Гибкий трубопровод Советский патент 1992 года по МПК F16L11/08 

0,5 ,0,

R,

I - па tv

v (Ка)

R Оа .

J упЬ(Кв)1

OB)J

2s(n2«b cos2ctb sln4«b

Dl.Dmb

Sln40a 2sln2Oa COS2Cfe

Di

Если слои навивки выполнены из плоских смежных нитей армирования прямо- угольного или уплощенного сечения из единого линейно-эластичного материала, то выполняется условие

0.5 ,о, R&

i - па 2 «а,

40

J vnb 2, Ibj

j i

Изобретение относится к гибким трубопроводам для транспортирования жидкостей под давлением, в частности углеводородов, полученных при эксплуатации подводных скважин. Цель изобретения - обеспечение размерной устойчивости гибкого трубопровода путем компенсации осевой деформации за счет упругости армирующих элементов. Трубопровод содержит внутреннюю герметичную оболочку 1, покрытие, образованное по меньшей мере двумя парами слоев 2,3 и 4,5 спирально намотанных нитей, причем оба слоя одной и той же пары слоев, например слоев 2, 3, состоят из идентичных нитей, уложенных под одним и тем же углом армирования, но в противоположном направлении, а также наружную защитную оболочку 6. Нити по меньшей мере одной пары слоев имеют один и тот же угол армирования 40 а 53°. а нити другой пары слоев имеют одинаковый, но другой угол армирования 57 О2 70°. 8 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

где па - число пар слоев А и 5 навивки под углом Оа;

пь - число пар слоев 2 и 3 навивки под углом оь;

(Ka)i, (Kb)j - соответственно жесткость при осевом удлинении каждой из пар 1-х и j-x слоев покрытий, навитых под углами Оа и 2ь при К Т/ Ј , где Т - натяжение соответствующей нити; е- относительное удлинение этой нити;

(Ia1)i, (ь )j - соответственно ширина нити с прибавлением зазора между двумя смежными нитями, измеренная в прямом сечении нити и в плоскости, касательной к цилиндру, образованному слоем покрытия, которую определяют по формуле IK n DK-COSGK/NK,

где lai. Ibj - соответственно толщины слоев навивки, уложенных под углами а а и а ь. 45 Слои навивки могут быть уложены при условии

0,7 ,7.

Кя

50

в частности - при условии

1,0 ,7.

Трубопровод может содержать две пары слоев нитей армирования.

Слои 4,5 нитей армирования, имеющие меньший угол навивки, размещены внутри

слоев 2, 3 нитей армирования, имеющих больший угол навивки.

Под герметичной оболочкой 1 содержится стойкое к наружному давлению покрытие 7, образованное спиральной обмоткой с не- большим шагом из одного или нескольких прикрепленных профилей. Слои 2, 3 и 4, 5 содержат стальные нити или нити из составных материалов, например, образованных минеральными волокнами, такими как стекло или углерод, или органическими, такими как арамидные волокна, утопленные в матрице из мермопластичной смолы, например полиамидной, или термореактивной смолы, например эпоксидной.

Нити слоев 2, 3 и 4, 5 могут быть образованы жилами или тросами, выполненными из стальных нитей.

Нити слоев 2,3 и 4,5 могут также выполняться из параллельных волокон пластично- го материала, например из полиэфирной смолы в оплетке или в оболочке.

Пластмассовые или эластомерные оболочки могут размещаться между парами слоев нитей или между слоями одной пары.

Покрытие 7 может быть выполнено из прикрепленного скобами тонкого полосового материала, обеспечивающего прочность на раздавливание и стойкость к наружному давлению.

Примеры выполнения трубопроводов согласно изобретению представлены в табл.

Предложенный трубопровод при создании значительного внутреннего давления по- рядка десятков МПа обеспечивает лишь незначительную или нулевую осевую деформацию, а также может иметь укорачивание.

Формула изобретения

1, Гибкий трубопровод, содержащий внутреннюю герметичную оболочку, покрытие, образованное по меньшей мере, двумя парами слоев спирально навитых нитей армирования, п.ричем оба слоя одной и той же пары слоев состоят из идентичных нитей, уложенных под одним и тем же углом навивки, но в противоположном направлении, и наружную защитную оболочку, отличающийся тем, что, с целью обеспечения размерной устойчивости гибкого трубопро- вода путем компенсации осевой деформации за счет упругости армирующих элементов, нити по меньшей мере одной пары слоев имеют один и тот же угол навив ки 40 Qa 53°, а нити по меньшей мере другой пары слоев имеют одинаковый угол навивки 57 , причем указанные слои уложены при условии:

0,5 Rp/Rpo 2,0,

I - паI nb.

Rp 2 (Ka)l/(lal)l : J (Kb)j/(lbl)j:

I - 1I - I

Fpo -

2sln20b COS2Ob/D| -Sln4«b/Pmb . Sln4Cfe/Dma - 2sln2Qa COS2«a/D|

где па - число пар слоев навивки под углом Оа ,

пь - число пар слоев навивки под углом оь

(Ka)i, Кь) - соответственно жесткость при осевом удлинении каждой из пар 1-х и j-x слоев покрытий, навитых под углами Од и Оь при К Т/е , где Т - натяжение соответствующей нити; е - относительное удлинение этой нити;

(la )t, (1ь )j соответственно ширина нити с прибавлением зазора между двумя смежными нитями, измеренная в прямом сечении нити и в плоскости, касательной к цилиндру, образованному слоем покрытия, которую определяют по формуле 1к1 лОк cos OK /NK, где DK - средний диаметр слоя нитей; GK - угол навивки; NK - число нитей армирования;

DI - внутренний диаметр первого внутреннего слоя нитей армирования;

Dma - средний диаметр rta пар слоев нитей армирования, навитых под углом « ;

Dmb - средний диаметр пь пар слоев нитей армирования, навитых под углом оь .

0,7 Rp/Rpo 1.7.

3 Трубопровод по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что слои навивки уложены при условии

1,0 Rp/Rpo 1,7.

0,5 2.0.

где

na J

i t

lal/ J fbj;

lei, Ibj - соответственно толщины слоев навивки, уложенных под углами а& и оь .

0,7 Ri/Rpo f,7.

1,0 Ri/Rpo 1,7.

5

9.Трубопровод по пп. 1-8, отличающийся тем, что он содержит под герметичной оболочкой стойкое к наружному давлению покрытие, образованное спиральной обмоткой с небольшим шагрм из одного или нескольких прикрепленных профилей.