Способ прокладки подводного кабеля Method for laying submarine cable
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к прокладке электрического кабеля через водные препятствия, естественные и искусственные водоемы.The invention relates to the laying of an electric cable through water obstacles, natural and artificial reservoirs.
Предшествующий уровень техники Известен способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов через береговую линию, при котором кабель и полиэтиленовый трубопровод пропускают через обсадную поливинилхлоридную трубу, протягиваемую через предварительно пробуренную с суши сетевую коммуникационную скважину [Патент 2164050 Российская Федерация, МПК7 H 02 G 1/10, H 02 G 1/08, F 16 L 1/00. Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию / Филимонов СИ., Шахов A.B.- Опубл. 2001.03.10.][1].BACKGROUND OF THE INVENTION There is a known method of laying cables and polyethylene pipelines through a coastline, in which a cable and a polyethylene pipelines are passed through a casing PVC pipe, drawn through a network communication well pre-drilled from land [Patent 2164050 Russian Federation, IPC 7 H 02 G 1/10, H 02 G 1/08, F 16 L 1/00. The method of laying cables and polyethylene pipelines underground through the coastline / Filimonov SI., Shakhov AB- Publ. 2001.03.10.] [1].
Известен способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой, включающий одновременную разработку траншеи, укладку кабеля и полиэтиленовых трубопроводов, замыв траншеи [Патент 2165121 Российская Федерация, МПК7 H 02 G 1/10, HA known method of laying cables and polyethylene pipelines underwater, including the simultaneous development of a trench, laying cable and polyethylene pipelines, washing the trenches [Patent 2165121 Russian Federation, IPC 7 H 02 G 1/10, H
02 G 1/06, H 02 G 9/02, E 02 F 5/00. Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой ниже отметки дна водоема и устройство для его осуществления / Филимонов СИ.- Опубл.02 G 1/06, H 02 G 9/02, E 02 F 5/00. A method of laying cables and polyethylene pipelines underwater below the bottom of the reservoir and a device for its implementation / Filimonov SI.- Publ.
2001.04.10.][2].2001.04.10.] [2].
Известные способы прокладки кабелей через водные преграды требуют привлечения большого количества технических средств и
механизмов, работ с устройствами, губительными для ихтиофауны, разрушения сложившихся экологических сообществ в придонных участках на протяжении всей трассы.Known methods of laying cables through water barriers require the involvement of a large number of technical means and mechanisms, work with devices harmful to ichthyofauna, destruction of existing ecological communities in the bottom areas along the entire route.
Подводная прокладка кабельных линий связана со специфическими видами воздействия на подводную среду. Воздействие имеет две составляющие: временные, связанные с прокладкой кабеля, и постоянные, обусловленные отчуждением территории и воздействием электрокабеля на гидробионты. Основным потенциально опасным видом антропогенного воздействия на ихтиофауну водоема является электромагнитное воздействие, возникающее в процессе эксплуатации кабельной линии.Underwater laying of cable lines is associated with specific types of impact on the underwater environment. The impact has two components: temporary, associated with laying the cable, and permanent, due to the alienation of the territory and the impact of the electric cable on the hydrobionts. The main potentially dangerous type of anthropogenic impact on the ichthyofauna of a reservoir is the electromagnetic effect that occurs during the operation of a cable line.
Несмотря на то, что история прокладки подводных кабелей насчитывает почти двести лет, проблема прокладки электрокабеля через водные преграды не имеет однозначного решения. Прокладка подводных кабелей в водоемах любого типа всегда связана с негативным воздействием на подводные биоценозы, размеры нанесенного ущерба экосистемам зачастую часто несопоставимы с экономическими выгодами от эксплуатации кабельных линий.Despite the fact that the history of laying submarine cables is almost two hundred years old, the problem of laying an electric cable through water barriers does not have an unambiguous solution. The laying of submarine cables in reservoirs of any type is always associated with a negative impact on underwater biocenoses; the extent of damage to ecosystems is often often not comparable with the economic benefits of operating cable lines.
Раскрытие изобретения Задачей изобретения является подводная прокладка кабельной линии для энергоснабжения объекта, отделенного водной преградой, с минимальными экологическими угрозами для экосистемы водоема, сохранение эндемичных видов подводной флоры и фауны.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is to lay an underwater cable line for powering an object separated by a water barrier with minimal environmental threats to the reservoir ecosystem, preservation of endemic species of underwater flora and fauna.
Например, необходимость и возможность прокладки кабельной линии для электроснабжения острова Ольхон на Байкале обсуждалась в течение десятилетий.For example, the necessity and possibility of laying a cable line for powering the Olkhon island on Lake Baikal has been discussed for decades.
Подводное строительство, в частности, связанное с прокладкой коммуникаций в траншеях, приводит к нарушению подводных биоценозов в районах прибрежной линии и на глубинах. Исследование трассы предполагаемой прокладки электрокабеля для решения вопроса энергоснабжения острова Ольхон выявило
значительное нарушение подводных биоценозов. Отмечается загрязнение нефтепродуктами водной поверхности, в результате якорных стоянок нарушены донные сообщества. В зоне прокладки кабеля находятся места скоплений промышленно ценных рыб. Территория для прокладки кабеля расположена в зоне нагула рыб и нерестилищ эндемиков. Прибрежные мелководные зоны отличаются большим биоразнообразием. Исследования пятна мутности воды в месте прокладки подводного кабеля показали, что взмученным со дна и достигшим поверхности воды пылеватым частицам диаметром 0,01 мм требуется 8 часов, чтобы снова осесть на дно. Для пылеватых частиц среднего размера потребуется 3,5 часа. Мелким пелитовым и глинистым частицам (0,001 мм) потребуется 362 дня.Underwater construction, in particular, associated with the laying of communications in trenches, leads to disruption of underwater biocenoses in areas of the coastal line and at depths. A study of the route of the proposed electrical cable to solve the issue of energy supply of Olkhon Island revealed significant disruption of underwater biocenoses. Oil pollution of the water surface is noted, as a result of anchorage, bottom communities are disturbed. In the zone of cable laying are places of accumulation of industrially valuable fish. The territory for cable laying is located in the feeding zone of endemic fish and spawning grounds. Shallow coastal zones are characterized by great biodiversity. Investigations of the water turbidity spot at the place of laying the underwater cable showed that dusty particles with a diameter of 0.01 mm, swollen from the bottom and reaching the surface of the water, need 8 hours to settle to the bottom again. For medium sized dusty particles, it will take 3.5 hours. Small pelitic and clay particles (0.001 mm) will take 362 days.
Пятно мутности приводит к значительному снижению продуктивности фитопланктона и зоопланктона, являющихся начальным звеном трофической цепи. Понижение прозрачности воды в связи с мутностью ведет к угнетению фототрофных бентосных гидробионтов. Длительное поддержание мутности в значительной степени ухудшает условия для функционирования планктонных и бентосных организмов и снижает возможности кормовой базы для ихтиофауны. Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение экологического ущерба экосистеме водоема, сокращение сроков прокладки кабеля, снижение пятна мутности при его прокладке, повышение безопасности воздействия электромагнитных полей на ихтиофауну при эксплуатации кабеля, снижение стоимости работ. Технический результат достигают прокладкой кабеля и пластикового трубопровода, при этом, вначале на суше производят сварку пластиковых труб с постепенным протягиванием внутри них кабеля с тросом или без него. Полученную конструкцию трубы с кабелем внутри герметично закрывают с обоих торцов. Подготовленную таким образом трубу сталкивают в воду и транспортируют к одной из береговых точек места перехода. Здесь конец трубы крепят на
берегу с возможностью перемещения и по предварительно расставленным буям транспортируют к противоположной береговой точке места прокладки, распределяя на поверхности воды вдоль трассы подводной прокладки, после чего закрепляют другой конец трубы на берегу с возможностью перемещения ее вдоль линии трассы и необходимого в процессе укладки поворота относительно этой линии.The turbidity spot leads to a significant decrease in the productivity of phytoplankton and zooplankton, which are the initial link in the trophic chain. The decrease in water transparency due to turbidity leads to inhibition of phototrophic benthic aquatic organisms. Long-term maintenance of turbidity significantly worsens the conditions for the functioning of planktonic and benthic organisms and reduces the ability of the food supply for ichthyofauna. The technical result of the claimed invention is to reduce the environmental damage to the ecosystem of the reservoir, reduce the cable laying time, reduce the turbidity spot when laying it, increase the safety of electromagnetic fields on the ichthyofauna during cable operation, reduce the cost of work. The technical result is achieved by laying the cable and the plastic pipeline, while first, on the land, plastic pipes are welded with a gradual pulling of the cable inside them with or without a cable. The resulting pipe design with a cable inside is hermetically sealed at both ends. The pipe thus prepared is pushed into the water and transported to one of the coastal points of the transition point. Here the end of the pipe is mounted on with the possibility of moving along the previously arranged buoys, the gasket places are transported to the opposite coastal point, distributing on the water surface along the underwater gasket route, then the other end of the pipe is fixed on the shore with the possibility of moving it along the route line and the rotation necessary for laying along this line .
Затем производят разгерметизацию трубы и постепенную укладку на дно при заполнении трубы водой с фиксацией укладываемой трубы на дне. При прокладке кабельной линии длиной 3 км и более, с кабелем могут протягивать два троса и более. Один из тросов соединяют с кабелем.Then make the depressurization of the pipe and a gradual laying on the bottom when filling the pipe with water with the fixation of the stacked pipe at the bottom. When laying a cable line with a length of 3 km or more, two cables or more can be pulled with a cable. One of the cables is connected to the cable.
Укладку кабеля в пластиковой трубе проводят, постепенно наполняя водой пластиковую трубу с одного конца, а фиксацию трубы на дне осуществляют точечно, через определенные промежутки.Cable laying in a plastic pipe is carried out, gradually filling a plastic pipe with water from one end, and fixing the pipe at the bottom is carried out precisely, at certain intervals.
Фиксацию трубы на дне осуществляют при помощи грузов, в качестве которых могут быть мешки с цементом и др.Fixation of the pipe at the bottom is carried out using weights, which may be bags of cement, etc.
Кабель для прокладки используют многожильный с системой защиты от электромагнитного излучения. Пластиковая труба для прокладки в ней кабеля имеет характеристики материала, безвредные для окружающей среды, выполняется черной и непрозрачной.A cable for laying is used as a multicore cable with a system of protection against electromagnetic radiation. The plastic pipe for laying the cable in it has the characteristics of the material that are harmless to the environment, is black and opaque.
Заключение токопроводящего кабеля в трубу служит дополнительной защитой самого кабеля и защитой окружающих кабель сообществ от электромагнитного поля, возникающего в процессе эксплуатации. Краткое описание фигур чертежейConclusion of a conductive cable into the pipe serves as additional protection of the cable itself and the protection of the communities surrounding the cable from the electromagnetic field that occurs during operation. Brief Description of the Drawings
На фиг. 1. показан кабель в трубе на поверхности воды и начало укладки трубы с кабелем, на фиг. 2 - кабель, уложенный на дно.In FIG. 1. shows the cable in the pipe on the surface of the water and the start of laying the pipe with cable, in FIG. 2 - cable laid to the bottom.
Позиция 1 показывает кабель в герметичном пластиковом трубопроводе, наполненном воздухом. 2 - кабель после разгерметизации при опускания одного конца трубы в воду в процессе укладки его на дно. Позиция 3 - заполненная водой пластиковая труба
с кабелем в рабочем положении после укладки.Position 1 shows the cable in a sealed plastic pipe filled with air. 2 - cable after depressurization when lowering one end of the pipe into the water in the process of laying it on the bottom. Position 3 - water filled plastic pipe with cable in working position after installation.
Лучший вариант осуществления изобретения На участок берега в районе места предполагаемой прокладки электрокабеля завозят заготовки полиэтиленовых черных труб 0 315 мм общей протяженностью равной длине подводной трассы. На этот же участок доставляют кабель и барабаны с тросом.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Blanks of polyethylene black pipes of 0 315 mm with a total length equal to the length of the underwater route are brought to a coastal site in the area of the location of the proposed electric cable. A cable and cable drums are delivered to the same section.
Кабель для прокладки используют трехжильный, с симметричным расположением токопроводящих жил и многослойной защитой от возникающего электромагнитного поля. Возможно использование трехфазного геофизического кабеля отечественного производства при условии соблюдения всех элементов защиты. Систему защиты гидробионтов от электромагнитного поля дополнительно усиливают заключением кабеля в пластиковую трубу.The cable for laying is used three-core, with a symmetrical arrangement of conductive conductors and multi-layer protection against the emerging electromagnetic field. It is possible to use a three-phase geophysical cable of domestic production, subject to compliance with all protection elements. The system of protection of hydrobionts from the electromagnetic field is additionally strengthened by enclosing the cable in a plastic pipe.
В технологии прокладки кабеля используют трубы напорные из полиэтилена низкого давления марки ПЭ 80 SDR 26-315* 12,1 (5 атм). Трубы поставляют к месту сборки отрезками длиной 12 м. Возможно использование труб 0 355 мм с толщиной стенок до 24 мм, выдерживающих давление до 10 атм.In the cable laying technology, pressure pipes made of low-pressure polyethylene PE 80 SDR 26-315 * 12.1 (5 atm) are used. Pipes are delivered to the assembly place with 12 m lengths. It is possible to use 0 355 mm pipes with wall thicknesses up to 24 mm, withstanding pressure up to 10 atm.
Трубы на участке сваривают и в них постепенно протягивают кабель и два троса, один, скрепленный с кабелем, другой свободный. Трубы сваривают специальными сварочными аппаратами.The pipes are welded at the site and a cable and two cables are gradually pulled into them, one fastened with a cable, the other free. Pipes are welded with special welding machines.
Сварочные работы можно организовать в две смены. Одновременно готовят две трубы с кабелем и тросами, равной длины. Длина тросов на 200 м больше общей длины пластиковой трубы. При относительно небольшой длине трассы подводной прокладкиWelding work can be arranged in two shifts. Two pipes are prepared at the same time with a cable and cables of equal length. The length of the cables is 200 m more than the total length of the plastic pipe. With a relatively short underwater track
(менее 3 км) использовать скрепленный с кабелем трос нет необходимости.(less than 3 km) there is no need to use a cable fastened with a cable.
Готовые трубы с обоих торцов герметизируют для избежания попадания в них воды. Затем одну трубу сталкивают по всей длине в воду, забирают за трос с одной стороны и судном транспортируют к
противоположной береговой точке места перехода. Здесь трубу за трос крепят на берегу с возможностью перемещения ее вдоль продольной оси трубы и необходимого поворота в точке крепления для необходимой ориентации конструкции в нужном направлении в процессе работ. С помощью двух кораблей по расставленным буям конструкцию распределяют по трассе подводной прокладки. Другой конец трубы закрепляют на противоположном берегу также с возможностью передвижения трубы для необходимой ориентации в процессе укладки трубы с кабелем на дно. Далее проводят разгерметизацию трубы и постепенное опускание на дно, начиная с одного конца, наполняя трубу водой. Заполненную водой трубу постепенно укладывают на дно и закрепляют на дне грузами, расположенными на расстоянии 30-50 м. В качестве грузов могут быть использованы мешки с цементом. Вторую трубу с кабелем, для резервного варианта, подготовленную описанным выше способом укладывают параллельно первой на расстоянии от нее в 20-50 м.The finished pipes from both ends are sealed to prevent water from entering them. Then they push one pipe along the entire length into the water, take it by the cable on one side and transport it to opposite coastal point of crossing point. Here the pipe is attached to the cable on the shore with the possibility of moving it along the longitudinal axis of the pipe and the necessary rotation at the attachment point for the necessary orientation of the structure in the right direction during the work. With the help of two ships, the structure is distributed along the arranged buoys along the route of the underwater laying. The other end of the pipe is fixed on the opposite bank also with the possibility of movement of the pipe for the necessary orientation in the process of laying the pipe with the cable to the bottom. Next, the pipe is depressurized and gradually lowered to the bottom, starting from one end, filling the pipe with water. A pipe filled with water is gradually laid at the bottom and fixed at the bottom with loads located at a distance of 30-50 m. Cement bags can be used as loads. The second pipe with cable, for the backup version, prepared as described above, is laid parallel to the first at a distance of 20-50 m from it.
Для предотвращения биообрастания трубы должны быть изготовлены черными и непрозрачными. Полиэтилен для трубы используют в соответствии с заключением санитарной эпидемиологической службы, совместимый с пищевыми продуктами и безвредный для окружающей среды. Несущая возможность трубы составляет 67,5 кг/м. При весе кабеля 18 кг/ 1 м и стальных тросов 10 кг/1 м, запас плавучести его составляет не менее 40 кг. Толщина стенок трубы составляет 12,1 мм. Труба выдерживает давление, равное 5 атм и более и является не только дополнительной защитой от физических воздействий, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации подводного кабеля, но и дает эффект полного экранирования электромагнитного поля. Промышленная применимостьTo prevent biofouling, pipes must be made black and opaque. Polyethylene for pipes is used in accordance with the conclusion of the sanitary epidemiological service, compatible with food and environmentally friendly. The bearing capacity of the pipe is 67.5 kg / m. With the weight of the cable 18 kg / 1 m and steel cables 10 kg / 1 m, its buoyancy margin is at least 40 kg. The wall thickness of the pipe is 12.1 mm. The pipe withstands pressure of 5 atm or more and is not only an additional protection against physical influences that may occur during operation of the underwater cable, but also gives the effect of complete shielding of the electromagnetic field. Industrial applicability
Изложенным выше способом осуществлена прокладка кабельной линии
на остров Ольхон на Байкале. Кабель проложен по дну проливаThe above method is laid cable line to the island of Olkhon on Lake Baikal. The cable is laid along the bottom of the strait
Малые Ольхонские Ворота, сохранив при этом донные сообщества экосистемы озера Байкал, уникального Участка мирового природного наследия. Предлагаемая технология укладки кабеля практически не оказывает никакого ущерба подводным сообществам из-за кратковременного негативного воздействия, производимого лишь в процессе опускания и укладки кабеля на дно. Происходит значительное снижение пятна мутности и благодаря этому сохранение биологического равновесия. Обследование зоны проложенной трубы с кабелем показало, что места обитания бычковых рыб и окуня остались прежними.Small Olkhon Gate, while preserving the bottom communities of the ecosystem of Lake Baikal, a unique World Natural Heritage Site. The proposed technology of cable laying practically does not do any harm to underwater communities due to short-term negative impact produced only in the process of lowering and laying the cable to the bottom. There is a significant decrease in the turbidity spot and due to this the preservation of biological balance. Examination of the area of the laid pipe with cable showed that the habitat of goby fish and perch remained the same.
Рыбы принимают проложенную трубу за естественный объект.Fish take a laid pipe for a natural object.
Применение способа значительно сокращает сроки строительства и снижает стоимость работ из-за отсутствия необходимости в прокладке траншеи и привлечения для транспортировки трубы с кабелем и укладки конструкции обычного буксира вместо специального судна - кабелеукладчика.The application of the method significantly reduces the construction time and reduces the cost of work due to the lack of the need for laying a trench and attracting a pipe with a cable for transportation and laying the construction of a conventional tugboat instead of a special cable laying vessel.
Заявляемый способ прокладки подводного кабеля обеспечивает защиту от слабых электрических полей, ограждает места нерестилищ, сокращает время антропогенного воздействия на экосистему водоема, обеспечивает защиту кабеля от физических, химических и биологических процессов деструкции.The inventive method of laying an underwater cable provides protection against weak electric fields, protects the spawning grounds, reduces the time of anthropogenic impact on the ecosystem of the reservoir, provides cable protection from physical, chemical and biological processes of destruction.
Способ прокладки подводного кабеля применим для осуществления в любых, в том числе, глубоких водоемах.
Источники информацииThe method of laying an underwater cable is applicable for implementation in any, including deep, water bodies. Information sources
1. Патент 2164050 Российская Федерация, МПК7 H 02 G 1/10, H 02 G 1/08, F 16 L 1/00. Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию / Филимонов СИ., Шахов A.B.- Опубл. 2001.03.10.1. Patent 2164050 Russian Federation, IPC 7 H 02 G 1/10, H 02 G 1/08, F 16 L 1/00. The method of laying cables and polyethylene pipelines underground through the coastline / Filimonov SI., Shakhov AB- Publ. 2001.03.10.
2. Патент 2165121 Российская Федерация, МПК7 H 02 G 1/10, H 02 G 1/06, H 02 G 9/02, E 02 F 5/00. Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой ниже отметки дна водоема и устройство для его осуществления / Филимонов2. Patent 2165121 Russian Federation, IPC 7 H 02 G 1/10, H 02 G 1/06, H 02 G 9/02, E 02 F 5/00. The method of laying cables and polyethylene pipelines under water below the bottom of the reservoir and a device for its implementation / Filimonov
СИ.- Опубл. 2001.04.10.SI.- Publ. 2001.04.10.
Заменяющий лист
Replacement sheet