Грунтовый модуль для защиты подводного трубопровода
Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и может быть использовано при сооружении и эксплуатации подводных трубопроводов. Грунтовый модуль (ГМ) содержит набор соединенных гибкими силовыми поясами с возможностью наложения на трубопровод с его облеганием изолированных друг от друга и предназначенных для заполнения насыпным материалом линейно расположенных с постоянным или переменным шагом емкостей. Каждая емкость снабжена монтажными проушинами и расположенным на ее крышке загрузочным рукавом. В период эксплуатации вес ГМ используется для компенсации уменьшения пригружающей способности грунта засыпки подводной траншеи при воздействии на него торосистых льдов, «стамух», деформации, бороздовании дна и грунта засыпки подводной траншеи льдом при его перемещении. В случае вскрытия трубопровода в подводной траншее отдельными льдинами заполненные насыпным материалом емкости ГМ защищают поверхность трубопровода от повреждения подводной частью плавучих льдин. Повышает надежность подводного трубопровода. 13 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и может быть использовано при строительстве и эксплуатации подводных трубопроводов. Известно, что на глубинах 200-300 м практически нет влияния волн, волновое разрушение дна отсутствует, воздействие волн на трубопровод, даже не заглубленный в дно, также отсутствует. В тоже время в прибойной зоне под воздействием волн идет переформирование дна, причем глубина переформирования может в некоторых случаях достигать 10-15 метров. В этом случае осуществляют укладку трубопровода с заглублением в дно.
Известен способ прокладки заглубленного подводного трубопровода, в котором для защиты труб от механических повреждений используют усиленное защитное покрытие самих труб, а также крепление поверхности грунта над трубопроводом каменной наброской, бетонными плитами (см. П.П.Бородавкин и др. Подводные трубопроводы. М., Недра, 1979, стр.8-10).
Кроме того, известно, что гидродинамические воздействия и морфологические изменения дна в прибойной зоне зависят от случайных факторов, точный учет которых в настоящее время связан с непреодолимыми трудностями, а практическая реализация точных расчетных схем деформаций дна затруднительна из-за возможности получения необходимой исходной информации и неоправданной трудоемкости расчетов. Кроме того, прокладка подводных трубопроводов в условиях Севера требует изысканий о ледовом режиме, толщине, прочности льда, направлении движения ледяных полей в прибрежной зоне, возможности образования торосистых льдов, «стамух», деформации дна при их перемещении. Так известно, что на участках торошения льда и бороздования дна льдом необходимо принимать соответствующие мероприятия по защите трубопровода и берегоукреплений от повреждений льдом.
Таким образом, существует задача защиты подводных трубопроводов в шельфовой зоне от повреждений перемещающихся льдин, бороздящих дно водоема, особенно в его прибойной зоне.
Достигаемым результатом заявленного изобретения является повышение надежности подводного трубопровода.
Указанная задача решается тем, что предлагается грунтовый модуль для защиты подводного трубопровода (далее по тексту ГМ), содержащий набор соединенных гибкими силовыми поясами с возможностью наложения на трубопровод с его облеганием изолированных друг от друга и предназначенных для заполнения насыпным материалом линейно расположенных с постоянным или переменным шагом емкостей, причем каждая емкость снабжена монтажными проушинами и расположенным на ее крышке загрузочным рукавом.
В частных случаях реализации ГМ боковые стенки - обечайки и силовые пояса образованы прошивкой скрепляющими швами двух предварительно сложенных и выполненных из гибкого текстильного материала прямоугольных полотнищ, при этом скрепляющие швы расположены перпендикулярно длинным сторонам полотнищ, днища и крышки емкостей образованы скреплением краев полотнищ продольным накладным швом или вшитыми в торцы обечайки полотнищами.
Монтажные проушины закреплены попарно и симметрично на каждой боковой стенке емкостей, при этом каждая проушина выступает соответственно за крышку или днище емкости.
Кроме того, емкости, после их заполнения грунтом, имеют одинаковый диаметр или возрастающий и больший диаметр относительно емкостей, расположенных в центральной части грунтового модуля.
В частном случае выполнения ГМ расположенные ближе к концам грунтового модуля емкости, после их заполнения грунтом, имеют убывающий и меньший диаметр относительно емкостей, расположенных в центральной части грунтового модуля.
Кроме того, каждое образующие боковые стенки и силовые пояса полотнище перед их совместной прошивкой предварительно усиливают, по меньшей мере, одной лентой, нашитой на полотнище вдоль его длины, причем усиливающую полотнище ленту нашивают в примыкающей к днищам емкостей зоне полотнища.
Возможно выполнение ГМ, в котором каждое полотнище предварительно усиливают, по меньшей мере, двумя лентами, при этом дополнительную ленту нашивают в примыкающей к крышкам емкостей зоне полотнища.
В крышке каждой емкости выполнены щелевые отверстия, расположенные вдоль грунтового модуля, а загрузочные рукава вшиты в указанные щелевые отверстия, при этом длина каждого загрузочного рукава составляет не менее половины диаметра крышки соответствующей емкости.
В зависимости от условия выполнения ГМ количество емкостей четное, емкости располагаются симметрично относительно середины грунтового модуля с возможностью размещения центрального силового пояса над верхней образующей футерованного трубопровода.
Кроме того, возможно выполнение ГМ, в котором количество емкостей нечетное, емкости располагаются симметрично относительно середины грунтового модуля с возможностью размещения центральной емкости над верхней образующей футерованного трубопровода.
Причем концевые емкости ГМ опираются или укладываются на дно подводной траншеи или водоема, а длина грунтового модуля определяется из соотношения
где
L - длина грунтового модуля в направлении, поперечном трубопроводу;
Dтp - наружный диаметр трубопровода;
Dгм - диаметр заполненной грунтом емкости.
Грунтовый модуль (ГМ) содержит набор изолированных друг от друга емкостей, соединенных гибкими силовыми поясами с возможностью его наложения на трубопровод с облеганием трубопровода по его наружной поверхности.
Емкости ГМ предназначены для заполнения насыпным материалом, расположены линейно с постоянным или переменным шагом, причем каждая емкость снабжена монтажными проушинами.
В крышках емкостей с одной его стороны выполнены расположенные вдоль (продольно относительно ГМ) щелевые отверстия, а загрузочные рукава вшиты в указанные щелевые отверстия.
Длина каждого загрузочного рукава составляет не менее половины диаметра крышки соответствующей емкости.
Продольный (вдоль трубопровода) размер обечаек емкостей составляет 0,5-1,5 его диаметра, предпочтительно - 1,2-1,5 диаметра трубопровода. Диаметр емкостей после их заполнения грунтом составляет 0,2-0,8 диаметра трубопровода, предпочтительно - 600-800 мм. Емкости, после их заполнения насыпным материалом, например грунтом, имеют одинаковый диаметр. В частном случае выполнения ГМ расположенные ближе к концам грунтового модуля емкости, после их заполнения грунтом, имеют возрастающий и больший диаметр относительно емкостей, расположенных в центральной части грунтового модуля. Возможно выполнение ГМ, когда расположенные ближе к концам грунтового модуля емкости, после их заполнения грунтом, имеют убывающий и меньший диаметр относительно емкостей, расположенных в центральной части грунтового модуля.
При выполнении ГМ с различной величиной диаметра емкостей наименьший ее диаметр составляет 600 мм.
Боковые стенки - обечайки емкостей ГМ и силовые пояса образованы прошивкой скрепляющими швами двух предварительно сложенных и выполненных из гибкого текстильного материала прямоугольных полотнищ, при этом скрепляющие швы расположены перпендикулярно длинным сторонам полотнищ, днища и крышки емкостей образованы скреплением краев полотнищ продольным накладным швом или вшитыми в торцы обечайки полотнищами. В качестве материала для изготовления ГМ используется полимерная техническая ткань, обладающая необходимой разрывной нагрузкой в продольном и поперечном направлениях, а также необходимой продавливаемостью при статическом действии вертикальной нагрузки.
Монтажные проушины закреплены попарно и симметрично на каждой боковой стенке емкостей, при этом каждая проушина выступает соответственно за крышку или днище емкости, что обеспечивает удобный захват ГМ с заполненными насыпным материалом емкостями крюками или стропами грузоподъемных машин, удобство монтажа ГМ на трубопроводе и освобождение строп или крюков из монтажных проушин ГМ.
В зависимости от условий эксплуатации и материала, из которого изготовлены емкости, образующие боковые стенки и силовые пояса полотнища перед их совместной прошивкой, предварительно усиливают, по меньшей мере, одной лентой, нашитой на каждое полотнище вдоль его длины, при этом усиливающую полотнище ленту нашивают в зоне полотнища, примыкающей к днищам емкостей. В частном случае выполнения ГМ каждое полотнище предварительно усиливают, по меньшей мере, двумя лентами, при этом дополнительную ленту нашивают в примыкающей к крышкам емкостей зоне полотнища.
Количество емкостей в ГМ может быть четное, при этом емкости располагаются симметрично относительно середины грунтового модуля с возможностью размещения центрального силового пояса над верхней образующей футерованного трубопровода.
Если количество емкостей в ГМ нечетное, то емкости располагаются симметрично относительно середины грунтового модуля с возможностью размещения центральной емкости над верхней образующей футерованного трубопровода.
При монтаже ГМ на трубопроводе концевые емкости опираются или укладываются на дно подводной траншеи или водоема, что обеспечивается длиной грунтового модуля (поперечный трубопроводу размер ГМ), которая определяется из соотношения
где
L - длина грунтового модуля в направлении, поперечном трубопроводу;
Dтp - наружный диаметр трубопровода;
Dгм - диаметр заполненной грунтом емкости.
В случае выполнения равенства в указанном соотношении ГМ касается дна траншеи или водоема, при выполнении неравенства - крайние емкости ГМ укладываются на указанные поверхности.
В период строительства трубопровода его устойчивость на всплытие уменьшается вследствие изменения плотности воды, свойств грунта засыпки подводной траншеи при ее засыпке, размыве траншеи, при шторме. В этом случае вес ГМ используется для компенсации уменьшения балластирующей способности грунта засыпки подводной траншеи.
В период эксплуатации вес ГМ используется для компенсации уменьшения пригружающей способности грунта засыпки подводной траншеи с трубопроводом при воздействии на грунт засыпки траншеи, например, торосистых льдов, «стамух», деформации, бороздования дна и грунта засыпки траншеи льдом при его перемещении. В случае вскрытия трубопровода в подводной траншее отдельными льдинами заполненные насыпным материалом емкости ГМ защищают поверхность трубопровода от повреждения подводной частью плавучих льдин. При этом ГМ сохраняет свою пригружающую способность даже при разрушении одной из емкостей. Поскольку ГМ на трубопроводе образуют сплошную защитную поверхность, то при разрушении льдиной или смещении с трубопровода отдельного ГМ, погонная нагрузка на трубопровод остается в пределах необходимой, поскольку размеры вдоль оси трубопровода одного ГМ не превышают 1,5 метра.
Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает надежную защиту и балластировку подводного трубопровода в период его строительства и эксплуатации.
1. Грунтовый модуль для защиты подводного трубопровода, содержащий набор соединенных гибкими силовыми поясами с возможностью наложения на трубопровод с его облеганием изолированных друг от друга и предназначенных для заполнения насыпным материалом линейно расположенных с постоянным или переменным шагом емкостей, причем каждая емкость снабжена монтажными проушинами и расположенным на ее крышке загрузочным рукавом.
2. Грунтовый модуль по п.1, в котором боковые стенки - обечайки и силовые пояса образованы прошивкой скрепляющими швами двух предварительно сложенных и выполненных из гибкого текстильного материала прямоугольных полотнищ, при этом скрепляющие швы расположены перпендикулярно длинным сторонам полотнищ, днища и крышки емкостей образованы скреплением краев полотнищ продольным накладным швом или вшитыми в торцы обечайки полотнищами.
3. Грунтовый модуль по п.1, в котором монтажные проушины закреплены попарно и симметрично на каждой боковой стенке емкостей, при этом каждая проушина выступает соответственно за крышку или днище емкости.
4. Грунтовый модуль по п.1, в котором емкости после их заполнения грунтом имеют одинаковый диаметр.
5. Грунтовый модуль по п.1, в котором расположенные ближе к концам грунтового модуля емкости после их заполнения грунтом имеют возрастающий и больший диаметр относительно емкостей, расположенных в центральной части грунтового модуля.
6. Грунтовый модуль по п.1, в котором расположенные ближе к концам грунтового модуля емкости после их заполнения грунтом имеют убывающий и меньший диаметр относительно емкостей, расположенных в центральной части грунтового модуля.
7. Грунтовый модуль по п.1, в котором каждое образующее боковые стенки и силовые пояса полотнище перед их совместной прошивкой, предварительно усиливают, по меньшей мере, одной лентой, нашитой на полотнище вдоль его длины.
8. Грунтовый модуль по п.7, в котором усиливающую полотнище ленту нашивают в примыкающей к днищам емкостей зоне полотнища.
9. Грунтовый модуль по п.7 или 8, в котором каждое полотнище предварительно усиливают, по меньшей мере, двумя лентами, при этом дополнительную ленту нашивают в примыкающей к крышкам емкостей зоне полотнища.
10. Грунтовый модуль по п.1, в котором в крышке каждой емкости выполнены щелевые отверстия, расположенные вдоль грунтового модуля, а загрузочные рукава вшиты в указанные щелевые отверстия.
11. Грунтовый модуль по п.10, в котором длина каждого загрузочного рукава составляет не менее половины диаметра крышки соответствующей емкости.
12. Грунтовый модуль по п.1, в котором количество емкостей четное, емкости располагаются симметрично относительно середины грунтового модуля с возможностью размещения центрального силового пояса над верхней образующей футерованного трубопровода.
13. Грунтовый модуль по п.1, в котором количество емкостей нечетное, емкости располагаются симметрично относительно середины грунтового модуля с возможностью размещения центральной емкости над верхней образующей футерованного трубопровода.
14. Грунтовый модуль по п.12 или 13, в котором концевые емкости опираются или укладываются на дно подводной траншеи или водоема, а длина грунтового модуля определяется из соотношения:
где L - длина грунтового модуля в направлении, поперечном трубопроводу;
Dmp - наружный диаметр трубопровода;
Dгм - диаметр заполненной грунтом емкости.
