плавающий трубопровод

Формула изобретения

Плавающий трубопровод, включающий секции труб, поплавки цилиндрической формы, выполненные из полимерного материала с положительной плавучестью в жидкости, расположенные на трубах и имеющие внешнюю оболочку, отличающийся тем, что поплавок выполнен в виде нескольких слоев материала, намотанных на трубе, а внешняя оболочка - в виде одного или нескольких слоев материала, при этом поверхности слоев материалов соединены между собой, а внешняя оболочка выполнена из материала с большей плотностью, чем материал внутренних слоев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области трубопроводного гидротранспорта и может быть использовано при сооружении трубопровода, транспортирующего однородные жидкости и гидросмеси.

Известен плавающий трубопровод, включающий поплавки, состоящие из полимерного материала с положительной плавучестью в жидкости, например пенопласта или пенополиуретана, и внешней оболочки (патент ЕР 0216418, МКИ 4 F16L 1/24 от 1987 г.).

Недостатком такой конструкции плавающего трубопровода является ненадежность в эксплуатации и сложность его изготовления.

Ненадежность в эксплуатации обусловлена конструкцией поплавков.

Использование в качестве поплавкового материала пенопласта, имеющего недостаточную механическую прочность, требует дополнительно наличия внутренней оболочки, в которую помещается труба для соединения с поплавком. А установка трубы во внутреннем пространстве поплавка с зазором требует использования дополнительных элементов крепления.

В результате эксплуатации трубопровода на плаву при повреждении внешней оболочки поплавкового элемента пенопласт будет разрушаться и крепление будет нарушено.

Кроме того, отдельное изготовление поплавков и последующий монтаж их на трубопроводе путем помещения трубы с одним фланцем во внутреннюю полость поплавка с последующим оснащением ее вторым фланцем ведет к технологическому усложнению при изготовлении плавающего трубопровода и приводит к увеличению его себестоимости.

Известен плавающий трубопровод, включающий поплавки цилиндрической формы, установленные на трубопроводе и выполненные из полимерного материала с положительной плавучестью в жидкости и снабженные защитной оболочкой из полимерного материла (патент RU № 2176048, МКИ 7 F16L 1/12, опубл. 2001 г.) - принято за прототип.

Недостатком такой конструкции трубопровода также является его ненадежность в эксплуатации и высокая трудоемкость при сборке такого плавающего трубопровода.

Ненадежность конструкции обусловлена наличием защитной оболочки в виде герметичной камеры, охватывающей материал поплавка, и наличием элементов фиксации поплавков на трубопроводе. Так, при эксплуатации трубопровода при случайном повреждении материала оболочки начинается расползание ее по телу поплавка, при этом ослабляются элементы крепления. Ненадежность крепления поплавков приводит к их потере с трубопровода. Поплавки, перемещаясь по трубопроводу, не обеспечивают необходимую плавучесть и необходимый радиус изгиба трубопровода. Кроме того, отдельное изготовление поплавков, особенно в части заполнения камерной оболочки поплавковым материалом, и монтаж поплавков на трубопроводе является технологически сложным и ведет к увеличению себестоимости плавающего трубопровода.

Технической задачей изобретения является повышение надежности плавучести трубопровода и улучшение эксплуатационных характеристик, а также упрощение и удешевление технологии изготовления плавающего трубопровода.

Технический результат достигается тем, что в известном плавающем трубопроводе, включающем секции труб, поплавки цилиндрической формы, выполненные из полимерного материала с положительной плавучестью в жидкости, расположенные на трубах и имеющие внешнюю оболочку, поплавок выполнен в виде нескольких слоев материала намотанных на трубе, а внешняя оболочка - в виде одного или нескольких слоев материала, при этом поверхности слоев материалов соединены между собой, а внешняя оболочка выполнена из материала с большей плотностью, чем материал внутренних слоев.

Указанная совокупность признаков технического решения обеспечивает получение технического результата.

Повышение надежности трубопровода и улучшение его эксплуатационных характеристик обеспечивается как повышенной прочностью поплавкового элемента, выполненного в виде соединенных между собой слоев материала, так и за счет прочности материала внешней оболочки, выполненной в один или нескольких слоев (в зависимости от условий эксплуатации трубопровода). Намотанные на трубе слои материала поплавка обеспечивают дополнительную прочность материалу, из которого изготовлен трубопровод и повышают его сопротивляемость нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации трубопровода. Кроме того, такая конструкция поплавка дает прочное и надежное соединение его с трубопроводом, чем исключается возможность отрыва поплавков при эксплуатации трубопровода.

Упрощение и удешевление технологии изготовления трубопровода достигается за счет исключения трудоемких операций отдельного изготовления поплавков, крепления их при монтаже на трубах, а также за счет исключения применения крепежных элементов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан плавающий трубопровод, на фиг.2 - поперечное сечение А-А трубопровода.

Плавающий трубопровод состоит из секций резинотканевых (резинокомпозиционных) труб - 1, поплавков цилиндрической формы, установленных на нем с расчетным шагом.

Каждый из поплавков выполнен в виде нескольких слоев - 2 полимерного материала с положительной плавучестью в жидкости, намотанных на трубе и имеет внешнюю оболочку - 3. Внешняя оболочка выполнена в виде одного или нескольких слоев материала. Все поверхности слоев материала поплавка и оболочки соединены между собой, например методом сварки или склейки. Внешняя оболочка выполнена из материала с большей плотностью, чем материал внутренних слоев поплавка.

Материалом повышенной плотности может быть, например, полиэтилен, полиуретан, резинотканевый слой и др., в то время как материалом поплавка могут служить такие материалы с низкой плотностью, как пенополиэтилен, пенополиуретан и др.

В качестве поплавкового материала может быть использован, например, закрытопористый листовой пенополиэтилен толщиной до 20 мм, плотностью 30-90 кг/м³ и водопоглощением не более 5%. В качестве материала внешней оболочки использован листовой полиэтилен или резинотканевый слой плотностью более 100 кг/м³.

Плавающий трубопровод изготавливается следующим образом.

К секции трубопровода в расчетном месте прикрепляется конец листа, например, из пенополиэтилена. Размеры листа соответствуют размеру получаемого поплавка. При вращении секции трубопровода происходит наматывание листа полимерного материала. Одновременно поверхности слоев материала соединяют между собой методом сварки или склейки.

Усилие натяжения листа полимерного материала при намотке слоев и усадка материала, вызванная соединением его слоев, прочно закрепляют материал поплавка на трубопроводе. Геометрические размеры поплавка (количество слоев) определяются расчетным путем.

После получения необходимого размера поплавка производится нанесение слоя или нескольких слоев материала внешней оболочки с одновременным соединением их между собой и с материалом поплавка.

Затем секции трубопроводов с поплавками поставляются к месту эксплуатации и собираются в общий трубопровод необходимого размера.

В зависимости от условий эксплуатации трубопровода конструкция поплавков может быть различного вида и состоять из слоев материала с различными механическими свойствами и разной толщины.

Поплавки могут быть расположены на трубопроводе как коаксиально, так и эксцентрично по отношению к трубе.

Для обеспечения необходимого радиуса изгиба трубопровода поплавки могут располагаться как с расчетным шагом, так и по всей длине.

Предлагаемый плавающий трубопровод в отличие от существующих конструкций может эксплуатироваться более длительное время и в более жестких условиях, особенно при сильной ветроволновой нагрузке, например на морской акватории.

Предлагаемая конструкция плавающего трубопровода по сравнению с известным является более надежной, имеет более лучшие эксплуатационные характеристики, является более простой и дешевой в технологическом исполнении.

Это достигается за счет конструкции поплавка, наличием прочной внешней оболочки, обеспечивающей его прочность и надежность крепления на трубопроводе, а также за счет увеличения сопротивления нагрузкам материала, из которого изготовляется трубопровод, исключения элементов крепления поплавков и упрощения монтажа их на трубопроводе.