Компоновка земснаряда

Вчера закончил мостить площадку для багера. Жду фанфар...

Но обо всем по порядку.

С давних пор повелось крепить мини-земснаряд к лодке "по перпендикуляру"  и веревками.
Вязание веревки  считалось даже неким исскуством недоступным новичку. Это дело всегда доверялось самым опытным , прожженным. Ещё бы, от качества крепления зависела устойчивость земснаряда.
Ведь если неправильно или недостаточно надежно привязать, то земснаряд норовит накренится или даже перевернутся.

Вот так выглядит эта схема крепления, я её назвал "классической":



Но однажды случилась нехватка людей и пришлось работать одному на земснаряде.
И о ужас, в отсутствии второго человека, без поддержки понтон регулярно накренялся до такой степени, что срабатывал датчик уровня масла в главном двигателе. По этой причине два раза "посадили" пульпу и пришлось по паре часов заниматься нелюбимым делом - вытряхиванием песка из шлангов. Дело это тяжкое метр шланга с песком  весит 30 кг и пропихивать его нужно до 10 -15 метров.

Поэтому нужно было что то срочно предпринимать. На берегу был найдет прут арматуры длиной около двух метров его то я поместил  между рамой и конец лег на лодку. Теперь при крене понтона на сторону всаса арматура передавала нагрузку на борт лодки. И крен был минимальным понтон оказался настолько устойчивым, что это позволяло осторожно (арматура была недостаточно толстой и гнулась от нагрузки) перемещаться по нему.

Следующим шагом был поиск ещё одного прута арматуры для симметричного крепления. Вот так это выглядело (арматура показана зеленым цветом):
 


Проработав в таком виде ещё пару объектов пришло понимание, что схему крепления можно усовершенствовать. И постепенно мысль о креплении лодки к понтону сформировалась в идею жесткого устойчивого крепления.

Для этого была приобретена профилированная труба прямоугольного сечения, которая с одной стороны болтами крепилась к раме понтона, а другим концом ложилась на борта лодки и привязывалась к лодке веревками. Конструкция оказалась настолько устойчивой, что позволяла без опасений обходить двигатели со всех сторон, и что раньше казалось невероятным, теперь легко было проводить ревизию насоса не прибегая к дополнительному плавсредству и не причаливая к берегу.

Так было отработано ещё два объекта за это время уже обозначилась концепция практически нового земснаряда. В таком виде теперь планируем начать новый сезон 2013 года:



Направляющие - трубы прямоугольного сечения 50 х 25 мм. Вылет от рамы 1,8 м. на конце поперечное крепление  труба того же сечения длиной 2,20 м на её конце установлены болты для фиксации каната (кнехтchih).
По этой схеме, как видно из рисунка, есть возможность устанавливать двигатели двумя способами. Это может быть удобно исходя из относительного расположения карьера и карты намыва.
Также выбор расположения двигателей позволяет оценить удобство в доступе к насосам во время чистки и заправки моторов топливом. А кому то может показаться важным с какой стороны расположен стартер это уже дело вкуса.

"Палуба" составлена из двух щитов шириной 190 см и общей длиной 180 см.
Щиты с краев усилены планкой 40х25 мм между рамой с зазором 1см для фиксации также выставлены планки. Посредине щитов установлена сшивающая все доски перпендикулярная доска.
На краю рабочего щита, под багером" снизу пришита ещё одна параллельная доска перекрывающая две верхние доски. В итоге имеет достаточно жесткую и прочную конструкцию.

Напоследок хочу немножко самокритики в свой адрес. Несмотря на то что из "ничего" получено такое замечательно удобное, просторное судно (на нем можно даже поставить палатку), это самое "ничего" тянет на 50-55 кг. Но надеюсь комфорт в работе пересилит желание отказаться от "лишнего груза".

Если кто то посчитает что это всё же нереально тяжело и нет места в прицепе, тому могу предложить облегченный вариант, доски покупались с запасом, должно хватить:



Эта конструкция почти в два раза легче, может кому придется по душе. Сделать мини земснаряд своими руками можно быстро.

Сопло от производителя

  • 26.02.13, 02:23
В предыдущей заметке мы рассмотрели виды сопел и сделали однозначный вывод о необходимости применения конусного сопла.

И каково же было наше удивление когда мы обнаружили, что производитель поставляет форсунки с простыми цилиндрическими насадками. Нам понятно желание производителя экономить на простоте и дешевизне их изготовления. Но для эффективной работы необходимо профессиональное оборудование, а не "китайская подделка". Поэтому нам придется самим изготовить такое сопло, которое даст максимум кинетической энергии струи воды. Ведь именно от скорости струи зависит её способность разрушать плотные грунты.



Ничего фантастического мы не сочиняем, просто делаем так как нужно.

В таком виде сопло мы закажем токарям. Но затем нами самостоятельно будет обрезан конец до размера который подберем экспериментально исходя из максимальной разрушающей силы и возможности насоса выдавать необходимый расход воды.

Надеюсь нам удастся получить теоретически возможную скорость струи в 101 км/ч на выходе .
Конечно после замены шлангов с 25 мм на 50 мм podmig

Сопла

Сегодня мы обоснуем применение конических сопел в форсунке.

На практике очень часто жидкости вытекают через отверстия, продольный размер которых сравним с их диаметром или превышает его. Это необязательно должен быть специально приваренный патрубок, — простое отверстие небольшого диаметра в достаточно толстой стенке оказывает на струю аналогичное влияние. В таких случаях уже нельзя пренебречь влиянием внутренней поверхности отверстия на протекающую по нему струю. Подобный относительно короткий канал, влияющий на форму протекающей по нему струи, но в то же время имеющий достаточно малое собственное гидродинамическое сопротивление, в гидродинамике называется «насадок». Простейшим случаем является насадок с цилиндрической внутренней поверхностью.


Истечение через цилиндрический насадок.
a) в атмосферу (и в жидкость) с малой скоростью;  б) в атмосферу с большой скоростью;  в) в жидкость (под уровень) с большой скоростью;  1-1 — сечение, соответствующее наибольшему сжатию струи;  2-2 — сечение струи на выходе из насадка.

Также, как и при истечении из отверстия в тонкой стенке, в начале насадка струя испытывает сжатие из-за радиальной компоненты скорости вытекающей в отверстие жидкости. При этом у стенок насадка образуется область пониженного давления. Однако затем по мере продвижения струя под действием этого пониженного давления расширяется, заполняя всё внутреннее сечение насадка, и давление выравнивается.

Очевидно, что при повышении давления в резервуаре P0 пониженное давление  P1 довольно быстро может стать отрицательным, т.е. ниже давления вакуума. Поскольку такое состояние физически невозможно, то в этот момент происходит изменение режима истечения жидкости — он прекращает быть безотрывным и отрывается от внутренних стенок насадка на всём протяжении его длины. При этом в образовавшуюся щель поступает наружный воздух, заполняющий область между струёй и внутренними стенками насадка (хотя вследствие эжекции воздуха струёй давление там всё равно будет ниже, чем в свободном пространстве у выхода насадка).

Если условия для возникновения режима отрыва от стенок появляются при истечении струи через затопленный насадок, область разрежения, конечно, не заполняется воздухом. Вместо этого там возникают кавитационные явления. То же самое может происходить и в случае истечения через слишком длинный насадок (трубу).



Сопла

В простейшем случае сопло представляет собой цилиндрический или конический патрубок, один конец которого присоединён к источнику жидкости или газа, а из другого истекает струя.

Примерами гидравлических сопел могут служить ствол пожарного брандспойта

Принцип действия сопла основан на непрерывном увеличении скорости жидкости или газа в направлении течения от входного до выходного сечения.

В качестве примера рассмотрим следующие четыре типа:





  1. С возрастающей к выходу кривизной профиля. По результатам непосредственного измерения статического давления по длине и радиусу сопел и в струе, качественный вид линий тока в нём аналогичен отверстию в тонкой стенке, траектория струек имеет параболическую форму (показано справа от сопла №1).
  2. Короткое коноидальное. С традиционной точки зрения, обеспечивает наибольший расход жидкости (а следовательно, и скорость) по сравнению с другими профилями при прочих равных условиях.
  3. Ступенчатое. Средний по длине угол раствора конуса такой же, как и у гладкого конического сопла №4. С традиционной точки зрения, ещё более ухудшить условия истечения струи и получить большее гидравлическое сопротивление сопла, не уменьшая явно его просвет, можно, пожалуй, лишь создавая противоток жидкости внутри сопла.
  4. Гладкое коническое. С традиционной точки зрения, имеет оптимальный внутренний профиль для обеспечения максимальной кинетической энергии струи на больших дистанциях. Поэтому именно так обычно изготавливают наконечники шлангов, пожарных брандспойтов, гидромониторов и прочих устройств, где необходимо получить максимальную силу и дальность струи.


Логично что для получения максимальной кинетической энергии струи следует применить гладкое конусное сопло.

 


Почему 50 мм лучше чем 25?

  • 25.02.13, 20:55
У нас есть насос WH 20 X, его заявленные характеристики :
Максимальное давление 50 метров водяного столба при нулевой подаче воды
Максимальная подача воды 500 л/мин при нулевом сопротивлении т.е. выброс сразу от насоса без шланга.

Поэтому мы за отправные точки возьмем два параметра из графика приложенного к инструкции по эксплуатации.
Точки выбраны интуитивно как наиболее подходящие для выполнения целей для которых мы насос приобрели.

Первой точке соответствует давление 30 м и подача 375 л/мин.
Второй точке соответствует  давление 40 м и подача 250 л/мин воды.

Выходной патрубок насоса имеет размер 50 мм.

Соответственно в первом режиме:

 скорость воды составляет 3,2 м/сек и энергетические затраты 32 вт

во втором случае:

скорость воды составляет 1,7 м/сек и энергетические затраты 9 вт.

На практике мы применяем переходник на шланг ( и соответственно шланг) 25 мм.

В этом случае мы имеем новые параметры для первого режима:

 скорость воды составляет 13,9 м/сек и энергетические затраты 600 вт (против  32 втumnik )

Во втором случае:

скорость воды составляет 7,4 м/сек и энергетические затраты 170 вт (9% от мощности двигателя с учетом кпд)

цифра в 600 вт говорит о потерях в 16% мощности двигателя в 3,6 квт.
Но учитывая что КПД  центробежных насосов порядка 50% потери могут составлять до 30%

Я признаю, что в моих рассуждениях есть неточность, т.к. речь идет не о прямых потерях. и данное значение лишь говорит о запасе кинетической энергии в теории возвращающейся в сопле форсунке. (конечно если бы она была правильно сконструирована, а что это не так мы узнаем в следующей заметке)
Но эта цифра дает четкое представление какое реальное сопротивление возникает в трубопроводе с потоком имеющем соответственно скорости в 3 м/сек и 13 м/с.

Скорость 3 м/с уже сама по себе большая для трубопровода диаметром всего 50 мм, но 13 м/сек в трубке диаметром 25 мм с площадью сечения в 4 раза меньше рекомендуемой  это слишком большая. Особенно если понимать что с такой скоростью вода направленная шлангом вверх поднимется на высоту 10 метров без дополнительных сопел.

Вывод: необходимо переоборудовать все насосы на шланг диаметром 50мм.

Он сказал поехали!

И махнул на всех рукой...
Страницы:
1
3
4
предыдущая
следующая