ТРУБА КОМБИНИРОВАННАЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ БАЛЛАСТНОГО ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится к трубопроводной технике, а именно к трубам с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов в море, по дну водоемов и по заболоченной местности.
Известно изобретение трубы комбинированной [заявка WO №2005/058573 от 25.11.2004], в которой диаметр отверстия для заполнения кольцевого пространства балластным материалом определяется в зависимости от разности между внутренним диаметром оболочки и наружным диаметром центральной трубы:
где d - диаметр отверстия для заполнения кольцевого пространства;
вн.об.
D - внутренний диаметр оболочки;
н.ЦТ
D - наружный диаметр центральной трубы.
Известно изобретение трубы комбинированной [патент RU №2257503 от 22.10.2003], в которой заполняющий кольцевое пространство балластный материал ведут через отверстие в крышке.
Известны изобретения труб комбинированных, имеющих слой теплоизоляции в оболочке, концы которой заканчиваются поверхностями в виде усеченных конусов, основания которых соединены с оболочкой, а усеченные части меньшего диаметра охватывают наружную поверхность центральной трубы [патенты DE №2028054 от 08.06.1970, DE №3712193 от 10.04.1987, FR №2121304 от 24.07.1972, US №7011115B1 от 24.01.2002, US №6264871 от 14.01.1999]. Слой теплоизоляции на этих трубах получают заливкой в форму или заливкой пенообразующего материала через небольшое отверстие в цилиндрической части оболочки, не оказывающее существенного влияния на прочность оболочки ввиду его небольшой величины (20-40 мм).
Известна труба комбинированная (прототип) [заявка WO №98/34061 от 30.01.1997], состоящая из центральной трубы, служащей для транспортирования жидкости или газа под давлением; трубы-оболочки, имеющей цилиндрическую часть, расположенную концентрично относительно центральной трубы с образованием кольцевого пространства и присоединенных к концам оболочки и контактирующих с наружной поверхностью центральной трубы конусообразных крышек, ограничивающих кольцевое пространство; функционального материала, заполняющего кольцевое пространство и полости в конусообразных крышках.
Недостаток изобретения в том, что в конструкции конусообразных крышек не предусмотрено устройство для заполнения кольцевого пространства функциональным материалом, имеющим высокую вязкость, так как обычно заполнение кольцевого пространства пенообразующим материалом выполняется через небольшое отверстие, выполненное в крышке кольцевого пространства или в оболочке. Для заполнения кольцевого пространства балластным материалом, имеющим высокое значение вязкости, необходимо отверстие, многократно большее по площади, чем площадь отверстия, служащего для заполнения кольцевого пространства пенообразующим материалом.
Большая площадь отверстий в конусообразной крышке позволит многократно повысить скорость заполнения кольцевого пространства балластным материалом.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - повышение производительности процесса нагнетания балластного материала в кольцевое пространство между трубой и оболочкой.
Техническая задача решена в конструкции трубы комбинированной, состоящей из центральной трубы, служащей для транспортирования жидкости или газа под давлением; оболочки, имеющей цилиндрическую часть, расположенную с помощью центраторов концентрично относительно центральной трубы с образованием кольцевого пространства и присоединенных к концам оболочки и охватывающих наружную поверхность центральной трубы двух конусообразных крышек, ограничивающих кольцевое пространство и обеспечивающих его герметичность; функционального материала, заполняющего пространство между центральной трубой и оболочкой, при этом функциональный материал является балластным и, по меньшей мере, одна конусообразная крышка имеет на конической поверхности, по меньшей мере, одно отверстие для заполнения балластным материалом пространства между центральной трубой и оболочкой, и затвор, по меньшей мере, с одним отверстием, расположенный со стороны кольцевого пространства трубы в конусообразной крышке с возможностью его перемещения для закрытия отверстия в конусообразной крышке после заполнения бетонным раствором пространства между центральной трубой и оболочкой, при этом соотношение, выводимое из тригонометрии, для определения диаметра отверстия в конусообразной крышке и в затворе следующее:
где d - диаметр отверстия в конусообразной крышке;
вн.об.
D - диаметр внутренней поверхности оболочки;
- наружный диаметр центральной трубы;
α - угол между образующей конуса и осью трубы,
при этом угол между образующей конуса и осью трубы находится в интервале 30°<α<75°
При значении  целесообразно крышки выполнять не конусообразными, а цилиндрическими.
Для снижения сопротивления течению вязкого раствора балластного материала диаметр отверстия в конусообразной крышке и в коническом затворе определяется из соотношения:
Уменьшение диаметра отверстия на величину 0,8÷0,9 необходимо для образования кромок между отверстием и основанием и вершиной конуса, из конструктивных и технологических соображений.
При угле образующей конуса, меньшем 30°, существенно уменьшается площадь проходного поперечного сечения внутреннего конуса, образуемого крышкой, поэтому использование угла меньше 30° нецелесообразно.
При угле, большем 75°, диаметр отверстия несущественно отличается от диаметра отверстия в цилиндрической крышке, поэтому использовать конусообразную крышку вместо цилиндрической нецелесообразно.
Для уменьшения сопротивления течению раствора балластного материала через отверстия и увеличения его подачи конусообразная крышка имеет на конической поверхности несколько равномерно распределенных отверстий для заполнения балластным материалом пространства между центральной трубой и оболочкой, а затвор является коническим, имеет отверстия, количество, размер и расположение которых соответствует количеству, размеру и расположению отверстий в конусообразной крышке, и установлен с возможностью его поворота для закрытия отверстий в конусообразной крышке после заполнения бетонным раствором пространства между центральной трубой и оболочкой.
Решение технической задачи обеспечивается за счет новых признаков полезной модели, присущих трубе комбинированной с балластным покрытием, а именно: функциональный материал является балластным и, по меньшей мере, одна конусообразная крышка имеет на конической поверхности, по меньшей мере, одно отверстие для заполнения балластным материалом пространства между центральной трубой и оболочкой, и затвор, по меньшей мере, с одним отверстием, расположенный со стороны кольцевого пространства трубы в конусообразной крышке с возможностью его перемещения для закрытия отверстия в конусообразной крышке после заполнения бетонным раствором пространства между центральной трубой и оболочкой, при этом соотношение, выводимое из тригонометрии, для определения диаметра отверстия в конусообразной крышке и в затворе следующее:
где d - диаметр отверстия в конусообразной крышке;
вн.об.
D - диаметр внутренней поверхности оболочки;
- наружный диаметр центральной трубы;
α - угол между образующей конуса и осью трубы.
Поставленная техническая задача повышения скорости заполнения кольцевого пространства раствором балластного материала решается при использовании устанавливаемого на центральную трубу и поджимаемого к крышке устройства для нанесения балластного покрытия, состоящего из конусообразного корпуса по меньшей мере с одним отверстием и штуцером для подсоединения бетонопровода, средств поджатия конусообразного корпуса к конусообразной крышке со средствами их фиксации на центральной трубе.
Для увеличения производительности процесса нагнетания балластного материала через множество отверстий, расположенных в конусообразной крышке, конусообразный корпус устройства имеет кольцевую форму, которая состоит из наружной, двух боковых стенок и внутренней стенки, обращенной к конусообразной крышке и имеющей отверстия, количество, размер и расположение которых соответствует количеству, размеру и расположению отверстий в конусообразной крышке; стенки образуют полость, а наружная стенка имеет штуцер для подсоединения бетонопровода.
Совокупность признаков, характеризующих трубу комбинированную и устройство для нанесения на нее балластного покрытия, не обнаружена при патентно-информационном поиске, следовательно, полезная модель соответствует критерию «новизна».
На фиг.1 показано продольное сечение трубы комбинированной.
На фиг.2 - один из концов трубы комбинированной с устройством для нанесения балластного покрытия (укрупнено).
На фиг.3 - показана конструкция устройства, служащего для заполнения кольцевого пространства через одно отверстие.
На фиг.4 - показано устройство, служащее для заполнения кольцевого пространства через множество отверстий в трубе с коническим затвором в конусообразной крышке.
Труба комбинированная состоит из (фиг.1, 2, 4): центральной трубы 1, служащей для транспортирования жидкости или газа под давлением; оболочки 2, имеющей цилиндрическую часть, расположенную с помощью центраторов 3 концентрично относительно центральной трубы 1 с образованием кольцевого пространства 4 и присоединенных к концам оболочки 2 и охватывающих наружную поверхность центральной трубы 1 двух конусообразных крышек 5а и 5b, ограничивающих кольцевое пространство 4 и обеспечивающих его герметичность; балластного материала 6, заполняющего пространство между центральной трубой 1 и оболочкой 2, при этом конусообразная крышка 5b имеет на конической поверхности отверстие 7 для заполнения балластным материалом 6 пространства между центральной трубой 1 и оболочкой 2, и затвор 8 с отверстием, расположенный со стороны кольцевого пространства 4 трубы 1 в конусообразной крышке 5b с возможностью его перемещения для закрытия отверстия 7 в конусообразной крышке 5b после заполнения раствором балластного материала 6 пространства между центральной трубой 1 и оболочкой 2, при этом соотношение, выводимое из тригонометрии, для определения диаметра отверстия 7 в конусообразной крышке 5b и в затворе 8 следующее (фиг.2):
где d - диаметр отверстия 7 в конусообразной крышке 5b;
вн.об.
D - диаметр внутренней поверхности оболочки 2;
- наружный диаметр центральной трубы 1;
α - угол между образующей конуса и осью трубы, 30°≤α≤75°.
Для снижения сопротивления течению вязкого раствора балластного материала 6 диаметр отверстия 7 в конусообразной крышке 5b и отверстия в затворе 8 определяется из соотношения:
Уменьшение диаметра отверстия 7 на величину 0,8÷0,9 необходимо для образования кромок между отверстием 7 и основанием и вершиной конуса, из конструктивных и технологических соображений.
При угле образующей конуса, меньшем 30°, существенно уменьшается площадь проходного поперечного сечения внутреннего конуса, образуемого крышкой 5b, поэтому использование угла меньше 30° нецелесообразно.
При угле, большем 75°, диаметр отверстия 7 несущественно отличается от диаметра отверстия в цилиндрической крышке, поэтому использовать конусообразную крышку 5b вместо цилиндрической нецелесообразно.
Для уменьшения сопротивления течению раствора балластного материала 6 и увеличения его подачи конусообразная крышка 5b имеет на конической поверхности несколько равномерно распределенных отверстий 7, а затвор 9 (фиг.4) является коническим, имеет отверстия, количество, размер и расположение которых соответствует количеству, размеру и расположению отверстий 7 в конусообразной крышке 5b, и установлен с возможностью его поворота для закрытия отверстий 7 в конусообразной крышке 5b после заполнения раствором балластного материала 6 пространства между центральной трубой 1 и оболочкой 2.
Устройство для нанесения балластного покрытия установлено на центральной трубе 1 (фиг.2, 3) и состоит из конусообразного корпуса 10 с отверстием 11 и штуцером 12 для подсоединения бетонопровода 12a, поджато к крышке 5b средствами 13 поджатия со средствами 14 их фиксации на центральной трубе 1.
Конусообразный корпус 15 (фиг.4) имеет кольцевую форму 16, которая состоит из наружной 17, двух боковых стенок 18a и 18b и внутренней стенки 19, обращенной к конусообразной крышке 5b и имеющей отверстия 20, количество, размер и расположение которых соответствует количеству, размеру и расположению отверстий 7 в конусообразной крышке 5b; стенки 17, 18a, 18b и 19 образуют полость 21, а наружная стенка 17 имеет штуцер 22 для подсоединения бетонопровода 22а.