Устройство для подготовки оснований автозимников на осушенных болотах
Владельцы патента RU 2487210:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) (RU)
Изобретение относится к средствам для ускорения подготовки оснований при возведении зимних автодорог и проведении ремонтных работ, а именно к средствам для создания условий ускоренного промораживания в глубину до необходимых пределов предварительно осушенных болотных поверхностей. Устройство содержит передвижные средства, на которых установлено оборудование для осуществления процесса увлажнения оснований автозимников на осушенных болотах. На первом передвижном средстве установлены электростанция с топливным баком и насос для забора воды из предварительно просверленных скважин, оборудованных термоизолированными обсадными трубами с резьбой. Насос соединен с накопителем-подогревателем посредством шланга, барабан для которого расположен на втором передвижном средстве. Шланг соединен с гребенками - распределителями для распределения воды, установленными на третьем передвижном средстве. Обеспечивается эффективность подготовки основания под автозимники. 3 ил.
Предлагаемое техническое решение относится к средствам для ускорения подготовки оснований при возведении зимних автодорог и проведении ремонтных работ, а именно к средствам для создания условий ускоренного промораживания в глубину до необходимых пределов предварительно осушенных болотных поверхностей.
Основным действием технологии подготовки оснований автозимников на болотах, сокращающих сроки их промораживания, является проминка верхней мохорастительной поверхности с выдавливанием воздушных пузырьков и заполнение пор водой до выступления воды на поверхности [ВСН 137-89. Минтрансстрой. Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-востока СССР]. Известно, что наличие воздушных пузырьков в торфе оказывает огромное термическое сопротивление переносу тепла, т.е. (низкий коэффициент теплопроводности), кроме того, осушенный торф исключает возможность процесса замораживания монолитной плиты как основного элемента дорожного основания [И.А.Комаров Термодинамика и тепломассообмен в дисперсных мерзлых породах. - М.: Научный мир, 2003, с.292].
Для проминки (уплотнения) мохорастельного покрова на болотах, ВСН 137-89 рекомендуется использовать тракторы болотной модификации или гусеничные тягачи типа БТ-361, ГА3-47, АТЛ, ГТТ.
Недостатком указанных машин является то, что тракторы болотной модификации и гусеничные тягачи не предназначены для проминки и не отвечают требованиям по удельному давлению на грунт при проминке и обладает малой эффективностью производительности, по причине келейности опорной поверхности, т.е., чтобы промять полосу по всей ширине захвата, нужно сделать четыре колеи или два хода на одно воздействие.
Известен виброкаток для подготовки оснований под автозимники на заболоченных участках (патент №2349702 C1, E01С 19/29, опубл. 20.03.2009, бюл. 8), содержащий рабочий орган, смонтированный на раме, на которой установлен теплогенератор, при этом рабочий орган выполнен в виде катка, снабженного шпорами для прокалывания подмороженной поверхности болотистого основания.
Недостатком известного виброкатка является низкая эффективность процесса проминки с выдавливанием воздушных пузырьков до выступления воды на поверхности, вплоть до полного прекращения процесса выступления воды на поверхности, особенно при условии осушенного слоя значительной толщины. Осушенное болото отличается от обычного наличием массива осушенного торфяного слоя типа сухой крупы. При замерзании слоя образуется слой мерзлой торфяной крупы вместо необходимого для основания под автозимник прочного монолитного слоя определенной толщины типа ледяного слоя на водоемах.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание условий, обеспечивающих эффективный процесс монолитного замораживания болотной поверхности под основание автозимника до необходимой глубины, путем увлажнения осушенного слоя не менее, чем до необходимой глубины промораживания, проминки с вытеснением воздушных пузырьков и заполнения пор водой до выступления воды на поверхности.
Технический результат - повышение эффективности процесса монолитного, типа ледяного слоя на водоемах, замораживания болотной поверхности под основание автозимника до необходимой глубины путем увлажнения осушенного слоя, до необходимой глубины промораживания, проминки с вытеснением воздушных пузырьков и заполнением пор водой до выступления воды на поверхности.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для подготовки оснований автозимников на осушенных болотах содержит первое передвижное средство, на котором установлены электростанция с топливным баком и насос для забора воды из предварительно просверленных скважин, оборудованных термоизолированными обсадными трубами с резьбой, при этом насос соединен с накопителем-подогревателем посредством шланга, барабан для которого расположен на втором передвижном средстве, а указанный шланг соединен с гребенками - распределителями, установленными на третьем передвижном средстве.
Такое расположение оборудования позволяет осуществить требуемое увлажнение, и увлажненная болотная поверхность эффективно промерзает в форме прочного монолита типа ледяного слоя на водоемах за счет ускоренного процесса теплообмена и образования торфоледяной плиты под дорожным основанием необходимых размеров.
В комплект техники, необходимой для полной механизации процесса подготовки оснований под автозимники на осушенных болотах, кроме предлагаемого устройства включается: бульдозер с подметальной щеткой, машина для сверления скважин в минеральном грунте болотного основания.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для подготовки оснований автозимников на осушенных болотах; на фиг. 2 - схема накопителя-подогревателя; на фиг. 3 - схема гребенки-распределителя. Отличительные особенности скважин от отверстий заключается в значительной глубине до 50 см и более и значительном количестве поступающей из нее до 90 м /г и более.
Устройство для подготовки оснований автозимников на осушенных болотах состоит из следующих основных узлов и агрегатов (фиг.1, фиг.2 и фиг.3): узла 1 для забора воды из скважин через термоизолированные трубы 2; накопителя-подогревателя 3; барабана 4 для наматывания и смазывания шланга 5; распылителей 6; передвижного средства 7, 8 и 9; электростанции 10 с топливным баком 11; соединительной муфты 12, 13 и 14; насоса 15, например, типа НШН-600М, для забора воды из скважины через термоизолированные трубы 2; направляющих роликов 16, 17, 18 и 19; гребенок-распределителей 20, оси 21 для установки барабана 4, перепускного клапана 22; замка 23 для регулирования потока распределяемой воды между гребенками-распределителями 20; кронштейнов 24 для монтажа осей 21 барабана 4; электротехнической ленты 25, намотанной вокруг накопителя-подогревателя 3, двух отверстий 26 и 27 в накопителе-подогревателе 3 для подвода и отвода воды; отверстия 28 для соединения гребенки-распределителя 20 со шлангом 5, скважины для забора воды просверлены в минеральном грунте болотного основания 29; ходовые системы передвижных средств 7, 8 и 9 опираются на поверхность 30 осушенного болотного слоя 31.
Узел 1 для забора воды из скважины расположен на первом передвижном средстве 7 и состоит из насоса 15 и перепускного клапана 22, установленного на шланге 5, соединяющем насос 15 с накопителем-подогревателем 3 и предназначенным для регулирования потока воды, поступающей в накопитель-подогреватель 3 для подогрева.
Гребенки-распределители 20 установлены на третьем по ходу передвижном средстве 9 через распылители 6. Гребенки-распределители 20 сообщаются между собой посредством распределительного замка 22.
Длина эластичного несминающегося шланга 5 постоянно меняется посредством барабана 4, расположенного на втором по ходу передвижном средстве.
Сборка в единую линию эластичного несминающегося шланга 5 осуществляется с помощью муфт 13 и 14.
Привод насоса 15 и подогрев воды в накопителе-подогревателе 3 осуществляют от электростанции 10 с топливным баком 11, установленных на платформе первого по ходу передвижного транспорта 7.
Подвод воды на подогрев в накопитель-подогреватель 3 и отвод подогретой воды осуществляется соответственно через отверстия 26 и 27. Подвод воды к распылителям 6 осуществляется через отверстие 28, расположенное в средней части гребенки-распределителя 20.
В скважинах, которые пробурены в минеральном грунте болотного основания 29, установлены термоизолированные трубы 2.
Устройство работает следующим образом.
Для создания условий ускоренного процесса промораживания торфяного слоя под основание автозимника на осушенных болотах, до необходимых по глубине значений, предлагается устройство из трех агрегатов, представляющих собой легкие передвижные средства 7, 8 и 9 (фиг.1, фиг.2 и фиг.3), которые своим ходом передвигаются к месту необходимого ускоренного промораживания на осушенном торфяном слое 31.
Подготовка оснований под автозимники к промораживанию с увлажнением включает предварительную очистку от снега и растительных остатков бульдозером, например на базе трактора-болотохода типа Т-170 M1 01, с подметальной щеткой поверхности 30 осушенного болотного слоя под основание автозимника и двух полос под шнекороторный снегопогрузчик, а также сгребание снега в валки по всей ширине полосы отвода без подметальной щетки. После чего производят сверление одной или нескольких скважин на каждое место забора воды 1 в минеральном грунте 29 диаметром и глубиной, достаточными для притока воды объемом 90 м3/ч. Забор воды из скважины осуществляют насосом 15, которую затем подают для подогрева в накопитель-подогреватель 3. Подогретая вода подается к распылителям 6 под воздействием насоса 4 по эластичному не сминающемуся шлангу 5. Распыливание (распределение) подогретой воды по поверхности 30 осушенного торфяного слоя 31 осуществляется с помощью гребенок-распределителей 20 на необходимую глубину промораживания основания под автозимник и двух полос под шнекороторный снегопогрузчик. Количество подаваемой насосом 4 воды к распылителям 6 регулируют с помощью перепускного клапана 22 (фиг.1), проминку увлажненного торфяного слоя осуществляют вытеснением воздушных пузырьков и заполняют поры водой до выступления воды на поверхности.
Таким образом, осуществляется увлажнение оснований под основания автозимников на осушенных болотах.
Далее проводят проминку увлажненного торфяного слоя с выдавливанием (вытеснением) воздушных пузырьков и заполнения пор водой до выступления воды на поверхности, например, пневмокатком для проминки оснований дорог согласно способу, предложенному в патенте №2398063, опубл. 27.08.2010 г. В результате достаточного увлажнения на заданную глубину и проминки с увлажнением воздушных пузырьков и заполнения пор водой подготавливаемый слой болотной поверхности будет промерзать монолитом с продолжительностью периода в зависимости от температурных условий и толщины необходимого промораживания в 6…10 суток.
Рациональный выбор кинематической схемы устройства для подготовки оснований автозимников на осушенных болотах и обоснование основных технологических параметров в значительной степени позволят:
- достигнуть полной механизации процесса подготовки осушенной болотной поверхности к ускоренному промораживанию, а в случае необходимости, в последующем и ремонта снежной насыпи путем обильного увлажнения путем выбора рациональной кинематической схемы и совершенства конструкций устройства;
- повысить эффективность, надежность и качество процесса подготовки и ускоренного промораживания основания под автозимник на осушенных болотах и при необходимости в последующем ремонта снежной насыпи автозимника за счет увлажнения;
- упростить монтаж и демонтаж устройства на отдельные агрегаты в случае востребованности перебазировки с одного объекта на другой;
- снизить стоимость изготовления и расходы на эксплуатацию устройства для подготовки оснований автозимников на осушенных болотах.
Устройство для подготовки оснований автозимников на осушенных болотах, содержащее первое передвижное средство, на котором установлены электростанция с топливным баком и насос для забора воды из предварительно просверленных скважин, оборудованных термоизолированными обсадными трубами с резьбой, при этом насос соединен с накопителем-подогревателем посредством шланга, барабан для которого расположен на втором передвижном средстве, а указанный шланг соединен с гребенками-распределителями, установленными на третьем передвижном средстве.
