Способ ликвидации ледяного затора
Владельцы патента RU 2338838:
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" (ГОУ ВПО "КнАГПУ") (RU)
Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для ликвидации ледяных заторов, возникающих в периоды ледохода перед мостом через реку. Способ заключается в том, что затор разрушают посредством создания подо льдом в воде высокого гидравлического давления. Вначале визуально определяют место наибольшего скопления битого льда, т.е. ядро затора, и три ближайшие к этому месту опоры моста с центральной опорой, расположенной напротив ядра затора. Затем затор разрушают посредством создания 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. Вначале производят одновременно разряды у крайних опор, а затем через время t - у центральной опоры, при этом t=(l/υp)+(λ/4υp), где l - расстояние между опорами; υp - скорость распространения изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове; λ - длина изгибно-гравитационных волн. 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 являются его низкая эффективность и экологическая вредность.
Задача изобретения заключается в повышении эффективности разрушения затора, возникающего перед гидротехническими сооружениями.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в предотвращении разрушительных наводнений в районах затора.
Указанный технический результат достигается, согласно изобретению, способом ликвидации затора, сформировавшегося перед мостом через реку, заключающимся в его разрушении, при этом вначале визуально определяют место наибольшего скопления битого льда, т.е. ядро затора, и три ближайших к этому месту опоры моста с.центральной опорой, расположенной наиболее близко к ядру затора, затем затор разрушают посредством создания 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, причем разряды вначале производят одновременно у крайних опор, а затем через время t - у средней опоры, при этом
,
где l - расстояние между опорами;
υр - скорость распространения изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове;
λ - длина изгибно-гравитационных волн.
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 осуществляют следующим образом.
При возникновении необходимости разрушения затора, сформировавшегося перед мостом через реку, вначале визуально определяют место наибольшего скопления битого льда, т.е. ядро затора, и три ближайших к этому месту опоры моста с центральной опорой, расположенной наиболее близко к ядру затора. Затем затор разрушают посредством создания 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 вследствие того, что уровень воды в реке изменяется.
Вначале разряды производят одновременно у крайних опор, а затем через время t - у средней. Учитывая то, что при возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн динамической нагрузкой при средних толщинах ледяного покрова 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:
t=t1+t2, где 
; 
l - расстояние между опорами;
- скорость распространения изгибно-гравитационных волн;
g - ускорение силы тяжести;
Н - глубина водоема;
λ - длина ИГВ.
При выполнении в такой последовательности разрядов через время t1, первые (самые высокие) вершины ИГВ, возникшие у крайних опор моста, одновременно достигнут средней опоры. Возникнет их благоприятная интерференция, т.е. амплитуды ИГВ сложатся, что вызовет рост изгибных напряжений и частичное ослабление прочности льда в составе затора у средней опоры. А через время t2 первые точки перегиба профилей ИГВ, возникших у крайних опор, также достигнут средней опоры. Очевидно, что в этих точках вертикальная скорость волновой поверхности будет максимальной, а ее вектор - направлен вниз. В этот момент производят разряд на средней опоре. Возникшая область повышенного давления создает встречное скорости льда движение воды, что вызовет мощный гидроудар по нижней поверхности льда, т.е. противоудар, и вызовет увеличение мощности гидроудара. Поскольку затор представляет собой многослойные нагромождения обломков ледяного поля, соединенные малопрочными ледяными перемычками, то разрушить его проще не путем раскачивания за счет интерференции ИГВ от нескольких источников, а посредством создания гидроудара, разрушающего перемычки, что позволит обеспечить заявленный технический результат.
Способ ликвидации затора, сформировавшегося перед мостом через реку, заключающийся в его разрушении, отличающийся тем, что вначале визуально определяют место наибольшего скопления битого льда, т.е. ядро затора, и три ближайшие к этому месту опоры моста с центральной опорой, расположенной наиболее близко к ядру затора, затем затор разрушают посредством создания 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, при этом разряды вначале производят одновременно у крайних опор, а затем через время t - у центральной опоры, при этом
,
где l - расстояние между опорами;
υp - скорость распространения изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове;
λ - длина изгибно-гравитационных волн.
