УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТРУБОУКЛАДОЧНЫЙ МОДУЛЬ БОЛОТНЫЙ
UNIVERSAL PIPE-LAYING SWAMP MODULE

Изобретение относится к области строительства магистральных трубопроводов больших диаметров и высокого давления в заболоченной и обводненной местности и направлено на повышение проходимости, качества и надежности строительного процесса, возможности полной автоматизации землеройно-укладочных работ и сокращения количества используемой тяжелой строительной техники.
В широко и повсеместно применяемой технологии строительства линейной части магистральных трубопроводов в качестве основной строительно-монтажной машины используется кран-трубоукладчик, оснащенный боковой стрелой и откидывающимся контргрузом с противоположной стороны, обеспечивающим его устойчивость в выполнении грузоподъемных и монтажных работ (В.И. Минаев «Машины для строительства магистральных трубопроводов», М.»Недра», стр. 328-333).
Многолетняя практика такого использования показала достаточно высокую эффективность этой машины при прокладке трубопроводов малых и средних диаметров. Но с увеличением диаметра трубопровода и его веса в связи с увеличением толщины его стенок, вызванным повышением давления перекачиваемого по нему продукта, значительно возрос и вес крана-трубоукладчика, перевалив за 50 тонн, что существенно снизило его проходимость и все равно вынудило увеличить количество машин в трубоукладочной колонне, при этом усложнило управление колонной и стало причиной ряда аварий с опрокидыванием всей колонны вместе с укладываемым трубопроводом, обрушением стенок траншеи, а также потерей проходимости и провалом тяжелых машин при строительстве трубопроводов на заболоченных и обводненных участках трассы.
Выход из положения искали созданием портальной конструкции крана-трубоукладчика (А.С. на изобретение СССР №251176), но такое решение не прижилось в связи с необходимостью дополнительных работ по переносу бруствера траншеи, что вызывало увеличение ширины строительной полосы, недостаточной продольной устойчивости самой машины и трудностями по ее сходу с уложенного трубопровода.
Более приемлемым решением явился новый способ землеройно-укладочных работ, получивший название бесподъемный, так как при нем отсутствовала операция подъема трубопровода: траншея отрывалась непосредственно под выложенным на земле трубопроводом, в которую он самопроизвольно опускался под действием своего веса, делая ненужным применение укладочной колонны из большого числа тяжелых кранов-трубоукладчмков, поднимающих трубопровод, надвигающих его на ось траншеи и затем опускающих в траншею.
Роторный экскаватор-трубозаглубитель, реализовавший этот способ наглядно показал его преимущества, но сам явился не совсем универсальной машиной из-за конструктивных особенностей своего рабочего органа (В.И. Минаев «Машины для строительства магистральных трубопроводов», М. «Недра»,стр. 221-224). А в условиях обводненной и заболоченной местности даже универсальный экскаватор может работать только поставленный на передвижной слани-понтон. При этом роторный трубозаглубитель решал только одну задачу: отрытие траншеи под трубопроводом, оставляя нерешенным процесс ее засыпки таким же оригинальным и эффективным способом.
Для этой цели была предложена новая конструкция траншеезасыпателя, позволяющая засыпать траншею одновременно с двух брустверов, расположенных пр обеим сторонам траншеи, отрытой роторным трубозаглубителем (Патент РФ №2468154).
Сочетание таких двух типов машин в одном землеройно-укладочном комплексе было предложено для прокладки магистральных трубопроводов по дну широких водоемов (Патент РФ №2507431).
По современной технологии процесс производства траншейных работ и процесс укладки трубопровода в траншею разъединены и раздвинуты по времени, в результате чего к моменту укладки трубопровода траншея может частично обвалиться, замерзнуть, быть затоплена водой или занесена снегом, что потребует дополнительных работ по ее восстановлению.
Целью настоящего изобретения является объединение процессов отрытия траншеи, укладки в нее трубопровода и последующей засыпки траншеи только что отрытым грунтом, не успевшим засохнуть и уплотниться или замерзнуть, в один общий процесс, осуществляемый землеройно-укладочным комплексом, состоящим из минимального количества однотипных по конструктивному устройству машин, что должно упростить их техническое обслуживание, повысить проходимость снижением удельного давления на грунт, улучшить условия труда, повысить безопасность и надежность процесса укладки трубопровода, а также создать условия для полной автоматизации всего комплекса протекающих строительных процессов. Особенно это важно при производстве работ в заболоченных и обводненных районах, где кроме всего требуется такая конструкция ходовой части машин, которая обеспечит их высокую проходимость и маневренность в этих сложных условиях.
Достижение указанной цели обеспечивается созданием базовой машины землеройно-укладочного комплекса - универсального трубоукладочного модуля болотного, оснащенного сменным рабочим оборудованием, позволяющего выполнять весь комплекс землеройно-укладочных работ при прокладке магистральных трубопроводов в сложных трудно проходимых условиях заболоченной и обводненной местности с минимальным разнообразием применяемой техники.
Универсальный трубоукладочный модуль болотный использует преимущества портального крана-трубоукладчика и экскаватора-трубозаглубителя и одновременно является базовой высокопроходимой машиной для создания землеройно-укладочного комплекса, состоящего из двух следующих друг за другом на технологически обоснованном расстоянии машин: трубозаглубителя и траншеезасыпателя, способных работать в сильно переувлажненных и даже полностью обводненных грунтах с пониженной несущей способностью, в которых технические средства, оснащенные традиционными типами движителей полностью теряют проходимость.
Указанная цель достигается тем, что универсальный трубоукладочный модуль выполнен в виде платформы с двумя ходовыми тележками по ее бокам и сменными взаимозаменяемыми рабочими органами, позволяющими переоснащать и менять предназначение машины с траншееразрабатывающей на траншеезасыпающую и наоборот, расположенными на двух понтонах, шарнирно прикрепленных к платформе, а каждая из ходовых тележек снабжена двумя роторно винтовыми движителями с зеркальным направлением навивки винтовых грунтозацепов нат кождом из движителей по отношению друг к другу и при этом ходовые тележки шарнирно соединены с платформой с возможностью направленного наклона к ней при помощи силовых гидроцилиндров. При этом все роторно-винтовые движители универсального трубоукладочного модуля болотного всегда параллельны друг другу.
Указанная цель достигается также тем, что направление навивки винтовых грунтозацепов одной тележки зеркально соответствует направлению навивки винтовых грунтозацепов другой относительно оси симметрии универсального трубоукладочного модуля болотного.
Предлагаемое устройство состоит платформы 1 (Рис. 1), на которой установлены силовая установка 2 и кабина управления 3. С обеих сторон к платформе 1 при помощи шарниров 4 и силовых гидроцилиндров 5 присоединены ходовые тележки 6, каждая из которых оснащена двумя роторно-винтовыми движителями 7 и 8, причем направление навивки винтовых гругозацепов на одном из роторно-винтовых движителей, например, 7 каждой ходовой тележки 6 зеркально противоположно направлению навивки на другом роторновинтовом движителе 8 этой же ходовой тележки.6. К платформе 1 также шарнирно прикреплены опорные понтоны 9, являющиеся опорными площадками, на которых установлены сменные рабочие органы траншееразрабатывающего типа 10 или траншеезасыпающего типа 11 (Рис. 2). Установка сменных рабочих органов 10 и 11 на опорных понтонах 9 увеличивает опорную площадь универсального трубоукладочного модуля болотного, снижая удельное давление на грунт и повышая тем самым его возможности по проходимосни на грунтах с низкой несущей способностью и не передавая динамику реактивных усилий от производства земляных работ на ходовую часть машины.
Работа землеройно-укладочного комплекса, состоящего из двух универсальных трубоукладочных модулей болотных, один из которых оснащен траншееразрабатывющими рабочими органами 10 и является в этом случае трубозаглубителем (Рис. 2), а другой, оснащен траншеезасыпающими рабочими органами 11 и является траншеезасыпателем (Рис. 3) при прокладке магистрального трубопровода производится следующим образом.
Вдоль смонтированного и выложенного на землю по проектной оси трассы трубопровода движется первая машина землеройно-укладочного комплекса (Рис. 2). Это трубозаглубитель, представляющий собой вариант универсального трубоукладочного модуля болотного с траншееразрабатывающим рабочим органом. Он разрабатывает траншею под трубопроводом и аккуратно выкладывая вынутый грунт в два отвала по обеим сторонам траншеи, а подкопанный трубопровод плавно и самопроизвольно опускается в эту траншею под действием собственного веса. В процессе отрытия траншеи реактивные усилия от рабочих органов в значительной степени замыкаются на рамных конструкциях универсального трубоукладочного модуля болотного, снижая нагрузку его ходовой части на грунт и увеличивая тем самым его проходимость.
Вторая машина землеройно-укладочного комплекса, представляющая собой универсальный трубоукладочный модуль, оснащенная рабочими органами траншеезасыпающего типа и являющаяся в этом случае траншеезасыпателем, движется за первой на технологически обоснованном расстоянии, когда трубопровод уже лег на дно траншеи, и засыпает его мягким (не успевшим высохнуть или замерзнуть) грунтом из отвалов на обеих сторонах траншеи, выложенных первой машиной - трубозаглубителем (Рис. 3).
Плавная без рывков и раскачивания трубопровода работа землеройно-уклалочного комплекса в составе двух машин, выполненных каждая в виде универсального трубоукладочного модуля болотного, только оснащенных разным комплектом сменного рабочего оборудования, позволяет значительно сократить расстояние между ним и сварочно-монтажным комплексом, что в значительной степени улучшит условия работы всего строительного потока.