СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗВЕНА ПЛАВУЧЕГО ТРУБОПРОВОДА ЗЕМСНАРЯДА Российский патент 1994 года по МПК E02F3/88 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для разработки грунтов в подводных забоях.

Известен способ эксплуатации напорного трубопровода земснаряда, включающий соединение трубных звеньев в плети, укладку плетей на твердые опоры, как правило, на поверхности грунта, соединение плетей в единый трубопровод, подачу в трубопровод напорного потока гидросмеси от земснаряда, транспортирование гидросмеси по напорному трубопроводу [1]
Способ-аналог имеет недостаток, который заключается в том, что его нельзя применить в акватории забоя, на участке между земснарядом и берегом.

Известен способ эксплуатации звена плавучего земснаряда, состоящего из герметичных воздухозаполненных, металлических емкостей и связующих их элементов, на которых закреплено трубное звено плавучего трубопровода, включающий периодическую очистку рабочих емкостей от брызговых наледей скалыванием наледей при эксплуатации звена в зимнее время [2]. Этот способ принят в качестве прототипа.

Примечание: под термином "зимнее время" в данной заявке подразумевается период года, который характерен отрицательными температурами воздуха. Такие периоды имеют место осенью, зимой, весной. Эти периоды характерны образованием наледей на звеньях плавучего трубопровода.

Способ-прототип имеет недостаток, который заключается в том, что при работе земснаряда в зимнее время на звеньях плавучего трубопровода образуются наледи, возникающие от волн, их брызг, периодического заглубления и всплытия рабочих емкостей при изменении усилий в трубопроводе в результате изменения очертаний плавучего трубопровода вследствие изменения положения земснаряда в забое. Наличие наледи и сложность ее удаления сколом (скалыванием) ведет к снижению эффективности способа эксплуатации звена.

Целью изобретения является повышение эффективности эксплуатации звена плавучего трубопровода в зимнее время путем облегчения скалывания наледи.

Поставленная цель достигается тем, что звено плавучего трубопровода составляют из герметичных, воздухозаполненных, металлических емкостей и связующих их элементов, на которых закреплено трубное звено плавучего трубопровода. Каждую металлическую емкость снабжают двумя патрубками с запорным приспособлением на каждом из них. Один патрубок размещают у одного торца емкости в ее верхней части. Другой патрубок размещают у другого торца емкости в ее нижней части. После образования наледи звено плавучего трубопровода изымают из cоcтава плавучего трубопровода. Открывают запорные приспособления на патрубках. Затопляют звено. Дают время на обтаивание слоя наледи, прилегающего к стенкам емкости, за счет циркуляции в емкостях теплой придонной воды. После этого звено подымают на дневную поверхность восстановлением плавучести емкостей. Для этого через патрубки сжатым воздухом вытесняют из емкости воду. Запорные приспособления на патрубках закрывают. Наледь удаляют скалыванием. Звено вставляют в плавучий трубопровод земснаряда.

Предложенный способ отвечает требованиям патентного критерия "новизна", поскольку имеются следующие существенные признаки по сравнению с прототипом: 1) каждую металлическую емкость снабжают двумя патрубками с запорным приспособлением на каждом из них, 2) один патрубок размещают у одного торца емкости в ее верхней части, 3) другой патрубок размещают у другого торца емкости в ее нижней части, 4) после образования наледи звено плавучего трубопровода изымают из состава плавучего трубопровода, 5) открывают запорные приспособления на патрубках, 6) затопляют звено, 7) дают время на обтаивание слоя наледи, прилегающего к стенкам емкости за счет циркуляции в емкостях теплой придонной воды, 8) после этого звено подымают на дневную поверхность восстановлением плавучести емкостей, 9) для этого через патрубки сжатым воздухом вытесняют из емкостей воду, 10) запорные приспособления на патрубках закрывают, 11) наледь удаляют скалыванием, 12) звено вставляют в плавучий трубопровод земснаряда.

Предложенный способ отвечает требованиям патентного критерия "существенные отличия", поскольку заявителю такой способ в патентной и технической литературе не встретился.

На фиг. 1 изображено звено плавучего трубопровода земснаряда, вид с торца; на фиг. 2 - то же звено, вид сбоку; на фиг. 3 показана схема движения потоков воды в затопленной емкости.

На фиг. 1-3 позициями обозначены:1,2-герметичные, воздухозаполненные, металлические емкости; 3,4-связующие емкости элементы; 5 - трубное звено плавучего трубопровода земснаряда, 6,7 - верхний и нижний патрубки; 8,9 - запорные приспособления на патрубках; 10 - акватория карьера; 11 - поверхность воды в карьере.

Используют предложенный способ следующим образом.

Готовые звенья соединяют одно с другим, монтируют плавучий трубопровод. Запорные приспособления на патрубках 6,7 закрыты. Полости емкостей 1,2 заполнены воздухом. Трубные звенья 5 соединены в единый плавучий трубопровод с шарнирными соединениями между соседними звеньями. Включают в работу грунтовый насос земснаряда. Папильонированием земснарядом разрабатывают грунт в карьере. Гидросмесь по плавучему трубопроводу течет от земснаряда к берегу, где поступает из плавучего трубопровода в магистральный трубопровод. Работают столько времени, сколько требуется для разработки грунта в карьере. Так используются звенья плавучего трубопровода в летнее время, ничто не затрудняет и не осложняет их использование в летнее время.

В зимнее время с течением времени работы земснаряда на металлических емкостях образуются налоеди: от брызг, волн, перемещений и поворотов звеньев плавучего трубопровода. Эта наледи постепенно нарастают, увеличиваются в объеме. Наледи приводят к увеличению осадки емкостей в воду, перекосу (наклону) при несимметричном образовании наледей, чем затрудняется, осложняется и становится опасной дальнейшая эксплуатация звена плавучего трубопровода.

В способе-прототипе наледи на емкостях 1,2 по мере их образования скалывают. Работа эта ручная, малопроизводительная, приводит нередко к снижению надежности звена, поскольку ломами, мирками, отбойными молотками наносятся механические повреждения стенкам емкостей 1,2: вмятины, царапины и даже прободения стенок.

В предложенном способе очистка емкостей 1,2 от наледей производится так. После образования наледи звено плавучего трубопровода изымают их состава плавучего трубопровода, т.е. отсоединяют и отводят в сторону. На место обледеневшего звена в плавучий трубопровод вставляют запасное звено, очищенное ранее от наледи. Такой операции способствует открытая поверхность воды в карьере (вдоль плавучего трубопровода), поддерживаемая в таком состоянии в зимнее время специальными механизмами, например, потокообразователями.

Звено доставляют на участок акватории карьера достаточной глубины (превышающей высоту звена). Звено затопляют, для чего открывают запорные приспособления 8,9 на патрубках 6,7. Вода через нижние патрубки 7 поступает в полости емкостей 1,2, воздух из емкостей 1,2 через верхние патрубки 6 выходит в атмосферу.

В зимнее время температура воды в водоемах устанавливается по глубине водоема с повышением от поверхности к дну. У дна, как правило, устанавливается температура около +4^оС у поверхности - около 0^оС. Причем вода обладает таким замечательным свойством: самая высокая плотность у нее - при температуре +4^оС, а по мере понижения до 0^оС плотность уменьшается.

Поскольку емкости 1,2 при затоплении звена оказываются на дне акватории карьера, через нижний патрубок 7 (фиг. 3) в полость емкости втекает самая теплая вода (положим, при температуре +4^оС), но и самая плотная. От стенок емкости 2, покрытых наледью, вода в полости емкости 2 охлаждается (положим до +1^оС), становится менее плотной, подымается к верхним образующим, течет в сторону верхнего патрубка 6 и вытекает через патрубок 6 в акваторию.

Тепло потока воды в емкости 2 передается стенкам емкости. От стенок емкости тепло поступает в пограничный слой наледи. Между наледью и стенкой емкости 2 образуется слой воды. Кроме того, сама наледь, воспринимая тепло от окружающей воды становится более "теплой". Ее температура повышается (положим от -5^оС становится -0,5^оС). С повышением температуры лед, как материал, становится менее прочным.

С течением времени наледь теряет прочность, лишается сцепления с внешней поверхностью емкости 2.

Звено плавучего трубопровода подымают на поверхность. Делают это восстановлением плавучести емкостей 1,2. Для этого присоединяют к патрубкам 6 шланги от компрессора и подают сжатый воздух в емкости 1,2. Сжатым воздухом вода вытесняется из емкостей 1,2 через патрубки 7 в акваторию. Звено всплывает. После вытеснения воды из емкостей 1,2 запорные приспособления 8,9 на патрубках 6,7 закрывают, шланги компрессора отъединяют. Наледи с емкостей 1,2 обкалывают, например, пневмомолотком. Операция обкалывания протекает, облегчается тем, что лед в наледи легко дробится, поскольку прочность его мала при высокой температуре, близкой к 0^оС. Лед наледи отделен от стенки емкости из-за вытаивания контактировавшего со стенкой слоя льда (смерзаемость наледи со стенкой емкоcти снята теплом циркулировавшей в емкости воды). Звено, очищенное от наледи, ставят в резерв, предназначенный для замены в плавучем трубопроводе звеньев, отягощенных при эксплуатации наледей.

Использование: при эксплуатации звена плавучего трубопровода в зимнее время путем облегчения складывания в него наледи. Сущность изобретения: при образовании значительной наледи на рабочих герметичных емкостях звено изымают из плавучего трубопровода, отводят в акватории в сторону, открывают запорные приспособления на патрубках. Вода через нижние патрубки поступает в полости емкостей, заполняет их. Воздух выходит из полостей в атмосферу через верхние патрубки. В емкостях создается ток воды. Теплая придонная воды через патрубки затонувших емкостей, как более плотная (ее температура около +4°С зимой), втекает в полости емкостей, отдает тепло стенкам емкостей и, став менее плотной, через патрубки вытекает в акваторию. На теплых стенках лед наледи обтаивает, подогревая "теплой" водой наледь становится менее прочной. Через патрубки в емкости подают сжатый воздух, вытесняют через патрубки воду. Звено всплывает. Запорные приспособления закрывают. Ослабленную наледь легко скалывают. Звено готово к дальнейшей эксплуатации в зимнее время. 3 ил.

СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗВЕНА ПЛАВУЧЕГО ТРУБОПРОВОДА ЗЕМСНАРЯДА, включающий периодическую очистку герметичных воздухонаполненных металлических емкостей, связанных с трубным звеном плавучего трубопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности эксплуатации звена плавучего трубопровода в зимнее время при чистке наледей, до начала эксплуатации на каждой металлической емкости размещают с торцев один в верхней части, а другой - в нижней части патрубки с запорными приспособлениями, а перед чисткой наледи трубное звено плавучего трубопровода удаляют из состава трубопровода, открывают запорные приспособления на патрубках, затопляют звено на время, необходимое на обтаивание слоя наледи за счет циркуляции в емкостях теплой придонной воды, затем восстанавливают плавучесть емкостей, для чего через патрубки подают сжатый воздух для вытеснения из емкостей воды, и закрывают запорные приспособления, а затем скалывают наледи, после чего звено вставляют в плавучий трубопровод.