Область техники

Изобретение относится к прокладке электрического кабеля через водные препятствия, естественные и искусственные водоемы.

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, МПК ⁷ 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].

Известен способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под водой, включающий одновременную разработку траншеи, укладку кабеля и полиэтиленовых трубопроводов, замыв траншеи [Патент 2165121 Российская Федерация, МПК 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.

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.

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.

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.

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.

Например, необходимость и возможность прокладки кабельной линии для электроснабжения острова Ольхон на Байкале обсуждалась в течение десятилетий.

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.

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.

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.

Укладку кабеля в пластиковой трубе проводят, постепенно наполняя водой пластиковую трубу с одного конца, а фиксацию трубы на дне осуществляют точечно, через определенные промежутки.

Фиксацию трубы на дне осуществляют при помощи грузов, в качестве которых могут быть мешки с цементом и др.

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.

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 чертежей

На фиг. 1. показан кабель в трубе на поверхности воды и начало укладки трубы с кабелем, на фиг. 2 - кабель, уложенный на дно.

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.

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.

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.

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.

Трубы на участке сваривают и в них постепенно протягивают кабель и два троса, один, скрепленный с кабелем, другой свободный. Трубы сваривают специальными сварочными аппаратами.

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 прокладки

(менее 3 км) использовать скрепленный с кабелем трос нет необходимости.

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.

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 применимость

Изложенным выше способом осуществлена прокладка кабельной линии

на остров Ольхон на Байкале. Кабель проложен по дну пролива

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.

Рыбы принимают проложенную трубу за естественный объект.

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.

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.

Способ прокладки подводного кабеля применим для осуществления в любых, в том числе, глубоких водоемах.

Источники информации

1. Патент 2164050 Российская Федерация, МПК ⁷ 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.

2. Патент 2165121 Российская Федерация, МПК 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. 2001.04.10.

Заменяющий лист