Способ разрушения ледяного покрова и устройство для его осуществления

Способ разрушения ледяного покрова и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к амфибийным судам на воздушной подушке (СВП), разрушающим ледяной покров путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при его движении по льду с резонансной скоростью, т.е. резонансным методом.

Уровень техники известен из способа разрушения льда СВП (1. Козин В.М. Патент РФ №2143373, МКИ 6 В 63 В 35/08 от 27.12.1999, БИ 36), заключающегося в том, что перед началом ледокольных работ в ледяном покрове выполняют концентраторы напряжений в виде канавок. Глубина канавок меньше толщины льда, а длина не менее длины фронта первого за судном гребня поперечных изгибно-гравитационных волн. Канавки ориентированы перпендикулярно направлению движения судна и расположены относительно друг друга на расстоянии, равном полудлине поперечных резонансных изгибно-гравитационных волн.

Недостатком способа является его недостаточная ледоразрушающая способность из-за незначительного предварительного снижения несущей способности ледяного покрова, возникающего вследствие выполнения концентратов напряжений.

Сущность изобретения заключается в разработке способа, позволяющего в большей степени уменьшить несущую способность ледяного покрова перед началом выполнения ледокольных работ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины ледяного покрова, разрушаемого резонансным методом.

Также известно (2. В.В.Богородский, В.П.Гаврило, О.А.Недошивин. Разрушение льда. Методы, технические средства. Л.: Гидрометеоиздат. - 1983, 232 с.), что для разрушения льда применяют автомобили, с которых на ледяной покров посыпают химические вещества, способные разрушать лед. (См. [2] на стр.197).

Недостатком устройства являются ограниченная проходимость автомобилей по заснеженному льду и опасность их провала под лед.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, повышающего безопасность нанесения химических веществ на лед и уменьшающих их расход.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении затрат на разрушение льда.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке, заключающийся в том, что перед началом ледокольных работ в ледяном покрове создают концентраторы напряжений в виде канавок глубиной меньше толщины льда и длиной не менее длины фронта первого за судном гребня поперечных изгибно-гравитационных волн, ориентированных перпендикулярно направлению движения судна.

Отличительные: канавки выполняют в виде сетки, аналогичной сети трещин, возникающих в ледяном покрове за кормой судна между двумя ближайшими поперечными трещинами после его прохода с резонансной скоростью, для реализации способа используют устройство, состоящее из судна на воздушной подушке, способное перемещаться по льду с резонансной скоростью, в кормовой части судна установлена рама, выполненная из перфорированных труб, отверстия в которых служат для распыления на лед химических веществ, при этом форма рамы аналогична сети трещин, возникающих в ледяном покрове после прохода судна с резонансной скоростью, а сама рама расположена горизонтально, т.е. параллельно поверхности льда.

Известно (3. В.А.Зуев, В.М.Козин. Использование судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова. - Владивосток: Из-во ДВГУ, 1988-128 с., см. на стр.89-91), что ледяной покров при возбуждении в нем ИГВ с помощью СВП разрушается не только на их вершинах и подошвах, но и между ними, причем форма обломков льда близка к сегментной, а ширина разрушаемой области составляет не менее трех ширин самого судна, т.е. длина первого за судном фронта поперечных волн, на которой происходит полное разрушение льда, составляет три ширины судна. Таким образом, если концентраты напряжений, т.е. канавки, выполнить в виде сетки аналогичной, т.е. воспроизводящей сеть трещин, т.е. форму и размеры обломков льда, то это приведет к большей эффективности разрушения ледяного покрова, чем при реализации способа-аналога. Сеть трещин при этом, т.е. размеры и форму обломков ледяного покрова с заданными параметрами, можно оценить либо на основании статистической обработки данных экспериментов, либо определить теоретически (см. 4. В.Д.Жесткая, В.М.Козин. Исследования возможностей разрушения ледяного покрова амфибийными судами на воздушной подушке. Владивосток: Дальнаука. 2003 - 161 с.).

Изобретение осуществляется следующим образом.

Перед началом выполнения работ по разрушению ледяного покрова резонансным методом, толщина которого превышает предельную ледоразрушающую способность для данного СВП, определяют сеть трещин, а затем на лед при помощи устройства, установленного в кормовой части судна и выполненного в виде рамы, изготовленной из перфорированных труб через отверстия в них на лед распыляют химическое вещество, способное разрушать лед (см. [2]). Рама расположена в горизонтальной плоскости, а ее размеры и форма в плане позволяют распылять на лед вещество в виде сетки, аналогичной сети трещин в ледяном покрове на ширине, равной трем ширинам судна, и между двумя ближайшими поперечными по отношению к направлению движения судна трещинами. Вещество распыляют таким образом, чтобы на поверхности льда они образовали сетку (своеобразную паутину), по своей форме аналогичную сети трещин, возникающих в ледяном покрове после прохода судна с резонансной скоростью. Для этого судно перемещают по намеченному пути на всем его протяжении, т.е. предполагаемой полосы разрушения льда, на предельно малой скорости, а вещество в раму подают периодически с расходом, достаточным для образования на поверхности льда сетки в виде полосок из этого вещества. После такого прохода работы на льду прекращают на время, необходимое для формирования во льду канавок вследствие разрушения льда веществом. Затем судно возвращают в начало намеченного пути, с него снимают раму и начинают его перемещение по намеченному пути с резонансной скоростью. Наличие концентратов напряжений на поверхности льда, выполненных по форме, совпадающей с сеткой возникающих трещин, вызовет более интенсивное по сравнению с аналогом разрушение, что позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана рассчитанная сеть трещин, возникающих во льду после прохода СВП с резонансной скоростью; на фиг.2 показан вид сверху на судно и распыляющую вещество раму; на фиг.3 - вид на устройство сбоку.

Для ледяного покрова 1 с заданными параметрами определяют характер сети трещин 2 (фиг.1). Затем на судно 3 устанавливают раму 4 (фиг.2), с помощью которой на лед 1 распыляют вещество 5 (фиг.3) в виде сетки, воспроизводящей сеть трещин 2 во льду 1 на ширине рамы В, равной трем ширинам судна b и между двумя ближайшими к судну поперечными трещинами 6.

1. Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке, заключающийся в том, что перед началом ледокольных работ в ледяном покрове создают концентраторы напряжений в виде канавок глубиной меньше толщины льда и длиной не менее длины фронта первого за судном гребня поперечных изгибно-гравитационных волн, ориентированных перпендикулярно направлению движения судна, отличающийся тем, что канавки выполняют в виде сетки, аналогичной сети трещин, возникающих в ледяном покрове за кормой судна между двумя ближайшими поперечными трещинами после его прохода с резонансной скоростью.

2. Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из судна на воздушной подушке, способное перемещаться по льду с резонансной скоростью, отличающееся тем, что в кормовой части судна установлена рама, выполненная из перфорированных труб, отверстия в которых служат для распыления на лед химических веществ, при этом форма рамы аналогична сети трещин, возникающих в ледяном покрове после прохода судна с резонансной скоростью, а сама рама расположена горизонтально, т.е. параллельно поверхности льда.