ПЕРЕХОД ТРУБОПРОВОДА ЧЕРЕЗ ВОДНУЮ ПРЕГРАДУ
TRANSITION OF PIPELINE THROUGH WATER OBSTACLE

Изобретение относится к устройствам для использования в гидротехническом строительстве, сельском хозяйстве, промышленности и других отраслях для транспортирования жидкостей через открытые водные объекты (реки, водоемы, моря).
Известен способ прокладки дюкера в местах пересечения трубопроводов руслами малых рек равнинного типа и временными водотоками (RU 2016966, 30.07.1994), когда для прокладки дюкера в местах пересечения трубопроводов руслами малых рек временное ограждение выполняют путем устройства по оси укладки дюкера рабочей перемычки до проектной отметки траншеи и укладки в нее дюкера, а после устройства последнего восстанавливают русловый водоток, ликвидируя рабочую перемычку.
Недостатком известного способа является необходимость временного перекрытия (ограждения) водотока на период строительства, что возможно только на малых реках равнинного типа. Для строительства используются дорогостоящие материалы из бетона и стали.
Известно водопропускное устройство (варианты) и способ его сооружения (заявка на изобретение №2005127607, 10.03.2007), содержащее водопропускной канал с криволинейной седлообразной поверхностью, выполненный по форме поверхности магистрального трубопровода, а в зоне их взаимодействия размещен упругий элемент с герметичной полостью, заполненной под избыточным давлением твердеющим составом, при этом на свободных концах водопропускного канала и части насыпи, охватывающей магистральный трубопровод, а также в русле водотока под водопропускным каналом развернуты водопроницаемые гибкие ковры, выполненные из нетканых синтетических материалов, стенки упругого элемента выполнены из прорезиненной ткани, армированной стеклотканью, а твердеющий состав представлен в виде цементно-песчаного раствора с добавками для ускоренного затвердевания.
Недостатком известного способа является сложность выполнения работ и необходимость применения гибких ковров и твердеющего состава, после отвердения которого невозможно проводить работы по ремонту, требуется дорогостоящая полная реконструкция сооружения.
Известно устройство для прокладки водного пути (заявка на изобретение №2004127723, 20.02.2006), включающее установленную на реке шлюзовую камеру, ограниченную стенками по каждому берегу реки воротами, установленными на входе и выходе шлюзовой камеры, отличающееся тем, что в него введены очистительная и озонирующая установка, которая установлена на одном берегу реки, и заградительная плотина, которая установлена на другом берегу реки, при этом очистительная и озонирующая установка имеет выходной канал, который заключен в павильон, а заградительная плотина снаружи имеет горизонтальную плоскость, от которой в сторону верхнего и нижнего бьефов шлюза проложены наклонные плоскости, через три названные плоскости проложена фуникулерная линия для проводки маломерных судов, а внутри заградительной плотины проложены дюкеры для пропуска рыбы, которая идет на нерест, и дюкеры для пропуска водяного потока на лопатки турбины, которая закреплена на одном валу с гидрогенератором.
Недостатком устройства является сложность конструкции и дороговизна его изготовления и эксплуатации.
Прототипом является переход трубопровода через водную преграду (заявка на изобретение №2000106764, 20.01.2002), в котором трубопровод балластируют с армированием засыпки утилизированными автопокрышками, уложенными в убывающей размерности к вершине обвалования. Ниже по течению возводят запруду. Отметка приемного конца водопропускной трубы располагается на уровне верхней образующей обвалования трубопровода.
Недостатком известного способа является ограниченность использования устройства (только на небольших переходах через водную преграду), нарушение экологических требований к трубопроводам, используемым для целей водоснабжения.
Задачей изобретения является создание устройства для перекачивания воды (жидкостей) через поверхностные водные преграды, состоящего из водозаборного сооружения, трубопровода из армированного гибкого материала, прикрепленного к грузам, донного устройства в местах прохода плавсредств и в конце трубопровода водовыпускного сооружения и накопителя воды на другом берегу, насосной станции для перекачки воды в напорный трубопровод. В совокупности устройство обеспечивает достижение цели - сокращение сроков и стоимости строительства в несколько раз по сравнению с использованием известных материалов и технологий строительства.
Совокупностью существенных признаков, раскрывающих сущность изобретения, является наличие трубопровода из армированного гибкого материала (например, геотекстиля, прорезиненной стеклоткани и пр.), установленного в толще воды или у дна открытого водного объекта, прикрепленного к грузам на дне водного объекта, забирающего воду из водозаборного сооружения на водоисточнике на одном берегу открытого водного объекта и проводящего воду (жидкость) к водовыпускному сооружению и накопителю на другом берегу открытого водного объекта, вода передвигается по гибкому трубопроводу из водоисточника в накопитель и затем перекачивается насосной станцией в трубопроводы на цели водоснабжения или в каналы для орошения, в совокупности устройство обеспечивает переход водной преграды и передачу воды с одного берега на другой берег открытого водного объекта, что обеспечивает достижение цели - сокращение в несколько раз сроков и стоимости строительства по сравнению с вариантом использования известных материалов и технологий строительства.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства в сборе.
Устройство включает водозаборное сооружение 1 на водоисточнике 2, состоящее из рыбозащитного 3 и сороудерживающего 4 устройств, подпорного сооружения 5, затвора 6, шлюзовой камеры (аванкамеры) 7, выхода из водозабора 8 (водовыпуска), гибкий армированный трубопровод 9, крепления гибкого трубопровода к водовыпуску 10, устройство 11 для скрепления секций гибкого трубопровода, грузы 12 на дне 13 открытого водного объекта 14, канаты 15, переходные устройства 16, жесткий трубопровод 17 уложен в вырытую траншею 18 в местах прохода водного транспорта и засыпан грунтом 19, водовыпуск 20, затвор 21, аванкамеру 22, насосную станцию 23, перекачивающую воду из накопителя воды 24 в открытый канал или трубопровод 25 для дальнейшего транспортирования на цели водоснабжения или орошения. Обозначены уровень воды в водоисточнике 26, уровень воды в открытом водном объекте 27, уровень воды в накопителе 28, уровень оси насоса 29.
Устройство работает следующим образом.
Вода из водоисточника 2 через водозаборное сооружение 1 (самотечного или машинного подъема воды) с рыбозащитным 3 и сороудерживающим 4 устройствами, подпорным сооружением 5 (или насосной станцией для создания напора), затвором 6 шлюзовой камеры (аванкамеры) 7 и жестким выходом 8 (железобетон, металл, полимер или пластик) из водозабора (водовы-пуском) подается в гибкий трубопровод 9, исполненный из гибкого материала (армированные полимеры, геомембрана или другой материал, не подверженный воздействию воды и агрессивных веществ), уложенный в толще воды (или у дна 13) открытого водного объекта 14 и закрепленный канатами 15 к грузам 12 на дне водоема, и по гибкому трубопроводу перетекает на другой берег водоема и через водовыпуск 20, затвор 21 и аванкамеру 22 попадает в накопитель 24, из которого вода перекачивается насосом 23 в трубопроводы или каналы 25 на цели водоснабжения или орошения. В местах прохода водного транспорта устраиваются переходные устройства 16, трубопровод 17, изготовленный из жесткого материала (металла, пластика и др. материалов), укладываемый в вырытый (вымытый грунт) канал (траншею) 18 на дне 13 открытого водного объекта 14 и засыпанный грунтом 19. Скрепление секций гибкого трубопровода 11 осуществляется склеиванием между собой (закреплением специальными замками и др. способами). Уровень воды в водоисточнике 26 должен быть выше уровней воды в открытом водном объекте 27, в водовыпуске 20 и накопителе 24 для создания напора и самотечного передвижения воды из водоисточника на одном берегу в накопитель на другом берегу открытого водного объекта. Насосная станция 23 может быть заглубленного типа (или другого типа), от которого зависит уровень оси насоса 29, перекачивающего воду из накопителя воды 24 в открытый канал или трубопровод 25 для дальнейшего транспортирования на цели водоснабжения или орошения. Подпорное сооружение 5 на водоисточнике создает уровень воды 26 в водоисточнике 2 больший, чем в накопителе 24, т.е. достаточный для самотечного передвижения воды в гибком трубопроводе 9 и заполнения накопителя 24.
Именно такое устройство позволит быстро и дешево построить переходной трубопровод и преодолевать водную преграду, подавать воду на другой берег открытого водного объекта с меньшими затратами и в короткий срок.
3
3
Устройство может быть использовано, например, для транспортировки пресной воды из реки Кубань в город Керчь для обеспечения коммунальных нужд и орошения сельскохозяйственных культур. Так как путь от устья р. Кубань в г. Керчь лежит через Азовское море, прокладку части трубопровода необходимо проводить по Азовскому морю. В настоящее время такие трубопроводы изготавливаются из дорогостоящего металла или пластика. Учитывая потребность в перекачке больших объемов с расходом воды 50 м/с и более, такие трубопроводы должны иметь большой диаметр (например, при расходе 50,0 м/с и скорости движения воды в трубопроводе 1,0 м/с диаметр трубы должен быть 5,6 м) и соответственно большую стоимость строительства, тем более трубы с таким диаметром в мире не производятся, и для перекачки воды при таких расходах придется прокладывать несколько нитей трубопровода, или воду подавать под высоким давлением трубами меньшего диаметра, что влечет за собой большие энергозатраты. Трубопровод, выполненный из армированного гибкого материала, наполненный внутри пресной водой, двигающейся (самотеком) под небольшим напором от водоисточника на другой берег, не будет испытывать больших давлений на стенки как с внутренней, так и с наружной стороны, так как будет находиться в водной толще неглубокого Азовского моря, потребуется и небольшая толщина стенок гибкого трубопровода.