ПОЛИМЕРНАЯ ОПОРА ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА
POLYME RPIPELINE LIFTING SUPPORT

Изобретение относится к опорным устройствам, предназначенным для поддержки трубопроводов при установке их в траншее, и может найти применение при прокладке или ремонте участков магистральных трубопроводов, в частности газопроводов.
Известна опора трубопровода (заявка RU №2013126213, МПК F16L 1/06, опубл. 20.12.2014, заявка РСТ: СА 2011/050456 от 26.07.2011), содержащая наружную опорную стенку, в основном, трубчатой формы, имеющую нижнюю часть для закрепления на поверхности и поддерживающую трубопровод верхнюю часть; внутреннюю опорную стенку, отступающую вовнутрь от наружной опорной стенки и имеющую, в основном форму усеченного конуса, с нижней частью для закрепления на поверхности и поддерживающей трубопровод верхней частью; и соединяющий участок для поддержания наружной опорной стенки и внутренней опорной стенки в фиксированном, разнесенном одна от другой взаимном положении.
Недостатками данной опоры является технологическая сложность процесса изготовления и низкий коэффициент запаса устойчивости по отношению к аварийным (динамическим, сдвиговым) нагрузкам, и способность деформироваться и разрушаться при возникновении сдвиговых сил.
Известна инвентарная опора (патент №152935, МПК E04G 25/00, опубл. 27.06.2015), выполненная в виде полого тонкостенного тела из полимерного материала с боковой поверхностью по форме сужающегося кверху тела вращения, усеченного в верхней его части цилиндрической поверхностью, радиус которой не менее радиуса укладываемой на него трубы трубопровода, образующей верхнюю цилиндрическую опорную поверхность чередующимися опорными поверхностями радиально расположенных ребер жесткости и объединяющим их центрально расположенным участком цилиндрической поверхности, причем ребро, расположенное в плоскости, перпендикулярной продольной оси укладываемой трубы, выполнено эллипсовидной формы в продольном его сечении вертикальной плоскостью и сопряжено с центрально расположенным участком цилиндрической опорной поверхности.
Известна инвентарная опора (патент №152725, МПК E04G 25/00, опубл. 10.06.2015), ближайшая по технической сущности и принятая за прототип, выполненная в виде полого тонкостенного тела из полимерного материала с боковой поверхностью по форме сужающейся кверху пирамиды, усеченной в верхней ее части цилиндрической поверхностью, радиус которой не менее радиуса укладываемой на нее трубы трубопровода, образующей верхнюю цилиндрическую опорную поверхность, разделенную на симметричные части расположенным по ее образующей вогнутым в направлении основания опоры сквозным ребром и расположенными в плане перпендикулярно ему вогнутыми внутрь опоры ребрами, причем продольные оси первого из упомянутых ребер и вторых ребер не лежат в одной плоскости.
Однако вышеприведенные устройства не обладают достаточной прочностью и надежностью при установке и эксплуатации трубопровода, их транспортировке, а также являются технологически сложными, имеют высокие трудозатраты и дороги при изготовлении.
Приведенные аналоги имеют большее количество положений для набора в стопку, однако без отметок положения на самих опорах может произойти сдвиг при укладке их в стопку, что приведет к разрушению опор при установке на них трубопровода.
Заявляемая опора при наборе в стопку имеет два положения. Первое положение - штабелирование: за счет конусной формы опоры изделия плотно входят одно в другое, обеспечивая максимальное использование пространства при перевозке на транспорте. Второе положение - набор высоты, позволяет (кратно) увеличивать высоту штабеля из опор, что обеспечивает простоту выравнивания трубопровода при прокладке по пересеченной местности, удобство и точность при установке опор друг на друга, а также упрощение конструкции. Набор высоты необходим для установки трубопровода в более высоком положении.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание опоры для трубопровода, обладающей технологически простой конструкцией, удобной в эксплуатации, при этом обладающей повышенной прочностью и надежностью, жесткостью и износостойкостью, увеличивающей срок ее эксплуатации.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение прочности и устойчивости при установке на нее трубопровода.
Заявленная опора имеет размеры кратные размерам стандартных транспортных поддонов, что обеспечивает удобство при логистике.
По сравнению с аналогами конструкция заявляемой опоры обладает следующими преимуществами:
- повышенные прочностные характеристики;
- облегчение конструкции;
- простота в изготовлении;
- простота, удобство и надежность в эксплуатации: при монтаже/демонтаже трубопровода, проведении его осмотра и ремонтных работ;
- удобство, эффективность и надежность при хранении и перевозке.
Также заявленное устройство обеспечивает высокий запас устойчивости по отношению к возможным аварийным, в том числе и повышенным динамическим, сдвиговым нагрузкам.
Данное устройство представлено на чертежах.
на фиг. 1 показан вид устройства сверху;
на фиг. 2 показан вид устройства снизу;
на фиг. 3 показано складывание опор друг на друга при штабелировании;
на фиг. 4 показано штабелирование (установка) опор друг на друга для набора высоты.
Заявляемое устройство представляет собой подставку, используемую при производстве ремонтных или монтажных работ с цилиндрическими протяженными конструкциями.
Устройство состоит из следующих составляющих:
1 - внешняя боковая поверхность, образуемая из четырех внешних стенок;
2 - внутренняя боковая поверхность, образуемая из четырех внутренних стенок;
3 - верхняя опорная (седловая) поверхность, принимающую нагрузку от трубопровода;
4 - поверхность контакта с грунтом, образуемая горизонтальным основанием внешней поверхности и основанием внутренней полости;
5 - ребра (ступеньки) для установки сверху опоры при штабелировании;
6 - ребра (ступеньки) для наращивания опоры по высоте;
7 - технологические отверстия на опорной седловой поверхности;
8 - технологические отверстия на внешней боковой поверхности;
9 - технологические отверстия для крепления опоры к дополнительному основанию (если грунт мягкий);
10 - технологические отверстия для приспособления автоматической раскладки стопки;
11 - дренажные отверстия для слива воды.
Технологические отверстия 7 также могут исполнять роль дренажей в случае, если опора будет храниться в перевернутом состоянии.
Предложенная опора имеет трапециевидную форму, выполнена в виде полого тонкостенного тела с прямоугольным основанием, наклонными боковыми трапециевидными стенками и верхней опорной поверхностью 3, радиус которой не менее радиуса укладываемой на нее трубы трубопровода.
Опорная поверхность 3 имеет вогнутую седловую форму с радиусом вогнутости (скругления), определяемым из условия беззазорного сопряжения с поверхностью трубопровода, что исключает смещение опоры от ее монтажного положения.
В центральной своей части опора содержит внутреннюю полость с открытым верхом прямоугольной формы, образуемой внутренними стенками и основанием (дном), расположенным на одном уровне с основанием внешних стенок для установки на грунт.
Внутренняя полость выполнена на основе прямоугольного тела и продольно ориентирована соответственно вдоль продольной стороны опоры.
Противоположные торцевые края седловой опорной поверхности 3 выступают вверх и выполнены скругленными.
Боковые внешние и внутренние стенки выполнены в виде разветвленной ступенчатой структуры, которая придает дополнительную прочность и устойчивость опоре, а также позволяет производить надежную и точную фиксацию при установке опор друг на друга в двух вариантах: штабелировании и наращивании высоты.
Штабелирование опор друг на друга позволяет экономить пространство при их хранении и перевозке.
Наращивание высоты необходимо в случаях придания дополнительной высоты опоре при установке на нее трубопровода.
Ступенчатая структура стенок представляет собой комбинацию ступенек, имеющих два уровня высоты.
Ступени первого нижнего уровня предназначены для штабелирования при перевозке.
Второй уровень находится на высоте более чем вдвое выше первого и предназначен для повышения штабеля опоры в рабочем положении.
Ступенчатая структура образована трапециевидными углублениями в поперечном сечении со стороны внешней поверхности опоры. Ступенчатая структура имеет в поперечном сечении трапециевидную форму, а в продольном направлении - уклон от центральной части опоры.
Количество ступенек первого уровня штабелирования: четыре - с одной продольной стороны, три - с другой продольной стороны и по две - с каждой торцевой стороны на внешней боковой поверхности 1 опоры.
Количество ступенек второго уровня штабелирования: четыре - с одной продольной стороны, три - с другой противоположной продольной стороны, по три - с торцевых сторон.
Количество ступенек первого уровня внутренней боковой поверхности 2 опоры: три - с одной стороны, две - с другой.
Количество ступенек второго уровня внутренней боковой поверхности 2 опоры: три - с одной продольной стороны, две - с другой, причем ступени расположены в шахматном порядке по отношению к ступеням первого уровня.
Внешние стенки опоры образуют прямоугольное основание со скругленными углами, выступающими за пределы внешних стенок опоры.
Поверхность 4 контакта с грунтом образована прямоугольным основанием внешних стенок и дном внутренней полости.
Опорная поверхность 3, контактирующая с трубой, перфорирована, т.е. содержит овальные вырезы (технологические отверстия 7), предназначенные для предотвращения коррозии при контакте трубы с грунтом.
Технологические отверстия 7, 8, 11 облегчают конструкцию и играют роль дренажей, чтобы во время хранения и перевозки опор в перевернутом состоянии в них не накапливалась вода.
Заявляемая опора имеет развитую систему ребер-усилителей, включающих ступенчатые ребра и дополнительные ребра жесткости, что придает опоре дополнительную прочность для поддержки трубопровода.
Внешняя боковая поверхность 1 содержит дополнительные ребра жесткости, имеющие вид треугольных пластин, ориентированных вертикально и расположенных на внешней боковой поверхности 1.
Дополнительные ребра жесткости расположены на всей внешней боковой поверхности 1, нижним основанием примыкая к выступающему основанию внешних стенок, при этом сгруппированы в четыре группы по четыре ребра в каждой.
Более крупные дополнительные ребра жесткости расположены в верхней части на торцевых стенках внешней боковой поверхности 1 в количестве четырех с каждой торцевой стороны.
В верхней части каждой продольной стороны внешней боковой поверхности 1 расположены по два равноудаленных друг от друга элемента зацепления (отверстия) для закрепления опоры на нижней части секции трубопровода при использовании в глубоких траншеях (без спуска в них людей).
Опорная поверхность 3 с обратной (внутренней) своей стороны содержит вертикально расположенные продольные и поперечные дополнительные ребра жесткости, расположенные взаимно перпендикулярно по отношению друг к другу (крестообразно).
На основании (дне) внутренней полости выполнены два расположенных последовательно друг за другом продольных вытянутых отверстия прямоугольной формы со скругленными углами. Эти отверстия являются дренажными, т.е. предназначены для сброса осадков и грунтовых вод.
Эти же отверстия также можно использовать для автоматической разборки штабелированных опор.
На прямоугольном основании и основании внутренней полости предусмотрены круглые отверстия для крепления опоры к дополнительной нижней опоре.
Опора обеспечивает безопасность при установке и эксплуатации загруженного трубопровода как в траншее, так и вне ее, что позволяет продлить срок эксплуатации трубопровода.
Опора выполняется из полимерного материала, устойчивого к воздействию внешней среды и являющегося нейтральным по отношению к ней. В качестве такого материала могут быть использованы полиэтилен или полипропилен, а также компаунды на их основе.
Форма опоры в виде двойного объема позволяет эффективно переносить экстремальные нагрузки, при нахождении опоры на уплотненном или естественном грунте. В случае использования (установки) опоры на мягком грунте указанная форма позволяет распределить нагрузку равномерно.
Кроме использования в качестве стабильной, прочной опоры для трубопроводов, уложенных в каменистые траншеи, опора также может быть использована на поверхности в качестве временной опоры для трубопровода во время укладки и проведения ремонтных работ.
При использовании в качестве одинарной или многоуровневой опоры устанавливают опоры из расчета две опоры (опорные группы) на один сегмент трубы.
Опора является достаточно легкой для возможности работы с ней вручную, при этом достаточно плотной для того, чтобы не «всплывать» на поверхность.
При выкапывании более глубоких траншей опоры закрепляют на нижней части трубопровода до его установки на дно траншеи.
Опора дополнительно содержит сквозные технологические отверстия 8, расположенные на торцевых сторонах внешних и/или внутренних стенок и предназначенные для ручной переноски и крепления опоры к трубе с помощью стреп-лент или веревки.
Опора может быть использована в качестве эффективного средства для неизолированного (незащищенного) трубопровода во время и после раскопок, при ограничении требований к уплотненной почве под трубопроводом.
Установка опоры в траншее.
Устанавливают каждую из опор вдоль траншеи на необходимом расстоянии.
Размещают установочные тросы (например, алюминиевые длиной 2×4).
Устанавливают опоры, используя установочный трос, для расположения центральных частей опор в линию.
Размещают на них трубопровод, соблюдая центрирование опор.
При использовании в более глубоких траншеях опору перед установкой при помощи троса закрепляют на нижней части секции трубопровода (при этом используют полимерный трос) при помощи отверстий для закрепления, расположенных по бокам опоры.
Установка опор вне траншеи.
Полимерные опоры доставляются в сложенном состоянии.
Для укладки опор расставляют их ориентировочно по одной стопке из опор на каждом конце трубопровода.
Дополнительная высота может быть достигнута путем укладки опор в штабель.
Для того чтобы установить опору на увеличивающий высоту уровень, вторую необходимо повернуть на 1/2 оборота или на 180 градусов от центра.
Для регионов с рыхлой или влажной почвой может потребоваться установка дополнительной опоры непосредственно на землю в виде листа фанеры. При этом опоры закрепляют на дополнительной опоре через отверстия гвоздями для легкого съема впоследствии.
Для достижения дополнительной стабильности при использовании в качестве долгосрочной опоры предлагается закрепить опору на трубе при помощи троса (полимерная веревка).
По форме опора представляет собой тонкостенную оболочку, выполненную в виде двойного объема, усиленного ребрами жесткости. Такая конструкция позволяет выдерживать достаточно высокие статические и динамические нагрузки от трубопровода, исключает ее деформацию и разрушение.
Опора изготавливается из полимерного материала методом литья под давлением с использованием литевых пресс-форм или методом пневмовакуум формования.
Допускается штабелирование опор друг на друга в рабочем положении не более шести штук.
Заявляемое устройство соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий.