Результат интеллектуальной деятельности: СЕЙСМОСТОЙКИЙ ТРУБОПРОВОД

Изобретение относится к строительству и может быть использовано как при наземном, так и при подземном строительстве магистральных трубопроводов в районах, которые подвержены значительным сейсмическим воздействиям.

Известен нефтепровод, содержащий трубу, и фундамент с устройством гашения сейсмических колебаний, выполненный в виде чаши (см. патент РФ №2029824, МПК⁶ Е02D 27/46, F16L 51/02, опубл. 27.02.1995 г.). В данном нефтепроводе устройство гашения продольных сейсмических колебаний выполнено из двух оболочек, кольцевой и торовой, пространство между которыми заполнено упругим материалом, а для гашения поперечных колебаний в фундаменте установлены цилиндрические катки и демпферы.

Недостатками такого нефтепровода являются низкая сейсмостойкость, а также сложность изготовления и монтажа устройства гашения колебаний и, следовательно, всего трубопровода в целом. Низкая сейсмостойкость связана с особенностями конструкции устройства гашения колебаний. При сейсмических колебаниях удар воспринимается торовой и кольцевой оболочками, сжимающими затем упругий материал, который должен гасить колебания и снижать сейсмическую нагрузку. Однако упругий материал имеет определенную степень сжатия и при значительном сейсмическом воздействии не сможет оградить трубопровод от удара или даже может привести к обратному эффекту в силу своей упругости, то есть усилению колебаний за счет резонанса. Сложность изготовления и монтажа устройства гашения колебаний связана с тем, что для его закрепления к трубопроводу необходимо применение электросварки. Причем монтаж осуществляется в несколько ступеней. Сначала к трубопроводу прикрепляют половину торовой и кольцевой оболочек, затем в полости торовой и кольцевой оболочек вставляют упругопластический материал, который изготавливают и формуют на заводе химических изделий, после чего закрепляют вторые половины оболочек электросваркой, к которым приваривают следующий участок трубопровода. Все это существенно повышает стоимость прокладки трубопровода.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является сейсмостойкий нефтепровод, включающий трубу, бетонную базу, опорные плиты, установленные над бетонной базой с зазором, и промежуточные элементы, расположенные между бетонной базой и опорными плитами (см. патент РФ №2015251, МПК⁵ Е02D 27/35, опубл. 30.06.1994 г.). В данном нефтепроводе промежуточные элементы выполнены в виде цилиндров-катков, которые расположены под углом к оси трубопровода, а соединение между трубами выполнено в виде гармоник, которые предназначены для гашения сейсмических колебаний. Причем гармоники выполнены из полых стальных оболочек между которыми расположен упругопластичный материал.

Недостатками прототипа являются, во-первых, сложность и трудоемкость изготовления соединения-гармоники. Во-вторых, нарушение целостности трубопровода и его изоляции из-за установки гармоник в местах соединения труб через каждые 40-50 м. В-третьих, неравнопрочность трубопровода и гармоник, а также нерегулярность поперечного сечения трубопровода, которые могут привести к его деформации. В-четвертых, низкая сейсмостойкость, так как цилиндры-катки, расположенные под углом к оси нефтепровода, при сейсмических воздействиях могут прокатываться только перпендикулярно относительно своих продольных осей, то есть под углом к нефтепроводу, следовательно, при действии продольных (относительно трубопровода) и при поперечных колебаниях эффект сейсмостойкости теряется. Вместе с тем конструкцией предусматривается ступенчатое гашение сейсмических колебаний посредством цилиндров-катков, плиты и затем гофровых соединений трубопровода, что является малоэффективным при мгновенном проявлении сейсмических колебаний и их значительной величине. В-пятых, отсутствие возможности подземной прокладки такого нефтепровода в связи с низкой эффективностью сейсмической изоляции.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение сейсмостойкости трубопровода при значительных сейсмических колебаниях, упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления, а также повышение эксплуатационной надежности.

Технический результат достигается тем, что сейсмостойкий трубопровод, включающий трубу, бетонную базу, опорные плиты, установленные над бетонной базой с зазором, и промежуточные элементы, расположенные между бетонной базой и опорными плитами, согласно изобретению, в бетонной базе выполнены, по крайней мере, два углубления с металлическими чашами с круговыми лекальными бортами, обращенными вверх, а опорные плиты изогнуты в форме чаши, идентичной по форме чашам бетонной базы, и расположены бортами вниз соосно чашам бетонной базы с образованием полости, внутри которой установлены промежуточные элементы в виде шара, при этом трубопровод дополнительно снабжен бандажом и опорным ложем, между которыми установлен опорный амортизатор, а опорное ложе закреплено к опорным плитам с помощью вертикальных ребер жесткости.

Данное техническое решение позволит повысить сейсмостойкость трубопровода при значительных сейсмических колебаниях, упростить конструкцию, снизить трудоемкость изготовления, а также повысить эксплуатационную надежность.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен поперечный разрез трубопровода, на фиг. 2 - продольный разрез по А-А.

Сейсмостойкий трубопровод включает трубу 1, бетонную базу 2, опорные плиты 3, установленные над бетонной базой 2 с зазором, и промежуточные элементы 4, расположенные между бетонной базой 2 и опорной плитой 3. В бетонной базе 2 выполнены, по крайней мере, два углубления с металлическими чашами 5 с круговыми лекальными бортами, обращенными вверх. Опорные плиты 3 изогнуты в форме чаши, идентичной по форме чашам 5 бетонной базы ,2 и расположены бортами вниз соосно им с образованием полости, внутри которой установлены промежуточные элементы 4 в виде шара. При этом трубопровод дополнительно снабжен бандажом 6 и опорным ложе 7, между которыми установлен опорный амортизатор 8. Опорное ложем 7 закреплено к опорным плитам 3 с помощью вертикальных ребер жесткости 9.

Сейсмостойкий трубопровод работает следующим образом.

При сейсмических колебаниях вместе с грунтом перемещается бетонная база 2 и шары 4 начинают свободно перекатываться в полости, образованной чашей 5 бетонной базы 2 и плитой 3 в поперечном, продольном или ином другом горизонтальном направлениях. За счет зазора между бетонной базой 2 и плитой 3 опорное ложе 7 вместе с бандажом 6 и трубой 1 сохраняют инерцию покоя. Таким образом, опорный узел трубы 1 за счет зазора имеет с бетонной базой 2 только точечные подвижные контакты в местах расположения шаров 4, благодаря чему труба 1 не подвергается воздействию горизонтальных сейсмических колебаний. Вместе с тем, при вертикальном сейсмическом воздействии за счет опорного амортизатора 8 происходит гашение колебаний, так как опорное ложе 7 имеет свободу вертикальных перемещений относительно бандажа 6 с трубой 1, что предохраняет трубопровод от деформации. Данный трубопровод можно прокладывать под землей, не опасаясь его разрушения при землетрясениях. Причем при прокладке в грунте между стенками траншеи и трубопроводом оставляют зазор, а над трубопроводом с зазором устанавливают укрепление для предотвращения просыпания грунта в траншею. В этом случае при сейсмических воздействиях грунт вокруг трубопровода может перемещаться без контакта с трубопроводом.

Данное техническое решение позволит по сравнению с прототипом повысить сейсмостойкость трубопровода при значительных сейсмических колебаниях, упростить конструкцию, снизить трудоемкость изготовления, а также повысить эксплуатационную надежность.