Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями Российский патент 2025 года по МПК F16L1/16 

Изобретение относится к области магистральных сборно-разборных трубопроводов из труб с раструбными соединениями и может быть использовано при их прокладке на участках подводных переходов через водоемы.

При рассмотрении технической литературы, наиболее близко относящейся к данной тематике, выявлен следующий ряд технических решений.

Известно устройство для укладки коммуникации на дно водоема, содержащее трубчатый полый корпус с направляющим приспособлением для поддержания коммуникации, расположенное на конце головной части корпуса приспособление для присоединения корпуса к плавучему средству и приспособление для изменения угла наклона корпуса, причем приспособление для изменения угла наклона корпуса выполнено в виде перегородок, разделяющих по длине полость корпуса на отсеки, при этом полости смежных отсеков сообщены между собой посредством перепускного канала, который выполнен в нижней части соответствующей перегородки, причем отсек, который расположен в головной части корпуса, выполнен с приспособлением для сообщения его полости с атмосферой и/или с источником для подачи рабочего агента под давлением, а отсек, который расположен в хвостовой части корпуса, выполнен с приспособлением для сообщения его полости с водоемом, корпус выполнен с расположенным на конце его хвостовой части приспособлением для присоединения рабочего органа, рабочий орган выполнен в виде плуга для образования траншеи на дне водоема, рабочий орган имеет приспособление для засыпки уложенной в траншею коммуникации, каждый перепускной канал образован внутренней поверхностью стенки корпуса и торцевой поверхностью соответствующей перегородки, приспособление для сообщения полости отсека, который расположен в головной части корпуса, с атмосферой и/или с источником для подачи рабочего агента под давлением выполнено в виде расположенного в верхней части корпуса канала и установленного на входе в указанный канал распределительного элемента, приспособление для сообщения полости отсека, который расположен в хвостовой части корпуса, с водоемом выполнено в виде расположенного в нижней части корпуса канала и установленного на входе в указанный канал запорного элемента, корпус выполнен в виде по меньшей мере двух трубчатых элементов, которые расположены параллельно и жестко соединены между собой, трубчатые элементы соединены между собой с помощью направляющего приспособления для поддержания коммуникации, направляющее приспособление для поддержания коммуникации выполнено с роликовыми элементами (патент на изобретение RU 2164637, кл. F16L 1/225, опубл. 27.03.2001 г., бюл. №9).

Основными недостатками указанного устройства являются:

отсутствие возможности его применения для сборно-разборных трубопроводов из труб с раструбными соединениями;

сложность выполнения укладки трубопровода при неблагоприятных природных и климатических условиях (например, прокладка через реки с большой скоростью течения воды, сильное волнение поверхности водоема);

сложность установки на трубопровод, находящийся на дне водоема, утяжелителей, препятствующих его всплытию в процессе эксплуатации.

Известен способ преодоления полевым магистральным трубопроводом водной преграды прокладкой его по дну реки с одновременным его затоплением, включающий поочередный монтаж на берегу нескольких секций трубопровода, протягивание трубопровода мощным тягачом с использованием тягового троса, заполнение протаскиваемого трубопровода водой с использованием вставки-ловушки, вытеснение воды из трубопровода с использованием компрессора после завершения протаскивания трубопровода через реку (https://cyberleninka.ru/article/ri/razvertyvanie-polevyh-magistralnyh-truboprovodov-cherez-krupnye-vodnye-pregrady-uroki-i-vyvody/viewer).

Основными недостатками данного способа являются:

возможность самопроизвольной расстыковки труб на участках с большой кривизной поперечного профиля донной части реки;

возможность наталкивания оголовка трубопровода на неровности донного рельефа, что может привести к обрыву тягового троса;

сложность установки на трубопровод, находящийся на дне водоема, утяжелителей, препятствующих его всплытию в процессе эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для укладки полевых сборно-разборных трубопроводов на дно водоема, содержащее оголовок, представляющий сборный трубчатый полый Т-образный корпус, состоящий из проточного тройника, к центральному патрубку которого герметично прикреплена съемная цилиндрическая вставка для подсоединения с предварительно собранным на берегу участком трубопровода, и двух прямоугольных трубопроводных модулей, закрепленных с возможностью поворота в вертикальной плоскости на боковых патрубках тройника, к которому крепится тяговый трос, при этом один прямоугольный трубопроводный модуль обращен свободным концом в сторону, противоположенную направлению протаскивания, и лежит в одной плоскости с плоскостью размещения тройника, плоскую платформу, выполненную в виде лыжи, на которой жестко закреплен оголовок, секционный спиральный рукав, фильтрующую насадку и поплавки, закрепленные на свободном конце секционного спирального рукава, в котором установлена фильтрующая насадка, при этом прямоугольный трубопроводный модуль, лежащий в одной плоскости с тройником, заглушен, второй прямоугольный трубопроводный модуль закреплен на другом боковом патрубке тройника таким образом, что его входное отверстие направлено перпендикулярно направлению протаскивания и на нем герметично закреплен другой конец секционного спирального рукава, а в загнутой отбортовке платформы выполнено сквозное отверстие для свободного прохождения тягового троса к тройнику, ширину платформы принимают не менее ширины тройника с присоединенными прямоугольными трубопроводными модулями, длину платформы выбирают не более 0,75 длины центрального патрубка тройника с присоединенной к нему цилиндрической вставкой, количество секций секционного спирального рукава выбирают в зависимости от глубины водоема и донных отложений, количество поплавков выбирают равным количеству секций секционного спирального рукава (патент на изобретение RU 2272952, кл. F16L 1/16, опубл. 27.03.2006 г., бюл. №9).

Основными недостатками указанного устройства являются:

возможность самопроизвольной расстыковки труб на участках с большой кривизной поперечного профиля донной части водоема;

сложность установки на трубопровод, находящийся на дне водоема, утяжелителей, препятствующих его всплытию в процессе эксплуатации.

Задача, решаемая в изобретении, заключается в устранении указанных недостатков путем конструктивного исполнения подводного перехода сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями, позволяющего исключить самопроизвольную расстыковку труб на участках с большой кривизной поперечного профиля донной части водоема и обеспечить оснащение протаскиваемого трубопровода равномерно распределенными по его длине утяжелителями, препятствующими его всплытию в процессе эксплуатации.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности подводного перехода сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями при его протаскивании и эксплуатации.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается в результате того, что, согласно изобретению, подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями содержит последовательно соединенные между собой трубы, соединительные узлы, тяговый трос, подвесы, неподвижно закрепленные на каждой трубе и на тяговом тросе, утяжелители, каждый из которых жестко соединен с нижней поверхностью каждого подвеса, оголовок, закрепленный посредством раструбного соединения с передним концом первой из смонтированных труб по направлению их протаскивания через водоем, а также лебедку, установленную на противоположном берегу водоема,

причем каждый соединительный узел выполнен из переднего и заднего патрубков, каждый соединительный узел выполнен из переднего и заднего патрубков, каждый из которых имеет диаметр, равный диаметру трубы, двух заглушек, жестко присоединенных на обращенных друг к другу торцевых поверхностях переднего и заднего патрубков, раструба, жестко закрепленного на свободном конце заднего патрубка, двух боковых патрубков, закрепленных на общей продольной оси на противоположных сторонах боковой поверхности заднего патрубка и снабженных жестко присоединенными к их внешним концам монтажными фланцами и подвижно установленными на этих патрубках задними фланцами, двух поворотных механизмов, каждый из которых подвижно закреплен на боковом патрубке, двух отводов дугообразной формы, которые с одной стороны жестко закреплены на противоположных сторонах боковой поверхности переднего патрубка, а противоположными концами, снабженными жестко присоединенными к ним монтажными фланцами и подвижно установленными передними фланцами, подвижно присоединены к двум поворотным механизмам;

причем внутренний диаметр каждого отвода принят равным 0,8 внутреннего диаметра трубы;

причем каждый поворотный механизм включает монтажный фланец отвода, передний и задний фланцы, переднюю и заднюю стягивающие обоймы Г-образного поперечного сечения с четырьмя равноудаленными относительно друг друга наконечниками, выполненными на внешних боковых поверхностях передней и задней стягивающих обойм;

причем для герметизации поворотного механизма применены уплотнительная прокладка в виде резинового кольца П-образного поперечного сечения, установленная на соприкасающихся друг с другом монтажных фланцах отвода и бокового патрубка, уплотнительная прокладка в виде кольца плоского поперечного сечения, установленная на верхних поверхностях соединенных между собой переднего и заднего фланцев, на поверхности каждого заднего фланца, соприкасающейся с поверхностью переднего фланца, выполнены две соосные кольцевые канавки, а на поверхности переднего фланца, соприкасающейся с поверхностью заднего фланца, выполнены два ответных соосных кольцевых выступа, на поверхности каждого монтажного фланца бокового патрубка выполнена соосная кольцевые канавка, а на поверхности монтажного фланца отвода, соприкасающейся с поверхностью монтажного фланца бокового патрубка, выполнен ответный соосный кольцевой выступ, передний и задний фланцы соединены между собой четырьмя равноудаленными относительно друг друга шпильками, передняя и задняя стягивающие обоймы соединены между собой посредством стяжных болтов, установленных в наконечниках;

причем оголовок выполнен из последовательно установленных на одной оси бампера, имеющего полусферическую форму диаметром, равным диаметру раструба, стержня, жестко присоединенного к задней части бампера, диаметром, равным 0,9 внутреннего диаметра трубы, и длиной, равной утроенной ширине раструба, раструба, жестко закрепленного на стержне на расстоянии от бампера, равном 0,3 ширины раструба, и конуса, жестко присоединенного к задней торцевой поверхности стержня;

причем для снижения силы трения, влияющей на трубопровод при его протаскивании по дну водоема, каждый утяжелитель имеет полусферическую форму и высоту, равную 0,3 диаметра раструба;

причем каждый подвес с утяжелителем установлен на расстоянии от раструба трубы, равном 0,3 ширины раструба, а на первой из смонтированных труб по направлению их протаскивания через водоем, установлен дополнительный подвес с утяжелителем на расстоянии от раструба оголовка, равной 0,3 его ширины.

Изобретение поясняется фиг. 1-6.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема подводного перехода сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями, проложенного по дну водоема.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема соединительного узла, вид сверху.

На фиг. 3 изображена принципиальная схема соединительного узла, вид сбоку.

На фиг. 4 изображена принципиальная схема поворотного механизма, вид в разрезе сбоку.

На фиг. 5 изображена принципиальная схема монтажа заднего фланца поворотного механизма.

На фиг. 6 изображена принципиальная схема оголовка.

На фиг. 1-6 применены следующие обозначения:

1 - труба;

2 - соединительный узел;

3 - раструб;

4 - подвес;

5 - тяговый трос;

6 - утяжелитель;

7 - лебедка;

8 - отвод;

9 - поворотный механизм;

10 - передний патрубок;

11 - задний патрубок;

12 - заглушка;

13 - боковой патрубок;

14 - монтажный фланец;

15 - уплотнительная прокладка;

16 - передний фланец;

17 - задний фланец;

18 - соосный кольцевой выступ;

19 - передняя стягивающая обойма;

20 - задняя стягивающая обойма;

21 - наконечник;

22 - стяжной болт;

23 - соосная кольцевая канавка;

24 - оголовок;

25 - бампер;

26 - стержень;

27 - конус;

28 - шпилька.

При монтаже соединительного узла 2 передний 10 и задний 11 патрубки, выполняют диаметрами, равными диаметру трубы 1, а к обращенным друг к другу торцевой поверхности каждого из этих патрубков жестко присоединяют заглушку 12. На поверхности каждого заднего фланца 17, соприкасающейся с поверхностью переднего фланца 16, выполняют две соосные кольцевые канавки 23, а на поверхности каждого переднего фланца 16, соприкасающейся с поверхностью заднего фланца 17, выполняют два ответных соосных кольцевых выступа 18. На переднем 16 и заднем 17 фланцах выполняют четыре равноудаленные относительно друг друга отверстия (не показаны) под устанавливаемые в них шпильки 28. На общей продольной оси на противоположных сторонах боковой поверхности заднего патрубка 11 жестко закрепляют два боковых патрубка 13, каждый из которых снабжают жестко присоединенным к его внешнему концу монтажным фланцем 14 и подвижно установленным задним фланцем 17. На свободном конце заднего патрубка 11 жестко закрепляют раструб 3. Два отвода 8 выполняют дугообразной формы, внутренний диаметр каждого из которых принимают равным 0,8 внутреннего диаметра трубы 1. Отводы 8 с одной стороны жестко закрепляют на противоположных сторонах боковой поверхности переднего патрубка 10, а противоположные концы, снабженные жестко присоединенными к ним монтажными фланцами 14 и подвижно установленными передними фланцами 16, подвижно присоединяют к ответным поворотным механизмам.

При монтаже каждого поворотного механизма 9 монтажный фланец 14 отвода 8 присоединяют к монтажному фланцу 14 бокового патрубка 13 с совмещением соосного кольцевого выступа 18 с соосной кольцевой канавкой 23, на соприкасающиеся друг с другом монтажные фланцы 14 отвода 8 и бокового патрубка 13 устанавливают уплотнительную прокладку 15, выполненную в виде резинового кольца П-образного поперечного сечения. Передний 16 и задний 17 фланцы соединяют друг с другом, совмещая соосные кольцевые выступы 18 переднего фланца 16 с соосными кольцевыми канавками 23 заднего фланца 17 и отверстия (не показаны) под шпильки 28, стягивают передний 16 и задний 17 фланцы шпильками 28, на верхних поверхностях переднего 16 и заднего 17 фланцев устанавливают уплотнительную прокладку, выполненную в виде резинового кольца плоского поперечного сечения. Переднюю 19 и заднюю 20 стягивающие обоймы выполняют Г-образного поперечного сечения с четырьмя равноудаленными относительно друг друга наконечниками 21 на внешних боковых поверхностях стягивающих обойм. Переднюю 19 и заднюю 20 стягивающие обоймы устанавливают на передний 16 и задний 17 фланцы и соединяют между собой стяжными болтами 22, устанавливаемыми в наконечники 21.

При монтаже оголовка 24 на одной оси устанавливают бампер 25, имеющий полусферическую форму диаметром, равным диаметру раструба 3, стержень 26, жестко присоединяемый к задней части бампера 25, диаметром, равным 0,9 внутреннего диаметра трубы 1, и длиной, равной утроенной ширине раструба 3, раструб 3, жестко закрепляемый на стержне 26 на расстоянии от бампера 25, равном 0,3 ширины раструба 3, и конус 27, жестко присоединяемый к задней торцевой поверхности стержня 26.

Каждый подвес 4 жестко соединяют в его нижней части с утяжелителем 6, полусферической формы высотой, равной 0,3 диаметра раструба 3 для снижения силы трения, влияющей на трубопровод при его протаскивании по дну водоема. Каждый подвес 4 с утяжелителем 6 устанавливают на расстоянии от раструба 3 трубы 1, равном 0,3 ширины раструба 3, а на первой из смонтированных труб 1 по направлению их протаскивания через водоем, устанавливают дополнительный подвес 4 с утяжелителем на расстоянии от раструба 3 оголовка 24, равной 0,3 его ширины. Верхние концы подвесов 4 неподвижно закрепляют на тяговом тросе 5, передний конец которого закрепляют на лебедке 7, устанавливаемой на противоположном берегу водоема.

Прокладку подводного перехода сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями через водоем выполняют следующим образом.

На береговой части водоема, с которой начинается прокладка подводного перехода, выполняют монтаж трубопровода путем последовательного соединения между собой труб 1 с соединительными узлами 2, подвесами 4 с утяжелителями 6 и тяговым тросом 5. Стержень 26 с конусом 27 устанавливают во внутреннюю полость свободного конца первой из смонтированных труб 1 по направлению их протаскивания через водоем и закрепляют раструб 3 оголовка 24 на этой трубе 1. На противоположном берегу водоема устанавливают лебедку 7, выполненную либо как отдельное устройство, либо как элемент тягача. Свободный конец тягового троса 5 закрепляют на лебедке 7 и начинают протягивание по дну водоема смонтированного трубопровода. При этом, за счет установки подвесов 4 с утяжелителями 6 на каждой трубе 1, а на первой из них, кроме того, и за оголовком 24, обеспечивают, во-первых, равномерное приложение усилий от тягового троса 5 на каждую трубу 1, предотвращая тем самым их расстыковку в процессе протаскивания трубопровода, во-вторых, снижение силы трения, влияющей на трубопровод при его протаскивании по дну водоема, в-третьих, предотвращение обрыва тягового троса 5 от наталкивания оголовка трубопровода на неровности донного рельефа.

На участках с большой кривизной поперечного профиля донной части водоема в поворотном механизме 9 соединительного узла 2 происходит синхронный поворот монтажных фланцев 14 отводов 8 относительно ответных монтажных фланцев 14 боковых патрубков 13, а также передних 16 и задних 17 фланцев, передних 19 и задних 20 стягивающих обойм, что в своей совокупности обеспечивает предотвращение возможности расстыковки труб 1, смонтированных с соединительным узлом 2. При этом герметичность поворотного механизма 9 обеспечивается за счет взаимодействия соосных кольцевых выступов 18 с ответными соосными кольцевыми канавками 23 монтажных фланцев 14 отводов 8 и монтажных фланцев 14 боковых патрубков 13, а также за счет уплотнительных прокладок 15.

Таким образом, в результате реализации предложенного технического решения обеспечивается повышение надежности подводного перехода сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями при его протаскивании и эксплуатации за счет исключения самопроизвольной расстыковки труб на участках с большой кривизной поперечного профиля донной части водоема, равномерного приложения усилий на каждую трубу при протаскивании трубопровода, предотвращения обрыва тягового троса от наталкивания оголовка трубопровода на неровности донного рельефа, оснащения протаскиваемого трубопровода равномерно распределенными по его длине утяжелителями полусферического исполнения, препятствующими его всплытию в процессе эксплуатации и снижающего силы трения, влияющей на трубопровод при его протаскивании по дну водоема.

Изобретение относится к области магистральных сборно-разборных трубопроводов из труб с раструбными соединениями и может быть использовано при их прокладке на участках подводных переходов через водоемы. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями содержит последовательно соединенные между собой трубы, соединительные узлы, тяговый трос, подвесы, неподвижно закрепленные на каждой трубе и на тяговом тросе, утяжелители, каждый из которых жестко соединен с нижней поверхностью каждого подвеса, оголовок, закрепленный посредством раструбного соединения с передним концом первой из смонтированных труб по направлению их протаскивания через водоем, а также лебедку, установленную на противоположном берегу водоема, при этом каждый соединительный узел снабжен поворотными механизмами. Технический результат - исключение самопроизвольной расстыковки труб, равномерное приложение усилий на каждую трубу, предотвращение обрыва тягового троса при неровности донного рельефа. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями, содержащий последовательно соединенные между собой трубы, соединительные узлы, тяговый трос, подвесы, неподвижно закрепленные на каждой трубе и на тяговом тросе, утяжелители, каждый из которых жестко соединен с нижней поверхностью каждого подвеса, оголовок, закрепленный посредством раструбного соединения с передним концом первой из смонтированных труб по направлению их протаскивания через водоем, а также лебедку, установленную на противоположном берегу водоема.

2. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями по п. 1, отличающийся тем, что каждый соединительный узел выполнен из переднего и заднего патрубков, каждый из которых имеет диаметр, равный диаметру трубы, двух заглушек, жестко присоединенных на обращенных друг к другу торцевых поверхностях переднего и заднего патрубков, раструба, жестко закрепленного на свободном конце заднего патрубка, двух боковых патрубков, закрепленных на общей продольной оси на противоположных сторонах боковой поверхности заднего патрубка и снабженных жестко присоединенными к их внешним концам монтажными фланцами и подвижно установленными на этих патрубках задними фланцами, двух поворотных механизмов, каждый из которых подвижно закреплен на боковом патрубке, двух отводов дугообразной формы, которые с одной стороны жестко закреплены на противоположных сторонах боковой поверхности переднего патрубка, а противоположными концами, снабженными жестко присоединенными к ним монтажными фланцами и подвижно установленными передними фланцами, подвижно присоединены к двум поворотным механизмам.

3. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями по п. 1, отличающийся тем, что внутренний диаметр каждого отвода принят равным 0,8 внутреннего диаметра трубы.

4. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями по п. 1, отличающийся тем, что каждый поворотный механизм включает монтажный фланец отвода, передний и задний фланцы, переднюю и заднюю стягивающие обоймы Г-образного поперечного сечения с четырьмя равноудаленными относительно друг друга наконечниками, выполненными на внешних боковых поверхностях передней и задней стягивающих обойм.

5. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями по п. 1, отличающийся тем, что для герметизации поворотного механизма применены уплотнительная прокладка в виде резинового кольца П-образного поперечного сечения, установленная на соприкасающихся друг с другом монтажных фланцах отвода и бокового патрубка, уплотнительная прокладка в виде кольца плоского поперечного сечения, установленная на верхних поверхностях соединенных между собой переднего и заднего фланцев, на поверхности каждого заднего фланца, соприкасающейся с поверхностью переднего фланца, выполнены две соосные кольцевые канавки, а на поверхности переднего фланца, соприкасающейся с поверхностью заднего фланца, выполнены два ответных соосных кольцевых выступа, на поверхности каждого монтажного фланца бокового патрубка выполнена соосная кольцевая канавка, а на поверхности монтажного фланца отвода, соприкасающейся с поверхностью монтажного фланца бокового патрубка, выполнен ответный соосный кольцевой выступ, передний и задний фланцы соединены между собой четырьмя равноудаленными относительно друг друга шпильками, передняя и задняя стягивающие обоймы соединены между собой посредством стяжных болтов, установленных в наконечниках.

6. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями по п. 1, отличающийся тем, что оголовок выполнен из последовательно установленных на одной оси бампера, имеющего полусферическую форму диаметром, равным диаметру раструба, стержня, жестко присоединенного к задней части бампера, диаметром, равным 0,9 внутреннего диаметра трубы, и длиной, равной утроенной ширине раструба, раструба, жестко закрепленного на стержне на расстоянии от бампера, равном 0,3 ширины раструба, и конуса, жестко присоединенного к задней торцевой поверхности стержня.

7. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями по п. 1, отличающийся тем, что для снижения силы трения, влияющей на трубопровод при его протаскивании по дну водоема, каждый утяжелитель имеет полусферическую форму и высоту, равную 0,3 диаметра раструба.

8. Подводный переход сборно-разборного трубопровода из труб с раструбными соединениями по п. 1, отличающийся тем, что каждый подвес с утяжелителем установлен на расстоянии от раструба трубы, равном 0,3 ширины раструба, а на первой из смонтированных труб по направлению их протаскивания через водоем установлен дополнительный подвес с утяжелителем на расстоянии от раструба оголовка, равном 0,3 его ширины.