.


Обратим внимание на то, как работает земснаряд.
Специальный ковш насосного типа осуществляет забор грунта со дна водоема или водохранилища. Все время, которое грунт находится непосредственно в емкости ковша, проходит процесс тщательного его измельчения. Данный процесс производится посредством специальных измельчительных ножей, которые размещены непосредственно у входа в насос. Благодаря такому измельчению становится возможным предотвратить засор насоса, что в свою очередь увеличивает срок эксплуатации агрегата. Также в конструкции земснаряда присутствуют специальные грабли, посредством которых осуществляется отделение всей приставшей к грунту растительности. Такое мероприятие позволяет предупредить попадание ненужных частиц (мусора) в жерло насоса.

Устройство и принцип работы земснаряда практически одинаковы для всех модификаций данной техники. Стоит отметить и то, что сегодня достаточно часто встречаются такие модели земснарядов, которые выполнены особым образом. Именно за счет своеобразности таких агрегатов становится возможным осуществить не только забор грунта со дна водоема или водохранилища, но и практически сразу же вывезти весь выкачанный мусор, а также отходы в те места, где будет осуществляться их утилизация. Такой подход к работе весьма положительно сказывается на окружающей среде.

Основным грунтом, который подвергается обработке земснарядом, является гравий и песок. Такие виды грунта – сыпучие, имеют такую структуру, в которой практически не попадаются крупные фракции.

Что касается исполнения земснаряда, то оно может быть представлено двумя модификациями. Первая представлена машинами, работающими на электричестве. Вторая – агрегатами, работающими от дизельно-электрического привода. В паре с насосом работает шланг (пульпопровод). Он может быть выполнен из стального материала, а также быть резиново-матерчатым. Для повышения удобства использования сегодня такие шланги в процессе производства снабжают несколькими секциями.

ЗЕМСНАРЯД - земснаряд, это плавучая машина оборудованная механизмами, агрегатами и устройствами для подводной разработки грунта, добычи, транспортировки его на необходимое расстояние с последующей укладкой. С помощью земснаряда вы можете осуществить Ваши желания в самых разных областях: очистить водоемы, начиная от паркового пруда или отстойника комбината, до углубления реки, озера, добыть песок и гравий из карьера, сапропель из озера.

Землесосный снаряд представляет собой мощный насос, смонтированный большей частью на плавучих понтонах, и часто его называют земснаряд. Разнообразие видов производимых работ и областей применения порождает разнообразие моделей земснарядов, в зависимости: от конкретных условий в которых земснаряд эксплуатируется, от состава грунтов, от глубины разработки, от дальности транспортировки и высоты подъема грунта, от наличия дорог к месту доставки земснаряда и наличия электроэнергии, от автономности по горюче-смазочным материалам, от наличия судов обслуживания, от климатических условий и еще многих других условий. Производительности земснарядов самые различные - от 10 м3/час до 200 м3/ч.по грунту, глубины разработки от 0,5 до 12..15м от поверхности воды. Бортовое оборудование современное - от силовых агрегатов до контрольно- измерительных приборов. Экипаж не более двух человек, а управление всеми агрегатами земснаряда производится из теплой и удобной рубки с помощью "джойстиков" и кнопок.

Выбираем земснаряд

Для чего нужен земснаряд? Вы впервые стали собственником какого-то водоема. Это может быть пруд или озеро, затопленный карьер. Все оформили: надлежащие разрешения местных властей, органов надзора. Твердо решили, какую выгоду хотите извлечь из этого водоема: либо просто почистить от ила и углубить дно, либо добыть намывной песок, либо другие ископаемые такие как: торф, сапропель...

А может водоем уже давнехонько принадлежит Вашему предприятию, в частности, отстойник - шламо-или золонакопитель, и в настоящее время назрела необходимость его очистки.

Второй шаг - это приобретение спецтехники для разработки грунта под водой. Наиболее приемлемой техникой для разработки грунта под водой на сегодняшний день являются земснаряды. Профессионалы, занимающиеся гидромеханизацией много лет, выберут подходящую модель очень быстро. Хотя и специалисты делают ошибку.

Нюансы при выборе земснаряда

Сейчас о транспортировке, погрузочно - разгрузочных работах, спуске на воду. Чем меньше массо-габаритные характеристики земснаряда (особенно при достаточной прочности его узлов),тем дешевле и доступнее перевозящая и крановая техника, легче спустить земснаряд на воду. Разборка должна быть на минимальное количество блоков, желательно без демонтажа рубки, агрегатов.

Состав земснарядов, работающих на внутренних водных путях России, определяется свойствами разрабатываемых грунтов, условиями их извлечения и удаления, гидрологическими и другими факторами участков производства работ.

В зависимости от перечисленных и других факторов земснаряды подразделяют на типы по следующим признакам:

Способу отделения и подъема грунта со дна водоема и его удаления за пределы разрабатываемой прорези;

Режиму рабочих перемещений земснарядов в процессе извлечения и удаления грунта;

Типу силовой установки;

Способу перемещения земснаряда с одной работы на другую;

Конструкции корпуса.

Отдельные типы земснарядов различают по их часовой производительности, выражаемой в кубических метрах извлекаемого грунта.

По способу отделения грунта от дна и подъему его выше поверхности воды различают землесосы и черпаковые снаряды.

Землесосы (рис. 1, а) всасывают грунт вместе с водой грунтовым насосом, имеющим всасывающую трубу, погружаемую ниже поверхности дна. Поступающая в трубу вода размывает и захватывает грунт. Смесь воды с грунтом называют пульпой. Последняя по всасывающей трубе попадает в грунтовый насос, а затем в присоединенный к насосу напорный грунтопровод корпуса землесоса, к которому присоединяют плавучий грунтопровод, предназначаемый для перемещения грунта на место его укладки. Процесс перемещения пульпы по грунтопроводу называют рефулированием. Рефулировать можно все виды грунта, но гравелистые и каменистые грунты перемещать таким путем большей частью бывает нецелесообразно вследствие того, что грунтовый насос и грунтопровод сильно изнашиваются.

Грунтопроводы бывают плавучие и береговые, т. е. рефулируемый грунт может транспортироваться как в воду, так и на берег. Имеются землесосы, у которых грунтопровод, подвешенный на специальной стреле, идет в сторону от снаряда. На землесосах малой производительности пульпа может перемещаться в сторону от снаряда в виде струи (рис. 1, б), выбрасываемой через специальную насадку.
Для разработки связных глинистых грунтов применяют землесосы с механическим разрыхлителем, представляющим собой фрезу с ножами (рис. 1, в ), которые отделяют от дна водоема грунт в виде стружек. Конец всасывающей трубы входит внутрь фрезы так, что стружки грунта всасываемой струей воды увлекаются во всасывающую трубу.

Для улучшения всасывания песчаных и гравелистых грунтов применяют гидравлические разрыхлители, представляющие собой устройства, выбрасывающие под напором одну или несколько струй воды, разрыхляющих грунт. Это повышает производительность землесосов и улучшает чистоту выработки - уменьшает неровности дна, образующиеся после работы землесоса.

Черпаковые снаряды бывают многочерпаковые и одночерпаковые. Последние подразделяют на штанговые и грейферные. У многочерпаковых снарядов (рис. 1, г) основным рабочим устройством является бесконечная черпаковая цепь, перемещающаяся по черпаковой раме.

Черпаки опоражниваются над грунтовым колодцем, из которого грунт поступает в специальные суда - шаланды, приспособленные для быстрого освобождения от грунта. В шаландах грунт можно отвозить на любое расстояние. В тех случаях, когда опорожнение шаланд в воду недопустимо по условиям судоходства или, когда грунт должен быть выгружен на берег, применяют шаландоразгружатели. Последние имеют приспособления для извлечения грунта из шаланд и его транспортировки на берег.

Грунт, извлекаемый многочерпаковыми снарядами, можно удалять и по плавучему грунтопроводу, но для этого необходимо иметь на снаряде грунтовый насос с двигателем. Такие снаряды в СССР не строят, вместо них применяют более экономичные землесосы с механическими разрыхлителями.

Рис. 1. Основные типы земснарядов:
а - землесос; б - землесос с выбросом струи; в - землесос с механическим разрыхлителем; г - многочерпаковый снаряд; д - штанговый снаряд; е - грейферный снаряд

Многочерпаковые снаряды небольшой производительности могут удалять грунт в сторону от снаряда по длинному наклонному лотку, называемому лонгкулуаром.

Имеются многочерпаковые снаряды небольшой производительности (для малых рек), удаляющие грунт в сторону от снаряда по транспортеру, представляющему собой прорезиненную ленту (шевронную - с ребрами), двигающуюся по роликам. Транспортером можно перемещать грунты (кроме сильно разжиженных) не только по горизонтальному направлению, но и с некоторым подъемом.

На штанговом снаряде (рис. 1, д ) черпак прикреплен к штанге, одним концом шарнирно закрепленной на специальной стреле. Другой конец штанги удерживается тросом. Черпак опускают на требуемую глубину. При выбирании троса черпак захватывает грунт. После того как черпак заполнится грунтом, его поднимают, стрелу поворачивают и черпак опорожняют над шаландой или на некотором расстоянии от снаряда.

На грейферном снаряде (рис. 1, е) извлечение грунта производят ковшом, состоящим из двух или нескольких створок. Ковш подвешен на тросе к стреле. Для извлечения грунта ковш с открытыми створками опускают на дно (отдают). При подъеме ковша створки автоматически закрываются, захватывая грунт. Ковш опорожняют над шаландой или на некотором расстоянии от снаряда (например на берег).

Грунтозаборные устройства земснаряда имеют незначительные размеры, поэтому при производстве землечерпательных работ снаряды перемещают поперек или вдоль прорезей (углубляемых участков). При поперечном перемещении снаряда по отношению к продольной оси разрабатываемой прорези, называемом папильонажем, удаляются по всей ширине прорези узкие стружки грунта. При продольном перемещении прорезь разрабатывают в виде траншеи; траншейная разработка прорезей возможна на песчаных грунтах. Траншейная работа основана на том, что при погружении всасывающего устройства на некоторую величину в песчаный грунт получается воронка; при перемещении землесоса вдоль прорези на дне образуется траншея. Для углубления прорези по всей ширине разрабатывают ряд параллельно расположенных траншей.

Траншейным способом работают землесосы без механических разрыхлителей. Землесосы с разрыхлителями и землесосы, снабженные специальными наконечниками, работают папильонажем. В соответствии с изложенным, в зависимости от способа рабочих перемещений, различают папильонажные и траншейные землесосы.

По виду силовой установки, приводящей в действие устройства для извлечения и перемещения грунта, земснаряды бывают: с двигателями внутреннего сгорания - дизельные, дизель-электрические, на которых двигатели внутреннего сгорания приводят в действие электрогенераторы, вырабатывающие электроэнергию для приведения в действие электродвигателей отдельных агрегатов снарядов, пароэлектрические, где электрогенераторы приводится в действие паровыми машинами.

Современные земснаряды строят с дизельными и дизель-электрическими силовыми установками и электрифицированными механизмами. Стоимость и содержание таких снарядов ниже, чем с паровыми силовыми установками, на которых должны быть паровые котлы, большие по размерам бункеры для угля или цистерны для мазута. Это увеличивает размеры корпусов снарядов, требует больше обслуживающего персонала и повышает себестоимость извлечения грунта на 25-30%. Однако в составе землечерпательного флота имеются еще паровые снаряды постройки прежних лет.

По способу передвижения земснарядов с одной работы на другую различают снаряды самоходные и несамоходные.

Самоходные земснаряды имеют движители (преимущественно винты), приводимые в действие силовыми установками, предназначенными для извлечения грунта, или самостоятельными. Последние бывают на электрифицированных земснарядах, где основной двигатель приводит в действие генератор, вырабатывающий электрическую энергию, а для работы отдельных механизмов устанавливают электродвигатели. Мощность движителей земснаряда должна быть достаточной для передвижения его и имеющихся при нем обслуживающих судов. Несамоходные земснаряды перемещают с одной работы на другую теплоходами-буксировщиками.

Прочность корпусов зависит от района работы земснарядов. По этому признаку они могут быть речные, озерные и морские. Для работы на больших водохранилищах строят земснаряды с корпусами озерного типа.

Основным производственным показателем землечерпательного снаряда является его техническая производительность, даваемая снарядом в оптимальных грунтовых и других условиях. Для каждого типа земснаряда имеются свои наиболее благоприятные условия. Например, землесосы без разрыхлителей дают наибольшую производительность на песках средней крупности; многочерпаковые снаряды - на илистых и песчано-гравелистых грунтах средней плотности, заполняющих полностью черпаки и хорошо вываливающихся из них; одночерпаковые штанговые снаряды - на крупном гравии. Кроме физических свойств грунта на техническую производительность влияет толщина удаляемого слоя и глубина извлечения грунта. Наибольшая производительность может быть достигнута, начиная с определенного для каждого земснаряда слоя и расчетной глубины извлечения грунта. На землесосах техническая производительность соответствует определенным значениям длины грунтопровода и высоты рефулирования грунта.

Техническую производительность устанавливают в процессе спенинльных производственно-теплотехнических испытаний. Ее определяют по объему выемки (разработанной прорези). Для этого подсчитывают объем извлеченного грунта и делят его на число часов чистой (за вычетом всех простоев) работы земснаряда.

При наличии нескольких грунтозаборных или грунтоотводных устройств техническая производительность определяется для каждого устройства: у землесосов - при траншейном и папильонажном наконечниках, для работы с разрыхлителем и без разрыхлителя; для многочерпаковых снарядов - при работе на шаланды и на лонгкулуар и т. и.

Расчетной называют производительность, задаваемую земснаряду для конкретных условий извлечения и удаления определенного грунта; фактической - производительность, которую земснаряд дает в процессе выполнения данной работы.

Отношение фактической производительности к технической называют коэффициентом использования технической производительности. Например, если фактическая производительность 400, а техническая 500 м3/час, то этот коэффициент - КП = 0,80.

Коэффициент использования рабочего времени КВ представляет собой отношение числа часов, затрачиваемых на извлечение грунта ко времени пребывания земснаряда на работе или на плесе. Например, если при продолжительности рабочего периода 3600 час, на извлечение грунта затрачено 3000 час, то КВ =0,83.

Произведение рассмотренных коэффициентов называют коэффициентом эксплуатации

, Методы разработки грунтов землесосным земснарядом

Как устроен земснаряд?

Для того чтобы наши потенциальные клиенты хорошо представляли принципы работы гидромеханизации, на данной страничке мы постараемся дать развернутое описание устройства земснаряда .

Итак, Землесосный Снаряд, или Земснаряд, Драга, Землесос - это судно, предназначенное для подводной разработки грунтов методом гидромеханизации. Данный метод основан на перекачивании специальным насосом жидкостей с высоким содержанием частиц грунта (пульпы) по специальному пульпопроводу на большие расстояния. Основным рабочим органом земснарядов является грунтосос - насосный агрегат с высокой абразивной устойчивостью проточной части. Грунтососы, как правило, располагаются в трюме судна, чтобы была возможность опустить ось насоса ниже уровня воды. Это позволяет избежать возникновения процесса кавитации, значительно сокращающего срок службы насоса. Итак, именно этот грунтовый насос всасывает со дна частицы грунта вместе с водой, и перекачивает их по трубам на берег, или шаланду (грунтоовозную баржу).

Чтобы облегчить насосу процесс всасывания, на земснарядах имеются насосы технического водоснабжения. Самые основные среди них - это насосы гидрорыхления и эжекции. Гидравлическое рыхление применяется при разработке несвязных грунтов - как правило, песка и песчано-гравийных смесей. Струя воды под высоким напором врезается в дно водоема, образуя взвесь из воды и частиц грунта (пульпу). Подобная пульпа значительно легче всасывается заборной трубой земснаряда, нежели слежавшийся грунт. Эжекционный насос подает воду во всасывающую трубу грунтового насоса, что значительно сокращает усилие, необходимое на всасывание смеси с большой глубины. Соответственно, чем глубже ведется разработка дна, тем мощнее необходим насос эжекции. Иными словами, насосы технического водоснабжения значительно повышают КПД грунтового насоса, что очень важно, когда работы ограничены сроками (нерестом, температурой, условиями договора).

По поверхности воды земснаряд передвигается с помощью лебедок перемещения, либо свайного хода. Бывают земснаряды, совмещающие в себе оба способа. Перемещение с помощью лебедок и тросов, как правило, применяются на карьерах по добыче инертных материалов, закрытых водоемах, и акваториях со слабым течением. Использовать тросовый способ на реках с сильным течением опасно возможностью обрыва тросов. Свайный же ход в условиях интенсивного течения намного эффективнее и безопаснее. Однако, применение на карьерах и водоемах с большой глубиной невозможно.

Еще одной очень важной деталью устройства землесосов является трубопровод, по которому транспортируется пульпа. Диаметр труб, общая длина трубопровода, особенности его монтажа и использования просчитываются задолго до начала работ. Создаваемый в трубах при работе гидростатический напор может оказаться слишком высоким для грунтового насоса (особенно это касается случаев с выбросом пульпы на расстояния более километра). Поэтому, необходим гидротехнический расчет всех рабочих узлов земснаряда. Если в поставленных условиях насос земснаряда будет работать с слишком низкими показателями КПД, то возможно либо повышение мощности приводов грунтового и технических насосов, либо между земснарядом и точкой выброса устанавливается промежуточная насосная станция.

Управление процессом работы землесоса производится из рубки багермейстера . Пульт управления состоит из множества датчиков и приборов. Бывает, даже опытному оператору, приступившему к работе на новой машине поначалу трудно разобраться в большом количестве кнопок, тумблеров и рычагов. Именно с пульта багера ведется управление абсолютно всеми системами - от пуска грунтового насоса, до включения лампочки в моторном отсеке.