Защитное устройство трубопровода Российский патент 2025 года по МПК F17D5/00 E01D19/14 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к защитным устройствам опор трубопроводов через водные преграды - реки.

Известно защитное устройство опоры трубопровода (патент RU №2704685, МПК E02B 15/02, E01D 18/00, F16L 3/00, опубл. 01.10.2019 Бюл. №28), включающее верхнюю вертикальную часть опоры, жестко связанную с ригелем и установленную в тело ледорезной части, ростверк фундамента, ледорезную часть, опирающуюся на ростверк фундамента, отличающееся тем, что вертикальная часть опоры опирается на ростверк фундамента, а ледорезная часть представляет собой металлическую защитную оболочку, в сечении имеющую треугольную форму, которая может вращаться вокруг вертикальной части опоры посредством электро-, гидро-, пневмо- или иного привода.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия сложных и металлоемких вращающихся под действием привода частей, приводящая к сложности изготовления и обслуживания, а также необходимость тяжелого и громоздкого фундамента для обеспечения устойчивости при ледоходе.

Наиболее близким по технической сущности является защитное устройство опоры трубопровода (патент RU №2704685, МПК E02B 15/02, E01D 18/00, F16L 3/00, опубл. 01.10.2019 Бюл. №28), включающее в себя вертикальную часть опоры, установленную в ростверк фундамента, причем имеет установленное перед вертикальной частью опоры и под углом к ней плавающее лопастное колесо, которое установлено на оси, закрепленной с помощью кронштейнов на вертикальной части опоры, при этом плавающее лопастное колесо к оси установлено на шаровых опорах или подшипниках трения, что обеспечивает постоянное вращение лопастного колеса под воздействием течения реки, а также перемещение его вверх-вниз при изменении уровня воды в реке.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции из-за наличия сложных и металлоемких вращающихся частей, перемещающихся вдоль опоры при изменении уровня воды, что приводит к низкой надежности и сложности изготовления и обслуживания, а также необходимость тяжелого и громоздкого фундамента для обеспечения устойчивости при ледоходе.

Техническим результатом является создание простой и надежной конструкции защитного устройства трубопровода за счет исключения большого количества, в том числе, подвижных частей и тяжелого фундамента.

Техническим решением является защитное устройство трубопровода, включающее в себя вертикальную часть опоры, зафиксированную относительно дна реки, с защитным приспособлением.

Новым является то, что вертикальная часть опоры выполнена в виде двух вертикальных столбов, установленных по течению реки на расстоянии 3-5 м и зафиксированных относительно дна реки за счет углубления в дно при помощи соответствующего нижнего шнека, каждый столб выполнен в виде телескопически вставленных верхней и нижней трубок с возможностью выдвижения и фиксации в нужном положении, причем второй по течению столб выше первого столба, при этом защитное приспособление изготовлено в виде прямой балки, соединенной с верхом парных столбов под углом 5-30° к поверхности, нижний конец которой оснащен сверху заходной фаской с углом 15-25° при вершине и расположен на 1-8 см ниже минимального уровня поверхности реки, а верхний конец, выступающий за пределы второго столба, установлен с возможностью расположения над защищаемым трубопроводом.

Новым является также то, что для фиксации в нужном положении телескопических трубок столба наружная трубка с края, в которой вставлена внутренняя трубка, оснащена цангой и наружной втулкой, выполненной с возможностью перемещения и прижатия цанги к внутренней трубке.

Новым является также то, что для фиксации в нужном положении телескопических трубок столба трубки оснащены сквозными совмещающимися при продольном перемещении отверстиями под как минимум один цилиндрический фиксатор.

На фиг. 1 изображен общий вид при применении защитного устройства опоры трубопровода.

На фиг. 2 изображен вид сбоку защитного устройства опоры трубопровода со схемой размещения опоры на дне реки.

Защитное устройство трубопровода 1 (фиг. 1 и 2), включает в себя вертикальную часть опоры в виде двух вертикальных столбов 2 и 3, установленных по течению реки 4 (фиг. 2) на расстоянии L=3-5 м и зафиксированных относительно дна 5 реки 4 за счет углубления в дно при помощи соответствующего нижнего шнека 6. Расстояние L=3-5 м между столбами 2 и 3 выбрано эмпирическим путем: при L˂3 м резко возрастает вероятность разрушения столбов 2 и 3 (с 1% до 30%) при сильном ледоходе на реке 4, а при L˃5 м значительно увеличивается длина конструкции устройства, незначительно повышая ее надежность. Чем больше скорость потока реки 4, тем больше рекомендуется выбирать расстояние между столбами 2 и 3 (для 90% случаев достаточно L=3-3,5 м). Причем второй по течению столб 3 изготовлен выше первого столба 2. Столбы 2 и 3 оснащены защитным приспособлением, изготовленным в виде прямой балки 7 (фиг. 1 и 2), соединенной с верхом парных столбов 2 и 3 (фиг. 2) под углом a=5-30° к поверхности (уровня) 8 реки 4, чем больше сезонный перепад уровня поверхности 8 реки 4 и скорость потока реки, тем больше угол a (для 85% рек Республики Татарстан достаточно угла a=5-14°). Наклон балки под углом a=5-30° к поверхности 8 реки 4 выбран эмпирическим путем: при а˃30° делает сложным переброску механических предметов (особенно бревен и льда), плывущих по реке 4, по верху балки 7 через трубопровод 1, что может вызвать затор перед балкой 7, при а˂5° значительно увеличивается длина конструкции устройства, увеличивая ее металлоемкость. Балка 7 может изготавливаться из тавра, двутавра, трубы или другой жесткого по длине профиля. Нижний конец балки 7 оснащен сверху заходной фаской 9 с углом b=15-25° при вершине (выбрано эмпирическим путем) и расположен на h=1-8 см ниже минимального уровня поверхности 8 реки 4 (выбрано эмпирическим путем) для исключения жесткого взаимодействия торца балки с плывущими по реке 4 механическими предметами, а верхний конец, выступающий за пределы второго столба 3, установлен с возможностью расположения над трубопроводом 1 для защиты его от взаимодействия с переплывающими сверху балки 7 тяжелыми механическими предметами, которые могут повредить трубопровод. Каждый столб 2 и 3 выполнен в виде телескопически вставленных верхней 10 и нижней 11 трубок с возможностью выдвижения и фиксации в нужном положении.

При необходимости точной регулировки высоты столбов 2 (фиг. 1 и 2) и 3 для фиксации в нужном положении телескопических трубок 11 и 12 соответствующего столба 2 или 3 наружная трубка 10 или 11 с края, в которой вставлена внутренняя трубка 11 или 10, оснащена цангой (не показана) и наружной втулкой (не показана), выполненной с возможностью перемещения и прижатия цанги к внутренней трубке 11 или 10. Конструкции цанг для фиксации телескопических трубок 10 и 11 относительно друг друга известны из открытых источников, поэтому авторы на это не претендуют.

Если достаточно ступенчатой регулировки (на практике в 95% случаев) высоты столбов 2 и 3 для фиксации в нужном положении телескопических трубок 10 и 11 соответствующего столба 2 или 3 трубки 10 и 11 оснащены сквозными совмещающимися при продольном перемещении радиальными отверстиями 12 под как минимум один цилиндрический фиксатор 13 (болты, шпильки, штифты или т.п.).

Конструктивные элементы, технологические соединения, уплотнения и т.п., не влияющие на объяснение работоспособности защитного устройства опоры трубопровода, на чертежах (фиг. 1 и 2) не показаны либо показаны условно.

Защитное устройство трубопровода устанавливают следующим образом.

Как минимум в течение года (желательно в течение 3 и более лет) проводят анализ уровня поверхности 8 (фиг. 2) водной преграды (реки 4) для размещения трубопровода 1 по ее глади и величины механических предметов (бревен, льда, лодок или т.п.) сплавляемых по ней особенно в период паводка. Также анализируют прочность грунта дна 5 реки 4. Также исследуется профиль дна 5 в местах установки столбов 2 и 3. Исходя из полученных данных, определяют расстояние H (фиг. 1 - авторы на это не претендуют) и угол наклона a (фиг. 2) балки 7, которые должны быть тем меньше, чем более крупные предметы и толще лед сплавляются по реке 4. Длина шнека 6 на нижней трубе 11 столбов 2 и 3 должна быть тем больше, чем более мягкий грунт дна 5, что определяют технологи, исходя из опыта работы с подобными сооруженьями (авторы на это не претендуют). Получив необходимые данные изготавливают столбы 2 и 3 для соответствующей их установке глубины реки 4 (расстояния между поверхностью 8 и дном 5). Все столбы 2 и 3 с балками 7 (балки 7 к верхним трубкам 10 столбов 2 и 3 могут крепиться, например, при помощи болтов 14) опор собирают пронумеровывают и измеряют соответствующее каждой опоре расстояние L с занесением подателей в план работ, после чего опоры разбирают и компактно складывают для доставки к реке 4 для установки. Так по отдельности все элементы (трубки 10 и 11 столбов 2 и 3 и балка 7) имеют небольшой вес, то к месту установки в реке 4 возможна доставка вручную или с использованием обычных плавсредств (лодок, катеров, плотов или т.п.). Шнеки 6 нижние трубки 11 при помощи ручных воротов, гидравлического или электрического инструмента вкручивают в дно 5 реки на необходимую глубину. Сначала вкручивают нижнюю трубку 11 второго столба 3 в непосредственной близости от трубопровода 1 со стороны течения реки 4, потом на расстоянии L навстречу течению реки - нижнюю трубку 11 первого столба 3. Соответствующие нижние трубки 10 соединяют телескопически с верхними трубками 11 столов 2 и 3 с последующей регулировкой по высоте, например, при помощи отверстий 12 и цилиндрических фиксаторов 13. Сверху верхних трубок 10 столбов 2 и 3 устанавливают балку 7 так, чтобы заходная фаска 9 располагалась сверху нижнего торца балки 7, и фиксируют, например, болтами 14. После чего приступают к установке аналогичным способом следующей опоры на расстоянии Н (фиг. 1) от уже установленной. И таким образом устанавливают все опоры с соответствующими защитными устройствами.

Во время паводка уровень поверхности 8 реки 4 повышается выступающий за опору 3 конец балки 7 не позволяет всплывать и находится на поверхности реки 4 трубопроводу 1 для пропускания сверху него плавучего мусора и тонкого льда, а например, толстый лед, притопленные бревна и т.п. по заходной фаске 9 направляются на балку 7, по которой «перетекают» сверху столбов 2 и 3 и трубопровод 1, не повреждая их. Защитное устройство даже при наличии коррозии до полного разрушения выполняет свои функции, так как нет подвижных частей, поэтому срок службы в 7-11 раз больше, чем в представленных аналогах. При этом все конструктивные элементы (столбы 2 и 3 и балка 7) устройства просты и дешевы в изготовлении, просто и быстро заменяются на новые в полевых условиях с использованием простого ручного инструмента, а нижние трубки 11 опор 1 и 2 вообще практически не подвержены внешнему механическому воздействию. При этом конструкции устройства является простой в обслуживании из-за малой металлоемкости, а также состоит из отдельных деталей, что позволяет легко их заменять при возможном повреждении.

В летний и осенний период проплывающий мусор и листья упираются в расположенной на поверхности 8 реки 4 трубопровод 8, откуда периодически удаляется обслуживающим персоналом, улучшая экологическую обстановку ниже по течению реки 4. Авторы на это не претендуют.

Предлагаемое защитное устройство трубопровода имеет простую и надежную конструкцию за счет исключения большого количества, в том числе, подвижных частей и тяжелого фундамента.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к защитным устройствам трубопроводов через водные преграды - реки. В устройстве вертикальная часть опоры выполнена в виде двух вертикальных столбов, установленных по течению реки на расстоянии 3-5 м и зафиксированных относительно дна реки за счет углубления в дно при помощи соответствующего нижнего шнека, каждый столб выполнен в виде телескопически вставленных верхней и нижней трубок с возможностью выдвижения и фиксации в нужном положении, причем второй по течению столб выше первого столба, при этом защитное приспособление изготовлено в виде прямой балки, соединенной с верхом парных столбов под углом 5-30° к поверхности, нижний конец которой оснащен сверху заходной фаской с углом 15-25° при вершине и расположен на 1-8 см ниже минимального уровня поверхности реки, а верхний конец, выступающий за пределы второго столба, установлен с возможностью расположения над защищаемым трубопроводом. Техническим результатом является простая и надежная конструкция защитного устройства трубопровода за счет исключения большого количества, в том числе, подвижных частей и тяжелого фундамента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Защитное устройство трубопровода, включающее в себя вертикальную часть опоры, зафиксированную относительно дна реки, с защитным приспособлением, отличающееся тем, что вертикальная часть опоры выполнена в виде двух вертикальных столбов, установленных по течению реки на расстоянии 3-5 м и зафиксированных относительно дна реки за счет углубления в дно при помощи соответствующего нижнего шнека, каждый столб выполнен в виде телескопически вставленных верхней и нижней трубок с возможностью выдвижения и фиксации в нужном положении, причем второй по течению столб выше первого столба, при этом защитное приспособление изготовлено в виде прямой балки, соединенной с верхом парных столбов под углом 5-30° к поверхности, нижний конец которой оснащен сверху заходной фаской с углом 15-25° при вершине и расположен на 1-8 см ниже минимального уровня поверхности реки, а верхний конец, выступающий за пределы второго столба, установлен с возможностью расположения над защищаемым трубопроводом.

2. Защитное устройство трубопровода по п. 1, отличающееся тем, что для фиксации в нужном положении телескопических трубок столба наружная трубка с края, в которой вставлена внутренняя трубка, оснащена цангой и наружной втулкой, выполненной с возможностью перемещения и прижатия цанги к внутренней трубке.

3. Защитное устройство трубопровода по п. 1, отличающееся тем, что для фиксации в нужном положении телескопических трубок столба трубки оснащены сквозными совмещающимися при продольном перемещении отверстиями под как минимум один цилиндрический фиксатор.