Зусилля протягування ГМТ буде залежати від сил тертя, що визначаються силами тиску ремонтних труб об стінки трубопроводу, що ремонтується та буде приймати максимальні значення в місцях їх вигину або зламу.
На малюнку нижче представлена розрахункова схема, на якій показаний кут зламу θ осьової лінії трубопроводу, що ремонтується. Взаємодія виділеної ділянки ГМТ з трубою відбувається в точці К, а злам труби передбачається у вертикальній площині. У цьому випадку взаємодія ГМТ з трубою буде максимальним, так як сила тиску від вигину рукава і його сила тяжіння виявляться спрямованими в одну сторону. На краях виділеної ділянки діють поперечні сили Q1 і Q2. моменти М1 і М2. і поздовжні сили Т1 і Т2. причому першу з них можна вважати силою протягування попередній частині ГМР. Якщо розглядається початковий ділянку, то сила Т 1 приймається рівною нулю, а друга сила Т2 - шукана сила протягування розглянутого ділянки з усією, наступного за ним частиною ГМТ.
Розрахункова схема зусилля протягування ГМТ в ремонтується ділянка трубопроводу
Вага розглянутого ділянки ГМТ знаходиться з виразу
де γ - погонний вага ГМТ; L - довжина ділянки, що визначається з довжини дуги
При відомих значеннях внутрішнього діаметра трубопроводу, що ремонтується DT і зовнішнього діаметра ГМТ dp можна визначити радіус R вигину ГМТ, протягненого в трубопровід:
Сила тертя в точці К буде максимальною в стані граничної рівноваги і при відомому статистичному коефіцієнті тертя f визначається відомим законом Кулона:
Якщо задатися якийсь величиною сили Т1. то невідомими величинами будуть поперечні сили Q 1 і Q2. моменти М1 і М2. нормальна реакція N і шукана сила протягування Т2. Через перевищення числа невідомих над числом рівнянь завдання є тричі статично невизначеної і може бути вирішена при відомому коефіцієнті тертя f поверхонь ГМТ і внутрішньої поверхні трубопроводу, що ремонтується. Через грата,
задирок, відкладення різного роду на внутрішній поверхні трубопроводу, що ремонтується коефіцієнт тертя f вище відомих значень тертя металу об метал і був визначений експериментально.
З метою спрощення рішення введемо такі припущення:
- через рівності плечей вигину ГМТ сили Q1 і Q2 припускаємо рівними за величиною;
- можна наближено визначити вертикальні складові цих сил, виходячи з відомої схеми двухопорной балки, навантаженої посередині силою Р і отримала при цьому прогин з кутом повороту в опорних точках, рівним θ / 2:
де l - довжина балки (в нашому випадку можна вважати l = L), EJ - згинальна жорсткість балки, тобто згинальна жорсткість ГМТ.
Беручи до уваги допущення, можна визначити силу протягування Т2 з двох рівнянь рівноваги виділеного елемента ГМР (див. Малюнок вище):
Як правило, відновлюваний трубопровід має змінну кривизну або кілька криволінійних ділянок або зламів, тоді він розбивається на частини і застосовується запропонований метод розрахунку послідовно до кожної частини з використанням системи рівнянь вище як рекурсивної, тобто після кожного кроку знайдена Т2 приймається в наступний етап рівній Т1 .
Відповідно до викладеної методикою, для обчислення сили протягування ГМР в відновлюваний трубопровід була складена програма для ЕОМ з використанням математичної системи Maple 7.
Виходячи з величини допустимої напруги для дротів обплетення [σ] = 205 МПа, що відповідає чинним напруженням Рраб. були визначені гранично допустимі сили протягування Fпp для ГМР різних типорозмірів (таблиця нижче).
Це гранично допустимі значення протягування для ГМТ, понад яких при проведенні ремонтних робіт прикладати до ГМТ можна.
Гранично допустимі навантаження на ГМР
У загальному випадку сила, необхідна для протягування ГМТ конкретної довжини в конкретний трубопровід, буде залежати від довжини ремонтованої ділянки, стану внутрішньої поверхні, ступеня кривизни ділянки та інших менш важливих факторів.
Важливим параметром будь-якого трубопроводу є його прохідний перетин. У таблиці нижче наведені розрахункові відносини внутрішнього діаметра dy до зовнішньому діаметру DH для декількох діаметрів поліетиленових труб і для ГМР, оскільки поліетиленові труби і ГМР мають велику товщину стінки в порівнянні зі сталевими жорсткими трубами.
Порівняння прохідного перетину поліетиленових труб і ГМР
Гнучкі металеві рукава
З порівняння відносини dy / DH поліетиленові труби малого діаметра (до DH = 180 мм) дають меншу звуження прохідній частині в порівнянні з ГМР, а в міру збільшення діаметрів, навпаки, поліетиленові труби дають більше звуження.
Але з огляду на, що використання ГМТ в якості ремонтної труби при ремонті трубопроводів методом «труба в трубі» і в якості байпасній лінії при ремонті трубопроводів без зупинки перекачування є тимчасовим заходом, незначне зменшення прохідного перетину не є визначальним, більш того, при відсутності ГМТ достатнього діаметру можливе використання гнучких трубопроводів меншого перетину (рисунок нижче).
Ремонт дюкера з використанням ГМТ
