Расчет массы балласта при прокладке трубопровода

Через водные преграды

 

На трубопровод, находящийся в реке, поток воды оказывает силовое воздействие.

При симметрическом обтекании трубопровода потоком (Рисунок 4) на него действует горизонтальная сила - сила лобового сопротивления.

 

 

Рисунок 4.

 

Воздействие потока на погонный метр трубопровода определяется формулой

 

 

где С_х - коэффициент лобового сопротивления;

V - скорость потока;

д - наружный диаметр трубопровода;

р_в - плотность воды.

 

Коэффициент лобового сопротивления С_х=1,2,...0,6.

 

Рисунок 5.

 

Трубопровод, лежащий на дне реки обтекается несимметричным потоком (рисунок 5). На него действует горизонтальная сила Р_х¹ (сила лобового сопротивления) и вертикальная (подъёмная) сила Р_у

 

где и С_у - коэффициенты лобового сопротивления и подъёмной силы;

V_дн-- скорость потока на дне, принимаемая равной 0,6 скорости воды

на поверхности реки. — С_х; С_у=0,6...0,55.

Трубопровод, уложенный на дно, находится под воздействием системы сил (рисунок 6).

 

 

Рисунок 6.

а) в вертикальной плоскости; б) в горизонтальной плоскости.

 

Нарушение равновесия этой системы может привести к всплытию трубопровода или его перемещению по дну.

Для предотвращения этого необходимо делать пригрузку (балластировку) тру­бопровода.

Условие равновесия трубопровода в вертикальной плоскости (для 1 пог.м трубы).

 

q_т+ q_пр+Б₁ ≥ Р_у+R_арх

где q_T — вес 1 пог.м трубы;

q_np - вес продукта (в 1 п. м);

Б_! - необходимый вес балласта в воде;

Р_у - подъемная сила;

R_apx – выталкивающая сила (Архимедова).

Необходимый вес балласта в воде

 

Б₁ ≥ Р_у+R_арх- q_т- q_пр

Пригрузка трубопровода балластом Б₁ обеспечивает его равновесие в вертикальной плоскости. При этом давление трубопровода на грунт будет равна нулю.

 

 

Чтобы сила Р_х не перемещалатрубопровод по дну, необходимо выдержать условие (Рис. 7б)

 

nP_x≥Б₂ƒ

где n - коэффициент перегрузки (п-1,1);

f — коэффициент трения трубопровода о грунт дна реки (f = 0,4);

Б₂ - вес балласта в воде против горизонтального перемещения

трубопровода.

■

Общийвес балласта в воде на I п. м трубопровода

 

Б = Б₁ + Б₂

Обычно необходимо знать вес балласта в воздухе, который можно определить по уравнению

 

 

где Б' - вес балласта в воздухе;

Б - вес балласта в воде;

ρ₀ - плотность балласта;

ρ_В - плотность воды

Приразвертывании полевых магистральных трубопроводов через водные пре­грады в качестве балласта обычно используют мешки с песком.

Вывод по второму вопросу

Рассмотренный подход к расчёту массы балласта позволяет надёжно предотвратить трубопроводы от всплытия и передвижения при прокладке их через водные преграды

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В лекции рассмотрены очень важные вопросы, необходимые для офицера служ­бы горючего в его практической деятельности. Умелое использование закона Архи­меда позволяет транспортировать герметично затаренные нефтепродукты на плаву через водные преграды. Владение расчетом по определению веса балласта при пре­одолении водных преград ПМТпозволяет надежно его эксплуатировать.

 

 

Профессор П. Германович