МЯГКАЯ КОНТЕЙНЕРНАЯ ОБОЛОЧКА ДЛЯ БАЛЛАСТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ТРУБОПРОВОДА

Область техники.
Полезная модель относится к строительству и используется при сооружении подземных трубопроводов в обводненной и заболоченной местности. Контейнерные оболочки применяются в грунтозаполняемых балластирующих устройствах, располагаются на трубопроводе вместе с парой распорных рамок, формирующих необходимую пространственную конфигурацию устройства.
Устройства балластирующие располагаются на трубопроводе и препятствуют всплытию трубопроводов под действием выталкивающих сил.
Уровень техники.
Известны грунтозаполняемые контейнерные балластирующие устройства с различными конструкциями контейнерных оболочек и способами соединения этих оболочек с распорными рамами, которые можно условно разбить на три группы:
1 - Оболочки, у которых распорные рамки опираются непосредственно на поверхность трубопровода (изобретения SU 769178, SU 1551930, RU 2062938, RU 2214548, RU 2220351);
2 - Оболочки, распорные рамки которых опираются на дно и стенки траншеи (изобретение RU 2244194), (полезные модели RU 49164, RU 49165, RU 52148);
3 - Оболочки, распорные рамки которых свободно висят на грузовых поясах и не касаются трубопровода, дна и стенок траншеи в свободном состоянии (изобретения RU 2229650, RU 2266457). недостатками рассмотренных выше конструкций являются:
Для первой группы устройств
- наличие непосредственного контакта жестких элементов распорной рамки с поверхностью трубопровода, приводящее к повреждению изоляции и поэтому требующее дополнительной защиты поверхности достаточно дорогими материалами типа скального листа и т.д.
- недостаточная устойчивость балластирующих устройств на трубопроводе (высоко расположен центр масс контейнера), приводящая к сползанию их с трубы при рабочей вибрации магистрали.
Для второй группы устройств
- повышенные требования к форме профиля траншеи, так как любая несимметричность траншеи по оси трубопровода вызывает несимметричное расположение на трубе устройства второй группы и соответственно смещенное распределение масс, что снижает его устойчивость на трубопроводе.
- более низкий фактический балластирующий вес устройства по сравнению с заявленным балластирующим весом, так как часть веса контейнера распределяется не на трубопровод, а на дно и откосы траншеи.
Для третьей группы устройств
- хотя непосредственный контакт жестких элементов распорной рамки с поверхностью трубопровода отсутствует, однако он не исключен, как при загрузке балластирующего устройства грунтом, так и в процессе эксплуатации трубопровода сохраняется угроза повреждения изоляции.
Наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели по конструкции контейнера является полимерконтейнерное балластирующее устройство Мухаметдинова (RU 2266457 С1, 18.01.2005). Недостатком этого устройства является возможность
повреждения изоляции трубопровода нижней частью распорной рамки при подвижках трубопровода в процессе эксплуатации (см. рис.3).
Задачей, решаемой заявленной полезной модели, является улучшение конструкции грунтозаполняемого балластирующего устройства за счет исключения возможности повреждения изоляции балластируемого трубопровода в процессе его эксплуатации.
Раскрытие полезной модели.
Контейнерная оболочка представляет собой мягкую двухобъемную симметричную емкость, состоящую из, основы, четырех боковин, двух грузовых лент и двух грузовых поясов с петлями, двух нижних, двух верхних рукавов и четырех боковых поддерживающих петель (рис.2). Причем крой основы и боковин выполнен таким образом, что установленное на трубопровод устройство имеет в пространстве между трубой и нижними поперечинами распорных рамок некоторый запас ткани в виде карманов, удерживаемых в раскрытом положении нижними рукавами, в которые продеты нижние поперечины. Прямолинейная кромка боковин контейнеров при обхвате трубы по радиусу образует также избыток ткани. При заполнении контейнерной оболочки балластирующим грунтом часть грунта заполняет карманы в нижней части контейнерной оболочки (рис.1, п.1.14) и распирает избыток ткани по бокам (рис.1, п.1.15). Образуются буферные зоны (буферные подушки), исключающие касание жестких распорных рамок поверхности изоляции трубопровода при любых дальнейших его перемещениях и рабочей вибрации магистрали.
Предлагаемая конструкция контейнерной оболочки обеспечивает для использующих ее балластирующих устройств три основных преимущества:
- Более высокая устойчивость устройства на трубопроводе благодаря большей площади охвата трубы.
- Исключается повреждение изоляции трубопровода жесткими элементами конструкции при эксплуатации трубопровода.
- Исключается возможность образования под трубопроводом объемов, заполняемых проточной водой (проток), размывающих дно траншеи, на которое опирается труба магистрали.
Краткое описание эскизов.
Конструкция иллюстрируется эскизами, на которых представлены:
1) Схема расположения балластирующего устройства с предлагаемой оболочкой на трубопроводе (рис.1). На рисунке представлены вид устройства в рабочем положении в засыпанной траншее, вид с боку устройства, установленного на трубопровод, разрез узла с нижней буферной подушкой, где показаны:
1.1 Трубопровод
1.2 Грунт засыпки
1.3 Контейнер
1.4 Стойка рамки жесткости
1.5 Поперечина рамки жесткости
1.6 Втулка
1.7 Грузовая лента
1.8 Петля грузовой ленты
1.9 Верхний рукав
1.10 Грузовой пояс
1.11 Петля грузового пояса
1.12 Поддерживающая петля
1.13 Нижний рукав
1.14 Нижние буферные подушки
1.15 Боковые буферные подушки
1.16 Траншея
1.17 Контейнерная оболочка
2) Эскиз раскроя оболочки полимерного контейнера (рис.2). На рисунке представлен вид оболочки полимерного контейнера в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода, где показаны:
2.1 Основа
2.2 Боковина
2.3 Грузовая лента
2.4 Петля грузовой ленты
2.5 Верхний рукав
2.6 Поддерживающая петля
2.7 Нижний рукав
2.8 Грузовой пояс
2.9 Петля грузового пояса
2.10 Карман
3) Процессы происходящие с устройством, в котором применяется прототипная оболочка показаны на рис.3. В случае осадки засыпного грунта не исключен контакт распорной рамы с трубой и как результат - повреждение изоляции трубопровода. На рисунке показаны:
3.1 Трубопровод
3.2 Направления смещения трубопровода при рабочей вибрации магистрали.
3.3 Грунт засыпки
3.4 Пустоты заполненные водой и размывание проток
3.5 Осадка грунта засыпки
3.6 Место возможного контакта распорной рамки с изоляцией трубопровода.
Осуществление полезной модели.
Для сборки балластирующего устройства необходимо завести поперечины распорной рамки (п.1.5, рис.1) в верхние(1.9, рис.1) и нижние (п.1.13, рис.1) рукава, надеть на верхние поперечины петли грузовых лент (п.1.8, рис.1), а на нижние поперечины - петли грузовых поясов (п.1.11, рис.1). Далее следует продеть стойки в поддерживающие петли (п.1.12, рис.1) и сомкнуть контур рамки. Собранная таким образом конструкция навешивается на трубопровод (п.1.1, рис.1), при этом распорные рамки располагаются симметрично оси трубопровода, и засыпается балластирующим грунтом (п.1.2, рис.1).
Подробнее процесс сборки и монтажа балластирующего устройства приводится в приложении 1.
Кроме того, в приложении 2 приведены фотографии балластирующих устройств на стендовых испытаниях, проводившихся совместно с представителями НИИ «Газпрома».
Хорошо видно отличие прототипной конструкции контейнерной оболочки (фото 1) от заявленной (фото 2). В обоих случаях применялась распорная рама одной конструкции и одинакового исполнения, однако в первом случае под весом засыпанного в контейнер грунта стойка рамы прогнулась и повредила изоляцию трубопровода, а во втором, благодаря конструкции контейнерной оболочки, балластирующее устройство не только выдержало засыпанного грунта, но и дополнительную нагрузку, при этом видно, что контакт распорной рамы с изоляцией трубопровода не возможен принципиально.