Свайно-тросовое папильонирование

Свайно-тросовое папильонирование обеспечивает перемещение землесосного снаряда по дуге вокруг закрепленной сваи. Метод сочетает простоту управления и надежность за счет использования свайного аппарата и папильонажных лебедок.

Принцип работы

• Основные компоненты:
  • 2 папильонажные лебедки в передней части;
  • Сваеподъемный аппарат с фрикционным захватом;
  • Рабочая свая, заглубленная в дно водоема.
• Механизм перемещения:
  • Земснаряд вращается вокруг сваи, образуя дугу радиусом, равным расстоянию от оси сваи до забоя;
  • Поворот осуществляется за счет натяжения/травления папильонажного троса;
  • Грузоподъемность сваи обеспечивает фиксацию корпуса при резке плотных грунтов.
• Технические параметры:
  • Максимальный угол поворота: 90°;
  • Рабочий диапазон: 70–80°;
  • Ширина прорези: 25–30 м при глубине забоя 5–6 м (для земснарядов типа 150-45).

Устройство и конструкция

• Стандартная компоновка:
  • Портал с направляющими башмаками в кормовой части;
  • Сваеподъемные лебедки (идентичны рамоподъемным);
  • Направляющие ролики для троса и фрезы;
  • Фрикционный захват для подъема/опускания свай.
• Фрикционный захват:
  • Состоит из 2 колодок на шарнирах;
  • Подъем сваи: сжатие колодок полиспастом;
  • Опускание: снятие давления, колодки разъединяются;
  • Используется на земснарядах 80-30, 150-45 и др.
• Углы и ограничения:
  • Угол между осью рамы рыхлителя и тросом ≥30° для исключения наматывания;
  • Рабочая зона: дуга с радиусом, равным расстоянию от сваи до забоя.

Пример работы шагающего свайного хода

1. Опускание сваи А на дно и подъем сваи Б;
2. Папильонажная лебедка направляет земснаряд в сторону сваи Б, перемещая его по дуге;
3. При достижении правой границы прорези: опускание сваи А и подъем сваи Б;
4. Повторный поворот вокруг сваи А для движения в обратном направлении.

• Недостаток:
  • Неравномерная разработка грунта из-за смены центров вращения;
  • Загрузка фрезы падает в уже разработанной зоне и достигает максимума у границы прорези.

Механизм напорного свайного хода

• Конструкция:
  • Тележка на вертикальных направляющих с катками;
  • Привод тележки: двухзаходный винт с шагом 80 мм (или 2 параллельных винта для симметрии нагрузки);
  • Редуктор и упругие полумуфты для снижения вибрации;
  • Конечные выключатели для ограничения хода тележки;
  • Прикольная свая на корме для фиксации в забое.
• Преимущества:
  • Равномерная разработка грунта по дуге концентрической окружности;
  • Ширина срезаемой стружки регулируется перемещением тележки (до 2,5–3 м за один цикл);
  • Быстрый переход между позициями без замены свай;
  • Возможность движения назад при обвале забоя.
• Ключевые элементы:
  • Винт с трапецеидальной резьбой (шаг 80 мм) в подшипниках качения;
  • Ленточная гайка, соединенная с тележкой через кардан;
  • 2 упорных подшипника для компенсации осевых нагрузок;
  • Горизонтальные ролики справа для стабилизации тележки при одностороннем давлении.

Конструктивные особенности

Технологический процесс

1. Заглубление рабочей сваи в дно через фрикционный захват;
2. Фиксация прикольной сваи для стабилизации в забое;
3. Поворот земснаряда вокруг сваи за счет:
   • Натяжения троса одной лебедки;
   • Травления троса второй лебедки.
4. Регулировка ширины прорези через перемещение тележки с рабочей сваей;
5. Автоматическое отключение привода при достижении крайних позиций тележки.

Комплектация и типы земснарядов

• Стандартные модели:
  • Тип 150-45 — с шагающим свайным ходом;
  • Типы 300-40, 350-50, 140-К — с напорным свайным ходом.
• Комплектные элементы:
  • Лебедки грузоподъемностью 2 т (например, ЛР-2);
  • Портал с 4 направляющими башмаками;
  • Тележка с винтовым приводом и конечными выключателями;
  • Сваи с ходовой посадкой для глубокого заглубления.

Преимущества и недостатки

• Преимущества:
  • Надежная фиксация в забое через прикольную сваю;
  • Равномерная загрузка грунтозаборного устройства;
  • Регулировка ширины прорези без замены свай;
  • Снижение времени на смену позиций.
• Недостатки:
  • Неравномерная разработка забоя при шагающем ходе;
  • Требуется точное выравнивание угла между рамой и тросом (≥30°);
  • Зависимость эффективности от физических свойств грунта.

Технические требования

• Радиус дуги должен соответствовать расстоянию от сваи до забоя;
• Угол поворота не превышает 90° для предотвращения наматывания троса;
• Проверка состояния конечных выключателей перед каждым циклом;
• Использование сварных направляющих для вертикального перемещения тележки;
• Запрет на работу при износе направляющих роликов или деформации портала.

Действия при авариях

Сравнение типов свайных ходов

Техническое обслуживание

• Ежедневные проверки:
  • Состояние фрикционного захвата (износ колодок);
  • Зазоры в подшипниках винта и редуктора;
  • Равномерность укладки троса на барабан лебедок;
  • Смазка конечных выключателей и роликов тележки.
• Периодические работы:
  • Замена ленточной гайки при износе резьбы;
  • Регулировка упорных подшипников винта;
  • Очистка направляющих от грунта и коррозии;
  • Проверка соосности валов лебедки и редуктора.

Особые указания

• Использовать сваи с ходовой посадкой для плотных грунтов;
• Перед началом работ проверять горизонтальность портала;
• Ограничить подъем тележки до верхнего конечного выключателя;
• Для землесосов с роторно-ковшовым ГЗУ напорный свайный ход обязателен.

Заключение

Свайно-тросовое папильонирование требует:

• Корректного выравнивания угла между рамой и тросом;
• Периодического очищения направляющих и роликов;
• Использования напорного механизма для равномерной выработки забоя;
• Записи всех операций в судовом журнале.

Нарушение требований влечет за собой риск смещения сваи или завала землесосного снаряда.

Тросовое папильонирование

Тросовое папильонирование обеспечивает маневренность землесосного снаряда при разработке грунта в различных условиях. Система использует лебедки и якорные тросы для контроля направления и позиции снаряда.

Методы тросового папильонирования

Компоненты системы

• Лебедки:
  • Становые передняя и задняя;
  • 4–6 папильонажных лебедок (в зависимости от метода);
  • Канатоемкость барабанов: 150–700 м;
  • Привод: электродвигатели постоянного/переменного тока с регулировкой скорости.
• Узлы лебедок:
  • Электромагнитный тормоз на выходном валу редуктора;
  • Механизм свободного хода с конечным выключателем ВК-250;
  • Редукторы типа РМ-650/РМ-1000 с эластичными муфтами;
  • Коробка скоростей (4-скоростная) для адаптации к нагрузкам.
• Тросы:
  • Диаметр: 28 мм;
  • Длина: 200 м;
  • Материал: стальной с защитой от коррозии;
  • Закрепление через направляющие ролики к якорям.

Технические характеристики

Технологический процесс

1. Подготовка:
   • Закладка якорей согласно проектной схеме;
   • Проверка натяжения тросов и исправности лебедок;
   • Фиксация оси прорези с помощью становых тросов.
2. Траншейный метод:
   • Запуск становых лебедок для продвижения вдоль оси траншеи;
   • Ослабление заднего станового троса и натяжение переднего для возврата;
   • Фиксация боковыми тросами для стабильности.
3. Веерный метод:
   • Формирование воронки на границе забоя;
   • Последовательное перемещение землесоса в сторону, поднимая раму на 3–4 м;
   • Углубление всасывающей трубы до проектной отметки.
4. Крестовый метод:
   • Вращение снаряда вокруг вертикальной оси через 4 папильонажные лебедки;
   • Смена направления за счет натяжения/травления боковых тросов;
   • Передвижение вперед при помощи передней становой лебедки.

Требования к эксплуатации

• Якорные тросы:
  • Диаметр ≥28 мм;
  • Канатоемкость 200 м для каждой лебедки;
  • Проверка износа и разрывов каждые 200 часов работы.
• Управление:
  • Регулировка скорости через контроллер электродвигателя;
  • Исключение перегрузок тросов при резких маневрах;
  • Следить за свободным ходом барабана (без спада витков).
• Безопасность:
  • Запрет на работу при отсутствии ограждений вращающихся частей;
  • Периодическая проверка фланцевых соединений тросов;
  • Остановка системы при срабатывании конечного выключателя ВК-250.

Комплектация лебедок

• Стандартная конструкция лебедки:
  1. Рама с электродвигателем переменного тока;
  2. Коробка скоростей (4 скорости);
  3. Редуктор РМ-650 с эластичной муфтой;
  4. Электромагнитный тормоз на выходном валу;
  5. Барабан с тросоукладчиком и конечным выключателем.
• Технические параметры:
  • Максимальная тяга: 15 т;
  • Рабочий диапазон скоростей: 0,33–8 м/мин;
  • Свободный ход барабана: 10–15% от полной емкости.

Этапы разработки грунта

1. Разработка центральной части забоя до проектной отметки;
2. Перемещение на границу прорези через боковые лебедки;
3. Формирование воронки (глубина ≥ проектной отметки + 0,4–0,7 м);
4. Шаговое продвижение вперед через становые лебедки;
5. Повторение цикла до полного завершения разработки прорези.

Действия при авариях

Техническое обслуживание

• Ежедневные действия:
  • Проверка натяжения тросов и износа витков;
  • Контроль температуры подшипников (≤70°C);
  • Смазка роликов направляющих и тормозных колодок.
• Периодические работы:
  • Замена сальниковой набивки в редукторах каждые 500 часов;
  • Регулировка зазоров в коробке скоростей;
  • Тестирование конечных выключателей и тормозных механизмов.

Рекомендации по эксплуатации

• Использовать тросы с маркировкой ГОСТ 25037-79 (стальная струна);
• Канатоемкость барабанов должна превышать длину траншеи в 1,5 раза;
• Регулярно проверять горизонтальность оси снаряда относительно забоя;
• Запрет на реверс лебедок при полной загрузке (нагрузка > 80% от номинала).

Сравнение методов папильонирования

Особые указания

• Для крестового метода обязательна установка вертикальной оси в центре корпуса;
• При траншейном методе глубина забоя должна быть ≥ проектной отметки + 0,4 м;
• Использовать электродвигатели с глубоким управлением для плавности маневров;
• Перед началом работ проверять фланцевые соединения тросов под нагрузкой.

Заключение

Корректное тросовое папильонирование требует:

• Соблюдения проектных схем закладки якорей;
• Регулярной проверки тросоукладчиков и конечных выключателей;
• Использования лебедок с регулируемой скоростью и тормозными механизмами;
• Записи всех операций в вахтенном журнале.

Нарушение требований влечет за собой риск обрыва троса или смещения снаряда из забоя.

Безъякорное папильонирование

Безъякорное папильонирование разработано для упрощения процесса перекладки якорей при работе в сложных условиях (неглубокие водоемы, болотистые территории). Метод реализуется через горизонтальное перемещение грунтозаборного устройства относительно корпуса землесоса без использования внешних якорей.

Классификация землесосных снарядов

Принцип работы по концепции Б. Шкундина

• Конструкция:
  • Рама ГЗУ свободно перемещается вертикально;
  • Поворотная платформа с консолью для тросов;
  • Тросы закреплены на реверсивных лебедках.
• Механизм перемещения:
  • Лебедки натягивают/травят тросы через консоль;
  • Платформа с рамой ГЗУ вращается вокруг оси корпуса;
  • Напорный механизм свайного хода направляет землесос на забой.
• Результат:
  • Ширина прорези равна длине корпуса;
  • Отсутствие необходимости закладывать якори.

Концепция Л. Никитина

• Конструкция:
  • Землесос шарнирно соединен с дополнительным понтона;
  • 2 гидравлических цилиндра между корпусом и понтона;
  • Рабочие сваи фиксируют понтона, а прикольная свая временно фиксирует землесос.
• Процесс работы:
  1. Рабочие сваи устанавливаются в заднем положении;
  2. Землесос фиксируется прикольной сваей, а рабочие сваи перемещаются вперед;
  3. После закладки свай в новом положении прикольную сваю поднимают и переустанавливают.
• Преимущества:
  • Автономность – отсутствие якорей и тросов;
  • Быстрое перепositionирование без привлечения спецтехники;
  • Совместимость с болотистыми грунтами.

Технические компоненты

• Основные элементы:
  • Поворотная платформа с консолью;
  • Реверсивные лебедки (2–4 шт. в зависимости от типа);
  • Гидравлические цилиндры (2 шт. с грузоподъемностью до 5 т);
  • Свайный аппарат с рабочими и прикольными сваями;
  • Направляющие ролики для тросов.
• Критерии исполнения:
  • Угол поворота ГЗУ до 180° относительно корпуса;
  • Скорость перемещения рамы: 0,5–2 м/мин;
  • Рабочие сваи заглублены до проектной отметки + 0,5 м.

Технологический процесс

1. Фиксация дополнительного понтона (для типов 2 и 3) двумя рабочими сваями;
2. Запуск гидравлических цилиндров для горизонтального смещения землесоса относительно понтона;
3. Работа ГЗУ в пределах фиксированной зоны, после чего смена позиции через перемещение свай;
4. Автоматизация процесса через датчики уровня грунта и пульт управления.

Преимущества и недостатки

Характерные особенности

• Свайный аппарат:
  • Рабочие сваи – глубиной до 6 м;
  • Прикольная свая – временно фиксирует корпус;
  • Сваи снабжены фрикционными захватами для надежного удержания.
• Гидравлические цилиндры:
  • Двигают корпус относительно понтона с шагом до 3 м;
  • Используются масла категории ГОСТ 757-79 для работы в воде;
  • Оснащены предохранительными клапанами от перегрузок.
• Поворотная платформа:
  • Разрешает угол поворота ГЗУ до 90°;
  • Снабжена сальниковыми уплотнениями для защиты от воды;
  • Управление через рулевое колесо в рубке багермейстера.

Технические требования

• Минимальная глубина водоема должна быть ≥ высоте сваи + 0,5 м;
• Гидравлическая система цилиндров должна иметь давление ≥ 200 бар;
• Проверка горизонтальности шарниров перед началом смены;
• Использовать сваи с ходовой посадкой для устойчивости в слабых грунтах.

Действия при авариях

Особые указания

• Использовать только гидравлические цилиндры с плавной регулировкой скорости;
• Передвигать землесос только при полном подъеме ГЗУ;
• Контролировать давление в цилиндрах (200–220 бар) через манометры;
• Запрет на работу в условиях ледяного покрова (кроме специализированных моделей).

Техническое обслуживание

• Ежедневные проверки:
  • Состояние шарниров и сальников;
  • Давление в гидравлических цилиндрах;
  • Равномерность натяжения тросов на консоли.
• Периодические работы:
  • Замена гидравлического масла каждые 500 часов;
  • Регулировка зазоров в подшипниках платформы;
  • Очистка консоли от грунта и коррозии.

Заключение

Безъякорное папильонирование требует:

• Корректной настройки глубины свай;
• Регулярной проверки гидравлических цилиндров и шарниров;
• Использования сварных направляющих для тросов;
• Записи всех операций в вахтенном журнале.

Нарушение требований влечет за собой риск потери устойчивости или повреждения гидравлических элементов.