Способ увеличения несущей способности ледяного покрова

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов.

Известно техническое решение (1. Козин В.М. Патент РФ №2135685 от 27.08.1999), в котором способ создания ледяной переправы заключается в размещении подо льдом стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец труб выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Холодный воздух, как более тяжелый, поступает внутрь труб, вызывая намерзание льда по всей их наружной поверхности. По истечении времени, достаточного для надежного примерзания нижних и верхних частей труб соответственно к дну бассейна и ледяному покрову и намерзания на поверхностях труб слоя льда необходимой толщины, ледяная переправа готова к эксплуатации.

Недостатком способа является опасность его использования при значительных колебаниях уровня воды в водоеме, которые неизбежно возникают в течение всего зимнего периода. Так, при подъеме уровня может произойти отрыв от дна придонных концов труб, а при падении - разрушение самого ледяного покрова в местах его примерзания к верхним концам труб.

Задачей заявленного изобретения является создание ледяной переправы, несущая способность которой не зависела бы от колебаний уровня воды в водоеме.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в увеличении степени надежности эксплуатации ледяной переправы.

Существенные признаки, характеризующие изобретение: Ограничительные: несущую способность ледяного покрова увеличивают посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью.

Отличительные: трубы выполняют в виде телескопических опор, при этом участок соединения подвижного элемента телескопической опоры с неподвижным оснащают расположенным внутри труб нагревательным элементом.

Способ осуществляется следующим образом.

В ледяном покрове по обеим сторонам намеченного пути транспортировки грузов сверлятся ряды сквозных отверстий. Через них под лед вертикально опускают трубы в виде телескопических опор с одним подвижным и одним неподвижным элементами, оснащенными уплотнительными кольцами для обеспечения герметичности участка их соединения, с заваренными нижними торцами труб и упирают их в дно бассейна. Длина опор при этом должна быть достаточной для того, чтобы верхний их конец возвышался над поверхностью ледяного покрова. Для предотвращения возможного всплытия труб их временно закрепляют. Затем подготовленную таким образом ледяную переправу подвергают воздействию отрицательных температур. Холодный тяжелый воздух (t<0°С) поступает внутрь труб, вызывая намерзание льда по всей их наружной поверхности, т.е. образование под ледяным покровом своеобразных ледяных свай (ледяных опор), что, безусловно, повысит прочность ледяной переправы. По истечении времени, достаточного для намерзания на поверхностях труб слоя льда необходимой толщины h, ледяная переправа готова к эксплуатации, но только для данного уровня воды в водоеме. Поскольку этот уровень, безусловно, будет колебаться в течение всего периода ледостава, то для устранения последствий изменения уровня воды внутри опоры на участке соединения подвижного элемента телескопической опоры с неподвижным устанавливают нагревательный элемент, например, в виде индукционного нагревателя. Если в процессе эксплуатации переправы вследствие значительного изменения уровня воды в водоеме возникнет опасность ее повреждения, то включают нагревательный элемент. Намерзший на трубе телескопической опоры лед растает и подвижный элемент телескопической опоры вместе с примерзшим к нему ледяным покровом переместится в нужном ему направлении: при подъеме воды - вверх; понижении уровня - вниз. После этого питание нагревательного элемента отключают и затем на этом участке за счет естественного холода вновь произойдет намерзание льда. Переправа вернется в прежнее рабочее состояние, но только через определенное время, продолжительность которого следует определять соответствующими расчетами или экспериментально. При этом необходимо обеспечить достаточное удаление нагревательного элемента от мест примерзания опор к ледяному покрову или дну и его минимально достаточную мощность во избежание их разрушения при включении нагревательного элемента.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид на переправу; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1

В ледяном покрове 1 по обеим сторонам намеченного пути транспортировки грузов 2 сверлятся ряды сквозных отверстий 3. Через них под лед вертикально опускают трубы 4 с заваренными нижними концами и упирают в дно бассейна 5 (фиг. 1), причем трубы 4 выполняют в виде телескопических опор с подвижным элементом 6 и неподвижным 7. Участок 8 соединения подвижного элемента 6 и неподвижного 7 оснащают нагревательным элементом 9, к которому подключен источник питания 10. (фиг. 2 «а», «б»). При включении нагревательного элемента 9 намерзший слой 11 в месте установки нагревателя 9 расплавится, образовав при этом свободную для перемещения подвижного элемента 6 область 12 (фиг. 2 «б»). Ледяной покров 1 вместе с вмороженным в него подвижным элементом 6 и примерзшим слоем 11 (фиг. 2) в зависимости от колебаний уровня воды в водоеме в соответствии с законом гидростатики (законом Архимеда) примут соответствующее положение (либо всплывут, либо погрузятся). После чего источник питания 10 отключают. За счет низких атмосферных температур более холодный воздух вытеснит более теплый, заполнив внутренний объем телескопической опоры, вызовет замерзание воды в области 12 (фиг. 2 «б»), т.е. произойдет восстановление целостности опоры при подъеме воды или замыкание этой области с последующим смерзанием, т.е. залечиванием возникшей неоднородности, при падении уровня воды. В рассмотренных случаях предложенное решение приведет к увеличению несущей способности ледяного покрова, т.е. к достижению заявленного технического результата.

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец труб выполнен заваренным, а верхний конец выступает над ледяной поверхностью, отличающийся тем, что трубы выполняют в виде телескопических опор, при этом участок соединения подвижного элемента телескопической опоры с неподвижным оснащают расположенным внутри труб нагревательным элементом.