ПОЛИМЕРКОНТЕЙНЕРНОЕ БАЛЛАСТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Техническое решение относится к области конструкции полимерконтейнерного балластирующего устройства ПКБУ-МКС (сдвоенного), применяемой в качестве пригруза трубопроводов и других сооружений путем заполнения сыпучим минеральным грунтом, например грунтом, контейнерной части полимерконтейнерного балластирующего устройства и размещения ее по обе стороны от трубопровода.
Наиболее близким из известных является полимерконтейнерное балластирующее устройство, содержащее выполненные из труб распорные рамки, образованные поперечными стойками, верхними и нижними продольными балками, установленную в каждой распорной рамке среднюю поперечную стойку, соединенную с ее верхней и нижней продольными балками в их средней части, и полотнище, закрепленное непосредственно или через петли к верхним из продольных балок каждой распорной рамки, и образующие совместно с предпочтительно имеющими отверстия для прохода поперечных стоек боковыми стенками емкости для заполнения сыпучим минеральным грунтом, а также верхние и нижние грузовые пояса, соединенные соответственно с верхними и с нижними продольными балками и прошитые с полотнищем на части их длины, основные и средняя дополнительная поперечные стойки каждой распорной рамки имеют взаимно параллельные участки, каждая основная поперечная стойка выполнена из отрезка трубы со сплющенными концевыми участками, а в каждой продольной балке по ее образующей у концов и в средней части выполнены прорези для размещения сплющенных участков соответствующих поперечных стоек в полости продольной балки, при этом заведенные в прорези у концов продольных балок сплющенные участки поперечных стоек зафиксированы от обратного перемещения из соответствующей щелевой прорези, выполненным на сплющенном участке, отгибаемом из плоскости рамки фиксатором такого соединения (патент РФ №83577 U1, 10.06.2009).
Известные конструкции полимерконтейнерного балластирующего устройства не в должной мере обеспечивают требуемую надежность устойчивости вследствие возможности деформации каркаса, образуемого распорной рамкой. Такая деформация может произойти в рамке в месте соединения ее трубчатых элементов распорной рамки вследствие потери устойчивости фиксатора при импульсном, кратковременном приложении направленной продольно нагрузки, т.к. в известных конструкциях узла соединения не содержится конструктивное условие, препятствующее этому и заключающееся в отсутствии ослабляющего фиксатор сварного шва на сплющенном участке его выполнения. Действующими требованиями установлено, что образованный распорной рамкой каркас полимерконтейнерного балластирующего устройства (ПКБУ) должны обеспечивать их надежность и прочность в момент заполнения его сыпучим минеральным грунтом и последующей засыпки траншеи. Элементы каркаса не должны получать изгибов и деформаций при монтаже и эксплуатации, а также не должны контактировать с изоляционным покрытием трубопровода (Средства балластировки и закрепления газопроводов в проектном положении, Технические требования, СТО Газпром 2-2.2-577-2011, М., 2012).
Задачей настоящего технического решения является создание полимерконтейнерного балластирующиего устройства, обладающего надежностью за счет исключения возможности деформации распорной рамки при приложении эксплуатационных нагрузок.
Технический результат заключается в надежности полимерконтейнерного балластирующего устройства в условиях его сборки и эксплуатации за счет исключения возможности потери устойчивости под нагрузками.
Достигается это тем, что в полимерконтейнерном балластирующем устройстве, содержащем выполненные из труб распорные рамки, образованные боковыми и средней поперечными стойками, верхними и нижними продольными балками, в каждой из которых по ее образующей у концов и в средней части выполнены прорези для размещения в полости продольной балки сплющенных участков соответствующих поперечных стоек, а охватывающее продольные балки полотнище закреплено к верхним из продольных балок каждой распорной рамки и образует совместно с имеющими прорези для прохода поперечных стоек боковыми стенками две симметрично располагаемые емкости для заполнения сыпучим минеральным грунтом, верхние и нижние грузовые пояса которых соединены, соответственно, с верхними и с нижними продольными балками, а каждая боковая поперечная стойка выполнена из отрезка продольно сварной трубы, на каждом сплющенном концевом участке которой выполнен отгибаемый, с сохранением плоскостности по всей длине его отогнутой части - фиксатор образован сквозной, не пересекающей сварного шва, Г-образной открытой наружу прорезью сплющенного конца трубы боковой поперечной стойки, причем полотнище сшито по длине из двух частей и усилено накладками из материала полотнища, прошитыми в верхних периферийных зонах соединения сшитых его частей и в верхних периферийных зонах соединения с боковинами емкости, которые в местах выхода из них через прорези боковых поперечных стоек имеют перекрывающие прорези косынки. При этом, отгиб фиксатора должен быть выполнен на величину, не превышающую 15° и составляющую не менее ширины продольной прорези, а не имеющая Г-образной прорези центральная стойка может иметь больший, чем боковые диаметр или поперечное сечение.
Связь указанных признаков с техническим результатом (существенность признаков) состоит в следующем. Выполнение распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства, содержащего распорную продольную стойку в виде трубы со сплющенным концом, размещенным в замкнутой продольной прорези перпендикулярно расположенной к ней полой балки и имеющим замковую часть в виде размещенного в полости балки фиксатора определяет действующие в таком соединении нагрузки, одна из которых - осевая, действующая по продольной оси рассматривается в данном случае. При такой нагрузке, возникающей в, именно, таком соединении узла, будет кратковременно задействован фиксатор с Г-образной прорезью, удерживающий весь узел в собранном состоянии. Деформация (потеря устойчивости) фиксатора под действием сжимающей нагрузки возможна в пределах угла его отгиба, превышающих значения 15°. При значении угла, обеспечивающем отгиб менее ширины продольной прорези, фиксация соединения может быть не выполнена, а надежность соединения не достаточна. Отгиб от значения не менее ширины продольной прорези до указанного значения (включительно) при соблюдении требований прямолинейности и плоскостности фиксатора и выполнении его вне зоны сварного продольного шва трубы (шов ослабляет несущую способность отгиба фиксатора и приводит к неравномерности его деформации, т.е. к отклонению от плоскостности) позволяет повысить устойчивость фиксатора, т.е. обеспечить надежность соединения узла. При превышении указанного значения величины угла происходит потеря устойчивости фиксатора и его деформация изгибом. Кроме того, сопряжение фиксатора со сплющенным участком трубы по радиусу R Г-образной прорези, не меньшем толщины металла стенки трубы - исключают места концентрации напряжения, что также направлено на повышение надежности узла в целом. Выполнение емкостей контейнера из двух сшитых по длине полотнищ позволяет распределить сыпучий минеральный грунт равномерно по всему их объему, уравновешивая нагрузку и исключая тем самым деформацию конструкции. Усиление накладками из материала полотнища, прошитыми в верхних периферийных зонах соединения сшитых его частей и в верхних периферийных зонах соединения с боковинами емкости, которые в местах выхода из них через прорези боковых поперечных стоек имеют перекрывающие прорези косынки - позволяет максимально снизить деформацию материала емкостей полимерконтейнерного устройства за счет перераспределения напряжений в наиболее нагруженных местах конструкции в целом.
На фиг. 1 представлен общий вид распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства, являющейся составной частью ПКБУ - МКС;
На фиг. 2 схематично изображены емкости ПКБУ-МКС;
На фиг. 3 - представлено соединение трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующиего устройства в рабочем положении фиксатора;
На фиг. 4 - вид сверху поперечной стойки распорной рамки полимерконтейнерного балластирующиего устройства;
На фиг. 5 - вид сбоку распорной стойки узла соединения трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующиего устройства;
На фиг. 6 - вид «А» на фиг. 4 (в масштабе).
Полимерконтейнерное балластирующее устройство содержит не менее двух распорных поперечных стоек 1 в виде трубы со сплющенным концом 2. Сплющенный конец 2 каждой стороны стойки 1 размещен в замкнутой продольной прорези 3 перпендикулярно расположенной к ней полой продольной балки 4. Замковая часть выполнена в виде размещенного в полости балки 4 фиксатора 5, отгибаемого в процессе сборки узла от продольной прорези 3 балки 4 в направлении из плоскости сплющенного конца трубы после его заведения в прорезь 3 соответствующей верхней 4 или нижней 6 продольных балок. Фиксатор 5 с Г-образной прорезью образован на участке сплющенного конца трубы, не имеющем сварного шва (см. фиг. 6). Отгиб фиксатора выполнен на измеренную по обращенной к продольной прорези величину, не превышающую 15° и составляющую не менее ширины продольной прорези 3 при условии сохранения его плоскостности по всей (не считая места отгиба) длине. Кроме того, для усиления технического результата фиксатор может быть расположен параллельно оси шва на сплющенном конце трубы на расстоянии от него, не менее толщины стенки трубы. Сопряжения фиксатора 5 со сплющенным участком трубы выполнены по радиусу R, не меньшем толщины металла стенки трубы, что обеспечивает надежность путем исключения деформации из-за потери устойчивости в нерасчетном направлении. Центральная стойка 7 не имеет фиксатора, либо фиксатор выполнен иной конструкции. Полотнище 8 закреплено к верхним из продольных балок каждой распорной рамки и образует совместно с имеющими прорези для прохода поперечных стоек боковыми стенками 9 две симметрично располагаемые емкости для заполнения сыпучим минеральным грунтом, верхние 10 и нижние 11 грузовые пояса которых соединены, соответственно, с верхними и с нижними продольными балками. Полотнище сшито по длине из двух частей и усилено накладками 12 из материала полотнища, прошитыми в верхних периферийных зонах соединения сшитых его частей и в верхних периферийных зонах соединения с боковинами 8 емкости, которые в местах выхода из них через прорези боковых поперечных стоек имеют перекрывающие прорези косынки 13. Для предотвращения контакта с изоляцией нижние продольные балки пропущены через образованный поперечной прошивкой полотнища карман 14. Для удобства сборочных работ могут использоваться ручки 15.
При соединении трубчатых элементов распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства в прорези 3 полых балок вставляют сплющенные концы 2 с фиксатором 5. После размещения фиксатора в полости балки специальным инвентарным ключом производят поворот фиксатора 5 на угол до 15°. При сборке ряда таких узлов образуется распорная рамка полимерконтейнерного балластирующего устройства ПКБУ-МКС, в которой дополнительно установлена центральная поперечная стойка большего диаметра (для восприятия большей расчетной нагрузки), чем стойки, расположенные симметрично по обе стороны от нее, а верхняя и нижняя продольные балки выполнены с прорезями под сплющенные концы центральной поперечной стойки). В рабочем положении стойка 1 испытывает только сжимающие нагрузки, однако в процессе монтажа (в траншее) на фиксатор, при подъеме рамки действуют сжимающие нагрузки с изгибающей составляющей. При таком исполнении распорной рамки полимерконтейнерного балластирующего устройства влияние изгибающей составляющей сводится к минимуму, оставляя фиксатор 5 в проектном положении, что обеспечивает дальнейшую надежную работу узла и полимерконтейнерного балластирующего устройства в целом с возможностью его извлечения из траншеи в сборе.
В таблице 1 приведены параметры ПКБУ-МКС, обеспечивающие при выполнении по указанным в формуле данной полезной модели признакам достижение технического результата при достижении дополнительно снижения массы ПКБУ-МКС.