книги из ГПНТБ / Хайзерук Е.М. Кабелеукладчики. Вопросы теории и расчета

ным судном it размывающий траншею под укладываемый кабель при помощи струй, истекающих из системы насадок, направлен­ ных к поверхности дна под некоторым углом; в) ножевой кабеле­ укладчик на шасси санного типа, буксируемый по дну мощным надводным судном.

Практическое воплощение получил последний тип кабелеуклад­ чнка, как наиболее универсальный, обеспечивающий прокладку кабеля в песчаных (слабых) грунтах и в плотных грунтах вулкани­ ческого происхождения, в которых большое тяговое сопротивление ножевого кабелеукладчнка наиболее просто преодолеть надводным

Кабелеукладчик (рис. 17) имеет ходовую часть в виде переднего и двух задних башмаков, опирающихся при работе на грунт. Ос­ новной вертикальный кабелеукладочный нож укреплен на заднем конце хребтовой балки, шарнирно связанной передним концом с рамой. Хребтовая балка выполнена трубчатой и имеет входной раструб для прохода прокладываемого кабеля в полость балки к кабелепрокладочному ножу.

31

Кабелепрокладочныи нож имеет кассету с откидной крышкой, поднимаемой в верхнее положение гидроцилиндром при пропуске усилителя (ретранслятора), встроенного в прокладываемый кабель.

Для расширения траншеи при проходе усилителя на переднюю часть кабелепрокладочного ножа опускается накладка (рис. 18).

На кабелеукладчнке установлена насосная станция с гндроаккумулятором п распределительной аппаратурой, управляющей

Рис. 18. Проход кабеля (а) и встроенного усилителя (б) через нож подводного кабелеукладчика:

/ — нож; 2 — накладка ножа; 3 — хребтовая балка; 4 — кабель; 5 — раструб; 6 — гидроцнлиндр подъема хребтовой балки; 7 — гндроцнлиндр крышки кассеты; 8 — крышка кассеты; 9 — встроенный усилитель

гидроцилиндрами крышки кассеты, накладки ножа, подъема хреб­ товой балки и фиксации буксирного устройства.

Для контроля и управления работой кабелеукладчика он снаб­ жен телевизионными камерами, осветителями, гидрофоном, из-

32

мерителямн глубины погружения, углов крена, скорости хода, пройденного пути, глубины хода ножа и натяжения буксирного троса. Кроме того, предусмотрено устройство для контроля поло­ жения крышки кассеты и хребтовой балки.

Схема буксировки подводного кабелеукладчика показана на рис. 19. Кабелеукладчик 1 соединяется с кормой кабельного судна 4 буксирным тросом 3 и кабелем 2 управления и энерго­ питания, снабженным поплавками. Выдача прокладываемого ка­ беля 5 производится с носовой части судна.

ствия перед кабелеукладчиком или опасного натяжения буксир­ ного троса движение судна может быть замедлено или полностью прекращено на пути около 3 м. Другой оператор уточняет коорди­ наты судна через каждые 12 мин движения (через каждые 320 м трассы). Команда центра управления кабельной машиной контро­ лирует другие показатели хода кабелеукладчика и параметры про­ кладываемого кабеля.

Началу работ по прокладке кабеля под водой предшествует тщательное изыскание будущей трассы, при котором определяется профиль дна, глубина океана, плотность и состав донного грунта. На сложных участках трассы производится видеозапись и фото­ съемка ландшафта дна. Все эти данные используются для модели­ рования рельефа дна в полосе будущей трассы шириной 400 м. Результаты изысканий трассы контролируются пробной буксиров­ кой по дну пропорщика, при которой определяется достаточность износоустойчивости ножевого рабочего органа для прокладки за­ данного участка трассы.

Подводный кабелеукладчик используется для заглубления в грунт кабеля на прибрежных участках кабельных магистралей, на которых ранее кабель был проложен по поверхности дна. Заглуб­ ление в донный грунт позволяет применять на прибрежных участ­ ках подводные кабели с пониженной разрывной прочностью.

В 1971 г. в Японии разработан подводный ножевой кабеле­ укладчик с буксирным устройством в виде трубы, состоящей из шарнирно связанных звеньев. Через трубу проходит прокла­ дываемый кабель, чем предотвращается его боковой снос тече­ нием.

Глава I I

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ КАБЕЛЕУКЛАДЧИКОВ С ГРУНТОМ

§1. ТИПЫ РАБОЧИХ ОРГАНОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Основные рабочие органы кабелеукладчиков можно разделить на две группы: пассивные (ножевые) и активные (табл. 6).

Пассивные (ножевые) рабочие органы получили наибольшее распространение в кабелеукладчиках вследствие простоты их кон­ струкции и надежности в работе. Такие рабочие органы выполнены в виде вертикального ножа с передней режущей частью, имеющей различную форму: с одним или несколькими плоскими или за­ остренными носками (долотами), с режущими кромками, образую­ щими острый и тупой угол резания (самоуравновешивающиеся), или с криволинейной серповидной передней частью. Разнообразие геометрии пассивных рабочих органов вызвано стремлением полу­ чить кабелепрокладочный нож с минимальным тяговым сопротив­ лением, обеспечивающий устойчивый ход кабелеукладчика в грун­ тах различной плотности.

Пассивные (ножевые) рабочие органы используются для работы в талых или частично мерзлых грунтах, в грунтах с включениями гальки и валунника.

Активные рабочие органы кабелеукладчиков разделяются на три группы: 1) вибрационные ножи с вибрацией в продольной пло­ скости; 2) ножи или сопла с подачей разрушающей (размывающей) среды; 3) траншейные экскаваторные рабочие органы, объединен­ ные с устройствами для подачи кабеля в траншею и устройствами для последующей засыпки траншеи грунтом. Ножи с подачей раз­ рушающей среды находят применение в кабелеукладчиках, про­ кладывающих кабель по дну водоемов. В качестве разрушающей' среды при этом используется вода.

Кроме основных рабочих органов, используемых для образова­ ния траншеи под прокладку кабеля, кабелеукладчики оснащаются вспомогательными пассивными рабочими органами: пропорочными ножами для предварительной пропорки грунта и сбора и резания растительных остатков, корнерезными ножами для разрезания корней перед кабелепрокладочный ножом, ножами для прорезания дернового слоя и ножами для прокладки тросов грозозащиты и сиг­ нальных лент, предупреждающих производителей земляных работ о наличии кабеля в грунте.

Пропорочные ножи устанавливаются на кабелеукладчиках перед кабелепрокладочный ножом. Ножи для прорезания дерно­

тросов грозозащиты или сигнальных лент в большинстве случаев имеют форму, подобную форме кабелепрокладочных ножей.

34

грунта сопротивляться разделению на отдельные частицы под дей­ ствием внешних нагрузок. Связные грунты — глины, несвязные грунты — сухие пески; супеси относятся к малосвязным грунтам.

6. Пластичность — свойство грунта изменять свою форму под действием внешних сил и сохранять эту форму после разгрузки.

нус весом 76 г с углом при вершине 30° погружается под действием собственного веса за 5 с на глубину 10 мм. Предел раскатывания (предел пластичности) — весовая влажность, при которой грунт, раскатываемый в жгут толщиной 3 мм, начинает крошиться.

7. Сопротивление сдвигу характеризуется наибольшим каса­

8. Коэффициенты трения грунта о сталь и грунта о грунт (коэф­ фициенты внешнего и внутреннего трения) в значительной степени

37'

Коэффициент трения грунта о грунт для разрыхленного грунта на 20—40% больше, чем для неразрыхленного.

9. Разрыхляемость грунта определяется как отношение объема разрыхленного грунта Ур к первоначальному его объему V (в плот­ ном теле) (табл. 9).

Для характеристики рабочих условий кабелеукладчиков при­ меняются две классификации грунтов: а) в зависимости от трудно­

Плотномер ДорНИИ выполнен в виде стержня, на который сво­ бодно насажен груз весом 2,5 кгс. Стержень имеет цилиндрический наконечник с лобовой площадью 1 см2 . Высота падения груза при вертикальном положении стержня составляет 0,4 м. При этом груз совершает работу 1 кгс м. Число ударов С, необходимое для погру­ жения в грунт наконечника на глубину 10 см, характеризует плотность (прочность или сопротивление объемному смятию) грунта.

Рекомендуемое А. Н. Зелениным отношение веса груза Gn весу направляющей части GH плотномера

Принимая во внимание, что указанный показатель до послед­ него времени не был регламентирован и в практике используются также плотномеры с другими значениями этого показателя, при определении группы (категории) грунта можно пользоваться для вычисления величиной С, определенной по формуле

плотномера с \ =j= 2,8.

По данным В. П. Фомичева, между временным сопротивлением сдвигу (т0 ), разрыву (стр) и одноосному сжатию (сг0) и числом уда­ ров С плотномера ДорНИИ существуют следующие эмпирические

Мерзлые грунты по сравнению с талыми имеют значительно большую крепость. При температуре около —10° С временное со­ противление сжатию составляет у суглинков 350—500 тс/м2 , у супесей 550—800 тс/м2 , у песков 910—1200 тс/м2 .

38

Для мерзлых грунтов А. Н. Зеленин предложил классификацию, учитывающую трудность их разработки резанием, которая осно­ вана на использовании плотномера ДорНИИ [5]:

разрезания применяется на ограниченном числе типов специаль­

Кабелепрокладочными ножами можно резать грунты различной плотности, в том числе особо плотные, которые, как правило, не подлежат разработке ножевыми дренажными машинами. Кроме того, кабелепрокладочными ножами разрабатывают грунт на боль­ шую глубину, чем стойками рыхлителей или боковыми стенками ковшей экскаваторов.

Исследования рабочих органов для разработки грунта по принципу разрезания (блокированного резания) проводились А. Н. Зелениным, А. Д. Далиным, Д. А. Сточкусом, А. К- Кострицыным, Р. Л. Турецким, В. С. Казаковым, Г. А. Шлойдо и др.

Исследования А. Н. Зеленина [5] показали следующее.

1. В основе процесса резания грунта лежит его уплотнение (сжатие) с последующим разрушением по плоскостям скольжения.

2. Усилие резания любого грунта (тяговое сопротивление) для каждого рабочего органа зависит от его геометрических пара­ метров и прямо пропорционально величине С (числу ударов дина­ мического плотномера ДорНИИ).

3.Основными геометрическими параметрами элементарных режущих профилей, влияющими на усилие резания, являются: глубина резания /г, толщина профиля s, длина профиля, угол реза­ ния а и угол заострения р\

4.Усилие резания для элементарных профилей определяется по формуле

Р= С ^ 3 5 ( 1 + 0 , Ь ) ( 1 - ^ ^ - ) р 0 ,

где р1,, — коэффициент, учитывающий влияние угла заострения элементарного профиля на усилие резания.

39