Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой ниже отметки дна водоема и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при прокладке кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой ниже отметки дна водоема. Технический результат от использования изобретения состоит в том, что предлагаемый способ направлен на повышение качества прокладки подводных коммуникаций, сокращение сроков их строительства и снижение ущерба, наносимого во время строительства окружающей среде. Устройство позволяет этот результат реализовать. Сущность изобретения состоит в том, что на дне водоема на глубине до 50 м разрабатывают траншеи шириной 140 - 300 мм и глубиной до 3500 мм, на дно траншеи укладывают кабели и полиэтиленовые трубопроводы и при помощи гидравлических насадок траншеи замыкают; при этом разработка траншей, укладка кабеля и полиэтиленового трубопровода, а также замыв траншей производят одновременно. Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит самоходную подводную платформу, на которой размещены активный рабочий орган в виде тяговых цепей со скребками, носовую и кормовую насосные станции в виде носовых и кормовых электромоторов и насосов соответственно, погружной электрический насос, кабельный трубопровод, барабан с кабелем и полиэтиленовым трубопроводом. Кормовая насосная станция соединена через кормовой маслопривод с гидроцилиндром, шарнирно соединенным с активным рабочим органом и шарнирно закрепленным на самоходной подводной платформе, которая связана с операторским пультом и с дизель-электростанцией, установленными на плавучем понтоне. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам для прокладки, проводки, эксплуатации, ремонта или демонтажа кабелей и полиэтиленовых трубопроводов в воде или под водой и может быть использовано в области связи (телекоммуникаций) и электроэнергетики.

Изобретение предназначено для разработки подводных и береговых траншей, прокладки в них кабелей и полиэтиленовых трубопроводов и последующего замыва траншей.

Увеличение объема и видов передаваемой информации, а также числа потребителей электроэнергии ведет к развитию коммуникационных сетей: увеличению их числа, повышению качества передаваемых сигналов, повышению эксплуатационной надежности, снижению себестоимости на производство и прокладку.

Для быстрого, качественного и экономически эффективного проведения работ по прокладке кабелей и полиэтиленовых трубопроводов, которые являются элементами систем каналов связи и линий электроснабжения, разрабатываются новые способы и создаются более совершенные устройства. Однако прокладка кабелей и полиэтиленовых трубопроводов в условиях осложненной геоморфологии: при наличии густой речной сети, больших площадей, занимаемых озерами и водохранилищами, имеет свои особенности. Соответственно способы и устройства прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов в воде или под водой отличаются от тех, что используются на суше.

Недостатки и достоинства известных способов и устройств прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов в воде или под водой определяют уровень техники.

Известно устройство "Система подводного электрического соединения" (EP 0162543 A2, FRAMO DELV LTD, 27.11.1985, H 02 G 9/00), а также способ "Укладки энергетического кабеля с плавсредства" (US 3813477 A, CONSOLIDATED EDISON CO OF NYI, 28.05.1974, H 02 G 9/04). Недостатками обоих изобретений является то, что кабели укладывают с бортов судов и они лежат на дне без заглубления в грунт, подвергаясь тем самым возможным воздействиям каких-то внешних факторов.

Известен способ прокладки подводного кабеля (RU 2065651 C1, 20.08.1996, H 02 G 1/10), осуществляемый с борта подводной лодки, и устройство для прокладки подводных кабельных материалов связи (RU 95108160/11 A1, ВОИНСКАЯ ЧАСТЬ 60130, 20.02.1997, H 02 G 1/10), представляющее собой погружаемое под воду с помощью цистерн судно, с которого и производят укладку кабеля на дно. Недостатки изобретений те же, что и у описанных выше. Кроме того, работы, характеризуемые данными изобретениями, имеют более высокую себестоимость.

Известно устройство "Бульдозер для подводных работ" (US 3757438 A, MARK YOSHIO WATASE, Sept.11, 1973, E 02 F 5/00). Недостатками данного устройства является то, что с его помощью проводят только землеройные работы; прокладка кабеля - другой этап технологического процесса.

Известен также способ разработки траншей для подводного трубопровода или кабеля и устройство для его осуществления (GB 1492151 A, GIOVANNI ROSA и др. , 13 Mar 1978, E 02 F 5/00). Недостатками способа является то, что трубопровод или кабель располагают рядом с машиной и машина роет землю. И только за тем производят укладку трубопровода или кабеля. То есть устройство и способ не являются автономными средствами.

Заявителю известны не менее десятка способов и устройств рытья траншей и укладки кабелей, однако они не могут быть отнесены к аналогам, поскольку предназначены для проведения работ не под водой, а на поверхности земли, то есть они не являются средствами того же назначения, что и заявляемого изобретение.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ рытья траншеи под затопляемую трубу и устройство для осуществления этого способа (FR 2167550 A, SAIPEM S.P.A., 22.12.1972, E 02 F 5/00). Способ и устройство заключаются в том, что вращающийся режущий инструмент прорезает траншею и струенаправляющая система высокого давления всасывает извлеченный грунт. Недостатками наиболее близкого аналога является то, что он не является автономным устройством и способ, осуществляемый устройством, не позволяет заглублять кабели и полиэтиленовые трубопроводы на глубину, предлагаемую в настоящем изобретении.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Подводный самоходный кабелетрубоукладчик, предназначенный для разработки подводных и береговых траншей и прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов диаметром до 80 мм и толщиной стенки до 6 ... 8 мм с их заглублением в неразмываемые грунты до 2500 мм и в размываемые - до 3500 мм с последующим замывом подводной траншеи гидравлическими насадками, перемещаясь под водой по дну водоема, прокладывает ниже отметки дна кабели и полиэтиленовые трубопроводы. При этом управление прокладкой осуществляют операторы с плавучего понтона.

Описанные существенные признаки заявленного изобретения отличают его от наиболее близкого аналога, так как в изобретении использованы средства, обеспечивающие получение нового технического результата. Технический результат заключается в том, что возрастает качество прокладки подводных коммуникаций, сокращаются сроки их строительства и из-за снижения объемов разработки грунта снижается ущерб, наносимый во время строительства окружающей среде.

Описание изобретение содержит три фигуры чертежей. На фиг.1 представлен общий вид устройства, на фиг.2 представлена принципиальная схема системы, осуществляющей перемещение подводного самоходного кабелетрубоукладчика, на фиг.3 - система управления активного рабочего органа.

Устройство содержит самоходную подводную платформу 1, выполненную на базе гусеничного транспортного тягача. На самоходной подводной платформе 1 установлены носовая гидравлическая насосная станция 2, состоящая из носового электромотора 3 и носового насоса 4, кормовая гидравлическая насосная станция 5, состоящая из кормового электромотора 6 и кормового насоса 7, барабан 8 с намотанным на нем кабелем и полиэтиленовым трубопроводом и демонтируемые разгрузочные понтоны 9. Сзади самоходной подводной платформы 1 размещены: активный рабочий орган 10, гидравлический напорный трубопровод 11, погружной электрический насос 12 и кабельный трубопровод 13, обеспечивающий перемещения в нем прокладываемого кабеля и полиэтиленового трубопровода. На самоходной подводной платформе 1 имеется возможность устанавливать либо один кабельный трубопровод 13 для кабелей и полиэтиленовых трубопроводов диаметром 80 мм, либо два кабельных трубопровода 13 для кабелей и полиэтиленовых трубопроводов диаметром 40 мм. Активный рабочий орган 10 представляет собой тяговые цепи 14 (зимнюю или горную) со скребками 15. Кабельный трубопровод 13 снабжен замывными гидравлическими насадками 16. Носовая гидравлическая насосная станция 2 соединена через носовой маслопровод 17 с гидромотором 18, соединенным с бортовой передачей 19 и звездочкой 20. Кормовой маслопровод 22 соединен с гидроцилиндром 21, который шарнирно соединен с активным рабочим органом 10, и шарнирно соединен с самоходной подводной платформой 1. Кормовой маслопривод 22 соединен через гидроцилиндр 21 с кормовой гидравлической насосной станцией 5, которая установлена на самоходной подводной платформе 1. Самоходная подводная платформа 1 связана посредством силового кабеля 23 с установленными на плавучем понтоне 24 дизель-электростанцией 25 и операторским пультом 26.

Устройство реализовано в одном экземпляре - промышленном образце.

Оно имеет следующие вес и размеры.

Вес устройства в снаряженном состоянии - 8 тонн.

Габариты: высота от низа гусеничного трака до верха демонтируемых разгрузочных понтонов 9 - 3100 мм; ширина устройства между гусеницами - 3200 мм; ширина в снаряженном состоянии - 3350 мм; ширина гусеничного трака - 550 мм; длина самоходной подводной платформы 1 - 6150 мм, при этом длина гусениц составляет 5800 мм; длина устройства в снаряженном состоянии, то есть самоходной подводной платформы 1 с активным рабочим органом 10 и кабельным трубопроводом 12 - 9500 мм; активный рабочий оран 10 и кабельный трубопровод 12 возможно опускать ниже поверхности до 2500 ... 3500 мм.

Устройство работает следующим образом.

Движение самоходной подводной платформы 1 по дну водоема осуществляют с помощью носовой гидравлической насосной станции 2, подающей масло через маслопровод 17 к гидромотору 18. Гидромотор 18 приводит в движение бортовую передачу 19 и звездочку 20.

Подъем и опускание активного рабочего органа 10 и кабельного трубопровода 13 обеспечивает гидроцилиндр 21, работа которого осуществляется кормовой гидравлической насосной станцией 5 посредством нагнетания в гидроцилиндр 21 масла. Работа гидроцилиндра 21 позволяет изменять глубину заложения кабеля и полиэтиленового трубопровода в процессе укладки. Вращение активного рабочего органа 10 осуществляется кормовой гидравлической насосной станцией 5. Замыв подводной траншеи замывными гидравлическими насадками 15 осуществляется погружным электрическим насосом 12 посредством нагнетания воды через гидравлический напорный трубопровод 11. Воду в гидравлический напорный трубопровод подают от погружного электрического насоса 12 производительностью не менее 150 м³/ч и напором не менее 150 м вод.ст.

Ширина траншеи при использовании зимней тяговой цепи 14 - до 300 мм, при использовании горной тяговой цепи 14 - до 150 мм.

Замену или ремонт активного рабочего органа 10 производят под водой без подъема подводного самоходного кабелетрубоукладчика на поверхность.

Подводным самоходным кабелетрубоукладчиком производят укладку кабеля и полиэтиленового трубопровода как с барабана 8, установленного на самоходной подводной платформе 1, так и со дна, при этом кабель и полиэтиленовый трубопровод разматывают и укладывают на грунт.

Разработку траншеи, укладку кабеля и полиэтиленового трубопровода, замыв траншеи производят одновременно.

Энергопитание и управление подводным самоходным кабелетрубоукладчиком осуществляют по силовому кабелю 23 при помощи установленных на плавучем понтоне 24 дизель-электростанции 25 и операторского пульта 26.

В случае возникновения внештатных ситуаций при работе на открытых пространствах (при сильном волнении, шквальном ветре и т.п.), в целях обеспечения сохранности кабеля и полиэтиленового трубопровода, силовой кабель 23 быстро отключают и отсоединяют.

Рабочая глубина, то есть глубина, при которой производят разработку траншеи, укладку кабеля и полиэтиленового трубопровода, а также замыв траншеи, подводного самоходного кабелетрубоукладчика на водных преградах до 50 м.

В отличие от традиционных методов траншейной подводной укладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов (средствами малой механизации или с использованием плавтехсредств), подводный самоходный кабелетрубоукладчик позволяет резко сократить сроки строительства подводных переходов и за счет значительного снижения объемов разработки грунта практически исключить возможность нанесения ущерба окружающей среде.

Формула изобретения

1. Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой ниже отметки дна водоема, включающий разработку подводных и береговых траншей, прокладку в них кабелей и полиэтиленовых трубопроводов, отличающийся тем, что разработку траншей шириной 140 - 300 мм ведут на глубину до 3500 мм, при этом разработку траншеи, укладку кабеля и полиэтиленового трубопровода, а также замыв траншеи, производят одновременно на глубине до 50 м от поверхности воды.

2. Устройство для прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой ниже отметки дна водоема, содержащее активный рабочий орган и гидравлический напорный трубопровод с замывными гидравлическими насадками, отличающееся тем, что оно снабжено самоходной подводной платформой, выполненной на базе гусеничного транспортного тягача, на которой установлены активный рабочий орган, гидравлический напорный трубопровод с замывными гидравлическими насадками, а также носовая гидравлическая насосная станция, состоящая из носового электромотора и носового насоса, соединенная через носовой маслопровод с гидромотором, соединенным с бортовой передачей и звездочкой, кормовая гидравлическая насосная станция, состоящая из кормового электромотора и кормового насоса, соединенная через кормовой маслопровод с гидроцилиндром, который шарнирно соединен с активным рабочим органом и шарнирно закреплен на самоходной подводной платформе, барабан, с намотанным на нем кабелем и полиэтиленовым трубопроводом, демонтируемые разгрузочные понтоны, погружной электрический насос, кабельный трубопровод, а самоходная подводная платформа связана посредством силового кабеля с установленными на плавучем понтоне дизель-электростанцией и операторским пультом, при этом активный рабочий орган, приводимый во вращение кормовой гидравлической насосной станцией, представляет собой тяговые цепи со скребками.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит два кабельных трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3