сборная трубчатая конструкция

Формула изобретения

1. Сборная трубчатая конструкция, содержащая соединенные в стыках полые элементы трубчатого поперечного сечения, имеющие на концах торцевые фланцы, перпендикулярные оси полого элемента, отличающаяся тем, что полые элементы выполнены из ситалла, а в каждом стыке полых элементов установлена ситалловая сборная тонкостенная муфта трубчатого поперечного сечения, при этом при выполнении торцевых фланцев полых элементов, направленных наружу, сборная тонкостенная муфта расположена снаружи полых элементов и состоит из полумуфт с плоскими прямоугольными фланцами и прямоугольной канавкой со стороны полых элементов, а при выполнении торцевых фланцев полых элементов, направленных вовнутрь полых элементов, сборная тонкостенная муфта расположена внутри полых элементов и состоит из плит с прямоугольными канавками со стороны полых элементов, при этом торцевые фланцы расположены в прямоугольной канавке сборной тонкостенной муфты и каждый торцевой фланец на своей боковой поверхности имеет кольцевую канавку, а кольцевая полость, образованная сборной тонкостенной муфтой и кольцевыми канавками торцевых фланцев, заполнена герметиком.

2. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что полый элемент представляет собой тонкостенную круглую трубу.

3. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что полый элемент представляет собой тонкостенную коробку шестигранного поперечного сечения.

4. Сборная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что полый элемент представляет собой тонкостенную коробку прямоугольного или квадратного поперечного сечения.

5. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что продольно расположенный полый элемент, торцевые фланцы которого направлены наружу, в его средней части монолитно объединен с перпендикулярным ему поперечным полым элементом, который имеет на конце торцевые фланцы, направленные наружу.

6. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в стыке полых элементов с торцевыми фланцами, направленными наружу, в сборной тонкостенной муфте, расположенной снаружи полых элементов и состоящей из полумуфт, каждая полумуфта снабжена плоскими прямоугольными фланцами, расположенными вдоль полых элементов и скрепленными между собой связями, причем каждая связь представляет собой болт, установленный в цилиндрическом углублении плоских прямоугольных фланцев, заполненном герметиком.

7. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что сборная тонкостенная муфта, установленная снаружи полых элементов и состоящая из полумуфт с плоскими прямоугольными фланцами, изготовлена из стали, а плоские прямоугольные фланцы полумуфт скреплены между собой связями, выполненными в виде сварных швов.

8. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в стыке полых элементов с торцевыми фланцами, направленными наружу, сборная тонкостенная муфта, расположенная снаружи полых элементов и состоящая из полумуфт, снабжена одной или двумя монолитными тонкостенными муфтами трубчатого поперечного сечения из того же материала, что и сборная тонкостенная муфта, при этом монолитная муфта надета на сборную муфту и закреплена на ней связями.

9. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в стыке полых элементов прямоугольного или квадратного поперечного сечения с торцевыми фланцами, направленными внутрь полых элементов, сборная тонкостенная муфта, расположенная внутри полых элементов и состоящая из плит, снабжена монолитной муфтой трубчатого поперечного сечения, установленной внутри сборной муфты по всей ширине ее внутренней поверхности и скрепленной с ней связями.

10. Сборная трубчатая конструкция по п.8 или 9, отличающаяся тем, что сборная и монолитная муфты выполнены из ситалла, а каждая связь выполнена в виде металлического цилиндра, расположенного в цилиндрическом углублении сборной и монолитной муфт, которое заполнено герметиком.

11. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что концы полых элементов снабжены дополнительными фланцами, перпендикулярными полым элементам и направленными в ту же сторону, что и торцевые фланцы, а сборная тонкостенная муфта выполнена с дополнительными прямоугольными канавками, в которых расположены дополнительные фланцы.

12. Сборная трубчатая конструкция по п.2, отличающаяся тем, что крайний в конструкции полый элемент, представляющий собой тонкостенную круглую трубу, имеет на конце ситалловую торцевую заглушку, выполненную монолитно с трубой в виде тонкостенной полусферы.

13. Сборная трубчатая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что крайний в конструкции полый элемент трубчатого поперечного сечения имеет на конце ситалловое торцевое днище, выполненное в виде плоской плиты монолитно с полым элементом.

14. Сборная трубчатая конструкция по п.13, отличающаяся тем, что плоская плита ситаллового торцевого днища, выполненная монолитно с полым элементом, усилена ситалловыми ребрами жесткости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к производству ситалловых труб и коробчатых конструкций для строительства магистральных трубопроводов, мостов, тоннельных переходов под дорогами и других сооружений.

Аналогом предлагаемого изобретения может служить известная сборная металлическая конструкция, содержащая водопроводные круглые трубы с плоскими фланцами на торцах, соединенными между собой болтами с гайками. С целью герметизации труб между фланцами устанавливается резиновая прокладка [Советский энциклопедический словарь / гл. ред. A.M.Прохоров. - М.: Советская энциклопедия, 1984. - 1600 с. См. слово "Фланец" на стр.1411: "Фланец, соединительная часть труб, резервуаров, валов и др., выполняемая, как правило, заодно с основной деталью; обычно плоское кольцо или диск с отверстиями под болты или шпильки. Обеспечивает герметичность или (и) надлежащую прочность соединения"].

Недостатком традиционного решения является ненадежная герметичность труб и слабая прочность соединения сборных элементов конструкции, обладающей при больших нагрузках недостаточной жесткостью и устойчивостью, вследствие чего конструкция может служить лишь для подачи воды низкого давления металлическими трубопроводами небольшого диаметра.

Известны также решения, в котором соединение металлических трубчатых элементов осуществляется с применением резьбовых муфт [патент РФ №94024968 А1 от 20.05.96. "Быстроразъемное соединение трубопроводов" /Терпигорев А.А., Фомин Г.Е., Акуленко В.Г., а также Патент РФ №2073162 С1 от 10.02.97. "Соединение труб"/ Мангушев Н.И., Точилкин В.И. и др.].

Недостатком таких решений, относящихся к трубам небольшого диаметра, является слабая прочность, жесткость и устойчивость сборной конструкции, неспособность конструкции воспринимать значительные изгибающие моменты и, как следствие, неприменимость данного решения при строительстве магистральных трубопроводов большого диаметра и высокого давления и тем более для строительства тоннелей и мостов.

Известно соединение металлических полых трубчатых элементов кольцевого поперечного сечения с торцевыми фланцами на концах, которые расположены перпендикулярно к оси полых элементов, при этом в стыке полых элементов установлена сборная муфта трубчатого поперечного сечения из двух половин с канавкой со стороны полых элементов, охватывающей торцевые фланцы, а каждый торцевой фланец на своей боковой поверхности имеет кольцевую канавку для размещения герметизирующего уплотнительного элемента SU 1675612 А1, 07.09.1981.

Это решение принято авторами за прототип предлагаемого изобретения.

Недостатком прототипа является слабая прочность, жесткость и устойчивость, а также ненадежная герметичность и малая долговечность сборной конструкции в условиях действия агрессивной среды вследствие коррозии металла, неприменимость такой конструкции для строительства магистральных трубопроводов, мостов, тоннелей и других аналогичных сооружений.

Технической задачей изобретения является повышение прочности, жесткости и устойчивости, а также герметичности и долговечности сборной трубчатой конструкции, выполненной из ситалла и предназначенной для строительства магистральных трубопроводов, мостов, тоннельных переходов под дорогами и других сооружений. Требуется такая сборная трубчатая конструкция, в которой бы эффективно использовались высокая прочность, коррозионностойкость и долговечность ситалла, а также надежная герметизация конструкции, используемой для газов и жидкостей высокого давления.

В сборной трубчатой конструкции, содержащей соединенные в стыках полые элементы трубчатого поперечного сечения, имеющие на концах торцевые фланцы, перпендикулярные к оси полого элемента, согласно изобретению полые элементы выполнены из ситалла, а в каждом стыке полых элементов установлена ситалловая сборная тонкостенная муфта трубчатого поперечного сечения, в этом случае при выполнении торцевых фланцев полых элементов направленными наружу сборная тонкостенная муфта расположена снаружи полых элементов и состоит из полумуфт с прямоугольной канавкой со стороны полых элементов, а при выполнении торцевых фланцев полых элементов направленными вовнутрь полых элементов сборная тонкостенная муфта расположена внутри полых элементов и состоит из плит с прямоугольными канавками со стороны полых элементов, при этом торцевые фланцы полых элементов расположены в прямоугольной канавке сборной тонкостенной муфты и каждый торцевой фланец на своей боковой поверхности имеет кольцевую канавку, а кольцевая полость, образованная сборной тонкостенной муфтой и кольцевыми канавками торцевых фланцев, заполнена герметиком.

Полый элемент может представлять собой тонкостенную круглую трубу кольцевого поперечного сечения или тонкостенную коробку шестигранного поперечного сечения.

Кроме того, полый элемент может представлять собой тонкостенную коробку прямоугольного или квадратного поперечного сечения.

Продольная ось полого элемента в его средней части может быть очерчена по дуге окружности, образуя по концам прямолинейные участки, расположенные под углом друг к другу.

Продольно расположенный полый элемент, торцевые фланцы которого направлены наружу, в его средней части может быть монолитно объединен с перпендикулярным к нему поперечным полым элементом, который имеет на конце торцевые фланцы, направленные наружу.

В стыке полых элементов с торцевыми фланцами, направленными наружу, сборная тонкостенная муфта, расположенная снаружи полых элементов и состоящая из полумуфт, каждая полумуфта может быть снабжена плоскими прямоугольными фланцами, расположенными вдоль полых элементов и скрепленными между собой связями, причем каждая связь представляет собой болт, установленный в цилиндрическом углублении плоских прямоугольных фланцев, заполненных герметиком.

В стыке полых элементов с торцевыми фланцами, направленными наружу, сборная тонкостенная муфта, установленная снаружи полых элементов и состоящая из полумуфт с плоскими прямоугольными фланцами, изготовлена из стали, а плоские прямоугольные фланцы полумуфт скреплены между собой связями, выполненными в виде сварных швов.

В стыке полых элементов с торцевыми фланцами, направленными наружу, сборная тонкостенная муфта, расположенная снаружи полых элементов и состоящая из полумуфт, может быть снабжена одной или двумя монолитными тонкостенными муфтами трубчатого поперечного сечения из того же материала, что и сборная тонкостенная муфта, при этом монолитная муфта надета на сборную муфту и закреплена на ней связями.

В стыке полых элементов прямоугольного или квадратного поперечного сечения с торцевыми фланцами, направленными вовнутрь полых элементов, сборная тонкостенная муфта, расположенная внутри полых элементов и состоящая из плит, может быть снабжена монолитной муфтой трубчатого поперечного сечения, установленной внутри сборной муфты по всей ширине ее внутренней поверхности и скрепленной с ней связями.

Сборная и монолитная тонкостенные муфты, установленные снаружи либо внутри полых элементов, могут быть выполнены из ситалла, при этом каждая связь, скрепляющая муфты, выполнена в виде металлического цилиндра, расположенного в цилиндрическом углублении сборной и монолитной муфт, которое заполнено герметиком.

Концы полых элементов могут быть снабжены дополнительными фланцами, перпендикулярными к полым элементам и направленными в ту же сторону, что и торцевые фланцы, при этом сборная тонкостенная муфта, выполнена с дополнительными прямоугольными канавками, в которых расположены дополнительные фланцы.

Крайний в конструкции полый элемент, представляющий собой тонкостенную круглую трубу, может иметь на конце ситалловую торцевую заглушку, выполненную монолитно с трубой в виде тонкостенной полусферы.

Крайний в конструкции полый элемент трубчатого поперечного сечения может иметь на конце ситалловое торцевое днище, выполненное в виде плоской плиты монолитно с полым элементом.

При этом плоская плита ситаллового торцевого днища, выполненная монолитно с полым элементом, может быть усилена ситалловыми ребрами жесткости.

На фиг.1 показана конструкция герметичного стыка ситалловых круглых труб, объединенных ситалловой сборной муфтой, скрепленной болтами;

на фиг.2 - конструкция герметичного стыка ситалловых круглых труб, объединенных стальной сборной муфтой, скрепленной сварными швами;

на фиг.3 - конструкция герметичного стыка ситалловых тонкостенных коробок шестигранного поперечного сечения, объединенных ситалловой сборной муфтой, скрепленной болтами;

на фиг.4 - конструкция упрочненного герметичного стыка ситалловых круглых труб, объединенных ситалловой сборной муфтой, скрепленной болтами;

на фиг.5 - конструкция упрочненного герметичного стыка ситалловых круглых труб, объединенных скрепленными цилиндрическими связями ситалловыми сборной и наружной монолитной муфтами;

на фиг.6 - конструкция упрочненного герметичного стыка ситалловых круглых труб, объединенных скрепленными цилиндрическими связями ситалловыми сборной и двумя наружными монолитными муфтами;

на фиг.7 - конструкция герметичного стыка ситалловых коробок, объединенных скрепленными цилиндрическими связями ситалловыми сборной и двумя наружными монолитными муфтами;

на фиг.8 - конструкция герметичного стыка ситалловых коробок, объединенных стальной сборной муфтой, скрепленной сварными швами;

на фиг.9 - конструкция упрочненного герметичного стыка ситалловых коробок, объединенных скрепленными цилиндрическими связями ситалловыми сборной и наружной монолитной муфтами;

на фиг.10 - конструкция упрочненного герметичного стыка ситалловых коробок, объединенных скрепленными цилиндрическими связями ситалловыми сборной и внутренней монолитной муфтами;

на фиг.11 - конструкция ситаллового полого элемента конструкции, продольная ось которого в средней части очерчена по дуге окружности;

на фиг.12 - конструкция продольно расположенного ситаллового полого элемента, в средней части монолитно объединенного с перпендикулярным к нему ситалловым поперечным полым элементом;

на фиг.13 - конструкция продольно расположенного ситаллового полого элемента, в средней части монолитно объединенного с перпендикулярным к нему ситалловым поперечным полым элементом;

на фиг.14 - конструкция ситалловой расположенной на конце тонкостенной круглой трубы торцевой заглушки, выполненной монолитно с трубой в виде тонкостенной полусферы;

на фиг.15 - конструкция ситаллового торцевого днища, выполненного монолитно с ситалловым полым элементом в виде плиты;

на фиг.16 - конструкция ситаллового торцевого днища, выполненного монолитно с ситалловым полым элементом в виде плиты, усиленной ситалловыми ребрами жесткости.

В сборной трубчатой конструкции, содержащей соединенные в стыках 1 полые элементы 2 трубчатого поперечного сечения, имеющие на концах 3 торцевые фланцы 4, перпендикулярные к оси 5 полого элемента, согласно изобретению полые элементы 2 выполнены из ситалла, а в каждом стыке 1 полых элементов 2 установлена ситалловая сборная тонкостенная муфта 6 трубчатого поперечного сечения, в этом случае при выполнении торцевых фланцев 4 полых элементов 2 направленными наружу сборная тонкостенная муфта 6 расположена снаружи полых элементов 2 и состоит из полумуфт 7 с прямоугольной канавкой 8 со стороны полых элементов 2, а при выполнении торцевых фланцев 4 полых элементов 2 направленными вовнутрь полых элементов 2 сборная тонкостенная муфта 6 расположена внутри полых элементов 2 и состоит из плит 9 с прямоугольными канавками 8 со стороны полых элементов 2, при этом торцевые фланцы 4 полых элементов 2 расположены в прямоугольной канавке 8 сборной тонкостенной муфты 6, и каждый торцевой фланец 4 на своей боковой поверхности 10 имеет кольцевую канавку 11, а кольцевая полость 12, образованная сборной тонкостенной муфтой 6 и кольцевыми канавками 11 торцевых фланцев 4, заполнена герметиком 13 (см. фиг.1-16).

Полый элемент 2 может представлять собой тонкостенную круглую трубу 14 кольцевого поперечного сечения или тонкостенную коробку 15 шестигранного поперечного сечения (см. фиг.1-3, 4-6).

Кроме того, полый элемент 2 может представлять собой тонкостенную коробку прямоугольного 16 или квадратного 17 поперечного сечения (см. фиг.7-10).

Продольная ось 5 полого элемента 2 в его средней части 18 может быть очерчена по дуге 19 окружности, образуя по концам прямолинейные участки 20, расположенные под углом 21 друг к другу (см. фиг.11).

Продольно расположенный полый элемент 2, торцевые фланцы 4 которого направлены наружу, в его средней части 18 может быть монолитно объединен с перпендикулярным к нему поперечным полым элементом 22, который имеет на конце торцевые фланцы 4, направленные наружу (см. фиг.12, 13).

В стыке 1 полых элементов 2 с торцевыми фланцами 4, направленными наружу, находится сборная тонкостенная муфта 6, расположенная снаружи полых элементов 2 и состоящая из полумуфт 7, каждая полумуфта 7 может быть снабжена плоскими прямоугольными фланцами 23, расположенными вдоль полых элементов 2 и скрепленными между собой связями 24, причем каждая связь 24 представляет собой болт 25, установленный в цилиндрическом углублении 26 плоских прямоугольных фланцев 23, заполненных герметиком 13 (см. фиг.1-4, 8, 12-14).

В стыке 1 полых элементов 2 с торцевыми фланцами 4, направленными наружу, сборная тонкостенная муфта 6, установленная снаружи полых элементов 2 и состоящая из полумуфт 7 с плоскими прямоугольными фланцами 23, изготовлена из стали, а плоские прямоугольные фланцы 23 полумуфт 7 скреплены между собой связями 24, выполненными в виде сварных швов 27 (см. фиг.2, 8, 13).

В стыке 1 полых элементов 2 с торцевыми фланцами 4, направленными наружу, сборная тонкостенная муфта 6, расположенная снаружи полых элементов 2 и состоящая из полумуфт 7, может быть снабжена одной или двумя монолитными тонкостенными муфтами 28 трубчатого поперечного сечения из того же материала, что и сборная тонкостенная муфта 6, при этом монолитная муфта 28 надета на сборную муфту 6 и закреплена на ней связями 24 (см. фиг.5-7, 9).

В стыке 1 полых элементов 2 прямоугольного 16 или квадратного 17 поперечного сечения с торцевыми фланцами 4, направленными вовнутрь полых элементов 2, сборная тонкостенная муфта 6, расположенная внутри полых элементов 2 и состоящая из плит 9, может быть снабжена монолитной муфтой 29 трубчатого поперечного сечения, установленной внутри сборной муфты 6 по всей ширине ее внутренней поверхности 30 и скрепленной с ней связями 24 (см. фиг.10).

Сборная 6 и монолитная 28, 29 тонкостенные муфты, установленные снаружи либо внутри полых элементов 2, могут быть выполнены из ситалла, при этом каждая связь 24, скрепляющая муфты 6 и 28 или 6 и 29, выполнена в виде металлического цилиндра 31, расположенного в цилиндрическом углублении 32 сборной 6 и монолитной 28 или 29 муфт, которое заполнено герметиком 13 (см. фиг.5-7, 9, 10).

Концы 3 полых элементов 2 могут быть снабжены дополнительными фланцами 33, перпендикулярными к полым элементам 2 и направленными в ту же сторону, что и торцевые фланцы 4, при этом сборная тонкостенная муфта 6 выполнена с дополнительными прямоугольными канавками 34, в которых расположены дополнительные фланцы 33 (см. фиг.4-6, 9, 10).

Крайний в конструкции полый элемент 2, представляющий собой тонкостенную круглую трубу 14, может иметь на конце 3 ситалловую торцевую заглушку 35, выполненную монолитно с трубой 14 в виде тонкостенной полусферы 36 (см. фиг.14).

Крайний в конструкции полый элемент 2 трубчатого поперечного сечения может иметь на конце 3 ситалловое торцевое днище 37, выполненное в виде плоской плиты 38 монолитно с полым элементом 2 (см. фиг.15).

При этом плоская плита 38 ситаллового торцевого днища 37, выполненная монолитно с полым элементом 2, может быть усилена ситалловыми ребрами жесткости 39 (см. фиг.16).

Конструкции, показанные на фиг.1-16, могут быть применены для строительства магистральных трубопроводов (фиг.1-6, 11-13), тоннелей (7-9, 11-12), мостов (на фиг. 10 показан надопорный стык мостового коробчатого пролетного строения), внутриквартирных трубопроводов (2, 13) или коробов (фиг.8), газгольдеров высокого давления (фиг.14), емкостей для хранения радиоактивных отходов или жидкости низкого давления (фиг.15), емкостей для хранения жидкости среднего давления (фиг.16).

При этом конструкция стыка ситалловых полых элементов трубчатого поперечного сечения зависит от назначения объекта изобретения. Так, на фиг.1, 4, 5, 6, 11 и 12 показаны конструкции стыка элементов магистральных трубопроводов большого диаметра, предназначенных для транспортирования газа, нефти или воды. На фиг.3 - стык элементов трубопровода большого диаметра, предназначенного для транспортирования на большие расстояния контейнеров с грузами в потоке воздуха. На фиг.7 и 9 показаны стыки элементов коробчатых пешеходных или автодорожных тоннелей. На фиг.10 - надопорный стык мостовых коробчатых пролетных строений. На фиг.2 и 13 показаны стыки элементов внутриквартирных трубопроводов малого диаметра, предназначенных для подвода в здание газа или воды, или канализации. На фиг.8 - стык элементов внутриквартирного короба малых поперечных размеров, предназначенного для изоляции электропроводки в зданиях. На фиг.14, 15 и 16 показаны конструкции газгольдеров для газов или емкостей для жидкостей, или конструкции заглушек при повороте трубопровода на прямой угол.

Полый элемент 2 выполнен с фланцами 4 или 33 заодно, т.е. является единым монолитным блоком. При соответствующих размерах камерной электропечи, предназначенной для изготовления круглых и коробчатых конструкций из ситаллового стекла, длина полого элемента 2 может достигать 12 м, ширина - 5 м.

По технологии производства работ жидкий герметик 13 в горячем состоянии закачивается в кольцевую полость 12 сборной ситалловой конструкции через стальную трубку. Герметик 13 в виде горячего полимера или металлогерметика заполняет цилиндрическое углубление 32 сборной 6 и монолитной 26 или 28 муфт либо наружную часть цилиндрического углубления 26 плоских прямоугольных фланцев 23 полумуфт 7.

В предлагаемом изобретении соединяемые элементы полностью собираются независимо от герметика, т.е. ситалловые элементы собираются прежде, чем доставляется к месту расположения конструкции герметик, который в жидком состоянии закачивается в кольцевые полости собранной конструкции и при естественном охлаждении затвердевает. При этом герметик, несмотря на некоторое различие в свойствах по сравнению с основным материалом сборной конструкции, по свойствам довольно близок к основной конструкции. Например, он обязательно должен быть прочен, высокотехнологичен для осуществления низкотемпературной закачки в кольцевую полость, высокогерметичен для предотвращения проникновения воды, воздуха и других газов, не подвержен реологическим изменениям в свойствах, в том числе и в отношении занимаемого объема, и должен обладать высокой адгезией с основным материалом ситалловой конструкции. Если основной материал ситалл, то герметик, нередко, тоже ситалл, но только низкотемпературный (таким ситаллом часто запаивали электронные лампы). Другой случай: герметиком служит конструкционный полимер (трубы из него держат газ высокого давления). Такой полимер в последние десятилетия изготавливается с металлопримесями. Третий часто применяемый материал герметика - специальные низкотемпературные сплавы из металлов.

При использовании изобретения повышается прочность, жесткость и устойчивость, а также герметичность и долговечность сборных ситалловых трубчатых конструкций.

В предлагаемом техническом решении сборная ситалловая конструкция может работать на действие больших продольных растягивающих сил. При этом фланцы 4 работают на срез, а растягивающие силы воспринимаются поперечным сечением сборной тонкостенной муфты 6 трубчатого поперечного сечения.

Отметим, что сборная тонкостенная муфта 6 хорошо передает любые продольные усилия, возникающие в полых элементах 2 на стадии эксплуатации сооружения, как растягивающие усилия, так и сжимающие.

Поперечное сечение сборной тонкостенной муфты 6 хорошо воспринимает и возникающий в стыке 1 значительный изгибающий момент, поскольку прочность ситалла при работе на изгиб и на срез большая. По этой же причине предлагаемая сборная ситалловая конструкция хорошо работает на изгиб при кинематических перемещениях, вызванных неравномерными осадками грунта или опор.

Кроме того, предлагаемая конструкция способна хорошо работать и на температурные воздействия, так как ситалл может быть изготовлен с нулевым температурным коэффициентом линейного расширения. А в этом случае не требуются температурные компенсаторы ни в магистральных трубопроводах, ни в тоннелях, ни в мостах большой протяженности. Вследствие этого трудоемкость строительства и сметная стоимость протяженных транспортных систем существенно снизится.

Значимость, актуальность и своевременность появления предлагаемого для строительства сооружений изобретения связана с замечательными свойствами самого ситалла, того нового материала, из которого в настоящее время возможно изготовление наиболее долговечных, надежных и перспективных строительных конструкций. При этом новый материал и новая технология потребовали новых конструктивных решений, таких, которые бы наилучшим образом отвечали свойствам ситалла.

Крупноразмерных ситалловых строительных конструкций нет до сих пор. Возможность экономичного и качественного изготовления их связана с появлением новой технологии (см., например, заявку Кима А.Ю, Кима Ю.В. "Камерная электропечь сопротивления", №2004102321/02(002206) от 26 января 2003 г.). Наличие новой технологии изготовления ситалла предопределило появление и новых конструктивных решений. Объективной необходимости в подобных решениях в двадцатом веке не было.

Крупноразмерные конструкции из ситалла, благодаря высоким диэлектрическим свойствам, прочности, коррозионностойкости, непроницаемости и долговечности, а как следствие, и высокой экономичности, необходимы для строительства в газонефтяной, нефтеперерабатывающей, транспортной, мелиоративной, атомноэнергетической, гидротехнической, жилищно-коммунальной, металлургической и другой промышленности. В отраслях, где коррозия определяет срок службы труб, металл нередко служит не более 15 лет, а в химических отраслях - нередко три года и менее.

Предлагаемые сборные ситалловые трубы и коробчатые конструкции обладают высокой технико-экономической эффективностью вследствие их высокой прочности, непроницаемости, коррозионностойкости и долговечности при доступной цене, что определяется сравнительно низкой стоимостью исходного петрургического сырья и незаполненностью мирового рынка ситалловой продукцией.

Ситалл по весу в три раза легче стали. Он прочно сцепляется со сталью. Ситалловые элементы можно объединять между собой сваркой, но только в заводских условиях. При монтаже же, т.е. при строительстве трубопроводной разводки в зданиях или во время строительства линейно-протяженных сооружений в условиях степей, лесов и гор, требуется ускоренная сборка ситалловых элементов небольшим грузоподъемным краном с последующей герметизацией конструкции простым и надежным способом.

Отметим также, что ситалл обладает малой теплопроводностью, что важно, например, при строительстве городских теплоцентралей.

Ситалловые трубы и коробчатые элементы прочно и герметично стыкуются между собой. Технологичность изготовления ситалловых труб и коробчатых конструкций в соответствующих печах высокая. Производство труб и коробчатых конструкций, равно как и других ситалловых изделий, может быть безотходным и экологически чистым.

Ситалловые трубы предназначены для трубопроводного, транспортного, промышленного, жилищно-коммунального и другого строительства. Диаметр выпускаемых труб обычно не превышает 1,6 м, но при современном производстве диаметр труб может достигать 5 м, а длина секций, т.е. элементов труб - 12 метров.

Использование ситалловых круглых (а в некоторых случаях и шестигранных) труб может обеспечить ускоренное строительство водопроводных магистралей, газопроводных и нефтепроводных магистралей; коррозионностойких эстакадных труб для газо- и нефтеперерабатывающих заводов, пневмотранспортных трубопроводных систем, опор мостов и скоростных эстакадных магистралей через реки и другие препятствия; водопропускных труб под насыпями; колонн; коррозионностойких и радиационностойких трубопроводов для атомных электростанций; трубопроводной разводки в зданиях и многое другое.

Из ситалловых труб возможно изготовление коррозионностойких нефтеналивных цистерн для железнодорожных перевозок, газгольдеров высокого давления, огнестойких резервуаров для хранения бензина или нефтепродуктов, строительство водонапорных башен, колодцев, скважин, гидромелиоративных систем, закрытых водопроводных систем для переброски питьевой воды на большие расстояния и многое другое. В скором времени не менее актуальным будет откачка воды из рек, затапливающих города во время паводкового разлива рек. А для откачки воды из рек нужны прочные ситалловые трубы большого диаметра и мощные насосные станции.

Но в первую очередь долговечные трубы необходимы для строительства газопроводных, нефтепроводных и водопроводных магистралей. В настоящее время строительство трубопроводных магистралей в мире ведется в больших масштабах, и потребность в прочных и коррозионностойких трубах огромная.

Использование крупноразмерных ситалловых коробчатых конструкций может обеспечить ускоренное строительство:

- большепролетных ситалловых саркофагов для своевременного укрытия атомных электростанций (при заполнении коробчатых конструкций перекрытия кварцевым песком радиация при выбросах становится для населения практически безопасной);

- сейсмостойких крупноблочных жилых и административных зданий;

- огнестойких многоэтажных и одноэтажных гаражей;

- тоннельных переходов под дорогами в городах или в горах;

- большепролетных автодорожных, железнодорожных, городских и пешеходных мостов через судоходные реки и другие естественные препятствия;

- скоростных эстакадных магистралей для облегченных поездов;

- перекрытий металлургических и других цехов с тяжелым крановым оборудованием;

- долговечных морских платформ для добычи газа и нефти;

- морских пристаней, причалов и эстакад;

- морских секционных танкеров;

- жилищно-коммунальных коммуникационных коробов в городах;

- защитных дамб при возможном затоплении поселков от разлива рек, селевых потоков или от схода снежных лавин и многое другое.

Отметим, что последние 12-14 пункты формулы изобретения уточняют конструкцию, которая представляет собой герметичный тоннель, предназначенный для обезвреживания ядовитых газов и хранения под землей в течение сотен лет отработанного радиоактивного сырья атомных электростанций и ядерных боеголовок.

На данном историческом этапе длительное хранение радиоактивных отходов производства неизбежно. При этом только ситалловые капсулы, газгольдеры, а также тоннели, шахты и другие подземные хранилища способны полностью предотвратить попадание радиоактивных элементов в грунтовые воды и, следовательно, в организм человека. Только из ситалла, поглощающего лучевую радиацию, можно создать эффективные подземные подходы к атомным электростанциям и большепролетные саркофаги, надвигаемые на взорванные реакторы электростанции, только из ситалла можно изготовить трубопроводы, стойкие к коррозии циркулирующей радиоактивной воды и т.д.

Разнообразие конструкций и сооружений из ситалла показывает, как важно иметь универсальные конструктивные решения, которые бы на современном этапе развития цивилизации обеспечили полноценное использование замечательных свойств ситалла и тем самым сделали бы возможным индустриальное строительство долговечных сооружений, таких же уникальных по достоинствам, как и сам ситалл.

Ситалл, т.е. закристаллизованное стекло, искусственный камень, сверхпрочная керамика и т.п., - новый материал, по-разному называемый в различных странах. Это перспективный материал, обладающий высокой прочностью, твердостью, коррозионностойкостью, морозостойкостью, огнеупорностью, долговечностью, водо- и газонепроницаемостью, высокими диэлектрическими свойствами, технологичностью. По коррозионностойкости нет материалов равных ситаллу.

О достоинствах ситалла свидетельствуют и исследования ученых США. Не нашлось более прочного материала для изготовления глубоководных батисфер, чем ситалл. Лучшими ваннами для кислот и щелочей оказались ситалловые ванны. Лучшее покрытие для зубных коронок - ситалл. Декоративный ситалл отвечает всем требованиям, которые предъявляются к материалам, применяемым в декоративно-художественных целях.

Ситалловые изделия производились в СССР в восьмидесятые годы в Москве (термостойкие трубки), в Ленинграде (платы для печатных схем), в Донецке на Украине (облицовочная плитка).

Что касается иностранных фирм, производящих изделия из технического ситалла, то, в первую очередь, следует назвать американские фирмы Corning Glass works, General Elektric, Romo wooldridge и Silvania Elektrik.

Эти фирмы изготавливают из ситалла изделия для электронной промышленности, а именно: сетки для телевизионных трубок, подложки для конденсаторов и платы для печатных схем. Кроме того, этими фирмами производятся такие изделия из ситалла, как посуда, плитка, конусы-обтекатели для управляемых сверхзвуковых снарядов, корпуса безэкипажных глубоководных аппаратов для исследований на глубинах свыше 9000 м и основания для изготовления зеркал для телескопов с нулевым температурным коэффициентом линейного расширения.

Ситалл - это материал двадцать первого века. В двадцатом веке фактически проведены лишь лабораторные и теоретические исследования, налажен выпуск мелких изделий. Производство крупногабаритных ситалловых труб и коробчатых строительных конструкций только начинается.

Созданный учеными современный пироксеновый ситалл по прочности не уступает стали. По хрупкости ситалл равноценен чугуну.

Исходным сырьем для производства петроситалла служит изверженная порода пироксенового состава (авгит, диопсид, геденбергит, магнетит, диабаз, базальт и другие распространенные горные породы), но основным сырьем являются глина, кварцевый песок, гипс, мел, доломит, сода, окись хрома, кокс и др.

По американским данным цена плитки из "Пирокерама 9608" составляет от 3 до 6 долларов, а трубок и дротов от 10 до 15 долларов за 1 кг изделия, в то время как себестоимость ситалла составляет от 40 до 70 центов за 1 кг изделия (т.е. от 400 до 700 долларов за 1 тонну) в зависимости от типа ситалла, качества обработки, цвета, количества изделий и других факторов.

Можно считать, что в настоящее время (вследствие систематического повышения цен на энергетические носители и транспортные перевозки) средняя удельная себестоимость ситалловых изделий будет составлять 500-600 долларов США за тонну. Следовательно, ситалловые трубы по себестоимости будут равноценны стальным трубам среднего или большого диаметра, но несравнимо долговечнее по срокам эксплуатации. Срок службы и экономическая эффективность трубопроводных магистралей при этом резко повысятся, поскольку ситалловым трубам не страшна ни атмосферная коррозия, ни электрокоррозия, ни водородная коррозия, ни коррозия морской воды, ни коррозия грунтовых вод. И при этом они в десять раз дешевле труб из "нержавеющей" стали.

Итак, к достоинствам предлагаемых ситалловых сборных трубчатых конструкций относятся, прежде всего, их долговечность и, как следствие, технико-экономическая эффективность. И особенно высокий технико-экономический эффект ожидается при строительстве ситалловых мостов и тоннелей вследствие высокой коррозионностойкости и прочности, а также вследствие простоты и унификации сборных конструкций сооружений по сравнению со сложными, трудоемкими и недолговечными стальными или железобетонными конструкциями известных технических решений.

В отличие от прототипа, в предлагаемой ситалловой сборной трубчатой конструкции, предназначенной для строительства магистральных трубопроводов, мостов, тоннельных переходов под дорогами и других сооружений, значительно выше прочность, жесткость и устойчивость конструкции, а также ее герметичность и долговечность.