Утяжелитель-обтекатель трубопровода

Утяжелитель-обтекатель трубопровода. Полезная модель относится к области строительства и может найти применение при прокладке магистральных трубопроводов по речному дну. Техническая задача, решаемая с помощью полезной модели, заключается в понижении коэффициента лобового сопротивления забалластированного трубопровода при обтекании его речным потоком в случае размыва траншеи дна и образования свободных пролетов. Конструкция устройства содержит два листа упругого материала, которые закреплены на цилиндрической поверхности утяжелителя 1, установленного на трубопроводе 2 и образуют верхнюю и нижнюю консоли 3, 4. Консоли 3, 4 фиксируются в исходном положении так, что упруго деформированная нижняя консоль 4 прилегает к поверхности утяжелителя 1, а упруго деформированная верхняя консоль 3 - к наружной поверхности нижней консоли 4. В рабочем положении консоли 3, 4 освобождаются от упругой деформации и при этом поперечное сечение трубопровода 2 с утяжелителем 1 приобретает каплевидную форму, ориентированную вдоль потока. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области строительства и может найти применение при прокладке магистральных трубопроводов по речному дну.

Наиболее близким к заявленной полезной модели устройством является утяжелитель трубопровода, выполненный из железобетона в виде двух охватывающих трубу полуколец, соединенных между собой посредством стальных шпилек и гаек - Технические условия 102-264-81.

Недостатком известного устройства является высокий коэффициент лобового сопротивления конструкции из-за плохой обтекаемости формы.

Образующиеся при размыве грунта дна свободные пролеты трубопровода, снаряженного утяжелителями, подвергаются значительному гидродинамическому воздействию со стороны речного потока, сила которого вычисляется по следующей формуле:

F=0,5CS²,

где С - безразмерный коэффициент лобового сопротивления, характеризующий форму тела и зависящий от скорости потока;

S - площадь наибольшего сечения тела в плоскости, перпендикулярной потоку;

- плотность воды;

- скорость течения.

Это воздействие приводит к появлению дополнительных деформирующих напряжений в трубопроводе и к сокращению срока его службы.

Техническая задача, решаемая с помощью полезной модели, заключается в понижении коэффициента лобового сопротивления забалластированного трубопровода при обтекании его речным потоком в случае размыва траншеи дна и образования свободных пролетов.

Поставленная техническая задача решается утяжелителем - обтекателем трубопровода, содержащим один или два листа упругого материала, закрепление которых на цилиндрической поверхности утяжелителя трубопровода образует верхнюю и нижнюю консоли, фиксируемые в исходном положении, при котором упруго деформированная нижняя консоль прилегает к поверхности утяжелителя, упруго деформированная верхняя консоль - к наружной поверхности нижней консоли, а в рабочем положении осуществляется освобождение консолей от упругой деформации, при этом поперечное сечение трубопровода с утяжелителем приобретает каплевидную форму, ориентированную вдоль потока.

Фиксация консолей в исходном положении может осуществляться, например, с помощью средства, прочность которого нарушается при взаимодействии с водой, а также - с помощью гибкой тяги, освобождаемой при размыве грунта под утяжелителем.

На фиг.1 представлена конструкция варианта устройства, содержащего два листа упругого материала, размещенных на кольцевом утяжелителе трубопровода, в исходном положении, на фиг.2 представлено это же устройство в рабочем положении.

Утяжелитель-обтекатель трубопровода содержит два листа упругого материала, в качестве которого может быть использован как металл, так и пластик. Листы закреплены на цилиндрической поверхности утяжелителя 1, установленного на трубопроводе 2 и образуют верхнюю и нижнюю консоли 3, 4, соответственно. Консоли 3, 4 фиксируются в исходном положении так, что упруго деформированная нижняя консоль 4 прилегает к поверхности утяжелителя 1, а упруго деформированная верхняя консоль 3 - к наружной поверхности нижней консоли 4.

Фиксация консолей 3, 4 друг к другу и к утяжелителю 1 осуществляется гибкой тягой 5. Это - один из возможных вариантов фиксации.

Понижение коэффициента лобового сопротивления трубопровода с помощью устройства происходит следующим образом.

При размыве участка трубопровода 2 и образовании свободного пролета, лишенного поддержки дна, гибкая тяга 5, оказавшись в воде, освобождает консоли 3, 4 от фиксации.

Упругие консоли 3, 4 расходятся так, что конструкция забалластированного трубопровода 2 приобретает в поперечном сечении каплевидную форму, ориентированную вдоль потока.

Форма и размеры листов-консолей 3, 4 выбираются такими, чтобы обеспечить вытянутость формы при сохранении общей жесткости конструкции.

Для получаемой таким образом обтекаемой формы конструкции коэффициент лобового сопротивления значительно уменьшается: если коэффициент лобового сопротивления С для конструкции - прототипа в пределах реальных скоростей течения в реках составляет 0,35-0,4, то для предлагаемой конструкции он падает до значения 0,05 - X.Кухлинг «Справочник по физике», М.: «Мир», 1982, с.458.

1. Утяжелитель-обтекатель трубопровода, содержащий один или два листа упругого материала, закрепление которых на цилиндрической поверхности утяжелителя трубопровода образует верхнюю и нижнюю консоли, фиксируемые в исходном положении, при котором упругодеформированная нижняя консоль прилегает к поверхности утяжелителя, упругодеформированная верхняя консоль - к наружной поверхности нижней консоли, а в рабочем положении осуществляется освобождение консолей от упругой деформации, при этом поперечное сечение трубопровода с утяжелителем приобретает каплевидную форму, ориентированную вдоль потока.

2. Утяжелитель по п.1, в котором фиксация консолей в исходном положении осуществляется с помощью средства, прочность которого нарушается при взаимодействии с водой.

3. Утяжелитель по п.1, в котором фиксация консолей в исходном положении осуществляется с помощью гибкой тяги, освобождаемой при размыве грунта под утяжелителем.