УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЛЛАСТИРОВКИ ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА
DEVICE FOR UNDERWATER PIPELINE BALLASTING

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефти и газа и может быть использовано для балластировки подводных трубопроводов и трубопроводов, сооружаемых или ремонтируемых в обводненных траншеях.
Известен контейнерный утяжелитель трубопровода [патент РФ №2153619, F16L 1/06, опубл. 27.07.2000 бюл. №21], состоящий из двух соединенных между собой цилиндрических емкостей, выполненных из полимерного синтетического материала, оснащенных торцевыми рукавами для заполнения минеральным грунтом и ременными петлями для закрепления на грунтозаполняющем бункере. Также известен утяжелитель трубопровода [авторское свидетельство СССР, №1791656, F16L 1/06, опубл. 30.01.1993, бюл. №4], состоящий из двух навешиваемых на трубопровод цилиндрических оболочек, соединенных между собой с помощью тканевых полос, выполненных из синтетического материала, заполненных минеральным грунтом.
Основным недостатком утяжелителей является их высокий центр тяжести, вследствие чего устройства характеризуются высокой склонностью к опрокидыванию и поэтому низкой устойчивостью.
Наиболее близким по конструкции является устройство для балластировки трубопровода [патент РФ №2464473, F16L 1/06, B65D 30/10, опубл. 20.10.2012, бюл. №29], состоящее из двух соединенных между собой цилиндрических горизонтальных емкостей из полимерного материала, заполняемых минеральным грунтом и навешиваемых на трубопровод перед его спуском в траншею. При указанном варианте размещения устройств балластированный трубопровод укладывается на устройства, и их центр тяжести расположен на уровне или ниже нижней образующей трубопровода. Недостатками известного устройства являются:
1) заданное положение балластирующих устройств ниже нижней образующей трубопровода возможно только при условии укладки уже забалластированного на берме траншеи трубопровода, то есть балластировку нужно осуществить до укладки трубопровода. В этом случае, заполненные грунтом емкости после укладки трубопровода окажутся под трубопроводом и будут являться при этом опорами для трубопровода. В таком случае основной недостаток - необходимость использования большого количества трубоукладчиков для подъема и опускания трубопровода в траншею из-за большого веса трубопровода с навешенными балластирующими устройствами;
2) при установке балластирующих утяжелителей после укладки трубопровода в траншею максимально низкое положение их центров тяжести может быть обеспечено не ниже нижней образующей трубопровода, что повторяет недостатки приведенных аналогов.
Целью изобретения является создание устройства для балластировки подводного трубопровода, исключающего указанные недостатки аналогов и прототипа, расширение технологических возможностей устройства для балластировки трубопровода, а также повышение надежности закрепления подводного трубопровода на проектных отметках.
Техническими задачами изобретения являются создание устройства для балластировки подводного трубопровода, устойчивого к смещению и опрокидыванию, а также имеющего низкую трудоемкость монтажа.
Поставленные технические задачи в устройстве для балластировки подводного трубопровода, включающем парные горизонтальные цилиндрические утяжелители, располагающиеся справа и слева относительно подводного трубопровода, соединяемые силовыми поясами, охватывающими подводный трубопровод сверху, решаются тем, что парные горизонтальные цилиндрические утяжелители, располагающиеся в приямке, соединяются стяжками, располагающимися под подводным трубопроводом, и распорными деревянными брусьями, обеспечивающими заданный зазор между утяжелителями при установке на подводный трубопровод.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-6. На фиг. 1 показан общий вид участка подводного трубопровода с установленными утяжелителями. На фиг. 2 показана конструкция утяжелителя. На фиг. 3 показана схема размещения приямка в основании подводного трубопровода. На фиг. 4 показана схема установки распорных брусьев на утяжелители перед их установкой на подводный трубопровод. На фиг. 5 показано положение утяжелителей в процессе их установки на подводный трубопровод, в момент касания утяжелителями поверхности подводного трубопровода. На фиг 6. показана схема освобождения распорных брусьев при спуске утяжелителей в приямок. На фиг. 7 показана схема работы стяжек, соединяющих утяжелители под подводным трубопроводом, при осадке подводного трубопровода.
Устройство работает следующим образом:
Устройство содержит два горизонтальных цилиндрических утяжелителя 1 (фиг. 1), располагающихся справа и слева от подводного трубопровода 2, соединенных между собой с помощью силовых поясов 3, охватывающих сверху подводный трубопровод 2 и стяжек 4, соединяющие горизонтальные цилиндрические утяжелители 1 и располагающиеся под подводным трубопроводом 2.
Горизонтальный цилиндрический утяжелитель 1 содержит (фиг. 2) стальную тонкостенную цилиндрическую оболочку 5, оснащенную установочной проушиной 6, торцевыми стальными заглушками 7 с крепежными элементами 8 для присоединения силовых поясов 3 и цапфами 9 для закрепления стяжек 4. Для обеспечения заданной весовой нагрузки внутренняя полость горизонтального цилиндрического утяжелителя 1 заполняется бетоном 10. Для обеспечения максимально низкого центра тяжести устройства, горизонтальные цилиндрические утяжелители 1 располагаются в приямке 11 (фиг. 3), выполненном в основании подводного трубопровода 2. Пример:
Горизонтальные цилиндрические утяжелители 1 изготавливают из стальных труб наружным диаметром от 820 до 1020 мм. Внутренняя полость горизонтальных цилиндрических утяжелителей 1 заполняется бетоном 10 (фиг. 2) с плотностью не ниже 2300 кг/м. После сборки горизонтальных цилиндрических утяжелителей 1, на их поверхность наносят антикоррозионное покрытие (на фиг. 2 не показано), обеспечивающее длительную коррозионную стойкость стальных труб в воде.
Порядок монтажа устройства на подводный трубопровод следующий. В основании подводного трубопровода 2, в месте монтажа горизонтальных цилиндрических утяжелителей 1, выполняют приямок 11 (фиг. 3). Горизонтальные цилиндрические утяжелители 1 устанавливают на ровную поверхность (на воздухе), между горизонтальными цилиндрическими утяжелителями 1 устанавливают деревянные распорные брусья 12 (фиг. 4), закрепляют на горизонтальных цилиндрических утяжелителях 1 силовые пояса 3, к установочным проушинам 6 горизонтальных цилиндрических утяжелителей 1 (фиг. 2) присоединяют грузоподъемные стропы 13, (фиг. 5). Размеры деревянных распорных брусьев 12 определяют из условия обеспечения взаиморасположения горизонтальных цилиндрических утяжелителей 1 при подъеме на расстоянии составляющим не менее внешнего радиуса подводного трубопровода 2 (фиг. 5).
Выполняют подъем и последующий спуск горизонтальных цилиндрических утяжелителей 1 на подводный трубопровод 2. После того, как горизонтальные цилиндрические утяжелители 1 начнут расходиться в стороны по поверхности подводного трубопровода 2, деревянные распорные брусья 12 освободятся с мест установки (фиг. 6) и под действием выталкивающей силы воды поднимутся к поверхности водоема. После полного опускания горизонтальных цилиндрических утяжелителей 1, когда они повиснут на силовых поясах 3, освобождают грузоподъемные стропы 13 и устанавливают стяжки 4 (фиг. 3). Выполняют засыпку подводного трубопровода 2, при этом, в случае осадки подводного трубопровода 2 в направлении 14, происходит натяжение стяжек 4, ограничивающих перемещение утяжелителей в направлениях в стороны от подводного трубопровода 2 (фиг. 7).
Технический результат изобретения заключается в:
1) упрощении технологии закрепления подводного трубопровода и снижении трудоемкости монтажа;
2) повышении эксплуатационной надежности подводного трубопровода за счет повышения устойчивости к опрокидыванию установленных балластирующих утяжелителей.
Устойчивость к опрокидыванию достигается за счет низкого центра тяжести устройства, обеспечиваемого при установке утяжелителей справа и слева от подводного трубопровода, в приямке, выполненном в основании подводного трубопровода. Устойчивость к смещению достигается за счет применения стяжек, соединяющих утяжелители под трубой и ограничивающих их возможные перемещения в стороны от подводного трубопровода.
Низкая трудоемкость монтажа обеспечивается за счет цилиндрической формы утяжелителей, а также за счет применения распорных деревянных брусьев, обеспечивающих заданный зазор между утяжелителями при их установке. В случаях, если угол между осями вывешенной с заданным зазором пары утяжелителей и осью подводного трубопровода составляет от 0° до 30°, утяжелители при контакте с поверхностью трубы, самостоятельно ориентируются параллельно оси трубы при спуске.