Труба с балластным покрытием

Заявляемое устройство относится к трубопроводной технике, а именно к трубам с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов. Технический результат, достигаемый в заявляемой трубе с балластным покрытием, состоит в повышении прочности и долговечности устройства. Кроме того, повышается прочность на изгиб и расширяется область применения, за счет возможности использования в районах Крайнего Севера. Технический результат достигается тем, что труба с балластным покрытием содержит центральную трубу 1, оболочку 7, установленную соосно центральной трубе 1 с образованием кольцевого пространства и балластный материал 3. Оболочка 7 имеет внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр центральной трубы 1. Опорно-направляющее устройство состоит из центраторов 2, распределенных и закрепленных на наружной поверхности слоя 4 пенно-полиуретана. На слое 4 пенно-полиуретана с помощью фиксаторов 6 установлен арматурный каркас 5, который расположен внутри балластного материала 3. При этом арматурный каркас имеет, по меньшей мере, четыре продольные арматуры 8, на которые навита по спирали с равным шагом поперечная арматура 9. Продольная 8 и поперечная 9 арматуры соединены с помощью вязальной проволоки и/или сварки. В качестве балластного материала использована бетонная смесь.

Заявляемое устройство относится к трубопроводной технике, а именно к трубам с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов.

Известна труба, описанная в изобретении на способ, состоящая из центральной стальной трубы, трубы-оболочки из полиэтилена, Труба-оболочка установлена соосно центральной трубе с зазором и образует межтрубное кольцевое пространство. Центральная труба имеет антикоррозионное покрытие. На центральную трубу равномерно по ее длине установлены и закреплены опорные центрирующие кольца. Каждое опорное центрирующее кольцо выполнено составным и содержит гибкую стальную ленту, концы которой соединены между собой замком с образование кольца. По окружности кольца равномерно распределены центрирующие выступы прямоугольной формы из твердого полиэтилена. Кольцевое пространство между центральной трубой и полиэтиленовой трубой заполнено цементно-песчаным раствором (Патент RU 2257503 от 22.10.2003).

Недостаток известной трубы заключается в том, что при вводе центральной трубы с опорными центрирующими кольцами в полиэтиленовую трубу, которая, как правило, имеет отклонения от правильной цилиндрической формы, возникает значительное давление на поверхностях центрирующих выступов, контактирующих с внутренней поверхностью полиэтиленовой трубы, и, соответственно, возникает значительная сила трения, создающая опрокидывающий момент на центрирующих выступах, что приводит к затруднению движения и вызывает местное выпучивание оболочки или даже ее разрыв.

Кроме того, прямоугольные центрирующие выступы, создают при заполнении кольцевого пространства бетонной смесью значительное гидравлическое сопротивление движению вязкой утяжеляющей цементно-песчаной или бетонной смеси, и, как следствие, значительный перепад давления смеси перед выступами и за выступами, и возникновение опрокидывающего момента на выступах, способного вызвать их опрокидывание с возможным разрывом гибкой стальной ленты, что приведет к браку.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является конструкция трубы комбинированной с балластным покрытием. Труба комбинированная с балластным покрытием состоит из центральной трубы, проводящей вещество в газообразном или жидком состоянии и оболочки, установленной соосно центральной трубе с образованием кольцевого пространства. Внутренний диаметр оболочки больше, чем наружный диаметр центральной трубы, а длина оболочки, чем длина центральной трубы. Центральная труба снабжена опорно-направляющим устройством, которое состоит из центраторов, распределенных и закрепленных на наружной поверхности центральной трубы. Центраторы имеют фаски, которые расположены на поверхностях, контактирующих с внутренней поверхностью оболочки. Кольцевое пространство заполняет балластный материал. Оболочка является спиральновитой из оцинкованной стальной ленты с выступающими внутрь швами. Оболочка на наружной поверхности имеет защитное покрытие (Патент RU 2317469 от 20.10.2006).

Недостатком данной трубы является низкая прочность и низкая морозоустойчивость. При повреждении защитного покрытия в уложенной на дно водоема трубе она подвергается разрушению, поскольку оболочка трубы является спиральновитой из оцинкованной стальной ленты и имеет швы.

Технический результат, достигаемый в заявляемой трубе с балластным покрытием, состоит в повышении прочности, морозоустойчивости и долговечности устройства. Кроме того, повышается прочность на изгиб и расширяется область применения, за счет возможности использования в районах Крайнего Севера.

Технический результат достигается тем, что труба с балластным покрытием содержит центральную трубу, оболочку, установленную соосно центральной трубе с образованием кольцевого пространства, балластный материал и опорно-направляющее устройство. Центральная оболочка имеет внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр центральной трубы. Опорно-направляющее устройство состоит из центраторов. Между центральной трубой и балластным материалом нанесен слой пенополиуретана. Центраторы распределены и закреплены на слое пенополиуретана. Внутри балластного материала расположен арматурный каркас с фиксаторами, удерживающими арматурный каркас на слое пенополиуретана и центраторах. При этом арматурный каркас имеет, по меньшей мере, четыре продольные арматуры, на которые навита по спирали с равным шагом поперечная арматура. Продольная и поперечная арматура соединена с помощью вязальной проволоки и/или сварки. В качестве балластного материала использована бетонная смесь.

В частном случае оболочка может быть выполнена из металлополимера.

В частном случае труба может иметь защитный слой из полиэтилена.

В частном случае оболочка может быть выполнена из металла.

В частном случае оболочка может быть выполнена из полимера.

На фиг.1 представлен продольный разрез трубы с балластным покрытием;

на фиг.2 - поперечный разрез трубы с балластным покрытием;

на фиг.3 - конструкция арматурного каркаса.

Труба с балластным покрытием (фиг.1, 2) содержит центральную трубу 1, опорно-направляющее устройство, состоящее из центраторов 2. При этом на центральную трубу 1 может быть нанесен защитный слой из полиэтилена (на фиг. не показан). Между центральной трубой 1 и балластным материалом 3 нанесен слой 4 пенополиуретана. Центраторы 2 распределены и закреплены на слое 4 пенополиуретана. Арматурный каркас 5 закреплен на слое 4 пенополиуретана с помощью фиксаторов 6 и расположен внутри балластного материала 3, на поверхности которого сформирована оболочка 7. Арматурный каркас 5 (фиг.3) состоит из продольной арматуры 8, на которую по спирали с равным шагом навивается поперечная арматура 9.

Сборка заявляемой трубы с балластным покрытием осуществляется следующим образом.

При изготовлении центральной трубы 1 на ее поверхность наносится трехслойное полиэтиленовое покрытие, которое с концов центральной трубы счищается. Затем на центральную трубу 1 наносят слой 4 пенополиуретана. Слой 4 пенополиуретана может быть нанесен следующим образом. На центральную трубу 1 соосно устанавливают трубу-оболочку из полиэтилена (на фигурах не показана), которая имеет отверстие для подачи пенополиуретана. Полиэтиленовую оболочку герметизируют путем установки на концах трубы заглушек с расположением воздушных отверстий вверх, оставляя при этом выпуски трубы порядка 15-25 см. Затем производится заливка в межтрубное пространство пенополиуретана через отверстие заглушки со стороны поднятого конца трубы (труба устанавливается с уклоном до 5°). В процессе вспенивания пенополиуретана, происходит заполнение межтрубного пространства по направлению снизу вверх с одновременным вытеснением из него воздуха через воздушные отверстия в верхней заглушке.

После закачивания под трубу-оболочку и затвердения пенополиуретана, трубу-оболочку могут снимать, а могут и оставить для предохранения от механических повреждений при установке на слой 4 пенополиуретана центраторов 2 и арматурного каркаса 5.

Пенополиуретан обладает очень низким коэффициентом теплопроводности - 0,05 Вт/(м*К), что при толщине слоя равным 80 мм, дает сопротивление теплопередаче 1,6 (м*К)/Вт. Пенополиуретан очень устойчив к воздействию внешних факторов, он не разрушается под воздействием ультрафиолета, солей, кислот до 10% и щелочей.

После полимеризации пенополиуретана центральная труба 1 закрепляется на сборочном стенде (на чертеже не показано) и на нее устанавливают первую заглушку с уплотнительным резиновым кольцом. Арматурный каркас 5 монтируется на отдельном стенде из продольной арматуры 8, на которую по спирали с равным шагом навивается поперечная арматура 9. Продольную 8 и поперечную 9 арматуру соединяют с помощью вязальной проволоки и/или сварки. Смонтированный арматурный каркас 5 закрепляется на слое 4 пенополиуретана при помощи фиксаторов 6. Затем производят сборку центраторов 2. Сверху арматурного каркаса 5 формируют оболочку 7. Оболочка 7 может иметь различную конфигурацию, то есть в зависимости от устройства центраторов поперечное сечение оболочки может быть выполнено в виде квадрата, прямоугольника, окружности или в виде эллипса. Оболочка 7 может быть выполнена из различных материалов (металл, металлополимер, полимер). Материал оболочки 7 выбирается из условий, в которых будет эксплуатироваться труба с балластным покрытием. Потом устанавливают вторую заглушку с уплотнительным резиновым кольцом, при этом одна из заглушек имеет горловину для закачивания бетонной смеси. Собранную конструкцию снимают со сборочного стенда и укладывают в ложементе. Балластный материал (бетонная смесь) 3 закачивают через горловину заглушки при помощи бетононасоса. Схватывание балластного материала 3 происходит за 3-3,5 часа. Затем заглушки снимают и оставляют конструкцию на 10-12 часов при температуре +15-+20°С для набора прочности балластного материала 5 до 5 МПа. Набор прочности балластного материала 3 до 20 МПа осуществляется после укладки трубы с балластным покрытием на песчаную подушку.

Заявленная труба с балластным покрытием прочна, морозоустойчива и долговечна. Она имеет повышенную прочность на изгиб и может быть использована при строительстве подводных трубопроводов для прокладки их в различных климатических условиях.

1. Труба с балластным покрытием, содержащая центральную трубу, оболочку, установленную соосно центральной трубе с образованием кольцевого пространства, имеющую внутренний диаметр больший, чем наружный диаметр центральной трубы, опорно-направляющее устройство, состоящее из центраторов, и балластный материал, отличающаяся тем, что между центральной трубой и балластным материалом нанесен слой пенополиуретана, на котором распределены и закреплены центраторы, внутри балластного материала расположен арматурный каркас с фиксаторами, удерживающими арматурный каркас на слое пенополиуретана, при этом арматурный каркас имеет, по меньшей мере, четыре продольные арматуры, на которые навита по спирали с равным шагом поперечная арматура, соединение продольной и поперечной арматуры осуществлено с помощью вязальной проволоки и/или сварки, а в качестве балластного материала использована бетонная смесь.

2. Труба с балластным покрытием по п.1, отличающаяся тем, что оболочка выполнена из металлополимера.

3. Труба с балластным покрытием по п.1, отличающаяся тем, что оболочка выполнена из металла.

4. Труба с балластным покрытием по п.1, отличающаяся тем, что оболочка выполнена из полимера.

5. Труба с балластным покрытием по п.1, отличающаяся тем, что центральная труба имеет защитный слой из полиэтилена.