L'adaptation d'armes et d'équipements militaires à une utilisation dans la sphère civile présente toujours un intérêt certain d'un point de vue ou d'un autre. Cependant, certains systèmes, comme l'artillerie, ont un potentiel limité dans le cadre d'un tel remaniement. L'un des projets les plus intéressants pour changer le but d'un canon d'artillerie a été créé à la fin des années quatre-vingt. Dans le cadre du projet UZAS-2, les concepteurs soviétiques ont proposé d'utiliser l'outil de battage de pieux existant lors de la construction de diverses installations.
Pour l'installation des pieux, qui sont l'un des principaux éléments structurels de la structure, des équipements de plusieurs types sont utilisés. Les pieux en béton, en métal ou en béton armé sont enfoncés dans le sol à l'aide de marteaux diesel ou hydrauliques, de vibrofonceurs ou de presses à pieux. Ayant certains avantages, tous les échantillons d'une telle technologie ne sont pas dépourvus de certains inconvénients. Par exemple, la méthode d'impact du battage de pieux est associée à un bruit intense prolongé, à des vibrations, etc. Pendant longtemps, les ingénieurs nationaux et étrangers ont cherché un moyen de réduire l'impact négatif du processus de battage sur l'infrastructure et les personnes environnantes.
Le projet original, conçu pour résoudre les problèmes existants, a été développé dans la seconde moitié des années quatre-vingt. Le développement de la machine de construction d'origine a été réalisé par des spécialistes de l'Institut polytechnique de Perm (aujourd'hui l'Université polytechnique de recherche nationale de Perm), dirigé par le professeur Mikhail Yuryevich Tsirulnikov. Depuis plusieurs décennies M. Yu. Tsirulnikov était engagé dans la création de canons d'artillerie prometteurs de différentes classes, destinés à être utilisés dans l'armée. Plus tard, l'expérience acquise a été proposée pour être utilisée dans un nouveau domaine.
Vue générale de l'installation UZAS-2 en position de transport. Photo Strangernn.livejournal.com
Un projet d'équipement de construction prometteur a été nommé UZAS-2 - "Installation d'ancrage et de battage de pieux". Le projet reposait sur une proposition originale concernant les principes d'enfoncement des pieux dans le sol. Tous les échantillons existants ayant un but similaire ne pourraient couler le tas que progressivement, à une vitesse ou à une autre. Les marteaux diesel, par exemple, effectuent cette tâche avec une série de coups soutenus. Le nouvel échantillon, à son tour, devait fixer le tas à la profondeur requise en un ou deux coups. Pour obtenir les indicateurs d'énergie requis, il a été proposé d'utiliser un canon d'artillerie légèrement modifié du type existant. C'est lui qui était censé littéralement "tirer" le tas dans le sol.
Sur la base d'une proposition inhabituelle, les employés du PPI sous la direction de M. Yu. Tsirulnikov a rapidement formé une méthode d'installation d'éléments de construction applicable dans la pratique, caractérisée par une efficacité élevée. L'utilisation de la soi-disant. l'indentation par impulsion a permis d'augmenter de 2 à 2,5 fois la profondeur de battage des pieux avec un seul coup par rapport à d'autres utilisations de la même énergie. Dans le même temps, il était possible d'utiliser le plus grand nombre possible de composants et d'assemblages prêts à l'emploi.
La conception de l'unité UZAS-2 a été achevée en 1988, peu de temps après l'assemblage de l'équipement expérimental a commencé. Au moment où ce travail a commencé, les auteurs du projet ont réussi à intéresser la direction de l'industrie pétrolière et gazière. Ainsi, il a été proposé de tester l'échantillon original d'équipements de construction sur les chantiers de construction de l'entreprise Permneft. Le montage du matériel expérimental a été réalisé par l'un des ateliers de cette entreprise avec la participation active des spécialistes du PPI et de l'usine de Perm du nom de V. I. Lénine. Le résultat d'une telle coopération est rapidement devenu l'émergence de trois unités automotrices capables d'enfoncer des pieux à la fois.
L'une des idées principales du projet UZAS-2 était l'utilisation de composants prêts à l'emploi. Tout d'abord, cela concernait le système d'entraînement, qui devait être construit sur la base du canon d'artillerie existant. De plus, lors de la construction d'équipements expérimentaux, des échantillons existants d'équipements automoteurs ont été utilisés, ce qui a permis de donner à des équipements spéciaux la possibilité de se déplacer indépendamment sur le lieu de travail.
Un débardeur en série du modèle TT-4 a été choisi comme base pour l'unité automotrice UZAS-2. Cette machine avait un châssis à chenilles et était à l'origine destinée au transport d'arbres ou de paquets de grumes à l'état semi-immergé. Lors de la construction de l'UZAS-2 expérimental, les tracteurs ont été privés d'équipements spéciaux du modèle d'origine, à la place desquels des moyens de battage de pieux ont été installés. Dans le même temps, aucune modification de conception importante n'a été nécessaire, car tous ces équipements ont été installés sur la zone de cargaison existante.
Débusqueur TT-4 en configuration d'origine. Photo S-tehnika.com
Le tracteur TT-4 avait une structure de châssis de faible hauteur, qui avait de l'espace pour l'installation d'équipements cibles. A l'avant de la coque, il était prévu d'installer une cabine équipage et un compartiment moteur. Toute la partie supérieure de la coque derrière le cockpit a été consacrée à l'équipement du type requis. Le compartiment moteur était situé directement à l'intérieur de la cabine sur l'axe longitudinal du tracteur. En raison de sa grande taille, le moteur et son radiateur nécessitaient l'utilisation d'un carter supplémentaire avec une calandre, dépassant de la cabine principale. Diverses unités de transmission ont été placées sous le moteur et à l'intérieur du corps.
Le débardeur était équipé d'un moteur diesel A-01ML de 110 ch. À l'aide d'un embrayage, d'une transmission manuelle, d'un essieu arrière, de transmissions finales et d'une boîte de transfert, le moteur était relié aux roues motrices du châssis, à un treuil utilisé pour le débardage et à une pompe hydraulique. La boîte de vitesses réversible permettait le choix entre huit vitesses avant et quatre vitesses arrière. Pour le contrôle, un engrenage planétaire avec des freins à bande a été utilisé.
Dans le cadre du châssis, le tracteur TT-4 avait cinq roues de chaque côté. Une caractéristique des rouleaux était la conception à rayons incurvés. Les rouleaux étaient bloqués à l'aide de deux bogies avec leurs propres ressorts: deux étaient placés sur le bogie avant, trois sur le dos. À l'avant de la coque, il y avait une roue de guidage, qui a été considérablement supprimée du premier rouleau compresseur. Le chef était à l'arrière. Le grand diamètre des rouleaux a éliminé le besoin de rouleaux de support séparés.
Pendant la construction, l'« Usine de battage d'ancres et de pieux » a reçu des systèmes de nivellement montés directement sur le cadre du châssis existant. Une unité détachée avec un vérin hydraulique situé verticalement était fixée à l'avant de la machine. Deux autres vérins se trouvaient à l'arrière et devaient être abaissés au sol en tournant. Une telle conception de supports supplémentaires a permis de maintenir la machine dans la position requise pendant le fonctionnement.
La partie la plus intéressante de la machine UZAS-2 était située sur la zone de chargement du châssis, qui était auparavant destinée à la fixation de la plaque de protection. La construction du site a été légèrement modifiée, et en plus, il a une petite clôture. Sur des affûts spéciaux, il a été proposé d'installer en pivotement une unité d'artillerie directement chargée du battage des pieux. La base de l'unité oscillante était un cadre de trois tuyaux longitudinaux reliés par des éléments supplémentaires de la forme correspondante. Le châssis a été transféré en position de travail horizontale ou verticale de transport à l'aide de deux vérins hydrauliques.
Pour enfoncer des pieux, il a été proposé d'utiliser le canon de 152 mm de l'artillerie du corps M-47 (index GAU 52-P-547). Il s'agit d'une arme développée par le Special Design Bureau of Plant No. 172 (maintenant Motovilikhinskiye Zavody) avec la participation la plus active de M. Yu. Tsirulnikov, a été produit en série de 1951 à 1957 et a été utilisé par l'armée soviétique pendant un certain temps, après quoi il a cédé la place à des systèmes plus récents. Le projet UZAS-2 a proposé une modification de l'outil existant d'un type obsolète, après quoi il pourrait servir de source d'énergie pour enfoncer les pieux dans le sol.
Canon M-47 au Musée militaire et historique de l'artillerie, des troupes du génie et du Corps des transmissions (Saint-Pétersbourg). Photo Wikimedia Commons
L'une des conséquences positives de la mise en œuvre d'un nouveau projet et de la construction massive d'un tel équipement pourrait être des économies sur l'élimination des armes existantes. Dans les années cinquante, l'industrie soviétique a construit un total de 122 canons M-47, qui ont ensuite été retirés du service actif et envoyés au stockage. À l'avenir, ces armes étaient censées être recyclées, mais la construction d'installations de battage de pieux a permis de reporter ce moment, ainsi que de tirer profit des produits déclassés.
Dans la version originale, le canon M-47 de l'artillerie du corps était un canon de 152 mm avec une longueur de canon de calibre 43, 75. Le canon était équipé d'une porte en coin, de dispositifs de recul hydrauliques et d'un frein de bouche. Le groupe de canon en forme de canon, de culasse et d'enveloppe pour la fixation dans le berceau à l'aide des goupilles de ce dernier était monté sur un chariot, composé de machines supérieures et inférieures. La machine supérieure était un dispositif en forme de U avec des supports et des commandes de guidage de pistolet, tandis que la machine inférieure était équipée de lits, de roues, etc. La conception de l'affût de canon a permis de tirer sur des cibles dans un secteur horizontal d'une largeur de 50 ° à des angles d'élévation de -2,5 ° à + 45 °. Le chariot était équipé d'un bouclier blindé. La portée de tir maximale atteint 20,5 km.
Dans le cadre du projet UZAS-2, le canon M-47 existant a dû subir des changements notables. Tout d'abord, il a été privé de la machine inférieure et d'autres éléments du chariot. Suppression du bouclier d'armure, du viseur, du frein de bouche et d'un certain nombre d'autres unités devenues inutiles. La machine supérieure, le berceau et d'autres éléments du système d'artillerie ont été proposés pour être installés sur le châssis oscillant de l'unité automotrice. Dans ce cas, le canon était verrouillé dans une position donnée, parallèle aux tubes du cadre basculant. Pour réduire la taille de l'ensemble de la machine et réduire les performances énergétiques au niveau requis, il a été décidé de couper sérieusement le canon existant. Maintenant, son museau dépassait légèrement au-delà du niveau des dispositifs de recul.
Avec l'outil de battage de pieux modifié, il a été proposé d'utiliser ce qu'on appelle. fond de trou. Ce dispositif a été réalisé sous la forme d'une grande pièce à forme variable. La tige du marteau avait une forme cylindrique avec un diamètre extérieur de 152 mm, de sorte qu'elle pouvait s'insérer dans le canon du pistolet. La tête de l'appareil était beaucoup plus grande et était destinée à assurer le contact avec le pieu battu. Aussi dans la structure de l'abattoir il y avait un soi-disant. chambre remplaçable située sur la tige. Il a été proposé de l'utiliser pour installer une charge de poudre. L'utilisation d'obus standard à partir d'obus d'artillerie de 152 mm n'était pas prévue.
Arrivés sur le lieu de travail, les constructeurs ont dû installer la machine UZAS-2 à l'endroit requis et utiliser des vérins pour la placer dans la bonne position. De plus, le cadre avec l'unité d'artillerie a été levé, un marteau couplé à une pile a été placé dans le canon. Après cela, l'opérateur de l'installation a donné l'ordre de tirer et la pile, sous l'influence des gaz en poudre, est entrée à la profondeur requise. Ce dernier a été modifié à l'aide d'une redevance variable.
En 1988, plusieurs entreprises de Perm ont construit à la fois trois unités automotrices du type UZAS-2, dont la mise en service limitée a été immédiatement planifiée. Il a été proposé de tester cette technique simultanément à la construction de certains objets. À la fin des années quatre-vingt, Permneft et diverses divisions de cette structure étaient activement engagées dans la construction de nouvelles installations, de sorte que l'installation de l'ancrage et du battage de pieux ne risquait pas de rester sans travaux. Ils devaient participer à la construction de divers nouveaux projets pour le département de production de pétrole et de gaz "Polaznaneft" et l'entreprise "Zapsibneftestroy".
UZAS-2 sur un ponton qui permet d'enfoncer des pieux dans le fond du réservoir. Photo Strangernn.livejournal.com
L'un des premiers vrais problèmes résolus par les unités UZAS-2 déjà en 1988 était le battage de pieux pour la construction de deux fondations pour les unités de pompage Zapsibneftestroy. Au cours de ces travaux, les constructeurs ont dû enfoncer des pieux dans le sol du pergélisol. Malgré la complexité de ces travaux, les spécialistes ont rapidement installé tous les pieux nécessaires, donnant aux autres constructeurs la possibilité de poursuivre la construction. Selon certains rapports, des tiges de forage retravaillées, qui sont usées, ont été utilisées comme pieux dans une telle construction.
Par la suite, des travaux similaires ont été effectués dans d'autres installations dans différentes régions. Il a été constaté que la profondeur de battage minimale est de 0,5 m. Lors de l'enfoncement dans un sol argileux de densité moyenne, le pieu peut être envoyé à une profondeur de 4 m en un seul coup. En travaillant avec des sols plus difficiles, un deuxième coup sur le pieu peut être nécessaire. Dans le même temps, la plupart des tâches ont été résolues avec succès avec un seul coup par pile. Le battage des pieux d'un seul coup a permis d'accélérer les travaux. Pendant le fonctionnement réel, il a été constaté qu'une unité UZAS-2 peut conduire jusqu'à une douzaine de piles par heure - jusqu'à 80 par quart de travail.
Une caractéristique du système UZAS-2 était le minimum de bruit et de vibrations produits pendant le fonctionnement. Ainsi, les marteaux diesel existants, en cours de fonctionnement, créent une série de détonations fortes et diffusent au sol des vibrations suffisamment puissantes pouvant menacer les structures environnantes. L'installation basée sur le canon M-47, contrairement à de tels systèmes, n'a fait qu'un ou deux coups sur la pile. De plus, le verrouillage des gaz en poudre à l'intérieur du canon a encore réduit le bruit et l'impact négatif sur les objets environnants. Au cours des travaux de construction sur le territoire de l'usine de réparation des chariots de Perm, l'unité UZAS-2 a martelé des pieux à une distance pouvant atteindre 1 m ou moins des bâtiments existants. Selon les témoignages, malgré les nombreux tirs et l'accomplissement des tâches assignées, aucun des bâtiments voisins n'a été endommagé, et toutes leurs vitres sont restées en place.
Avec tous ses avantages, le système UZAS-2 présentait certains inconvénients. Ainsi, la nécessité d'utiliser une arme existante pourrait dans une certaine mesure compliquer la production d'équipements en série en raison de facteurs bureaucratiques et autres. De plus, la conception proposée de la machine imposait certaines restrictions sur la longueur du pieu à enfoncer. Il convient de noter qu'avec la poursuite du développement du projet, les lacunes existantes pourraient bien être corrigées.
Au cours de la recherche théorique et de la formation pratique, des spécialistes de plusieurs organisations ont étudié la possibilité d'utiliser l'UZAS-2 pour résoudre des problèmes particuliers. Par exemple, le battage de pieux dans des conditions marécageuses a été élaboré. Dans ce cas, un coup de feu était nécessaire pour faire passer le tas à travers une couche d'eau, de limon, etc., après quoi il devait pénétrer dans le sol solide. Il a également été proposé d'approfondir plusieurs électrodes métalliques, à travers lesquelles un courant électrique à haute tension devrait être passé. Un tel impact a conduit à un compactage du sol, qui pourrait être utilisé, par exemple, lors de la construction sur des pentes nécessitant un certain renforcement. Dans le même temps, le tir avec des pieux n'était pas exclu avec des positions non standard de l'unité d'artillerie.
La conception d'un système pour enfoncer des pieux dans le fond des réservoirs est particulièrement intéressante. Dans ce cas, le véhicule automoteur à chenilles devait être livré sur le lieu de travail à l'aide d'un ponton tracté. Sur ce dernier, certains dispositifs et moyens spéciaux de sécurisation de l'installation UZAS-2 ont été placés. Un système de contrôle spécial a été développé spécialement pour la version ponton de l'installation, qui assure le bon tir de la pile. Un dispositif spécial était censé surveiller la position du ponton et de l'unité d'artillerie et tenir compte du tangage existant. Lorsqu'il a atteint la position requise, l'appareil a automatiquement donné une commande de tir, grâce à laquelle la pile est allée au fond avec des écarts minimes par rapport à la trajectoire requise. Après avoir traversé l'eau, le tas a continué à se déplacer dans le sol et a atteint une profondeur prédéterminée.
Version moderne d'une installation de battage de pieux à plusieurs fûts, d'après le brevet RU 2348757
L'exploitation des trois unités UZAS-2 construites s'est poursuivie jusqu'en 1992. Pendant ce temps, les machines ont réussi à participer à la construction de nombreux objets différents de l'industrie minière. Des conclusions plus qu'intéressantes ont été tirées des résultats d'une telle exploitation. La possibilité de conduire jusqu'à 80 pieux par équipe a permis d'augmenter la productivité du travail de 5 à 6 fois par rapport aux systèmes traditionnels ayant un objectif similaire. Le coût des travaux a été réduit de 3 à 4 fois. Ainsi, les avantages opérationnels et économiques de la technologie d'origine ont entièrement compensé tous les inconvénients mineurs. Les installations UZAS-2 en pratique ont montré toutes les perspectives de la proposition originale de M. Yu. Tsirulnikov et ses collègues.
L'exploitation de trois unités expérimentales UZAS-2 s'est achevée au début des années 90. Dans une autre période de l'histoire de la Russie, le projet aurait pu être poursuivi, grâce à quoi l'industrie de la construction aurait maîtrisé un grand nombre de machines d'un nouveau type à hautes performances, capables d'enfoncer rapidement et à moindre coût des pieux de divers types au cours de certaines projets de construction. Cependant, cela ne s'est pas produit. L'effondrement de l'Union soviétique et les problèmes qui en ont résulté ont mis fin à de nombreux développements prometteurs.
Le sort ultérieur des trois véhicules UZAS-2 n'est pas connu avec certitude. Apparemment, à l'avenir, ils ont été démantelés comme inutiles. De plus, les tracteurs TT-4 ont pu être convertis selon la conception originale avec un retour au travail approprié. De nouveaux échantillons d'un tel équipement n'étaient plus construits. Pendant deux décennies, les constructeurs russes n'ont pas utilisé de dispositifs de battage de pieux d'artillerie dans leur travail, en utilisant des systèmes de construction traditionnels.
Cependant, l'idée n'a pas été oubliée. Au fil des ans, des spécialistes de l'Institut polytechnique de Perm / Université nationale polytechnique de recherche de Perm ont continué à développer la proposition originale, qui a abouti à l'émergence d'un volume solide de matériaux théoriques, de plusieurs projets et brevets. En particulier, il est proposé d'utiliser un système multi-canons dans lequel le battage des pieux est effectué en faisant exploser simultanément plusieurs charges dans trois canons. Dans le cadre d'une telle installation, il est proposé d'utiliser un seul grand fond de trou, interagissant simultanément avec les trois puits.
Dans les années quatre-vingt, l'idée originale d'augmenter la productivité dans le battage de pieux est devenue une application pratique et a apporté une contribution significative à la construction de diverses installations industrielles. Les nouveaux projets n'ont pas encore obtenu un tel succès, ne restant que sous la forme d'un ensemble de documentation. Néanmoins, on ne peut exclure un tel développement d'événements dans lesquels de nouveaux projets d'utilisation de l'artillerie lors du battage de pieux atteindront néanmoins leur pleine réalisation et utilisation dans la pratique.
