Способ разупрочнения ледяного покрова


 


Владельцы патента RU 2594115:

Чернявец Владимир Васильевич (RU)

Изобретение относится к проведению предупредительных работ для предотвращения заторообразования на участке реки и может быть использовано для разупрочнения ледяного покрова в местах подводных коммуникаций, в частности над подводными переходами магистральных газопроводов и нефтепроводов, а также на акваториях с морскими объектами хозяйственной деятельности. Способ разупрочнения ледяного покрова заключается в зачернении зачищенной от снега поверхности льда и размещении на поверхности зачерненного льда объемных линз, фокусирующих солнечные лучи. При этом объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, располагаются над углублениями во льду. Объемные линзы изготовлены из макролона в виде линз Френеля и установлены на лед посредством беспилотного летательного аппарата. Зачернение поверхности льда выполняется путем распыления зачерняющего вещества непосредственно с беспилотного летательного аппарата, посредством которого также осуществляется очистка льда от снега. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей способа за счет увеличения площади разупрочнения ледяного покрова с одновременным повышением производительности выполняемых при этом операций. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к проведению предупредительных работ для предотвращения образования заторов на участке реки и может быть использовано для разупрочнения ледяного покрова в местах подводных коммуникаций, в частности над подводными переходами магистральных газопроводов и нефтепроводов, а также на акваториях с морскими объектами хозяйственной деятельности.

Известен способ разупрочнения льда (http://www.ysia.ru/print/53924 [1]), в котором с целью быстрого разрушения ледяного покрова с наступлением теплых дней пропиливают 2/3 толщины льда. Недостатком данного технического решения является большая трудоемкость проводимых работ, а в случае заливания водой пропиленных участков ледяной покров при низких температурах вновь превращается в монолитное ледяное поле.

Известен также метод, основанный на усилении поглощающей способности льда солнечной энергии, при нанесении на поверхности ледяного покрова зачерняющих материалов (Богородский В.В. и др. "Разрушение льда, методы, технические средства". Термическое разрушение льда, 2.1 Зачерняющие средства, с. 136-138, Издательство "ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ", Л., 1983 [2], патент RU №2301863 C2, 27.06.2007 [3], патент JP 0058000487 А, 05.01.1983 [4]). Недостатком указанного метода является низкая скорость проникновения в лед зачерняющих частиц. Известно, что солнечная энергия, проникая внутрь льда, разрушает его, растапливая лед в межкристаллических прослойках. Под действием солнечной радиации таяние зачерненного льда может происходить при отрицательных температурах воздуха в дневное время суток (патент RU №2533025 С1, 20.11.2014 [5]).

Данное положение положено в основу известного технического решения [5], техническим результатом которого является эффективное использование солнечной энергии для разупрочнения льда с помощью объемных ледяных линз различной конфигурации, путем ускорения разупрочнения льда за счет усиления солнечной радиации.

Преимуществом известного способа [5] является использование бесплатной солнечной энергии и усиление ее без использования искусственных источников энергии. Способ особенно будет эффективным в условиях большой продолжительности времени солнцестояния в течение суток, например в Арктике и на Крайнем Севере, где весной температура наружного воздуха долго держится отрицательной, из-за чего на реках, текущих с юга на север, наблюдаются разрушительные затопления населенных пунктов и объектов хозяйственной деятельности.

Сущность известного способа [5] заключается в том, что на поверхности очищенного от снега и зачерненного ледяного покрова размещаются ледяные объемные линзы (далее линзы). Солнечные лучи, проходя через линзы, фокусируются и передают концентрированную солнечную энергию на зачерняющие вещества, из-за чего последние более быстро внедряются внутрь льда, растапливая лед в межкристаллических прослойках. При подъеме солнца над горизонтом и его перемещении также будет перемещаться собранный линзой луч, растапливая новые участки по поверхности льда. Линзы изготавливаются замораживанием воды в специальных формах в виде линз, усеченных конусов, цилиндров или полуцилиндров и т.д., фокусирующих солнечные лучи. С наступлением теплого времени года разупрочненный таким способом лед быстрее распадется и растает или при подходе паводковой воды разрушится. Для увеличения воздушной прослойки между линзой и льдом в последнем делают цилиндрическое углубление, например лунку рыбацким буром диаметром, меньшим, чем диаметр линзы, а лунку накрывают линзой. Такой способ в случае занесения снегом поверхности льда предохранит лунку от попадания снега и обеспечит эффективное разрушение льда. Для упрощения работы на поверхности льда можно сделать канавы, ширина которых меньше, чем основание линз, которыми накрывают эти канавы. Таким образом, за счет усиления солнечной радиации путем фокусирования солнечных лучей с помощью ледяных объемных линз можно ускорить разупрочнение льда без распиловки и использования искусственных источников энергии.

Отличия известного способа [5] от аналогов, включающих зачернение зачищенного от снега поверхности льда, заключаются в том, что на поверхности зачерненного льда размещаются ледяные объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, которые располагаются над углублениями во льду, имеющими меньший размер, чем основание ледяной объемной линзы.

Существенным недостатком известного способа разупрочнения ледяного покрова [5] является ограничение по его применению. Известный способ разупрочнения ледяного покрова [5] может быть использован только на ограниченных локальных участках из-за его трудоемкости, которая обусловлена процессами очистки заснеженной поверхности льда, нанесением зачерняющих веществ, изготовлением линз путем замораживания воды в специальных формах и последующим их размещением над цилиндрическими углублениями, полученными механическим путем.

Кроме того, при эксплуатации линз, изготовленных путем замораживания воды в специальных формах, в виде усеченных конусов, цилиндров или полуцилиндров и т.д., фокусирующих солнечные лучи, из-за изменения геометрических размеров линз под воздействием внешних условий (солнечные лучи, ветер, водяные брызги, снежные заносы или проседание снега) положительный эффект способа может быть существенно снижен или полностью исключен.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе разупрочнения ледяного покрова, заключающемся в зачернении зачищенного от снега поверхности льда, размещении на поверхности зачерненного льда объемных линз, фокусирующих солнечные лучи, в котором объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, располагаются над углублениями во льду, в отличие от прототипа, объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, изготовлены из макролона в виде линз Френеля и установлены на лед посредством беспилотного летательного аппарата, а зачернение поверхности льда выполняется путем распыления зачерняющего вещества непосредственно с беспилотного летательного аппарата, посредством которого также осуществляется очистка льда от снега.

Отличительные признаки предлагаемого технического решения, заключающиеся в том, что объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, изготовлены из макролона в виде линз Френеля и установлены на лед посредством беспилотного летательного аппарата, а зачернение поверхности льда выполняется путем распыления зачерняющего вещества непосредственно с беспилотного летательного аппарата, посредством которого также осуществляется очистка льда от снега, позволяют расширить функциональные возможности способа разупрочнения ледяного покрова за счет увеличения площади разупрочнения ледяного покрова, с одновременным повышением производительности выполняемых при этом операций. Предлагаемый способ разупрочнения ледяного покрова осуществляется следующим образом.

По данным мониторинга о ледовой обстановке в устье северных рек или на акваториях нахождения объектов хозяйственной деятельности, выполненного посредством соответствующей аппаратуры, установленной на космических или авиационных летательных аппаратах или непосредственно на морском объекте хозяйственной деятельности, или в береговых условиях, выявляют проблемные ледовые участки и наличие на них углублений и стамух.

Посредством беспилотного летательного аппарата (БЛА), имеющего режимы вертикальной посадки и взлета в ледовых условиях, а также режим зависания надо льдом и оснащенного распылительным устройством, телескопическим механизмом постановки объемных линз производят зачистку от снега поверхности льда при необходимости, посредством воздушных сопел, нанесение соответствующего вещества для зачернения поверхности льда вдоль углублений и вокруг стамух и посредством телескопического механизма постановки объемных линз устанавливают объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи. Объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, изготовлены из макролона в виде линз Френеля с геометрическими и оптическими параметрами, удовлетворяющими условиям формирования лучей под действием солнечной радиации.

Как и в прототипе, солнечные лучи, проходя через линзы, фокусируются и передают концентрированную солнечную энергию на зачерняющие вещества, из-за чего последние более быстро внедряются внутрь льда, растапливая лед в межкристаллических прослойках. При подъеме солнца над горизонтом и его перемещении также будет перемещаться собранный линзой луч, растапливая новые участки по поверхности льда.

Объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, изготовленные из макролона в виде линз Френеля, имеют многоразовое применение и в любое время могут быть установлены на другой проблемный ледовый участок посредством БЛА. Для зачернения поверхности ледовых образований могут применяться порошки темного цвета, с плотностью больше единицы: угольная и шлаковая пыль, фосфоритная мука (минеральное удобрение), формовочная земля (отходы литейной промышленности), черный песок, а также песок в смеси со шлаковой или угольной пылью из расчета 50% песка и 50% шлака или угля [2].

В предлагаемом способе разупрочнения ледяного покрова, в качестве зачерняющего компонента используется смесь песка с порошком сапропелевого ила, что снижает негативное влияние на экологические процессы.

Практическая реализация предлагаемого способа разупрочнения ледяного покрова технической трудности не представляет, так как предлагаемый способ разупрочнения ледяного покрова реализуется посредством устройств (БЛА, линзы Френеля и т.п.), имеющих промышленную применимость.

Источники информации

1.·http://www.ysia.ru/print/53924.

2. Богородский В.В. и др. "Разрушение льда, методы, технические средства", 2. Термическое разрушение льда, 2.1. Зачерняющие средства, с. 136-138, Издательство "ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ", Л., 1983.

3. Патент RU №2301863 C2, 27.06.2007.

4. Патент JP 0058000487 A, 05.01.1983.

5. Патент RU №2533025 С1.

1. Способ разупрочнения ледяного покрова, заключающийся в зачернении зачищенной от снега поверхности льда, размещении на поверхности зачерненного льда объемных линз, фокусирующих солнечные лучи, в котором объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, располагаются над углублениями во льду, отличающийся тем, что объемные линзы, фокусирующие солнечные лучи, изготовлены из макролона в виде линз Френеля и установлены на лед посредством беспилотного летательного аппарата, а зачернение поверхности льда выполняется путем распыления зачерняющего вещества непосредственно с беспилотного летательного аппарата, посредством которого также осуществляется очистка льда от снега.

2. Способ разупрочнения ледяного покрова по п. 1, отличающийся тем, что в качестве зачерняющего вещества используют смесь песка с порошком сапропелевого ила.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к средствам защиты гидротехнических сооружений от давления льда. Способ включает периодический выпуск смеси газов порциями в нижние слои воды акватории, а в качестве смеси газов используют углеводородные соединения с окислителем, например метан, пропан, ацетилен, мелкодиспергированные нефтепродукты, вместе с кислородом или газом его содержащим, например воздухом.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к ледокольным и ледоочистным судам. Ледокольно-ледоочистное судно 1 содержит ледоразводящий клин, состоящий из рабочих днищ 2R, 2L с бортами 3R, 3L.

Изобретение относится к освобождению русел рек от льда и может применяться для ослабления ледового монолита. Способ ослабления ледового монолита рек предусматривает подачу воды из нижних слоев потока на уровень раздела сред «вода - лед».

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых континентального шельфа замерзающих морей и предназначено для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового воздействия.

Изобретение относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений и может быть применено для предотвращения обледенения подводной части сооружений в водоемах.

Изобретение относится к озерному рыбоводству и может быть использовано для создания и поддержания незамерзающей зоны акватории (майны) в заморных рыбных водоемах, обогащения кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов.
Изобретение относится к устройствам для защиты гидротехнических сооружений, расположенных на мелководном континентальном шельфе от воздействия ледовых полей. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты гидротехнического сооружения от льда.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к технике проведения работ для предупреждения заторообразования и разрушения стационарных объектов льдинами, например, на участке реки.
Изобретение относится к способам разрушения ледяных заторов, образующихся в период вскрытия рек, особенно, в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока, вызывающих подъемы уровня воды и затопление местности.
Наверх