Способ ликвидации ледяного затора
Владельцы патента RU 2338837:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") (RU)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный педагогический университет" (ГОУВПО "КнАГПУ") (RU)
Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для разрушении возникающих в период ледохода ледяных заторов перед мостами на реках. Способ ликвидации затора заключается в создании подо льдом в воде высокого гидравлического давления перед каждой опорой моста за счет электрогидравлического эффекта, возникающего при высоковольтном импульсном искровом разряде. Разряды производят при помощи электрогидравлических устройств, предварительно установленных на опорах заведомо ниже нижней поверхности льда. Разряды производят поочередно от опоры к опоре, начиная с устройств, расположенных на крайних опорах, т.е. у берегов реки, к середине русла реки с интервалом времени, равным времени прохождения первой вершины изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в заторошенном льду областью высокого давления, от одной опоры до первой ближайшей. Возникающая при этом интерференция изгибно-гравитационных волн повышает эффективность разрушения льда, а течение реки обеспечивает проход заторошенного льда между опорами моста.
Изобретение относится к области ледотехники и может быть преимущественно использовано при разрушении ледяных заторов, возникающих в периоды ледохода перед мостом через реку.
Известен способ разрушения затора, заключающийся в виде его подрыва [1. В.В.Богородский, В.П.Гаврило, О.А.Недошивин. Разрушение льда. Методы. Технические средства. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 232 с.].
Недостатками способа является его низкая эффективность и экологическая вредность.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении эффективности разрушения затора, возникающего перед гидротехническими сооружениями.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, состоит в предотвращении разрушительных наводнений в районах затора.
Указанный технический результат достигается заявляемым способом, заключающимся в разрушении затора, сформировашегося перед мостом через реку, посредством создания подо льдом в воде высокого гидравлического давления перед каждой опорой моста за счет электрогидравлического эффекта, возникающего при высоковольтном импульсном искровом разряде, при этом разряды производят при помощи электрогидравлических устройств, предварительно установленных на опорах заведомо ниже нижней поверхности льда, разряды производят поочередно от опоры к опоре, начиная с устройств, расположенных на крайних опорах, т.е. у берегов реки, к середине русла реки с интервалом времени, равным времени прохождения первой вершины изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в заторошенном льду областью высокого давления, от одной опоры до первой ближайшей.
Известно [1], что для разрушения льда на поверхности воды может быть использован электрогидравлический эффект. Его сущность заключается в том, что при высоковольтном импульсном искровом разряде внутри объема жидкости вокруг зоны разряда возникает высокое гидравлическое давление, при этом практически несжимаемая жидкость с огромной силой раздвигается во все стороны от центра разряда и создает гидравлический удар. Затем полость с такой же скоростью практически мгновенно сжимается, создавая второй «кавитационный» гидравлический удар, энергия которого подпитывает мощность первого. На этом цикл заканчивается, повторяясь с частотой чередования импульсов. Разрушающий эффект от электрогидравлического импульса аналогичен результату воздействия эквивалентного по мощности взрыва разряда обычного взрывчатого вещества.
Изобретение осуществляется следующим образом.
При возникновении проблемы разрушения затора, сформировавшегося перед мостом через реку, его разрушают посредством создания подо льдом в воде высокого гидравлического давления перед каждой опорой моста за счет электрогидравлического эффекта, возникающего при высоковольтном импульсном разряде. Разряды производят при помощи электрогидравлических устройств, предварительно установленных на опорах моста на уровне заведомо ниже нижней поверхности льда (над уровнем воды возвышается 10% толщины затора). Для обеспечения этого условия устройства снабжают подвесками, с помощью которых обеспечивают их необходимое заглубление, т.к. уровень воды изменяется во время ледохода.
Разряды производят поочередно от опоры к опоре, начиная с устройств, расположенных на крайних опорах, т.е. у берегов реки, к середине русла реки, где скорость течения реки наибольшая (встречным направлением). Интервал времени между разрядами выбирают равным времени прохождения первой вершины ИГВ, возбуждаемых в заторе областью высокого гидравлического давления, от одной опоры до первой ближайшей. Учитывая то, что при возбуждении ИГВ в сплошном ледяном покрове, в том числе и заторошенном при его средних толщинах во время ледохода глубины рек можно считать мелководными [2. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 216 с.], интервал времени t определяют по зависимости:
, где
l - расстояние между опорами;
- скорость распространения изгибно-гравитационных волн;
g - ускорение силы тяжести;
Н - глубина водоема;
λ - длина ИГВ.
При выполнении такой технологии будет происходить благоприятная, с точки зрения разрушения льда, интерференция ИГВ с возникновением наибольшей амплитуды волн в центре русла реки, где произойдет соударение фронтов ИГВ, что при встречном их распространении вызовет резкое увеличение суммарной амплитуды ИГВ и соответствующий рост интенсивности разрушения льда. Поскольку скорость течения реки в центре русла всегда наибольшая, то это приведет к быстрому сносу вниз по течению образовавшихся обломков затора и разрушению затора на всей его площади, что позволит обеспечить заявленный технический результат.
Способ ликвидации затора, сформировавшегося перед мостом через реку, заключающийся в его разрушении, отличающийся тем, что затор разрушают посредством создания подо льдом в воде высокого гидравлического давления перед каждой опорой моста за счет электрогидравлического эффекта, возникающего при высоковольтном импульсном искровом разряде, при этом разряды производят при помощи электрогидравлических устройств, предварительно установленных на опорах заведомо ниже нижней поверхности льда, разряды производят поочередно от опоры к опоре, начиная с устройств, расположенных на крайних опорах, т.е. у берегов реки, к середине русла реки с интервалом времени, равным времени прохождения первой вершины изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в заторошенном льду областью высокого давления, от одной опоры до первой ближайшей.
