Способ определения механических характеристик ледовых торосов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области исследования механических характеристик ледовых торосов в лабораторных и натурных условиях. Способ определения механических характеристик ледовых торосов заключается в продавливании пластины сквозь киль тороса в вертикальном направлении с одновременным измерением динамометром силы сопротивления продавливанию. Продавливание пластины осуществляют за счет веса прикрепляемого к ней груза, а силу сопротивления продавливанию измеряют, разгрузив динамометр от моментов. Устройство для определения механических характеристик ледовых торосов включает силовой привод с выдвижным штоком, который связан через динамометр с продавливаемой пластиной, электронный блок, соединенный с динамометром, и регистратор. При этом пластина снабжена прикрепляемым к ней грузом, связанным с динамометром, а динамометр соединен с выдвижным штоком через установленный между ними шарнир. Данное изобретение направлено на повышение достоверности и точности определения механических характеристик ледовых торосов за счет исключения изгибающих моментов, действующих на динамометр, и обеспечения устойчивости системы нагружения пластины. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и касается технологии исследования механических характеристик ледовых торосов в лабораторных и натурных условиях, в частности определения коэффициента сцепления между блоками льда, составляющими киль тороса, с помощью "Punch" теста.

Исследование характеристик ледовых торосов нашли в настоящее время широкое применение в ледовых опытовых бассейнах различных стран. Наиболее близким к предлагаемому является способ и устройство для выполнения "Punch" теста, используемые в канадском Институте морской динамики - IMD [см. 49^th Canadian Geotechnical Conference of Canadian Geotechnical Society, 22-25 September, 1996, St. John's Newfoundland, pp.279-286] - прототип.

Способ включает следующие операции.

На поверхность тороса устанавливают пластину с прикрепленным к ней динамометром, в который упирают шток силового привода. Затем включают силовой привод и нагружают через динамометр пластину в вертикальном направлении, продавливая ее в глубь тороса. В процессе нагружения регистрируют сигнал динамометра, пропорциональный силе сопротивления тороса продавливанию.

Устройство для определения механических характеристик ледовых торосов включает силовой привод с выдвижным штоком, который связан с пластиной через динамометр, подключенный к электронному блоку с регистратором [см. там же] - прототип.

Известное решение имеет ряд недостатков.

Ледовый торс по своей структуре неоднороден, поскольку состоит из отдельных блоков. Это приводит к тому, что в процессе продавливания пластины в торос на нее действует со стороны тороса возмущающая боковая сила. Под действием этой силы шток силового привода изгибается и на пластине появляется боковая составляющая нагружающей силы, причем эта составляющая действует в том же направлении, что и возмущающая сила.

Таким образом, рассмотренная система нагружения является принципиально неустойчивой, вследствие чего возмущающая боковая сила может привести к потере устойчивости системы нагружения - изгибу штока силового привода, поломке динамометра.

Другим недостатком является то, что динамометр в известной схеме нагружения работает на сжатие и появление изгибающих моментов, вызванных боковыми силами и внецентренным приложением нагрузки, приводит к увеличению погрешности измерения силы сопротивления.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности и точности определения механических характеристик ледовых торосов за счет исключения изгибающих моментов, действующих на динамометр, и обеспечения устойчивости системы нагружения пластины.

Для этого в предлагаемом способе определения механических характеристик ледовых торосов продавливание пластины осуществляют за счет веса прикладываемого к ней груза, а силу сопротивления продавливанию пластины измеряют, разгрузив динамометр от изгибающих моментов.

Продавливание пластины в ледовый торос грузом, непосредственно приложенным к пластине, дает возможность сделать систему нагружения принципиально устойчивой, тем самым получить ее качественно новые основные технические характеристики.

Измерение силы сопротивления продавливанию пластины с разгрузкой динамометра от возмущающих моментов позволяет полностью исключить погрешность, вызванную боковыми возмущающими силами.

Снабжение в устройстве для определения механических характеристик ледовых торосов продавливаемой пластины прикрепленным грузом, связанным с динамометром, обеспечивает надежность и достоверность результатов исследований механических характеристик ледовых торосов.

Соединение динамометра с выдвижным штоком силового привода через шарнир, установленный между ними, позволяет повысить точность измерения силы сопротивления продавливанию пластины, полностью исключив влияние изгибающих моментов на динамометр.

Таким образом, предлагаемое техническое решение, в сравнении с известным, имеет качественно новые основные технические характеристики.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема устройства, реализующего предложенный способ.

На основании 1 установлен силовой привод 2, выдвижной шток которого 3 через шарнир 4 соединен с верхним концом 5 динамометра 6. Нижний конец (не показан) динамометра 6 скреплен с грузом 7, который соединен с пластиной 8, контактирующей с ледовым торосом 9. К динамометру 6 подключен электронный блок-усилитель 10, с которым связан регистратор 11.

Способ исследования механических характеристик ледового тороса осуществляется следующим образом.

После монтажа системы нагружения над торосом 9 включают силовой привод 2 и подвижная часть системы нагружения, состоящая из штока 3, динамометра 6, груза 7 и пластины 8, перемещается в вертикальном направлении к торосу 9. Одновременно включают регистратор 11 и снимают показания. После прохождения пластиной 8 тороса 9 на его глубину силовой привод 2 выключают.

Формула изобретения

1. Способ определения механических характеристик ледовых торосов, согласно которому продавливают сквозь киль тороса в вертикальном направлении пластину с одновременным измерением динамометром силы сопротивления продавливанию, отличающийся тем, что продавливание пластины осуществляют за счет веса прикрепляемого к ней груза, а силу сопротивления продавливанию измеряют, разгрузив динамометр от моментов.

2. Устройство для определения механических характеристик ледовых торосов, включающее силовой привод с выдвижным штоком, который связан через динамометр с продавливаемой пластиной, электронный блок, соединенный с динамометром, и регистратор, отличающееся тем, что пластина снабжена прикрепляемым к ней грузом, связанным с динамометром, а динамометр соединен с выдвижным штоком через установленный между ними шарнир.

РИСУНКИ

Рисунок 1