МНОГОГРАННАЯ КОМПОЗИТНАЯ ТРУБА
MULTIFACETED COMPOSITE PIPE

Изобретение относится к машиностроению и строительным конструкциям и может быть использовано в качестве труб и сооружений ливневой, промышленной и хозяйственно-бытовой канализации, дренажных и водозаборных труб и каналов, каналов и тоннелей гидротехнических сооружение.
Известны многогранные композитные трубы патент «Многогранная композитная труба (варианты)», RU 2663443 С2 опубликован 06.08.2018, и многогранные фигурные композитные трубы патент «Многогранная фигурная композитная труба (варианты)», RU 2658444 С1 опубликован 21.06.2018 г.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является патент «Многогранная композитная труба (варианты)», RU 2663443 С2, но в котором есть несколько ограничений, которые препятствуют решению технической проблемы и получению технического результата, обеспечиваемого предлагаемым изобретением.
1). В патенте RU 2663443 С2 определениями «Многогранная композитная труба, состоящая из прямых поперечных элементов швеллерного и (или) коробчатого сечения» и «прямые продольные элементы круглого и (или) трубчатого сечения», ограничиваются возможные формы сечений прямых элементов, из которых можно собрать многогранную композитную трубу.
Существует несколько определений возможных форм сечений прямых композитных профилей: «Сплошной профиль - профиль, в поперечном сечении которого отсутствует внутреннее полое пространство. Полый профиль - профиль, сечение которого включает одно или несколько внутренних полых пространств» (см. стр. 5, ГОСТ 22233-2001, «Профили прессованные из алюминиевых сплавов для светопрозрачных ограждающих конструкций. Технические условия.», Госстрой России, М., 26.03.2002 г.) и «Сплошной профиль - профиль, в поперечном сечении которого отсутствует внутреннее полое пространство. Полый профиль - профиль, сечение которого включает одно или несколько полых пространств, разделенных, как правило, перегородками», (см. стр. 5, ГОСТ 31014-2002. «Профили полиамидные стеклонаполненные. Технические условия.», Госстрой России, М., 27.02.2003 г.). Эти определения «сплошной профиль» и «полый профиль» охватывают все возможные формы поперечного сечения прямых композитных профилей - прямых элементов, из которых может собираться многогранная композитная труба. К профилям полого сечениям относятся и прямые профили сечение которых включают несколько внутренних полых пространств отделенных друг от друга продольными перегородками, в иностранной технической информации такие профили называются «многокамерными панелями». К профилям сплошного сечения относятся и прямые профили с рядом продольных ребер на плоской пластине, в иностранной технической информации такие профили называются «профильными панелями».
2). В патенте RU 2663443 С2 многогранная композитная труба собирается из прямых поперечных элементов и прямых продольных элементов, без использования прямых диагональных элементов, что ограничивает варианты конструкций многогранной композитной трубы.
3). В патенте RU 2663443 С2 многогранная композитная труба собирается из поперечных элементов, находящихся вплотную друг к другу без пропусков, что также ограничивает варианты конструкций многогранной композитной трубы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных ограничений, а также расширение арсенала технических средств конструкций и использования многогранной композитной трубы отсутствующих в аналоге изобретения.
Раскрытие сущности изобретения.
Технический результат и сущность изобретения определяется следующими техническими решениями.
1. Многогранная композитная труба состоящая из прямых элементов отличающаяся тем, что прямые элементы из прямых композитных профилей полого и (или) сплошного сечения, собраны в гранях многогранной композитной трубы в поперечном и (или) в диагональном, и в продольном направлении, и соединены между собой и (или) через соединительные элементы в многогранную композитную трубу, имеющую в поперечном сечении форму многоугольника состоящего из одной или нескольких многоугольных фигур образующих стенки многогранных каналов в многогранной композитной трубе.
Прямые элементы изготовлены из прямых композитных профилей с любыми возможными формами поперечного сечения одинакового по всей длине профиля. Прямые композитные профили полого или сплошного поперечного сечения могут иметь различные формы сечения с одинаковыми или различными толщинами каждой из стенок. Поперечное сечение прямого композитного профиля может состоять из комбинации полых и сплошных форм, например, комбинация коробчатого и швеллерного сечений, или нескольких коробчатых сечений, соединенных перемычками сплошного сечения, и т.п. К прямым композитным профилям полого поперечного сечения относятся многокамерные панели, а к прямым композитным профилям сплошного поперечного сечения относятся профильные панели, профили уголкового, швеллерового, круглого и других сечений.
Прямые композитные профили изготовлены способом пултрузионного формования или экструзии из любых композитных материалов, имеющих своем составе синтетические смолы (полиэфирных, эпоксидных, других синтетических смол) армированные наполнителем из волокон, ткани, нетканых материалов, которые состоят из стеклянных, углеродных, борных, базальтовых волокон и других натуральных и искусственных материалов. Соединительные элементы изготавливаются из композитных материалов, пластмасс или некорродирующих металлических материалов.
Прямые композитные профили, нарезаются по длине на отрезки удобные для транспортировки на производство, где они обрабатываются: режутся по длине на прямые элементы требуемой длины, сверлятся и фрезеруются. Готовые прямые и соединительные элементы собираются в многогранную композитную трубу. Длина многогранных композитных труб может быть любой удобной для транспортировки и сборки многогранных композитных труб между собой в трубопровод. Небольшие по длине отрезки многогранных композитных труб иногда называются многогранными композитными секциями.
В многогранной композитной трубе возможно различное расположение прямых элементов. Поперечное расположение прямых элементов дает наибольшую поперечную прочность многогранной композитной трубе. Продольную прочность многогранной композитной трубы можно увеличить добавлением продольных или диагональных прямых элементов, прикрепленных к граням многогранной композитной трубы изнутри или к поверхностям граней из поперечных или диагональных прямых элементов. При сборке многогранной композитной трубы из диагональных прямых элементов можно получить одинаковые прочности многогранной композитной трубы в поперечном и продольном направлении, меняя угол наклона диагональных прямых элементов можно менять соотношение прочности вдоль и поперек многогранной композитной трубы.
Прямые элементы могут быть соединены с другими прямыми или соединительными элементами своими сторонами, концами или любой частью наружной поверхности прямого элемента. Прямые элементы могут быть соединены с другими прямыми элементами как непосредственно между собой, так и через соединительные элементы. Соединительные элементы могут соединять прямые элементы не только в углах граней многогранной композитной трубы, но и в местах пересечения или в стыке прямых элементов. Соединительные элементы могут также соединяться между собой.
Используя комбинации поперечных, продольных и диагональных прямых элементов можно получить любую требуемую характеристику прочности любой грани, любого многогранного канала и многогранной композитной трубы в любой ее части.
Многогранная композитная труба может иметь с внешней стороны сечения любую форму правильного или неправильного многоугольника, с тремя и более количеством внешних граней.
Внутри многогранной композитной трубы может быть один или несколько многогранных каналов образованных внешними и внутренними гранями. Многогранные каналы имеют форму сечения правильного или неправильного многоугольника, с тремя и более количеством граней. Многогранные каналы имеют общую грань или грани со смежными (соседними) многогранными каналами. Многогранные каналы могут иметь или не иметь общих граней с внешними гранями многогранной композитной трубы. Некоторые каналы многогранной композитной трубы могут образовываться прямыми или соединительными элементами с круглой или некруглой сквозной полостью.
Многогранная композитная труба, состоящая из нескольких многогранных каналов, позволяет объединить в одной многогранной композитной трубе несколько многогранных композитных труб, что дает большую экономию в материале, за счет увеличения прочности многогранной композитной трубы, и в производстве работ вместо одного трубопровода одновременно строится несколько трубопроводов. Многогранные каналы в многогранной композитной трубе могут делить поток на несколько частей, использоваться для разных сред, для встречных потоков, для дренажа, для балластировки, для прохода кабелей, для изоляции центрального многогранного канала, для теплообмена между средами в многогранных каналах и т.п. Многогранные каналы в многогранной композитной трубе могут использоваться для подачи свежего воздуха в трубопровод канализации и откачки из него загрязненного воздуха, что актуально для городских сетей. При использовании многогранных композитных труб для строительства коммуникационных тоннелей такая многогранная композитная труба может иметь отдельные многогранные каналы для прохода людей, для силовых кабелей, для кабелей связи, для сетей водопровода и отопления и т.п.
При сборке многогранной композитной трубы прямые и соединительные элементы могут собираться в гранях многогранной композитной трубы вплотную друг к другу без пропусков или с пропусками некоторых прямых и (или) соединительных элементов,
образуя ячейки в гранях или перегородках многогранной композитной трубы. Ячейки от пропуска элементов могут быть от пропуска как одного, так нескольких элементов расположенных рядом. Ячейки могут быть одиночные или повторяться с одинаковым или разным шагом. Ячейки могут быть во всех или только в некоторых, как в наружных, так и во внутренних гранях многогранной композитной трубы. Ячейки в гранях и перегородках многогранной композитной трубы могут служить для целей дренажа, перепуска, перетока и т.п. Большое количество ячеек в многогранной композитной трубе может делаться в целях уменьшения веса многогранной композитной трубы.
В гранях и перегородках многогранной композитной трубы могут быть проделаны отверстия различной формы. Отверстия могут быть проделаны в элементах до сборки или после сборки многогранной композитной трубы. Отверстия в элементах многогранной композитной трубы могут служить для целей дренажа, фильтрации и т.п.
В гранях и в перегородках многогранной композитной трубы могут быть сделаны вырезы. Вырезы делаются при сборке многогранной композитной трубы из укороченных прямых элементов или вырезаются в гранях и перегородках после сборки многогранной композитной трубы. Вырезы в гранях и в перегородках многогранной композитной трубы служат для устройства затворов, отводов, врезок, для соединения многогранных каналов и т.п. Вырезы могут служить для дренажа или перетока, могут служить лазами или проходами сквозь перегородки, между многогранными каналами или в многогранную композитную трубу.
2. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что некоторые прямые элементы проходят сквозь отверстия в других элементах многогранной композитной трубы.
Прямые элементы из прямых композитных профилей сплошного или полого сечения могут проходить сквозь другие прямые и (или) соединительные элементы через отверстия в них. Пересечение элементов возможно под любым требуемым углом. Такие прямые элементы из прямых композитных профилей сплошного или полого сечения могут иметь любую форму сечения, например, круглого, трубчатого, треугольного, квадратного, прямоугольного, плоского, швеллерного и т.д. Отверстия для прохода прямых элементов, сделанные в стенках пересекаемых прямых и соединительных элементов полого сечения, или в теле прямых и соединительных элементов сплошного сечения, могут копировать форму поперечного сечений проходящих через них прямых элементов, или отличаться от нее. Проходящие через отверстия прямые элементы могут соединяться с пересекаемыми элементами механически и (или) склеиванием, или не соединяться с ними. Прямые элементы проходящие сквозь отверстия в других элементах могут проходить внутри граней и (или) перегородок многогранной композитной трубы или поверх них.
3. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что элементы многогранной композитной трубы соединены между собой клеевым и (или) механическим неразъемным соединением, или механическим разъемным соединением.
Клеевое соединение элементов в многогранной композитной трубе выполняется при помощи различных клеев, синтетических смол, припрегов, герметиков, клеящих лент и т.п.
Механическое неразъемное соединение элементов может производиться при помощи следующих крепежных деталей: дюбелей, заклепок, клиньев, стопоров, шплинтов, штифтов, нагелей и т.п.
Механическое разъемное соединение элементов выполняется с помощью следующих крепежных деталей: болтов, винтов, шпилек, гаек, саморежущих винтов, а также с помощью зацепов, защелок, скоб, хомутов и т.п. Разъемное механическое соединение применяется там, где может потребоваться замена некоторых элементов многогранной композитной трубы. Механическое разъемное соединение может производится, когда один элемент вставляется в отверстие или в полость в другом элементе, или в полость, образованную несколькими собранными между собой элементами.
Комбинированное клеевое и механическое разъемное или неразъемное соединение, создает наиболее надежное неразъемное соединение.
Крепежные детали изготавливаются из некорродирующих материалов, таких как нержавеющая сталь, стеклопластик, нейлон и т.п. Возможно применение крепежных деталей из корродирующих материалов, защищенных от коррозии защитным покрытием, имеющимся на крепежной детали или защитой открытой части крепежной детали после сборки многогранной композитной трубы.
Механическое соединение может выполняться с помощью шипов, вставляемых в отверстия или в пазы такой же формы и размеров, что увеличивает прочность соединения элементов между собой за счет более развитых поверхностей шипов, входящих отверстия или пазы и создающих большую поверхность склеивания. В некоторых случаях такие элементы могут соединяться с другими элементами с натягом без использования клея.
Соединительные элементы могут одновременно вставляться своими концами в полости двух и более прямых элементов и соединять их между собой по длине, под углом, или в месте пересечения. Такое соединение с концами соединительных элементов вставляемых в полости прямых элементов из прямых композитных профилей полого сечения может дополнительно служить пробкой, герметизирующий полость прямого элемента. Закрытие обеих концов полости такими соединительными элементами обеспечивает герметичность полостей в прямых элементах многогранной композитной трубы. Такие соединительные элементы могут фиксироваться в полостях других элементов при помощи склеивания или механическим соединением.
Шипы на концах прямых элементов полого сечения могут изготавливаться после вклеивания в полости прямых элементов пробок из композитных материалов, закрывающих полости прямых элементов на требуемую длину. Такие же пробки могут делаться заполнением полостей на конце прямого элемента на заданную длину не отвердевшим композитным материалом, с последующей его полимеризацией.
4. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что прямые элементы многогранной композитной трубы натягиваются перед соединением с другими элементами многогранной композитной трубы.
Растяжение некоторых прямых элементов перед их соединением с другими элементами создает предварительное напряжение в многогранной композитной трубе, что увеличивает прочность многогранной композитной трубы.
5. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что для соединения граней многогранных каналов используются соединительные элементы, расположенные продольно.
Соединительные элементы расположенные продольно различного сечения могут соединять между собой наружные и (или) внутренние грани многогранной композитной трубы. Соединительные элементы расположенные продольно могут представлять из себя элементы, изготовленные из прямого композитного профиля полого, и (или) сплошного сечения. Полости соединительных элементов, расположенных продольно, а также полости прямых элементов, расположенных продольно и диагонально могут использоваться как отдельные каналы многогранной композитной трубы, например, для подачи воды, воздуха, для прокладки кабеля и т.п.
Соединительные элементы могут иметь прямые или вогнутые стороны, образующие фаски или скругления углов между соединяемыми гранями.
6. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что в многогранной композитной трубе устроены поперечные перегородки.
Поперечные перегородки в многогранной композитной трубе собраны из прямых и соединительных элементов, прикрепленных к граням многогранной композитной трубы. Перегородки могут быть расположены перпендикулярно или под любым углом к оси многогранной композитной трубы. Перегородки могут быть сплошные или частичные.
Сплошные перегородки полностью перекрывают сечение одного, нескольких или всех многогранных каналов. Сплошные перегородки могут служить днищем или перекрытием камеры, или колодца при использовании многогранной композитной трубы в этом качестве. Сплошные перегородки могут делить многогранную композитную трубу или многогранные каналы на изолированные отсеки для создания отстойников, резервуаров для очищенной или дождевой воды и т.п., внутри многогранной композитной трубы. Сплошные перегородки могут иметь вырезы, закрываемые задвижками, регулирующими поток жидкости, герметичными люками или дверями, дающими возможность прохода внутри многогранной композитной трубы при осушении отсека.
Частичные перегородки не перекрывают полностью сечение многогранной композитной трубы или многогранных каналов, не доходя до их противоположной грани или имеют открытые отверстия, ячейки или вырезы. Частичная перегородка может служить промежуточным перекрытием камеры или колодца, плотиной, фильтром, гасителем скорости или направляющей потока и т.п. Частичные перегородки могут иметь шлюзовые затворы, регулирующие уровень жидкости в многогранном канале.
7. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что прямые и соединительные элементы могут собираться в гранях с пропусками некоторых прямых и (или) соединительных элементов, образуя ячейки в гранях или перегородках закрытые обшивкой.
Термин (признак) «обшивка» широко применяется в технике (обшивка самолета, обшивка шлюпки, обшивка резервуара и т.п.). В многогранной композитной трубе грани и перегородки ячейками от пропусков некоторых элементов могут быть обшиты плоскими, листовыми или пленочными материалами с одной или с обеих сторон грани или перегородки. Обшивка может быть сплошной закрывающей всю или только часть грани, или перегородки. Закрытие ячеек сплошной обшивкой производится креплением обшивки к прямым и соединительным элементам на участке грани или перегородки с ячейками, к части или ко всей поверхности грани или перегородки. Обшивка может быть локальной закрывающей каждую ячейку отдельно. Закрытие ячеек локальной обшивкой производится креплением обшивки к прямым и соединительным элементам вокруг ячейки с одной или с обеих сторон грани (перегородки) или между ними внутри ячейки, в этом случае обшивка может находиться между плоскостями грани.
Обшивка может состоять из прямых композитных профилей с развитой плоской поверхностью полого и (или) сплошного сечения, например, многокамерные или профильные панели, из плоских листов или пленок из различных материалов. Обшивка крепится клеевым или механическим соединением. Закрытие ячеек может производится наклеиванием на прямые и соединительные элементы обшивки из композита в виде основы из материала, пропитанной неотвержденной синтетической смолой, после отверждения композитный материал становится твердым и приклеивается к прямым и соединительным элементам грани или перегородки многогранной композитной трубы. Пористый материал основы может состоять из волокон, ткани, нетканых материалов, листовых пористых или слоистых материалов, состоящих из стеклянных, углеродных, борных, базальтовых волокон и других натуральных и искусственных материалов, пропитанных синтетическими смолами (полиэфирными, эпоксидными и другими синтетическими смолами).
Обшивка позволяет сделать герметичную многогранную композитную трубу с уменьшенным весом, что достигается обшивкой большого количеством чередующихся ячеек в гранях многогранной композитной трубы. Обшивка грани многогранной композитной трубы служит для герметизации данной грани, для герметизации данного многогранного канала или перегородки, или всей многогранной композитной трубы. Гладкая поверхность обшивки изнутри многогранного канала может служить для улучшения характеристик потока. Обшивка в зависимости от требований к ней может производиться из различных материалов прочных, прозрачных, стойких к коррозии, истиранию, ударам, к различным химическим веществам, к повышенной температуре и т.п. Это могут быть полимерные материалы, стеклопластики, металлы, стекло, базальт, резина, различные пленки и т.п.
Обшивка может быть одинарной или двойной, с одной или с обеих сторон грани или перегородки, обшивка может быть разной с обеих сторон грани. Для увеличения прочности обшивки в ячейки могут вклеиваться жесткие пенопласта, сотовые и решетчатые панели и т.п., такие материалы увеличивают прочность одинарной или двойной обшивки работая вместе с ней. Варианты обшивки могут быть разными на одной или на разных гранях. Обшивка разных граней многогранной композитной трубы может изготавливаться из материалов разной толщины. Края сплошной обшивки между собой могут собираться в стык или внахлест.
8. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что углы в стыках граней многогранных каналов скруглены.
В углах между гранями многогранной композитной трубы могут делаться скругления или фаски не отвержденным композитным материалом из синтетических смол (полиэфирных, эпоксидных, других синтетических смол) армированных наполнителем из частиц, волокон, ткани, нетканых материалов, пористых или слоистых материалов, состоящих из стеклянных, углеродных, борных, базальтовых волокон и других натуральных и искусственных материалов. Устройство скругления или фасок углов между гранями может производиться наклейкой или механическим креплением в углах прямых композитных профилей поперечного сечения требуемой формы. Устройство скругления или фасок углов между гранями возможно использованием соединительных элементов требуемой формы.
Сглаживание неровностей между соседними элементами многогранной композитной трубы может производится выравниванием неровностей заполнением впадин между ними не отвержденным композитным материалом, наклейкой по гребням неровностей листового композитного материала или основы пропитанной синтетической смолой с последующим отверждением. Выравнивание больших неровностей между соседними прямыми и соединительными элементами может производиться наклейкой или механическим креплением во впадинах неровностей накладных прямых композитных профилей поперечного сечения требуемой формы.
9. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что прямые элементы многогранной композитной трубы выступают внутри или на внешней стороне многогранной композитной трубы.
Выступы прямых элементов, расположенных поперечно или диагонально, могут образовать сплошные или прерывистые продольные частичные перегородки внутри многогранного канала. Прерывистые продольные частичные перегородки могут служить для гашения скорости потока, сплошные продольные частичные перегородки служат для разделения потока на несколько частей.
Выступы прямых элементов, расположенных поперечно или диагонально, могут образовать снаружи многогранной композитной трубы сплошные или прерывистые грани и полки, расположенные вдоль, поперек или по диагонали к продольной оси многогранной композитной трубы. Наружные грани могут служат для увеличения площади основания многогранной композитной трубы, для увеличения внешней площади конструкции, для крепления, для балластировки многогранной композитной трубы грунтом и т.д.
Сплошные выступы прямых элементов наружу и вверх с боков многогранной композитной трубы могут образовать открытый канал поверх многогранной композитной трубы, который можно использовать как канал с открытой поверхностью воды расположенный над канализационным коллектором из многогранной композитной трубы. Такой канал может иметь декоративные или практические цели, например, на очистных сооружениях.
Выступающие вниз прямые элементы многогранной композитной трубы могут служить опорами для прохода многогранной композитной трубы через овраг или дорогу и т.п. Сплошные выступающие вниз прямые элементы с двух сторон многогранной композитной трубы могут образовывать многогранный канал при укладке такой многогранной композитной трубы на плоское основание или при заливке бетона между выступами.
Наружные выступы прямых элементов могут образовываться как отдельными прямыми элементами, так и прямыми элементами, образующими грани или перегородки многогранной композитной трубы, которые длиннее образованной ими грани и которые выступают за периметр многогранной композитной трубы образуя сплошные полки или отдельные выступы.
10. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что в многогранной композитной трубе отсутствуют некоторые грани.
Многогранная композитная труба без одной или нескольких граней образует один или несколько открытых каналов и может использоваться в строительстве каналов, очистных сооружений, фильтрационных станций и т.п. В такой многогранной композитной трубе с открытыми каналами могут быть и закрытые многогранные каналы, например, для подачи воздуха для аэрации, откачки ила и т.п.
Отсутствующие грани такой многогранной композитной трубы могут отсутствовать полностью или только на некоторых участках по длине многогранной композитной трубы, могут периодически присутствовать в виде прямых элементов, связывающих противоположные грани многогранной композитной трубы для увеличения ее прочности.
11. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что количество многогранных каналов в многогранной композитной трубе может изменяться по длине многогранной композитной трубы.
По длине многогранной композитной трубы некоторые внутренние грани многогранных каналов могут прерываться, что меняет количество, форму и размеры многогранных каналов в многогранной композитной трубе. Это дает возможность соединять несколько многогранных каналов в один или делить сечение многогранного канала на несколько многогранных каналов. Это позволяет производить слияние или разделение потоков, транспортируемых по многогранной композитной трубе.
12. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что внешние размеры и (или) формы многогранной композитной трубы могут изменяться по длине многогранной композитной трубы.
По длине многогранной композитной трубы ее размеры поперечного сечения могут уменьшаться или увеличиваться, также может меняться и ее форма. При этом количество многогранных каналов внутри многогранной композитной трубы может меняться или оставаться тем же. Изменение размеров дает возможность делать переходы из меньшей многогранной композитной трубы в большую или наоборот. Изменение формы дает возможность соединять между собой многогранные композитные трубы различных форм. Изменение формы дает возможность изготавливать многогранные композитные трубы с периодически изменяемой формой поперечного сечения, например, спирально закрученные, периодически расширяющиеся и сужающиеся трубы, что позволяет влиять на характеристики потока для его смешения, аэрации, изменения скорости и т.п. Это позволяет увеличивать объем всей многогранной композитной трубы или некоторых многогранных каналов в ней для создания резервуаров, отстойников и т.п. в требуемых местах трубопровода. Изменения форм и размеров многогранной композитной трубы могут быть резкими или плавными.
13. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что многогранная композитная труба разделяется на несколько многогранных композитных труб.
Многогранная композитная труба может разделяться по длине на две и более многогранных композитных трубы отходящие друг от друга под заданным углом, образуя тройники и другие детали, применяющиеся при строительстве трубопроводов.
14. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что многогранная композитная труба изогнута.
Изогнутая многогранная композитная труба собирается из поперечных прямых элементов под углом друг к другу с помощью соединительных элементов, что создает плавный поворот многогранной композитной трубы с требуемым радиусом поворота. В этом случае часть соединительных элементов изготавливается в виде скошенных прокладок с заданным углом, вкладываемых между многоугольными фигурами из поперечных прямых и соединительных элементов. Плавный поворот многогранной композитной трубы возможен также, если вместо скошенных прокладок между многоугольными фигурами из поперечных прямых и соединительных элементов укладывается не отвержденный композитный материал, формируемый по толщине с заданным углом от внутреннего до наружного края многогранной композитной трубы в месте поворота, с последующим его отверждением. При изготовлении изогнутой многогранной композитной трубы продольные и (или) диагональные элементы могут изготавливаться из прямых композитных профилей в виде полосы, прутков и т.п. форм имеющих достаточную гибкость для использования их в качестве продольных или диагональных элементов с требуемым изгибом.
Изогнутая многогранная композитная труба может собираться из поперечных прямых элементов, соединенных между собой и (или) с помощью соединительных элементов со сдвигом многоугольных фигур из поперечных прямых и соединительных элементов относительно предыдущей многоугольной фигуры в плоскости их соединения, это позволяет изготовить многогранную композитную трубу, изогнутую под требуемым углом одним или несколькими углами. Торцы многогранной композитной трубы в этом случае остаются параллельными. При необходимости торцы многогранной композитной трубы обрезаются под требуемым углом.
Эти способы сборки многогранной композитной трубы позволяют сделать радиусные и угловые отводы (повороты), тройники и другие детали, применяющиеся при строительстве трубопроводов.
15. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что торцы многогранной композитной трубы находятся под углом к поперечной плоскости многогранной композитной трубы.
Скошенные торцы многогранной композитной трубы изготавливаются с помощью прямых и соединительных элементов клинообразной формы на торцах многогранной композитной трубы, или путем обрезки торцов собранной многогранной композитной трубы под требуемым углом.
Скошенные торцы многогранной композитной трубы позволяют собрать такие многогранные композитные трубы под заданным углом, определяемым углом скоса торцов и количеством стыков. Это дает возможность осуществить поворот многогранной композитной трубы при сборке трубопровода. Такие многогранные композитные трубы небольшой длины могут использоваться как универсальные вставки для поворота трубопровода из многогранных композитных труб. Для совпадения сечений скошенных торцов используются многогранные композитные трубы со скошенным торцом под одним и тем же углом.
16. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что многогранная композитная труба имеет врезки или отводы в некоторых внешних гранях.
Врезки и отводы служат для присоединения многогранных и (или) круглых и некруглых труб к многогранной композитной трубе.
Врезка имеет уплотнение по периметру трубы подсоединяемой сбоку к многогранной композитной трубе. Сквозь врезку подсоединяемая труба своим концом входит внутрь многогранной композитной трубы. Врезка может изготавливаться как отдельная деталь, которая крепится к грани по периметру выреза или внутрь выреза в грани многогранной композитной трубы.
Отвод - это короткий патрубок, выходящий из грани многогранной композитной трубы. Отвод может быть собран совместно с многогранной композитной трубой как меньшая по размеру многогранная композитная труба, выходящая из многогранной композитной трубы. Отвод имеет концевые детали для соединения с трубами, подключаемыми к грани многогранной композитной трубы, например, фланцы или раструбы. Внутри отвода в грани многогранной композитной трубы сделано отверстие. Отводы могут изготавливаться как отдельная деталь, которая крепится к грани многогранной композитной трубы.
Врезки и отводы многогранной композитной трубы делаются таким образом, что подключаемая труба присоединяется к многогранной композитной трубе под заданным углом. Врезки и отводы многогранной композитной трубы могут делаться в поперечных перегородках многогранной композитной трубы или многогранных каналов. Устройство врезки или отводов в многогранной композитной трубе могут производиться на месте работ при строительстве трубопровода.
17. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что некоторые полости многогранной композитной трубы заполнены наполнителями.
В многогранной композитной трубе полости ячеек, прямых и соединительных элементов, полости многогранных каналов полностью или частично могут быть заполнены одним или различными наполнителями для получения дополнительных свойств многогранной композитной трубы.
Заполнение полостей ячеек во всех или в некоторых гранях без обшивки или с обшивкой с одной из сторон возможно вклеиванием в ячейки твердого материала, например, жестких пенопластов, пластиковых панелей и т.п., заполнение твердеющими материалом типа армированных и не армированных бетонов или полимербетонов возможной при наличии обшивки с одной из сторон ячейки, заполнение ячейки при наличии обшивки с двух сторон возможно пеной, гелями, жидкими, твердеющими и сыпучими материалами. Заполнение ячеек во всех или в некоторых гранях производится для утяжеления, увеличения прочности, для уменьшения или увеличения теплопроводности многогранной композитной трубы и т.п.
Полости некоторых многогранных каналов многогранной композитной трубы могут быть полностью или частично заполнены твердыми и сыпучими материалами для утяжеления, армированными и не армированными бетонами или полимербетонами для увеличения прочности, пенами для уменьшения теплопроводности многогранной композитной трубы. Для утяжеления и балластировки многогранной композитной трубы некоторые ее многогранные каналы могут быть заполнены жидкостью или гелями. Заполнение некоторых многогранных каналов в многогранной композитной трубе жидкостью позволяет производить теплообмен меду средами смежных каналов или осуществлять затапливание и всплытие многогранной композитной трубы после откачки жидкости или вытеснения ее сжатым воздухом.
Полости прямых и соединительных элементов также могут быть заполнены пеной, бетоном, гелем и другими материалами. Заполнение полостей прямых и соединительных элементов во всех или в некоторых гранях может производится для увеличения прочности, для уменьшения или увеличения теплопроводности всей многогранной композитной трубы или только ее части и т.п. Заполнение полостей или многогранных каналов инертными материалами типа песка, щебенки, грунта, бетоном или жидкостью позволяет утяжелить многогранную композитную трубу для использования в строительстве подводных трубопроводов.
18. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что некоторые грани многогранной композитной трубы покрыты пеной и (или) бетоном.
Все или некоторые наружные и внутренние грани с одной и (или) обеих сторон могут покрываться полимерными пенами или пенобетонами для утепления всей многогранной трубы или только каких-либо многогранных каналов в ней.
Покрытие граней бетоном, полимербетоном, армированным бетоном или фибробетоном позволяет уменьшить сечение прямых элементов многогранной композитной трубы, что даст удешевление производства многогранных композитных труб, так как основную прочность даст покрытие бетоном, а композитная часть создаст гладкое стойкое покрытие многогранной композитной трубы изнутри.
Покрытие граней полимербетоном или армированным бетоном упрочняет и утяжеляет эту грань. Покрытие граней бетонными материалами может защищать грань от истирания потоком. Покрытие плоских граней многогранной композитной трубы полужидкими бетонными материалами можно делать, поворачивая многогранную композитную трубу покрываемой гранью горизонтально и выдерживая ее в таком положении до схватывания бетона.
19. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что к многогранной композитной трубе прикреплены детали необходимые для строительства и эксплуатации.
К многогранной композитной трубе могут быть прикреплены детали для подъема, установки и крепления многогранных композитных труб и многогранных каналов к строительным конструкциям и агрегатам. Такими строительными конструкциями могут быть колодцы, резервуары, камеры и т.п., агрегатами - песколовки, фильтра, отстойники, аэраторы и т.п.
Деталями необходимыми для эксплуатации трубопроводов и конструкций из многогранных композитных труб могут быть: скобы, лестницы, двери и люки, фонари освещения, воздуховоды, настилы для прохода, переходы над потоком между настилами, кронштейны или лотки для труб и кабелей, опоры подвижные и неподвижные для трубопроводов и т.п. В перегородки и в грани между многогранными каналами многогранной композитной трубы могут устанавливаться щитовые затворы, различные задвижки и т.п.
20. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что многогранная композитная труба имеет концевые детали для соединения многогранных композитных труб между собой.
Многогранные композитные трубы могут собираться между собой или с другими конструкциями, такими как, задвижки, затворы, резервуары, бассейны и т.п. Соединение многогранных композитных труб может быть разъемным и неразъемным и выполняется с помощью склеивания и (или) механических соединений с помощью крепежных деталей. Крепежными деталями можно собирать многогранные композитные трубы между собой используя отверстия в крайних прямых и соединительных элементах многогранной композитной трубы или отверстия в концевых деталях.
Концевые деталей могут быть в виде прикрепленных к торцам многогранных композитных труб фигурных фланцев, которые имеют отверстия в форме многогранных каналов, соединения производится крепежными деталями, вставляемыми в отверстия, расположенные по периметру фланца, в этом случае герметизация соединения обеспечивается прокладками между фланцами. Многогранные композитные трубы могут собираться с помощью концевых деталей в виде прикрепленных с некоторым шагом к граням многогранной композитной трубы концевых деталей с отверстиями. Через отверстия в концевых деталях многогранные композитные трубы стягиваются между собой крепежными элементами, герметизация одинаковых многогранных каналов многогранных композитных труб в этом случае обеспечиваться эластичным прокладками, герметиками, гидрофильными профилями или клеящими материалами между торцами многогранных каналов многогранной композитной трубы.
Концевые детали могут изготавливаться в виде скошенных прокладок в виде узких рамок, имеющих форму сечения многогранной композитной трубы и скошенных под некоторым углом, такие концевые детали могут вставляться между многогранными композитными трубами обеспечивая стыковку при некоторой несоосности.
Многогранные композитные трубы могут собираться и герметизироваться в соединении с помощью многогранных муфт, вклеиваемых в одинаковые многогранные каналы, или с помощью многогранных муфт, имеющих эластичные уплотнения по периметру муфты на каждом ее конце, муфты вставляются в одинаковые многогранные каналы соединяемых многогранных композитных труб и крепятся крепежными элементами в виде защелок, винтов и т.п. Возможны комбинированные соединения, например, многогранные композитные трубы соединяются между собой в раструб по наружным граням, а по внутренним в стык или с помощью муфт и т.п.
21. Многогранная композитная труба по п. 1 отличающаяся тем, что многогранная композитная труба выполнена с возможностью соединения многогранных композитных труб между собой продольными тягами.
Продольные тяги стягивают соединяемые многогранные композитные трубы между собой воздействуя на противоположные концы соединяемых многогранных композитных труб и присоединяемой многогранной композитной трубы сжимая их между собой, что добавляет продольную прочность соединяемым многогранным композитным трубам и построенному трубопроводу в целом.
Продольные тяги могут соединять многогранные композитные трубы разными способами.
1-й способ. Продольные тяги длиной в две многогранные композитные трубы пропускаются через каждую многогранную композитную трубу и крепятся на их переднем конце. После установки первой многогранной композитной трубы ее продольные тяги пропускаются через свободные отверстия присоединяемой многогранной композитной трубы, натягиваются и крепятся к присоединенной многогранной композитной трубе на ее заднем конце противоположном стыку. После обрезки излишка закрепленных продольные тяг операция присоединения следующей многогранной композитной трубы повторяется.
2-й способ. Продольные тяги длиной в одну многогранную композитную трубу крепятся к заднему концу первой многогранной композитной трубы после ее установки. Затем продольные тяги пропускаются через отверстия в присоединяемой многогранной композитной трубе, натягиваются и крепятся к заднему концу присоединенной многогранной композитной трубы. После обрезки излишка закрепленных продольные тяг операция присоединения следующей многогранной композитной трубы повторяется.
3-способ. Продольные тяги с креплением по 1-му или по 2-му способу натягиваются, сжимая соединяемые многогранные композитные трубы между собой и крепятся к заднему концу многогранной композитной трубы, а следующие продольные тяги присоединяются к концам этих же продольных тяг.
4-способ. Продольные тяги могут быть любой длины, стягивая больше двух многогранных композитных труб. В этом случае натяжение и крепление длинных продольных тяг может производится к заднему концу любой многогранной композитной трубы или только к последней присоединяемой многогранной композитной трубе.
Также возможна любая комбинация из этих способов. Соединение многогранных композитных труб продольными тягами позволяет увеличить прочность собранного трубопровода за счет прочности продольных тяг, работающих на растяжение. Продольные тяги работают, как напряженная арматура, и увеличивают продольную прочность трубопровода из многогранных композитных труб, меняя количество или размер сечения продольных тяг можно получить требуемую дополнительную продольную прочность трубопровода.
Продольными тягами могут служить прямые композитные профили любого сечения, прямые стержни и профили из других материалов, тягами также могут служить троса и канаты. Продольные тяги изготавливаются из некорродирующих материалов, например, композитов, пластмасс, нержавеющей стали, цветных металлов, термопластов, из синтетических волокон и т.п.
Степень натяжения продольных тяг может регулироваться. Продольные тяги натягиваться натяжными механизмами без привода или с приводом. Крепление продольных тяг к многогранным композитным трубам может производится с помощью склеивания и (или) механических соединений крепежными деталями. Соединение продольных тяг между собой может производиться с помощью склеивания, механическими соединениями и крепежными деталями.
Продольные тяги могут иметь концевые резьбы с одной или с обеих сторон или резьбу по всей длине, которой они вкручиваются в резьбовые отверстия гаек или головок, соединенных с концом предыдущей продольной тяги и (или) в детали с внутренней резьбой, вклеенные в концы многогранной композитной трубы. Продольные тяги с резьбой могут натягиваться гайками, закручиваемыми после пропуска продольных тяг через присоединяемую многогранную композитную трубу, удлиненные гайки могут служить для прижатия и для вкручивания в них резьбовых концов следующих продольных тяг. Один из концов продольной тяги может иметь головку с внутренней резьбой, которая служит для давления на присоединяемую многогранную композитную трубу плоскостью головки и для соединения таких продольных тяг между собой в головке. Продольные тяги с резьбой или с головкой можно изготавливать из композитных анкеров с резьбой, формованной по всей длине композитного анкера и композитных гаек, формуемых для этих анкеров. Гайки могут приклеиваться к многогранной композитной трубу, внутренние резьбы могут формироваться в элементах многогранной композитной трубы. Гайки изготавливаются из некорродирующих материалов, например, пластмасс, композитов, нержавеющей стали, цветных металлов и т.п.
Продольные тяги могут проходить сквозь продольные отверстия в гранях многогранной композитной трубы, сквозь полости в продольных прямых элементах из композитных профилей полого сечения, вклеенных внутри граней многогранной композитной трубы или прикрепленных к граням многогранных композитных труб. Продольные тяги могут проходить сквозь отверстия или пазы в концевых деталях, прикрепленных к граням соединяемых многогранных композитных труб или через полости некоторых многогранных каналов. Продольные тяги могут проходить между прямыми элементами, прикрепленных к граням соединяемых многогранных композитных труб. Продольные тяги могут использоваться при присоединении многогранных композитных труб к строительным конструкциям.
В некоторых случаях продольные тяги могут располагаться не только параллельно оси соединяемых многогранных композитных труб, но и под некоторым углом к продольной оси оставаясь параллельными плоскостям граней, что добавляет трубопроводу из многогранных композитных труб прочность на скручивание.
Соединение продольных тяг между собой и с многогранными композитными трубами может дополнительно фиксироваться (стопориться) клеевым или механическим способом.
Указанные отличительные признаки изобретения являются существенными, каждый из них и совместно обеспечивают получение нового технического результата, в предложенной совокупности признаков соответствует критерию «промышленная применимость», то есть уровню изобретения.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлена многогранная композитная труба, вытянутая в вертикальной плоскости, имеющая два изолированных многогранных канала. Многогранная композитная труба склеена из поперечных прямых элементов 1 (полого коробчатого сечения) и продольных элементов 2 (сплошного круглого сечения).
На фиг. 2 представлена многогранная композитная труба, собранная в виде правильного семигранника из поперечных прямых элементов 1 (полого коробчатого сечения) и соединительных элементов 3 со скругленными углами. Верхние три грани многогранной композитной трубы собраны с пропусками прямых элементов 1 с образованием ячеек 4.
На фиг. 3 представлена многогранная композитная труба, собранная в виде правильного шестигранника с внутренним шестигранным многогранным каналом, отделенным от внешних граней шестью одинаковыми многогранными каналами. Многогранная композитная труба собрана из поперечных прямых элементов 1 (полого коробчатого сечения), которые в пересечении граней внутреннего многогранного канала и граней смежных многогранных каналов соединяют соединительные элементы 3, а внешние грани многогранной композитной трубы и грани смежных каналов соединяют соединительные элементы 5. Соединительные элементы 5 расположенные продольно выполнены со скруглением внутренних углов и с продольной круглой полостью.
На фиг. 4 представлена многогранная композитная труба, вытянутая в вертикальной плоскости, имеющая два изолированных многогранных канала и изогнутая по дуге на 90 градусов. Изогнутая многогранная композитная труба склеена из поперечных прямых элементов 1 (полого коробчатого сечения), продольных элементов 2 (сплошного круглого сечения) и скошенных прокладок 6. Продольные элементы 2 при сборке изогнуты по дуге в отверстиях поперечных прямых элементов 2 и скошенных прокладок 6. На чертеже выступающая задняя часть продольных элементов 2 показана еще не обрезанной, а плоскость скошенной прокладки 6 заштрихована.
На фиг. 5 представлена многогранная композитная труба 7 (прямоугольного сечения), собранная из поперечных прямых элементов 1 (полого коробчатого сечения). Внутри многогранной композитной трубы 7 от прямоугольного канала гранью 8 отделен треугольный многогранный канал. На некотором расстоянии от переднего конца многогранной композитной трубы 7 прямоугольный канал разделен вертикальной перегородкой 9 на две части. Дальше по длине многогранная композитная труба 7 разделяется на две многогранные композитные трубы 7.1 и 7.2 прямоугольного сечения, расходящиеся под углом друг к другу. Внутри многогранной композитной трубы 7.2 есть треугольный многогранный канал, отделенный от прямоугольного многогранного канала гранью 8.
На фиг. 6 представлена многогранная композитная труба, собранная из поперечных прямых элементов 1 (полого коробчатого сечения), состоящей из пяти многогранных каналов: одного многогранного канала банкетного сечения с двумя выступами для прохода, двух пятиугольных многогранных каналов и двух треугольных многогранных каналов. Поперечные прямые элементы 1 образующие нижние грани пятиугольных и треугольных многогранных каналов длиннее образованной ими грани многогранной композитной трубы и образуют плоские продольные полки 1.1, выступающие по бокам многогранной композитной трубы, которые служат для увеличения площади основания многогранной композитной трубы. В поперечных прямых элементах 1 сделаны отверстия 10 для пропуска продольных тяг внутри граней при соединении многогранных композитных труб между собой.
На фиг. 7 представлены две многогранные композитные трубы т.1 и т.2 (банкетного сечения с одним выступом) соединенные между собой в стык. Многогранные композитные трубы т1 и т2 собраны из поперечных прямых элементов 1 (сплошного швеллерного сечения) и соединительных элементов 3. Многогранные композитные трубы т1 и т2 соединены в стык и стянуты между собой продольными тягами 11. Продольные тяги 11 имеют на одном конце шестигранную головку 11.1 с внутренней резьбой, а на другом конце имеют резьбу 11.2. Продольные тяги 11 первой многогранной композитной трубы т1 закреплены в ней гайками 12 накрученными на резьбу 11.2 продольных тяг 11. Продольные тяги 11 второй многогранной композитной трубы т.2 вкручены своими резьбами 11.2 во внутреннюю резьбу шестигранных головок 11.1 продольных тяг И первой многогранной композитной трубы т1 и прижимают вторую многогранную композитную трубу т2 к первой многогранной композитной трубе т1. На чертеже в боковой стенке обеих многогранных композитных труб т1 и т2 сделан продольный прямоугольный вырез через продольные тяги 11.
На фиг. 8 представлена многогранная композитная труба, имеющая внешнюю форму правильного семиугольника. Многогранная композитная труба имеет два многогранных канала образованных внутренней вертикальной продольной гранью. Внешние грани многогранной композитной трубы склеены из двух слоев диагональных прямых элементов 13 (полого коробчатого сечения), продольных соединительных элементов 5 (сплошного сечения) и продольных прямых элементов 2 (полого треугольного сечения). Продольная вертикальная общая грань одинаковых многогранных каналов собрана из поперечных прямых элементов 1 (полого коробчатого сечения). Диагональные элементы в гранях, состоящих из двух слоев, уложены во взаимно пересекающемся направлении к диагональным элементам другого слоя.
На фиг. 9 представлена многогранная композитная труба прямоугольного сечения без верхней грани, имеющая шесть многогранных каналов из которых верхний многогранный канал с отсутствующей верхней гранью. Многогранная композитная труба собрана из поперечных прямых элементов 1 (полого коробчатого сечения), продольных прямых элементов 2 (сплошного круглого сечения) и продольных прямых элементов 2.1 (полого коробчатого сечения). В многогранной композитной трубе есть один самый большой прямоугольный многогранный канал, образованный внутренними гранями 15 (вертикальной перегородкой) и 17 (горизонтальным перекрытием), этот многогранный канал разделен по длине на две части поперечной перегородкой 16, которые при сборке многогранных композитных труб между собой образуют герметичные отсеки использующиеся для хранения пресной воды. В многогранной композитной трубе есть еще два прямоугольных многогранных канала, образованный внутренними гранями 15, 14 и 17, нижний прямоугольный многогранный канал используется для стока дождевых вод, а верхний прямоугольный многогранный канал используется для обслуживания и прокладки трубопроводов осушения и отбора воды. Над прямоугольными каналами симметрично вертикальной плоскости многогранной композитной трубы расположены два треугольных канала образованные внутренними гранями 17 и 18. Над прямоугольными и треугольными многогранными каналами находится открытый сверху многогранный канал, образованный боковыми гранями многогранной композитной трубы и ее внутренними гранями 17 и 18. По длине открытый многогранный канал перегорожен частичными поперечными перегородками 19, задающими минимальный уровень протекающей воды в открытом многогранном канале. Многогранная композитная труба оборудована концевыми деталями 20 для соединения многогранных композитных труб между собой. Концевые детали 20 установлены на каждом конце внешних граней многогранной композитной трубы и изготовлены из прямых прямоугольных композитных профилей сплошного сечения с отверстиями для пропуска крепежных элементов. Осуществление изобретения.
Многогранная композитная труба собрана по Фиг. 1, ее наружный размер: длина -1440 мм, ширина - 960 мм, высота - 1660 мм. Многогранная композитная труба имеет два многогранных канала расположенных один над другим. Многогранная композитная труба собрана из поперечных прямых элементов 1 полого коробчатого сечения, изготовленных из прямого композитного профиля высотой 80 мм, шириной 60 мм, толщина стенки 5 мм, и продольных прямых элементов 2 сплошного сечения, изготовленных из прямого композитного профиля диаметром 20 мм. Израсходовано: 141 метр прямых композитных профилей полого коробчатого сечения, 40 метров прямых композитных профилей сплошного круглого сечения и 25 литров полиэфирной смолы с отвердителем. Поперечные элементы склеены между собой с поочередным чередованием концов поперечных элементов одной грани, с концами поперечных элементов другой грани. В отверстия прямых поперечных элементов вставлены и склеены с ними прямые продольные элементы. Вес многогранной композитной трубы 225 кг. Данная конструкция имеет высокую продольную и поперечную прочность каждого канала.