Установка для моделирования воздейст-вия льда ha гидротехнические сооруже-ния

Установка для моделирования воздейст-вия льда ha гидротехнические сооруже-ния

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-sy— (22) Заявлено 270879 (21) 2845197/29-15

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>817131

Р1) М. Кл. с присоединением заявки ¹

Е 02 В 1/02

Е 02 В 15/02

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и откр ыти и (23) Приоритет—

Опубликовано 3003.81.Бюллетень N9 12 (53) УДК626. 01 (088.8) Дата опубликования описания 300381 (72) Авторы изобретения

С.A.Âåðøèíèí, A.Â.Óïoðoâ и А.Г.Черушев .Р

* " * - "» ° . Я

Московский ордена Трудового Красного Знам инженерно-строительный институт им. В.В. Куй6ыщева (71) Заявитель (54 ) УСТАНОВКА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛЬДА HA ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к гидродинамическим испытаниям, а именно. к устройствам для моделирования воздействия льда на гидротехнические сооружения.

Известна установка для модели-» рования воздействия льда на гидросооружения, включающая емкость с водой и ледяное поле, образуемое в результате охлаждения воды в зимний период (1).

Недостатком известной установки является то, что получение льда и проведение экспериментов возможно только в зимнее время и только в местности с холодными зимами.

Наиболее близкой к изобретению является установка для моделирования воздействия льда на гидротехнические сооружения и.для исследования льда, включающая бассейн и ледяное поле. Лед получается путем .распыления над водой измельченного снега. При попадании на лед частиц снега получается моделированный лед (2).

Недостатком установки является невозможность создания условий моделирования, достаточно близких к натурным, так как моделированный лед по своим прочностным свойствам не идентичен натурному.

Цель изобретения — создание условий моделирования близких к натурным путем устранения отмеченных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что Установка снабжена жестким каркасом в виде пространственной рамы, расположенной в бассейне и имеющей тяги с упругими элементами .и прижимными шайбами, между которыми расположено ледяное поле.

На чертеже показана установка

15 для моделирования воздействия льда на гидротехнические сооружения, поперечный разрез.

Установка вклЮчает бассейн 1, наполненный водой 2, ледяное поле 3, 20 жесткий каркас 4, ригель 5, тяги 6, упругие элементы 7, прижимные шайбы 8,модель сооружения 9, тяговый трос 10, направляющие 11, каретки 12.

Работает установка следующим образом.

После образования ледяного поля в бассейне 1 перед испытанием модели уровень воды в нем понижается и ледяное поле 3, заключенное в прижимные

30 шайбы 8, промораживается до приоб817131

Формула изобретения ретения заданной прочности. При этом вступают в работу упругие элементы 7, усилие от которых воспринимается ригелем 5 жесткого каркаса 4.

По мере приложения нагрузки к тяговому тфдсу 10 модель сооружения 9 при помощи направляющих 11 и каретки

12 поступательно продвигается сквозь ледяное поле 3, прорезая и деформируя последнее. По мере деформации ледяного поля 3 включаются в работу упругие элементы 7, которые растягиваются при вертикальной деформации ледяного поля и через тяги б передают усилие на нижний ригель 5 жесткого каркаса 4, при этом жесткий каркас 4 остается неподвижным. Тем самым 15 создаются дополнительные усилия,имми.тирующие увеличение выталкивающей силы воды как упругого основания пропорционально линейному масштабу моделирования. В связи с этим дости- 20 гается равенство относительно перемещения л /h,ãäå h — толщина ледяного поля, и последнее разрушается за счет смятия без потери устойчивости, что соответствует картине РазРушения 5 ледяного поля в натурных условиях.

При моделировании должно быть выполнено условие

УИ T

Е (1) г где E и Е - модули деформации льда собственно модели и натуры.

Здесь возможны два пути моделирования:..первый — не менять плотность 35 воды у= г

0 тогда получим ль"", е = ле где Х вЂ” линейный масштаб моделиро- 40 вания.

Отсюда видно, что модуль. деформации льда должен быть УМеньшен.пропорционально линейному масштабу. Соотношение усилий, вызывающих потерю устойчивости на модели и в натуре, будет иметь вид

=л

Отсюда следует, что прочность льда 0 на сжатие должна быть уменьшена про. порционально линейному масштабу.

Однако, опыт показывает, что применение структурно-модулированного льда, в котором уменьшен модуль деформации, имеет низкую прочность только при изгибе, снижение прочности на сжатие происходит в меньших пределах; Это приводит к нарушению равенства и бО и °

P Py

У где P u P — усилия при разрушении ч за счет смятия и потери устойчивости. 65

Поэтому указанный выше способ моделирования применим при Р/Ъ < э, когда P < P> и наблюдается разрушем и ние за счет смятия, хотя последнее равенство не имеет места.

Если не менять упругих свойств структурно-моделированного льда,т.е.

Е = Е,то в этом случае возникает техм ническая трудность выполнения критериев подобия, так как должно быть выполнено условие ум= у. Х

Назовем данное условие моделированием по "весовому" или "гравитационному" подобию.

Для моделирования с выполнением этого условия и служит укаэанное гравитационное устройство, позволяющее создать дополнительные усилия на ледяное поле. Эти усилия имитируют увеличение выталкивающих сил воды. Изменение величины выталкивающих сил в данном случае эквивалентно увеличению удельного веса. воды и льда, что и позволяет выполнить критерий = Л .

В результате использования изобратения в лабораторных условиях получается лед, прочностные свойства которого идентичны натурному..

Использование предлагаемой установки в связи с проводимыми экспериментальными исследованиями по опрецелению воздействия льда на морские гидротехнические сооружения, расположенные на акваториях замерзающих морей, в частности морские нефтегазопромышленные сооружения.

Изучение же воздействия ледяных полей на сооружения в натурных условиях достаточно сложно и потребовало бы строительства дорогостоящего экспериментального ледостойкого основания.

Экономическую эффективность использования предлагаемого устройства в денежном выражении в данный момент определить не представляется возможным, поскольку в Советском Союзе ледостойких оснований до сих пор не воздвигалось, однако по зарубежным данным стоимость подобного сооружения составляет порядка

20 млн.долларов, установка для моделирования воздействия льда на гидротехнические сооружения, включающая бассейн и ледяное поле, отличающаяся тем, что, с целью создания условий моделирования, близких к натурным, она снабжена жестким, каркасом в виде пространственной рамы, расположенной в бассейне и имеющей тяги с упругими элементами и прижимными шайбами, между которыми расположено ледяное поле.

817131

Составитель Л. Ваксенбург

Редактор М. Лысогорова Техред M.Ðåéâåñ Корректор О. Билак.

Заказ 1265/36 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Grosdaiа К.R. Ice Enqineeriпо

for offoshore petroleum .Exploration

in Canada, imperial 0il 1с4, Cargary, Canada, 1977, р.27..

2. Лавров В.В. Деформация и прочность льда, 1969. с. 191.