СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПОДВОДНОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ ПРОКЛАДКИ КАБЕЛЯ ВОЛС Российский патент 2000 года по МПК H02G9/02 H02G9/00 

Изобретение относится к строительным и геологоразведочным изысканиям и может быть использовано в строительно-монтажных операциях, используемых при укладке кабеля волоконно-оптической линии связи - ВОЛС.

К известным техническим решениям следует отнести известный аналог-прототип: " Способ оптимизации подводного инструментария при осуществлении прокладки кабеля волоконно-оптической линии связи" - /1/: фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 на с. 2., журн.: TRACTO-TECHNIK, вып. 35. 07/97/ D1. Anderungen vorbehalten Paul Sinmidt. Spezialmaschinen. D-57356. Lennestadt. Postfach 4020.

К недостаткам известного способа следует отнести: возможность использования " Способа ..." при вводе и выводе инструментария через вертикальные и наклонные штольни с поверхности земли при наличии незначительного слоя воды на поверхности земляного грунта, где установлена вспомогательная энергоемкая техника для обслуживания инструментария; обязательность вертикального и наклонного входа в подземный пласт природного шельфа, с запланированной глубиной размещения оборудования и вспомогательного инструментария, с соответствующей заградительной отделкой входных приямков, с возможностью исключения попадания в подземную траншею ливневых стоков.

Задачей изобретения по новому техническому решению является: повышение технологических возможностей подводного инструментария с возможностью бесконечной укладки кабеля в подводных условиях при глубине заделки кабеля ВОЛС до 82 метров с возможностью формообразования траншеи с глубиной 2,2 ... 5,2 метров.

Поставленная задача заключается в том, что способ оптимизации подводного инструментария при осуществлении прокладки кабеля волоконно-оптической линии связи, заключающийся в запланированном отборе грунта без преимущественного съема поверхностного слоя природного шельфа с одновременной укладкой кабеля в образуемую траншею, отличающийся тем, что операции подводного инструментария осуществляют на дне подводного шельфа в пределах до 82-х метровой глубины подводного слоя, причем подводная подача укладываемого кабеля ВОЛС производится со скоростью до 120 м/ч при глубине разрабатываемой траншеи до 2,2. ..5,2 м без ограничения дальности проходки траншеи, состоящей из грунта до 7 категории прочности включительно, с удельным сопротивлением до 400 Нс/см², в направлении подачи D_волс по приемному держателю относительно поверхности сборного корпуса, при этом вывод держателя с проходящим по нему кабелем ВОЛС осуществляют в пределах недосягаемости разрезаемого и выбрасываемого вверх грунта, следующего относительно контура разрабатываемой траншеи, с возможностью его осаждения на укладываемый по дну траншеи кабель с подачей D при одновременном использовании спрейера, который устанавливают в оппозиции к держателю нерабочей стороной, а рабочие сопла спрейера устанавливают напротив цепной пилы с подачей потоков воды через них, направляемых для размыва налипшего грунта на режущие элементы цепной пилы и для размыва стенок траншеи на требуемую ширину, с одновременной коррекцией ее размеров, при этом бесконечный поворотный режущий инструмент вращают и подают совместно с упомянутыми средствами укладки кабеля ВОЛС и инструмента, служащего для разделения грунта, автономно вращаемому и поступательно перемещаемому в запланированном направлении укладки кабеля ВОЛС, при этом энергопитание гидро- и маслосистем находится на поверхности воды или земли, непосредственно при опускании систем питания под воду, а кабель ВОЛС размещают и подают непосредственно перед инструментарием в процессе его укладки.

Графические изображения: На фиг. 1, характеризующей установку и работу инструментария под водой, на дне траншеи, изображено безопасное положение кабеля ВОЛС - h_(бпк) относительно высоты выброса грунта - h_(вг) с возможностью исключения проникновения твердых и абразивных частиц к поверхности подаваемого кабеля 3.

Описание способа оптимизации подводного инструментария при осуществлении операций по прокладке кабеля ВОЛС.

Способ оптимизации подводного инструментария при осуществлении прокладки кабеля волоконно-оптической линии связи, осуществляющийся путем запланированного отбора грунта, без преимущественного съема поверхностного слоя природного шельфа, с одновременной укладкой кабеля в образуемую траншею.

Операции подводного инструментария осуществляют на дне подводного шельфа в пределах до 82-х метровой глубины подводного слоя.

Подводная подача укладываемого в траншею кабеля ВОЛС производится со скоростью до 120 м/ч при глубине разрабатываемой траншеи до 2,2...5,2 м. Дальность проходки траншеи неограниченна, а природный шельф представляет из себя грунт до 7 категории прочности включительно с удельным сопротивлением до 400 Нс/см².

Направление подачи кабеля D_волс по держателю осуществляется относительно поверхности сборного корпуса путепровода кабеля. Операция вывода уровня держателя с проходящим по нему кабелем ВОЛС осуществляется в пределах недосягаемости разрезаемого и выбрасываемого вверх грунта, следующего относительно контура разрабатываемой траншеи, с возможностью его осаждения на укладываемый по дну траншеи кабель.

Использование спрейера.

Спрейер устанавливают в оппозиции к держателю нерабочей стороной, а его рабочие сопла направляют для размыва налипшего грунта на режущие элементы цепной пилы и корректировки ширины стенок траншеи.

Бесконечный поворотный режущий инструмент вращают и подают совместно с упомянутыми средствами укладки кабеля ВОЛС и инструмента, служащего для разделения грунта, автономно вращаемому и поступательно перемещаемому в запланированном направлении укладки кабеля ВОЛС.

Энергопитание гидро- и маслосистем находится на поверхности воды на плавсредствах или земли при опускании систем питания под воду, а кабель ВОЛС размещают и подают с помощью инструментария непосредственно перед процессом его укладки.

Способ оптимизации подводного инструментария... реализуется в условиях природного шельфа, рек, озер, проток и островов, заливов и морских глубин, для чего производят его предварительную картографию на глубинах до 82 метров с помощью специальной техники, способной нести, разматывать и перемещать кабель в направлении выработки траншеи, где осуществляют синхронные движения подводного инструментария.

Состав инструментария: держатель 1, в котором движется кабель 3 по трубопроводу 2 со скоростью D_волс = 120 м/ч.; спрейер 4 с соплами 5, смонтированными и закрепленными в держателе 1.

Спрейер 4 служит для размыва профиля траншеи и снятия грунта с режущих элементов 6 цепной пилы 7, которая имеет гидропривод 8, а движение ее и наклон относительно профиля обрабатываемой траншеи производится синхронно с узлом 7.

Выступы 9 и 10 служат для взаимосвязи со средствами поворота держателя 1 и цепной пилы 7.

Дно 11 держателя 1 выставляется параллельно дну траншеи 13, а основание срезаемого грунта 12 становится в процессе формообразования параллельным основной плоскости PV, лежащей в пределах взаимодействия с главными режущими кромками Aγ (ГОСТ 25762-83) режущих элементов 6.

Скорость перемещения инструментария показана в виде подачи D_и, обозначенной на сторонах держателя 1 и 7.

По трубопроводу спрейера 4 подается вода и масло от гидросистемы, расположенной на поверхности водной поверхности от привода гидродвигателя 8, где стрелка с буквой "M" обозначает направление масла, обеспечивающего приведение в движение винтовые элементы гидродвигателя 8, а соответственно и цепную передачу с режущими пластинами 6.

Глубина подводного шельфа составляет максимально 82 м. Относительно упомянутой отметки грунта производится заглубление в поверхность подводного природного шельфа. Глубина разрезания и спрейерной доводки профиля траншеи составляет 2,2...5,2 м при скорости проходки 120 м/ч.

За счет наличия пятикилометрового кабеля ВОЛС и возможности муфтового соединения конца кабеля с переходными муфтами, исчезает вопрос о длине проходок кабелеукладчика под водой с инструментарием, следующим за ним.

Оптимизация подводного инструментария заключается в сочетании работы инструмента, состоящего из цепной пилы и спрейера, закрепленного совместно с гибким трубопроводом, по которому подается кабель, защищаемый от абразивной или иной загрязняющей его движение по трубопроводу среды выбрасываемого грунта, что делает оптимальными условия прокладки кабеля с самоосаждением поднятого грунта в траншею без специальной засыпки или укладки, что также удешевляет процесс осуществления способа.

Кроме того, дополнительные преимущества способа состоят и во вспомогательной очистке налипшего грунта на режущие лезвия 6, а направленность сопел спрейера позволяет регулировать форму профиля траншеи высоконапорным размывом грунта, подаваемых от специальных профилей форсунок 5.

Новизна технического решения состоит из элементов оптимизации процесса, а также в совмещении процесса резания и гидроразделения грунта. Кроме того, в новом техническом решении предопределены операции: поворота и подъема узлов 1 и 7, опирающихся на оси 9 и 10 поворотных поверхностей, показанных на фиг. 1 для наглядности без соответствующих планок для взаимосвязи с тянущими органами поворотного механизма; установки поверхностей 11 и 12 с возможностью придания движения подач узлам 1 и 7; вращения цепной пилы 6; подачи кабеля - D_волс; подачи и выброса воды через трубопровод и сопла спрейера 4; подачи и возврата масла - M через секционно размыкаемый трубопровод 14; ограничение высоты и выброса частиц и грунта - h_вг, исключающую попадание частиц абразива и частиц природного шельфа в трубопровод 2, где происходит движение кабеля 3 в процессе его укладки; подача держателя 1 и корпуса 7 цепной пилы 6 с гидро- и маслоприводами в направлении движения D_и - инструментария.

Условные обозначения: P_v - сечение (след) основной плоскости режущих пластин с поверхностями Aγ - главных режущих кромок; M - подача масла по трубопроводу и от привода 8 с валом 15, передающим движение вращения D_п - цепной пиле; H₂O - вода; D_волс - движение подачи волоконно-оптического кабеля; D_и - движение подачи инструментария; h_вг - высота выбрасываемого грунта; h_бпк - высота безопасного положения кабеля; 1 - держатель; 2 - трубопровод; 3 - кабель волоконно-оптической системы линии связи; 4 - спрейер; 5 - наконечник; 6 - режущие элементы цепной пилы; 7 - корпус цепной пилы с цепной передачей и элементами передачи движения; 8, 9 и 10 - гидропривод и выступы бозовых поверхностей, обеспечивающих угловой поворот корпусов 1 и 7; 11 - основание держателя 1; 12 - поверхность срезаемого грунта, совпадающая с основной плоскостью P_v; 13 - поверхность на траншее; 14 - трубопровод секционного типа, обеспечивающего подачу и возврат масла к и от гидропривода 8; 16 - боковая стенка обработанной траншеи.

Примечание: Через сопла 5 воду подают под высоким давлением с учетом статического противодавления, которое по максимуму приближается к 0,82 МПа. В этом случае давление гидроразмыва и гидроразрезания грунта устанавливают с учетом максимальной глубины формообразуемой траншеи, от 0,027 до 0,052 МПа, что в совокупности повышает максимальное противодавление до 0,872 МПа.

Гидропривод снабжен трехвинтовой передачей, снабженной винтообразным циклоидным зацеплением, повышающим КПД механической передачи от 75 до 92%, в зависимости от оптимального положения рабочего инструментария.

Экономическая и экологическая эффективность процесса подтверждается экспериментальными исследованиями и использованием замыкающих звеньев маслопроводов на возможностях реального размыкания от столкновения с движущимися подводными объектами.

Промышленная полезность предлагаемого способа подтверждена формообразованием траншей и прокладки в них волоконно-оптического кабеля в условиях рек Поволжья и Дальнего Востока РФ.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам прокладки кабелей ВОЛС под водой. Технический результат, достигаемый от использования данного способа, состоит в расширении его технологических возможностей. Предлагаемое в данном способе решение направлено на оптимизацию операций, связанных с подводным инструментарием, который оптимально настроен для обработки траншей на глубинах до 82 м подводного слоя, что вносит определенные сложности при выполнении работ на фарватерах рек, озер и морей, ввиду возможности порывов гибких трубопроводов, подводящих воду или масло, что надлежащим образом исключено с экологической точки зрения в приведенном решении. Кроме того, устраняется и порыв кабеля волоконно-оптической системы, так как его укладка происходит параллельно направлению траншеи. В предложенном способе решаются вопросы разрезания траншеи водой с одновременной очисткой налипшего грунта на режущие пластины, установленные на цепной пиле. 1 ил.

Способ оптимизации подводного инструментария при осуществлении прокладки кабеля волоконно-оптической линии связи, заключающийся в запланированном отборе грунта без преимущественного съема поверхностного слоя природного шельфа, с одновременной укладкой кабеля в образуемую траншею, отличающийся тем, что операции подводного инструментария осуществляют на дне подводного шельфа в пределах до 82-метровой глубины подводного слоя, причем подводная подача укладываемого кабеля ВОЛС производится со скоростью 120 м/ч, при глубине разрабатываемой траншеи до 2,2 - 5,2 м, без ограничения дальности проходки траншеи, состоящей из грунта до 7 категории прочности включительно, с удельным сопротивлением до 400 Нс/см², в направлении подачи Dволс по приемному держателю относительно поверхности сборного корпуса, при этом вывод держателя с проходящим по нему кабелем ВОЛС осуществляют в пределах недосягаемости разрезаемого и выбрасываемого вверх грунта, следующего относительно контура разрабатываемой траншеи, с возможностью его осаждения на укладываемый по дну траншеи кабель, с подачей D, при одновременном использовании спрейера, который устанавливают в оппозиции к держателю нерабочей стороной, а рабочие сопла спрейера устанавливают напротив цепной пилы с подачей потоков воды через них, направляемых для размыва налипшего грунта на режущие элементы цепной пилы и для размыва стенок траншеи на требуемую ширину, с одновременной коррекцией ее размеров, при этом бесконечный поворотный режущий инструмент вращают и подают совместно с упомянутыми средствами укладки кабеля ВОЛС и инструмента, служащего для разделения грунта, автономно вращаемому и поступательно перемещаемому в запланированном направлении укладки кабеля ВОЛС, при этом энергопитание гидро- и маслосистем находится на поверхности воды или земли, непосредственно при опускании систем питания под воду, а кабель ВОЛС размещают и подают непосредственно перед инструментарием в процессе его укладки.