устройство для удержания подводного трубопровода (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство для удержания подводного трубопровода, содержащее плавающие в поверхностном слое водоема опоры и соединительные гибкие тяги, отличающееся тем, что оно снабжено расположенной на проектной глубине траверсой и размещенными на дне дополнительными опорами в виде якорных грузов, при этом трубопровод закреплен на траверсе, которая соединена в верхней и нижней частях гибкими тягами соответственно по крайней мере с одной плавающей опорой и одним якорным грузом.

2. Устройство для удержания подводного трубопровода, содержащее плавающие в поверхностном слое водоема опоры и соединительные гибкие тяги, отличающееся тем, что оно снабжено размещенной на проектной глубине траверсой, дополнительными, размещенными на дне опорами в виде якорных грузов и противовесом, при этом трубопровод закреплен на траверсе, которая соединена в верхней части гибкими тягами по крайней мере с двумя плавающими опорами, а последние с двумя якорными грузами, причем противовес присоединен к траверсе снизу.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что плавающие опоры выполнены в виде полого поплавка, заполненного газом, например воздухом.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что поплавок выполнен разъемным, а его сопрягаемые части снабжены фланцевым стыком.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что поплавок заполнен полистиролом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности, к прокладке подводных трубопроводов, и может быть использовано для удержания глубоководных трубопроводов на заданной глубине.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известны многочисленные конструкции утяжителей для подводных трубопроводов. Известен, например, кольцевой утяжитель подводного трубопровода, включающий охватывающую трубопровод нежесткую каркасную линию с закрепленными концами и нанизанный на нее набор балластных блоков, см. а.с. N 1076684, F 16 L 1/04.

Известен также утяжитель подводного трубопровода, содержащий пару жестко связанных между собой и наложенных связью на трубопровод балластных блоков в виде герметичных емкостей, которые выполнены заодно с общей обтекаемой верхней поверхностью и снабжены шарнирно присоединенными крыльями, см. а.с. N 1267094, F 16 L 1/04.

Для крепления трубопровода ко дну моля на больших глубинах известно устройство, представляющее собой приспособление, которое используя давление воды, осуществляет задавливание в дно моля заостренного конца стержня, являющегося крепежным устройством хомута трубопровода, см. патент Великобритании N 2088449, Е 02 В 7/20.

Общим недостатком всех упомянутых известных средств является их ограниченные функциональные возможности, обусловленные возможностью их использования только для подводных трубопроводов, проложенных по дну водоема, которое должно быть специально для этих целей подготовлено.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для удержания погруженного трубопровода, подвешенного на плавающих в поверхностном слое водоема опорах (см. книгу: Бородавкин П. П. и др. "Подводные трубопроводы". М. Недра, 1979, с. 10, рис. 1.3.а).

Прототипу присущи следующие недостатки:

устройство пригодно только для трубопроводов, прикладываемых на небольших глубинах в водоемах, где отсутствует сильное волнение в поверхностном слое;

плавающие в поверхностном слое водоема опоры создают препятствие и угрозу для судоходства.

для глубоководных трубопроводов применение устройства существенно затруднено.

Указанные недостатки сужают функциональные возможности прототипа, ограничивают область его использования.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения надежного удержания трубопровода на любой заранее заданной глубине водоема.

Решение указанной задачи достигается тем, что устройство для удержания подводного трубопровода, содержащее плавающие в поверхностном слое водоема опоры и соединительные гибкие тяги, снабжено расположенной по проектной глубине траверсой и размещенными на дне дополнительными опорами в виде якорных грузов, при этом трубопровод закреплен на траверсе, которая соединена в верхней и нижней части гибкими тягами соответственно, по крайней мере, с одной плавающей опорой и одним якорным грузом.

Согласно второму варианту изобретения устройство снабжено также противовесом, при этом трубопровод закреплен на траверсе, которая соединена в верхней части гибкими тягами, по крайней мере, с двумя плавающими опорами, а последние с двумя якорными грузами, причем, противовес присоединен к траверсе снизу.

В обоих вариантах изобретения плавающие опоры могут быть выполнены в виде полого поплавка, заполненного газом, например, воздухом.

Сам поплавок может быть выполнен разъемным, при этом сопрягаемые части снабжены фланцевым стыком.

Кроме того, поплавок может быть заполнен полистиролом.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что оба предложенных устройства решают одну и ту же задачу расширение функциональных возможностей устройства принципиально одним и тем же путем за счет обеспечения надежного удержания трубопровода на любой заранее заданной глубине водоема.

Заявителю не известны другие технические решения, в которых была бы использована присущая предлагаемому техническому решению совокупность известных и новых существенных признаков, что свидетельствует о соблюдении критерия "новизна", предъявляемого к изобретению.

Реализация совокупностей известных и новых признаков в обоих вариантах изобретения позволяет достичь нового технического результата обеспечивается возможность надежного удержания трубопровода на любой заранее заданной глубине.

Данный технический результат не является следствием известных свойств, проявляемых рядом порознь известных из других объектов техники признаков, таких как траверсы, якорные грузы и противовес, а является свойством только всей заявленной в самостоятельных пунктах формулы совокупности признаков.

Получение упомянутого выше первичного технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых важных полезных свойств, а именно:

обеспечение конструктивно простого и надежного удержания трубопровода на достаточно больших глубинах, на которых использование иных известных средств существенно затруднено;

обеспечение возможности подачи по трубопроводу воды с большой глубины, т.е. воды с гораздо меньшей степенью экологических примесей, по полиэтиленовому трубопроводу, обладающему наилучшими показателями для транспортировки экологически чистой среды.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид установленного с помощью заявленного устройства трубопровода; на фиг.2,3

варианты устройства.

Устройство в первом варианте содержит трубопровод 1, укрепленный на траверсе 2, которая посредством соединительных гибких тяг 3 соединена с опорой 4, имеющей положительную плавучесть и с дополнительной опорой, выполненной в виде якорного груза 5.

Второй вариант устройства включает по меньшей мере две опоры 4 и два якорных груза 5. Каждая из опор 4 соединена гибкими тягами 3 с якорным грузом 5 и траверсой 2, к нижней части которой прикреплен груз-противовес 6.

Гибкие тяги 3 могут быть выполнены из капроновых канатов, а узлы присоединения их к грузам и траверсе снабжены переходными элементами в виде колец, вертлюгов, коушей и т.п. обеспечивающих максимальную степень свободы соединяемых частей устройства. Полиэтилен в данном случае является наиболее употребимым материалом, т. к. обладает высокой степенью в отношении химических веществ, не требует защитных покрытий при контактах с жидкими средами, не подвержен зарастанию коррозионными отложениями и т.п.

Опоры 4 с положительной плавучестью могут быть выполнены с неразъемным корпусом, заполненным воздухом. Однако, такая конструкция груза требует его замены в случае потери плавучести, что является достаточно сложной задачей.

Более надежной является конструкция опор 4, согласно которой корпус выполняется разъемным, заполняется воздухом, при этом герметичность обеспечивается резиновой прокладкой фланцевого стыка.

При заполнении полости корпуса полистиролом, например, в виде плит, даже при проникновении в полость корпуса воды, гарантируется сохранение подъемной силы груза. Такая конструкция опор 4 обеспечивает необходимую его плавучесть при всех экстремальных ситуациях в течение срока эксплуатации трубопровода.

Установка удерживающих устройств при прокладке трубопровода осуществляется следующим образом.

Трубопровод собирается на суше секции, секции соединяются в плеть и по мере сборки в заглушенном состоянии транспортируются буксиром в акваторию. Предварительно по трассе прокладки трубопровода заглубляются якорные грузы 5, к которым прикреплены опоры 4, находящиеся на 5 м ниже поверхности воды, и сигнальные поплавки.

Вода по трубопроводу 1 подается с большой глубины самотеком в накопительную емкость 7, например, колодец гидротехнического сооружения, расположенный на берегу водоема.

Устройство работает следующим образом. Средства для удержания трубопровода 1 в подводном подвешенном положении устанавливаются по длине трубопровода с шагом не менее 100 м. Для глубины водоема до 15 м предположительным является первый вариант устройства, а для глубин более 15 м второй его вариант.

Опоры 4, якорные грузы 5 и траверса 2 в обоих вариантах обеспечивают надежное удержание трубопровода, гашение вибрации, компенсацию относительных перемещений его частей, возможных в результате изгиба и иных возмущений.

Трубопровод может быть расположен на любой заранее заданной глубине. Оптимальным является размещение трубопровода в придонном слое воды с минимальным расстоянием от дна 2 м, которое по мере его заглубления может увеличиваться, и в зоне забора воды может доходить до 50 м.

Величина заглубления опор 4 от поверхности воды выбирается из условия обеспечения отсутствия влияния на них процессов, происходящих на поверхности воды (ветровые, волновые и ледовые нагрузки).

Заявленное устройство, в котором отсутствует непосредственное механическое взаимодействие пригружающих элементов с поверхностью трубопровода, позволяет выполнить его из полиэтиленовых труб.

Это обстоятельство играет большую роль в случае использования трубопровода для подачи с большой глубины воды, в которой значительно меньше количество примесей, чем в обычной воде.

Трубопровод при помощи двух буксиров, которые поочередно заякориваются, подтягивают трубопровод и перестанавливаются вперед по трассе, устанавливается по линии проектного положения. После этого под него подводятся траверсы 2, которые прикрепляются к опорам 4 тягами 3, длина которых определяется расчетным путем в зависимости от глубины водоема в конкретном месте установки устройства. После этого начинается затопление трубопровода в проектное положение за счет снятия заглушки и закачки воды насосом.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается испытаниями опытного образца устройства.

Промышленное использование заявленного решения намечено в установке по добыче экологически чистой воды со дна глубоководных водоемов в 1994 году.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:

надежное крепление трубопровода на любой заданной глубине;

отсутствие необходимости подготовки траншеи на дне для укладки трубопровода;

возможность выполнения трубопровода из полиэтиленовых труб;

простота и технологичность работ по установке трубопровода в проектное положение.