Способ создания ледовой переправы

Изобретение может быть использовано при создании ледовой переправы по естественному льду. Способ создания переправы включает установку до образования естественного ледового покрова на водоеме емкостей с переменной плавучестью. Каждую емкость фиксируют на дне посредством обертывания троса со шлангом вокруг закрепленного в опорах вала и заполняют газом под давлением.Затем упрочняют ледовый покров путем расположения на его поверхности армирующего материала и последующего намораживания на его поверхности слоя льда. После формирования намороженного слоя емкости поднимают, а величину выталкивающей силы, которая противодействует нагрузке, создаваемой транспортными средствами и перемещаемыми грузами, определяют по формуле:

где:

Vk - водоизмещение одной емкости, м3;

В - ширина ледовой переправы, м;

ак - ширина одной емкости по ширине переправы, м;

bк - длина одной емкости по направлению переправы, м;

ρв - плотность воды, кг/м3;

ρвоз - плотность воздуха, кг/м3;

hпл - толщина льда над поверхностью воды, м;

ρл - плотность льда, кг/м3;

Рк - вес емкости на воздухе, н;

l - длина шлангов к одной емкости, м;

Sтш - площадь поперечного сечения шланга, м2;

ρмк - плотность материала емкости, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

В летнее время емкости используют в качестве понтонной переправы. 6 ил.

 

Изобретение относится к созданию наплавных мостов и может быть использовано при создании ледовой переправы по естественному льду.

Известен способ усиления ледовых переправ (патент РФ №2382136), заключающийся в установлении через сквозную прорезь в зачищенном от снега ледяном покрове поперек направления подледного течения полосы зафиксированного на льду водонепроницаемого материала. На краю прорези закреплены шнур из материала с удельным весом ниже удельного веса воды (поплавок) и на расстоянии от него шнур из материала с удельным весом выше удельного веса воды (груз). На расстоянии больше толщины льда от зафиксированного края полосы закрепляют второй шнур из материала с удельным весом тяжелее первого груза.

Однако известный способ обладает следующими недостатками:

- способ можно использовать только при наличии достаточной скорости течения, которая обеспечивает правильную ориентацию материала подо льдом;

- необходимость ежегодного монтажа и демонтажа конструкции, а также невозможность создания стационарной системы и восстановления конструкции в случае прохода водного транспорта.

Известен способ усиления ледовых переправ (патент РФ №2149945), заключающийся в зачистке ледяной поверхности от снега и приготовлении прорези в ледяном покрове вдоль намеченного пути ледовой переправы, через которую под лед помещают слой теплоизоляционного материала и затем прижимают его к нижней поверхности ледяного покрова.

Недостатками данного способа являются: способ обладает следующими недостатками: необходимость ежегодного монтажа и демонтажа конструкции и восстановления конструкции в случае прохода водного транспорта; также данная конструкция обеспечивает временное повышение прочности ледяного покрова, т.к. в процессе роста толщины ледяного покрова материал смерзается с нижней поверхностью льда и перестает оказывать воздействие на скорость течения.

Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому объекту является способ усиления ледовых переправ (патент РФ №2122060), в котором под ледовым покровом размещают компенсирующее устройство, самоходное или несамоходное. При этом его плавучесть снижают, чтобы не происходило взламывание льда снизу. На льду над компенсирующим устройством размещают транспортируемый груз и одновременно повышают плавучесть компенсирующего устройства до величины, чтобы выталкивающая сила, действующая на него, была приблизительно равной весу транспортируемого груза и комплекса транспортных средств. После этого груз и компенсирующее устройство перемещаются параллельно к месту назначения.

Компенсирующее устройство подвержено воздействию подледного течения, которое смещает его из створа ледовой переправы. При движении компенсирующего устройства в прямом направлении легкость скольжения по нижней поверхности ледового покрова обеспечивается при помощи «лыжи», а при ее обратном ходе данное устройство не предусмотрено (фиг. 1, патент РФ №2122060), что вызывает затруднение в процессе перемещения, отставание компенсирующего устройства от перемещаемого груза и увеличивает вероятность разрушения льда под нагрузкой.

В процессе интенсивного увеличения толщины естественного ледового покрова в зимний период в случае возникновения длительного перерыва при эксплуатации данной конструкции происходит смерзание компенсирующего устройства с нижней поверхностью ледовой толщи, что приводит к невозможности ее дальнейшего использования.

Выход из строя одной из составных частей конструкции компенсирующего устройства (или неисправность механизма для перемещения компенсирующего устройства) приводит к неработоспособности всей конструкции. Учитывая то, что конструкция находится под толщей льда, процесс ее ремонта или замены требует ее извлечения из-подо льда, что приводит к дополнительным затратам на само компенсирующее устройство и на ремонт проезжей части ледового покрова. Ремонт проезжей части включает в себя не только заделку вырубленной майны, но и период восстановления этого места, т.е. ремонтное место должно набрать требуемую прочность, а движение по переправе на это время придется остановить, что является экономически невыгодным.

Задачей изобретения является разработка способа создания переправы повышенной грузоподъемности, обеспечивающего повышение несущей способности переправ и безопасности движения по ним.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ создания переправы, включающий установку до образования естественного ледового покрова на водоеме емкостей с переменной плавучестью, при этом каждую емкость фиксируют на дне посредством обертывания троса со шлангом вокруг закрепленного в опорах вала и заполняют газом под давлением, затем упрочняют ледовый покров путем расположения на его поверхности армирующего материала и последующего намораживания на его поверхности слоя льда, после формирования намороженного слоя емкости поднимают, а величину выталкивающей силы, которая противодействует нагрузке, создаваемой транспортными средствами и перемещаемыми грузами, определяют по формуле:

где:

Vk - водоизмещение одной емкости, м3;

В - ширина ледовой переправы, м;

ак - ширина одной емкости по ширине переправы, м;

bк - длина одной емкости по направлению переправы, м;

ρв - плотность воды, кг/м3;

ρвоз - плотность воздуха, кг/м3;

hлв - толщина льда над поверхностью воды, м;

ρл - плотность льда, кг/м3;

Рк - вес емкости на воздухе, н;

l - длина шлангов к одной емкости, м;

Sтш - площадь поперечного сечения шланга, м2;

ρмк - плотность материала емкости, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2,

а в летнее время емкости используют в качестве понтонной переправы.

Сущность способа поясняется следующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг. 1 показана схема осуществления способа в период работы ледовой переправы, на фиг. 2 - продольный разрез ледовой переправы и на фиг. 3 - поперечный разрез ледовой переправы; на фиг. 4 показана схема осуществления способа в качестве понтонной переправы; на фиг. 5 - продольный разрез понтонной переправы; на фиг. 6 показана схема расположения настила из деревянного бруса.

Основные элементы конструкции: 1 - дно водоема; 2 - водоем (река); 3 - естественный ледовый покров; 4 - опоры; 5 - вал; 6 - шланг с тросом; 7 - ограничители; 8 - емкости из полиматериалов, заполненные воздухом (газом) под давлением; 9 - угловая (карданная) передача; 10 - петли, закрепленные на корпусе емкости (8); 11 - задерживающее устройство; 12 - электродвигатель с редуктором; 13 - пневмосистема; 14 - пост обслуживания ледовой переправы; 15 - обогреваемая майна; 16 - геосинтетический материал; 17 - намораживаемый слой льда; 18 - береговые опоры; 19 - анкерные тяги; 20 - шарнирное соединение; 21 - настил из деревянного бруса; 22 - трос; 23 - аппарель.

Способ осуществляют следующим образом.

На месте будущей переправы до образования естественного ледового покрова 3 на дне водоема (реки) 1 устанавливают опоры 4, к которым крепят вал 5. К валу крепят шланги с тросами 6, которые фиксируют положение емкостей 8, и наполняют их воздухом (газом) под давлением. После образования естественного ледяного покрова на водоеме (реке) 2 поверхность ледового покрова в створе переправы армируют геосинтетическим материалом 16, располагая его в верхней части ледовой толщи, и намораживают поверх него слой льда 17, что позволяет исключить вероятность образования температурных трещин на поверхности ледового покрова и снизить возникающие растягивающие напряжения в верхнем слое ледовой толщи от действия выталкивающей силы, создаваемой системой емкостей. После формирования намороженного слоя льда 17 и открытия движения по переправе емкости 8 поднимают на шлангах с тросами 6 под нижнюю часть естественного ледяного покрова 3, предварительно снизив плавучесть для предотвращения возникновения растягивающих напряжений в верхней части ледового покрова. При проходе транспортного средства или при перемещении груза производится закачка воздуха (газа) в емкости 8, в результате чего выталкивающая сила, действующая на емкости 8, противодействует нагрузке, которую оказывает на лед движущееся транспортное средство или перемещаемый груз.

Величина выталкивающей силы р, приходящейся на 1 погонный метр длины переправы, которая противодействует нагрузке, создаваемой движущимися транспортными средствами и перемещаемыми грузами, рассчитывается по формуле:

Например при:

водоизмещении одной емкости Vk=3 м3;

ширине ледовой переправы В=10 м;

ширине одной емкости по ширине переправы ак=10 м;

длине одной емкости по направлению переправы bк=0,3 м;

плотности воды ρв=1000 кг/м3;

плотности льда ρл=900 кг/м3;

плотности воздуха ρвоз=1,304 кг/м3;

плотность материала емкости ρмк=1600 кг/м3;

толщине льда над поверхностью воды hлв=0,7 м;

весе емкости на воздухе Рк=1962 н;

длине шлангов к одной емкости l=100 м;

площади поперечного сечения шланга Sтш=0,01 м2;

ускорении свободного падения g=9,81 м/с2

- величина выталкивающей силы р, приходящейся на 1 погонный метр длины переправы, составит: 10016 н/м.

Закачка воздуха (газа) в емкости 8 производится через шланги с тросами 6, подсоединенные к пневмосистеме 13, установленной в служебном помещении для обслуживания ледовой переправы 14. Пневмосистема 13 оснащена системой контроля давления для управления закачкой и стравливанием воздуха (газа) из емкостей 8. Шланги с тросами 6 прикрепляют к каждой емкости, чтобы выход из строя одной емкости не привел к отказу всей конструкции.

В случае если водоем (река) является судоходным, на период навигации или ледохода воздух (газ) стравливается, и емкости опускаются ко дну при помощи шлангов с тросами 6, которые оборачивают вокруг вала 5 при его вращении. Вращение вала осуществляют при помощи электродвигателя 12, установленного в служебном помещении для обслуживания ледовой переправы 14. Вращение передается на редуктор, соединенный за счет угловой (карданной) передачи 9 с валом 5. Для предотвращения вмерзания вала угловой (карданной) передачи 9 в ледовый покров устраивают обогреваемую майну 15. Для удобства фиксации шлангов с тросами 6 на валу 5 предусматриваются ограничители 7, которые препятствуют спутыванию шлангов с тросами между собой.

Для обеспечения устойчивости всей конструкции емкости 8 соединены между собой при помощи петель 10 на корпусе емкостей. Для предотвращения смещения емкостей 8 (отклонения от створа переправы) вследствие воздействия на них течения передняя часть емкостей, расположенная по течению, имеет обтекаемую форму, а непосредственно за емкостями (за задней частью) устанавливают задерживающие устройства 11 различного типа. Емкости 8 выполнены из полиматериала или любого прочного, гибкого, гидрофобного и газонепроницаемого материала, устанавливают в один ряд, в количестве, достаточном для перекрытия полосы движения переправы.

Конструкция съезда с берега на лед и обратно состоит из береговых опор 18, выполненных в виде металлических коробов, засыпанных камнем и дополнительным креплением с помощью анкерных тяг 19 на берегу. Береговая опора 18 шарнирно соединена с аппарелью 23, имеющей скользящее опирание на поверхность ледового покрова.

После таяния намороженных слоев льда 17 весной геосинтетический материал 16 скатывают в рулоны и убирают на хранение до начала подготовки переправы в новом сезоне или утилизируют.

По окончании ледохода данная конструкция может служить в качестве понтонной переправы в летнее время. Емкости поднимают на шлангах с тросами 6 на поверхность водоема (реки) и производят закачку воздуха (газа). Поверх емкостей 8 монтируют настил из деревянного бруса 21 для лучшего сцепления с колесами автотранспорта. Въезд и выезд осуществляется по скользящим по поверхности настила аппарелям 23, шарнирно прикрепленным к береговым опорам 19. В период использования конструкции в качестве понтонной переправы для большей устойчивости в створе переправы крайние емкости продольно закреплены при помощи заанкеренных на берегу тросов 22, продетых через петли 10 на корпусе емкости.

Таким образом, предложенный способ создания переправы повышенной грузоподъемности обеспечивает повышение несущей способности переправ и безопасности движения по ним.

1. Способ создания переправы, включающий установку до образования естественного ледового покрова на водоеме емкостей с переменной плавучестью, отличающийся, тем что каждую емкость фиксируют на дне посредством обертывания троса со шлангом вокруг закрепленного в опорах вала и заполняют газом под давлением, затем упрочняют ледовый покров путем расположения на его поверхности армирующего материала и последующего намораживания на его поверхности слоя льда, после формирования намороженного слоя емкости поднимают, а величину выталкивающей силы, которая противодействует нагрузке, создаваемой транспортными средствами и перемещаемыми грузами, определяют по формуле:

где:
Vk - водоизмещение одной емкости, м3;
В - ширина ледовой переправы, м;
ак - ширина одной емкости по ширине переправы, м;
bк - длина одной емкости по направлению переправы, м;
ρв - плотность воды, кг/м3;
ρвоз - плотность воздуха, кг/м3;
hпл - толщина льда над поверхностью воды, м;
ρл - плотность льда, кг/м3;
Рк - вес емкости на воздухе, н;
l - длина шлангов к одной емкости, м;
Sтш - площадь поперечного сечения шланга, м2;
ρмк - плотность материала емкости, кг/м3;
g - ускорение свободного падения, м/с2,
а в летнее время емкости используют в качестве понтонной переправы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в плавучих объектах, предназначенных для проведения работ широкого спектра назначения. Предложено устройство для соединения корпусов плавучих объектов, содержащее балки швеллерного сечения, вваренные в стыкуемые поверхности соединяемых корпусов, с попарно закрепленными на балках упорами с приваренными к ним распорами и упорами со стыковочными отверстиями, при этом балка с упорами составляет направляющую конструкцию для перемещения клинового стопора, который в своем нижнем положении фиксирует распор одного корпуса в стыковочном отверстии другого, клиновый стопор включает в себя клин, который при перемещении вниз входит в наклонные пазы, образованные внутренней поверхностью упора, имеющего отверстие, и поверхностью распора, и основание, которое фиксируется в нижнем положении.

Изобретение относится к переправочно-мостовым средствам, а именно к понтонным (наплавным) мостам. Наплавной мост-лента с тремя полосами движения проезжей части включает соединенные между собой в продольном и поперечном направлениях посредством стыковых узлов складные речные и береговые звенья, состоящие из шарнирно соединенных понтонов, оснащенных встроенными в палубы проезжими частями.

Изобретение относится к переправочно-мостовым средствам, к наплавным мостам и паромам. Наплавной мост содержит береговые звенья со сходнями, речные звенья, аппарели, переходные звенья.

Изобретение относится к ледоведению и льдотехнике и может быть использовано для борьбы с трещинами на дорогах, причалах, аэродромах и других объектах, сооруженных на ледниках и айсбергах.

Морской мост, относящийся к наплавным средствам переправы, может быть использован в перевозках грузов и пассажиров через заливы, проливы и пр. в местах, где обычные мосты не могут работать.

Изобретение относится к мостопереправочным средствам и может быть использовано при наведении понтонных мостов, призванных служить круглогодично. Понтонный мост состоит из плавучих металлических опор и проезжей части, уложенной по балочному металлическому пролетному строению моста.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к эксплуатации ледяных переправ при транспортировке по ним грузов. .

Изобретение относится к переправочно-мостовым средствам, а более конкретно - к паромам и наплавным мостам. .

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к конструкции автомобильных дорог, возводимых при сооружении новых магистралей для сухопутного транспорта в специфических условиях местности, например с резко переменным рельефом.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к эксплуатации ледяных переправ при транспортировке по ним грузов. .

Изобретение может быть использовано при эксплуатации ледяного покрова в качестве ледяных переправ. Устройство для упрочнения ледяной переправы включает ледяной покров, в котором на всем протяжении намеченного пути транспортировки грузов по обеим его сторонам выполнены отверстия, через которые под лед при помощи тросов опущены железобетонные блоки. К верхним концам тросов прикреплены диски. Длина тросов выбрана с таким расчетом, чтобы при возникновении изгибно-гравитационных волн лед не приподнимался над первоначальным положением относительно дна. Расстояние между отверстиями вдоль переправы равно длине резонансных изгибно-гравитационных волн λр. Посередине между ними на расстоянии от них, равном λр/2, подо льдом также установлены диски. По одной и другой сторонам переправы все диски при помощи стоек жестко соединены с прочными горизонтальными балками. 2 ил.

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано на акватории моря с интенсивным судоходством, в штормовых условиях и при наличии течения и ледохода. Предложенный понтонный мост, в частности, может быть установлен через Керченский пролив. Сущность изобретения заключается в том, что пролетные строения выполнены в виде Г-образной жесткой несущей конструкции, которая верхним концом закреплена шарнирно к соседней Г-образной конструкции, а нижним концом - к понтону тоже с помощью шарнира, причем Г-образные пролетные строения установлены зигзагом. Предложенный мост имеет высокие пролетные строения, позволяющие пропускать под мостом все типы судов, обеспечивая нормальное судоходство, при этом мост обладает устойчивостью за счет зигзагообразного расположения пролетных строений и может иметь протяженность до нескольких километров. 5 ил.

Изобретение относится к ледотехнике и может быть использовано при упрочнении ледяного покрова, используемого в качестве взлетно-посадочных полос для самолетов и ледяных переправ. Способ заключается в закачивании под нижнюю кромку льда через просверленные в нем отверстия холодного (t<0°C) атмосферного воздуха в предварительно приготовленные замкнутые области при понижении уровня воды при отливе. 3 ил.

Изобретение относится к ледотехнике и может применяться при упрочнении ледяного покрова, используемого в качестве взлетно-посадочных полос для самолетов и ледяных переправ. Формируют на ледяном покрове ребра жесткости. Ребра жесткости создают при выполнении на оси переправы концентраторов напряжений и приготовлении сквозных отверстий. В сквозные отверстия опускают якоря. На прикрепленные к якорям тросы надевают шайбы с диаметром большим диаметра отверстий и длиной тросов, обеспечивающей амплитуду прогиба не более толщины льда. При этом уровень воды изменяется во время морского прилива. Обеспечивается увеличение несущей способности ледяного покрова. 2 ил.

Изобретение относится к области льдотехники и может использоваться при создании переправ по естественному льду для движения автотранспорта. Армируют лед с помощью натянутой стальной сетки, которую вмораживают в нижнюю кромку льда. Стальную сетку во время монтажа удерживают на глубине на протяжении всей переправы до полного ее вмерзания захватами в каждой лунке. Создают прогиб между несущими стальными тросами и послойно вмораживают вспомогательные тросы снизу. Создают монолит льда по все толщине. Обеспечивает ввод переправы для широких водоемов в эксплуатацию в более ранние сроки, повышение грузоподъемности и срока службы переправы весной. 3 ил.

Изобретение относится к наплавным мостам, используемым для пропуска железнодорожного подвижного состава, колесной и гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через широкие и глубокие водные преграды. Речная часть наплавного железнодорожного моста состоит из речных звеньев из понтонов, скрепленных между собой в продольном и поперечном направлениях палубными и днищевыми сцепными устройствами. Звенья установлены поперек течения водотока. Понтоны речных звеньев имеют водопропускные отверстия для пропуска случайных предметов, плывущих с верховой стороны водотока. 3 ил.

Изобретение относится к соединению звеньев мостов-лент и паромов. Технический результат - сокращение времени соединения звеньев, обеспечение возможности наведения переправы поперек реки при большой ее скорости течения и улучшение эксплуатационных характеристик звена. Сближают тросом 8, наматываемым на барабан 7, стыкуемое и состыкованные звенья, перебрасывают с одного звена на другое - ломаный рычаг 3 и закрепляют его конец осью 4 в опоре 5, после чего продолжают сближать звенья. При касании одного из плеч упора 6 другое плечо продолжает поворачиваться вокруг оси 4, при этом происходит автоматическое выравнивание положения звеньев по высоте путем подъема одного и погружения другого звена. После окончательного сближения звеньев их закрепляют путем фиксирования троса 8 и барабана 7, при этом на концы плеч рычага 3 или на оси 4 может быть надета скоба для частичной разгрузки троса 8. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к понтонно-переправочным средствам оборудования паромных переправ через водные преграды. Технический результат - сокращение времени наведения переправы и числа занятых для этого людей, обеспечение возможности наведения переправы при большой скорости течения и улучшение эксплуатационных характеристик. Спускают понтонное звено по направляющим в сложенном состоянии. После завершения схода звена с направляющих крайние понтоны 1, 2 поворачиваются на осях 3, 4 за счет момента, создаваемого силой веса понтона, приложенной к его центру тяжести. При этом увлекаемые крайними понтонами тросы 10 приводят в действие пиропатроны, в результате чего возрастает давление в камерах 9, стремящееся развести понтоны 5, 6, стянутые шнуром 8, и создающее в последнем большое напряжение, приводящее к его разрушению. В результате камеры 9 быстро увеличиваются в объеме под действием давления продуктов горения, что приводит к повороту понтонов 5, 6 вокруг оси 7 и увеличению угла между ними. При падении в воду погружение концов понтонов у камер 9 замедляется за счет более раннего воздействия выталкивающей силы на них, другие концы двигаются быстрее, что приводит к смыканию торцов средних понтонов между собой и с торцами крайних понтонов. Замки 11 автоматически запираются, благодаря чему понтонное звено готово к работе сразу же после его сброса в воду. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх