Для повышения производительности водолазного труда при выполнении различных работ под водой применяются специальные инструменты, для привода которых используется энергия сжатого воздуха или взрывчатых веществ. Сжатый воздух, необходимый для работы пневматического инструмента, подается по шлангу от компрессора или из баллонов. Выхлоп отработанного воздуха происходит в воду или через специальные шланги отводится на поверхность. Управление механическим инструментом осуществляется водолазом вручную под водой.
Пневматические сверлильные машины предназначены для сверления отверстий в металле (поршневые СМ-22Э и СМ-32Э, ротационные РС-22 и РС-32) и в дереве (поршневая СМРД-32Э). Основные технические данные сверлильных машин приведены в табл. 9.8.
Пневматические бурильные молотки относятся к ударно-вращательным инструментам и предназначены для бурения шпуров в породах средней твердости при взрывных работах под водой. Разрушение породы осуществляется буром, вращающимся вокруг своей оси под действием поршня-ударника и специального поворотного механизма. Основные технические данные бурильных молотков приведены в табл. 9.9. Каждый бурильный молоток комплектуется набором буров.
Пневматические клепально-рубильные молотки используются для клепки и срубки заклепок, обрубки кромок и прорубки металлических листов. Основные технические данные клепально-рубильных молотков, применяющихся при работах под водой, приведены в табл. 9.10.
Пневматическая пила ППП предназначена для спиливания под водой свай и шпунтового ряда, перепиливания различных деревянных конструкций. Пила состоит из пневматического двигателя ротационного типа от сверлильной машины РС-32, обода, направляющего диска и режущей цепи.
Характеристика пневматической пилы
Таблица 9.8. Характеристика пневматических, сверлильных машин (при давлении воздуха 5 кгс/см2)
Примечание. В числителе указаны обороты правого вращения, в знаменателе — левого.
Таблица 9.9. Характеристика пневматических бурильных молотков
Таблица 9.10. Характеристика пневматических клепально-рубильных молотков
Дыропробивной пистолет (ПДП) относится к инструменту взрывного действия, использующему энергию пороховых газов. Назначение пистолета — пробивать под водой в стальной обшивке судна отверстия или забивать в нее шпильки с резьбой пол гайки.
В зависимости от номера (величины) порохового заряда патрона с пробойником или патрона со шпилькой можно пробивать отверстия или ставить шпильки диаметром 18 мм в стальных листах толщиной от 9 до 17 мм.
Габариты пистолета 700X200X200 мм, масса пистолета 13,5 кг; габариты укладочных ящиков: ящика № 1 — 850X290X170 мм, ящика № 2 — 540X300X130 мм, ящика № 3 — 700X340X170 мм, ящика № 4 — 680X290X170 мм, масса комплекта ПДП — 150 кг.
Ручной подводный инструмент
Кроме обычного ручного инструмента, применяемого на поверхности (кувалды, ключи, ножовки и т. п.), при выполнении работ под водой используются специальные ручные инструменты для перерезания стальных и пеньковых тросов и для завинчивания и отдачи болтовых соединений и др.
Водолазные ножницы ВНРТ — режущий инструмент рычажного типа. Предназначены для перерезания под водой стального троса или отдельных его прядей диаметром до 12 мм и проволоки диаметром до 10 мм. Ножницы имеют два съемных ножа. Верхний (подвижный) нож имеет острую режущую кромку, а нижний (неподвижный) — тупую площадку шириной 0,8 мм. Для расщепления толстых тросов на отдельные пряди конец нижнего рычага ножниц выполнен в виде свайки. Для этих же целей служит специальная свайка, поставляющаяся в комплекте ножниц.
Характеристика ножниц:
— усилие при максимально разведенных рукоятках — 2000 кгс;
— усилие при максимально сведенных рукоятках — 4000 кгс;
— раствор ножей (между концами) — 15 мм;
— раствор рукояток (между концами)—800 мм;
— длина — 895 мм;
— масса — 4 кг.
Водолазный ключ-трещотка ВКТ предназначен для завинчивания и отдачи гаек болтовых соединений без перекладки ключа во время работы. Ключ состоит из рукоятки, двух крышек, механизма переключения и сменных звездочек ( 7/8", 3/4", 5/8 " и 1/2 " — по две звездочки на каждый размер).
Характеристика ключа:
— максимальное усилие на рукоятку — 100 кгс;
— диаметр головки — 62 мм;
— длина — 280 мм;
— масса ключа в сборе — 0,9 кг.
Типовые расчеты
Вычисление давления
В водолазной практике часто приходится встречаться с вычислением механического, гидростатического и газового давления широкого диапазона величин. В зависимости от значения измеряемого давления применяют различные единицы.
В системах СИ и МКС единицей давления служит паскаль (Па), в системе МКГСС — кгс/см2 (техническая атмосфера — ат). В качестве внесистемных единиц давления применяются тор (мм рт. ст.), атм (физическая атмосфера),м вод. ст., а в английских мерах — фунт/дюйм2. Соотношения между различными единицами давления приведены в табл, 10.1.
Механическое давление измеряется силой, действующей перпендикулярно на единицу площади поверхности тела:
где р — давление, кгс/см2;
F — сила, кгс;
S — площадь, см2.
Пример 10.1. Определить давление, которое водолаз оказывает на палубу судна и на грунт под водой, когда он делает шаг (т. е. стоит на одной ноге). Вес водолаза в снаряжении на воздухе 180 кгс, а под водой 9 кгс. Площадь подошвы водолазной галоши принять 360 см2. Решение. 1) Давление, передаваемое водолазной галошей на палубу судна, по (10.1):
р = 180/360 = 0.5 кгс/см
или в единицах СИ
р = 0,5 * 0,98.105 = 49000 Па = 49 кПа.
Таблица 10.1. Соотношения между различными единицами давления
2) Давление, передаваемое водолазной галошей на грунт под водой:
или в единицах СИ
р = 0,025*0,98*105 = 2460 Па = 2,46 кПа.
Гидростатическое давление жидкости везде перпендикулярно к поверхности, на которую оно действует, и возрастает с глубиной, но остается постоянным в любой горизонтальной плоскости.
Если поверхность жидкости не испытывает внешнего давления (например, давления воздуха) или его не учитывают, то давление внутри жидкости называют избыточным давлением
где p — давление жидкости, кгс/см2;
р — плотность жидкости, гс» с4/см2;
g — ускорение свободного падения, см/с2;
Y — удельный вес жидкости, кг/см3, кгс/л;
Н — глубина, м.
Если поверхность жидкости испытывает внешнее давление пп. то давление внутри жидкости
Если на поверхность жидкости действует атмосферное давление воздуха, то давление внутри жидкости называют абсолютным давлением (т. е. давлением, измеряемым от нуля — полного вакуума):
где Б — атмосферное (барометрическое) давление, мм рт. ст.
В практических расчетах для пресной воды принимают
Y = l кгс/л и атмосферное давление p0 = 1 кгс/см2 = = 10 м вод. ст., тогда избыточное давление воды в кгс/см2
а абсолютное давление воды
Пример 10.2. Найти абсолютное давление морской воды действующее на водолаза на глубине 150 м, если барометрическое давление равно 765 мм рт. ст., а удельный вес морской воды 1,024 кгс/л.
Решение. Абсолютное давление волы по (10/4)
приолиженное значение абсолютного давления по (10.6)
В данном примере использование для расчета приближенной формулы (10.6) вполне оправданно, так как ошибка вычисления не превышает 3%.
Пример 10.3. В полой конструкции, содержащей воздух под атмосферным давлением рa = 1 кгс/см2, находящейся под водой, образовалось отверстие, через которое стала поступать вода (рис. 10.1). Какую силу давления будет испытывать водолаз, если он попытается это отверстие закрыть рукой? Площадь «У сечения отверстия равна 10X10 см2, высота столба воды Н над отверстием 50 м.
Рис. 9.20. Наблюдательная камера «Галеацци»: 1 — рым; 2 — устройство отдачи троса и среза кабеля; 3 — штуцер для телефонного ввода; 4 — крышка люка; 5 - верхний иллюминатор; 6 — резиновое привальное кольцо; 7 — нижний иллюминатор; 8 — корпус камеры; 9 — баллон кислородный с манометром; 10 — устройство отдачи аварийного балласта; 11 — аварийный балласт; 12 — кабель светильника; 13 — светильник; 14 — электровентилятор; 15—телефон- микрофон ; 16 — аккумуляторная батарея; 17 — коробка регенеративная рабочая; 18 — иллюминатор крышки люка
Решение. Избыточное давление воды у отверстия по (10.5)
P = 0,1-50 = 5 кгс/см2.
Сила давления на руку водолаза из (10.1)
F = Sp = 10*10*5 = 500 кгс =0,5 тс.
Давление газа, заключенного в сосуд, распределяется равномерно, если не принимать во внимание его весомость, которая при размерах сосудов, применяемых в водолазной практике, оказывает ничтожное влияние. Величина давления неизменной массы газа зависит от объема, который он занимает, и температуры.
Зависимость между давлением газа и его объемом при неизменной температуре устанавливается выражением
P1 V1 = p2V2 (10.7)
где р1 и р2 — первоначальное и конечное абсолютное давление, кгс/см2;
V1 и V2 — первоначальный и конечный объем газа, л. Зависимость между давлением газа и его температурой при неизменном объеме устанавливается выражением
где t1 и t2 — начальная и конечная температура газа, °С.
При неизменном давлении аналогичная зависимость существует между объемом и температурой газа
Зависимость между давлением, объемом и температурой газа устанавливается объединенным законом газового состояния
Пример 10.4. Емкость баллона 40 л, давление воздуха в нем по манометру 150 кгс/см2. Определить объем свободного воздуха в баллоне, т. е. объем, приведенный к 1 кгс/см2.
Решение. Начальное абсолютное давление р = 150+1 = 151 кгс/см2, конечное р2 = 1 кгс/см2, начальный объем V1 =40 л. Объем свободного воздуха из (10.7)
Пример 10.5. Манометр на баллоне с кислородом в помещении с температурой 17° С показывал давление 200 кгс/см2. Этот баллон перенесли на палубу, где на другой день при температуре —11° С его показания снизились до 180 кгс/см2. Возникло подозрение на утечку кислорода. Проверить правильность подозрения.
Решение. Начальное абсолютное давление p2 =200 + 1 = =201 кгс/см2, конечное р2 = 180 + 1 = 181 кгс/см2, начальная температура t1 = 17°С, конечная t2 =—11° С. Расчетное конечное давление из (10.8)
Подозрения лишены оснований, так как фактическое и расчетное давления равны.
Пример 10.6. Водолаз под водой расходует 100 л/мин воздуха, сжатого до давления глубины погружения 40 м. Определить расход свободного воздуха (т. е. при давлении 1 кгс/см2).
Решение. Начальное абсолютное давление на глубине погружения по (10.6)
Р1 = 0,1*40 =5 кгс/см2.
Конечное абсолютное давление Р2 = 1 кгс/см2
Начальный расход воздуха Vi = l00 л/мин.
Расход свободного воздуха по (10.7)
Парциальное давление газа, входящего в состав воздуха (искусственной дыхательной смеси), определяется по номо- грамме рис. 10.2 или из выражения
где рсм — парциальное давление газа в смеси, кгс/см2; Рсм — абсолютное давление газовой смеси, кгс/см2; С — объемное содержание газа в смеси, %.
Пример 10.7. Определить парциальное давление газов, входя щих в состав воздуха, подаваемого в скафандр водолаза на поверхности и на глубине 40 м, если анализ показал содержание азота 79%, кислорода 20% и углекислого газа 1%.
Решение. Абсолютное давление воздуха на поверхности Рсм -1 кгс/см2.
Рис. 10.2. Номограмма для определения парциального давления газа рг в зависимости от процентного содержания газа С и абсолютного давления газовой смеси РСМ
Парциальное давление газов на поверхности по (10.11):
Приближенно эти же результаты можно получить и по номограмме рис. 10.2.
Остаточное давление газа в баллонах. Для получения газовых смесей способом перепуска (см. схему а рис. 8.15) часто необходимо знать остаточное давление газа (кислорода) в баллоне подачи газа (баллон К), которое равно
где por —остаточное абсолютное давление газа (кислорода) в баллоне подачи, кгс/см2; Рсм — абсолютное давление газовой смеси в смесительном баллоне, кгс/см2; С — содержание газа (кислорода) в газовой смеси по объему, %.
Погружение тел в жидкости
Наиболее часто в водолазной практике приходится встречаться с расчетами определения веса погруженных тел.
Поддерживающая сила жидкости возникает при полном или частичном погружении твердого тела в жидкость. На. основании закона Архимеда поддерживающая сила, действующая на тело:
D = yVT (10.13)
где D — поддерживающая сила, кгс;
y — удельный вес жидкости, кгс/л;
VT — объем погруженной в жидкость части тела, л.
Для плавающего тела
D = G, (10.14)
где G — вес тела на поверхности, кгс. Вес тела, погруженного в жидкость, определяется из соотношения
где GП — вес тела, погруженного в жидкость, кгс;
YТ — удельный вес тела, кгс/л.
Пример 10.8. Водолаз погружается в водоем на илистое дно. Под слоем ила толщиной 1 м твердый грунт. Вес водолаза в воде 8 кгс, удельный вес ила y' = 1,3 кгс/л. Определить, достигнет ли водолаз грунта, если объем его каждой ноги (включая и галошу) от подошвы до колена равен 15 л.
Решение. Разница между удельным весом ила и воды
y' — y=1,3 — 1= 0,3 кгс/л.
Следовательно, водолаза, погружающегося в ил, можно рассматривать как тело весом 8 кгс, погружающееся в условную жидкость с удельным весом 0,3 кгс/л, тогда согласно (10.13)
Полученный объем меньше объема двух ног водолаза 15-2 = =30 л. Следовательно, даже колени водолаза не войдут в ил.
Пример 10.9. Водолаз поднимает на воздухе груз весом 60 кгс. Определить, какого веса камень может поднять водолаз под водой, затрачивая то же усилие, если удельный вес камня 2,7 кгс/л.
Решение. Согласно (10.15) водолаз в воде может поднять камень, который на поверхности будет весить:
Дата: 2019-07-24, просмотров: 338.
