Главная / О нас / Статьи

Статьи

Корпуса землесосных снарядов. Набор понтона

Теоретический чертеж корпуса - рисунок наружной поверхности, выполненное в 3 проекциях: в диаметральной плоскости, вертикальной плоскости, которая проходит по продольной оси корпуса. Данный рисунок называется боковым разрезом; б) основной проекции (горизонтальная). Этот рисунок называется полуширотой; в) плоскости мидельшпангоута - плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости. Этот рисунок называется корпусом.

Теоретическим чертежом пользуются при установлении плавучести и остойчивости. Основными параметрами корпуса являются его длина L, ширину В, высота борта H и осадка Т. Основные параметры корпуса определяют условиями комфортного расположения оснащения и требованиями плавучести и остойчивости.

Выражение, которое связывает водоизмещение D с основными параметрами корпуса, называют уравнением плавучести. Основываясь Законом Архимеда, напишем:

  (5-13)

где р - плотность воды,т/куб. м;   - коэффициент полноты водоизмещения:

где V - объемное водоизмещение;   меняется в районе 0,8 - 0,92. Водоизмещение соответствует полной массе земснаряда:

 (5-14)

где   - сумма масс корпуса, надстройки всех элементов оборудования и пр.

Плавучесть - способность земснаряда плавать при этой нагрузке, погружаясь до необходимой ватерлинии.

Плавание земснаряда в положении равновесия определяется выражением D = Р, а также центр тяжести снаряда (ЦТ), точка приложения силы(Р) и центр величины (ЦВ) - точка приложения сил давления воды на погруженную область корпуса - должны оставаться единой вертикали.

Безопасность плавания земснаряда заключается в запасе плавучести, определяемом величиной водонепроницаемого объема корпуса, размещенного выше ватерлинии. Запас плавучести обеспечен большим значением при повреждениях подводной области корпуса. Земснаряд теряет плавучесть, а соответственно рискует утонуть в тот момент, когда объем влившейся воды будет сооответствовать запасу плавучести. В корпусе снаряда создаются водонепроницаемые переборки, не дающие в случае пробоины целиком использовать запас плавучести.

Остойчивость - это способность плавающего предмета, которое выведено под действием иных сил из позиции равновесия, занимать снова первоначальную позицию по завершении данного воздействия. Также на земснаряды воздействуют силы, к которым относятся: натяжение папильонажных тросов, подъем либо опускание грунтозаборного оборудования, подъем либо опускание свай и пр.

Креном называется наклонение земснаряда по отношению продольной оси. А дифферентом - наклонение земснаряда по отношению поперечной оси.

Примеры остойчивости земснарядов:

1. Земснаряд в транспортном положении: сваи приподняты, грунтозаборное устройство - в поднятой горизонтальной позиции. На земснаряд способен воздействовать ветер.

2. Земснаряд в рабочем положении: сваи находятся в любой позиции, грунтозаборное устройство - аналогично. На снаряд оказывают воздействие усилия от устройств для рабочих передвижений и прочие  внешние силы (такие как ветер, течение и пр.).

3. Земснаряд в аварийном положении: в каком-либо отсеке возникла пробоина, отсек заполняется водой. На снаряд воздействует штормовой ветер.

Остойчивость земснаряда в транспортном положении устанавливается с помощью обычных формул, используемых в теории корабля. Определяя остойчивость земснаряда в рабочем положении, необходимо учитывать спецсилы, которые возникают в процессе работы спецустройств (грунтозаборное, папильонажное устройства и пр.). Данные силы отличаются от сил, воздействующих на обычные судна. Для корректной работы земснаряда его корпус должен быть достаточно жестким и прочным. От разных условий работы земснаряда в корпусе появляются напряжения, изменяющие его форму. Появление деформаций и напряжений в корпусе осуществляется под воздействием внешних сил.

К основным силам, воздействующим на корпус земснаряда, относятся: силы веса землесосного снаряда вкупе с внешними усилиями, которые возникают в процессе его работы, и силы давления воды на подводную область корпуса. Равнодействующая сил веса, действующая вниз, и равнодействующая сил плавучести, действующая вверх, достигают уравновешивания, но распределяются составляющие сил веса и сил плавучести по длине корпуса неодинаково, потому что распределение сил плавучести находится в зависимости от формы подводной области корпуса, а распределение сил веса - в зависимости от расположения оборудования и способно изменяться под воздействием разных эксплуатационных условий земснаряда.

Нагрузки, воздействующие на корпус земснаряда, делятся на группы:

1) постоянные нагрузки. К данной группе относят собственные веса корпуса, надстроек, оборудования, механизмов и спецустройств;

2) переменные нагрузки. К данной группе относят нагрузки, которые возникают при корректной работе спецустройств землесосного снаряда;

3) динамические нагрузки. К данной группе нагрузок относят и нагрузки, которые возникают при работе земснаряда, оказывающие кратковременное действие, но достаточно значительные, к примеру, нагрузка от обвалов грунта на раму грунтозаборного устройства.

Постоянные нагрузки воздействуют на корпус земснаряда по аналогии с обычным судном. Данный вопрос рассмотрен подробно. По-другому выглядит ситуация с переменными нагрузками. Неопределенность данных нагрузок не дает их устанавливать с точностью. Их определяют, применяя опыт использования землснарядов, при этом во внимание принимаются  некоторые условности.

Различное сочетание нагрузок постоянного и переменного характера воздействует на корпус земснаряда по-разному. Расчитывать прочность корпуса необходимо на более опасное сочетание нагрузок.

Система продольных и поперечных балок, по которым происходит наружная обшивка, является набором корпуса. Набор корпуса - несущая конструкция, при воздействии на корпус внешних нагрузок функционирует при общем изгибе корпуса, принимает участие в составе плоских перекрытий при местном изгибе корпуса и является опорным контуром для наружной обшивки.

Конструктивные элементы набора корпуса изображены на рис. 5 - 76. Основа, которая обеспечивает поперечную прочность корпуса - это рамные шпангоуты и поперечные переборки. Рамные шпангоуты включают в себя флорный шпангоут 1(по днищу), бортовый рамный шпангоут 2 (по борту), а также флорный бимс 3(по палубе). Основа, которая обеспечивает продольную прочность корпуса - это продольные переборки, борта, кильсоны 4 (по днищу) и карлингсы 5 (по палубе). Кильсоны и карлингсы размещены в единых продольных плоскостях и взаимосвязаны посредством пиллерсов 6. Обычно в целях увеличения несущей способности борта размещаются по продольной линии корпуса бортовые стрингеры 12.

Рис. 5 - 76. Конструктивные элементы корпуса. 1 - флорный шпангоут; 2 - рамный шпангоут; 3 - флорный бимс; 4 - кильсон; 5 - карлингс; 5 - пиллерс; 7- кильсон машинного отделения; 8 - флорный шпангоут машинного отделения; 9 - холостой шпангоут; 10 - холостой бимс; 11 - холостой шпангоут борта; 12 - бортовой стрингер; 13 - комингс люка машинного отделения; 14 - продольная переборка; 15 - кницы.

Система набора корпуса устанавливается размещением основных несущих балок и размещением холостого набора 9 - 11 между основными балками. Существуют 3 системы набора: поперечная, продольная и смешан­ная. Корпус с поперечной системой набора изображен на рис. 5 - 77,о. В данной системе набора балки роазмещены в основном поперек корпуса. На промежутке 1,5 - 2,0 м поперек корпуса расположены главные несущие рамы 2, а между ними на одинаковом промежутке (500 - 600 мм) размещен холостой набор 1. Вдоль корпуса размещены в небольшом количестве основные несущие продольные балки-карлингсы и кильсоны 3. При данном размещении балок пластины наружной обшивки и настил палубы руководствуются удлиненной стороной корпуса.

Рис. 5 - 77. Системы набора корпуса землесосных снарядов. а - поперечная система набора; б - продольная система набора; в - смешанная система набора; 1 - холостой шпангоут; 2 - рамный шпангоут; 3 - кильсон; 4 - флорный шпангоут; 5 - холостой набор; 5 - борт; 7 -днище.

Продольная система набора представлена на рис. 5 - 77,6. При данной системе набора впродоль корпуса размещены кильсоны и карлингсы, в то время как между ними - продольный холостой набор. В поперечной плоскости олтносительно корпуса на промежутке 2,0 - 2,5 м размещены поперечные несущие рамы, служащие опорой для продольного набора. Пластины наружной обшивки и настила палубы держат ориентир более значительной стороной вдоль корпуса. Но продольная система набора не широко распространена.

При смешанной системе набор а (рис. 5 - 77, в) набор днища и палубы выполнен по продольной системе, набор борта - по поперечной. Корпуса большинства произведенных земснарядов обеспечены поперечной системой набора. Но данная система неоптимальна и при одинаковом расходовании металла недостаточно прочна и обладает меньшей жесткостью. Для того чтобы увеличить общую прочность корпуса и увеличить несущую способность наружной обшивки и настила палубы, все чаще стали в работе использовать смешанную систему набора.

Корпуса землесосных снарядов строительной гидромеханизации производятся цельно-сварными либо сборно-разборными из обособленных понтонов.

Сборно-разборные корпуса распространены в землесосных снарядах средней и малой продуктивности в процессе выполнения небольших объемов работ. Требование сборно-разборности корпусов и надстроек обеспечивается благодаря необходимости частого монтажа и демонтажа земснарядов во время их перебазирования на иные строительные объекты.

Рис. 5 - 78. Узлы соединения понтонов. а - с уголками, выступающими за габариты понтонов; б - соединение, вписанное в габариты понтонов.

Схемы узлов соединения понтонов представлены на рис. 5 – 78. Узел соединения, продемонстрированный на рис. 5- - 8,а, имеет отличие в простоте конструкции, а также удобной установкой корпуса на берегу. Он включает в себя 2 уголка 1, которые привариваются одной полкой к скулам понтонов. Вторые полки соединены с помощью болтов 2 в процессе сборки корпуса. Недочетом данного соединения является то, что он выходит за параметры понтонов. В связи с этим он создает помехи для движения по палубе, а также увеличивает размеры осадки корпуса с учетом данного выступа. Узел соединения, представленный на рис. 5 - 78,6, - это модернизированная конструкция прежнего узла. В данном узле выполнены уголки 1, которые используют для соединения понтонов. Данный стык может быть прикрыт полосой 3, фиксируемой к понтонам посредством винтов. Значительным недочетом данных соединений считается отсутствие возможности сборки понтонов на плаву.

Существуют конструкции, которые позволяют осуществлять соединение понтонов на плаву. Как правило, данные соединения включают в себя бобышки, приваренные к одному из понтонов, а также пазы, предусмотренные во втором понтоне. Соединение происходит на основе входа бобышки в паз и скрепления конусным штырем с винтовым натягом. Эти соединения водонепроницаемы, благодаря сальниковому уплотнению.

Другие варианты данной конструкции предусматривают фиксацию с помощью длинного штока, у которого один конец обработан на конус, а другой обеспечен винтовой нарезкой – для возможности натяга. Данная конструкция обеспечивает соединение с палубы плавающих понтонов. Объем данных соединений на бортах устанавливается с помощью специального расчета на прочность.

Обычно стык понтонов равнопрочный по сечению понтона.

Существуют конструкции разборных землесосных снарядов, где скрепление понтонов выполняется при помощи болтов, которые проходят через борт, исключая уплотнения. При этом нижние болты размещены на 300 – 400 мм ниже ватерлинии.

Безусловно, в таких конструкциях выполняются водонепроницаемые отсеки, которые изолируют место соединений от остального трюма. Величина отсеков – минимальна и позволяет устанавливать болты и их затяжку.

Примечательно, данные конструкции соединения понтонов на плаву широко не распространены в связи с их сложностью.

Порой для корпусов разборных землесосных снарядов оптимальным решением является применение смешанной конструкции соединений, при которой отдельные понтоны, параметры которых не являются противопоказанием для жд-перевозки, посредством соединений, представленных на рис. 5 - 78, сливаются в объемные секции.

Данные секции опускают на воду, после чего посредством соединения иного типа связываются между собой, создавая корпус земснаряда. Иногда, в случае если это необходимо для увеличения палубы разборного землесосного снаряда, плавающие секции понтонов связываются между собой с помощью формы какой-либо пространственной конструкции. В крупных земснарядах порой предусмотрена разборность на секции - в целях обеспечения возможности проводки снаряда через некрупные некршлюзы, либо в целях буксировки по небольшим рекам или озерам. В таких случаях секция должна быть обеспечена плавучестью при допустимых кренах и дифферентах, а также необходимой остойчивостью для различных условий плавания. В момент неизбежной буксировки земснарядов по малым рекам может появиться необходимость искусственного сокращения их осадки до какого-либо размера методом частичного демонтажа снаряда, что является непростым действием.

Однако сокращение величины осадки можно добиться, применив доппонтоны, на время присоединяемые к основному корпусу землесосного снаряда. Данные понтоны, как правило, производятся в форме 2 либо нескольких (четное количество) сигар круглого, эллиптического либо прямоугольного сечения. Количество и величина доппонтонов устанавливаются с помощью расчетов плавучести. В связи с тем, что понтоны применяются лишь для сокращения осадки во время буксировки землесосного снаряда, конструкция может быть облегчена. Данные понтоны приближены к бортам земснаряда, притоплены на расчетную величину, кскреплены с бортами корпуса, а после этого осуществляется их откачка либо осушение продувкой сжатым воздухом. Подъемная сила понтонов сократит осадку землесосного снаряда на время его буксировки.

Спрос на разборные земснаряды разной эффективности растет, потому что при увеличении роста общих объемов земляных работ, осуществляемых методом гидромеханизации, имеется сокращение объемов, которые подлежат выполнению в различных точках. Так как потребность увеличивается, соответственно, повышаются требования к конструкции взаимосоединения понтонов.

Рассчитать стоимость земснаряда Доступный лизинг земснарядов