Кротодренажное устройство
Владельцы патента RU 2611787:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) (RU)
Изобретение относится к гидромелиоративной технике и используется при создании кротодрен. Устройство включает вертикальный нож, горизонтальный нож с симметрично расположенными относительно вертикального ножа открылками с прикрепленными к каждому из них дренером с поперечным сечением в виде фигуры постоянной ширины со скошенной под острым углом к линии направления движения передней режущей гранью и консольными режущими участками после дренеров. Дренеры в поперечном сечении выполнены в виде треугольника Рело. Один из углов треугольника Рело в поперечном сечении располагается в верхних частях дренеров. Открылки и консольные режущие участки прикреплены к дренерам в плоскости расположения нижних углов треугольника Рело. Обеспечивается повышение устойчивости свода и стенок дрен. 2 ил.
Изобретение относится к гидромелиоративной технике и используется при создании кротодрен.
Известен рабочий орган кротодренажной машины, включающий вертикальный нож с двумя Г-образными крыльями и дренеры с поперечным сечением в виде круга. Дренеры прикреплены к Г-образным крыльям вертикального ножа посредством расположенных сзади него отогнутых вверх и параллельных ему ребер (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №698565, МПК А01В 13/00, Е02В 11/02, 1979 г.).
Основным недостатком указанного устройства является недостаточная устойчивость свода и стенок кротовых дрен.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому (прототипом) является кротодренажное устройство, включающее вертикальный нож, горизонтальный нож с симметрично расположенными относительно вертикального ножа открылками с прикрепленными к каждому из них дренером, который выполнен в виде цилиндра со скошенными под острым углом к линии направления движения передней режущей гранью и прикреплен к открылку по диаметральным образующим цилиндра в плоскости горизонтального ножа, имеющего после дренера режущие участки (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №1569380, МПК Е02В 11/02, 1990 г.).
Основным недостаткам устройства-прототипа является недостаточная устойчивость свода и стенок кротовых дрен.
Задачей изобретения является повышение устойчивости свода и стенок дрен.
Задачей изобретения является повышение устойчивости свода и стенок дрен.
Для решения посталенной задачи в кротодренажном устройстве, включающем вертикальный нож, горизонтальный нож с симметрично расположенными относительно вертикального ножа открылками с прикрепленными к каждому из них дренером с поперечным сечением в виде фигуры постоянной ширины со скошенной под острым углом к линии направления движения передней режущей гранью и консольными режущими участками после дренеров, дренеры в поперечном сечении выполнены в виде треугольника Рело, причем один из углов треугольника Рело в поперечном сечении располагается в верхних частях дренеров, а открылки и консольные режущие участки прикреплены к дренерам в плоскости расположение нижних углов треугольника Рело.
Сущность изобретения заключается в том, что дренеры в поперечном сечении выполнены в виде треугольника Рело, причем один из углов треугольника Рело в поперечном сечении располагается в верхних частях дренеров, а открылки и консольные режущие участки прикреплены к дренерным в плоскости расположения нижних углов треугольника Рело.
Такой новый признак, как выполнение дренеров в поперечном сечении в виде треуглольника Рело, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что образованные ими кротовые дрены имеют большую поверхность, чем кротовые дрены, образованные дренерами круглого поперечного сечения (при одинаковых площадях поперечного сечения), - это приводит к более эффективному рассеянию поверхностных напряжений в стенках кротовых дрен. Второй новый признак, как расположение одного из углов треугольника Рело в поперечном сечении в верхних частях дренеров, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что одна из наиболее жестких зон (угловая зона) треугольника Рело в сечениях дренеров располагается в зоне формирования наиболее напряженной сводной части кротовых дрен, повышая их устойчивость по сравнению с полукруглыми сводами дрен. Третий новый признак, заключающийся в том, что открылки и консольные режущие участки прикреплены к дренерам в плоскости расположения, нижних углов треугольника Рело, позволяет предложенному техническому решению приобрести новое свойство, заключающееся в том, что щели, образуемые открылками и консольными режущими участками, стыкуются с полостями кротовых дрен в одних из наиболее жестких частях релообразного сечения кротовых дрен.
Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению достигнуть положительного эффекта, заключающегося в повышении устойчивости свода и стенок дрен. Все это позволяет утверждать, что предложенное техническое решение соответствует критериям приобретения «новизна» и «изобретательский уровень».
На фиг. 1 приведено кротодренажное устройство, общий вид; на фиг. 2 показан след, оставляемый устройством в грунте, поперечный разрез.
Кротодренажное устройство состоит из вертикального ножа 1 и горизонтального ножа 2, выполненного в виде пластины с симметрично расположенными относительно вертикального ножа 1 открылками 3 с прикрепленными к каждому из них дренером 4. Дренеры 4 в поперечном сечении выполнены в виде треугольника Рело. Дренеры 4 выполнены со скошенными под углом к линии направления движения переднее режущей гранью. Консольные режущие участки 5 и открылки 3 прикреплены к дренерам 4 в плоскости расположения нижних углов треугольника Рело поперечных сечений дренеров (см. фиг. 2).
Устройство работает следующим образом.
При движении устройства вырезаемый нижней режущей кромкой дренера 4 грунт попадает на скошенную поверхность и перемещается по ней вверх. Расположение вертикального ножа 1 позволяет избежать создания щели над сводом дрены. После прохождения дренеров в грунте формируются две дренажные полости 6, имеющие поперечное сечение в виде треугольника Рело. Верхний свод будет иметь более уплотненную структуру. Нахождение щелей (следов) 7, образованных открылками 3 и щелей (следов) 8, образованных в плоскости нижних углов треугольников Рело в поперечной сечении кротовых дрен позволяет достигнуть более высокой устойчивости стенок кротовых дрен.
Треугольник Рело представляет собой фигуру постоянной ширины, образованную пересечением трех дуг радиуса , центры которого находятся в вершинах равностороннего треугольника со стороной .
Из всех фигур заданной постоянной ширины треугольник Рело обладает наименьшей площадью. Если ширина его равна , то его площадь равна 
. Следовательно, при равных площадях, треугольник Рело имеет большую ширину по сравнению с кругом. По сравнению с кротовой дреной, имеющей круглое поперечное сечение, кротовая дрена, имеющая поперечное сечение в виде треугольника Рело, имеет больший периметр, а следовательно, большую поверхность, что имеет существенное значение для более эффективного рассеяния поверхностных напряжений и большего водозахвата.
Поверхность кротовых дрен с поперечными сечениями в виде треугольника Рело, по сравнению с кротовыми дренами с круглыми поперечными сечениями, увеличивается более чем на 5%.
У треугольника Рело, по сравнению с кругом той же площади, диаметр почти во всех направлениях, проходящих через центр тяжести фигуры, больше на 5%, за исключением нескольких направлений, где они равны. Следовательно, устойчивость стенок полученных кротовых дрен увеличивается.
Наиболее устойчивые участки в релообразной полости кротовых дрен формируются в ее угловых зонах. Поэтому наиболее рационально угловые зоны в сечениях дренеров располагать в верхних частях и местах совмещения с открылками и консольными режущими участками.
Свод, образованный в виде угла треугольника Рело, по результатам модельных исследований, оказался на 15-25% устойчивее полукруглого свода, обрающегося в круглом сечении кротовых дрен в прототипе.
Размещение примыканий щелей 7 и 8, образованных открылками 3 и консольными режущими участками 5 в жестких угловых зонах релообразных кротовых дрен, способствует повышение устойчивости их стенок.
Технико-экономическая эффективность предложенного устройства, по сравнению с устройством прототипом, заключается в том, что благодаря релообразному поперечному сечению дренеров и заданной им ориентации в вертикальной (фронтальной) плоскости повышается устойчивость свода и стенок получаемых кротовых дрен. Кроме этого за счет увеличение поверхности кротовых дрен повышается их водозахватная способность.
Кротодренажное устройство, включающее вертикальный нож, горизонтальный нож с симметрично расположенными относительно вертикального ножа открылками с прикрепленными к каждому из них дренером с поперечным сечением в виде фигуры постоянной ширины со скошенной под острым углом к линии направления движения передней режущей гранью и консольными режущими участками после дренеров, отличающееся тем, что дренеры в поперечном сечении выполнены в виде треугольника Рело, причем один из углов треугольника Рело в поперечном сечении располагается в верхних частях дренеров, а открылки и консольные режущие участки прикреплены к дренерам в плоскости расположения нижних углов треугольника Рело.
