Способ укладки подводного трубопровода и устройство для его реализации

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и используется при укладке подводного трубопровода протаскиванием его через уложенный по дну водоема кожух большего диаметра. В головной части подготовленного к протаскиванию трубопровода создают герметичную область избыточного давления воздуха - ресивер, которая в процессе протаскивания и заполнения внутренней полости трубопровода водой из предварительно наполненного ею кожуха обеспечивает плавучесть головной части трубопровода. После пересечения головной частью трубопровода минимальной вертикальной отметки подводного перехода воздух из ресивера стравливают в трубопровод, при этом путем вытеснения воды образуется воздушная пробка, не препятствующая дальнейшему заполнению трубопровода водой в процессе протаскивания. Ресивер снабжен запорным устройством для нагнетания воздуха от внешнего источника, запорным устройством с приводом для дистанционного управления стравливанием воздуха в трубопровод, заливочной трубой с обратным клапаном для заполнения трубопровода водой в процессе протаскивания. На наружной поверхности головной части, на верхней образующей трубопровода, размещен опорный ролик для снижения сил трения при протаскивании трубопровода внутри кожуха. Расширяет арсенал технических средств. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к строительству трубопроводов и может применяться при укладке трубопровода методом протаскивания по дну водоема.

Известен способ ремонта и прокладки трубопровода с установленной во внутренней полости цепочки понтонов внутри ранее уложенного по дну водоема трубопровода, предварительно заполненного жидкостью. При протаскивании трубопровода происходит заполнение его жидкостью из ранее уложенного трубопровода (а.с. SU №994856, МПК3 F16L 55/18, F16L 1/04, опубл. 07.02.1983. БИ №5).

Недостатком известного способа является материалоемкость и трудоемкость изготовления и установки понтонов, а также технические и технологические трудности, связанные с установкой и извлечением цепочки понтонов по окончании укладки трубопровода, т.к. они, обладая положительной плавучестью, находятся в водной среде и прижаты к стенке трубопровода. Извлечение понтонов механическим путем создаст значительное трение, что приведет к истиранию материала понтона или повреждению стенки трубопровода (в зависимости от материала, из которого изготовлены понтоны), а откачка воды из трубопровода потребует специального оборудования.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является способ протаскивания заполненного водой трубопровода по дну водоема, при котором в головную часть трубопровода подают сжатый воздух после пересечения ею нижней отметки водоема (МПК3 SU №830069, F16L 1/00, опубл. 15.05.1981. БИ №18).

Недостатком известного способа является необходимость заполнения трубопровода водой до начала операции протаскивания, что требует сооружения на берегу специально оборудованной усиленными роликовыми опорами спусковой дорожки, привлечение насосного оборудования для заполнения трубопровода. На первом этапе протаскивания отсутствует разгрузка головной части трубопровода и снижение сил трения по причине отсутствия в ней воздуха, подача которого по шлангу от внешнего источника сжатого воздуха на втором этапе протаскивания связана с материальными затратами и техническими трудностями.

Известно устройство для протаскивания заполненного водой трубопровода, включающее тяговый механизм (лебедку), плавсредство для подачи сжатого воздуха, заслонку (МПК3 SU №830069, F16L 1/00, опубл. 15.05.1981. БИ №18).

Недостатком известного устройства является возможность повреждения рабочего трубопровода при протаскивании его по дну водоема.

Прототипом предлагаемого устройства является устройство, описанное в патенте №830069, F16L 1/00, содержащее кожух, оголовок с отверстиями, концевую заглушку, вантуз для выпуска воздуха, тяговый трос, который одним концом закреплен на оголовке, другим присоединен к тяговому устройству, внутри протаскиваемого трубопровода установлена цепочка понтонов, связанных между собой посредством троса.

Недостатками прототипа являются большая сила трения по площади контакта наружной поверхности трубопровода и стенкой кожуха, большое тяговое усилие для протаскивания.

Задачей заявляемого изобретения является снижение сил трения по площади контакта наружной поверхности трубопровода и стенкой кожуха и уменьшение тягового усилия, необходимого для протаскивания.

Поставленная задача решается тем, что в способе укладки подводного трубопровода, включающем подачу в головную часть трубопровода сжатого воздуха для вытеснения из нее воды после преодоления головной части нижней отметки водоема при протаскивании трубопровода, согласно изобретению в головной части трубопровода создают ресивер сжатого воздуха, который при протаскивании трубопровода через заполненный водой кожух с одновременным заполнением его водой стравливают в трубопровод.

Создание в головной части подготавливаемого к протаскиванию трубопровода, герметичной области избыточного давления воздуха (ресивера), которая в процессе протаскивания и заполнения внутренней полости рабочего трубопровода водой из предварительно наполненного ею кожуха обеспечивает плавучесть головной части рабочего трубопровода, тем самым снижает нагрузку на кожух и уменьшает силы трения, а затем после пересечения головной частью трубопровода минимальной вертикальной отметки подводного перехода воздух из ресивера за счет его избыточного давления (превышающего образованное гидростатическое давление в трубопроводе) стравливают в трубопровод, и вследствие вытеснения части объема заполненной его воды образуется воздушная пробка, создающая дополнительную подъемную силу, которая при протаскивании трубопровода (на подъем) по второму наклонному участку подводного перехода создает продольную составляющую выталкивающей силы, снижающей тяговое усилие, и перпендикулярную трубопроводу силу, обеспечивающую упругий изгиб трубопровода на криволинейном отрезке подводного перехода, что также снижает силы трения.

Указанная задача решается также тем, что в устройстве для укладки подводного трубопровода, включающем кожух, оголовок, концевую заглушку, вантуз, тяговый трос, закрепленный одним концом на оголовке, а вторым присоединенный к тяговому механизму, согласно изобретению на расстоянии 3-10-кратной величине диаметра трубопровода от концевой заглушки установлена промежуточная заглушка, кроме того, головная часть трубопровода снабжена запорным устройством для создания компрессором избыточного давления воздуха, заливочной трубой, оборудованной обратным клапаном, опорным роликом, установленным на наружной поверхности в верхней образующей головной части трубопровода.

На фиг.1 показан подготовленный к протаскиванию трубопровод; на фиг.2 - конструкция устройства головной части; на фиг.3 изображен процесс протаскивания трубопровода.

Устройство (см. фиг.2) содержит кожух 1, ранее проложенный по дну 2 водоема 3, трубопровод 4, тяговый трос 5, один конец которого соединен с оголовком 6, а другой с тяговым механизмом 7, области избыточного давления воздуха (ресивер) 8, заливочную трубу 9, запорное устройство 10 с дистанционным приводом 11, обратный клапан 12, промежуточную заглушку 13, концевую заглушку 14, вантуз 15, опорный ролик 16, установленный на наружной поверхности в верхней образующей головной части трубопровода 4.

Способ протаскивания трубопровода через кожух 1 (см. фиг.1), ранее проложенный по дну 2 водоема 3, осуществляется следующим образом: перед началом процесса протаскивания в трубопроводе 4 выполняют монтаж конструкции устройства головной части (см. фиг.2); устанавливают концевую заглушку 14 (см. фиг.1) и вантуз 15 для выхода вытесняемого водой воздуха; укладывают тяговый трос 5, один конец которого крепят к головной части трубопровода, а второй к тяговому механизму 7; внутреннюю полость кожуха 1 наполняют водой; в ресивере 8 (см. фиг.2) с помощью компрессора создают избыточное давление воздуха, равное 2-5-кратному от максимального гидростатического давления в кожухе, величина которого соответствует его минимальной вертикальной отметке заложения. Посредством тягового механизма 7 и тягового троса 5 выполняют протаскивание трубопровода 4 через кожух 1, в процессе чего происходит заполнение внутренней полости трубопровода 4 водой, наполняющей кожух 1, через заливочную трубу 9. Благодаря тому что ресивер 8 с воздухом разгружает головную часть трубопровода, достигается снижение сил трения.

В процессе протаскивания трубопровода 4, после того как, головная его часть пересечет минимальную вертикальную отметку заложения кожуха 1, воздух из ресивера 8 посредством запорного устройства 10 с дистанционным приводом 11 стравливают в трубопровод 4, в результате чего образуется воздушная пробка (см. фиг.3), которая при выполнении протаскивания разгружает трубопровод 4, создает напряжения упругого изгиба в стенке трубопровода 4, которые способствуют образованию радиуса упругого изгиба и тем самым обеспечивают снижение сил трения на криволинейном участке перехода, а выталкивающая сила воздушной пробки снизит величину тягового усилия при протаскивании по длине уклона перехода, где требуется приложение максимальных усилий, так как трубопровод 4 вытягивают на подъем. В результате стравливания из ресивера 8 воздуха давление в образованной воздушной пробке будет превышать гидростатическое давление воды в точке расположения обратного клапана 12 (со стороны залива воды), которым оборудована заливочная труба 9, и по этой причине доступ воды из кожуха в трубопровод будет прекращен до того момента времени, когда в процессе протаскивания гидростатическое давление в обратном клапане 12 не превысит значение давления в воздушной пробке. Воздух из воздушной пробки не будет иметь выхода в кожух 1 через заливочную трубу 9 за счет установки обратного клапана 12.

Предлагаемое изобретение найдет широкое применение в строительстве трубопроводов и при укладке трубопровода методом протаскивания через предварительно заполненный водой кожух по дну водоема, так как обеспечивает снижение сил трения по площади контакта наружной поверхности трубопровода и стенкой кожуха, уменьшение тягового усилия, необходимого для протаскивания.

1. Способ укладки подводного трубопровода, включающий подачу в головную часть трубопровода сжатого воздуха для вытеснения из нее воды после преодоления головной частью нижней отметки водоема при протаскивании трубопровода, отличающийся тем, что в головной части трубопровода создают ресивер сжатого воздуха, который при протаскивании с одновременным заполнением его водой из предварительно наполненного ею внутренней полости кожуха стравливают в трубопровод.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что протаскивание трубопровода осуществляют через заполненный водой кожух.

3. Устройство укладки подводного трубопровода, включающее кожух, заполненный водой, оголовок, концевую заглушку, вантуз, тяговый трос, закрепленный одним концом на оголовке, а вторым присоединенный к тяговому механизму, отличающееся тем, что на расстоянии 9-10-кратной величины диаметра трубопровода от концевой заглушки установлена промежуточная заглушка, а головная часть трубопровода снабжена запорным устройством и приводом с дистанционным управлением для стравливания воздуха, заливочной трубой, оборудованной обратным клапаном, опорным роликом, установленным на наружной поверхности в верхней образующей головной части трубопровода.