ТРУБА С БАЛЛАСТНЫМ ПОКРЫТИЕМ

Заявляемое устройство относится к трубопроводной технике, а именно к трубам с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов или по заболоченной местности.
Известна труба, описанная в изобретении на способ, состоящая из центральной стальной трубы, трубы-оболочки из полиэтилена. Труба-оболочка установлена соосно центральной трубе с зазором и образует межтрубное кольцевое пространство. Центральная труба имеет антикоррозионное покрытие. На центральную трубу равномерно по ее длине установлены и закреплены опорные центрирующие кольца. Каждое опорное центрирующее кольцо выполнено составным и содержит гибкую стальную ленту, концы которой соединены между собой замком с образование кольца. По окружности кольца равномерно распределены центрирующие выступы прямоугольной формы из твердого полиэтилена. Кольцевое пространство между центральной трубой и полиэтиленовой трубой заполнено цементно-песчаным раствором (Патент RU №2257503 от 22.10.2003).
Недостаток известной трубы заключается в том, что при вводе центральной трубы с опорными центрирующими кольцами в полиэтиленовую трубу, которая, как правило, имеет отклонения от правильной цилиндрической формы, возникает значительное давление на поверхностях центрирующих выступов, контактирующих с внутренней поверхностью полиэтиленовой трубы, и, соответственно, возникает значительная сила трения, создающая опрокидывающий момент на центрирующих выступах, что приводит к затруднению движения и вызывает местное выпучивание оболочки или даже ее разрыв.
Кроме того, прямоугольные центрирующие выступы, создают при заполнении кольцевого пространства бетонной смесью значительное гидравлическое сопротивление движению вязкой утяжеляющей цементно-песчаной или бетонной смеси, и, как следствие, значительный перепад давления смеси перед выступами и за выступами, и возникновение опрокидывающего момента на выступах, способного вызвать их опрокидывание с возможным разрывом гибкой стальной ленты, что приведет к браку.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является конструкция трубы комбинированной с балластным покрытием. Труба комбинированная с балластным покрытием состоит из центральной трубы, проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии и оболочки, установленной соосно центральной трубе с образованием кольцевого пространства. Внутренний диаметр оболочки больше, чем наружный диаметр центральной трубы, а длина оболочки, чем длина центральной трубы. Центральная труба снабжена опорно-направляющим устройством, которое состоит из центраторов, распределенных и закрепленных на наружной поверхности центральной трубы. Центраторы имеют фаски, которые расположены на поверхностях, контактирующих с внутренней поверхностью оболочки. Кольцевое пространство заполняет балластный материал. Оболочка является спиральновитой из оцинкованной стальной ленты с выступающими внутрь швами. Оболочка на наружной поверхности имеет защитное покрытие (Патент RU №2317469 от 20.10.2006).
Недостатком данной трубы является низкая прочность и теплоустойчивость. При повреждении защитного покрытия в уложенной на дно водоема трубе она подвергается разрушению, поскольку оболочка трубы является спиральновитой из оцинкованной стальной ленты и имеет швы.
Технический результат, достигаемый в заявляемой трубе с балластным покрытием, состоит в повышении прочности устройства и его теплоустойчивости. Кроме того, заявляемая труба с балластным покрытием имеет простую конструкцию и проста в изготовлении.
Технический результат достигается тем, что заявляемая труба с балластным покрытием состоит из центральной трубы и балластного материала. Между центральной трубой и балластным материалом нанесен слой пенополиуретана. Внутри балластного материала расположен каркас с фиксаторами, удерживающими каркас на слое пенополиуретана. При этом каркас может быть выполнен в виде сетки или арматурного каркаса. Арматурный каркас имеет, по меньшей мере, четыре продольные арматуры, на которые навита по спирали с равным шагом поперечная арматура. Соединение продольной и поперечной арматуры осуществляют с помощью вязальной проволоки и/или сварки. В качестве балластного материала использована бетонная смесь с подвижностью от 10 до 14 см по Конусу Абрамса КА. Нанесение балластного материала осуществляют путем набрызга с последующей прикаткой балластного материала валками.
На фиг.1 представлен продольный разрез трубы с балластным покрытием;
на фиг.2 - поперечный разрез трубы с балластным покрытием;
Труба с балластным покрытием (фиг 1, 2) состоит из центральной трубы 1 для транспортировки жидкости или газа, на которую нанесен слой 2 пенополиуретана. Сетка или арматурный каркас 3 закреплены на слое 2 пенополиуретана с помощью фиксаторов 4. При нанесении балластного материала 5 (бетонная смесь) методом набрызга на слой 2 пенополиуретана каркас 3 оказываются внутри балластного материала 5. Каркас 3 может быть выполнен из арматуры (на чертежах не показано), и состоять из продольной арматуры, на которую по спирали с равным шагом навивается поперечная арматура.
Сборка заявляемой трубы с балластным покрытием и каркасом осуществляется следующим образом.
При изготовлении центральной трубы 1 на ее поверхность наносится трехслойное полиэтиленовое покрытие, которое с концов центральной трубы счищается. Затем на центральную трубу 1 наносят слой 2 пенополиуретана. Слой 2 пенополиуретана наносят следующим образом. На центральную трубу 1 соосно устанавливают трубу-оболочку из полиэтилена (на фигурах не показана), которая имеет отверстие для подачи пенополиуретана. Полиэтиленовую оболочку герметизируют путем установки на концах трубы заглушек с расположением воздушных отверстий вверх, оставляя при этом выпуски трубы порядка 15-25 см. Затем производится заливка в межтрубное пространство пенополиуретана через отверстие заглушки со стороны поднятого конца трубы (труба устанавливается с уклоном до 5°). В процессе вспенивания пенополиуретана, происходит заполнение межтрубного пространства по направлению снизу вверх с одновременным вытеснением из него воздуха через воздушные отверстия в верхней заглушке.
После закачивания под трубу-оболочку и затвердения пенополиуретана, трубу-оболочку могут снимать, а могут и оставить для предохранения от механических повреждений при установке на слой 4 пенополиуретана центраторов 2 и каркаса 3.
Пенополиуретан обладает очень низким коэффициентом теплопроводности - 0,05 Вт/(м*К), что при толщине слоя равным 80 мм, дает сопротивление теплопередаче 1,6 (м*К)/Вт. Пенополиуретан очень устойчив к воздействию внешних факторов, он не разрушается под воздействием ультрафиолета, солей, кислот до 10% и щелочей.
После полимеризации пенополиуретана на трубу монтируется каркас 3, который изготавливается из продольной арматуры, на которую по спирали с равным шагом навивается поперечная арматура. Продольную и поперечную арматуру соединяют с помощью вязальной проволоки и/или сварки. В качестве каркаса 3 может быть использована сетка, которая свернута в виде цилиндра и скреплена проволокой или сварена. Смонтированный каркас 3 закрепляется на слое 2 пенополиуретана при помощи фиксаторов 4. Затем центральная труба 1 помещается на роликовые опоры установки для набрызга бетона (на чертеже не показано). Роликовые опоры начинают вращать центральную трубу 1. Одновременно с этим с помощью каретки, которая перемещается вдоль центральной трубы 1, осуществляется набрызг бетонной смеси. При нанесении бетонной смеси набрызгом одной из основных характеристик является текучесть бетонной смеси. Бетонная смесь с текучестью ниже 10 см по Конусу Абрамса КА мало подвижена, поэтому ее применение малоэффективно. При текучести бетонной смеси свыше 14 см по Конусу Абрамса КА бетонная смесь становится сильно подвижной, что также нежелательно, т.к. происходит ее быстрое стекание и как следствие неэкономное расходование балластного материала. Излишки бетонной смеси снимают лопатками, а оставшуюся бетонную смесь прикатывают и уплотняют валками. Готовую трубу с балластным покрытием помещают на полки в стеллаж. Схватывание бетонной смеси происходит в стеллаже при температуре +25°С в течение 10 часов, либо при температуре +60°С в течение 8 часов. После того как бетонная смесь наберет складскую прочность трубу с балластным покрытием выдерживают на складе еще трое суток.
Сборка заявляемой трубы с балластным покрытием и каркасом в виде сетки осуществляется аналогичным образом.
В нижеследующей Таблице приведены конкретные примеры составов бетона с различной плотностью и текучестью от 10 до 14 см по Конусу Абрамса КА, которые могут быть использованы в качестве балластного материала в заявленной конструкции.
Таблица
Плотность балластного материала (кг/м<sup>3</sup>)
Цемент (кг)
Барит (кг)
Песок (кг)
Железосодержащие руды (кг)
Вода (кг)
2599
420
-
330
1690
165
2613
510
-
60
1870
180
2665
370
-
40
2110
160
2813
480
1030
-
1130
190
2873
450
1110
-
1145
185
2944
390
1460
-
940
160
2923
450
1910
370
-
180
3023
410
2210
230
-
180
3062
450
2280
160
-
180
3102
480
2435
-
-
195
3183
430
2560
-
-
200
3355
350
2820
-
-
190
Заявленная труба с балластным покрытием прочна, теплоустойчива и проста в изготовлении. Она может быть использована при строительстве подводных трубопроводов для прокладки их в различных климатических условиях.