ИНВЕНТАРНАЯ ОПОРА

Инвентарная опора относится к устройствам, представляющим собой подставки, используемые при проведении осмотра
устанавливаемых на них конструкций, производстве сварочных или монтажных работ с цилиндрическими протяженными конструкциями и может найти применение при прокладке или ремонте участков магистральных трубопроводов, в частности, газопровода.
Из известных наиболее близкой по технической сущности является инвентарная опора трубопровода, выполненная из полимерного материала и представляющая собой седловидную конструкцию для поддержки трубопровода. Известная опора состоит из донной полой части, контактирующей с поверхностью установки, внешней стенки, внутренней стенки, выполненной в виде усеченного конуса, опирающего малым диаметром на грунт (WO 2012012898 A1, 02.02.2012).
Недостатками известной опоры является технологическая сложность процесса изготовления и низкий коэффициент запаса устойчивости по отношению к аварийным (динамическим, сдвиговым нагрузкам), поскольку, как правило, опора рассчитывается на восприятие нормальных сил, но может деформироваться и разрушиться при возникновении сдвиговых, касательных сил.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является создание опоры для трубопровода обладающей технологически простой конструкцией, обеспечивающей высокий запас устойчивости по отношению к аварийным, в том числе и сдвиговым нагрузкам.
Техническим результатом является повышение прочностных характеристик, обеспечивающих, в том числе, запас устойчивости по отношению к возможным повышенным, динамическим, сдвиговым, аварийным нагрузкам.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что инвентарная опора для трубопровода выполнена 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. При этом, сужающаяся кверху часть тела вращения может быть выполнена по форме боковой поверхности усеченного конуса или по форме боковой поверхности полусферы. Сужающаяся кверху часть тела вращения может иметь в нижней части направленную наружу отбортовку. Кроме того, ребро эллипсовидной формы может быть сопряжено с центрально расположенным участком цилиндрической опорной поверхности с образованием разрыва в его средней части. Ребро может быть снабжено усиливающей его среднюю часть перемычкой. Сопряжения радиально расположенных ребер с боковой и верхней цилиндрической опорной поверхностями выполнены арочными с разнесением их относительно геометрического центра симметрии. На опорной поверхности инвентарной опоры выполнены технологические вырезы. В качестве полимерного материала опоры использован полимер на основе полиэтилена или на основе полипропилена. При этом полимерный материал может быть армирован. Ребра инвентарной опоры расположены в плане равномерно по радиусу окружности с возможностью фиксации в них устанавливаемой сверху дополнительной инвентарной опоры, а на цилиндрической опорной поверхности выполнен продольный паз для фиксации ребра жесткости устанавливаемой сверху дополнительной опоры.
Причинно-следственная связь указанных выше признаков инвентарной опоры с техническим результатом обусловлена направленностью каждого признака независимого пункта на обеспечение повышения прочностных характеристик:
- выполнение опоры полой и тонкостенной из полимерного материала (в виде оболочки) позволяет оптимизировать ее форму с распределением по всей конструкции действующих нагрузок, что повышает прочность опоры;
- выполнение боковой поверхности по форме сужающегося кверху тела вращения также обеспечивает, с учетом тонкостенности, равномерное распределение действующих нагрузок;
- выполнение усечения в верхней части цилиндрической поверхностью, радиус которой не менее радиуса укладываемой трубы трубопровода позволяет организовать оптимальное пятно контакта с трубой, позволяющего передать нагрузку в виде равномерно распределенной;
- образование верхней цилиндрической опорной поверхности чередующимися опорными поверхностями радиально расположенных ребер жесткости и объединение их центрально расположенным участком цилиндрической поверхности позволяет усилить тонкостенное тело опоры непосредственно в зоне восприятия действующих нагрузок прочностные характеристики за счет увеличения жесткости в месте перехода от центрально расположенного сплошного участка цилиндрической поверхности, обеспечивающего расчетное контактное давление с боковой поверхности, исключая тем самым возникновение зон концентрации напряжения;
- выполнение ребра с его расположением в плоскости, перпендикулярной продольной оси укладываемой трубы, эллипсовидной формы в продольном его сечении вертикальной плоскостью и сопряжение его с упомянутым центрально расположенным участком цилиндрической опорной поверхности приводит к увеличению по отношению к другим ребрам его геометрических параметров за счет такой формы также обеспечивает исключение возникновения зон концентрации напряжения в зоне максимально действующих эксплуатационных нагрузок и перераспределение нагрузок между воспринимающими их ребрами, что также позволяет повысить прочность опоры.
На Фиг. 1 изображен вид сверху опоры трубопровода;
На Фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 (повернут);
На Фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1 (повернут);
На Фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 1 (повернут);
На Фиг. 5 - разрез по Г-Г на фиг. 1 по ребру эллипсовидной формы;
На Фиг. 6 - вид-разрез по К-К на фиг. 5;
На Фиг. 7 - изображен вид опоры трубопровода (объемный) опорная для трубы поверхность заштрихована;
На Фиг. 8 - изображен вид опоры трубопровода сверху с соосно уложенными на нее с поворотом относительно вертикальной оси второй и третьей опорами;
На Фиг. 9 - разрез по Д-Д на фиг. 8 (повернут);
На Фиг. 10 - разрез по Е-Е на фиг. 8;
На Фиг. 11 - разрез по Ж-Ж на фиг. 8 (повернут);
На Фиг. 12 - разрез по И-И на фиг. 8 (повернут);
На Фиг. 13 - изображен вид (объемный) собранных в пакет трех опор трубопровода;
Инвентарная опора изготавливается из полимерного материала технологией отлива в спецформы или методом горячего штампования. По форме инвентарная опора представляет собой тонкостенную оболочку, усиленную арочным ребром жесткости с эллиптической направляющей (или в других конструктивных исполнениях - несколькими разнесенными относительно геометрического центра симметрии арочными ребрами жесткости) и спроектированную таким образом, чтобы исключить образование зазора в окрестности нижней образующей трубы в зоне контактного взаимодействия поверхности газопровода и опорной поверхности ПП. При этом принято, что оболочка - это тело, у которого одно из измерений (толщина) значительно меньше двух других.
Опора имеет три основные поверхности: внешнюю поверхность -стенку 1 опоры, поверхность 2 контакта с грунтом и поверхность 3, принимающую нагрузку от трубопровода. Поверхность 3 имеет вогнутую седловидную форму с радиусом вогнутости, определяемым из условия беззазорного сопряжения с поверхностью трубопровода, что исключает смещение опоры от ее монтажного положения. На верхней поверхности 3 выполнены продольные пазы 4, которые, образуя с внутренней стороны эллипсовидное в продольном его сечении вертикальной плоскостью ребро 5 предназначены для фиксации такого же несущего ребра жесткости устанавливаемой сверху дополнительной опоры в случае необходимости наращивания опоры по высоте. На поверхности 3 опоры выполнены технологические вырезы 6 - отверстия, которые позволяют снизить адгезию с поверхностью укладываемого трубопровода и исключить возможность абразивного повреждения изоляции попавшим на опору грунтом за счет его просыпания в вырезы 6. Ребра 7 образованы углублениями 8, предпочтительно трапециевидными (или овальными) в поперечном сечении со стороны внешней поверхности 1 опоры.
3
В качестве примера для трубы 1430 мм опора представляет собой выполненный из полиэтилена усеченный конус высотой 537 мм с углом наклона образующей 14°. Таким образом, высота расположения трубы от опорной поверхности инвентарной опоры составляет около 900 мм. Допускаемая осевая нагрузка составляет не менее 316000 H, предел прочности на сжатие не менее 120 МПа, предел прочности на растяжение не менее 120 МПа, плотность материала подушки не более 930 кг/м при массе не более 32 кг. При изготовлении возможно нанесение армирующего материала, который может наноситься слоями с различной ориентацией волокон материала от слоя к слою. Опора имеет два положения: транспортное и рабочее. Транспортное положение позволяет устанавливать несколько опор друга на друга за счет совпадения несущего опорного ребра с продольным пазом каждой опоры. В таком положении обеспечивается компактная транспортировка пакета опор на объект ремонта и прокладки магистрального трубопровода. Ребра опоры при ее повороте в пределах 30° совпадают с соответствующими углублениями нижней опоры, что позволяет зафиксировать друг на друге две и более опор. Это позволяет достичь необходимой высоты опоры при выполнении монтажных работ на объектах, по ремонту и прокладке магистрального трубопровода. Заявленная конструкция опоры (100) позволяет достичь высоких значений запаса устойчивости при аварийных нагрузках, возможных при пульсационных режимах транспортирования продукта по трубопроводу.
Представленное в настоящей заявке описание конструкции инвентарной опоры для трубопровода охватывает лишь предпочтительное ее осуществление и не должно использоваться как сведения, ограничивающие иные варианты реализации заявленного устройства, которые должны быть очевидны для специалиста в данной области техники.