Устройство для перемещения труб на опорах
DEVICE FOR DISPLACEMENT OF PIPES ON SUPPORTS

Изобретение используется при строительстве и ремонте трубопроводов в нефте- и газопроводных областях.
Из уровня техники известно «УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА УКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА» (патент на изобретение №2516667, МПК F16L 1/024, дата публикации заявки: 10.04.2012), где система опоры, укладки/продвижения и направления труб при сооружении сетей каналов/трубопроводов имеет самодвижущиеся опорные роликовые направляющие элементы, которые предварительно устанавливают на протяжении трассы и установленный на конце трубы направляющий элемент, имеющий преимущественно коническую форму.
Недостатком данной системы является малое расстояние между опорами и, следовательно, большое их количество. При перемещении труб по опорам, по существующим регламентирующим документам, трубу нельзя выдвигать от опоры больше, чем на половину ее длины, следовательно, расстояние между опорами не может быть больше половины длины трубы. Например, в плети труб длиной 12 м и диаметром 1020 мм расстояние между опорами должно быть не более 6 метров. Но при перемещении плети таких же труб трубоукладчиками, расстояние между трубоукладчиками в колонне может составлять и более 20 метров, конечно не считая крайних трубоукладчиков, для которых расстояние от трубоукладчика до конца плети труб, висящих в воздухе, не более 6 метров.
Данное изобретение решает задачу увеличения расстояния между временными опорами для перемещения плети труб по оси, которое можно увеличить с 4-6 до 20 и более метров, не нагружая перемещаемые трубы выше допустимых пределов, что в разы сокращает количество опор и, соответственно, себестоимость и скорость прокладки.
Это достигается тем, что в устройстве для перемещения трубы на опорах, установленных на протяжении трассы, представляющем собой длинную балку, погонный метр которой легче, чем погонный метр трубы, причем балка закреплена на переднем, а при необходимости и на заднем конце трубы, так что при выдвижении трубы за крайнюю опору балка передним концом должна лечь на следующую опору и взять на себя часть веса трубы, при этом балка имеет длину более половины длины трубы и выполнена в виде цилиндра или цилиндра с окнами, или части цилиндра, с диаметром не более диаметра перемещаемой трубы, она, также, может быть выполнена уменьшающегося сечения по длине и выполнена из нескольких частей. Балка может быть выполнена в виде двутавра, который имеет снизу форму, позволяющую перемещать ее на опорах, например, части цилиндра и/или соответствующую накладку, с диаметром, соответствующим наружному диаметру перемещаемой трубы или в виде фермы, которая имеет снизу форму, позволяющую перемещать ее на опорах, например, части цилиндра и/или соответствующую накладку, с диаметром, соответствующим наружному диаметру перемещаемой трубы. Устройство выполнено асимметричным относительно горизонтальной плоскости, проходящей через ось трубы, при чем балка имеет ребра жесткости. Устройство имеет механизм крепления к внутренней и/или внешней поверхности трубы и/или торцу трубы, при этом механизм крепления выполнен быстросъемным и самоцентрирующимся. Для дальнейшего облегчения балка выполнена из легких сплавов или из композиционных материалов. Для упрощения ввода в опоры на конце может быль выполнено сужение, например, в виде конуса или балка и/или ее часть выполнены с возможностью поворота и/или наклона и с возможностью перемещения в радиальном направлении, а также с возможностью вращения. При этом устройство имеет систему управления механизмами балки, имеет датчики усилий, возникающих при перемещении трубы и/или балки и датчики положения частей балки относительно опор. Т.к. перемещение устройства по трассе может достигать сотен метров, для исключения силовых кабелей такой длины устройство имеет автономный источник питания, как правило, располагаемый в трубе.
Устройство используется следующим образом.
На протяжении трассы, по которой надо переместить плеть труб, устанавливаются опоры, например, роликовые, часть которых может иметь привод для их вращения и продвижения трубы. Причем расстояние между опорами существенно больше, чем у существующих решений, например, для труб диаметром 1020 мм - это более 20 м, что соответствует перемещению трубы трубоукладчиками. Входящая в состав устройства балка устанавливается на передний, а при необходимости, и на задний конец трубы, или плети труб, и закрепляется к внутренней и внешней поверхности трубы, и к ее торцу. Механизм крепления чаще всего будет выполняться быстросъемным и самоцентрирующимся, с обязательной стабилизацией усилия закрепления, для исключения возможности повреждения трубы и гарантировано надежного закрепления.
Так как балка имеет специальную форму сечения и выполнена из более легкого материала, чем материал трубы, то ее длина может быть существенно больше, чем половина длины типовых труб, из которых сварена перемещаемая плеть, что снижает нагрузку на перемещаемую плеть труб. Например, выполнение балки даже в виде части трубы из композиционных материалов, не говоря уже о форме сечения в виде двутавра или фермы, изначально повернутых для получения максимальной прочности в вертикальной плоскости, что позволяет вместе с применением легких материалов сделать погонный метр балки в разы легче погонного метра перемещаемой трубы. В любом случае, эффективны конструкции с уменьшением сечения балки по длине, по мере удаления от конца трубы, ассиметричная форма сечения и применение ребер жесткости. Совокупность этих технических решений позволит сделать возможным выдвижения устройства за крайнюю опору в разы длиннее, чем половина длины трубы, с сохранением нагрузок на материал трубы в допустимых пределах.
Для надежного контакта с опорами, нижняя часть балки может иметь различную форму с единственным требованием - возможности перемещения по опорам без скачков и существенных дополнительных усилий. Чаще всего нижняя часть балки будет представлять собой часть цилиндра, с радиусом, равным наружному радиусу трубы. При выдвижении трубы за крайнюю опору, устройство должно передним концом балки лечь на следующую опору и взять на себя часть веса трубы. При дальнейшем перемещении нагрузка на опору будет возрастать до момента, когда часть нагрузки возьмет на себя следующая опора. Таким образом перемещаемая труба испытывает меньшие нагрузки, даже при увеличенном расстоянии между опорами. Для упрощения попадания на опору и более равномерного распределения нагрузок, балка или ее часть может наклоняться, сдвигаться, поворачиваться и изгибаться, для чего в устройстве используются соответствующие привода, что позволяет продвигать трубу по не совсем прямолинейной трассе. Для дополнительного центрирования при входе на опоры на конце балки или в нижней ее части выполнено сужение, например, в виде конуса или полуконуса.
Для удобства транспортировки и для возможностей изгиба, поворота или перемещения конца балки установка может быть выполнена из нескольких частей.
Применение найдут и пассивные устройства без механизмов, но наиболее эффективно будет применение подвижных устройств с приводами и системой управления, которая автоматически корректирует положение балки и плети труб по сигналам датчиков усилий и/или фактическому положению балки относительно опор и/или земли, управляя механизмами.
За счет автономного источника питания устройство может перемещаться на сотни метров вперед, не используя кабелей, что существенно упрощает и облегчает работу персонала, повышает безопасность работ и ресурс установок.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".
По мнению авторов, сущность заявленного изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупность признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод об его соответствии критерию "изобретательский уровень".