Способ разрушения ледового покрова

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2471924:

Колесник Георгий Всеволодович (RU)

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для разрушения ледяных заторов. Способ заключается в прокладке во льду электрической двухпроводной линии с последующим силовым воздействием на ледовый покров. Параллельные проводники укладываются в лед на расстоянии 2-3 см в распилы или вмораживаются путем нагрева при пропускании тока. Параллельные проводники оканчиваются закорачивающими электродами и подключены к высоковольтному емкостному накопителю. Силовое воздействие создается за счет силы Лоренца путем взаимного отталкивания проводников при пропускании высокоэнергетических импульсов электрического тока. Кроме того, высокоэнергетический импульс вызывает резкий нагрев проводников, что приводит к их взрывному разрушению по всей длине. Обеспечивается раскалывание ледяного покрова в заданном направлении. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для разрушения ледяных заторов. Известны механические [1-3, 6], взрывные [6] и электрогидравлические [4, 5] способы разрушения ледового покрова.

Недостатками известных механических способов является невозможность разрушения льда большой толщины и износ механических устройств в процессе разрушения льда. В условиях сложной ледовой обстановки выход из строя рабочего органа исправить практически невозможно.

Недостатком взрывных способов ликвидации заторов является их экологическая вредность, обусловленная необходимостью использования мощных зарядов взрывчатых веществ (ВВ). Кроме того, взрывы в ледяных полях не обеспечивают раскалывания льда, а образуют проруби, что требует применения большого числа зарядов ВВ.

Электрогидравлические способы свободны от указанных недостатков, однако имеют низкий КПД и обеспечивают только локальное разрушение льда, что неприемлемо в условиях больших ледяных заторов.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ разрушения ледяного покрова, в котором разрушение льда происходит под воздействием взрывной волны, возникающей в подледной воде в результате ее нагрева электрической дугой между опущенными под лед электродами [4]. Недостатком известного способа является то, что воздействие является локальным и не использует для разрушения затора всю энергию электромагнитных импульсов, генерируемых источником.

Целью изобретения является увеличение масштаба воздействия на ледовый покров и повышение КПД установки для разрушения ледового покрова.

Указанная цель достигается тем, что в способе, принятом за прототип, пары проводников, подсоединенные к электродам с одной стороны и к источнику высоковольтных импульсов с другой, прокладываются в неглубоких распилах во льду в непосредственной близости друг от друга.

Провода также могут вмораживаться в лед на небольшую глубину путем их нагрева при пропускании электрического тока от источника. В этом случае отпадает необходимость в распилах льда.

При прохождении высокоэнергетического импульса электрического тока указанные проводники отталкиваются друг от друга под действием силы Лоренца, определяемой выражением [7]

где d - расстояние между проводниками; I₁, I₂ - сила тока в проводниках; µ, µ₀ - магнитная проницаемость среды и вакуума; l - длина проводников.

В результате взаимного отталкивания проводников происходит разрушение (раскалывание) льда вдоль проводов.

На фиг.1 приведена принципиальная схема электродинамической системы разрушения ледяного покрова. Она состоит из источника электроэнергии (1), который может быть стационарным либо мобильным, емкостного накопителя (2), являющегося источником высокоэнергетических импульсов, проводников (3), проложенных попарно на небольшом расстоянии во льду (4) и оканчивающихся закорачивающим электродом (5).

Принцип действия устройства заключается в следующем. Во льду на расстоянии 2-3 см друг от друга делаются параллельные распилы, в которые укладываются проводники прямого и обратного тока, оканчивающиеся закорачивающими электродами и подключенные к источнику высоковольтных импульсов. Либо проводники укладываются на поверхность льда и по ним пропускается электрический ток, нагревающий их и обеспечивающий вмораживание в лед.

При подаче мощного высоковольтного импульса от накопителя (2) под действием силы Лоренца проводники отталкиваются друг от друга, разрушая окружающий лед на протяжении всей своей длины. Кроме электродинамического воздействия высокоэнергетический импульс вызывает резкий нагрев проводников, что приводит к их взрывному разрушению по всей длине.

Такое комбинированное воздействие обеспечивает раскалывание ледяного покрова в заданном направлении.

Для повышения эффективности метода в ледяном покрове может быть проложена сеть проводников, что позволит обеспечить разрушение льда на большой территории (фиг.2).

Источники информации

1. Устройство для разрушения льда. МПК Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2113580, 20.05.1998.

2. Способ ликвидации затора. МПК Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2223365, 10.02.2004.

3. Устройство для предотвращения заторообразования. МПК Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2241094, 27.11.2004.

4. Способ разрушения ледяного покрова. МКИ Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2231593, 27.06.2004.

5. Способ ликвидации ледяного затора. МПК Е02В 15/02. Российская Федерация, пат. №2338838, 20.11.2008.

6. Богородский В.В., Гаврило В.П., Недошивин О.А. Разрушение льда. Методы, технические средства. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

7. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. - М.: Наука, 1976.

1. Способ разрушения ледового покрова, заключающийся в прокладке во льду электрической двухпроводной линии с последующим силовым воздействием на ледовый покров, отличающийся тем, что силовое воздействие создается за счет силы Лоренца путем взаимного отталкивания проводников при пропускании высокоэнергетических импульсов электрического тока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в результате пропускания высокоэнергетического импульса тока происходит взрывное разрушение проводников, обеспечивающее дополнительное силовое воздействие на лед.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ледяном покрове прокладывается сеть проводников, обеспечивающая разрушение льда на большой территории.

Изобретение относится к области морского судоходства и может быть использовано на морских судах, работающих в ледовых условиях. .

Композитное сталебетонное перекрытие с внешним листовым армированием преимущественно для ледового пояса морской стационарной ледостойкой платформы // 2464380

Изобретение относится к судостроению и касается создания стационарных ледостойких платформ различного назначения, преимущественно для разведки и добычи углеводородов на континентальном шельфе морей, а также создания ледостойких перекрытий ледового пояса морских стационарных платформ для арктических условий.

Способ создания каналов в ледяных покровах и ледокольная приставка для создания каналов в ледяных покровах // 2457977

Изобретение относится к ледокольному флоту и, в частности, касается технологии разрушения ледяного покрова. .

Способ разрушения ледяного покрова // 2455189

Изобретение относится к разрушению ледяного покрова с помощью взрыва. .

Способ разрушения ледяного покрова // 2454503

Изобретение относится к области взрывной техники, в частности к специальным ледоразрушающим работам. .

Способ отгона льда от причальных сооружений // 2453656

Изобретение относится к области водного транспорта и может быть использовано для улучшения навигационных условий в акваториях портов в зимний период навигации. .

Способ ослабления монолита ледового покрытия рек и устройство для его реализации // 2452813

Изобретение относится к инженерно-техническим мероприятиям, проводимым при подготовке к весеннему паводку. .

Способ разрушения ледяного покрова // 2452812

Изобретение относится к области защиты буровых объектов при движении ледяных полей и может быть применено для разрушения ледяного покрова. .

Установка для разрушения льда при ледоходе // 2445421

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и взрывной технике, а именно к разрушению льда на реках при ледоходах. .

Способ ликвидации ледового затора, перекрывающего реку от одного берега до противоположного и поднимающего в реке уровень воды // 2440458

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к технике проведения работ по ликвидации ледовых заторов на реках. .

Буровая шахта и буровое судно с буровой шахтой // 2473450

Изобретение относится к буровой шахте и буровому судну с буровой шахтой

Способ активной борьбы с айсберговой опасностью и устройство для активной борьбы с айсберговой опасностью // 2484209

Изобретение относится к способам и средствам воздействия на айсберги с целью предотвращения их столкновений со стационарными или плавающими добычными комплексами

Способ и устройство для защиты морских конструкций // 2488659

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям, находящимся в открытом море, в частности к способам и устройствам для защиты морских конструкций от вибраций, вызванных обледенением

Способ разрушения ледяного покрова // 2493044

Изобретение относится к ледокольным работам. Способ разрушения ледяного покрова основан на создания подо льдом гидроудара и включает подсоединение эластичной камеры с положительной плавучестью тросом к подводному судну. При этом эластичной камере придают ускорение. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 1 ил.

Способ образования майны в зимний период // 2493321

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке обводненных месторождений полезных ископаемых. Способ включает укладку на поверхность воды теплоизолирующего материала. В качестве теплоизолирующего материала используют закрытую полиэтилентерефталатовую тару, частично заполненную инертным материалом с плотностью, большей, чем плотность воды, и массой, обеспечивающей частичное погружение тары. В качестве инертного материала, обеспечивающего частичное погружение тары, используют песок, или щебень, или гравий. Снижается интенсивность теплообмена поверхности воды с атмосферой, что предотвращает льдообразование на поверхности водоема и позволяет земснарядам и драгам свободно маневрировать. 1 ил.

Способ разрушения льда // 2495785

Изобретение может быть использовано при разрушении льда с использованием судов, в частности ледоколов. Способ разрушения льда заключается в том, что непосредственно перед раскалыванием льда в результате механического воздействия на лед судна, как минимум, одну выбранную область поверхности льда, а также незначительную часть его толщи вблизи упомянутой области облучают под заданным углом мощным сфокусированным инфракрасным излучением, энергия которого достаточна, по крайней мере, для расплавления поверхности льда с образованием проталины. Предварительно упомянутую область выбирают как одну из наиболее вероятных для распространения трещины, образовывающейся вследствие упомянутого механического воздействия, учитывая текущий характер распространения упомянутой трещины и/или накопленный в отношении такого характера статистический материал, и/или учитывая карту дефектов льда. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения льда за счет энергетически малозатратного снижения прочности льда перед оказанием на него механического воздействия посредством судна. 24 з.п. ф-лы.

Способ разрушения ледяного покрова // 2506194

Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: судно на воздушной подушке движется по ледяному покрову и возбуждает во льду резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ), при этом на лед создаются дополнительные нагрузки с помощью гидропушки, предварительно установленной на судне, выстреливающей порции воды с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, в направлении движения судна на расстояние, равное ¾ длины резонансных ИГВ от места нахождения судна, вызывая у судна знакопеременный дифферент. Изобретение позволяет увеличить толщину разрушаемого льда. 1 ил.

Способ разрушения ледяного покрова // 2506195

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Способ разрушения ледяного покрова осуществляют путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при движении подводного судна, при этом под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар посредством резкого торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления. Местное гидравлическое сопротивление создают посредством периодического открытия и закрытия раскрывающихся вертикальных и горизонтальных кормовых рулей с частотой, равной частоте возбуждаемых резонансных изгибно-гравитационных волн. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова подводным судном. 2 ил.

Способ разрушения ледяного покрова // 2507104

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам на воздушной подушке, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Судно на воздушной подушке одновременно с поступательной скоростью в выбранном направлении, равной резонансной, перемещают по синусоидальной траектории. Причем при движении судна по синусоидальной траектории ему обеспечивают крен в сторону центров кривизны траектории. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 3 ил.

Способ аэрации водоемов // 2515681

Изобретение относится к способам аэрации водоемов в условиях длительного морозного периода. Способ аэрации водоемов включает устройство лунок для поступления к поверхности воды атмосферного воздуха. Лунки выполняют на участке ледового покрытия, который затем вывешивают на расстоянии 5-20 см от водной поверхности путем откачивания воды из водоема на берег или сброса части воды через водопропускное устройство. Обеспечение вентиляции образованной воздушной подушки и отсутствие прямого контакта лунок с поверхностью воды позволяет снизить трудоемкость и повысить надежность аэрации в сильные морозы. 2 пр.