RU2065117C1

RU2065117C1 - Arrangement for keeping of underwater piping (variants)

Info

Publication number: RU2065117C1
Application number: RU93055804A
Authority: RU
Inventors: Рустем Якубович Кузнецов; Владимир Николаевич Киселев; Александр Алексеевич Собуль; Виктор Станиславович Леванович
Original assignee: Рустем Якубович Кузнецов; Владимир Николаевич Киселев; Александр Алексеевич Собуль; Виктор Станиславович Леванович
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1996-08-10

Abstract

FIELD: construction of underwater pipings. SUBSTANCE: arrangement for keeping of underwater piping 1 uses crosspiece 2, flexible tie-rods 3, float 4 and weight 5. EFFECT: laying of deep-sea pipings at a preset depth with design bending. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, в частности, к прокладке подводных трубопроводов, и может быть использовано для удержания глубоководных трубопроводов на заданной глубине. The invention relates to the construction, in particular, to the laying of underwater pipelines, and can be used to hold deepwater pipelines at a given depth.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения. To assess the novelty and inventive step of the claimed solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose.

Известны многочисленные конструкции утяжителей для подводных трубопроводов. Известен, например, кольцевой утяжитель подводного трубопровода, включающий охватывающую трубопровод нежесткую каркасную линию с закрепленными концами и нанизанный на нее набор балластных блоков, см. а.с. N 1076684, F 16 L 1/04. Numerous designs of weights for underwater pipelines are known. Known, for example, a ring weighting agent of an underwater pipeline, including a non-rigid frame line with fixed ends spanning the pipeline and a set of ballast blocks strung on it, see a.c. N 1076684, F 16 L 1/04.

Известен также утяжитель подводного трубопровода, содержащий пару жестко связанных между собой и наложенных связью на трубопровод балластных блоков в виде герметичных емкостей, которые выполнены заодно с общей обтекаемой верхней поверхностью и снабжены шарнирно присоединенными крыльями, см. а.с. N 1267094, F 16 L 1/04. A submarine pipeline weighting agent is also known, containing a pair of ballast blocks rigidly interconnected and superimposed on the pipeline in the form of sealed containers, which are made integral with the common streamlined upper surface and are provided with articulated wings, see a.c. N 1267094, F 16 L 1/04.

Для крепления трубопровода ко дну моля на больших глубинах известно устройство, представляющее собой приспособление, которое используя давление воды, осуществляет задавливание в дно моля заостренного конца стержня, являющегося крепежным устройством хомута трубопровода, см. патент Великобритании N 2088449, Е 02 В 7/20. For fastening the pipeline to the bottom of the mole at great depths, a device is known which is a device that, using water pressure, presses the tapered end of the rod, which is the fastening device of the pipe clamp, into the bottom of the mole, see UK patent N 2088449, E 02 B 7/20.

Общим недостатком всех упомянутых известных средств является их ограниченные функциональные возможности, обусловленные возможностью их использования только для подводных трубопроводов, проложенных по дну водоема, которое должно быть специально для этих целей подготовлено. A common disadvantage of all the known means mentioned is their limited functionality, due to the possibility of their use only for underwater pipelines laid along the bottom of the reservoir, which must be specially prepared for these purposes.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для удержания погруженного трубопровода, подвешенного на плавающих в поверхностном слое водоема опорах (см. книгу: Бородавкин П. П. и др. "Подводные трубопроводы". М. Недра, 1979, с. 10, рис. 1.3.а). The closest in technical essence to the claimed one is a device for holding an immersed pipeline suspended on supports floating in the surface layer of a reservoir (see the book: P. Borodavkin et al. "Underwater pipelines". M. Nedra, 1979, p. 10, Fig. 1.3.a).

Прототипу присущи следующие недостатки:
устройство пригодно только для трубопроводов, прикладываемых на небольших глубинах в водоемах, где отсутствует сильное волнение в поверхностном слое;
плавающие в поверхностном слое водоема опоры создают препятствие и угрозу для судоходства.The prototype has the following disadvantages:
the device is suitable only for pipelines applied at shallow depths in water bodies where there is no strong waves in the surface layer;
the supports floating in the surface layer of the reservoir create an obstacle and a threat to shipping.

для глубоководных трубопроводов применение устройства существенно затруднено. for deepwater pipelines, the use of the device is substantially difficult.

Указанные недостатки сужают функциональные возможности прототипа, ограничивают область его использования. These shortcomings narrow the functionality of the prototype, limit the scope of its use.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения надежного удержания трубопровода на любой заранее заданной глубине водоема. The present invention is directed to solving the problem of expanding the functionality of the device by providing reliable retention of the pipeline at any predetermined depth of the reservoir.

Решение указанной задачи достигается тем, что устройство для удержания подводного трубопровода, содержащее плавающие в поверхностном слое водоема опоры и соединительные гибкие тяги, снабжено расположенной по проектной глубине траверсой и размещенными на дне дополнительными опорами в виде якорных грузов, при этом трубопровод закреплен на траверсе, которая соединена в верхней и нижней части гибкими тягами соответственно, по крайней мере, с одной плавающей опорой и одним якорным грузом. The solution to this problem is achieved by the fact that the device for holding the underwater pipeline, containing supports and connecting flexible rods floating in the surface layer of the reservoir, is equipped with a traverse located at the design depth and additional supports in the form of anchor weights placed at the bottom, while the pipeline is fixed to the traverse, which connected in the upper and lower parts by flexible rods, respectively, with at least one floating support and one anchor load.

Согласно второму варианту изобретения устройство снабжено также противовесом, при этом трубопровод закреплен на траверсе, которая соединена в верхней части гибкими тягами, по крайней мере, с двумя плавающими опорами, а последние с двумя якорными грузами, причем, противовес присоединен к траверсе снизу. According to a second embodiment of the invention, the device is also provided with a counterweight, wherein the pipeline is mounted on a crossarm, which is connected in the upper part by flexible rods to at least two floating supports, and the latter with two anchor weights, and the counterweight is attached to the crossarm from below.

В обоих вариантах изобретения плавающие опоры могут быть выполнены в виде полого поплавка, заполненного газом, например, воздухом. In both variants of the invention, the floating supports can be made in the form of a hollow float filled with gas, for example, air.

Сам поплавок может быть выполнен разъемным, при этом сопрягаемые части снабжены фланцевым стыком. The float itself can be made detachable, while the mating parts are provided with a flange joint.

Кроме того, поплавок может быть заполнен полистиролом. In addition, the float may be filled with polystyrene.

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что оба предложенных устройства решают одну и ту же задачу расширение функциональных возможностей устройства принципиально одним и тем же путем за счет обеспечения надежного удержания трубопровода на любой заранее заданной глубине водоема. The combination of two technical solutions in one application is due to the fact that both proposed devices solve the same problem by expanding the device’s functionality in basically the same way by ensuring reliable retention of the pipeline at any predetermined depth of the reservoir.

Заявителю не известны другие технические решения, в которых была бы использована присущая предлагаемому техническому решению совокупность известных и новых существенных признаков, что свидетельствует о соблюдении критерия "новизна", предъявляемого к изобретению. The applicant is not aware of other technical solutions that would use the inherent set of known and new significant features inherent in the proposed technical solution, which indicates compliance with the criterion of "novelty" presented to the invention.

Реализация совокупностей известных и новых признаков в обоих вариантах изобретения позволяет достичь нового технического результата обеспечивается возможность надежного удержания трубопровода на любой заранее заданной глубине. The implementation of the sets of known and new features in both variants of the invention allows to achieve a new technical result; it is possible to reliably hold the pipeline at any predetermined depth.

Данный технический результат не является следствием известных свойств, проявляемых рядом порознь известных из других объектов техники признаков, таких как траверсы, якорные грузы и противовес, а является свойством только всей заявленной в самостоятельных пунктах формулы совокупности признаков. This technical result is not a consequence of the known properties, manifested separately by a number of signs well-known from other objects of technology, such as traverses, anchor loads and a counterweight, but is a property of only the totality of attributes declared in independent claims.

Получение упомянутого выше первичного технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряда новых важных полезных свойств, а именно:
обеспечение конструктивно простого и надежного удержания трубопровода на достаточно больших глубинах, на которых использование иных известных средств существенно затруднено;
обеспечение возможности подачи по трубопроводу воды с большой глубины, т.е. воды с гораздо меньшей степенью экологических примесей, по полиэтиленовому трубопроводу, обладающему наилучшими показателями для транспортировки экологически чистой среды.Obtaining the above primary technical result ensures that the object of the invention as a whole has a number of new important useful properties, namely:
providing structurally simple and reliable retention of the pipeline at sufficiently large depths, at which the use of other known means is significantly difficult;
providing the ability to supply water through a pipeline from a great depth, i.e. water with a much lower degree of environmental impurities, through a polyethylene pipeline that has the best performance for transporting an environmentally friendly environment.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень". This allows you to recognize the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид установленного с помощью заявленного устройства трубопровода; на фиг.2,3
варианты устройства.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 presents a General view of the installed using the claimed device pipeline; in figure 2,3
device options.

Устройство в первом варианте содержит трубопровод 1, укрепленный на траверсе 2, которая посредством соединительных гибких тяг 3 соединена с опорой 4, имеющей положительную плавучесть и с дополнительной опорой, выполненной в виде якорного груза 5. The device in the first embodiment includes a pipeline 1, mounted on a traverse 2, which is connected by a flexible connecting rod 3 to a support 4 having positive buoyancy and with an additional support made in the form of an anchor load 5.

Второй вариант устройства включает по меньшей мере две опоры 4 и два якорных груза 5. Каждая из опор 4 соединена гибкими тягами 3 с якорным грузом 5 и траверсой 2, к нижней части которой прикреплен груз-противовес 6. The second version of the device includes at least two supports 4 and two anchor weights 5. Each of the supports 4 is connected by flexible rods 3 with the anchor weights 5 and the cross beam 2, to the lower part of which a counterweight 6 is attached.

Гибкие тяги 3 могут быть выполнены из капроновых канатов, а узлы присоединения их к грузам и траверсе снабжены переходными элементами в виде колец, вертлюгов, коушей и т.п. обеспечивающих максимальную степень свободы соединяемых частей устройства. Полиэтилен в данном случае является наиболее употребимым материалом, т. к. обладает высокой степенью в отношении химических веществ, не требует защитных покрытий при контактах с жидкими средами, не подвержен зарастанию коррозионными отложениями и т.п. Flexible rods 3 can be made of nylon ropes, and their attachment nodes to weights and a beam are equipped with transition elements in the form of rings, swivels, thimbles, etc. providing the maximum degree of freedom of the connected parts of the device. In this case, polyethylene is the most used material, since it has a high degree with respect to chemicals, does not require protective coatings in contact with liquid media, is not prone to overgrowing by corrosion deposits, etc.

Опоры 4 с положительной плавучестью могут быть выполнены с неразъемным корпусом, заполненным воздухом. Однако, такая конструкция груза требует его замены в случае потери плавучести, что является достаточно сложной задачей. Supports 4 with positive buoyancy can be made with an integral body filled with air. However, this design of the cargo requires its replacement in case of loss of buoyancy, which is a rather difficult task.

Более надежной является конструкция опор 4, согласно которой корпус выполняется разъемным, заполняется воздухом, при этом герметичность обеспечивается резиновой прокладкой фланцевого стыка. More reliable is the design of the supports 4, according to which the housing is detachable, filled with air, while the tightness is ensured by the rubber gasket of the flange joint.

При заполнении полости корпуса полистиролом, например, в виде плит, даже при проникновении в полость корпуса воды, гарантируется сохранение подъемной силы груза. Такая конструкция опор 4 обеспечивает необходимую его плавучесть при всех экстремальных ситуациях в течение срока эксплуатации трубопровода. When filling the cavity of the body with polystyrene, for example, in the form of plates, even when water enters the cavity of the body, the load is guaranteed to retain the lifting force. This design of the supports 4 provides the necessary buoyancy under all extreme situations during the life of the pipeline.

Установка удерживающих устройств при прокладке трубопровода осуществляется следующим образом. The installation of holding devices when laying the pipeline is as follows.

Трубопровод собирается на суше секции, секции соединяются в плеть и по мере сборки в заглушенном состоянии транспортируются буксиром в акваторию. Предварительно по трассе прокладки трубопровода заглубляются якорные грузы 5, к которым прикреплены опоры 4, находящиеся на 5 м ниже поверхности воды, и сигнальные поплавки. The pipeline is assembled onshore sections, sections are connected in a whip and, as they are assembled, in a muffled state, are transported by tug to the water area. Previously, anchor weights 5 are buried along the pipeline laying route, to which supports 4 are located, located 5 m below the surface of the water, and signal floats.

Вода по трубопроводу 1 подается с большой глубины самотеком в накопительную емкость 7, например, колодец гидротехнического сооружения, расположенный на берегу водоема. Water is piped 1 from a great depth by gravity to the storage tank 7, for example, a well of a hydraulic structure located on the shore of a reservoir.

Устройство работает следующим образом. Средства для удержания трубопровода 1 в подводном подвешенном положении устанавливаются по длине трубопровода с шагом не менее 100 м. Для глубины водоема до 15 м предположительным является первый вариант устройства, а для глубин более 15 м второй его вариант. The device operates as follows. Means for holding the pipeline 1 in an underwater suspended position are installed along the length of the pipeline with a pitch of at least 100 m. For a reservoir depth of up to 15 m, the first variant of the device is presumable, and for depths of more than 15 m its second variant.

Опоры 4, якорные грузы 5 и траверса 2 в обоих вариантах обеспечивают надежное удержание трубопровода, гашение вибрации, компенсацию относительных перемещений его частей, возможных в результате изгиба и иных возмущений. Supports 4, anchor weights 5 and crosshead 2 in both versions provide reliable retention of the pipeline, damping vibration, compensating for the relative movements of its parts, possible as a result of bending and other disturbances.

Трубопровод может быть расположен на любой заранее заданной глубине. Оптимальным является размещение трубопровода в придонном слое воды с минимальным расстоянием от дна 2 м, которое по мере его заглубления может увеличиваться, и в зоне забора воды может доходить до 50 м. The pipeline may be located at any predetermined depth. It is optimal to place the pipeline in the bottom layer of water with a minimum distance of 2 m from the bottom, which may increase as it deepens, and can reach up to 50 m in the water intake zone.

Величина заглубления опор 4 от поверхности воды выбирается из условия обеспечения отсутствия влияния на них процессов, происходящих на поверхности воды (ветровые, волновые и ледовые нагрузки). The depth of the support 4 from the surface of the water is selected from the condition of ensuring the absence of influence on them of processes occurring on the surface of the water (wind, wave and ice loads).

Заявленное устройство, в котором отсутствует непосредственное механическое взаимодействие пригружающих элементов с поверхностью трубопровода, позволяет выполнить его из полиэтиленовых труб. The claimed device, in which there is no direct mechanical interaction of the load-bearing elements with the surface of the pipeline, allows it to be made of polyethylene pipes.

Это обстоятельство играет большую роль в случае использования трубопровода для подачи с большой глубины воды, в которой значительно меньше количество примесей, чем в обычной воде. This circumstance plays a large role in the case of using a pipeline for supplying from a large depth of water, in which the amount of impurities is much smaller than in ordinary water.

Трубопровод при помощи двух буксиров, которые поочередно заякориваются, подтягивают трубопровод и перестанавливаются вперед по трассе, устанавливается по линии проектного положения. После этого под него подводятся траверсы 2, которые прикрепляются к опорам 4 тягами 3, длина которых определяется расчетным путем в зависимости от глубины водоема в конкретном месте установки устройства. После этого начинается затопление трубопровода в проектное положение за счет снятия заглушки и закачки воды насосом. The pipeline with the help of two tugs, which alternately anchor, pull the pipeline and rearranged along the highway, is installed along the line of the design position. After that, traverses 2 are brought under it, which are attached to the supports 4 by rods 3, the length of which is determined by calculation, depending on the depth of the reservoir at a particular installation site of the device. After this, flooding of the pipeline to the design position begins by removing the plug and pumping water.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается испытаниями опытного образца устройства. The possibility of industrial application of the claimed technical solution is confirmed by testing a prototype device.

Промышленное использование заявленного решения намечено в установке по добыче экологически чистой воды со дна глубоководных водоемов в 1994 году. Industrial use of the claimed solution is planned in the installation for the production of environmentally friendly water from the bottom of deep water bodies in 1994.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:
надежное крепление трубопровода на любой заданной глубине;
отсутствие необходимости подготовки траншеи на дне для укладки трубопровода;
возможность выполнения трубопровода из полиэтиленовых труб;
простота и технологичность работ по установке трубопровода в проектное положение.Using the claimed solution in comparison with all known means of a similar purpose provides the following advantages:
reliable fastening of the pipeline at any given depth;
no need to prepare trenches at the bottom for laying the pipeline;
the ability to perform a pipeline of polyethylene pipes;
simplicity and manufacturability of works on installing the pipeline in the design position.

Claims

1. Device for holding an underwater pipeline, containing supports floating in the surface layer of the reservoir and connecting flexible rods, characterized in that it is provided with a traverse located at the design depth and additional supports in the form of anchor weights placed at the bottom, the pipeline being fixed to the traverse, which connected in the upper and lower parts by flexible rods, respectively, with at least one floating support and one anchor load.

2. A device for holding an underwater pipeline, containing supports floating in the surface layer of the reservoir and connecting flexible rods, characterized in that it is equipped with a traverse placed at the design depth, additional supports placed in the form of anchor weights and a counterweight, while the pipeline is fixed to traverse, which is connected in the upper part by flexible rods with at least two floating supports, and the latter with two anchor loads, and the counterweight is attached to the traverse from below.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the floating supports are made in the form of a hollow float filled with gas, such as air.

4. The device according to claim 3, characterized in that the float is made detachable, and its mating parts are provided with a flange joint.

5. The device according to claim 4, characterized in that the float is filled with polystyrene.