Главная -> Пневмопробойники

Новые перспективные разработки неуправляемого и управляемого пневмопробойников

С учетом рассмотренных в предыдущих разделах некоторых основных вопросов, можно уверенно утверждать, что для создания более совершенных, по отношению к ныне существующим, погружаемых в грунт ударных устройств нужно попытаться решить хотя бы одну из двух основных групп задач.

К первой группе следует отнести задачи, связанные с усовершенствованием современных неуправляемых пневмопробойников.

Наиболее актуальными задачами этой группы, являются задачи повышения эксплуатационного ресурса и надежности таких машин, задачи максимально возможного повышения эффективности использования энергии сжатого воздуха и задачи достижения максимально возможной простоты и комфортности переключения направления их движения при максимально возможной надежности и простоте конструкции механизмов реверса.

Ко второй группе следует отнести задачи, связанные с максимально возможным упрощением конструкции существующих или разработкой принципиально новых управляемых пневмопробойников, их телеметрических систем, а также, новых способов и механизмов управления, обеспечивающих непрерывную корректировку траектории перемещения ударных машин на любом из участков заданной трассы, независимо от наличия на ней тех или иных искусственных или естественных препятствий.

При этом наиболее идеальным с точки зрения создания по-настоящему конкурентно способного, по отношению к установкам ГНБ, конструктивно простого, надежного, сравнительно недорогого и максимально комфортного в обслуживании управляемого пневмопробойника, является одновременное успешное решение обеих сформулированных выше групп задач.

Ниже, без излишней деталировки, обладающих абсолютной патентной чистотой, но пока ещё патентно не защищенных технических идей, будет показана более, чем реальная возможность, раздельного или совместного решения этих задач.

На рисунке 1 показана упрощенная конструктивная схема неуправляемого пневмопробойника, основной отличительной особенностью которого является равнопрочный по всей своей длине ударник кольцевого поперечного сечения и смонтированная в хвостовой части устройства принципиально новая, не имеющая аналогов система воздухораспределения, конструктивно объединенная с оригинальным механизмом реверса.

Рис.1. Упрощенная конструктивная схема неуправляемого пневмопробойника.

1 – носовой наконечник; 2 - корпус; 3 – ударник; 4 – центральная трубка; 5 – хвостовик; 6 - воздухораспределительный узел (know- how!) A - передняя камера; B – задняя камера.

По аналогии с классическим пневмопробойником, основной принцип работы рассматриваемого ударного устройства основан на использовании обратной связи между ударником и воздухораспределителем, который при помощи достаточно простого (и, не обсуждаемого в данный момент по указанным выше причинам) специального устройства, способен отслеживать текущее положение ударника.

На протяжении всего участка разгона ударника в направлении носовой части воздухораспределитель соединяет заднюю камеру с магистралью, а переднюю камеру, через осевой канал ударника, с атмосферой (рис.2).

Рис.2

При этом ударник не испытывает никакого сопротивления своему движению со стороны передней рабочей камеры и вся энергия сжатого воздуха, подаваемая воздухораспределителем в заднюю камеру, максимально полезно расходуется только на разгон ударника.

После нанесения удара по носовой части, воздухораспределитель, отслеживающий текущее положение ударника, подключает переднюю рабочую камеру через осевой канал ударника к магистрали, а заднюю рабочую камеру соединяет с атмосферой (рис.3).

Рис.3

Начиная с этого момента, ударник начинает перемещаться в направлении хвостовой части ударного устройства, не испытывая никакого сопротивления своему движению со стороны задней камеры. В результате этого и в режиме обратного хода ударника вся энергия сжатого воздуха полезно тратится только на разгон ударника до некоторой скорости V2.

В заданной начальной точке участка торможения ударника, воздухораспределитель снова переключается и соединяет заднюю камеру с магистралью, а переднюю с атмосферой (рис.4).

Рис.4

При торможении ударника, вплоть до его полной остановки на некотором расстоянии от хвостовой части устройства (рис.5) вся энергия сжатого воздуха вначале полностью тратится на его торможение, а затем на повторный разгон для нанесения удара.

Рис.5

Аналогичным образом ударное устройство работает и в режиме реверса после перенастройки на этот режим следящего устройства воздухораспределителя, автоматически осуществляемой по дистанционной команде оператора при помощи встроенного в воздухораспределитель простейшего механизма реверса.

Отличие работы ударного устройства в режиме реверса от его работы в режиме прямого хода, состоит только в том, что в режиме реверса удары наносятся ударником по хвостовику, а полная остановка ударника происходит на некотором расстоянии от носовой части ударного устройства.

По отношению к классическому пневмопробойнику рассматриваемое нами устройство имеет целый ряд неоспоримых достоинств.

Во-первых, ударник этого устройства, в отличие от ударника классического пневмопробойника, не имеет концентраторов напряжений и является равнопрочным по всей своей длине.

Благодаря этому, поле распределения напряжений при его ударно-волновом нагружении является абсолютно однородным и поломка ударника может произойти только за счет формирования в нем магистральных трещин, обусловленных либо усталостными характеристиками металла, либо наличием в нем вызывающих развитие и формирование этих трещин естественных структурных неоднородностей в виде краевых или винтовых дислокаций.

Имеющий более высокие прочностные характеристики ударник позволяет произвести существенное увеличение его предударной скорости, (например, до значений порядка 10-12 м/c, в отличие от предельных 3-5 м/c для ударника классического пневмопробойника) и тем самым при одной и той же массе ударника значительно повысить ударную мощность погружаемого в грунт устройства. Применение такого ударника позволяет существенно повысить равнопрочность элементов конструкции ударного устройства и увеличить его надежность и долговечность.

Во-вторых, благодаря полному отсутствию воздушной подушки, которая возникает в известных погружаемых в грунт ударных устройствах на заключительном этапе разгона ударника, и которая помимо поглощения части потраченной на его разгон энергии, ещё и смягчает сам удар, в рассматриваемом ударном устройстве обеспечивается максимальная жесткость удара и максимальная эффективность передачи его энергии корпусу машины. Удар по носовой или хвостовой частям машины производится напрямую, а не через промежуточный упругий элемент в виде воздушной подушки.

В-третьих, в соответствии с принципом действия рассматриваемого ударного устройства, вся энергия сжатого воздуха тратится только на разгон или только на торможение ударника и тем самым в данном устройстве, в отличие от всех известных аналогов, достигается максимально возможная эффективность использования энергии сжатого воздуха.

Кроме того, при одинаковых длинах участков разгона (или торможения) ударника в классическом пневмопробойнике и в рассматриваемом устройства, ударник данного устройства, не испытывающий сопротивления своему движению, преодолеет любое из этих расстояний быстрее ударника классического пневмопробойника. А это при меньших суммарных затратах энергии сжатого воздуха позволяет повысить частоту, а следовательно, и общую ударную мощность устройства.

В-четвертых, в данном устройстве используется простейший (состоящий всего лишь из трёх деталей) механизм реверса, который после получения команды оператора автоматически перенастраивает следящее за положением ударника устройство воздухораспределителя. При этом подача команды на переключение направления движения машины производится нажатием кнопки или поворотом рычага специального наземного устройства без каких-либо специальных манипуляций с воздухоподающим шлангом (например, его вращения, натяжения, отключения и повторного подключения к компрессору и т.д.).

К недостаткам следует отнести тот факт, что по сложности конструкции рассматриваемое устройство, состоящее в совокупности не более, чем из 30-35 деталей, незначительно, но все же уступает более простой конструкции классического пневмопробойника.

Более объективно, основные достоинства и недостатки данного устройства могут быть выявлены только после изготовления опытного образца, проведения необходимого объема его испытаний и зависящими от их результатов необходимых опытно-конструкторских работ по окончательной доводке и максимально возможному упрощению конструкции, которая, даже по состоянию на сегодняшний день, является достаточно простой и высокотехнологичной.

В случае получения положительных результатов испытаний на базе рассматриваемого ударного устройства может быть создан и управляемый пневмопробойник.

Автором этих строк разработан принципиально новый, очень простой и, не имеющий налогов, универсальный способ управления погружаемым в грунт ударным устройством, а также адаптированный именно для реализации этого способа простейший механизм, очень хорошо зарекомендовавший себя в других широко известных технических устройствах.

При этом очень важно отметить, что и сам способ и механизм управления могут быть использованы как в рассматриваемом ударном устройстве, так и в классическом пневмопробойнике после его сравнительно несложной конструктивной доработки.

Применительно к рассматриваемому ударному устройству, для переоборудования его в управляемое, необходимо просто заменить носовой наконечник на другой специальный наконечник, оснащенный датчиками телеметрии и простейшим механизмом управления, состоящим не более, чем из десятка деталей. Никаких других, конструктивных изменений, больше не требуется.

Аналогичным образом управляемое устройство путем простой замены носового наконечника может быть переоборудовано в неуправляемое.

Благодаря этому, одно и то же ударное устройство является универсальным и может быть использовано для выполнения достаточно широкого спектра работ, связанных с реализацией различных видов бестраншейных технологий.

Важно также отметить, что в отличие от управляемого пневмопробойника GRUNDOSTEER, для управления движением универсального ударного устройства не требуется специального комплекса наземного оборудования. Управление движением этого устройства по заданной траектории осуществляется оператором путем передачи по воздухоподводящему шлангу определенной последовательности специальных пневматических сигналов.

Для получения информации о текущих координатах и углах ориентации ударного устройства в пространстве, предполагается использовать специальную телеметрическую систему, не включающую в свой состав традиционного для таких систем дорогостоящего портативного радиолокатора, который не позволяет производить пеленгацию устройства при его нахождении под различного рода искусственными или естественными препятствиями.

В заключение нужно отметить, что автор заложенных в рассмотренные ударные устройства и обладающих абсолютной патентной чистотой основных технических идей, посвятивший их конструктивной проработке без малого почти два десятка лет, готов к любой форме взаимовыгодного и плодотворного сотрудничества с любым, заинтересованным в практической реализации этих устройств юридическим или физическим лицом.


Задать вопрос автору статьи: pnevm-tools@yandex.ru



Предыдущие из цикла статей о пневмопробойниках:


Пневмопробойники: основные понятия и определения
Пневмопробойник – это самодвижущаяся пневматическая машина ударного действия, которая может быть использована как самостоятельно, так и в сочетании с другими видами оборудования, применяемого для реализации широкого спектра бестраншейных технологий в строительстве, в частности, для бестраншейной прокладки или замены труб, бестраншейной прокладки или замены инженерных подземных коммуникаций под различного рода препятствиями

История развития пневмопробойников
Впервые идея образования скважин в уплотняемом грунте путем применения самодвижущегося при помощи взрывных зарядов технического устройства была предложена в 1947 году советскими инженерами Назаренко Н.В. и Назаренко В.Н. Но была ли технически реализована эта идея и была ли она доведена до уровня промышленного использования или осталась только на уровне чисто теоретического изобретения ничего, к сожалению, неизвестно.

Принцип действия, достоинства и недостатки современных пневмопробойников
В настоящее время практически все без исключения серийно выпускаемые в мире пневмопробойники имеют принципиально одну и ту же конструктивную схему, состоящую из трёх основных узлов – являющегося рабочим инструментом пневмопробойника полого цилиндрического корпусом, размещенного внутри этого корпуса выполненного по дифференциальной схеме ударника и смонтированной в хвостовой части машины бесклапанной системы воздухораспределения. Реверсивные пневмопробойники оснащаются также ещё и механизмом реверса, который в подавляющем большинстве случаев независимо от своего принципа действия и конструкции также размещается в хвостовой части корпуса.

Примеры некоторых технических решений, направленных на усовершенствование пневмопробойников
По мере накопления опыта практической эксплуатации пневмопробойников инженерами многих странах мира было предложено огромное число запатентованных технических решений, направленных на устранение их основных недостатков.

Поиск



Пневмопробойники