Способ создания ледяной переправы

 

Изобретение относится к ледотехнике и может быть использовано при создании ледяных переправ преимущественно на водоемах с подледным течением. Способ создания ледяной переправы заключается в установке подо льдом демпферов, выполненных в виде пластин, прикрепленных ко льду с помощью штанг. Новым является то, что используют демпферы в виде имеющих якоря на жестких опорах пластин, которые устанавливают на мелководных водоемах с подводным течением с возможностью поворота под углом к вектору скорости подледного течения под действием колебаний ледяного покрова. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении несущей способности ледяного покрова при движении по нему грузов на мелководных участках водоема. 2 ил.

Изобретение относится к области ледотехники и может использоваться при создании ледяных переправ преимущественно на водоемах с подледным течением.

Уровень техники известен из способа создания ледяной переправы, заключающегося в установке подо льдом демпферов, выполненных в виде горизонтальных пластин, прикрепленных ко льду с помощью вертикальных штанг и погруженных на глубину, при которой отсутствуют волновые колебания, вызываемые движением грузов по ледяному покрову (1. В.М.Козин, Способ создания ледяной переправы. Патент РФ N 2137877 от 20.09.99).

Недостатком известного способа является невозможность его использования для повышения несущей способности ледяного покрова на мелководных участках водоема, когда волновые колебания воды распространяются по всей глубине водоема (см.2. Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости. ОМТИ, 1936 г. ).

Задачей заявляемого изобретения является уменьшение амплитуды изгибно-гравитационных волн (ИГВ), возбуждаемых в ледяном покрове от движения по нему грузов.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении несущей способности ледяного покрова при движении по нему грузов на мелководных участках водоема.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяную переправу создают путем установки подо льдом демпферов, выполненных в виде горизонтальных пластин, прикрепленных ко льду с помощью вертикальных штанг и погруженных на глубину, при которой в воде отсутствуют волновые колебания, вызванные движением грузов по ледяному покрову.

Отличительные: ледяную переправу создают на водоемах с подледным течением, при этом демпферы благодаря волновым колебаниям ледяного покрова способны поворачиваться под углом к вектору скорости подледного течения.

Известно (3. Я. И.Войткунский и др. Гидромеханика. Л.: Судостроение. - 1982. - 455 с.), что на пластину, расположенную под углом α к набегающему потоку, в соответствии с теорией Н.Е.Жуковского действует подъемная сила, направление которой определяется знаком угла α. Используя этот закон, можно уменьшить амплитуду ИГВ, возбуждаемых движением грузов по ледяному покрову, если прикрепленные ко льду при помощи вертикальных штанг горизонтальные пластины поворачивать определенным образом по отношению к вектору скорости подледного течения.

Способ осуществляется следующим образом.

В ледяном покрове на мелководном участке с подледным течением вдоль намеченной оси ледяной переправы, перпендикулярной скорости течения, выполняют прорези, через которые под лед опускают пластины с закрепленными на них штангами и якорями на жестких опорах. Суммарная длина штанг и опор должна быть не меньше глубины водоема. Пластины соединяют со штангами и опорами при помощи цилиндрических шарниров, оси вращения которых ориентируют перпендикулярно вектору скорости подледного течения. Для компенсации гидравлического момента, возникающего при повороте пластин, места крепления шарниров штанг располагают на одной линии с центрами гидродинамических давлений пластин (см. [3]), а для получения нужного направления подъемной силы, противодействующей вертикальным перемещениям (колебаниям) ледяного покрова, якоря крепят к пластинам по кромке, на которую набегает поток подледного течения. Соотношение длин штанг и опор должно быть таким, чтобы при отсутствии колебаний льда и при установке якорей на дно водоема пластины занимали горизонтальное положение, т.е. чтобы α =0. После полного замерзания воды, поступившей в прорези, и надежного вследствие этого вмораживания штанг в ледяной покров ледяная переправа готова к эксплуатации. Действительно, если над местом установки пластины будет проходить вершина ИГВ, то штанги начнут перемещаться вверх, что вызовет поворот пластины на угол α и появление соответствующей подъемной силы, направленной в противоположную сторону, т.е. вниз. При прохождении над пластиной подошвы ИГВ штанга начнет опускаться и пластина повернется на угол -α. Направление подъемной силы также сменит свой знак, т. е. она будет направлена вверх. Таким образом, такие повороты пластины от колебаний льда при наличии подледного течения будут уменьшать амплитуду ИГВ, т.е. уровень изгибных напряжений, что увеличит несущую способность ледяного покрова.

Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1 и 2) на котором показана схема его реализации, В ледяном покрове 1 с подледным течением вдоль намеченной оси переправы 2 выполняют прорези 3, через которые опускают пластины 4 с закрепленными на них штангами 5 и якорями 6 на жестких опорах 7. Суммарная длина штанг 5 и опор 7 L должна быть не меньше глубины водоема Н. Пластины 4 соединяют со штангами 5 опорами 7 и якорями 6 при помощи цилиндрических шарниров 8, оси вращения которых ориентируют перпендикулярно вектору скорости подледного течения . Для компенсации гидродинамического момента Мг.д. места крепления шарниров штанг 8' располагают на одной линии 9 с центром гидродинамических давлений 10 пластин 4, т.е. шарниры 8' располагают на линии действия подъемной силы R, возникающей на пластине 4 при ее повороте на угол α. Якоря 6 крепят к пластинам по кромке 11, на которую набегает поток подледного течения со скоростью . Соотношение длин штанг 5 и опор 7 должно быть таким, чтобы при отсутствии колебаний льда 1 и при установке якорей 6 на дно водоема 12 пластины 4 заняли горизонтальное положение, т.е. чтобы α=0. После полного замерзания воды 13, поступившей в прорези 3 и вмораживания штанг 5 в ледяной покров 1 ледяная переправа готова к эксплуатации. Действительно, если над пластиной 4 будет проходить вершина ИГВ 14, то штанги 5 начнут перемещаться вверх, что вызовет поворот пластины 4 на угол α и появление подъемной силы R, направленной вниз. При прохождении над пластиной подошвы ИГВ (на чертеже не показано) сила R, будет направлена вверх. Таким образом повороты пластины от колебаний льда будут уменьшать амплитуду ИГВ, что увеличит несущую способность ледяного покрова.

Формула изобретения

Способ создания ледяной переправы, заключающийся в установке подо льдом демпферов, выполненных в виде пластин, прикрепленных ко льду с помощью штанг, отличающийся тем, что используют демпферы в виде имеющих якоря на жестких опорах пластин, которые устанавливают на мелководных водоемах с подводным течением с возможностью поворота под углом к вектору скорости подледного течения под действием колебаний ледяного покрова.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2