Способ увеличения несущей способности ледяного покрова

Авторы патента:

Погорелова Александра Владимировна (RU)

Кипин Денис Юрьевич (RU)

Матюшина Анна Александровна (RU)

Рогожникова Елена Григорьевна (RU)

Козин Виктор Михайлович (RU)

E01D15/14 - наплавные мосты, например понтонные (мосты с опорой на грунт E01D 15/24; плавучие конструкции или понтоны B63B)

Владельцы патента RU 2565623:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АмГПГУ") (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН") (RU)

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 использоваться при упрочнении ледяного покрова, используемого в качестве ледяных переправ и грузонесущих платформ.

Известен способ создания ледяной грузонесущей платформы, т.е. способ увеличения несущей способности ледяного покрова, заключающийся в том, что в ледяном покрове образуют ребра жесткости посредством формирования канавок в продольном и поперечном направлениях глубиной меньше толщины льда. В образовавшихся ячейках ледяного покрова сверлят сквозные отверстия, через которые под нижнюю кромку льда закачивают газ, отверстия закрывают, после чего ледяной покров подвергают воздействию низких температур (t<0°C) в течение времени, необходимого для выравнивания температуры на верхней и нижней кромках ледяного покрова (RU 2161673 С2. 19.10.1998).

Недостатками известного способа являются длительность и трудоемкость работ при его осуществлении.

Сущность изобретения заключается в обеспечении увеличения изгибной жесткости ледяного покрова за счет увеличения его толщины.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении несущей способности ледяного покрова.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ увеличения несущей способности ледяного покрова посредством закачивания под нижнюю кромку льда через просверленные в нем отверстия холодного (t<0°C) атмосферного воздуха в предварительно приготовленные замкнутые области.

Отличительные: закачивание холодного атмосферного воздуха осуществляют при понижении уровня воды при отливе.

Способ осуществляется следующим образом.

В ледяном покрове по обеим сторонам от оси намеченной переправы сверлят сквозные отверстия на расстоянии друг от друга, не превышающем как в продольном, так и в поперечном направлениях половину длины волны статического прогиба (где: цилиндрическая жесткость ледяной пластины; h - толщина льда; Е - модуль упругости льда; µ - коэффициент Пуассона; ρ_в - плотность воды; g - ускорение силы тяжести) (см. 1. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л. - Гидрометеоиздат. 1967. - 215 с. на стр. 74). В этом случае будет происходить суммирование деформаций от двух соседних нагрузок, т.е. увеличение этого расстояния нецелесообразно. Затем при максимальном подъеме уровня воды во время прилива через просверленные отверстия под лед на дно водоема устанавливают опоры, на верхних концах которых расположены упоры в виде откидывающихся лап, место крепления которых к опоре можно перемещать по вертикали. Для удержания опор в вертикальном положении их длина должна быть больше глубины воды и толщины льда при максимальном подъеме ее уровня во время прилива. Место крепления к опоре откидывающихся лап должно обеспечить выгиб, т.е. вспучивание ледяного покрова на высоту, не превышающую толщину льда. Выполнение этого условия необходимо для обеспечения контакта между отдельными обломками ледяного покрова, если от действия вертикальной нагрузки в нем возникнут сквозные трещины, т.е. образовавшаяся блочная конструкция не рассыплется (см. 2. Козин В.М., Земляк В.Л. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом. - Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН, ПТУ им. Шолом-Алейхема, АмГПГУ: 2013, 250 с. ISBN 978-5-85094-519-0, на стр. 188). После установки опор отверстия закрывают, либо они замерзают за счет естественного холода, а лапы раскрывают для образования опорных площадок, затем вдоль переправы между рядами установленных опор сверлят новые отверстия к которым при помощи шлангов подключают вентиляторы, способные закачивать под лед холодный(t<0°C) атмосферный воздух под давлением не менее ρ_вgh, что позволит закачивать воздух под нижнюю поверхность льда при любом уровне воды во время прилива или отлива. Длина концов шлангов, выступающих из-под нижней поверхности льда, должна быть больше толщины льда h. В этом случае они будут контактировать с водой при любом ее уровне, что при подаче воздуха под лед приведет к брызгообразованию и, как следствие, из-за низкой температуры воздуха своеобразному напылению льда на нижнюю поверхность ледяного покрова, т.е. ее обледенению.

После выполнения вышеперечисленных подготовительных работ и соблюдения указанных условий ожидают соответствующее понижение уровня воды при отливе. При его наступлении из-за установленных опор возникнет выгиб (вспучивание) ледяного покрова. В результате этого подо льдом появится замкнутая по бокам область, в которую при помощи вентиляторов начинают закачивать холодный атмосферный воздух. В результате остывания нижних слоев льда и возникновения брызгообразования начнется нарастание толщины ледяного покрова в пределах замкнутой по бокам области (в продольном направлении она будет ограничена берегами переправы, мелководьем, островами и др.), что позволит достичь заявленный технический результат. Последующий прилив не принесет вреда образовавшейся конструкции, т.к. благодаря свободному опиранию опор на дно водоема, она всплывет вместе с примыкающим к ней ледяным покровом.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показана схема установки опор; на фиг. 2 - схема сверления дополнительных отверстий; на фиг. 3 - принципиальная схема реализации предложенного решения.

В ледяном покрове 1 по обеим сторонам от оси намеченной переправы 2 сверлят сквозные отверстия 3 на расстоянии друг от друга λ_ст/2 (фиг. 1). Затем при максимальном подъеме уровня воды во время прилива Н_п устанавливают опоры 4 на дно водоема 5. На верхних концах опор 4 расположены упоры в виде откидывающихся лап (6 - в сложенном положении, 7 - в раскрытом). Для удержания опор 4 в вертикальном положении их длина l должна быть больше H_n+h (фиг. 1). Затем вдоль переправы сверлят новые отверстия 8 (фиг. 2), к которым при помощи шлангов 9 подключают вентиляторы 10. Длина концов шлангов 9, выступающих из-под нижней поверхности льда h_ш, должна быть больше толщины льда h (фиг. 3). При отливе уровень воды понизится до Н₀, что из-за установленных опор 4 вызовет выгиб (вспучивание) h_в. В результате подо льдом 1 возникнет замкнутая область 11, при заполнении которой холодным воздухом от вентилятора 10 произойдет нарастание 12 толщины ледяного покрова 1 (фиг. 3). После чего шланги 9 и вентиляторы 10 убирают.

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова посредством закачивания под нижнюю кромку льда через просверленные в нем отверстия холодного (t<0°C) атмосферного воздуха в предварительно приготовленные замкнутые области, отличающийся тем, что закачивание холодного атмосферного воздуха осуществляют при понижении уровня воды при отливе.

Похожие патенты:

Морской понтонный мост // 2560738

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано на акватории моря с интенсивным судоходством, в штормовых условиях и при наличии течения и ледохода.

Устройство для упрочнения ледяной переправы // 2555990

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.

Способ создания ледовой переправы // 2554376

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.

Устройство для соединения корпусов плавучих объектов // 2549590

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.

Наплавной мост-лента // 2534133

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.

Наплавной мост // 2507337

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

Способ заделывания трещин в массиве льда // 2505641

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 // 2498003

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.

Понтонный мост-трансформер // 2494189

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.

Способ создания ледяной переправы // 2482239

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

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова // 2565710

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.

Способ создания армированной ледовой переправы для широких водоемов // 2569694

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.

Речное звено наплавного железнодорожного моста // 2575293

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.

Способ соединения звеньев понтонно-мостовой переправы и устройство для его осуществления // 2578224

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.

Способ возведения понтонно-мостовой переправы // 2584904

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.

Наплавной мост // 2604043

Изобретение относится к переправочно-мостовым средствам, а именно к наплавным мостам и паромам. Технический результат - увеличение несущей способности моста за счет увеличения его поперечной прочности. Наплавной мост содержит две береговые части, каждая из которых состоит из концевого понтона и двух береговых понтонов, жестко соединенных между собой бортами и закрепленных на береговых оттяжках, оборудованных аппарелями, и внутреннюю часть, состоящую из якорных и промежуточных понтонов, жестко сочлененных между собой с возможностью разворота двух секций в местах прохождения судового хода и имеющих противодифферентное устройство и тросовую систему крепления к донным якорям. Противодифферентное устройство выполнено в виде штыря с конусообразным концом, закрепленным жестко на одном понтоне и принимающего отверстия, выполненного на другом понтоне, которое при соединении со штырем образует по окружности зазор от 5 мм до 1 см, а жесткое сочленение произведено путем стяжки каната, опоясывающего овалообразные опоры, расположенные на закрепляемых понтонах, и скрутки двух его нитей по центру с жесткой фиксацией, концы каната жестко зафиксированы втулкой. 4 ил.

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова // 2622956

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов. Способ состоит в том, что несущую способность ледяного покрова переправы увеличивают посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Трубы выполняют из четырех частей, сочлененных между собой тремя сферическими проницаемыми для воздуха в осевом направлении труб шарнирами, при этом нижнюю часть труб, опускаемую на дно бассейна, и верхнюю, выходящую из-подо льда, устанавливают соосно, а две другие, равные друг другу по длине, - под углом к ним. 2 ил.

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова // 2622959

Изобретение относится к ледотехнике и может использоваться при создании ледяной переправы для транспортировки грузов. Способ состоит в том, что несущую способность ледяного покрова увеличивают посредством стальных труб, опущенных вертикально на дно бассейна через сквозные отверстия, сформированные в ледяном покрове по обоим краям переправы по всей ее длине, причем придонный конец трубы выполнен заваренным, а верхний ее конец выступает над ледяной поверхностью. Трубы выполняют в виде телескопических опор. Участок подвижного элемента телескопической опоры в месте его соединения с неподвижным выполняют с неоднородностями в виде, например, переменности толщины стенки труб. Длина участка должна превышать возможный максимальный уровень колебаний воды в водоеме. На верхнем конце выступающей из-подо льда трубы устанавливают генератор, возбуждающий в опорах продольные колебания, которые будут трансформироваться в поперечные в местах неоднородностей волноводов, т.е. на участках труб с переменной толщиной. В верхних частях труб устанавливают теплоизоляционные заглушки. 2 ил.

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова // 2622960

Способ увеличения несущей способности ледяного покрова // 2622967