Установка забивки анкеров и свай УЗАС-2

Адаптация вооружений и военной техники для использования в гражданской сфере всегда представляет определенный интерес с той или иной точки зрения. Тем не менее, некоторые системы, такие как артиллерия, имеют ограниченный потенциал в контексте подобной переработки. Один из самых интересных проектов изменения назначения артиллерийского орудия был создан в конце восьмидесятых годов. В рамках проекта УЗАС-2 советские конструкторы предложили использовать существующее орудие для забивки свай при строительстве различных объектов.

Для установки свай, являющихся одним из основных элементов конструкции сооружения, используется оборудование нескольких типов. Бетонные, металлические или железобетонные сваи погружаются в грунт при помощи дизельных или гидравлических молотов, вибропогружателей или сваевдавливающих установок. Имея определенные преимущества, все образцы такой техники не лишены некоторых недостатков. К примеру, ударный способ забивки свай связан с длительным громким шумом, вибрациями и т.д. На протяжении длительного времени отечественные и зарубежные инженеры искали способ снизить негативное влияние процесса установки свай на окружающую инфраструктуру и людей.

Оригинальный проект, призванный решить имеющиеся проблемы, был разработан во второй половине восьмидесятых годов. Разработку оригинальной строительной машины вели специалисты Пермского политехнического института (ныне Пермский национальный исследовательский политехнический университет) во главе с профессором Михаилом Юрьевичем Цирульниковым. В течение нескольких десятилетий М.Ю. Цирульников занимался созданием перспективных артиллерийских орудий различных классов, предназначавшихся для эксплуатации в войсках. Позже накопленный опыт было предложено использовать в новой сфере.

Установка забивки анкеров и свай УЗАС-2
Общий вид установки УЗАС-2 в транспортном положении. Фото Strangernn.livejournal.com


Перспективный проект строительной техники получил название УЗАС-2 – «Установка забивки анкеров и свай». В основе проекта лежало оригинальное предложение, касавшееся принципов забивки сваи в грунт. Все существующие образцы аналогичного назначения могли погружать сваю только постепенно, с той или иной скоростью. К примеру, дизельные молоты выполняют такую задачу при помощи длительной серии ударов. Новый образец, в свою очередь, должен был устанавливать сваю на требуемую глубину за один или два удара. Для получения требуемых энергетических показателей было предложено использовать незначительно доработанное артиллерийское орудие существующего типа. Именно оно должно было буквально «выстреливать» сваю в грунт.

На основе необычного предложения сотрудники ППИ под руководством М.Ю. Цирульникова вскоре сформировали практически применимый способ установки строительных элементов, отличающийся высокой эффективностью. Применение т.н. импульсного вдавливания позволяло в 2-2,5 раза увеличить глубину забивки сваи одним выстрелом в сравнении с иным использованием той же энергии. При этом сохранялась возможность использования максимально возможного количества готовых узлов и агрегатов.

Проектирование установки УЗАС-2 завершилось в 1988 году, вскоре после чего началась сборка опытной техники. К моменту начала этих работ авторам проекта удалось заинтересовать руководство нефтегазовой отрасли. Так, испытывать оригинальный образец строительной техники предлагалось на строительных площадках предприятия «Пермнефть». Сборка опытной техники осуществлялась одной из мастерских этого предприятия при активном участии специалистов ППИ и пермского завода им. Ленина. Результатом подобной кооперации в скором времени стало появление сразу трех самоходных установок, способных забивать сваи.

Одной из главных идей проекта УЗАС-2 было использование готовых комплектующих. В первую очередь, это касалось системы забивки, которую планировалось строить на основе существующего артиллерийского орудия. Кроме того, при строительстве опытной техники использовались существующие образцы самоходной техники, позволившие дать специальному оборудованию возможность самостоятельного перемещения к месту работы.

В качестве основы для самоходной установки УЗАС-2 был выбран серийный трелевочный трактор модели ТТ-4. Эта машина имела гусеничное шасси и изначально предназначалась для транспортировки деревьев или пакетов хлыстов в полупогруженном состоянии. В ходе строительства опытных УЗАС-2 тракторы лишались специального оборудования исходной модели, вместо которого монтировались средства забивки свай. При этом значительные изменения конструкции не требовались, поскольку вся подобная аппаратура устанавливалась на существующей грузовой площадке.

Установка забивки анкеров и свай УЗАС-2
Трелевочный трактор ТТ-4 в исходной комплектации. Фото S-tehnika.com


Трактор ТТ-4 имел корпус малой высоты рамной конструкции, имевший места для установки целевого оборудования. В передней части корпуса предусматривалась установка кабины экипажа и моторного отсека. Вся верхняя часть корпуса позади кабины отдавалась под аппаратуру необходимого типа. Прямо внутри кабины на продольной оси трактора помещался моторный отсек. Из-за больших размеров двигатель и его радиатор потребовали применения дополнительного кожуха с решеткой, выступающего за пределы основной кабины. Ниже двигателя и внутри корпуса помещались различные агрегаты трансмиссии.

Трелевочный трактор комплектовался дизельным двигателем А-01МЛ мощностью 110 л.с. При помощи сцепления, механической коробки передач, заднего моста, конечных передач и раздаточную коробку двигатель соединялся с ведущими колесами ходовой части, лебедкой, используемой при трелевке, и насосом гидравлической системы. Реверсивная коробка передач позволяла выбирать из восьми скоростей переднего хода и четырех заднего. Для управления использовался планетарный механизм с ленточными тормозами.

В составе ходовой части трактор ТТ-4 имел по пять опорных катков на каждом борту. Характерной чертой катков была конструкция на основе изогнутых спиц. Катки блокировались при помощи двух тележек с собственными рессорами: два помещались на передней тележке, три – на задней. В передней части корпуса размещалось направляющее колесо, значительно удаленное от первого опорного катка. В корме находилось ведущее. Большой диаметр катков позволил отказаться от отдельных поддерживающих роликов.

«Установка забивки анкеров и свай» в ходе строительства получила системы горизонтирования, монтируемые прямо на раму существующего шасси. К передней части машины присоединили вынесенный агрегат с вертикально расположенным гидроцилиндром. Еще два домкрата находились в кормовой части и должны были опускаться на грунт поворотом. Подобная конструкция дополнительных опор позволяла во время работы удерживать машину в требуемом положении.

Самая интересная часть машины УЗАС-2 размещалась на грузовой площадке шасси, ранее предназначавшейся для крепления трелевочного щита. Конструкция площадки была незначительно изменена, а кроме того, у нее появилось небольшое ограждение. На специальных креплениях шарнирно предлагалось устанавливать артиллерийскую часть, непосредственно отвечающую за забивку свай. Основой качающегося агрегата была рама из трех продольных труб, соединенных дополнительными элементами соответствующей формы. В транспортное горизонтальное или рабочее вертикальное положение рама переводилась при помощи двух гидроцилиндров.

В качестве средства забивки свай было предложено использовать 152-мм пушку корпусной артиллерии М-47 (Индекс ГАУ 52-П-547). Это орудие, разработанное Специальным конструкторским бюро завода №172 (ныне «Мотовилихинские заводы») при самом активном участии М.Ю. Цирульникова, производилось серийно с 1951 по 1957 годы и в течение некоторого времени использовалось советской армией, после чего уступило свое место более новым системам. Проектом УЗАС-2 предлагалась некоторая переделка существующего орудия устаревшего типа, после чего оно могло служить источником энергии для погружения свай в грунт.

Установка забивки анкеров и свай УЗАС-2
Пушка М-47 в Военно-историческом музее артиллерии, инженерных войск и войск связи (г. Санкт-Петербург). Фото Wikimedia Commons


Одним из положительных последствий реализации нового проекта и массового строительства подобной техники могла стать экономия на утилизации имеющихся орудий. В пятидесятых годах советская промышленность построила всего 122 пушки М-47, которые в дальнейшем были выведены из активной эксплуатации и отправлены на хранение. В будущем это оружие должно было пойти на утилизацию, однако строительство установок для забивки свай позволяло отсрочить этот момент, а также получить от списанных изделий определенную выгоду.

В исходной версии пушка М-47 корпусной артиллерии представляла собой орудие калибром 152 мм со стволом длиной 43,75 калибра. Пушка комплектовалась клиновым затвором, гидравлическими противооткатными устройствами и дульным тормозом. Ствольная группа в виде ствола, казенника и кожуха для закрепления в люльке при помощи цапф последней монтировалась на лафете, состоящем из верхнего и нижнего станков. Верхний станок представлял собой U-образное устройство с креплениями и приводами наведения орудия, тогда как нижний оснащался станинами, колесным ходом и т.д. Конструкция лафета позволяла обстреливать цели в горизонтальном секторе шириной 50° при углах возвышения от -2,5° до +45°. Лафет комплектовался броневым щитом. Максимальная дальность стрельбы достигала 20,5 км.

В рамках проекта УЗАС-2 существующее орудие М-47 должно было претерпевать заметные изменения. В первую очередь, оно лишалось нижнего станка и прочих элементов лафета. Также удалялись броневой щит, прицел, дульный тормоз и ряд других более не нужных агрегатов. Верхний станок, люлька и другие элементы артиллерийской системы предлагалось устанавливать на качающейся раме самоходной установки. При этом ствол блокировался в заданном положении, параллельно трубам качающейся рамы. Для сокращения габаритов всей машины в сборе и уменьшения энергетических показателей до требуемого уровня было решено самым серьезным образом обрезать существующий ствол. Теперь его дульная часть незначительно выступала за уровень противооткатных устройств.

Вместе с доработанным орудием для забивки свай предлагалось использовать т.н. забойник. Это устройство было выполнено в виде крупной детали переменной формы. Хвостовик забойника имел цилиндрическую форму с внешним диаметром 152 мм, благодаря чему мог помещаться в ствол пушки. Головной наконечник устройства был значительно крупнее и предназначался для обеспечения контакта с забиваемой сваей. Также в составе забойника имелась т.н. сменная камера, размещенная на хвостовике. Ее предлагалось использовать для установки порохового заряда. Применение стандартных гильз от 152-мм артиллерийских выстрелов не предусматривалось.

Прибыв к месту работы, строители должны были установить машину УЗАС-2 в требуемом месте и использовать домкраты для размещения в правильном положении. Далее производился подъем рамы с артиллерийской частью, в ствол помещался забойник, сопряженный со сваей. После этого оператор установки давал команду на выстрел, и свая под действием пороховых газов входила на требуемую глубину. Последняя изменялась при помощи переменного заряда.

В 1988 году силами нескольких пермских предприятий было построено сразу три самоходных установки типа УЗАС-2, которые сразу планировалось ввести в ограниченную эксплуатацию. Испытывать эту технику предлагалось одновременно со строительством тех или иных объектов. В конце восьмидесятых годов «Пермнефть» и различные подразделения этой структуры самым активным образом занимались строительством новых объектов, поэтому установки забивания анкеров и свай не рисковали остаться без работы. Им предстояло участвовать в строительстве разнообразных новых проектов для нефтегазодобывающего управления «Полазнанефть» и предприятия «Запсибнефтестрой».

Установка забивки анкеров и свай УЗАС-2
УЗАС-2 на понтоне, позволяющем забивать сваи в дно водоема. Фото Strangernn.livejournal.com


Одной из первых реальных задач, решенных установками УЗАС-2 уже в 1988 году, стала забивка свай для строительства двух фундаментов станков-качалок «Запсибнефтестроя». Во время этих работ строителям пришлось вбивать сваи в вечномерзлый грунт. Несмотря на сложность подобных работ, специалисты достаточно быстро установили все нужные сваи, дав коллегам-строителям возможность продолжать строительство. По некоторым данным, в качестве свай при таком строительстве использовались переделанные бурильные трубы, выработавшие свой ресурс.

В дальнейшем аналогичные работы велись на других объектах в разных районах. Было установлено, что минимальная глубина забивки составляет 0,5 м. При забивке в глинистый грунт средней плотности свая одним выстрелом могла быть отправлена на глубину до 4 м. При работе с более сложными грунтами мог понадобиться второй удар по свае. В то же время, большая часть поставленных задач успешно решалась при помощи одного выстрела на сваю. Забивка сваи одним выстрелом позволяла ускорить работы. Во время реальной эксплуатации было установлено, что одна установка УЗАС-2 может за час забивать до десятка свай – до 80 за рабочую смену.

Характерной особенностью системы УЗАС-2 являлись минимальный шум и вибрации, производимые при работе. Так, существующие дизель-молоты при работе создают серию громких хлопков и распространяют по грунту достаточно мощные вибрации, способные угрожать окружающим сооружениям. Установка на основе пушки М-47, в отличие от таких систем, делала лишь один или два удара по свае. Кроме того, запирание пороховых газов внутри ствола дополнительно сокращало шум и негативное влияние на окружающие объекты. В ходе строительных работ на территории Пермского вагоноремонтного завода установка УЗАС-2 забивала сваи на расстоянии до 1 м и менее от существующих зданий. Как сообщается, несмотря на множество выстрелов и выполнение поставленных задач, ни из ближайших зданий не пострадало, а все их стекла остались на своих местах.

При всех своих преимуществах, система УЗАС-2 имела некоторые недостатки. Так, необходимость применения существующего орудия могло в некоторой мере осложнять выпуск серийной техники за счет бюрократических и иных факторов. Кроме того, предложенная конструкция машины накладывала определенные ограничения на длину забиваемой сваи. Следует отметить, что при дальнейшем развитии проекта имеющиеся недостатки вполне могли быть исправлены.

В ходе теоретических изысканий и практической отработки специалисты нескольких организаций изучали возможность применения УЗАС-2 для решения специальных задач. К примеру, отрабатывалась забивка свай в условиях болота. При этом выстрелом требовалось провести сваю через слой воды, ила и т.д., после чего она должна была войти в твердый грунт. Также предлагалось заглубление нескольких металлических электродов, по которым далее следовало пропускать электрический ток высокого напряжения. Такое воздействие приводило к уплотнению грунта, что могло использоваться, например, при строительстве на склонах, требующих определенного укрепления. При этом не исключалась стрельба сваями при нестандартных положениях артиллерийской части.

Особый интерес представляет проект системы, предназначенной для забивки свай в дно водоемов. В таком случае самоходная гусеничная машина должна была доставляться к месту работы при помощи буксируемого понтона. На последнем помещались некоторые специальные устройства и средства закрепления установки УЗАС-2. Специально для понтонной версии установки была разработана специальная система управления, обеспечивающая правильный выстрел сваей. Особый прибор должен был следить за положением понтона и артиллерийской части и учитывать имеющуюся качку. При достижении требуемого положения прибор автоматически давал команду на выстрел, благодаря чему свая уходила ко дну при минимальных отклонениях от требуемой траектории. Пройдя через воду, свая продолжала движение в грунте и достигала заданной глубины.

Установка забивки анкеров и свай УЗАС-2
Современный вариант многоствольной установки забивки свай, чертеж из патента RU 2348757


Эксплуатация трех построенных установок УЗАС-2 продолжалась до 1992 года. За это время машины успели поучаствовать в постройке множества различных объектов добывающей промышленности. По результатам такой эксплуатации были сделаны более чем интересные выводы. Возможность забивки до 80 свай за смену давала увеличение производительности труда в 5-6 раз в сравнении с традиционными системами аналогичного назначения. Себестоимость работ сокращалась в 3-4 раза. Таким образом, эксплуатационные и экономические преимущества оригинальной техники полностью компенсировали все незначительные недостатки. Установки УЗАС-2 на практике показали все перспективы оригинального предложения М.Ю. Цирульникова и его коллег.

Эксплуатация трех опытных установок УЗАС-2 завершилась в начале девяностых годов. В другой период отечественной истории проект мог получить продолжение, в результате чего строительная отрасль освоила бы большое число машин нового типа с высокими характеристиками, способных быстро и дешево забивать сваи разных типов в ходе тех или иных строительств. Тем не менее, этого не случилось. Распад Советского Союза и последовавшие за этим проблемы поставили крест на множестве перспективных разработок.

Дальнейшая судьба трех машин УЗАС-2 достоверно неизвестна. По-видимому, в будущем их разобрали за ненадобностью. Кроме того, тракторы ТТ-4 могли быть переделаны по исходному проекту с возвращением на соответствующую работу. Новые образцы подобной техники уже не строились. Уже два десятилетия российские строители не используют в работах артиллерийские средства забивки свай, применяя системы традиционных конструкций.

Тем не менее, идея не была забыта. В течение долгих лет специалисты Пермского политехнического института / Пермского национального исследовательского политехнического университета продолжали развитие оригинального предложения, результатом чего к настоящему времени стало появление солидного объема теоретических материалов, нескольких проектов и патентов. В частности, предлагается использование многоствольной системы, в которой забивка сваи осуществляется одновременным подрывом нескольких зарядов в трех стволах. В составе такой установки предлагается использовать единый крупный забойник, одновременно взаимодействующий со всеми тремя стволами.

В восьмидесятых годах оригинальная идея повышения производительности при забивке свай дошла до практического применения и внесла заметный вклад в строительство различных объектов промышленности. Новые проекты пока не достигли таких успехов, оставаясь лишь в виде набора документации. Тем не менее, нельзя исключать такого развития событий, при котором новые проекты использования артиллерии при забивке свай все же дойдут до полноценной реализации и использования на практике.


По материалам:
http://a-economics.ru/
http://izobretatel.by/
http://traktorbook.com/
http://s-tehnika.com/
http://strangernn.livejournal.com/
http://cyberleninka.ru/article/n/neobhodimoe-uslovie-vertikalnogo-zastrelivaniya-stroitelnyh-elementov-v-grunt-iz-mnogostvolnoy-artilleriyskoy-sistemy
http://findpatent.ru/patent/234/2348757.html

Автор: Рябов Кирилл


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 15

Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти
  1. Тот же ЛЕХА 15 декабря 2016 05:15
    Возможность забивки до 80 свай за смену давала увеличение производительности труда в 5-6 раз в сравнении с традиционными системами аналогичного назначения. Себестоимость работ сокращалась в 3-4 раза.


    Эффектно...сколько таких изобретений было в СССР ...немеряно.

    Но как всегда бюрократическая машина государства свела их результативность на нет.

    По нашей стране в 90-х разъезжало немало посланцев с ЗАПАДА в поисках таких
    изобретений...скупали за копейки а то и бесплатно.
    Печально все это...талантлив наш народ наши изобретатели но найти применение своему таланту редко получается.
    1. амурец 15 декабря 2016 08:13
      Цитата: Тот же ЛЕХА
      По нашей стране в 90-х разъезжало немало посланцев с ЗАПАДА в поисках таких
      изобретений...скупали за копейки а то и бесплатно.

      Да и разъезжать не надо было, скупались все технические журналы. По крайней мере у нас на ДВ у японцев большой популярностью пользовались: М-К. Т-М, Ю-Т. Автомобильный транспорт, Наука и Жизнь. Знание -Сила и другие технические журналы. Ещй японцы старались подписаться на все отраслевые журналы, которые им были доступны.
      А судьба тракторов? Так на эти трактора, что только не монтировалось? И буровые станки,
      1. амурец 15 декабря 2016 08:19
        И валочно-пакетирующие машины. Шасси под установку свай было выбрано очень удачное.
        И ещё ряд механизмов.
  2. Штык 15 декабря 2016 06:58
    Отдачу никто не отменял, интересно после какого количества выстрелов трактор рассыпался? smile А еще спросите у скалолаза альпиниста, почему они не забивают крючья одним могучим ударом...
    1. свой1970 11 апреля 2017 21:10
      1) 4 году установки отработали- срок службы для трактора вполне приличный для тех условий где они эксплуатировались даже без орудий,так что тут нормально все
      2) основная масса свай забивалась не в материковый камень а в грунт
      3)есть у меня подозрение - что если бы были маленькие крючья одноразовые дешовые и типа строительных дюбельных пистолетов для прибивания тех крючей - то может быть альпинисты бы и не таскали со собой связки железа на горы what
  3. Гончар 15 декабря 2016 10:18
    Маразм конверсии конца 1980-х. Артиллеристы должны делать орудия, а строители забивать сваи. Область применения подобной машины в строительстве крайне ограничена. Мала глубина погружения и мал диаметр сваи.
    Зачастую верхние 5-8 и более метров грунта имеют малую несущую способность, их приходится протыкать сваей, опираясь на несущие грунты. Несущая способность сваи зависит от периметра боковой поверхности сваи, и от площади пятки, а при диаметре сваи 150 мм (не более калибра орудия) несущая способность мизерна. Не даром для инженерных и дорожных войск разрабатывали комплекты "Пролёт" с обычными дизель-молотами или кабестаны для завинчивания винтовых свай под мосты САРМ и БАРМ.
    1. AKuzenka 4 января 2017 17:04
      Обратите внимание на свой маразм и не считайте таких людей идиотами. Люди всё это ЗНАЮТ. А гениальные и просто удобные изобретения, часто случаются, на стыках деятельности. Вы знаете несущую способность среднемёрзлого грунта?
    2. свой1970 11 апреля 2017 21:12
      при диаметре сваи 150 мм (не более калибра орудия) -текст читали?!!!Забойник в калибре 152 мм - а не свая.....
  4. Серый брат 15 декабря 2016 10:39
    Я не верю что никто ни разу не попробовал сваей выстрелить чтобы посмотреть как далеко она улетит. fellow
    1. ydjin 15 декабря 2016 12:02
      Цитата: Серый брат
      Я не верю что никто ни разу не попробовал сваей выстрелить чтобы посмотреть как далеко она улетит. fellow

      А мы помню в детстве из строительного пистолета дюбелями стальными стреляли! laughing
  5. ando_bor 15 декабря 2016 12:21
    Интересная информация, не знал.
    В тему свай и оружия: - усиленная трубчатая свая для судоходного пролета Крымского моста
    толщина стенки трубы - 45 мм, как лобовая броня танка Т-34
  6. птс-м 15 декабря 2016 12:53
    Не перестаю удивляться изобретательности нашего народа.Как говорят ...голь на выдумки хитра...
  7. Fitter65 15 декабря 2016 13:16
    В качестве основы для самоходной установки УЗАС-2 был выбран серийный трелевочный трактор модели ТТ-4.

    Для чего только не использовалось изделие Алтайского Тракторного Завода...Я перед уходом на срочку в Лесхозе на ТТ-4 работал,а на Т-4 практику проходил,мы помнится его звали Т-34,надёжный,мощный как танк...
  8. Type 63 27 декабря 2016 01:00
    Остроумная конструкция и интересная машина.
  9. колдун 4 января 2017 16:45
    Цитата: Гончар
    Маразм конверсии конца 1980-х. Артиллеристы должны делать орудия, а строители забивать сваи. Область применения подобной машины в строительстве крайне ограничена. Мала глубина погружения и мал диаметр сваи.
    Зачастую верхние 5-8 и более метров грунта имеют малую несущую способность, их приходится протыкать сваей, опираясь на несущие грунты. Несущая способность сваи зависит от периметра боковой поверхности сваи, и от площади пятки, а при диаметре сваи 150 мм (не более калибра орудия) несущая способность мизерна. Не даром для инженерных и дорожных войск разрабатывали комплекты "Пролёт" с обычными дизель-молотами или кабестаны для завинчивания винтовых свай под мосты САРМ и БАРМ.



    малы у вас познания в погружении свай Петербург и большая честь ленинградской области стоит на висячих сваях ни каких там опорных слоев нету!!!так как болото.свайки там висят за счет бокового обсоса свай в основном 35 на 35 редко 40 на 40 сваи.я не посредственно работаю машинистом копра вот уже как 11 лет начинал с простых дизель молотов а сейчас работаю на гидравлическом копре марки юнттан 25.это финская машинка. с автором согласен шум и вибрация очень даже.не зря же машинисты уходят по льготам на пенсию.а проф заболевание у нас с ушами плохо слышим и вибро.и думаю идея не плохая бы была если бы была доведена до ума.а н есушая способнасть определяеться количеством свай и нагрузкой на них.тоесть можно увеличить кол-во свай тем самым уменьшить на них нагрузку и тогда 10свай 5-8 метров будут нести нагрузку как 2сваи по15 метров при загрузке их 50 тон на сваю(это к примеру вес привел.вес из расчета на здание или конструкцию берется)тоесть эти 50 можно раскинуть на большее кол-во свай а не на одну вот и все.так что не множко вы не в теме товарисч.
Картина дня