«Мечи на орала»: Строительные машины из артиллерийский орудий

Описание проекта

Проект предназначен для производства нулевого цикла строительных работ. Его целью является возведение свайных фундаментов под легкие сооружения (погранзаставы, небольшие хозяйственные и специальные объекты) и обустройство линии границ. Он предусматривает также забивку свай (в том числе, деревянных) под заграждения на любых грунтах, возведение оснований легких мостов, крепление трубопроводов от всплытия на болотах, строительство наземных трубопроводов, бездефектное застреливание в грунт пограничных столбов, горизонтальный прокол насыпей и возвышенностей и многое другое.

Проект предусматривает возможность погружения электродов в грунт для последующего пуска по ним электрического тока с большим напряжением, в результате которого грунт спекается и становится плотным, что важно при строительстве сооружений на откосах. Все эти работы осуществляются при помощи выстрела строительными элементами (в том числе под любым углом к поверхности грунта), как из модернизированных существующих артиллерийских орудий, так и новых орудий, принципиальные схемы которых разработаны авторами проекта.

Выстрел свай в грунт из артиллерийских орудий позволяет полностью устранить «сырые» бетонные работы при возведении свайных фундаментов, что, например, важно при строительстве в условиях вечной мерзлоты. Авторами проекта в 1988 году было обустроено два фундамента под станки-качалки в п/о «ЗапСибНефтеСтрой» в вечномерзлый грунт.

Артиллерийские строительные установки могут успешно применяться при строительстве на слабых и болотистых грунтах, когда необходимо «пробить» слой болота сваями и войти ими в материковый грунт, после чего на сваях установить необходимое сооружение.

Авторами проекта разработан новый высокоэкономичный способ выстрела строительных элементов в грунт, названный импульсным вдавливанием. Этот способ позволяет при равных энергетических затратах (по сравнению с обычным выстрелом) увеличивать заглубление до 2,5 раз. Практика показала возможность забивки свай в плотные глины на глубину от 1 до 4 метров при помощи одного выстрела. Сваи после выстрелов не имеют дефектов и сохраняют свои первоначальные свойства. Работа пушек сопровождается хлопком не громче пистолетного. Это позволяет использовать их на территории крупных населенных пунктов, что было сделано, например, на Пермском вагоноремонтоном заводе при строительстве легких промышленных корпусов, когда возводились фундаменты на расстоянии
0,8-1м от зданий и при этом не пострадало внутреннее и внешнее остекленение зданий.

Практика показала, что пушки могут применяться при строительных работах в тяжелых климатических и погодных условиях, в любой сезон времени года. Установки особенно эффективны при выполнении крупномасштабных строительных работ.

В настоящее время на складах Российской Федерации скопилось большое количество устаревших порохов и морально устаревших артиллерийских орудий. Пороха и пушки или уничтожаются, или переплавляются в металлолом. Проект предлагает способы переделки существующих откатных пушек в строительные артиллерийские орудия. Использование списанных артиллерийских установок и устаревших порохов позволит существенно снизить затраты на изготовление специализированных пушек и их эксплуатацию.

Экплуатация трех экспериментальных установок в п/о «Пермнефть» (НГДУ «ПолазнаНефть») и «ЗабСибНефтеСтрой» в 1988-1992 годах при обустройстве нефтяных месторождений дала увеличение производительности труда в 5-6 раз и снижение себестоимости работ в 3-4 раза. Практика показала, что за одну восьмичасовую рабочую смену экспериментальная установка УЗАС-2 способна погружать до 80 свай. В качестве свай использовались бывшие в употреблении бурильные трубы.

На фотографиях приведены этапы работы созданной с участием авторов проекта установки УЗАС-2 на базе устаревшего артиллерийского орудия М-47 при обустройстве нефтяных месторождений.


Установка УЗАС-2 в транспортном положении
  
Установка УЗАС-2 перед застреливанием железобетонной сваи в грунт
  
Застреливание трубчатой стальной сваи (б/у бурильной трубы) в сезонномерзлый грунт при обустройстве нефтяного месторождения
  
Железобетонная свая после застреливания из пушки



«Судьба» проекта до и после 1992 года

В 1988 году в п/о «Пермнефть» на производственной базе объединения на станции Ферма при партнерстве завода им. Ленина (г. Пермь) были изготовлены три установки УЗАС-2 на базе устаревшего и снятого с вооружения модернизированного авторами проекта артиллерийского орудия М-47, установленного на трелевочный трактор ТТ-4.

Были проведены основные научно-исследовательские, опытно-конструкторские работы, разработаны правила техники безопасности и технология застреливания свай в грунт. Установки успешно эксплуатировались в производственных объединениях «Пермнефть» и «ЗапСибНефтеСтрой» (г. Тюмень).

Производство установок в п/о «ЗапСибНефтеСтрой» окупилось за один год (есть соответствующие акты). Однако после 1992 года и распада Советского Союза все установки бесследно пропали, частично пропала документация на них, в том числе опытно-конструкторская. Но сейчас восстановить всю документацию на существовавшую установку УЗАС-2 в кратчайшие сроки не представляет больших трудностей.

На протяжение 20 лет ученые механико-математического факультета Пермского государственного университета вели теоретические исследования по разработке нового вида мощных эффективных строительных машин – специализированных артиллерийских орудий. Теоретически показана возможность застреливания свай в плотные грунты на глубину до 9 метров при помощи одного выстрела и при помощи трех последовательных выстрелов на глубину до 20м. По теме проекта опубликовано более 70 научных статей, 4 монографии, запатентовано 17 компьютерных программ, получены 1 авторское свидетельство СССР на изобретение (совместно с п/о «Пермнефть» и Пермским государственным техническим университетом). Кроме того, получено 10 патентов РФ на изобретения, в 2013 году подано 5 заявок на патенты РФ на изобретения, защищены докторская и кандидатская диссертации по техническим наукам.

Установки могут успешно применяться при горизонтальном проколе грунтов до 30м за одну рабочую смену, например, под железнодорожными насыпями и автострадами. При этом проколе нет необходимости останавливать железнодорожное или автомобильное движение.

В настоящее время в ПГНИУ ведутся разработки по созданию многоствольных строительных артиллерийских систем, более эффективных и более легких, чем УЗАС-2.

Учеными ПГНИУ на основе математического моделирования и численных экспериментов показано, что, например, с помощью безоткатных орудий, которые стоят на вооружении армии США, застреливать сваи в грунт для получения большой величины проникания невозможно.


д.т.н., профессор ПГНИУ
Олег Геннадьевич Пенский
телефон (342) 2396-309