RU2695673C2

RU2695673C2 - Working body of underwater pipe-loader

Info

Publication number: RU2695673C2
Application number: RU2016119229A
Authority: RU
Inventors: Всеволод Иоакимович Минаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Инновационная фирма "МАГМА"
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2019-07-25
Also published as: RU2016119229A3; RU2016119229A

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to equipment for development of trenches on the seabed when laying subsea pipelines. Working body of an underwater pipe-loader consists of two rotor wheels mirrored to each other, installed with the possibility of forced and synchronous rotation. Rotary wheels are equipped around the perimeter with soil-developing buckets and installed in guide frames with side conveyors made in the form of trays with a slope down and to the sides. Guide frames are interconnected by a horizontal hinge with the possibility of changing the mutual inclination of the rotor wheels to each other.EFFECT: invention is a simple, reliable and high-performance working body of an underwater pipe-loader for construction and repair of offshore pipelines, while having the lowest energy intensity of the soil development process.1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для разработки траншей под укладку трубопроводов, а именно для разработки траншей на морском дне при прокладке морских трубопроводов.The present invention relates to equipment for the development of trenches for laying pipelines, namely for the development of trenches on the seabed when laying offshore pipelines.

В настоящее время наиболее прогрессивной технологией выполнения землеройно-укладочных работ при прокладке трубопроводов является его укладка на грунт по проектной оси трассы с последующим отрытием под ним траншеи на проектную отметку, самопроизвольным его плавным опусканием на дно траншеи под действием собственного веса и последующей засыпкой траншеи желательно только что отрытым разрыхленным грунтом. Разработка и обратная засыпка траншеи после укладки в нее трубопровода выполняется комплексом из двух специализированных машин: трубозаглубителем и траншеезасыпателем. Известны конструкции рабочих органов для разработки подводных траншей различными типами земснарядов. Это рабочие органы гидромониторного и гидроэлеваторного типа, способные разрабатывать малосвязные грунты, но не эффективные при разработке глинистых и более прочных грунтов (В.И. Минаев «Машины для строительства магистральных газопроводов». Изд. «Недра», М., 1986 г. Стр. 391-404).Currently, the most advanced technology for excavation and laying works when laying pipelines is to lay it on the ground along the project axis of the route, followed by opening trenches under it to the design elevation, spontaneously lowering it smoothly to the bottom of the trench under its own weight and then backfilling the trench only that open loosened soil. The development and backfilling of the trench after laying the pipeline in it is carried out by a complex of two specialized machines: a pipe-digger and a trench-digger. Known designs of the working bodies for the development of underwater trenches of various types of dredgers. These are the working bodies of the hydromonitor and hydro-elevator type, capable of developing loosely coupled soils, but not effective in developing clay and stronger soils (V.I. Minaev, “Machines for the construction of gas mains.” Publishing House “Nedra”, M., 1986, pp. . 391-404).

Для разработки более прочных грунтов гидроэлеваторные устройства дополняются механическими разрыхлителями фрезерного или черпакового типа (В.И. Минаев «Машины для строительства магистральных трубопроводов». Изд. «Недра», М, 1986 г. Стр. 404-411).To develop more durable soils, hydraulic elevators are supplemented with mechanical disintegrants of a milling or scoop type (V. I. Minaev, “Machines for the construction of trunk pipelines.” Publishing House “Nedra”, M, 1986, pp. 404-411).

Получившие распространение фрезерно-гидроэлеваторные рабочие органы дноуглубительных механизмов наряду с положительными свойствами имеют существенные недостатки. Их работа под водой характеризуется повышенным расходом энергии на неизбежное вовлечение в рабочий процесс значительных масс окружающей воды и на тщательное размельчение разрабатываемого грунта, а также сложностью использования получаемой грунтовой пульпы для обратной засыпки подводной траншеи после укладки в нее трубопровода.The widely used milling and hydraulic elevator working bodies of dredging mechanisms, along with positive properties, have significant disadvantages. Their work under water is characterized by increased energy consumption for the inevitable involvement of significant amounts of surrounding water in the work process and for thorough grinding of the developed soil, as well as the difficulty of using the resulting soil pulp for backfilling the underwater trench after laying the pipeline in it.

Подводный трубозаглубитель, оснащенный рабочими органами универсального одноковшового экскаватора, свободен от перечисленных недостатков фрезерно-элеваторных устройств, но обладает ограниченной производительностью из-за наличия всего двух ковшей в состава его рабочего оборудования (Патент РФ №2507431).An underwater pipe-digger equipped with the working bodies of a universal single-bucket excavator is free from the above disadvantages of milling and elevator devices, but has limited performance due to the presence of only two buckets in its working equipment (RF Patent No. 2507431).

Более производительными являются рабочие органы черпаковых дноуглубительных земснарядов благодаря большому числу грунторазрабатывающих ковшей, одновременно находящихся в забое (В.И. Минаев «Машины для строительства трубопроводов», Изд. «Недра», М., 1986 г. Стр. 408 и 411). Однако применить такую конструкцию рабочего органа для разработки траншеи под трубопроводом практически не реально, так как цепной рабочий орган с грунторазрабатывающими ковшами не способен надежно работать с боковым наклоном.The working bodies of scoop dredging dredgers are more productive due to the large number of excavating buckets that are simultaneously in the face (V.I. Minaev, "Machines for the construction of pipelines," Publishing House "Nedra", M., 1986, pp. 408 and 411). However, it is practically impossible to apply such a design of the working body for the development of the trench under the pipeline, since the chain working body with soil-digging buckets is not able to reliably work with lateral tilt.

Наиболее производительным из машин для разработки траншеи на суше под выложенном на поверхность грунта по оси трассы трубопроводом является двухроторный трубозаглубитель, рабочие органы которого содержат целый ряд ковшей, из которых несколько разрабатывают грунт одновременно (В.И. Минаев «Машины для строительства магистральныз трубопроводов», Изд. «Недра», М. 1986 г. стр. 222-224). Рабочий орган такого трубозаглубителя состоит из двух роторных колес, установленных с возможностью принудительного вращения на направляющих рамах зеркально друг к другу и оснащенных по периметру грунторазрабатывающими ковшами. В забое одновременно находится не менее четырех ковшей каждого роторного колеса, что обеспечивает трубозаглубителю этого типа повышенную производительность.The most productive of the machines for developing trenches on land under a pipeline laid on the ground along the axis of the route is a two-rotor pipe-digger, the working bodies of which contain a number of buckets, of which several excavate the soil at the same time (V.I. Publishing house "Nedra", M. 1986 p. 222-224). The working body of such a pipe deepener consists of two rotor wheels mounted with the possibility of forced rotation on the guide frames mirror to each other and equipped around the perimeter of excavating buckets. At the same time, there are at least four buckets of each rotor wheel in the face, which provides an increased productivity for this type of pipe digger.

При отрытии траншеи под трубопроводом разработанный грунт поднимается ковшами роторных колес и высыпается на ленточные транспортеры, установленные на направляющих рамах роторных колес, и отсыпаются ими по обе стороны отрываемой траншеи, формируя аккуратные отвалы вынутого грунта, который затем будет снова возвращен в траншею следующей машиной - траншеезасыпателем на уже уложенный на ее дно трубопровод. Однако в случае использования подобной конструкции трубозаглубителя в подводном исполнении ленточные транспортеры работать не смогут.When opening a trench under the pipeline, the developed soil is lifted by bucket of rotor wheels and poured onto the conveyor belts mounted on the guiding frames of the rotor wheels, and they are poured by them on both sides of the trench to be removed, forming neat dumps of excavated soil, which will then be returned to the trench by the next machine - the trencher to a pipeline already laid at its bottom. However, in the case of using a similar design of the subsoiler in underwater design, the conveyor belts will not be able to work.

Целью настоящего изобретения является создание простого, надежного и производительного рабочего органа подводного трубозаглубителя, обладающего при этом наименьшей энергоемкостью. Поставленная цель достигается тем, что предложен рабочий орган для заглубления морских трубопроводов, состоящий из двух зеркально расположенных друг к другу роторных колес, установленных с возможностью принудительного и синхронного вращения в направляющих рамах с боковыми транспортерами и оснащенные по периметру грунторазрабатывающими ковшами, в котором боковые транспортеры выполнены в виде лотков с наклоном вниз и в боковые стороны, а направляющие рамы соединены между собой горизонтальным шарниром с возможностью изменения взаимного наклона роторных колес друг к другу. Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, приведенном на следующем рисунке. Рабочий орган подводного трубозаглубителя состоит из двух зеркально расположенных друг к другу роторных колес 1, установленных на направляющих рамах 2 с возможностью принудительного и синхронного вращения при помощи двигателей и трансмиссионных передач самого трубозаглубителя (на рисунке не показаны). Роторные колеса 1 оснащены по периметру, как и у любого роторного экскаватора, грунторазрабатывающими ковшами 3. На направляющих рамах 2 каждого роторного колеса 1 установлены наклонные лотки 4, направленные в боковые стороны от роторных колес 1 и ориентированные вниз. Такая конструкция обеспечивается увеличенным диаметром роторных колес 1 по сравнению с сухопутным аналогом, так как в этих условиях отсутствуют ограничения транспортных габаритов, столь необходимые в сухопутном варианте. Направляющие рамы 2 роторных колес 1 соединены друг с другом горизонтальным шарниром 5, обеспечивающим изменение их наклона друг к другу при помощи приводных механизмов подводного трубозаглубителя (на рисунке не показаны).The aim of the present invention is to provide a simple, reliable and productive working body of an underwater pipe deepener with the least energy consumption. This goal is achieved by the fact that a working body for deepening offshore pipelines is proposed, consisting of two rotor wheels mirrored to each other, mounted with the possibility of forced and synchronous rotation in guide frames with side conveyors and equipped with perimeter excavation buckets in which the side conveyors are made in the form of trays with an inclination down and to the sides, and the guide frames are interconnected by a horizontal hinge with the possibility of mutually changing th tilt of the rotor wheels to each other. The proposed technical solution is illustrated by the drawing shown in the following figure. The working body of the underwater pipe deepener consists of two rotor wheels 1 mirrored to each other, mounted on the guide frames 2 with the possibility of forced and synchronous rotation with the help of motors and transmission gears of the pipe deepener itself (not shown in the figure). The rotor wheels 1 are equipped around the perimeter, like any bucket wheel excavator, with excavation buckets 3. On the guide frames 2 of each rotor wheel 1 there are inclined trays 4 directed to the sides of the rotor wheels 1 and oriented downward. This design is ensured by the increased diameter of the rotor wheels 1 in comparison with the land analogue, since under these conditions there are no restrictions on the transport dimensions, which are so necessary in the land version. The guide frames 2 of the rotor wheels 1 are connected to each other by a horizontal hinge 5, providing a change in their inclination to each other by means of the drive mechanisms of the underwater pipe deepener (not shown in the figure).

Предложенное устройство работает следующим образом. На выложенный на морское дно трубопровод 6 устанавливается подводный трубозаглубитель и, разведя до строго вертикального положения роторные колеса 1 своего рабочего органа их разворотом вокруг шарнира 5, начинает заглублять его в грунт по обеим сторонам трубопровода 6, постепенно изменяю угол наклона роторных колес 1 друг к другу до момента их сближения под трубопроводом 6 согласно положению, изображенному на приведенном рисунке.The proposed device operates as follows. An underwater pipe-deepener is installed on the pipeline 6 laid on the seabed and, having spread the rotor wheels 1 of its working body to a strictly vertical position by turning them around the hinge 5, begins to bury it in the soil on both sides of the pipeline 6, gradually changing the angle of inclination of the rotor wheels 1 to each other until they come closer under the pipeline 6 according to the position shown in the figure.

При этом разработка траншеи под трубопроводом 6 производится следующим образом. Вращаясь роторные колеса 1 своими ковшами 3 разрабатывают грунт под трубопроводов 6, поднимают его в верхнее положение роторных колес 1 и высыпают на наклонные лотки 4, с которых он скатывается и формирует на морском дне отвалы 7 по обе стороны образуемой подводной траншеи 8. При своем вращении оба роторных колеса 1 непосредственно разрабатывают в грунте две наклонные щели, а призма грунта над ними, будучи подкопана, разрушается под действием собственного веса и веса трубопровода 6 и, попадая в ковши 4 роторных колес 1, выносится ими и высыпается на наклонные лотки 4. Трубопровод 6 по мере отрытия под ним траншеи плавно и постепенно опускается на дно траншеи под действием собственного веса.Moreover, the development of the trench under the pipeline 6 is as follows. Rotating the rotor wheels 1 with their buckets 3 develop the soil under the pipelines 6, lift it to the upper position of the rotor wheels 1 and pour it onto the inclined trays 4, from which it rolls and forms dumps 7 on both sides of the underwater trench 8. On its rotation both rotor wheels 1 directly develop two inclined slots in the soil, and the soil prism above them, being dug up, collapses under the influence of its own weight and the weight of the pipeline 6 and, falling into the buckets 4 of the rotor wheels 1, is carried out by them and spills out on inclined trays 4. Pipeline 6 as the trench opens under it, gradually and gradually sinks to the bottom of the trench under its own weight.

Claims

The working body of the underwater pipe deepener, consisting of two rotor wheels mirrored to each other, mounted with the possibility of forced and synchronous rotation in the guide frames with side conveyors and equipped with soil-excavating buckets around the perimeter, characterized in that the side conveyors are made in the form of trays with an inclination downward and to the sides, and the guide frames are interconnected by a horizontal hinge with the possibility of changing the mutual inclination of the rotor wheels to each other.