Результат интеллектуальной деятельности: ПОЛИМЕРНО-КОНТЕЙНЕРНОЕ БАЛЛАСТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА (ПКБУ)

Изобретение относится к строительству, используется при прокладке подземных магистральных трубопроводов, трубопроводов, плавающих в обводненной траншее, а также при прокладке трубопроводов на болотах.

Из уровня техники известен утяжелитель для прокладки подземного трубопровода, содержащий симметрично навешенную на трубопровод и заполненную грунтом пару емкостей, каждая из которых составлена из жесткой рамки и подвешенного к ней полуцилиндрического, выполненного из гибкого материала, контейнера (SU 769178 А, 1978, F 16 L 1/06). Известные утяжелители используют при групповой балластировке трубопроводов, при этом утяжелители в группе скрепляют за торцовые поперечины рамок.

Недостатком известного решения является повышенный расход материала на торцовые стенки контейнеров, поскольку обе примыкающие стенки контейнеров выполняют одну функцию - являются разделителями для грунта засыпки.

Аналогом заявленного изобретения является утяжелитель трубопровода, известный из патента RU 2164636 С1, 27.03.2001, F 16 L 1/06.

Утяжелитель содержит пару емкостей, составленных из жесткой плоской рамки и подвешенного к ней полуцилиндрического, выполненного из гибкого материала контейнера. Емкости выполнены многосекционными вдоль оси трубопровода, секции отделены от соседних промежуточными поперечными стенками и рамными распорками. Емкости утяжелителя соединены между собой налагаемой на трубопровод связью - силовыми поясами, изготовленными из гибкого материала и закрепленными концами на внешних прогонах рамок. Недостатком известного решения является повышенный расход грунта засыпки. При установке утяжелителей в группе (при непрерывной балластировке трубопровода) под действием грунта засыпки полотнища, образующие емкости, деформируются и между соседними в группе утяжелителями возникают клиновидные зазоры, в которые просыпается балластирующий грунт засыпки.

Наиболее близким к заявленному изобретению является утяжелитель трубопровода, известный из документа RU 2220351 С1, 27.12.2003.

Известное устройство - полимерно-контейнерное балластирующее устройство (ПКБУ) для трубопровода, содержит предназначенный для навешивания на него силовой пояс, соединяющий пару заполняемых грунтом симметричных относительно пояса и выполненных из гибкого материала емкостей, снабженных торцовыми стенками, накладку, пару гибких силовых перемычек, соединенных с наружными углами образующих каркас емкостей жестких плоских рамок, внутренними продольными сторонами опирающихся на трубопровод при навешивании на него ПКБУ, скрепленные с силовыми перемычками дополнительные торцовые стенки.

Дно емкостей и силовой пояс выполнены из единого полотнища, которое в своей средней части скреплено с накладкой и силовыми перемычками. В известном устройстве единое полотнище располагается под внутренними продольными сторонами жестких плоских рамок, а накладка - над единым полотнищем и выполнена многослойной.

Известное устройство является материалоемким, не обеспечивает полного вовлечения материала единого полотнища, накладки в работу при эксплуатационных подвижках трубопровода, обладает значительной трудоемкостью при проведении пошивочных работ из-за необходимости прошивки многослойных элементов ПКБУ.

Задачей изобретения является снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления ПКБУ, а также повышение технологичности его изготовления.

Указанная задача решается тем, что полимерно-контейнерное балластирующее устройство (ПКБУ) для трубопровода, содержащее предназначенный для навешивания на него силовой пояс, соединяющий пару заполняемых грунтом симметричных относительно пояса и выполненных из гибкого материала емкостей, снабженных торцовыми стенками, накладку, пару гибких силовых перемычек, соединенных с наружными углами образующих каркас емкостей жестких плоских рамок, внутренними продольными сторонами опирающихся на трубопровод при навешивании на него ПКБУ, скрепленные с силовыми перемычками дополнительные торцовые стенки, причем дно емкостей и силовой пояс выполнены из единого полотнища, которое в своей средней части скреплено с накладкой и силовыми перемычками, в котором единое полотнище располагается над внутренними продольными сторонами жестких плоских рамок, а накладка - под единым полотнищем, при этом продольные края накладки отогнуты и скреплены с ней с образованием проушин, в которых размещаются внутренние продольные стороны жестких рамок, а поперечные края накладки скреплены с поперечными краями единого полотнища.

Силовые перемычки выполнены в виде многослойных лент, концы которых снабжены проушинами. Дополнительная накладка, силовой пояс и внешние силовые перемычки скреплены в налагаемой на трубопровод их средней части. Торцовые стенки емкостей выполнены из вшитых в днища емкостей перегородок и подвешены на проушинах к поперечным торцовым сторонам плоских рамок. Для лучшего использования грунта засыпки внешние силовые перемычки снабжены скрепленными с ними дополнительными торцовыми стенками с возможностью заведения их внутрь емкостей, при этом для увеличения балластирующей способности ПКБУ площадь каждого полотнища, образующего дополнительные торцовые стенки ПКБУ, превышает площадь соответствующего им поперечного сечения емкости ПКБУ.

В частном случае выполнения устройства жесткие плоские рамки выполнены прямоугольными и разборными из трубчатых элементов с возможностью продольного соединения рамок устройств, а продольные стороны плоских рамок снабжены жесткими съемными вставками с возможностью их фиксации при групповой балластировке трубопровода.

При балластировке трубопровода плоские жесткие рамки располагаются наклонно и контактируют с ним нижними продольными сторонами не выше горизонтального диаметра трубопровода, при этом верхние продольные стороны рамок располагаются не выше верхней образующей трубопровода, что обеспечивается соотношением длин силового пояса и внешних силовых перемычек.

Частным случаем прокладки трубопровода является выполнение траншеи увеличенной глубины, что характерно для прокладки трубопровода на пересеченном рельефе местности, а также для льдистых грунтов в условиях Севера.

Поскольку в этих условиях траншея имеет увеличенную относительно рекомендованной СНиП глубину, то выступающие над верхней образующей трубопровода части балластирующего устройства не влияют на увеличение объема земляных работ.

В этом случае целесообразно использовать полимерно-контейнерное устройство с увеличенным размером емкостей под балластирующий грунт, для чего поперечные элементы плоских жестких рамок выполняют увеличенной длины.

При балластировке верхние продольные элементы рамок располагаются выше верхней образующей трубопровода. Для более полного использования объема утяжелителя силовые перемычки при этом снабжают верхними дополнительными торцовыми стенками, которые препятствуют высыпанию грунта из утяжелителя.

Для увеличения балластирующей способности ПКБУ площадь каждого вшитого полотнища, образующего торцовые стенки ПКБУ превышает площадь соответствующего им поперечного сечения емкости ПКБУ, что позволяет торцовым стенкам "выпучиваться" и благодаря чему увеличивается объем балластирующего грунта, засыпаемого в ПКБУ.

Выполнение накладки из полотнища, закрепление ее концов на внутренних (нижних) продольных сторонах плоских рамок, расположение единого полотнища и скрепление его краев с краями накладки и скрепление силовых перемычек с упомянутыми элементами в их средней части повышает надежность устройства, обеспечивает более полное вовлечение конструкции в работу при эксплуатационных подвижках трубопровода.

Выполнение силовых перемычек в виде многослойной ленты с проушинами, закрепленными на наружных (верхних) продольных сторонах плоских рамок, повышает надежность закрепления устройства на трубопроводе.

Наличие торцовых стенок емкостей, а также скрепленных с силовыми перемычками дополнительных торцовых стенок повышает надежность балластировки за счет более полного заполнения объема устройства грунтом и устраняет высыпание грунта засыпки через торцы утяжелителя.

Трубчатые элементы каркаса плоских рамок обеспечивают удобство сборки, особенно при групповой балластировке трубопровода, для чего в полости продольных элементов смежных рамок вводят жесткие элементы и фиксируют их.

Изобретение иллюстрируется графическим материалом, где на фиг.1 изображено устройство в плане; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - то же, частный случай выполнения утяжелителя для траншеи увеличенной глубины на пересеченном рельефе местности; на фиг.4 - выносной элемент на фиг.2 - соединение накладки, единого полотнища и силовых перемычек; на фиг.5 - выносной элемент на фиг.3 - расположение накладки и единого полотнища относительно внутренней (нижней) продольной стороны жесткой рамки.

На прилагаемом графическом материале позициями обозначены:

1 - трубопровод;

2 - силовой пояс;

3 - плоская жесткая рамка;

4 - балластирующий грунт;

5 - емкость ПКБУ;

6 - единое гибкое полотнище;

7 - верхние продольные стороны (прогоны) плоских жестких рамок;

8 - силовые перемычки;

9 - внутренние (нижние) продольные стороны плоских жестких рамок;

10 - накладка;

11 - торцовые стенки емкостей ПКБУ;

12 - поперечные элементы (распорки) плоских жестких рамок;

13 - дополнительные торцовые стенки;

14 - верхние дополнительные торцовые стенки;

15 - грунт засыпки траншеи.

Полимерно-контейнерное балластирующее устройство для трубопроводов содержит налагаемый на трубопровод 1 силовой пояс 2 и прикрепленные к его продольным относительно оси трубопровода кромкам пары плоских жестких рамок 3.

С рамками связаны заполняемые балластирующим грунтом 4 емкости 5 из гибкого материала. Продольные кромки единых гибких полотнищ 6, образующих емкости 5 скреплены с верхними относительно трубопровода продольными сторонами 7 (прогонами) плоских жестких рамок 3.

На верхних прогонах 7 рамок 3 зафиксированы края полотнища 6, образующего дно емкостей 5, а также проушины силовых перемычек 8.

Дно емкостей 5 и силовой пояс 2 выполнены из единого, налагаемого на трубопровод, полотнища гибкого материала 6, проходящего над внутренними продольными сторонами 9 плоских рамок 3, закрепленного на их внешних продольных сторонах 7 продольными краями с проушинами. ПКБУ снабжено накладкой 10, расположенной под силовым поясом 2, продольные края накладки отогнуты, образуют проушины, в которых размещены внутренние продольные стороны 9 плоских жестких рамок 3.

Силовой пояс 2, днища емкостей 5 и силовые перемычки 8 изготовлены из технической ткани.

Силовые перемычки 8 изготовлены в виде многослойных поясов с проушинами на концах, в которые вставлены верхние продольные элементы 7 плоских рамок 3.

Силовой пояс 2, полотнище накладки 10 и силовые перемычки 8 соединены в своих средних налагаемых на трубопровод 1 частях.

Силовой пояс 2 единого полотнища и накладка 10 вне ее проушин скреплены, например прошиты по поперечным кромкам.

К образующему дно емкостей 5 единому полотнищу 6 пришиты торцовые стенки 11 емкостей ПКБУ, соединенные с поперечными элементами 12 плоских жестких рамок 3. С силовыми перемычками 8 соединены, выполненные в виде косынок из технической ткани, дополнительные торцевые стенки 13, которые при балластировке заводятся внутрь емкостей 5 с прилеганием к торцовым стенкам 11.

Емкости 5 симметрично навешены на трубопровод 1. Прогоны плоских жестких рамок 3, их торцовые поперечные элементы (распорки) выполнены из трубчатых элементов. Такое выполнение плоских жестких рамок упрощает их транспортирование и монтаж.

Плоские жесткие рамки являются силовыми несущими элементами емкостей утяжелителя. Устойчивость утяжелителя на трубопроводе обеспечивается размером силового пояса, налагаемого на трубопровод, когда плоские жесткие рамки контактируют своими нижними прогонами с поверхностью трубопровода ниже его горизонтального диаметра.

Соотношение длин силового пояса, накладки и силовых перемычек обеспечивает размещение рамок, при котором их верхние продольные стороны-прогоны располагаются на уровне не выше верхней образующей трубопровода. Такое размещение утяжелителя не вызывает увеличения объема земляных работ.

Емкости утяжелителя заполняют грунтом последовательно, желательно симметрично, что препятствует перекосу емкостей. Изгибная в плоскости плоских жестких рамок нагрузка воспринимается распорками.

Объем грунта, вмещаемый одним ПКБУ, в зависимости от диаметра трубопровода составляет от 1,0 до 8 куб. м. При групповом использовании утяжелителей для балластировки трубопровода в группе используют до четырех утяжелителей, при этом количество групп на один километр трубопровода составляет от 40 до 50.

Частным случаем прокладки трубопровода является выполнение траншеи увеличенной глубины, что характерно для прокладки трубопровода на пересеченном рельефе местности, а также для льдистых грунтов в условиях Севера.

Поскольку в этих условиях траншея имеет увеличенную относительно рекомендованной СНиП глубину, то выступающие над верхней образующей трубопровода части балластирующего устройства не влияют на увеличение объема земляных работ.

В этом случае целесообразно использовать полимерно-контейнерное устройство с увеличенным размером емкостей под балластирующий грунт, для чего поперечные элементы 12 плоских жестких рамок 3 выполняют увеличенной длины.

При балластировке верхние продольные элементы 7 рамок 3 располагаются выше верхней образующей трубопровода 1. Для более полного использования объема утяжелителя силовые перемычки 8 при этом снабжают верхними дополнительными торцовыми стенками 14, которые препятствуют высыпанию грунта из утяжелителя. После заполнения ПКБУ балластирующим грунтом траншею засыпают грунтом 15.

Изобретение технологично при изготовлении, из-за незначительного собственного веса и простой сборки удобно при транспортировании и монтаже на трубопроводе, а также эффективно при различной прокладке и эксплуатации трубопроводов.

Повышает надежность балластировки трубопровода и устраняет возможность повреждения его изоляции в процессе строительства и эксплуатации, снижает материалоемкость и трудоемкость изготовления ПКБУ, а также повышает технологичность его изготовления.