Способ создания ледяной переправы

 

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов на акваториях без подледного течения. Изобретение направлено на увеличение несущей способности ледяной переправы. Технический результат достигается посредством намораживания под ледяным покровом ледяных опор в виде водяных столбов, заключенных в замкнутые объемы. Для этого во льду вдоль и поперек оси переправы сверлят ряды сквозных отверстий с равными друг от друга расстояниями. В отверстия вертикально опускают трубы с заваренным нижним торцом, который упирают в дно бассейна. Верхний торец трубы оставляют выше ледяного покрова. Трубы в рядах устанавливают друг от друга на расстоянии, достаточном для смерзания между собой слоев льда, намерзающих на поверхностях труб от поступления в них холодного (t < 0°С) атмосферного воздуха. 1 ил.

Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов на акваториях без подледного течения.

Известно техническое решение (1. Козин В. М. Патент РФ N 2135685 от 27.08.99), 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 намерзания льда по всей их наружной поверхности. По истечении времени, достаточного для надежного примерзания нижних и верхних частей труб соответственно ко дну бассейна и ледяному покрову и намерзания на поверхностях труб слоя льда необходимой толщины, ледяная переправа готова к эксплуатации.

Недостатком способа является недостаточная прочность ледяной переправы, т.к. ледяной покров при известном решении опирается на столбчатые опоры. При действии вертикальной нагрузки от веса перевозимых грузов это может вызвать появление разрушающих напряжений сжатия в местах соединения труб с дном бассейна и ледяным покровом. Поэтому надежность такой переправы c ледяным покровом будет невысока.

Задачей заявляемого изобретения является создание ледяной переправы с высокой степенью надежности.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в уменьшении прогибов льда, возникающих в ледяном покрове при движении по нему грузов за счет формирования под ледяным покровом сплошных опор в виде водяных столбов, заключенных в замкнутые объемы.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные признаки: ледяную переправу создают 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 признаки: трубы устанавливают вдоль и перпендикулярно оси переправы рядами с равными друг от друга расстояниями, а трубы относительно друг друга устанавливают на расстоянии, достаточном для смерзания между собой слоев льда, намерзающих на поверхностях труб.

Известно (2. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978 - 736 с. ), что при распространении малых возмущений в воде, при которых скорости деформаций много меньше скорости звука, последнюю можно считать несжимаемой. Очевидно, что скорости деформаций ледяного покрова, а соответственно, и упругого основания - воды при транспортировке по нему грузов можно считать малыми. Таким образом, для увеличения несущей способности ледяной переправы можно использовать свойство несжимаемости воды, т.е. упругого основания ледяного покрова. Для этого подо льдом достаточно сформировать опоры в виде водяных столбов, заключенных в замкнутые объемы. При этом замкнутость объемов исключит перетекание воды в бесконечную область и позволит использовать ее свойство несжимаемости. Таким образом, водяные столбы в замкнутых объемах, размещенные под ледяным покровом, будут вести себя при реальных нагрузках от транспортируемых по льду грузов, как абсолютно жесткие конструкции.

Способ осуществляется следующим образом.

В ледяном покрове по обеим сторонами и перпендикулярно оси переправы сверлят сквозные отверстия. Для обеспечения равнопрочности переправы в продольном и поперечном направлениях расстояния между рядами продольных и поперечных отверстий выбирают одинаковыми. Затем через них под лед вертикально опускают трубы с заваренными нижними концами и упирают их в дно бассейна, причем концы трубы в направлении оси переправы устанавливают друг от друга на расстоянии, достаточном для смерзания между собой слоев льда, намерзающих на поверхностях труб. Длина труб при этом должна быть достаточной для того, чтобы их верхний 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<0C) поступает внутрь труб, вызывая намерзание льда по всей их наружной поверхности. Благодаря расстоянию между трубами, обеспечивающему смерзание между собой намерзающих слоев льда, под ледяным покровом формируются монолитные ледяные опоры и замкнутые объемы воды, что приводит к более надежному закреплению ледяного покрова, повышению жесткости его упругого основания и соответствующему повышению надежности ледяной переправы. По истечении времени, достаточного для намерзания на поверхностях труб слоев льда необходимой толщины и их смерзания между собой, ледяная переправа готова к эксплуатации. В весенний период, когда эксплуатация переправы станет опасной, трубы вынимают.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема создания ледяной переправы.

В ледяном покрове 1 по обеим сторонам и перпендикулярно намеченной оси переправы 2 сверлятся ряды сквозных отверстий 3. При этом расстояния между рядами продольных 4 и поперечных 5 отверстий выбирают одинаковыми, т.е. l₁ = l₂. Через них под лед вертикально опускают трубы 6 с заваренными нижними концами и упирают в дно бассейна, причем трубы устанавливают друг от друга на расстоянии l₃, достаточном для смерзания (7 - область смерзания) между собой слоев льда 8, намерзающих на поверхностях труб 6 благодаря поступлению в них холодного (t<0C) воздуха. По истечении времени, достаточного для намерзания на поверхности труб 6 слоя льда необходимой толщины h и области смерзания 7 под ледяным покровом, формируются монолитные ледяные опоры 9, водяные столбы 10 и ледяная переправа после установки переходов 11, закрывающих выступающие концы труб поперечных рядов 5 для беспрепятственной транспортировки грузов и не ограничивающих поступление холодного воздуха в трубы, готова к эксплуатации.

Формула изобретения

Способ создания ледяной переправы 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 устанавливают вдоль и перпендикулярно оси переправы рядами с равными друг от друга расстояниями, а трубы относительно друг друга устанавливают на расстоянии, достаточном для смерзания между собой слоев льда, намерзающих на поверхностях труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1