Транспортировка грузов, машин и оборудования для Крайнего Севера является важной задачей для развития нефтегазовой отрасли в Российской Федерации. Суровый климат и отсутствие других средств доставки является актуальной проблемой на сегодняшний день. Учитывая, что капитальные дороги являются нерентабельными для данного географического региона, существует потребность в альтернативных путях доставки грузов. Строительство временных зимних дорог (автозимники) является одним из наиболее эффективных решений данной проблемы. Технологии по строительству автозимников вызывают все больший интерес у научных школ данного направления, в связи с этим возникают перспективы для дальнейшего развития нефтегазовой отрасли. Появляются разнообразные строительные материалы, используемые в качестве основных компонентов при возведении основания снеголедовой дороги.
Этому виду дорог в последнее время придается важное значение. Разработаны нормативные документы по проектированию, строительству и содержанию сезонных автомобильных дорог, совершенствуется техника для прокладки автозимников по целинному снегу и наращивания ледового покрова. Опыт освоения, например, Уренгойского и Ямбурского месторождений показал, что использование традиционных автозимников с расчисткой снега до поверхности грунта экономически не выгодно из-за частых заносов и экологически вредного нарушения растительного покрова тундры ходовыми системами машин.
Анализ данных метеорологических постов северной части Тюменской области за последние 20 лет показывает, что число дней с метелью за год может достигнуть 130, объем снегопереноса превышает 1000 кубических метров на погонный метр дороги, а высота снежного покрова к концу зимы составляет 30–120 сантиметров. Динамика выпадения снежных осадков северных районов такова, что уже в ноябре месяце образуется достаточное количество снега для свободного переноса ветром. Низкие и резко колеблющиеся температуры этого периода зимы способствуют образованию метелей.
Традиционный автозимник с расчисткой снега до поверхности грунта в таких условиях превращается в классический снегосборник и становится неприемлемым для нормального движения транспорта [1, 2].
В зависимости от грузооборота и интенсивности движения транспортных средств зимние дороги делятся на 3 категории (таблица).
Категории снеголедовых дорог
|
Категория |
Расчетные скорости |
Ширина дороги |
Интенсивность, маш./сут |
Тип дороги |
||
|
Ровная |
Пересеченная |
Горная |
||||
|
I |
70 |
50 |
40 |
8 |
> 3000 |
магистральная |
|
II |
60 |
40 |
30 |
7 |
< 90 |
подъездная |
|
III |
50 |
30 |
25 |
6 |
> 90 |
технологическая |
Одним из способов повысить несущую способность дорожного полотна является изготовление снежного щебня. Для создания данного строительного материала необходимо разработать конструкцию для производства строительного материала, используемого при сооружении зимних автодорог [3,4].
Устройство изготовляет габаритные снежные блоки. Устройство содержит смонтированные на раме бункер для снега с увлажнением, основной скребковый конвейер с приводным барабаном, расположенный под разгрузочным окном бункера, механизмы предварительного и окончательного уплотнения снега, установленные под основным скребковым конвейером. Устройство дополнительно оснащено механизмом распиловки, включающим два блока пил, поддерживающие и направляющие элементы, закрепленные на раме, причем блоки пил установлены последовательно один за другим, пилы в первом блоке установлены перпендикулярно пилам во втором блоке, а поддерживающие и направляющие элементы выполнены в виде вальцов [5–8].
Мобильный завод по производству строительного материала для временных зимних дорог: 1 – бункер; 2 – скребковый конвейер; 3 – приводной барабан; 4 – натяжной барабан; 5 – рабочая ветвь конвейера; 6 – нижняя ветвь конвейера; 7 – скребок; 8 – дополнительный конвейер; 9 – рабочая ветвь дополнительного конвейера; 10 – нижняя ветвь дополнительного конвейера; 11 – ленточный конвейер; 12 – скребок; 13 – увлажнитель; 14 – первый блок пил; 15 – вал; 16, 17 – поддерживающие вальцы; 18 – направляющие вальцы; 19 – второй блок пил; 20 – брусья; 21 – направляющее устройство; 22 – поддерживающее устройство; 23 – кулачковый валик; 24 – кожух; 25 – технологический блок; 26 – вентилятор; 27 – транспортер
Цель изобретения – мизготовление снеголедового щебня и упрощение технологии строительства и ремонта дорог.
Цель достигается дополнительным оснащением устройства, изготавливающего снежные блоки, механизмом распиловки, включающим два блока пил, поддерживающие и направляющие элементы, закрепленные на раме устройства, причем блоки пил установлены последовательно один за другим, пилы в первом блоке установлены перпендикулярно пилам во втором блоке, а поддерживающие и направляющие элементы выполнены в виде вальцов.
Устройство для изготовления строительного материала для зимних автодорог содержит бункер для снега, под разгрузочным окном которого установлен основной скребковый конвейер с приводным барабаном и натяжным барабаном, выполненный с возможностью регулирования скорости движения. Рабочая и нижняя ветви основного конвейера имеют скребки, шарнирно присоединенные к ним [9–12].
Внутри бункера установлен механизм предварительного уплотнения снега, выполненный в виде дополнительного приводного скребкового конвейера, рабочая ветвь которого установлена под углом к вертикали. Нижняя ветвь дополнительного конвейера расположена в плоскости, параллельной рабочей плоскости основного конвейера. Механизм окончательного уплотнения снега выполнен в виде ленточного конвейера, установленного над основным конвейером с регулируемым зазором, величиной которого задают толщину формируемых блоков. Конструкция скребков, установленных на дополнительном конвейере, аналогична конструкции скребков основного конвейера. Направление движения скребков нижней ветви конвейера совпадает с направлением движения скребков верхней ветви конвейера. В бункере установлен увлажнитель для снежной массы [13–15].
На раме основного конвейера установлен первый блок пил на валу с поддерживающими и и направляющими вальцами. Направление вращения вальцов показано стрелками на рис. 1. В торце рамы основного конвейера установлен второй блок пил для распиловки брусьев с направляющим и поддерживающим устройствами. Направляющее устройство включает два кулачковых валика. На раме основного скребкового конвейера за механизмом окончательного уплотнения укреплен охлаждающий кожух, который охватывает поверхности конвейера с технологически готовыми блоками и механизм распиловки. B верхней части кожуха установлен вентилятор.
Под вторым распиловочным блоком установлен транспортер для удаления готовой продукции.
Устройство монтируют на тракторных санях, агрегатируемых с трактором типа Б-10М.
Устройство работает следующим образом. Рыхлый промороженный снег, поступающий в бункер, увлажняют паром или водой, захватывают скребками движущейся ленты конвейера, выполняющего роль прессователя-набивателя, и транспортируют, постепенно уплотняя.
Транспортер конвейера с прессуемым блоком перемещается по направлению движения прессуемой массы. Окончательно блок допрессовывают ленточным конвейером. При принудительном охлаждении снеголедовые блоки подают пилам и распиливают на брусья, которые дополнительно охлаждают и направляющим механизмом укладывают в поддерживающий механизм, где распиливают на снеголедовый щебень пилами при одновременном принудительном охлаждении. Готовый щебень подают на транспортер и далее на площадку готовой продукции.
Устройство для изготовления строительного материала для зимних автодорог производит снеголедовый щебень, который обеспечивает плотную поверхность дороги, чем увеличивает прочность и долговечность ее, значительно упрощает технологию строительства и ремонта дорог.
Рецензенты:
Захаров Н.С., д.т.н., профессор, действительный член Российской академии транспорта, г. Тюмень;
Торопов С.Ю., д.т.н., профессор кафедры «Транспорт углеводородных ресурсов», ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет», г. Тюмень.